Nghiên cứu,thực hiện đồ án môn học Cung cấp điện giúp cho chúng ta cái nhìn tổng thể về kiến thức chuyên nghành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh nghiệm và tác phong trong thực hiện công việc. Trong quá trình thực hiện đề tài giúp nhóm trao đổi được kiến thức của mình với bạn bè, giảng viên hướng dẫn và các thế hệ đi trước. Từ đó, trau dồi thêm kỹ năng nghề nghiệp và khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tế một cách chính xác và hiệu quả hơn.
Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường MỤC LỤC TRANG LỜI CẢM ƠN I II III IV Lý chọn đề tài Mục tiêuvà giới hạn đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý thuyết cung cấp điện 1.1.1 Các dạng nguồn điện: 1.1.2 Yêu cầu thiết kế cung cấp điện 1.2 Phụ tải điện 1.2.1 Phụ tải điện 1.2.2 Phân loại: 1.2.3 Đồ thị phụ tải 1.3 Tính tốn ngắn mạch 1.3.1 Mục đích yêu cầu 1.3.2 Dòng điện bình thường cưỡng bức: 1.4 Chọn khí cụ phần dẫn điện Chương II BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 2.1 Biểu đồ phụ tải 2.1.1 Đặc điểm chung 2.1.2 Đặc tính phụ tải 10 2.1.3 Tìm hiểu địa hình 10 2.2 Phương án cấp điện 11 Chương III THIẾT KẾ TRẠM 22/0,4kV 11 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Chọn máy biến áp 11 Chọn chống sét van 12 Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 13 Chọn dây dẫn hạ áp 15 Chọn biến áp biến dòng đếm (TU, TI) 15 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Chương IV TÍNH TỐN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ CÁC PHÂN XƯỞNG 17 4.1 Ngắn mạch trung áp máy biến áp 17 4.2 Chọn lựa khí cụ bảo vệ mạng hạ áp 18 4.3 Chọn dây dẫn mạng động lực hệ thống 20 Chương V TÍNH TỐN BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT 23 5.1 Tính tốn dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ lên 0,95 23 5.1.1 Đặt vấn đề 23 5.1.2 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cosφ 24 5.1.3 Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên 26 5.1.4 Chọn thiết bị bù 29 5.1.5 Nâng cao hệ số Cosφ phương pháp bù 29 5.1.6 Các thiết bị bù hệ thống cung cấp điện 30 5.1.7 Xác định phân bố dung lượng bù 31 Chương VI THIẾT KÊ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 32 6.1 Nối đất cho trạm biến áp: 32 6.2 Nối đất chống sét trạm biến áp 34 Chương VII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 7.1 Kết luận 35 7.2 Kiến nghị 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường LỜI CẢM ƠN Đối với sinh viên khoa điện,những kỹ sư tương lai trực tiếp tham gia thiết kế hệ thống cung cấp điện vậy, từ sinh viên việc làm đồ án cung cấp điện tập dượt, vận dụng lý thuyết học vào thiết kế hệ thống cung cấp điện cách làm quen với công việc mà sau công tác phải thực Đồ án cung cấp điện tập thiết thực gần với ứng dụng thực tế sống hàng ngày, khối lượng tính tốn lớn song lại thu hút nhiệt tình, say mê sinh viên Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với say mê cố gắng, nỗ lực công việc nhóm với giúp đỡ bảo tận tình Thầy cung cấp Điện, đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy Võ Viết Cường, em hồn thành đồ án mơn học Từ đồ án mà em biết cách vận dụng lý thuyết vào tính tốn thực tế hiểu sâu lý thuyết Tuy cố gắng cho đố án thực tế kiến thức cịn hạn chế, nên khó tránh khỏi có nhiều thiếu sót Em mong nhận nhận xét bảo Thầy bạn bè để nhóm thực rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện kiến thức thân Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Võ Viết Cường thầy cô môn giúp đỡ em hồn thành tốt đồ án mơn học Xin chân thành cảm ơn! NHÓM THỰC HIỆN Nguyễn Quốc Lưu Nguyễn Minh Nhựt Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Trong công xây dựng đổi đất nước, điện lực ln giữ vai trị vơ quan trọng kinh tế quốc dân Ngày điện trở thành lượng thiếu hầu hết lĩnh vực kinh tế Mỗi có nhà máy mới, khu công nghiệp mới, khu dân cư xây dựng nhu cầu hệ thống cung cấp điện nảy sinh Trong cơng cơng nghiệp hố đại hố đất nước, mà đầu công nghiệp, công nghiệp nước ta có thành tựu đáng kể: Các xí nghiệp cơng nghiệp, nhà máy với dây truyền sản xuất đại đưa vào hoạt động Gắn liền với cơng trình đó, để đảm bảo hoạt động liên tục ,tin cậy an tồn cần phải có hệ thống cung cấp điện tốt Là sinh viên ngành điện thân nhận thấy rằng, việc thiết kế đồ án cung cấp điện việc cần thiết quan trọng, giúp thân đánh giá, tích lũy kiến thức thời gian học tập trường, đồng thời từ áp dụng kiến thức chuyên nghành vào thực tế nơi cơng tác Đó lý nhóm chọn đề tài “Tính tốn, thiết kế TBA 3P1000kVA Cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà, Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang” để nghiên cứu thực II Mục tiêu giới hạn đề tài Nghiên cứu,thực đồ án môn học Cung cấp điện giúp cho nhìn tổng thể kiến thức chuyên nghành đào tạo rút kiến thức kinh nghiệm tác phong thực công việc Trong trình thực đề tài giúp nhóm trao đổi kiến thức với bạn bè, giảng viên hướng dẫn hệ trước Từ đó, trau dồi thêm kỹ nghề nghiệp khả vận dụng lý thuyết vào thực tế cách xác hiệu III Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết thông qua tài liệu như: Sách, giáo trình tham khảo nguồn tài liệu thiết kế đơn vị cơng tác Tính tốn cơng suất nhà máy, từ đưa sở chọn phương án cấp điện, chọn máy biến áp… Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Nhận định so sánh với kết thực tế nhà máy vận hành IV Nội dung nghiên cứu Đồ án môn học thiết kế hệ thống Cung cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang cần thực nhiệm vụ sau: - Tổng quan đề tài nghiên cứu - Xác định nhu cầu phụ tải tính tốn - Tính tốn thiết kế trạm biến áp 3P-22/0,4kV - Tính tốn ngắn mạch - Tính tốn tổn thất, dung lượng bù - Tính tốn nối đất Viết thuyết minh đồ án, thực báo cáo, bảo vệ trước hội đồng giáo viên hướng dẫn Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý thuyết cung cấp điện Điện dạng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành lượng khác, dễ truyền tải phân phối Vì ngành lượng cơng nghiệp sống sinh hoạt người Điện khơng tích trữ được, trừ pin, ắc quy có cơng suất nhỏ Vì sản xuất tiêu thụ điện phải đảm bảo cân Quá trình sản xuất điện trình điện từ Quá trình xảy nhanh Vì để đảm bảo trình sản xuất cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng như: Điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ, tự động hóa 1.1.1 Các dạng nguồn điện: Hiện có nhiều dạng nguồn điện Do có nhiều phương pháp biến đổi dạng lượng khác nhiệt năng, thủy năng, lượng hạt nhân Nhà máy nhiệt điện: Đây dạng Nguồn điện kinh điển: Nó giữ tỷ lệ quan trọng tổng công suất hệ thống điện Quá trình biến đổi lượng nhà máy nhiệt điện xảy sau: Nhiệt (của than, khí gas, dầu,….) => (tuabin, động diezel) => điện (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy than ( khí, diezel) Nhà máy thủy điện: Quá trình biển đổi lượng nhà máy thủy điện: Thủy (của cột nước) => (tua bin nước) => điện (máy phát điện) => nhà máy thủy điện Nhà máy điện nguyên tử: Do lo ngại vấn đề an toàn nhiễm phóng xạ nên việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử xem xét đến nguồn điện khác khai thác hết 1.1.2 Yêu cầu thiết kế cung cấp điện Mục tiêu nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ lượng điện yêu cầu với chất lượng điện tốt Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Độ tin cậy cung cấp điện: Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc hộ tiêu thụ loại Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy cao tốt Chất lượng điện: Chất lượng điện đánh giá tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh Chỉ có hộ tiêu thụ lớn (từ hàng chục MW) trở lên phải quan tâm đến chế độ vận hành cho hợp lý để góp phần ổn định tần số hệ thống điện Điện áp lưới chung áp hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ± 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao chất lượng điện áp nhà máy hóa chất, điện tử, khí xác điện áp cho phép dao động khoảng ± 2,5% An toàn cung cấp điện: Hệ thống cung cấp điện phải vận hành an toàn người thiết bị Muốn đạt yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn vận hành; Các thiết bị điện phải chọn chủng loại, công suất Việc vận hành quản lý hệ thốn điện có vai trò quan trọng Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định an toàn sử dụng điện Kinh tế : Khi đánh giá phương án cung cấp điện, tiêu kinh tế xét đến tiêu kỹ thuật nêu đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành thời gian thu hồi vốn đầu tư 1.2 Phụ tải điện 1.2.1 Phụ tải điện Phụ tải điện thiết bị hay tập hợp khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện Để biến đổi thành dạng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, Phụ tải điện biểu diễn dạng tổng quát: S = P + jQ Trong đó: (1.1) P = S.cos (W) công suất tác dụng Q = S.sin (Var) công suất phản kháng S = UI = P + Q2 (VA) công suất biểu kiến (1.2) Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường 1.2.2 Phân loại: Hộ tiêu thụ phận quan trọng hệ thống cung cấp điện Hộ tiêu thụ phân thành loại tùy theo mức độ quan trọng: Hộ tiêu thụ loại Hộ tiêu thụ loại Hộ tiêu thụ loại Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ khơng hồn tồn cứng nhắc mà tùy thuộc vào tầm quan trọng hộ tiêu thụ lại Mặt khác nhà máy, sở sản xuất dịch vụ, khu dân cư có nhiều loại hộ tiêu thụ xen kẽ 1.2.3 Đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải hình vẽ biểu diễn quan hệ cơng suất phụ tải (S, P, Q) theo thời gian (t): S = f(t) ; P = f(t); Q = f(t) Đồ thị phụ tải ngày: sử dụng thiết kế để chọn cơng suất máy biến áp, tính tốn phần dẫn điện, tính tổn thất điện máy biến áp Từ đồ thị phụ tải ngày suy ra: Pmax, Pmin, Tmax, Angàyđêm Angày đêm= PiTi ; Tmax = A Pmax (1.3) Đồ thị phụ tải năm: dùng để xác định điện tiêu thụ năm cho thời lượng sử dụng bậc phụ tải dùng để đưa kế hoạch tu sửa thiết bị 1.3 Tính tốn ngắn mạch 1.3.1 Mục đích u cầu Mục đích tính tốn dịng ngắn mạch (IN) để phục vụ cho việc chọn khí cụ điện (máy cắt, kháng điện, biến dịng, biến điện áp) phần dẫn điện (dây dẫn, dẫn, cáp) Chỉ tính ngắn mạch ba pha (N(3)) thường dòng ngắn mạch ba pha lớn dòng ngắn mạch hai pha (N(2)) pha (N(1)) Khi tính tốn ngắn mạch hệ thống U > 1000V bỏ qua thành phần điện trở R mà xét điện kháng X Khi tính ngắn mạch mạng U < 1000V xét đến R 1.3.2 Dòng điện bình thường cưỡng bức: Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Dịng làm việc bình thường Ibt dòng lớn mà phần tử hệ thống điện làm việc bình thường Dịng điện làm việc bình thường dùng để chọn tiết diện dây dẫn cáp theo điều kiện kinh tế Dòng điện cưỡng thường lớn dịng làm việc bình thường Dịng điện cưỡng cực đại dùng để chọn khí cụ điện dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài 1.4 Chọn khí cụ phần dẫn điện Các khí cụ điện phần dẫn điện trạm nói chung làm việc theo hai chế độ: Chế độ làm việc lâu dài chế độ làm việc ngắn hạn Trong chế độ làm việc lâu dài xét với ba chế độ chính: - Chế độ bình thường - Chế độ tải - Chế độ cưỡng Đối với chế độ làm việc ngắn hạn đặc trưng dịng ngắn mạch thời gian tồn dịng ngắn mạch Khi chọn dây dẫn trạm biến áp phải thỏa mãn điều kiện sau: - Theo dòng điện cho phép lâu dài Icp.K1.K2.K3 Icb max K qt (1.4) Trong đó: Kqt - hệ số tải K1 – hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung quanh K2 – hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song K3 - hệ số phụ thuộc vào độ nghiêng dây dẫn trình lắp đặt - Theo điện áp cho phép - Theo phát nóng ngắn hạn Chương II BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 2.1 Biểu đồ phụ tải 2.1.1 Đặc điểm chung Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Xây dựng Nhánh rẽ trung 3P-22kV vị trí trụ 478PQ/501 tuyến 478 trạm biến áp 3P-1000kVA cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà thuộc ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang Cấp điện nhằm mục đích phục vụ nhà máy sản xuất 2.1.2 Đặc tính phụ tải Hình 1: Đồ thị phụ tải điển hình ngày Từ thứ đến thứ Chủ nhật GIỜ BÌNH THƯỜNG GIỜ CAO ĐIỂM GIỜ THẤP ĐIỂM Từ 04:00 -> 09:30 Từ 09:00 -> 11:30 Từ 00:00 -> 04:00 Từ 11:30 -> 15:00 Từ 17:00 -> 20:00 Từ 22:00 -> 24:00 Từ 04:00 -> 09:30 Từ 04:00 -> 09:30 Từ 00:00 -> 04:00 Từ 22:00 -> 24:00 Hình 2: Phân bố thời gian làm việc 2.1.3 Tìm hiểu địa hình Nguồn cấp điện Nguồn cấp điện tại vị trí trụ 478PQ/501 thuộc tuyến 478 trạm trung gian 110/22kV Phú Quốc Thông số kỹ thuật nhánh trung cấp điện cho cơng trình Cấp điện áp: 22kV Chiều dài khoảng: 04km Trụ điện: Trụ BTLT 14m 12m Dây dẫn : 3xACX240 + 1xAC120 10 Đồ án cung cấp điện S GVHD: Võ Viết Cường P 300 333,3 (kVA) cos 0,9 Q = S x sin = 333,3 x 0,436 = 145,3 kVAr Umax = (4.11) P r0 l Q x0 l 300 0,028 0,5 145,3 0,027 0,5 14,3(V ) U 0.4 Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V Vậy tổn thất Umax =14,3V < 20V dây chọn theo yêu cầu + Chọn dây dẫn đến phụ tải dây chuyền 03 Chọn đường dây không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 200kW, l=500m, cos = 0,9 sau bù Từ cấp điện áp ta chọn dây dẫn CV thích hợp Dịng điện lớn chạy đoạn dây dẫn I P U đm cos 200 321A 0,4 0,9 (4.12) Tiết diện theo dịng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV- 120mm2 ta có: Icp = 379 (A) > Imax = 321 (A) Thỏa điều kiện phát nóng cho phép Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,032 (Ω/km); x0 = 0,029 (Ω/km) suy ta có tổng trở hệ thống Z0= 0,032+ j 0,029(/km) Kiểm tra tiêu chuẩn kỹ thuật Tổn thất điện áp lớn Ta có: S P 200 222,2 (kVA) cos 0,9 Q = S x sin = 222,2 x 0,436 = 96,88 kVAr Umax = (4.13) P r0 l Q x0 l 200 0,032 0,5 96,88 0,029 0,5 11,5(V ) U 0.4 Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V Vậy tổn thất Umax = 11,5 V < 20V dây chọn theo yêu cầu + Chọn dây dẫn đến phụ tải khu khối văn phòng 22 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Chọn đường dây không từ nguồn máy biến áp có: Uđm= 0,4kV, Pđm= 112kW, l=500m, cos = 0,85 sau bù Từ cấp điện áp ta chọn dây dẫn CV thích hợp Dịng điện lớn chạy đoạn dây dẫn I P U đm cos 112 190,4 A 0,4 0,85 (4.14) Tiết diện theo dịng phát nóng cho phép, tra bảng cáp CV-70 mm2 ta có: Icp = 262 (A) > Imax = 190,4 (A) Thỏa điều kiện phát nóng cho phép Tra bảng tiết diện tiêu chuẩn chọn dây dẫn có r0 =0,037 (Ω/km); x0 = 0,031 (Ω/km) suy ta có tổng trở hệ thống Z0= 0,037 + j 0,031(/km) Kiểm tra tiêu chuẩn kỹ thuật Tổn thất điện áp lớn Ta có: S P 112 131,7 (kVA) cos 0,85 Q = S x sin = 131,7 x 0,526 = 69,3 kVAr Umax = (4.15) P r0 l Q x0 l 112 0,037 0,5 69,3 0,031 0,5 7,86 (V ) U 0.4 Tổn thất cho phép: U = 5%Uđm= 20V Vậy tổn thất Umax = 7,86 V < 20V dây chọn theo yêu cầu Chương V TÍNH TỐN BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT 5.1 Tính tốn dung lượng bù để nâng cao hệ số cosφ lên 0,95 5.1.1 Đặt vấn đề Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện nhà máy cơng nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế nhà máy tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện sản xuất 23 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Tính chung tồn hệ thống điện thường có 10 – 15 % lượng phát bị mát trình truyền tải phân phối Mạng điện nhà máy thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán đến phụ tải nên gây tổn thất điện lớn Vì việc thực biện pháp tiết kiệm điện nhà máy có ý nghĩa quan trọng, khơng có lợi cho thân nhà máy, mà cịn có lợi chung cho kinh tế quốc dân Hệ số công suất cosφ tiêu để đánh giá nhà máy dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosφ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện 5.1.2 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cosφ Nâng cao hệ số công suất Cos biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện Sau phân tích hiệu việc nâng cao hệ số công suất đem lại Phần lớn thiết bị dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất là: - Động không đồng tiêu thụ khoảng 60% 65% tổng công suất phản kháng mạng - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20% 25% - Đường dây không, kháng điện thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10% Như động không đồng máy biến áp hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Công suất tác dụng P công suất biến thành nhiệt máy dùng điện, cịn cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hóa máy diện xoay chiều, khơng sing cơng Q trình trao đổi cơng suất phản kháng máy phát điện hộ dùng điện trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dịng điện không Cho nên việc tạo công suất phản kháng khơng địi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) Vì để tránh truyền tải lượng cơng suất Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ dùng điện máy sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù cơng suất phản kháng Khi có bù cơng suất phản kháng 24 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường góc lệch pha dịng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số công suất cos mạng nâng cao, P, Q, góc có quan hệ sau: arctg Q P (5.1) Khi lượng P không đổi, nhờ có bù cơng suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc giảm kết cos tăng lên Hệ số công suất cos nâng lên đưa đến hiệu sau: + Giảm tổn thất công suất mạng điện Chúng ta biết tổn thất cơng suất đường dây tính sau: P Q2 P2 Q2 R R R P P P Q U2 U2 U2 P (5.2) Khi giảm Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần tổn thất công suất P(Q) Q gây + Giảm tổn thất điện áp mạng điện Tổn thất điện áp tính sau: U PR QX PR QX U (P) U (Q) U U U (5.3) Giảm lượng Q truyền tải đường dây, ta giảm thành phần Q(Q) Q gây + Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Nó phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dịng điện cho phép chúng Dòng điện chạy dây dẫn máy biến áp tính sau: I P2 Q2 3.U (5.4) Biểu thức chứng tỏ với tình trạng phát nóng định đường dây máy biến áp (I= const) tăng khả truyền tải công suất tác dụng P chúng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng tải Vì giữ nguyên đường dây máy biến áp cos mạng nâng cao (tức giảm lượng Q phải truyền tải) khả truyền tải chúng tăng lên Ngoài việc nâng cao hệ số cos cịn đưa đến hiệu giảm chi phí kim loại màu, góp phần ổn định điện áp, tăng khả phát điện máy phát điện… 25 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường 5.1.3 Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên + Thay đổi cải tiến quy trình cơng nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ hợp lý Căn vào điều kiện cụ thể cần xắp xếp quy trình cơng nghệ cách hợp lý Việc giảm bớt tác động nhân công thừa áp dụng biện pháp gia công tiên tiến đưa tới kết tiết kiệm điện, giảm bớt điện tiêu thụ cho đơn vị sản phẩm Trong nhà máy, thiết bị có công suất lớn thường nơi tiêu thụ nhiều điện cần nghiên cứu để thiết bị vận hành chế độ kinh tế tiết kiệm Ở nhà máy có cơng suất lớn, máy thường tiêu thụ khoảng từ 30- 40% công suất điện cung cấp cho tồn nhà máy Vì định chế độ vận hành hợp lý cho máy có ảnh hưởng lớn đến vấn đề tiết kiệm điện.Theo kinh nghiệm vận hành hệ số phụ tải máy cơng suất lớn gần điện tiêu hao đơn vị sản phẩm giảm tới mức tối thiểu, cần bố trí cho máy luôn làm việc đầy tải, máy bơm quạt củng hộ tiêu thụ nhiều điện, có nhiều máy bơm hay máy quạt làm việc song song phải điều chỉnh tốc độ phương thức vận hành chúng để đặt phương thức vận hành kinh tế tiết kiệm Các lò điện (điện trở, điện cảm ,hồ quang) thường có cơng suất lớn vận hành liên tục thời gian dài, cần xếp để chúng làm việc ba ca,tránh tình trạng làm việc lúc gây tình trạng căng thẳng phương diện cung cấp điện + Thay động không đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ Khi làm việc động đồng tiêu thụ công suất phản kháng Q Q0 (Qdm Q0 ).k pt2 (5.5) Trong : Q : Công suất phản kháng lúc động làm việc không tải Q dm : Công suất phản kháng lúc động làm việc định mức k pt : Hệ số phụ tải Công suất phản kháng không tải Q thường chiếm khoảng 60-70% công suất phản kháng định mức Q dm Hệ số công suất động tính theo cơng thức sau: 26 Đồ án cung cấp điện Cos GVHD: Võ Viết Cường P S Q0 Qdm Q0 K pt 1 Pdm K pt (5.6) Từ công thức ta thấy động làm việc non tải ( K pt thấp) cos thấp Rõ ràng thay động làm việc non tải động có cơng suất nhỏ ta tăng hệ số phụ tải K pt nâng cao Cos động Điều kiện kinh tế cho phép thay động là: việc thay phải giảm tổn thất công suất tác dụng mạng động ,vì có việc thay có lợi Các tính tốn cho thấy : - Nếu Kpt < 0,45 việc thay củng có lợi - Nếu 0,45 < Kpt < 0,7 phải so sánh kinh tế kỹ thuật xác định việc thay có lợi hay không Điều kiện kỹ thật cho phép thay động là:Việc thay phải đảm bảo nhiệt độ động nhỏ nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy làm việc ổn định động + Hạn chế động chạy không tải Các máy cơng cụ q trình gia cơng thường nhiều lúc phải chạy không tải ,chẳng hạn chuyển động từ động tác gia công sang động tác gia công khác ,khi chạy lùi dao rà máy thao tác cơng nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải Nhiều thống kê cho thấy máy công cụ thời gian chậy khơng tải chiếm khoảng 35-65% tồn thời gian làm việc Chúng ta biết động chạy non tải hệ số Cos thấp Vì hạn chế động chạy không tải biện pháp để nâng cao hệ số Cos động Biện pháp hạn chế động chạy non tải thực theo hai hướng: - Hướng thứ vận dụng cơng nhân hợp lý hố thao tác, hạn chế đến mức thấp nhât thời gian chạy không tải - Hướng thứ hai đặt hạn chế không tải sơ đồ khống chế động Thông thường động chạy không tải thời gian chỉnh định t0 động bị cắt khỏi mạng + Dùng động đồng thay động không đồng 27 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Ở máy sản xuất có công suất tương đối lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ máy bơm, máy phát, máy nén khí, ta nên dùng động đồng Vì động đồng có ưu điểm rõ rệt sau so với động không động bộ: - Hệ số cơng suất cao, cần làm việc chế độ kích từ để trở thành máy bù cung cấp công suất phản kháng cho mạng điện - Mô men quay tỷ lệ bậc với điện áp mạng, phụ thuộc vào dao động điện áp Khi tần số nguồn không đổi, tốc độ quay động không phụ thuộc vào phụ tải, suất làm việc máy cao Khuyết điểm động chế tạo phức tạp, giá thành đắt Chính động không đồng chiếm khoảng 20% tổng số động dùng công nghiệp Ngày nhờ chế tạo động giá thành hạ có giả cơng suất tương đối rộng nên người ta có xu hướng sử dụng loại động đồng + Nâng cao chất lượng sửa chữa động Do chất lượng sửa chửa động không tốt nên sau sửa chữa tính động thường kém, tổn thất động tăng lên, Cosφ giảm Vì vậỵ cần trọng đến khâu nâng cao chất lượng sửa chữa động góp phần giải vần đề cải thiện hệ số Cosφ nhà máy + Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dụng lượng nhỏ Máy biến áp máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng (sau động không đồng bộ) Vì tương lai tương đối dài mà hệ số phụ tải máy biến áp khơng có khả vượt q 0,3 nên thay máy có dung lượng nhỏ Đứng mặt vận hành mà xét trongthời gian có phụ tải nhỏ (ca ba) nên cắt bớt máy biến áp non tải Biện pháp có tác dụng lớn nâng cao hệ số cosφ tự nhiên nhà máy Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên: tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng tiêu thụ, hợp lý hố q trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất hợp lý Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên có lợi đưa lại hiệu kinh tế lâu dài mà đặt thêm thiết bị bù Nâng cao hệ số công suất cosφ biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất đặt thiết bị bù gần hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo 28 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường yêu cầu chúng, nhờ giảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải đường dây theo yêu cầu chúng 5.1.4 Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động không đồng làm việc chế độ kích thích ta lựa chọn tụ tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy Sử dụng tụ điện có ưu điểm tiêu hao cơng suất tác dụng, khơng có phần quay máy bù đồng nên lắp ráp, bảo quản vận hành dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suât sử dụng cao bỏ vốn đầu tư lúc Tuy nhiên, tụ điện có số nhược điểm định Trong thực tế với nhà máy, nhà máy có cơng suất khơng thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù cơng suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số cơng suất Vị trí đặt thiết bị bù ảnh hưởng nhiều đến hiệu bù Các tụ điện bù đặt phía sơ cấp máy biến áp, cao áp, hạ áp TBA, tủ phân phối, tủ động lực đầu cực phụ tải lớn Để xác định xác vị trí dung lượng đặt thiết bị bù cần phải tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật cho phương án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể Song theo kinh nghiệm thực tế, trường hợp công suất dung lượng bù công suất phản kháng nhà máy, thiết bị khơng thật lớn phân bố dung lượng bù cần thiết đặt hạ áp TBA để giảm nhẹ vốn đầu tư thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành 5.1.5 Nâng cao hệ số Cosφ phương pháp bù Bằng cách đặt thiết bị bù gần hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm lương công suất phản kháng phải truyền đường dây nâng cao hệ số Cosφ mạng điện Biện pháp bù không giảm lượng công suất phản kháng hộ tiêu thụ mà giảm lượng công suất truyền tải đường mà thơi Vì sau lkhi thực biện pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên mà khơng đặt u cầu xét tới phương pháp bù Nói chung hệ số Cosφ tự nhiên cao không đạt tới 0,9 (thường vào khoảng 0,7-0,8) nhà máy đại đặt thêm thiết bị bù Cần ý bù công suất phản kháng ngồi mục đích nâng cao hệ số Cosφ để tiết kiệm điện cịn có tác dụng quan trọng điều chỉnh ổn định điện áp mạng Bù công suất phản kháng 29 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường đưa lại hiệu kinh tế phân tích phải tốn thêm mua sắm thiết bị bù chi phí vận hành chung Vì định phương án bù phải dựa sở tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật 5.1.6 Các thiết bị bù hệ thống cung cấp điện + Tụ tĩnh điện * Nhược điểm: - Rất khó điều chỉnh trơn tụ - Tụ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng - Tụ nhạy cảm với điện áp đặt đầu cực (công suất phản kháng phát tỉ lệ với bình phương điện áp đặt đầu cực) - Điện áp đầu cực tăng 10% tụ bị nổ - Khi xảy cố lớn tụ dễ hỏng * Ưu điểm: - Nó có phần quay nên vận hành quản lí đơn giản - Giá thành kVA phụ thuộc vào tổng chi phí dễ dàng xé lẻ đại lượng bù đặt phụ tải khác nhằn làm giảm dung lượng tụ đặt phụ tải - Tổn thất công suất tác dụng tụ bé (0,03-0,035) kW/kVA - Tụ ghép nối song song nối tiếp để đáp ứng với dung lượng bù cấp điện áp từ 0,4-750kW + Máy bù đồng (Thực chất động đồng chạy khơng tải) * Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh trơn cơng suất phản kháng - Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng hệ thông thừa công suất phản kháng - Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đặt đầu cực (nên nhạy cảm) * Nhược điểm: - Giá thành đắt - Thường dùng với máy có dung lượng từ 5000kVA trở lên - Tổn hao công suất tác dụng rơi máy bù đồng lớn (đối với máy 50006000kVA tổn hao từ 0,3-0,35kW/kVA) - Không thể làm việc cấp điện áp (Chỉ có từ 10,5 kV trở xuống) - Máy dặt phụ tải quan trọng có dung lượng bù lớn từ 5000kVA trở lên 30 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường + Động khơng đồng hồ đồng hố - Khơng kinh tế giá thành đắt - Chỉ dùng trường hợp bất đắc dĩ (ngoài người ta cịn dùng máy phát điện phát cơng suất phản kháng nhiên không kinh tế) * Qua phân tích ta thấy để đáp ứng yêu cầu toán nâng cao chất lượng điện ta chọn phương pháp bù tụ điện tĩnh 5.1.7 Xác định phân bố dung lượng bù + Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: Qbù= Ptt (tg - tg 2).α (5.7) Trong đó: Ptt: Phụ tải tác dụng tính tốn phụ tải (kW) 1: Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù cos = 0,8 tg 1= 0,75 2: (5.8) Góc ứng với hệ số cơng suất bắt buộc sau bù cos = 0,95 tg 2= 0,328 (5.9) α: Hệ số xét tới khả nâng cao cos biện pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù, α = 0,9 - QbùTổng dung lượng cần bù Với phân xưởng thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết Qbù= Pttpx (tg - tg 2).α (5.10) = 860x(0,75 - 0,328 ).0,9 = 326,6 (kVAR) Tra PL IV.13 (trang 288 tài liệu “thiết kế cấp điện” Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – NXB KH&KT-2008) ta chọn tổng dung lượng bù theo gam dung lượng tụ bù có thị trường sau: 01 tụ bù 30kVar 05 tụ 50kVar 01 tụ 70kVAr với tổng dung lượng bù khấu trừ độ suy hao theo thời gian 350kVar Với kiểu bù ứng động 01 cấp 06 cấp điều khiển đặt vị trí trạm biến áp Cụ thể theo sơ đồ nguyên lý sau: (đính kèm vẽ A4) 31 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý tủ bù ứng động 350kVar 01 cấp 06 cấp điều khiển Chương VI THIẾT KÊ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 6.1 Nối đất cho trạm biến áp: Có hai loại nối đất : nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo : - Nối đất tự nhiên sử dụng ống nước hay ống kim loại đặt đất, kết cấu kim loại cơng trình, nhà cửa có nối đất, vỏ bọc kim loại cáp đặt đất v.v… làm trang bị nối đất - Nối đất nhân tạo thường thực cọc thép, thép dẹp hình chữ nhật hay hình thép góc L dài từ – m đóng sâu xuống đất cho đầu chúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,8 m Trong thực tế, người ta tận dụng tối đa nối đất tự nhiên Tuy nhiên nhà máy ta khơng tận dụng nối đất tự nhiên tình hình mơi trường đất đai dễ bị ảnh hưởng thời tiết: mùa mưa, mùa nắng, môi trường làm việc nhàm máy… Vì để tiếp đất chống sét cho nhà máy, ta thực tiếp đất nhân tạo 32 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Do tính chất nhà máy sản xuất giấy nằm mặt đất tương đối phẳng thuộc khu vực đảo Phú Quốc Nên nhà máy xây dựng vùng đất có nhiều cát, đất sét Sử dụng nối đất đóng cọc theo mạch vịng Giả xử điện trở suất đất = 0,4.105(mm) Hệ số K (tăng cao) là: K = 2, nằm ngang K = 1,5, điện cực thẳng đứng Chôn sâu 0,8m Điện trở khuếch tán cọc là: R1đ 0,366 2l 4t l K lg lg l d 4t l R1đ 0,366 23 2,3 15,9 () 40 1,5 lg lg 0,95 0,06 2,3 _ l (6.1) Ở t 0,8 0,8 2,3m (6.2) dđẳng trị = 0,95b = 0,95x0,06 Các cọc đóng thành dãy, cách a = 2l = 6m (vì a/l = 2), tra bảng ta được, đ = 0,78 Với số cọc n = 8, c = 0,78 (Bảng 10-3, cung cấp điện, Nguyễn Xuân Phú) Điện trở hệ thống cọc: Rc rc 15,9 2,54 () c n 0,78 (6.3) Thanh nối dùng dây đồng trần tiết diện 50mm2, d = 8mm, chiều dài nối tính đến cột điện gần 2,4m (l = 2400mm) chôn sâu 0,8m= 80cm ' ng R 2l 0,366 K lg l bt ' Rng (6.4) 0,366 2400 4000 lg 6 2400 80 0,8 Các cọc đóng dãy, cách a = 2l = 6m (vì a/l = 2), tra bảng ta được, ng = 0,55 Điện trở khuếch tán ngang Rngang R'ng th 11 0,55 (6.5) Điện trở nối đất trang bị nối đất 33 Đồ án cung cấp điện R Rc Rng Rc Rng GVHD: Võ Viết Cường 2,54 11 2,06 2,54 11 (6.6) R = 2,06 < 4 ( đạt yêu cầu) Sơ đồ nối đất vẽ đính kèm Hình 6.1: Sơ phân bố cọc nối đất trạm biến áp 6.2 Nối đất chống sét trạm biến áp Đối với trạm biến áp có dung lượng 1000kVA mạng trung áp 22kV có hệ thống chống sét chủ yếu chống sét van để bảo vệ điện áp (điện áp xâm nhập) cho cuộn sơ cấp máy biến áp hay gọi chống sét gián tiếp Hệ thống nối đất cho chống sét van phải độc lập ly với hệ thống nối đất trạm biến áp Nhằm đảm bảo an toàn, tránh điện áp xâm nhập ua máy biến áp Cho nên, việc thiết kế cho hệ thống mang tính nối đất để xả lượng điện áp dư hệ thống có xâm nhập Chọn 01 cọc tiếp đất mạ đồng loại phổ biến thị trường d = 16x2400mm chôn thẳng đứng cách mặt đất 0,8m kết nối với thông qua sợi dây dẫn đồng tiết diện 25mm2 dẫn từ chống sét van xống cọc tiếp đất luồng vào ống PVC cách điện (đính kèm vẽ) Hình 6.2: Sơ đồ bố trí cọc nối đất chống sét trạm biến áp 34 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường Hình 6.3: Sơ đồ nối đất chống sét trạm biến áp Chương VII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận Với phát triển ngày mạnh mẻ nước ta, việc sử dụng lượng điện chiếm vị trí khơng nhỏ phát triển đất nước Tìm hiểu thiết kế cách khắc phục cố liên quan đến hệ thống điện cần thiết vấn đề cung cấp điện liên tục không bị gián đoạn đặt lên hàng đầu Thiết kế cung cấp điện cho cơng trình cần thiết, tác động đến chất lượng cơng trình Cho nên việc thiết kế cung cấp điện cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cung cấp điện, tin cậy Việc Tính tốn, thiết kế TBA 3P-1000kVA Cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang cần thiết phục vụ cho việc sản xuát kinh doanh, thúc đẩy kinh tế, mặc khác làm tăng sản lượng điện thương phẩm cho ngành điện Qua trình nghiên cứu thực đồ án nhóm chúng em có số nhận xét sau: - Đồ án giúp chúng em nâng cao kỹ nghiên cứu, tự nghiên cứu học tập công việc 35 Đồ án cung cấp điện GVHD: Võ Viết Cường - Hỗ trợ chúng em tổng hợp kiến thức học phần qua để chuẩn bị cho học phần chuyên ngành quan trọng - Hiểu quy trình tính toán, phương thức bước thực đồ án môn học - Xác định mục tiêu ngành nghề mà chúng em theo đuổi - Tạo động lực cho chúng em tiếp tục nghiên cứu học phần chun ngành để hồn thành tốt khóa học 7.2 Kiến nghị Qua đồ án học phần với bảo hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn chúng em nhận thấy thân có kiến nghị sau: - Trong thời gian tới nhà trường khoa tiếp tục triển khai đồ án, nghiên cứu thực tế nhiều hơn, để chúng em tiếp cập thực tế ứng dụng vào công việc tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳnh Nhơn, “Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp (Phần điện)” – NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM [2] Hoàng Hữu Thận, “Hướng dẫn thiết kế đường dây tải điện” – NXB Khoa Học & Kỹ Thuật [3] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch, “Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp, thị nhà cao tầng” – NXB Khoa Học & Kỹ Thuật [4] Ngô Hồng Quang, “Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500kV” – NXB Khoa Học & Kỹ Thuật [5] Nguyễn Xuân Phú, “Hệ thống cung cấp điện” – NXB Khoa Học & Kỹ Thuật [6] Quyết định 1727/QĐ-EVN SPC ngày 18/06/2015 Công ty điện lực miền Nam “V/v ban hành tiêu chuẩn công tác lưới điện phân phối không Công ty điện lực miền Nam” [7] Quyết định số: Quyết định số 2608/QĐ EVN- SPC ngày 05/09/2015 Công ty điện lực miền Nam “V/v ban hành đặc tính kỹ thuật máy biến áp phân phối, dây dẫn cáp điện Công ty điện lực miền Nam” 36 ... vị trí trụ 478PQ/501 tuyến 478 trạm biến áp 3P-1000kVA cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà thuộc ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang Cấp điện nhằm mục đích phục vụ nhà... Cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang cần thiết phục vụ cho việc sản xuát kinh doanh, thúc đẩy kinh tế, mặc khác làm tăng sản lượng điện. .. áp dụng kiến thức chuyên nghành vào thực tế nơi công tác Đó lý nhóm chọn đề tài “Tính toán, thiết kế TBA 3P1000kVA Cấp điện cho hộ kinh doanh Lê Thái Hà, Ấp Gành Dầu, xã Gành Dầu, huyện Phú Quốc,