Tài liệu cung cấp điện , chương 4 doc

2.1.3 Ph-ơng án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân x-ởng 1. ph-ơng pháp dùng sơ đồ dẫn sâu . Đ-a đ-ờng dây trung áp 22kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân x-ởng sẽ giảm đ-ợc vốn đầu t- xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm đ-ợc tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải. Nh-ng nh-ợc điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng theo sơ đồ này rất đắt và yêu cầu trình độ vận hànhcao. Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ta không xét đến ph-ơng án này 2. Ph-ơng pháp sử dụng trạm biến áp trung gian Nguồn 22kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian đ-ợc hạ áp xuống 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng. Nhờ vậy sẽ giảm đ-ợc vốn đầu t- cho mạng điện cao áp trong nhà máy và trong các trạm biến áp phân x-ởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng đ-ợc cải thiện. Song phải đầu t- để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng ph-ơng án này, vì nhà máy thuộc hộ tiêu thu loại 1 nên tại trạm biến áp trung gian ta đặt hai máy biến áp với dung l-ợng đ-ợc lựa chọn nh- sau : kVASSnk ttnmdmBhc 61.10806 kVAS dm 31.5403 2 61.10806 Ta chọn máy tiêu chuẩn S dm = 6300 kVA Kiểm tra dung l-ợng của máy khi xẩy ra quá tải sự cố: khi xảy ra sự cố ở một máy biến áp ta có thể tạm ngừng cung cấp điện cho tất cả các phụ tải loại III trong nhà máy. Do đó ta dễ dàng thấy đ-ợc máy biến áp đ-ợc chọn thoả mãn điều kiện khi xảy ra sự cố Vậy tại tạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA S dm = 6300kV - 22/6 kV 3. Ph-ơng án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng thông qua trạm phân phối trung tâm. Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy thuận lợi hơn, vốn đầu t- giảm, độ tin cậy cung cấp điện đ-ợc gia tăng, song vốn đầu t- cho mạng cũng lớn 4. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm Ta xác định tâm phụ tải điện của nhà máy theo công thức : i ii S xS x 0 ; i ii S yS y 0 Trong đó : S i - Công suất của phân x-ởng thứ i x i , y i - toạ độ tâm phụ tải của phân x-ởng thứ i Thay số ta có: x 0 = 11.59 ; y 0 = 9.95 Đó là vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm 5. Lựa chọn ph-ơng án nối dây cho mạng cao áp của nhà máy Nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đ-ờng dây từ trạm trung gian Giám về trung tâm cung cấp của nhà máy sẽ dùng dây trên không lộ kép Do tính chất quan trọng của các phân x-ởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta dùng sơ đồ hình tia, lộ kép. Ưu điểm của loại sơ đồ này là đ-ờng nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân x-ởng đ-ợc cung cấp điện từ các đ-ờng dây riêng nên ít ảnh h-ởng lẫn nhau, độ tin cậy cao, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo tính mỹ quan và an toàn cho toàn nhà máy các đ-ờng dây cao áp đều đ-ợc đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ. Từ những phân tích trên ta có thể đ-a ra 4 ph-ơng án đi dây cho mạng cao áp đ-ợc trình bày trên hình 2-1 Hình 2.1 - Các ph-ơng án thiết kế mạng cao áp của nhà máy 2.2. Tính toán thiết kế và lựa chọn ph-ơng án hợp lý Để so sánh và lựa chọn ph-ơng án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z Z = (a vh +a tc )K + 3I 2 max RC -> min. Trong đó : a vh - hệ số vận hành , ta lấy a vh = 0.1 a tc - hệ số tiêu chuẩn, ta lấy a tc = 0.2 K - vốn đầu t- cho trạm biến áp và đ-ờng dây I max - dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị . R - điện trở của thiết bị - thời gian tổn thất công suất lớn nhất . C - giá tiền 1kWh, ta lấy C = 1000 đ/kWh 2.2.1 Ph-ơng án 1 Hình 2.2 - Sơ đồ ph-ơng án 1 Ph-ơng án này dùng trạm biến áp trung gian lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 6kV sau đó cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng. Các trạm biến áp phân x-ởng hạ áp từ 6kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân x-ởng 1. Chọn MBA phân x-ởng và xác định tổn thất điện năng A trong các TBA Trên cơ sở đã chọn đ-ợc công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân x-ởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Bảng 2.2 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của ph-ơng án 1 Tên TBA S đm (kVA) U C /U H (KV) P 0 (kW) P N (kW ) U N (%) I 0 (%) Số máy Đơn giá (10 6 ) Thành tiền (10 6 ) TBAT G 6300 22/6.3 7.65 46.5 7.5 0.9 2 476 952 B1 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B2 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B3 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B4 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B5 1800 6.3/0.4 3.1 20 5.5 1.3 2 210 420 B6 1600 6.3/0.4 2.8 18 5.5 1.3 2 190.2 380 Tổng vốn đầu t- cho trạm biến áp: K B = 2693200 (10 3 đ) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp đ-ợc tính theo công thức: . 1 2 0 dmB tt n S S P n tPnA kWh Trong đó : n - số máy biến áp ghép song song ; P 0 , P N - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA S tt - công suất tính toán của trạm biến áp S đmB - công suất định mức của máy biến áp t - thời gian máy biến áp vận hành, với máy biến áp vận hành suốt một năm t = 8760h - thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Tra bảng 4-1[TL2] với T max = 4500h và cos nm = 0.75, ta tìm đ-ợc = 3300 Tính cho Trạm biến áp trung gian Ta có : . 1 2 0 dmB tt n S S P n tPnA 637.3597814600* 6300 61.10806 *5.46* 2 1 8760*65.7*2 2 A (kWh) Các trạm biến áp khác cũng d-ợc tính toán t-ơng tự , kết quả cho d-ới bảng 2.3 Bảng 2.3 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của ph-ơng án 1 Tên TBA Số l-ợng S tt (kVA) S đm (kVA) P 0 (kW) P N (kW) A(kWh) TBATG 2 10806.61 6300 7.65 46.5 359781.637 B1 2 1921.7 1000 2.1 12.6 113568.033 B2 2 1605.96 1000 2.1 12.6 90411.645 B3 2 1620.5 1000 2.1 12.6 91370.117 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 B6 2 3113.13 1600 2.8 18 161493.452 Tổn thất điện năng trong các TBA: A B = 1104203.236 kWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân x-ởng Cáp cao áp đ-ợc chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện j kt . Đối với nhà máy chế tạo máy kéo làm việc 2 ca , thời gian sử dụng công suấtlớn nhất là : T max = 4500h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng 5[Trang 294-TL1] ta tìm đ-ợc j kt = 3.1 A/mm 2 Tiết diện kinh tế của cáp : kt kt j I F max Cáp từ các TBATG về các trạm biến áp phân x-ởng đều là cáp lộ kép nên: dm ttpx U S I 32 max Dựa vào trị số F kt đã tính, tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : sccphc IIk Trong đó : I sc là dòng điện xẩy ra khi sự cố đứt một dây cáp,I sc = 2.I max k hc = k 1 .k 2 k 1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , ta lấy k 1 = 1; k 2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều đ-ợc đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm. Theo PL 4.22[TL2] ta tìm đ-ợc k 2 = 0.93 Vì chiều dài cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp phân x-ởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B1: A46.92 6*32 1921.7 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max mm83.29 1.3 46.92 kt kt j I F Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*140 = 130.2 < 2*I max = 2*92.46 = 184.92 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 50mm 2 với I cp = 200 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*200 = 186 >I sc = 184.92 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 50mm 2 -> 2XPLE (3*50) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B2: A27.77 6*32 1605.96 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max 92.24 1.3 27.77 mm j I F kt kt Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*140 = 130.2 < 2*I max = 154.54 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 35mm 2 với I cp = 170 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*170 = 158.1 >I sc = 154.54 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 35mm 2 -> 2XPLE (3*35) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B3: A95.77 6*32 1620.25 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max 15.25 1.3 95.77 mm j I F kt kt Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*140 = 130.2 A < 2*I max = 155.9 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 35mm 2 với I cp = 170 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*170 = 158.1 A >I sc = 155.9 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 35mm 2 -> 2XPLE (3*35) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B4: A95.91 6*32 1911.19 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max 66.29 1.3 95.91 mm j I F kt kt Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 35mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =170A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*170 = 158.1 A < 2*I max = 183.9 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 50mm 2 với I cp = 200 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*200 = 186 A >I sc = 183.9 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 50mm 2 -> 2XPLE (3*50) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B5: A51.165 6*32 12.3440 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max 39.53 1.3 51.165 mm j I F kt kt Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =200 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*200 = 186 A < 2*I max = 331.02 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 150mm 2 với I cp = 365A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*365 = 339.45 A > I sc = 331.02 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 150mm 2 -> 2XPLE (3*150) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B6: A78.149 6*32 3113.13 32 max dm ttpx U S I Tiết diện kinh tế của cáp là : 2 max 32.48 1.3 78.149 mm j I F kt kt Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50mm 2 , cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có I c c p p =200A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*200 = 186 A < 2*I max = 299.56 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 120mm 2 với I cp = 330A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*I cp = 0.93*330 = 306.9 A > I sc = 299.56 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 120mm 2 -> 2XPLE (3*120) b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân x-ởng đến các phân x-ởng Vì ta đang so sánh kinh tế giữa các ph-ơng án nên chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các ph-ơng án. Với ph-ơng án 1, ta chỉ tính đến đoạn cáp từ B1 đến Ban quản lý và Phòng thiết kế và từ B2 đến Phân x-ởng Sửa chữa cơ khí Cáp hạ áp đ-ợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , độ dài cáp không đáng kể nên coi tổn thất trên cáp bằng 0, ta không cần xét đến điều kiện tổn thất điện áp cho phép + Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến Ban quản lý và Phòng thiết kế Vì Ban quản lý và Phòng thiết kế thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện A U S I dm ttpx 64.161 38.0*3 106.39 3 max Chỉ có một cáp đi trong hào nên k 2 = 1. Điều kiện chọn cáp là : max II cp Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*50+35) với I cp = 192 A + Chọn cáp từ trạm biến áp B2 đến phân x-ởng Sửa chữa sơ khí Vì phân x-ởng Sửa chữa sơ khí thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện A U S I dm ttpx 35.339 38.0*3 223.35 3 max Chỉ có một cáp đi trong hào nên k 2 = 1. Điều kiện chọn cáp là : max II cp Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*120+70) với I cp = 346 A Kết quả chọn cáp trong ph-ơng án 1 đ-ợc tổng kết trong bảng sau: Bảng 2.4 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của ph-ơng án 1 Đ-ờng cáp F(mm) L(m) R 0 (/m 2 ) R() Đơn giá (10 3 Đ/m) Thành tiền (10 3 Đ) TBATG-B1 3*50 120 0.494 0.030 120 28800 TBATG-B2 3*35 50 0.668 0.017 84 8400 TBATG-B3 3*35 90 0.668 0.030 84 15120 TBATG-B4 3*50 35 0.494 0.009 120 8400 TBATG-B5 3*150 95 0.160 0.009 228 54720 TBATG-B6 3*120 70 0.196 0.009 228 31920 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 84 6720 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 205 6150 [...]... 3*50 120 0 .49 4 0.030 1921.7 3.037 TBATG-B1 3*35 50 0.668 0.017 1605.96 1.218 TBATG-B2 3*35 90 0.668 0.030 1620.25 2.187 TBATG-B3 3*50 35 0 .49 4 0.009 191119 0.913 TBATG-B4 3*150 95 0.160 0.009 344 0.12 2.959 TBATG-B5 3*120 70 0.196 0.009 3113.13 2 .42 3 TBATG-B6 3*50+35 40 0.387 0.008 106.39 0. 548 B1->1 3*120+70 30 0.153 0.005 223.35 1 .43 6 B2->6 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: PD = 14. 721 kW... 160230 103 = 2853 .43 0 (x106đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đ-ờng dây: A1 = AB + AD = 11 042 03.236 + 48 579.3 = 1152782.536 kWh Chi phí tính toán là : Z1 = (avh +atc).K1+A1.C = (0.1+0.2)*2853 .43 0*106+1152782.536 *103 = 2008.811 54* 106 (đ) 2.2.2 Ph-ơng án 2 Hình 2.3 - Sơ đồ ph-ơng án 2 Ph-ơng án 2 dùng trạm biến áp trung gian lấy điện từ hệ thống v , hạ xuống 6kV sau đó cấp cho các trạm... dẫn: PD = 14. 721 kW d Xác định tổn thất điện năng trên các đ-ờng dây : Tổn thất điện năng trên các đ-ờng dây đ-ợc tính theo công thức : AD PD [kWh] AD 14. 721 * 3300 48 579.3 [kWh] 3 Chi phí tính toán của ph-ơng án 1 Khi tính toán vốn đầu t- xây dựng mạng điện, ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và máy biến áp khác nhau giữa các ph-ơng án (K=KB +KD) , những phần giống nhau khác đã đ-ợc bỏ... Hình 2.3 - Sơ đồ ph-ơng án 2 Ph-ơng án 2 dùng trạm biến áp trung gian lấy điện từ hệ thống v , hạ xuống 6kV sau đó cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng Các trạm biến áp phân x-ởng hạ áp từ 6kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân x-ởng . 9 041 1. 645 B3 2 1620.5 1000 2.1 12.6 91370.117 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 344 0.12 1800 3.1 20 1 748 47.816 B6 2 3113.13 1600 2.8 18 16 149 3 .45 2. 7.65 46 .5 7.5 0.9 2 47 6 952 B1 1000 6.3/0 .4 2.1 12.6 5.5 1 .4 2 117.6 235.2 B2 1000 6.3/0 .4 2.1 12.6 5.5 1 .4 2 117.6 235.2 B3 1000 6.3/0 .4 2.1 12.6 5.5 1.4