Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt hoàng thị loan

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY DỆT HOÀNG THỊ LOAN Giảng viên hƣớng dẫn : TS Nguyễn Tiến Dũng Cán phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam Sinh viên thực : Lê Khánh Nhậm MSSV : 135D5103010037 Lớp : 54K1 - CNKT Điện, Điện tử Vinh, tháng 05 năm 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY DỆT HOÀNG THỊ LOAN Giảng viên hƣớng dẫn : TS Nguyễn Tiến Dũng Cán phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam Sinh viên thực : Lê Khánh Nhậm MSSV : 135D5103010037 Lớp : 54K1 - CNKT Điện, Điện tử Vinh, tháng 05 năm 2018 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Giáo viên hƣớng dẫn TS Nguyễn Tiến Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện ThS Phạm Hồng Nam LỜI NĨI ĐẦU Ngày kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân nâng cao Nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, thương mại dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng khơng ngừng Trong cơng nghiệp lĩnh vực tiêu thụ điện lớn Chất lượng điện áp ổn định yêu cầu quan trọng Với trình trỗi dậy mạnh mẽ kinh tế sau mở cửa, hội nhập vào kinh tế tồn cầu, ngành cơng nghiệp, nhà máy dệt khơng nằm ngồi nhu cầu Chất lượng điện áp ảnh hưởng tới chất lượng dệt tới sản phẩm… Vì đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu thiết kế cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp nói chung nhà máy dệt nói riêng Với sinh viên theo học chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, phải nắm vững ứng dụng kiến thức học vận hành, sửa chữa thiết bị điện có cố, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng có yêu cầu Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em phân công đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt Hoàng Thị Loan” TS Nguyễn Tiến Dũng hướng dẫn Đề tài em gồm nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu chung nhà máy Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng khí tồn nhà máy Chương 3: Thiết kế mạng điện cao áp nhà máy Chương 4: Thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng khí Chương 5: Tính tốn bù cơng suất phản kháng Chương 6: Hệ thống nối đất an toàn chống sét NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Tên đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt Hoàng Thị Loan II Các số liệu ban đầu: Phụ tải điện nhà máy Phụ tải phân xưởng khí Điện áp nguồn lấy từ trạm BATG 35/6 kV thuộc nhà máy dệt Hoàng Thị Loan Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: km Nhà máy làm việc ca, Tmax=4000 III Nội dung thuyết minh tính tốn: Chương 1: Giới thiệu chung nhà máy Chương 2: Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng khí tồn nhà máy Chương 3: Thiết kế mạng điện cao áp nhà máy Chương 4: Thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng khí Chương 5: Tính tốn bù cơng suất phản kháng Chương 6: Hệ thống nối đất an toàn chống sét MỤC LỤC CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 11 1.1 Giới thiệu chung ngành dệt 11 1.2 Lịch sử hình thành nhà máy dệt Hồng Thị Loan 11 1.3 Giới thiệu phụ tải điện nhà máy dệt Hoàng Thị Loan 13 CHƢƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA PHÂN XƢỞNG CƠ KHÍ VÀ TỒN NHÀ MÁY 14 2.1 Đặt vấn đề 14 2.1.1 Khái niệm phụ tải tính tốn 14 2.1.2 Ý nghĩa phụ tải tính tốn 14 2.2 Phƣơng pháp xác định phụ tải tính tốn 15 2.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn (PTTT) theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu 15 2.2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo hệ số hình dáng đồ thị phụ tải cơng suất trung bình 15 2.2.3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình độ lệch đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình 15 2.2.4 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại 15 2.2.5 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện cho mét đơn vị sản phẩm 17 2.2.6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị diện tích sản xuất 18 2.2.7 Phương pháp trực tiếp 18 2.3 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xƣởng khí 18 2.3.1 Phụ tải tính tốn nhóm 20 2.3.2 Phụ tải tính tốn nhóm 21 2.3.3 Phụ tải tính tốn nhóm 22 2.3.4 Phụ tải tính tốn nhóm 22 2.3.5 Tính phụ tải chiếu sáng 23 2.3.6 Phụ tải tính tốn toàn xưởng 23 2.3.7 Phụ tải phản kháng tính tốn tồn xưởng 23 2.3.8 Phụ tải toàn phần xưởng 23 2.4 Xác định phụ tải tính tốn cho tồn nhà máy 26 2.4.1 Tính tốn phụ tải tính tốn cho phân xưởng cịn lại 26 2.4.2 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng 26 2.4.2 Xác định phụ tải tính tốn cho tồn nhà máy 27 2.5 Xác định biểu đồ phụ tải phân xƣởng toàn nhà máy 27 2.5.1 Bán kính góc chiếu sáng biểu đồ phụ tải phân xưởng 28 2.5.2 Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 28 2.6 Xác định trọng tâm phụ tải toàn nhà máy 28 2.6.1 Ý nghĩa trọng tâm phụ tải cung cấp điện 28 2.6.2 Xác định tọa độ trọng tâm phụ tải nhà máy 29 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 31 3.1 Đặt vấn đề 31 3.1.1 Các phương án cung cấp điện 31 3.1.2 Lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý 32 3.1.3 Trình tự thiết kế mạng điện cao áp nhà máy 32 3.2 Vạch phƣơng án cung cấp điện 33 3.2.1 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm 33 3.3 Xác định dung lƣợng, số lƣợng trạm biến áp phân xƣởng 36 3.3.1 Các yêu cầu để chọn dung lượng, số lượng trạm biến áp 36 3.3.2 Tính tốn thông số trạm biến áp phân xưởng 36 3.3.3 Bảng kết lựa chọn máy biến áp cho trạm biến áp phân xưởng 40 3.4 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu cho hệ thống mạng điện cao áp nhà máy 41 3.4.1 Lựa chọn máy cắt cao áp 41 3.4.2 Tính tốn kinh tế kỹ thuật phương án cấp điện 42 3.4.3 Phương án 42 3.4.5 Phương án 48 3.4.6 Phương án 50 3.4.7 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm 52 CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CỦA PHÂN XƢỞNG CƠ KHÍ 55 4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện phân xƣởng 55 4.1.1 Đánh giá phụ tải phân xưởng khí 55 4.1.2 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí 55 4.1.3 Xác định vị trí tủ động lực tủ phân phối 55 4.2 Chọn tủ động lực tủ phân phối 56 4.2.1 Nguyên tắc chung 56 4.2.2 Tủ phân phối (TPP) 57 4.2.3 Chọn tủ động lực (TĐL) 59 4.3 Chọn cáp cho mạng điện phân xƣởng khí 60 4.4 Chọn góp tủ phân phối tủ động lực 60 4.5 Chọn cáp từ tủ động lực đến thiết bị 61 4.5.1 Lựa chọn dây cáp 61 4.5.2 Lựa chọn áp tô mát 61 4.5.3 Lựa chọn cầu chì cho thiết bị tủ động lực 62 CHƢƠNG V: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY 67 5.1 Nâng cao hệ số công suất cos  tự nhiên 67 5.2 Nâng cao hệ số công suất cos  phƣơng pháp bù công suất phản kháng 67 5.2.1 Chọn thiết bị bù 68 5.2.2 Vị trí phân phối thiết bị bù mạng hình tia 69 5.3 Bù công suất phản kháng cho nhà máy dệt 70 5.3.1 Xác định dung lượng bù 70 5.3.2 Phân phối dung lượng bù cho trạm BAPX 71 CHƢƠNG VI: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 74 6.1 Nối đất an toàn 74 6.1.1 Đặt vấn đề 74 6.1.2 Tính tốn nối đất trung tính 74 6.2 Chống sét 76 6.2.1.Tổng quan chống sét 76 6.2.2 Tính tốn chống sét trực tiếp 77 6.2.3 Lựa chọn thiết bị chống sét 78 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Cơng ty cổ phần dệt may Hồng Thị Loan 11 Hình 1.2: Sơ đồ mặt nhà máy 13 Hình 2.1: Sơ đồ mặt phân xưởng khí 19 Hình 2.2: Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy 28 Hình 3.1: Sơ đồ điểm đặt trạm phân phối trung gian 33 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp toàn nhà máy 54 Hình 4.1: Sơ đồ tủ phân phối 56 Hình 4.2: Sơ đồ dây tủ động lực 57 Hình 4.3: Sơ đồ tủ phân phối 57 Hình 4.4: Sơ đồ tủ động lực 69 Hình 4.5: Sơ đồ mặt dây phân xưởng khí 65 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng khí 66 Hình 6.1: Sơ đồ bố trí cọc nối đất cho máy biến áp 76 Hình 6.2: Sơ đồ nối đất cho chống sét 79 CHƢƠNG V: TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY Điện năng lượng chủ yếu xí nghiệp cơng nghiệp Các xí nghiệp tiêu thụ khoảng 70% tổng số điện sản xuất ra, vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp có ý nghĩa to lớn Điện bị tổn thất lớn trình truyền tải đặc biệt tập trung chủ yếu mạng điện xí nghiệp mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp thấp, đường dây lại dài phân tán tới phụ tải Chính mà việc thực biện pháp tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng khơng có lợi cho thân xí nghiệp mà cịn có lợi chung cho kinh tế đất nước Hệ số công suất cos tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay khơng Hệ số cos  NM cao giảm giá thành sản phẩm sản phẩm sản xuất nhiều hơn, có lợi cho kinh tế quốc dân Vì xí nghiệp cần phấn đấu nâng cao hệ số cos  Biện pháp nâng cao hệ số cos  * Nâng cao hệ số công suất cos  tự nhiên * Nâng cao hệ số công suất cos  phương pháp bù công suất phản kháng 5.1 Nâng cao hệ số công suất cos  tự nhiên Nâng cao hệ số công suất cos  tự nhiên cách để xí nghiệp giảm bớt lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ Các biện pháp cụ thể: * Thay đổi cải tiến quy trình cơng nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ hợp lý * Thay động không đồng làm việc non tải động có cơng suất nhỏ * Hạn chế động chạy không tải * Dùng động đồng thay động không đồng * Nâng cao chất lượng sửa chữa động * Thay máy biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ 5.2 Nâng cao hệ số công suất cos  phƣơng pháp bù công suất phản kháng Bằng cách đặt thiết bị bù gần hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải đường dây nâng cao hệ số cos  mạng Biện pháp bù không giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ hộ mà giảm lượng công suất phản kháng truyền tải đường dây Vì sau thực biện pháp nâng cao hệ số cos  tự nhiên mà khơng đạt u cầu ta xét tới phương pháp bù 67 Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất cos  để tiết kiệm điện mà cịn có tác dụng quan trọng khác điều chỉnh ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện Bù công suất phản kháng đem lại hiệu kinh tế phải tốn thêm mua sắm thiết bị bù chi phí vận hành chúng Vì vậy, định phương án bù phải dựa sở tính tốn so sánh kinh tế - kỹ thuật 5.2.1 Chọn thiết bị bù Để đảm bảo tối ưu thiết bị bù phải chọn sở tính tốn so sánh kinh tế - kỹ thuật 5.2.1.1 Tụ điện Là thiết bị tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp nên sinh cơng suất phản kháng Q cung cấp cho mạng điện * Ưu điểm tụ + Suất tổn thất công suất tác dụng nhỏ + Tụ khơng có phần quay nên lắp ráp, bảo quản dể dàng + Tụ điện chế tạo với đơn vị nhỏ nên tuỳ theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ vào mạng để nâng cao hiệu mà bỏ nhiều vốn đầu tư * Nhược điểm tụ + Tụ điện nhạy cảm với biến động điện áp đặt lên cực tụ điện + Tụ điện cấu tạo chắn, dể bị phá hỏng ngắn mạch, điện áp tăng lên đến 110%Uđm tụ dễ bị chọc thủng khơng phép vận hành + Khi tụ điện đóng vào mạng, mạng có dịng điện xung, cắt tụ khỏi mạng cực tụ cịn tồn điện áp dư gây nguy hiểm cho người Với ưu, nhược điểm tụ điện sử dụng nhiều cho nhà máy, xí nghiệp có cơng suất vừa nhỏ cần công suất bù không lớn 5.2.1.2 Máy bù đồng Máy bù đồng loại động đồng làm việc không tải * Ưu điểm máy bù đồng + Do khơng có phụ tải trục động nên máy bù đồng chế tạo gọn nhẹ rẻ so với động đồng có cơng suất + Ngồi cơng dụng cung cấp cơng suất phản kháng máy bù đồng cịn có khả tiêu thụ công suất phản kháng mạng chế độ thiếu kích thích góp phần vào việc điều chỉnh điện áp mạng * Nhược điểm máy bù đồng 68 Máy bù đồng có phần quay nên lắp ráp, bảo quản vận hành khó khăn so với tụ điện Với ưu, nhược điểm kinh tế máy bù đồng thường sử dụng nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn 5.2.1.3 Động khơng đồng Rơto dây quấn đồng hố Khi cho dịng điện chiều vào Rơto động không đồng dây quấn, động làm việc động đồng với dòng điện vượt trước điện áp Do đó, động có khả sinh công suất phản kháng cung cấp cho mạng Loại máy bù coi hiệu nên sử dụng trừ khơng có tụ máy bù đồng Ngoài thiết bị cịn dùng động đồng làm việc chế độ kích từ máy phát điện làm việc chế độ bù 5.2.2 Vị trí phân phối thiết bị bù mạng hình tia 5.2.2.1 Vị trí đặt bù Thiết bị bù đặt mạng cao áp mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí thiết bị bù cho đạt chi phí tính tốn nhỏ Máy bù đồng có cơng suất lớn nên thường đặt tập trung điểm quan trọng hệ thống điện Tụ điện đặt mạng điện cao áp điện áp thấp Tụ điện áp cao đặt tập trung trạm biến áp trung gian trạm phân phối Nhờ đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành tụ điện dể dàng có khả thực việc tự động hố điều chỉnh dung lượng bù Bù tập trung điện áp cao cịn có ưu điểm tận dụng hết khả bù tụ vị trí tụ làm việc liên tục nên chúng phát phát cơng suất bù tối đa Nhược điểm phương án không bù công suất phản kháng mạng điện áp thấp, khơng có tác dụng giảm tổn thất cơng suất điện áp mạng điện áp thấp Tụ điện điện áp thấp đặt theo cách: + Đặt tập trung phía điện áp thấp trạm BAPX + Đặt thành nhóm tủ phân phối động lực + Đặt phân tán thiết bị dùng điện Trong cách cách đặt tụ thành nhóm tủ phân phối động lực thường sử dụng nhiều cách có hiệu suất sử dụng cao, giảm tổn thất mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp 5.2.2.2 Phân phối dung lượng bù mạng hình tia Bài tốn đặt mạng điện hình tia có n nhánh, tổng số dung lượng bù Q bù Phân phối dung lượng bù nhánh cho tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng gây nhỏ để hiệu bù đạt lớn 69 Giả sử dung lượng bù phân phối nhánh là: Qbù 1, Qbù 2, …Qbùn Phụ tải phản kháng điện trở nhánh : Q1, Q2,…, Qn R1, R2, … Rn Ta có cơng thức sau: Qbù1  Q1  (Q  Qbù ) R td R1 Qbù  Q2  (Q  Qbù ) R td R2 … Qbùn  Qn  (Q  Qbù ) R td Rn Trong : Q: tổng cơng suất phản kháng phụ tải trước bù, kVAr R td : tổng trở tương đương n nhánh 5.3 Bù công suất phản kháng cho nhà máy dệt Để đơn giản tính tốn để dễ điều chỉnh dung lượng bù ta định đặt thiết bị bù tập trung điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng Ta chọn thiết bị bù tụ điện tĩnh làm việc với dòng điện vượt trước điện áp sinh cơng suất phản kháng Q cung cấp cho mạng để nâng cao hệ số cơng suất cos  tồn nhà máy 5.3.1 Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định sau: Qbù=α.PttNM.(tg 1 - tg 2 ) kVAr Trong đó: PttNM : phụ tải tác dụng tính tốn nhà máy, kW PttNM =4593,826 (kW)  : góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù  =0,745 → tg  1=0,895  : góc ứng với hệ số công suất sau bù  =0,9 → tg  =0,484 α : hệ số xét đến khả nâng cao cos  Bằng biện pháp khơng địi hỏi đặt thiết bị bù ta có α=0,9 ÷ Ta chọn α=1 Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy là: Qbù =α.PttNM.(tg 1 - tg 2 ) =1.4593,826.(0,895-0,484)=1888,062 kVAr 70 5.3.2 Phân phối dung lượng bù cho trạm BAPX Từ trạm PPTT trạm BAPX mạng hình tia gồm nhánh có sơ đồ thay tính tốn sau: 5.3.2.1 Xác định điện trở tương đương * Điện trở cáp Theo tính tốn chương IV ta xác định điện trở cáp cao áp từ trạm PPTT trạm BAPX Đường dây lộ kép: R C  r0 l Bảng 5.1: Điện trở cáp cao áp Đƣờng cáp F (mm2) l (m) PPTT-B1 150 10 0,160 0,0008 PPTT-B2 25 25 0,93 0,011 PPTT-B3 10 110 2,33 0,128 PPTT-B4 10 60 2,33 0,069 r0 ( Rc ( * Điện trở máy biến áp Với trạm có hai máy biến áp làm việc song song thì: RB  PN U 2dmMBA 10 (Ω) 2.S2 dmB Trạm B1 có SdmB =1800 với PN = 18 kW PN U 2dmMBA 18.352 R B1  10  103  3, (Ω) 2 2.S dmB 2.1800 Trạm B2 có SdmB =800 với PN = 10,5 kW R B2  R B3  PN U 2dmMBA 10,5.352 10  10  10,04 (Ω) 2.S2dmB 2.8002 Trạm B3 có SdmB =500 với PN = kW R B6 PN U 2dmMBA 7.62  10  103  36,75 (Ω) 2 S dmB 500 Trạm B4 có SdmB =200 với PN = 3,45 kW R B6  PN U 2dmMBA 3, 45.62 10  10  52,82 (Ω) 2.S2dmB 2.2002 *Điện trở nhánh Điện trở nhánh xác định: R  R C  R B 71 Bảng 5.2: Kết tính điện trở nhánh Đƣờng cáp RC ( RB ( R( PPTT-B1 0,0008 3,4 3,4008 PPTT-B2 0,011 10,4 10,411 PPTT-B3 0,128 36,75 36,8 PPTT-B4 0,069 52,82 52,9 * Điện trở tương đương toàn mạng cao áp R td  ( ( 1 1 1    ) R1 R R R 1 1 1    ) 0,1008 0,306 1,138 1,629 Rtd = 0,681 (Ω) 5.3.2.2 Xác định dung lượng bù trạm BAPX Áp dụng cơng thức tính dung lượng bù mạng hình tia dung lượng bù trạm BAPX xác định: Qbùi  Qi  (Q  Qbù ) R td Ri Trong đó: Qbù i : Dung lượng bù cho nhánh i, kVAr Qi : Công suất phản kháng chưa bù nhánh i, kVAr Q: Tổng công suất phản kháng trước bù, kVAr Q = 3421,48 kVAr Rtd : Điện trở tương đương mạng cao áp, Ω Ri : Điện trở nhánh i, Ω Qbù1  Q1  (Q  Qbù ) R td R1  1984,5  Qbù  Q2  (Q  Qbù ) R td R2  898,16  Qbù  Q3  (3421, 48  1888,062) 0,681  1677, 4(kVAr) 3, 4008 (3421, 48  1888,062) 0,681  797,85(kVAr) 10, 411 (Q  Qbù ) R td R3  291,74  (3421, 48  1888,062) 0,681  263,36(kVAr) 36,8 72 Qbù  Q4  (Q  Qbù ) R td R4  247,08  (3421, 48  1888,062) 0,681  227,33(kVAr) 52,9 Căn vào công suất bù cần đặt trạm biến áp phân xưởng ta chọn tụ chế tạo sẵn Liên Xơ Ta có bảng kết quả: Bảng 5.3: Kết phân bố dung lượng bù nhà máy Đƣờng Qi cáp (kVAr) PPTT-B1 1984,5 3,4008 1677,4 PPTT-B2 898,16 10,411 PPTT-B3 291,74 PPTT-B4 247,08 Qbù Qtụ Số (kVAr) lƣợng KC2-6,3-100-2Y3 100 17 797,85 KC2-6,3-100-2Y3 100 36,8 263,36 KC2-6,3-100-2Y3 100 52,9 227,33 KC2-6,3-100-2Y3 100  PttNM R( Loại tụ (kVAr) Tổng dung lượng bù cho nhà máy: Qbù ∑ = 3100 kVAr Hệ số cos  sau bù : cos  sau bù = PttNM SttNMsaubu  P ttNM  (Q ttNM  Qbù ) 4593,826 4593,8262  (3421, 48  3100)  0,99 Vậy sau bù hệ số công suất đạt yêu cầu Các trạm đặt hai máy biến áp dung lượng bù chia đơi đặt hai phía hạ áp 73 CHƢƠNG VI: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 6.1 Nối đất an toàn 6.1.1 Đặt vấn đề Nối đất hay gọi tiếp địa, tiếp đất Đây phương pháp giải vấn đề rò rỉ điện bên thiết bị điện, điện tử Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện Đặc điểm quan trọng phân bố diện tích rộng thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện Cách điện thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành khơng tn theo quy tắc an tồn nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện giật, hệ thống điện thiết phải có biện pháp an toàn Một biện pháp an tồn có hiệu tương đối đơn giản thực nối đất để bảo vệ cho thiết bị điện 6.1.2 Tính tốn nối đất trung tính - Tính tốn nối đất trung tính tính tốn nối đất làm việc nối vào trung tính máy biến áp - Xác định điện trở nối đất theo quy phạm: với nối đất trung tính Rd < 4Ω - Dự kiến hệ thống nối đất gồm cọc thép góc L60x60x6 dài 2,5m nối với thép dẹt có bề rộng 4cm đặt nằm ngang tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp Các cọc đứng chôn sâu cách mặt đất 0,7m thép dẹt hàn chặt với cọc độ sâu 0,8m - Xác định điện trở nối đất cọc: R dlc  0,366  2l 4t   .k max  lg  lg   l  d 4t   Trong đó: ρ: Điện trở suất đất (Ωcm), với đất vườn ρ=0,4x104(Ωcm) = 40(Ωm) kmax = 1,5 : hệ số mùa d: đường kính ngồi cọc (m), chọn d = 0,05(m) l = 2,5(m): chiều dài cọc (m) t = 0,8 + (2,5/2) = 2,05(m): độ chôn sâu cọc, tính từ mặt đất đến điểm cọc (m)  R dlc  0,366  2.2,5 4.2,05   40.1,5  lg  lg   18,04    2,5  0,05 4.2,05   Xác định sơ số cọc: 74 n R dlc c R d Trong đó: ηc: hệ số sử dụng cọc Khoảng cách cọc a = 2.l = 5(m), tỉ số a/l=2, tra bảng ta có ηc=0,71 Rd = 4(Ω) : điện trở nối đất yêu cầu n R dlc 18,04   6,35 c R d 0,71.4 Vậy ta chọn n = cọc chơn sâu thành mạch vịng cách 5(m) - Xác định điện trở nối nằm ngang: 0,366 2.l2 Rt  max lg  l b.t Trong đó: ρmax = K.ρđất = 2.0,4.104 = 8000(Ωcm): điện trở suất đất độ sâu chôn Với dẹt ngang đặt độ sâu 0,5m đến 0,8m đất ướt trung bình, ta có K = l: Chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nối (cm) Vậy chiều dài nối là: l = a.n = 5.8 = 40(m) = 4000(cm) b: bề rộng nối, lấy b=4(cm) t: chiều sâu chôn cọc nối, t = 0,8(m) = 80(cm) 0,366 2.40002  Rt  8000.lg  3,66    4000 4.80 - Xác định điện trở cọc chôn thẳng đứng: Rc  R dlc 18,04   3,18    c n 0,71.8 - Xác định điện trở thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc nằm ngang: R nd  R c R t 3,18.3,66   1,70    R c  R t 3,18  3,66  R nd  R d Vậy thiết bị nối đất theo thiết kế thỏa mãn yêu cầu Hệ thống gồm cọc thép L60x60x6 dài 2,5m chơn thành mạch vịng nối với thép dẹt có bề rộng 4cm đặt cách mặt đất 0,8m 75 5m TBA 5m 0,8m 0,7m noi 2,5m coc Hình 6.1: Sơ đồ bố trí cọc nối đất cho máy biến áp 6.2 Chống sét 6.2.1.Tổng quan chống sét Sét dạng phóng điện tia lửa khơng khí với khoảng cách lớn Q trình phóng điện xảy đám mây giông, đám mây với đám mây với đất Ở ta xét phóng điện mây đất Khi sét đánh trực tiếp vào dây dẫn đường dây truyền tải điện, thiết bị điện vào cơng trình gây thiệt hại như: - Gây cháy, nổ, hư hại cơng trình - Phá hủy thiết bị, phương tiện thông tin liên lạc - Gây nhiễu loạn hay ngưng vận hành hệ thống - Mất liệu hay hư liệu - Ngừng dịch vụ gây tổn thất kinh tế tổn thất khác - Gây chết người Do thiệt hại sét lớn dự báo trước nên việc phịng chống sét ln mối quan tâm người tính tốn chống sét trở thành cơng việc bắt buộc người thiết kế cung cấp điện Cũng cần lưu ý việc phịng chống sét khơng thể đạt mức an toàn tuyệt đối mà việc phòng chống sét nhằm giảm thiệt hại sét mức thấp Để chống sét cách tồn diện có hiệu cho cơng trình, cần tn theo giải pháp chống sét tồn diện điểm sau: Thu bắt sét điểm định trước để tạo khả kiểm soát đường dẫn sét đánh xuống đất 76 Dẫn sét xuống đất an tồn, khơng gây hiệu ứng phóng điện thứ cấp q trình tản sét khơng gây nhiễu điện từ cho thiết bị vùng bảo vệ Tản nhanh lượng sét vào đất với tổng trở nối đất nhỏ, tốt 10 Đẳng hệ thống đất, ngăn chặn chênh lệch điện hệ thống đất trình tản sét, khắc phục tượng phóng điện ngược gây nguy hiểm cho người thiết bị Chống sét lan truyền đường cấp nguồn, đề phòng hư hỏng cho thiết bị nối với chúng điện áp khí hay điện áp nội Chống sét lan truyền đường tín hiệu, đề phịng hư hỏng cho thiết bị hệ thống liên lạc nhạy cảm như: điện thoại, Internet, đo lường, điều khiển,… Hiện thị trường có nhiều loại thiết bị chống sét kim Franklin, kim phóng điện sớm ESE, kim phóng xạ, tia Laser,… 6.2.2 Tính tốn chống sét trực tiếp Để bảo vệ chống xét đánh trực tiếp vào trạm biến áp – vùng bảo vệ sử dụng cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lơi hình nón cong trịn xoay, có tiết diện ngang hình trịn độ cao hx, có bán kính Rx Dùng cột thu lơi cao 6m để bảo vệ cho trạm cao 3m Trị số bán kính bảo vệ Rx xác định theo công thức: Rx  1,6.h a P (m) hx 1 h Trong đó: - chiều cao tác dụng cột thu lôi (m) hx - chiều cao đối tượng bảo vệ nằm vùng bảo vệ cột thu lôi (m) P - hệ số, với h < 30(m) P = h – chiều cao cột thu lôi (m) Xác định chiều cao tác dụng cột thu lôi = h - hx = - = 3(m) 1,6.h a P 1,6.3.1   3, 2(m) hx 1 1 h Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền tải vào trạm biến áp: Trong vận hành, cố cắt điện sét đánh vào đường dây tải điện không chiếm tỷ lệ lớn toàn cố hệ thống điện Do bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng việc bảo đảm vận hành an toàn liên tục cung cấp điện Đường dây tải điện từ điểm đấu điện trạm biến áp đặt độ cao hx= 8(m) Dây chống sét đặt độ cao h = 9(m) Chiều cao hiệu dụng dây chống sét = – = 1(m) Rx  77 Dải bảo vệ xác định theo công thức: 0,8h a 0,8.1   0, 42(m) hx 1 1 h Thiết bị chống xét chủ yếu cho trạm biến áp chống xét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) khe hở phóng điện bx  6.2.3 Lựa chọn thiết bị chống sét Tính tốn nối đất cho chống sét: Xác định điện trở Rd theo quy phạm: với nối đất chống sét R d  10() Ta chọn cọc thép góc L60x60x6 dài 2,5m nối với thép dẹt đặt nằm ngang có bề rộng 4cm tạo thành mạch vịng nối đất Các cọc đứng chơn sâu cách mặt đất 0,7m thép dẹt hàn chặt với cọc độ sâu 0,8m Giá trị điện trở nối đất cọc tính trên: Rd1c = 18,04(Ω) Xác định sơ số cọc: n R dlc c R d Trong đó: ηc: hệ số sử dụng cọc Khoảng cách cọc a = 2.l = 5(m), tỉ số a/l=2, tra bảng ta có ηc=0,78 Rd = 10(Ω) : điện trở nối đất yêu cầu n R dlc 18,04   2,31 c R d 0,78.10 Vậy ta chọn n = cọc chơn sâu thành mạch vịng cách 5(m) - Xác định điện trở nối nằm ngang: 0,366 2.20002 8000.lg  6, 44    2000 4.80 l: Chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nối (cm) Vậy chiều dài nối là: l = a.n = 5.4 = 20(m) = 2000(cm) - Xác định điện trở cọc chôn thẳng đứng: Rt  Rc  R dlc 18,04   5,78    c n 0,78.4 - Xác định điện trở thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc nằm ngang: R nd  R c R t 5,78.6, 44   3,05    R c  R t 5,78  6, 44  R nd  R d 78 Vậy thiết bị nối đất chống sét theo thiết kế thỏa mãn yêu cầu Hệ thống gồm cọc thép L60x60x6 dài 2,5m chôn thành mạch vòng nối với thép dẹt có bề rộng 4cm đặt cách mặt đất 0,8m 5m 0.8m 0.7m Thanh nèi ngang 2.5m Cäc Hình 6.2: Sơ đồ nối đất cho chống sét 79 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tài liệu giúp đỡ, bảo thầy Nguyễn Tiến Dũng em hoàn thiện đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Tiến Dũng, người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo trường Đại học Vinh nói chung, thầy cô viện Kỹ thuật Công nghệ nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Mặc dù thời gian làm đồ án tốt nghiệp ngắn trình độ kiến thức thân cịn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Lê Khánh Nhậm 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – Hà Nội, 2001, “Thiết kế cấp điện” [2] Ngô Hồng Quang, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - Hà Nội, 2002, “Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV” [3] Catalog chọn dây hãng LENS [4] Catalog chọn máy cắt hãng SIEMENS [5] Catalog chọn máy biến áp hãng ABB [6] Catalog chọn aptomat hãng Merlin Gerin 81 ... tài: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt Hoàng Thị Loan II Các số liệu ban đầu: Phụ tải điện nhà máy Phụ tải phân xưởng khí Điện áp nguồn lấy từ trạm BATG 35/6 kV thuộc nhà máy dệt Hoàng Thị Loan. .. kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xưởng có yêu cầu Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em phân công đề tài ? ?Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt Hoàng Thị Loan? ?? TS Nguyễn Tiến... CHUNG VỀ NHÀ MÁY 11 1.1 Giới thiệu chung ngành dệt 11 1.2 Lịch sử hình thành nhà máy dệt Hoàng Thị Loan 11 1.3 Giới thiệu phụ tải điện nhà máy dệt Hoàng Thị Loan