ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÁY KÉO NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN CHÍ HÙNG SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TÀI NGUYÊN LỚP : DKD1162 MSSV : 3116510033 Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 11 Năm 2019 MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy chế tạo máy kéo bao gồm 10 phân xưởng nhà làm việc Bảng 1.1 - Danh sách phân xưởng nhà làm việc nhà máy Số mặt 10 Tên phân xưởng Ban quản lý phịng thiết kế Phân xưởng khí số1 Phân xưởng khí số Phân xưởng luyện kim màu Phân xưởng luyện kim đen Phân xưởng sửa chữa khí Phân xưởng rèn Phân xưởng nhiệt luyện Bộ phận nén khí Kho vật liệu Cơng suất đặt (Kw) Diện tích m2 80 ( ) 1500 3600 3200 1800 2500 Theo tính tốn 2100 3500 1700 60 2000 2500 2700 3000 1200 3600 4200 2000 5000 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo loại máy kéo để cung cấp cho ngành kinh tế nước xuất Đứng mặt tiêu thụ điện nhà máy hộ tiêu thụ lớn Do tầm quan trọng nhà máy nên ta xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo cung cấp điện liên tục an toàn Theo thiết kế , nhà máy cấp điện từ Trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10 km, đường dây không lộ kép, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp Trạm biến áp trung gian SN =250 MVA Nhà máy làm việc theo chế độ ca, thời gian sử dụng công suất cực đại T max= 4500 h Trong nhà máy có Ban quản lý, Phân xưởng sửa chữa khí Kho vật liệu hộ loại III, phân xưởng lại thuộc hộ loại I Các nội dung tính tốn, thiết kế bao gồm : Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa khí Thiết kế mạng điện cao áp cho tồn nhà máy Tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất nhà máy Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng Sửa chữa khí 2 CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện : máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố : công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng Bởi phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn đến cố cháy nổ, nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với yêu cầu, gây lãng phí Do tính chất quan trọng nên từ trước tới có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn lại thiếu xác, cịn nâng cao độ xác, kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố phương pháp tính lại phức tạp Sau số phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện: - Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu - Phương pháp tính theo cơng suất trung bình - Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm - Phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mơ đặc điểm cơng trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện thích hợp 3 I/ Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng sửa chữa khí Phân xưởng sửa chữa khí phân xưởng số sơ đồ mặt nhà máy Phân xưởng có diện tích bố trí 1200 m2 Trong phân xưởng có 98 thiết bị, công suất thiết bị khác nhau, thiết bị có cơng suất lớn 30 kW( lị điện ), song có thiết bị có cơng suất nhỏ Phần lớn thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, có máy biến áp hàn có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm cần quan tâm phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính tốn lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng 1.1 Phân nhóm phụ tải phân xưởng Sửa chữa khí Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn đựoc xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm cần tuân theo nguyên tắc sau: - Các thiết bị nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng - Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định phụ tải tính tốn xác thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm -Tổng cơng suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng tồn nhà máy.Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thường (812) Tuy nhiên thường khó thoả mãn lúc nguyên tắc trên, người thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể phụ tải để lựa chọn phương án thoả hiệp cách tốt Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện nêu vào vị trí, cơng suất thiết bị bố trí mặt phân xưởng chia thiết bị phân xưởng Sửa chữa khí thành nhóm Kết phân nhóm phụ tải điện trình bày bảng 1.1 Bảng 1.2 - Bảng phân nhóm phụ tải điện 4 T T Tên thiết bị Nhóm I Máy tiện ren Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện tự động Máy tiện rêvôn Máy phay vạn Máy phay ngang Cộng nhóm I Nhóm II Máy phay đứng Máy phay đứng Máy mài Máy bào ngang Máy xọc Máy xọc Máy khoan vạn Máy doa ngang Máy khoan hướng tâm 10 Máy mài phẳng Số Lượn g Ký hiệu mặt PĐM(kW) máy Toàn IĐM (A) 2 1 13 4.5 5.1 14.0 5.6 2.2 1.7 3.4 1.8 4.5 15.3 28.0 11.2 2.2 1.7 6.8 1.8 71.5 11.4 3*12.19 2*35.45 2*14.18 5.57 4.30 2*8.61 4.56 181.05 1 1 1 10 11 12 13 14 15 16 17 14.0 7.0 2.2 9.0 8.4 2.8 4.5 4.5 1.7 28.0 7.0 2.2 18.0 25.2 2.8 4.5 4.5 1.7 2*35.45 17.73 5.57 2*22.79 3*21.27 7.09 11.4 11.4 4.3 18 9.0 18.0 2*22.79 5 4 10 11 12 13 14 15 16 Cộng nhóm II Nhóm III Máy mài tròn Máy mài Máy mài dao cắt gọt Máy mài sắc vạn Máy khoan bàn Máy ép kiểu trục khuỷu Máy mài phá Cưa tay Cưa máy Cộng nhóm III Nhóm IV Lị điện kiểu buồng Lị điện kiểu đứng Lò điên kiểu bể Bể điện phân Cộng nhóm IV Nhóm V Máý tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy phay ngang Máy phay vạn Máy phay Máy xọc Máy bào ngang Máy mài trịn Máy khan đứng Búa khí nén Quạt Biến áp hàn Máy mài phá Khoan điện Máy cắt Cộng nhóm V Nhóm VI Bàn nguội Máy dây Bàn thí nghiệm Bể tẩm có đốt nóng Tủ sấy Khoan bàn Cộng nhóm VI 15 111.9 283.36 1 1 19 20 21 22 5.6 2.8 2.8 0.65 5.6 2.8 2.8 0.65 14.18 7.09 7.09 1.65 23 24 0.65 1.7 1.30 1.7 2*1.65 4.3 1 10 27 28 29 3.0 1.35 1.7 3.0 1.35 1.7 20.9 7.6 3.42 4.3 52.93 1 1 31 32 33 34 30 25 30 10 30 25 30 10 95 47.98 39.98 47.98 15.99 151.93 1 1 1 1 1 1 1 17 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 57 58 59 60 10 7.0 4.5 2.8 2.8 2.8 2.8 7.6 7.0 1.8 10.0 3.2 12.47 3.2 0.6 1.7 20 7.0 4.5 2.8 2.8 2.8 2.8 15.2 7.0 1.8 10.0 3.2 12.47 3.2 0.6 1.7 97.87 2*25.32 17.73 11.4 7.09 7.09 7.09 7.09 2*19.25 17.73 4.56 25.32 8.1 31.58 8.1 1.52 4.3 247.84 1 1 65 66 67 68 69 70 0.5 0.5 15.0 4.0 0.85 0.65 1.5 0.5 15.0 4.0 0.85 0.65 22.5 3*1.27 1.27 37.98 10.13 2.15 1.65 56.99 ( IĐM tính theo cơng thức : Iđm = Sđm/ U, Sđm = Pdm/cosϕ tất nhóm lấy cosϕ = 0.6 , riêng nhóm IV lấy cosϕ = 0.95 ) 1.2 Xác định phụ tải tính tốn nhóm phụ tải Tính tốn cho nhóm 1: Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.3 6 Bảng 1.3 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm I T T Tên thiết bị Số Lượng Ký hiệu mặt PĐM(kW) máy Tồn Nhóm I Máy tiện ren Máy tiện tự động 4.5 5.1 4.5 15.3 Máy tiện tự động 14.0 28.0 Máy tiện tự động 5.6 11.2 Máy tiện tự động Máy tiện rêvôn Máy phay vạn Máy phay ngang Cộng nhóm I 1 13 2.2 1.7 3.4 1.8 2.2 1.7 6.8 1.8 71.5 IĐM (A) 11.4 3*12.1 2*35.4 2*14.1 5.57 4.30 2*8.61 4.56 181.05 Tra bảng PL1.1 [1] ta tìm ksd = 0.15, cosϕ = 0.6 Ta có : Pdd max 14 = =7 2 kW ⇒ n1 = , n=13 ⇒ n* = n1 = = 0.15 n 13 n1 P1 = P ∑P i =1 n ∑P i =1 P* = ddi = * 14 = 0.39 71.5 ddi Tra bảng PL1.5 [1] tìm ta ⇒ nhq = n hq* nhq* nhq* = f(n* , P*) =0.67 *n = 0.67*13 = 8.71 n hq Tra bảng PL1.6 [1] tìm kmax = f( , ksd) với nhq =9 , ksd =0.15 ta kmax = 2.2 Phụ tải tính tốn nhóm I : n ∑P Ptt = kmax*ksd* i =1 ddi = 2.2 *0.15*71.5 = 23.59 kW Qtt = Ptt*tgϕ = 23.59*1.33 = 31.37 kVar 7 Stt = I tt = Ptt 23.59 = = 39.32 cos ϕ 0.6 S tt 3U = I dn = I kd max kVA 39.32 = 59.74 A * 0.38 + k dt ( I tt − k sd * I dd max ) = k kd * I dd max + k dt ( I tt − k sd * I dd max) = 5*35.45 + 0.8(59.74 - 0.15*35.45) = 220.79 A Trong : Ikđ - dịng điện khởi động thiết bị có dịng điện khởi động lớn nhóm kkđ - hệ số khởi động , lấy kkđ = kđt - hệ số đồng thời , lấy kđt =0.8 Tính tốn cho nhóm 2: Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.4 Bảng 1.4 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm II Số Lượn g Máy phay đứng Máy phay đứng Máy mài Máy bào ngang Máy xọc Máy xọc Máy khoan vạn Máy doa ngang Máy khoan hướng tâm 10 Máy mài phẳng Cộng nhóm II 15 T T Tên thiết bị Ký hiệu mặt 10 11 12 13 14 15 PĐM(kW) máy Toàn IĐM (A) 14.0 7.0 2.2 9.0 8.4 2.8 4.5 28.0 7.0 2.2 18.0 25.2 2.8 4.5 2*35.45 17.73 5.57 2*22.79 3*21.27 7.09 11.4 16 17 4.5 1.7 4.5 1.7 11.4 4.3 18 9.0 18.0 111.9 2*22.79 283.36 Tra bảng PL1.1 [1] ta tìm ksd = 0.15, cosϕ = 0.6 Ta có : Pdd max 14 = =7 2 kW ⇒ n1 = 10 , n=15 ⇒ n* = n1 10 = = 0.67 n 15 n1 P1 = P ∑P i =1 n ∑P i =1 P* = ddi 28 + + 18 + 25.2 + 18 96.2 = = 0.86 111 111 = ddi Tra bảng PL1.5 [1] tìm ta ⇒ nhq = n hq* nhq* nhq* = f(n* , P*) = 0.86 *n = 0.86*15 = 12.9 n hq Tra bảng PL1.6 [1] tìm kmax = f( , ksd) với nhq =13 , ksd =0.15 ta kmax = 1.85 Phụ tải tính tốn nhóm II : n ∑P Ptt = kmax*ksd* i =1 ddi = 1.85 *0.15*111.9 = 31.05 kW Qtt = Ptt*tgϕ = 31.05*1.33 = 41.29 kVar Stt = I tt = Ptt 31.05 = = 51.75 cos ϕ 0.6 S tt 3U = I dn = I kd max kVA 51.75 = 78.63 A * 0.38 + k dt ( I tt − k sd * I dd max ) = k kd * I dd max + k dt ( I tt − k sd * I dd max) = 5*35.45 + 0.8(78.63 - 0.15*35.45) = 235.90 A Tính tốn cho nhóm 3: Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.5 Bảng 1.5 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm III TT Số Lượn g Máy mài tròn Máy mài Máy mài dao cắt gọt Máy mài sắc vạn Máy khoan bàn Tên thiết bị Máy ép kiểu trục khuỷu Máy mài phá Cưa tay Ký hiệu mặt 19 20 21 22 PĐM(kW) máy Toàn 5.6 5.6 2.8 2.8 2.8 2.8 0.65 0.65 IĐM (A) 14.18 7.09 7.09 1.65 23 0.65 1.30 24 1.7 1.7 2*1.6 4.3 1 27 28 3.0 1.35 3.0 1.35 7.6 3.42 9 Cưa máy Cộng nhóm III 10 29 1.7 1.7 20.9 4.3 52.93 Tra bảng PL1.1 [1] ta tìm ksd = 0.15, cosϕ = 0.6 Ta có : Pdd max 5.6 = = 2.8 2 Kw ⇒ n1 = , n = 10 ⇒ n* = n1 = = n 10 n1 P1 = P ∑P i =1 n ∑P i =1 P* = ddi = 5.6 + 2.8 + 2.8 + 3.0 = 0.68 20.9 ddi Tra bảng PL1.5 [1] tìm ta ⇒ nhq = n hq* nhq* nhq* = f(n* , P*) = 0.72 *n = 0.72*10 = 7.2 n hq Tra bảng PL1.6 [1] tìm kmax = f( , ksd) với nhq =7 , ksd =0.15 ta kmax = 2.48 Phụ tải tính tốn nhóm III : n ∑P Ptt = kmax*ksd* i =1 ddi = 2.48 *0.15*20.9 = 7.78 kW Qtt = Ptt*tgϕ = 7.78*1.33 = 10.35 kVar Stt = I tt = Ptt 7.78 = = 12.98 cos ϕ 0.6 S tt 3U = I dn = I kd max kVA 12.98 = 19.71A * 0.38 + k dt ( I tt − k sd * I dd max ) = k kd * I dd max + k dt ( I tt − k sd * I dd max) = 5*14.18 + 0.8(19.71 - 0.15*14.18) = 84.97 A Tính tốn cho nhóm 4: Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.6 Bảng 1.6 - Danh sách thiết bị thuộc nhóm IV 10 10 n - số đường dây song song Kết tính tốn tổn thất cho bảng sau: Bảng 2.13 - Tổn thất công suất tác dụng đường dây phương án Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) ∆P(kW) TPPTT-B1 3*16 120 0.470 0.088 1921.7 0.671 TPPTT-B2 3*16 50 0.470 0.037 1605.96 0.197 TPPTT-B3 3*16 90 0.470 0.066 1620.5 0.358 TPPTT-B4 3*16 35 0.470 0.026 1911.19 0.196 TPPTT-B5 3*16 95 0.470 0.070 3440.12 1.712 TPPTT-B6 3*16 70 0.470 0.051 3113.13 1.021 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 106.39 0.548 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 223.35 1.436 Tổng tổn thất công suất tác dụng dây dẫn: ∑∆PD = 6.139 kW d Xác định tổn thất điện đường dây : Tổn thất điện đường dây tính theo công thức : ∆AD = ∑ ∆PDτ [kWh] ∆AD = 6.139 * 3300 = 20258.7 [kWh] Chi phí tính toán phương án Vốn đầu tư : K3 = KB + KD =1825400 103 + 66230 103 = 1891.63 (x106đ) Tổng tổn thất điện trạm biến áp đường dây: ∆A3 = ∆AB + ∆AD = 744421.599 + 20258.7 = 764680.299 kWh Chi phí tính toán : Z2 = (avh +atc).K3+∆A1.C = (0.1+0.2)*1891.63*106+1000 *764680.299 = 1332.16930*106 (đ) 2.4 Phương án Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm lấy điện từ hệ thống cấp cho trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 22kV xuống 0.4kVđể cấp cho phân xưởng Hình 2.5 - Sơ đồ phương án 55 55 Chọn MBA phân xưởng xác định tổn thất điện ∆A TBA Trên sở chọn cơng suất MBA ta có bảng kết chọn MBA cho TBA phân xưởng nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Kết chọn máy biến áp cho bảng 2.14 Bảng 2.14 - Kết lựa chọn MBA TBA phương án Tên TBA B1 B2 B3 B4 B5 Sđm UC/UH ∆P0 ∆PN UN I0 Số Đơn (kVA (KV) (kW) (kW (%) (%) má giá ) y (10 ) ) 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 121.8 1600 22/0.4 2.8 18 6.5 1.4 202.5 1800 22/0.4 3.1 20 6.5 1.4 223 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 121.8 1800 22/0.4 3.1 20 6.5 1.4 223 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 1784200 (103 đ) Thành tiền (106) 243.6 405 446 243.6 446 Xác định tổn thất điện trạm biến áp Tổn thất điện ∆A trạm biến áp tính theo cơng thức: 56 56  S  ∆A = n.∆P0 t + ∆Pn  tt  τ n  S dmB  kWh Kết cho bảng 2.7 Bảng 2.7 - Kết tính tốn tổn thất điện TBA phương án Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) ∆P0(kW ∆PN(kW) ∆A(kWh) ) B1 1726.64 1000 2.1 12.6 98772.929 B2 3197.92 1600 2.8 18 167701.610 B3 3336.7 1800 3.1 20 167709.441 B4 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 Tổn thất điện TBA: ∆AB = 721762.332 kWh Chọn dây dẫn xác định tổn thất công suất , tổn thất điện mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ TPPTT trạm biến áp phân xưởng Tương tự phương án 1, từ TPPTT đến trạm biến áp phân xưởng cáp cao áp chọn theo mật độ kinh tế dòng điện jkt Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax= 4500h ta có jkt = 3.1 A/mm2 Fkt = I max j kt Tiết diện kinh tế cáp : Cáp từ TBATG trạm biến áp phân xưởng cáp lộ kép nên: I max = S ttpx 3U dm Chọn cáp đồng lõi 22 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC hãng FURUKAWA chế tạo Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện phát nóng : k hc I cp ≥ I sc với khc = 0.93 Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp b Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến phân xưởng Tương tự phương án cáp hạ áp chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Các đường cáp ngắn, tổn thất điện áp cáp không đáng kể nên bỏ qua khơng cần kiểm tra lại điều kiện ∆Ucp Cáp hạ áp chọn loại cáp lõi hãng LENS 57 57 chế tạo Đối với đoạn cáp từ trạm biến áp B2 đến phân xưởng Luyện kim màu có dịng Imax lớn: I max = S ttpx 3U dm = 1382.61 * 0.4 = 997.81 A Isc = 2*Imax = 2*997.81 = 1995.63 A Vì dịng lớn nên pha ta dùng hai cáp đồng hạ áp lõi tiết diện F = 630mm2 với dòng cho phép Icp = 1088A cáp đồng hạ áp tiết diện làm dây trung tính Có (3*2+1)*2 =14 cáp nằm hào nên ta lấy khc = 0.83 Kết chọn cáp ghi bảng 2.8 Bảng 2.8 - Kết chọn cáp cao áp hạ áp phương án Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) Đơn giá Thành tiền (103Đ/m) (103Đ) 58 9860 58 11600 58 10440 58 4060 58 11020 84 10080 726 43560 TPPTT-B1 3*16 85 1.470 0.062 TPPTT-B2 3*16 100 1.470 0.074 TPPTT-B3 3*16 90 1.470 0.066 TPPTT-B4 3*16 35 1.470 0.026 TPPTT-B5 3*16 95 1.470 0.070 B1->1 3*50+35 60 0.387 0.012 B2->4 3*630+63 30 0.047 0.0002 B3->6 3*120+70 35 0.153 0.005 205 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 107795 (103Đ) 7175 c Xác định tổn thất công suất tác dụng đường dây ∆P = Cơng thức tính : S ttpx R * 10 −3 U dm R= R0 l n (kW) (Ω n - số đường dây song song Kết tính tốn tổn thất cho bảng sau: Bảng 2.17- Tổn thất công suất tác dụng đường dây phương án Đường cáp 58 F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) ∆P(kW) 58 TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 B1->1 B2->4 3*16 85 1.470 0.062 1726.64 0.382 3*16 100 1.470 0.074 3197.92 1.564 3*16 90 1.470 0.066 3336.7 1.518 3*16 35 1.470 0.026 1911.19 0.196 3*16 95 1.470 0.070 3440.12 1.712 3*50+35 60 0.387 0.012 106.39 0.849 3*630+63 30 0.047 0.0002 1382.61 2.390 B3->6 3*120+70 35 0.153 0.005 223.35 1.559 Tổng tổn thất công suất tác dụng dây dẫn: ∑∆PD = 10.288 kW d Xác định tổn thất điện đường dây : Tổn thất điện đường dây tính theo công thức : ∆AD = ∑ ∆PDτ [kWh] ∆AD = 10.288 * 3300 = 33950.4 [kWh] Chi phí tính tốn phương án Vốn đầu tư : K4 = KB + KD =1784200 103 + 107795 103 = 1891.955 (x106đ) Tổng tổn thất điện trạm biến áp đường dây: ∆A4 = ∆AB + ∆AD = 721762.332 + 33950.4 = 755712.732 kWh Chi phí tính tốn : Z4 = (avh +atc).K4+∆A4.C = (0.1+0.2)*1891.955*106+1000 *755712.732 = 1323.299232*106 (đ) Bảng 2.18 - Tổng kết tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án : Phương án Phương án Phương án Phương án Phương án Vốn đầu tư (103 đ) 2853.430 2896.555 1891.63 1891.955 Tổn thất điện (kWh) 1152782.536 1111156.447 764680.299 755712.732 Chi phí tính tốn (106 đ) 2008.81153 1980.122947 1332.16930 1323.299232 Nhận xét: Từ kết tính toán cho thấy phương án phương án tương đương mặt kinh tế có chi phí tính tốn chênh khơng đáng kể (≤5%), vốn đầu tư mua máy biến áp cáp, tổn thất điện xấp xỉ Phương án có số 59 59 TBA nên thuận lợi cơng tác xây lắp, quản lí vận hành ta chộn phương án làm phương án thiết kế III/ Thiết kế chi tiết cho phương án chọn 3.1Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian trạm phân phối trung tâm Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian trạm phân phối trung tâm nhà máy dài 10 km, sử dụng đường dây không, dây nhôm lõi thép, lộ kép * Với mạng cao áp có Tmax lớn, dây dẫn chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt , tra bảng ( trang 294, TL1 ), dây AC có thời gian sử dụng cơng suất lớn Tmax = 4500h, ta có jkt = 1.1 A/mm2 Dịng điện tính tốn chạy dây dẫn : I ttnm = S ttnm 3U dm = 10806.61 * * 22 = 141.8 A Tiết diện kinh tế : Fkt = I ttnm 141.8 = = 130 mm j kt 1 Chọn dây nhôm lõi thếp tiết diện 120mm2 Tra bảng PL 4.12 [TL2] dây dẫn AC-120 có Icp = 380 A * Kiểm tra dây theo điều kiện xẩy cố đứt dây : Isc = 2*Ittnm =2*141.8 = 283 < Icp = 380 (A) Vậy dây chọn thoả mãn điều kiện cố * Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép : Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học 2m , tra bảng PL4.6 [TL2] ta có r0 = 0.27 Ω/km x0 = 0.365 Ω/km ∆U = Pttnm R + Qttnm X 8130.69 * 0.27 * 10 + 7118 62 * 0.365 * 10 = = 1089.45 V Udm 22 ∆U ≤ ∆U cp = 5%.U dm = 1100 V Dây chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép Vậy ta chọn dây AC-120 3.2 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm : Trạm phân phối trung tâm nơi nhận điện từ hệ thống cung cấp cho nhà máy, vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ phải thoã mãn điều kiện : cung cấp điện liên tục theo yêu cầu 60 60 phụ tải, thuận tiện vấn đề vận hành xử lý cố, an toàn lúc vận hành sửa chữa, hợp lý kinh tế sở đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Nhà máy chế tạo máy kéo xếp vào loại phụ tải loại 1, trạm phân phối trung tâm cung cấp điện đường dây kép với hệ thống góp có phân đoạn, liên lạc hai góp máy cắt hợp Trên phân đoạn góp có đặt máy biến áp đo lường hợp ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất pha cáp 22kV Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van phân đoạn góp Máy biến dịng đặt tất lộ vào trạm có tác dụng biến đối dịng điện lớn ( phía sơ cấp ) thành dòng 5A cung cấp cho thiết bị đo lường bảo vệ Chọn dùng tủ hợp Siemens, cách điện SF6, không cần bảo trì, hệ thống chống sét tủ có dòng định mức 1250A Loại máy cắt Cách điện Idm (A) Udm (kV) Icắt 3s (kA) Icắt nmax (kA) 8DC11 SF6 1250 24 25 63 3.3 Tính tốn ngắn mạch lựa chọn thiết bị điện 1.Tính tốn ngắn mạch phía cao áp Mục đích việc tính tốn ngắn mạch kiểm tra điều kiện ổn định động ổn định nhiệt thiết bị dây dẫn chọn có dịng ngắn mạch pha Khi tính tốn ngắn mạch phía cao áp, khơng biết cấu trúc cụ thể hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính tốn gần điện kháng ngắn mạch hệ thống thông qua công suất ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp trung gian coi hệ thống có cơng suất vơ lớn Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay để tính tốn ngắn mạch thể hình 2.8 Hình 2.8 - Sơ đồ tính tốn ngắn mạch MC N N1 ĐDK Cáp BATG PPTT XH Zd BAPX N ZCi N1 HT Để lựa chọn , kiểm tra dây dẫn khí cụ điện ta cần tính toán điểm ngắn mạch sau : N: điểm ngắn mạch trạm phân phói trung tâm để kiểm tra máy cắt góp 61 61 N1-> N5 : điểm ngắn mạch phía cao áp trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp thiết bị trạm Điện kháng hệ thống dược tính theo cơng thức : X HT = U2 SN (Ω) Trong SN cơng suất ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp trung gian SN = 250MVA ;U điện áp đường dây , U = Utb = 24 kV Điện trở điện kháng đường dây : R = r0 l / ; X = x0 l / Trong : r0 , x0 điện trở điện kháng km đường dây (Ω/km) l chiều dài đường dây Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu dộ I” dòng điện ngắn mạch ổn định I∞ nên ta viết sau : U I N = I " = I∞ = ZN Trong : ZN tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i (Ω) U - điện áp đường dây (kV) Trị số dịng ngắn mạch xung kích tính theo biểu thức : ixk = 1,8 I N (kA) Bảng 2.20 - Thông số đường dây không cáp Đường cáp TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TBATG-TPPTT F(mm) 3*16 3*16 3*16 3*16 3*16 AC-120 L(m) R0(Ù/m2) X0(Ù/m2) 85 1.470 0.142 100 1.470 0.142 90 1.470 0.142 35 1.470 0.142 95 1.470 0.142 1000 0.270 0.365 R(Ù) 0.062 0.074 0.066 0.026 0.070 1.350 X(Ù) 0.006 0.007 0.006 0.002 0.007 1.825 * Tính tốn điểm ngắn mạch N góp trạm phân phối trung tâm : X HT = U 24 = = 2.304 S N 250 Ω R = Rdd = 1.35 (Ω) X=Xdd + XHT =1.825 + 2.304 = 4.129 Ω 62 62 IN = U 3Z N = 24 * 1.352 + 4.719 = 3.190 kA i xk = 1.8 * * I N = 1.8 * * 3.190 = 8.120 kA * Tính tốn điểm ngắn mạch N1 (tại trạm biến áp B1) X HT = U 24 = = 2.304 S N 250 (Ω) R1 = Rdd + Rc1= 1.350 + 0.062 = 1.412 Ω X=Xdd + XHT + Xc1 = 1.825+ 2.304 + 0.006 = 4.135 Ω IN = U 3Z N 24 = * 1.4122 + 4.1352 = 3.171 kA i xk = 1.8 * − I N = 1.8 * * 3.171 = 8.072 kA Tính tốn tương tự điểm N2 ->N5 ta có bảng sau : Bảng 2.21 – Kết tính toán ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 N2 N3 N4 N5 N * IN(kA) 3.171 3.168 3.170 3.182 3.169 3.190 IXK(kA) 8.072 8.064 8.069 8.100 8.067 8.120 Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện Lựa chọn kiểm tra máy cắt, dẫn TPPTT Máy cắt 8DC11 chọn theo tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm.MC ≥ Udm.m=22kV Dòng điện định mức : Idm.MC = 1250A ≥ Ilv.max = 2Ittnm = 283A Dòng điện cắt định mức : Idm.cắt =25kA ≥ IN = 2.65 kA Dòng điện ổn định động cho phép : idm.d = 63kA ≥ ixk = 6.742kA Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động 63 63 * Lựa chọn kiểm tra máy biến điện áp BU BU chọn theo điều kiện sau : Điện áp định mức : UđmBU ≥Udm.m = 22kV Chọn loại BU pha trụ 4MS34, kiểu hình trụ hãng Siemens chế tạo có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 2.22 - Thông số kỹ thuật BU loại 4MS34 Thông số kỹ thuật Udm(kV) U chịu đựng tần số công nghiêp (kV) U chịu đựng xung 1.2/50 µs(kV) U1dm(kV) U2dm(kV) Tải định mức(VA) * 4MS34 24 50 125 22/ 110/ 400 Lựa chọn kiểm tra máy biến dòng điện BI BI chọn theo điều kiện sau: Điện áp dịnh mức: Udm.B1≥ Udm.m=22 kV I dm BI ≥ Dòng điện sơ cấp định mức: k qtbt S dm.BA I max 1.3 *1800 = = = 51.17 1.2 1.2 * * 22 1.2 * *.22 A Chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ Siemens chế tạo có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 2.23 - Thông số kỹ thuật BI loại 4ME14 64 Thông số kỹ thuật 4ME14 Udm(kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiêp (kV) 50 U chịu đựng xung 1.2/50 µs(kV) 125 I1dm(kA) - 2000 I2dm(kA) Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđđông (kA) 120 64 * Lựa chọn chóng sét van Chống sét van lựa chọn theo cấp điện áp Udm.m = 22kV Loại chống sét van hãng COOPER chế tạo có Udm = 24kV , loại giá đỡ ngang AZLP501B24 3.4 Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Tất trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy nhà máy chế tạo Thiết bị điện Đông Anh sản xuất Việt Nam.Vì trạm biến áp đặt gần trạm phân phối trung tâm nên phía cao áp cần dặt dao cách ly cầu chì Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp cần sửa chữa.Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch tải cho máy biến áp Phía hạ áp đặt aptomat tổng aptomat nhánh Thanh hạ áp phân đoạn aptomat phân đoạn Để hạn chế dịng ngắn mạch phía hạ áp trạm làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập ( aptomat phân đoạn hạ áp thường trạng thái cắt ) Chỉ có máy biến áp gặp cố sử dụng aptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải phân đoạn với máy biến áp bị cố MBA Tđ A tỉng Tđ A Tđ cao áp nhánh 22/0,4 Tủ A phâ n đoạn Tủ A nh¸nh Tđ A tỉng MBA 22/0,4 Tđ cao ¸p Hình 2.9 - Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy biến áp 65 65 Lựa chọn kiểm tra dao cách ly cao áp Ta dùng loại dao cách ly cho tất trạm biến áp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt thay Dao cách ly chọn theo điều kiện sau : Điện áp định mức : Udm.MC ≥ Udm.m = 22kV Dòng điện định mức : Idm.MC ≥ Ilv.max = 2*Ittnm= 283 kA Dòng điện ổn định động cho phép : idm.d ≥ ixk = 8.120 kA Tra bảng PL2.17[TL2] ta chọn dao cách ly 3DC với thông số kỹ thuật sau: Bảng 2.24 - Thông số kỹ thuật dao cách ly 3DC Udm(kV) Idm (A) INT (kA) IN max (kA) 24 630-2500 16-31.5 40-80 Lựa chọn kiểm tra cầu chì cao áp Dùng loại cầu chì cao áp cho tất trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt sửa chữa Cầu chì chọn theo tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm.CC ≥ Udm.m = 22 kV I dm.CC ≥ I lv max = Dòng điện định mức : k qtbt S dm.BA 3U dm.m Dòng điện cắt định mức : Idm.cắt ≥ IN4 = 3.182 kA trạm biến áp B4 có giá trị max) = 1.3 * 1800 * 22 = 61.41 kA ( Vì dịng ngắn mạch Tra bảng PL2.19 [TL2] ta chọn loại cầu chì 3GD1 413-4B Siemens chế tạo với thông số kỹ thuật sau: Bảng 2.25 - Thơng số kỹ thuật cầu chì loại 3GD1 413-4B Uđm (kV) Iđm (A) Icắt (A) I cắt N (kA) 432 31.5 24 63 Lựa chọn kiểm tra áptômát áptômát tổng, áptômát phân đoạn áptômát nhánh Merlin Gerin chế tạo áptômát lựa chọn theo điều kiện sau: Điện áp dịnh mức : Udm.A ≥ Udm.m = 0.38 kV Dòng điện định mức: Idm.A ≥ Ilv max 66 66 k qtbt S dmBA I lv max = 3U dm.m Trong : Các trạm biến áp B1, B4 có Sdm = 1000kVA I lv max = Nên k qtbt S dmBA 3U dm.m = 1.3 * 1000 0.38 = 1975.14 A Trạm biến áp B2 có Sdm = 1600kVA I lv max = Nên k qtbt S dmBA 3U dm.m = 1.3 * 1600 0.38 = 3160.23 A Các trạm biến áp B3, B5 có Sdm = 1800kVA I lv max = Nên k qtbt S dmBA 3U dm.m = 1.3 *1800 0.38 = 3555.26 A Tra bảng PL3.3 [TL2] ta chọn áptômát tổng áptômát phân đoạn sau: Bảng 2.26 - Kết chọn MCCB tổng MCCB phân đoạn Tên trạm Loại Số Udm (V) Idm (A) Icắt N (kA) Số cực lượng B1, B4 CM2000 415 3200 70 B2 CM3200 415 2000 70 B3, B5 M40 415 4000 70 Đối với áptômát nhánh : Điện áp định mức: Udm.A≥ Udm.m = 0.38 (kV) I dm A ≥ I tt = Dòng điện định mức: S ttpx n 3U dm.m Trong : n - số áptơmát nhánh đưa phân xưởng Kết lựa chọn MCCB nhánh ghi bảng 3.27 Bảng 2.27 - Kết lựa chọn MCCB nhánh, loại cực Merlin Gerin Tên phân xưởng 67 STT (kVA) SL ITT (A) Loại UĐM (V) IĐM(A) IcắtN (kA) 67 Ban QL & P T/kế 106.39 1815.31 P/x khí số P/x khí số 1620.25 P/x luyện kim 1382.61 màu P/x luyện kim đen 1911.19 P/x Sửa chữa 223.35 khí P/x Rèn 1838 P/x Nhiệt luyện 3113.13 Bộ phận Nén khí 1506.77 Kho vật liệu 95.35 80.81 NS100H 1379.04 CM1600 415 415 100 1600 25 70 1230.86 C1251N 1050.32 C1251N 415 415 1250 1250 50 50 1451.88 CM1600 340.13 NS400H 415 415 1600 400 70 70 1396.28 CM1600 2364.96 CM2500 1144.65 C1251N 74.43 NS100H 415 415 415 415 1600 2500 1250 80 70 70 50 625 Lựa chọn góp Các góp lựa chọn theo tiu chuẩn dịng điện phát nóng cho phép : k hc I cp ≥ I cb = S tt 3U dm = 3440.12 0.38 = 5226.74 A Kiểm tra cáp chọn Với cáp cần kiểm tra với tuyến cáp có dịng nhắn mạch lớn IN4=3.182 kA Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: F = 16mm ≥ * 3.182 * 0.5 = 13.5mm Vậy cáp chọn cho tuyến hợp lý Kết luận Các thiết bị lựa chọn cho mạng điện cao áp nhà máy thoả mãn điều kiện kỹ thuật 68 68 Tài liệu tham khảo Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm- Nhà xuất khoa học kỹ thuật Cung cấp điện, Chủ biên Nguyễn Xuân Phú- Nhà xuất khoa học kỹ thuật-2005 Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện, TS.Phạm Văn Hoà- Nhà xuất Khoa học kỹ thuật-2004 Giáo trình cung cấp điện, Quyền Huy Ánh, DH Spkt Tp HCM Mục Lục 69 69 ... tầm quan trọng nhà máy nên ta xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần đảm bảo cung cấp điện liên tục an toàn Theo thiết kế , nhà máy cấp điện từ Trạm biến áp trung gian cách nhà máy 10 km, đường... tốn, thiết kế bao gồm : Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng nhà máy Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa khí Thiết kế mạng điện cao áp cho tồn nhà máy Tính tốn bù cơng suất phản kháng... 9 7.12 192 29 CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO CỦA NHÀ MÁY Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng lớn đến vấn đề kinh tế kỹ thuật hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện gọi hợp lý phải thoả