a. Cỏc phương phỏp xỏc định phụ tải tớnh toỏn
2.2.2. Xỏc định phụ tải tớnh toỏn của toàn nhà mỏy
Phụ tải tớnh toỏn tỏc dụng của toàn nhà mỏy: 10 ttnm dt tti 1 P =k ∑P 0,8 92,875 1022,05 748 1297,875 1440,75 251,189 706,5 763,02 1038,57 68,87 + + + + + = ữ + + + + + = 5943,759( kW )
Phụ tải tớnh toỏn phản khỏng toàn nhà mỏy :
10 ttnm dt tti 1 Q =k ∑Q 0,8. 65,903 1330 957, 6 945 1035 312,342 897,75 540 765 31,5 + + + + + = ữ + + + + + =5504,076( kVAR )
Phụ tải tớnh toỏn toàn phần của nhà mỏy:
2 2 2 2
ttnm ttnm ttnm
S = P +Q = 5943,759 +5504,076 = 8100( kVA ) Hệ số cụng suất của toàn nhà mỏy:
ttnm nm ttnm P 5943,759 cos 0,733 S 8100 ϕ = = = 2.3 Xỏc định biểu đồ phụ tải
Việc xõy dựng biểu đồ phụ tải trờn mặt bằng xớ nghiệp cú mục đớch là phõn phối hợp lý cỏc trạm biến ỏp trong phạm vi nhà mỏy, chọn vị trớ đặt trạm phõn phối trung tõm và cỏc trạm biến ỏp sao đạt chỉ tiờu kỹ thuật cao nhất.
Biểu đồ phụ tải mỗi phõn xưởng là một vũng trũn cú diện tớch bằng phụ tải tớnh toỏn của phõn xưởng đú theo một tỷ lệ đó chọn. Nếu coi phụ tảimỗi phõn xưởng là một đồng theo diện tớchphan xưởng thỡ tõm vũng trũn phụ tải trựng với tõm hỡnh học của phõn xưởng đú.
Mỗi vũng trũn phụ tải được chia thành hai phần tương ứng với phụ tải động lực và phụ taỉ chiếu sỏng. 2.3.1. Xỏc định vũng trũn phụ tải Cụng thức: π = ⇒ π = R Sm. R . m S 2 Trong đú:
S: Phụ tải tớnh toỏn toàn phõn xưởng ( kVA )
R: Bỏn kớnh vũng trũn biểu đồ phụ tải của phõn xưởng m: Tỷ lệ xớch kVA/mm2
Gúc chiếu sỏng của biểu đồ phụ tải: tt cs cs P P . 360 = α
Xỏc định biểu đồ fụ tải: chọn tỷ lệ xớch m = 3kVA/mm2
Bảng 2 TT Tờn phõn xưởng Pcs kW Ptt kW Stt kW Tõm phụ tải R mm αcs0 X mm Y mm 1 BQL và Phũng thiết kế 28,875 92,875 113,881 7 35 3,477 111,925 2 PX cơ khớ số1 22,05 1022,05 1677,345 15 57 13,344 7,766 3 PX cơ khớ số 2 28 748 1215,114 17 13 13,055 13,476
4 PX luyện kim màu 37,875 1297,875 1605,461 36 59 13,055 10,506 5 PX luyện kim đen 60,75 1440,75 1773,975 38 15 13,723 15,18 6 PX sửa chữa cơ khớ 22,5 251,189 400,816 61 63 6,523 32,247 7 Phõn xưởng rốn 31,5 706,5 1142,409 57 10 11,012 16,051 8 PX nhiệt luyện 43,02 763,02 934,772 78 49 9,962 20,297 9 Bộ phận nộn khớ 18,57 1038,57 1289,904 92 39 11,702 6,437
10 Kho vật liệu 26,87 68,87 75,732 80 15 2,835 140,456
2.3.2. Xỏc định tõm phụ tải
Tõm phụ tải điện là điểm thoả món diều kiện mụ men phụ tải đạt giỏ trị cực tiểu ∑n
1 i il
P → min
Trong đú : Pi và li - cụng suất và khoảng cỏch phụ tải thứ i đến tõm phụ tải .Để xỏc định toạ độ của tõm phụ tải cú thể sử dụng cỏc cụng thức sau :
x0 = ∑ ∑ n 1 i n 1 i i S x S ; y0 = ∑ ∑ n 1 i n 1 i i S y S ; z0 = ∑ ∑ n 1 i n 1 i i S z S Trong đú :
x0 , y0 , z0 - toạ độ của tõm phụ tải ,
xi ,yi , zi - toạ độ của phụ tải thứ i tớnh theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn Si -cụng suất của phụ tải thứ i
Tuy nhiờn trong thực tế thỡ ít quan tõm tới Z vỡ đại đa số cỏc phụ tải điện được xột đến đều được bố trớ trờn cựng một mặt bằng. Tõm phụ tải là vị trớ tốt nhất để đặt cỏc trạm biến ỏp, trạm phõn phối, tủ phõn phối, tủ động lực nhằm mục đớch tiết kiệm chi phớ cho dõy dẫn và giảm tổn thất trờn lưới điện.
Trờn sơ đồ mặt bằng nhà mỏy vẽ một hệ toạ độ Xoy cú vị trớ toạ độ trọng tõm của cỏc phõn xưởng là (xi,yi) ta xỏc định được vị trớ tối ưu M0(x0,y0)
0 113,881.7 1677, 345.15 1215,114.17 1605, 461.36 1773, 975.38 8100 400,816.61 1142, 409.57 934, 772.78 1289, 904.92 75, 732.80 57, 375 8100 x = + + + + + + + + + + = 0 113 881 35 1677 345 57 1215 114 13 1605 461 59 1773 975 15 8100 + + + + = , . , . , . , . , . + y 400,816.63 1142, 409.10 934,772.49 1289,904.39 75, 732.15 45, 758 8100 + + + + + =
Dịch chuyển ra khoảng trống, vậy ta cú tõm phụ tải xớ nghiệp: 3 M (xo,yo)= M0(57,375; 45,758)
Góc phụ tải chiếu sáng
Góc phụ tải động lực
Chương 3
Thiết kế mạng điện cao ỏp cho nhà mỏy
3.1. Đặt vấn đề
.1. Yờu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện
Yờu cầu đối với cỏc sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nú phụ thuộc vào giỏ trị của xớ nghiệp và cụng suất yờu cầu của nú, khi thiết kế cỏc sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới cỏc yếu tố đặc biệt đặc trưng cho từng xớ nghiệp cụng nghiệp riờng biệt, điều kiện khớ hậu, địa hỡnh, cỏc thiết bị đặc biệt đũi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, cỏc đặc điểm của quỏ trỡnh sản xuất và quỏ trỡnh cụng nghệ ... Để từ đú xỏc định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trỳc cấp điện hợp lý.
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tớnh kinh tế và tớnh an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiờu thụ mà nú cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiờu thụ để quyết định số lượng nguồn cung cấp của sơ đồ .
Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải cú tớnh an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thỏi vận hành. Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới cỏc yếu tố kỹ thuật khỏc nh đơn giản, thuận tiện cho vận hành, cú tớnh linh hoạt trong sự cố, cú biện phỏp tự động hoỏ.
2. Tổng hợp phụ tải tớnh toỏn của xớ nghiệp
- Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xớ nghiệp tăng lờn khụng ngừng do việc hợp lý hoỏ tiờu thụ điện năng, tăng năng suất của cỏc mỏy chớnh, tăng dung lượng năng lượng, thay hoặc hoàn thiện cỏc thiết bị cụng nghệ, xõy lắp thờm cỏc thiết bị cụng nghệ,... .Để hợp lý hoỏ sơ đồ cung cấp điện và tất cả cỏc phần tử của nú phụ thuộc vào việc đỏnh giỏ đỳng đắn phụ tải điện, nếu khụng tớnh đến sự phỏt triển của phụ tải sẽ dẫn đến phỏ hoại cỏc thụng số tối ưu của lưới.
- Nhưng do khụng cú thụng tin cụ thể về sự phỏt triển của phụ tải điện của xớ nghiệp nờn ở đõy ta khụng xột đến mức gia tăng của phụ tải trong tương lai
3. Xỏc định điện ỏp truyền tải từ hệ thống đến xớ nghiệp a. Cụng thức kinh nghiệm
Trong tớnh toỏn điện ỏp truyền tải thụng thường người ta sử dụng một số cụng thức kinh nghiệm sau:
4 P.l 16 U = (b) P 16 l . 17 U= + (c) Trong đú:
U : Điện ỏp truyền tải tớnh bằng (kV). l : Khoảng cỏch truyền tải tớnh bằng (km). P : Cụng suất truyền tải tớnh bằng (1000 kW)
b. Xỏc định điện ỏp truyền tải từ hệ thống về xớ nghiệp
Thay cỏc giỏ trị PttXN(10) = 5943,759 kW và l = 10km vào cụng thức (3-a) trờn ta tớnh được U = 44,493kV. Vậy ta chọn cấp điện ỏp truyền tải từ hệ thống đến xớ nghiệp là Uđm =35 kV.
4.Phõn loại và đỏnh giỏ cỏc hộ tiờu thụ điện trong nhà mỏy
Nguyờn tắc chung để đỏnh giỏ hộ tiờu thụ điện trong nhà mỏy ta dựa vào tầm quan trong của phõn xưởng. Tức là khi ngừng cung cấp điện hay ngừng hoạt động của phõn xưởng thỡ mức độ ảnh hưởng của nú tơớ hoạt động của toàn nhà mỏy là cao hay thấp, từ đú ta cú thể xỏc định được loại phụ tải và sơ đồ cung cấp điện hợp lý cho phõn xưởng trong toàn nhà mỏy.
Khi đó xỏc định được hộ tiờu thụ trong nhà mỏy ta sẽ căn cứ vào đú để đỏnh giỏ cho toàn nhà mỏy với nhà mỏy ta cú số hộ tiờu thụ loại 1 là:
Phõn xưởng cơ khớ số 1, Phõn xưởng cơ khớ số 2, Phõn xưởng luyện kim mầu, Phõn xưởng luyện kim đen, Phõn xưởng rốn, Phõn xương nhiệt luyện, Bộ phận nộn khớ
Số hộ tiờu thụ loại 3 là:
Ban quản lý và phũng thiết kế, Phõn xưởng sửa chữa cơ khớ, Kho vật liệu.
3.2. Cỏc phương phỏp cung cấp điện cho xớ nghiệp 3.2.1. Cỏc phương ỏn về trạm nguồn:
Ta thấy nếu dựng sơ đồ dẫn sõu từ mạng 35kV vào sõu trong nhà mỏy đến tạn cỏc biến ỏp phõn xưởng . Nhờ đưa điện ỏp cao vào cỏc trạm biến ỏp phõn xưởng
Sẽ giảm được vốn đầu tư xõy dựng trạm biế ỏp trung gian hay trạm phõn phối trung tõm, giảm tổn thất và nõng cao năng lượng truyền tải của mạng . Tuy nhiờn nhược điểm của phương phỏp này là độ tin cậy cung cấp điện khụng cao, cỏc thiết bị trong sơ đồ giỏ thành đắt và yờu cầu trỡnh độ vận hành cao, nú chỉ phự hợp với cỏc nhà mỏy cú phụ tải lớn và tập trung thỡ cú lợi giảm được tổn thất nhưng chi phớ cho cỏc thiết bị cao.
Nếu dựng sơ đồ trạm biến ỏp trung tõm 35/10kV cấp điện cho cỏc biến ỏp phõn xưởng 10/0,4kV thỡ chi phớ cho cỏc thiết bị thấp và với loại hỡnh phõn xưởng đặt gần nhau thỡ tổn thất khụng lớn, giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao ỏp nhà mỏy cũng nh trạm biến ỏp phõn xưởng vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện . Song phải đầu tư để xõy dựng TBATG , gia tăng tổn thất trong mạng cao ỏp .Nếu sử dụng phương ỏn này ,vỡ nhà mỏy được xếp vào hộ loại I
nờn trạm biến ỏp trung gian phải đặt hai mỏy biến ỏp với cụng suất được chọn theo điều kiện:
n.SđmB≥Sttnm=8100kVA SđmB ≥ (Sttnm/2) =4050 kVA Chọn mỏy biến ỏp tiờu chuẩn Sđm = 5600 kVA
Kiểm tra lại dung lượng mỏy biến ỏp đó chọn theo điều kiện quỏ tải sự cố (n-1).kqt.SđmB ≥ Sttsc
SđmB ≥ S1 4ttsc
,
Vậy tại trạm biến ỏp trung gian đặt hai MBA: 5600kVA
Nếu sử dụng trạm phõn phối trung tõm thỡ điện năng từ hệ thống cung cấp cho cỏc trạm biến ỏp phõn xưởng thụng qua TPPTT. Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao ỏp của nhà mỏy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế đõy là phương ỏn thường được sử dụng khi điện ỏp nguồn khụng cao , cụng suất cỏc phõn xưởng tương đối lớn.
3.2.2. Chọn vị trớ xõy dựng trạm
Trạm biến ỏp trung tõm hoặc trạm phõn phối trung tõm. Nhận điện từ trạm biến ỏp trung gian (BATG) hay đường dõy của hệ thống cú điện ỏp 35kV cung cấp cho cỏc trạm biến ỏp phõn xưởng.
Vị trớ xõy dựng trạm được chọn theo nguyờn tắc chung sau: + Gần tõm phụ tải điện M0 (59,361; 45,484)
+ Thuận lợi cho giao thụng đi lại và mỹ quan
Trạm đặt vào tõm phụ tải điện, nh vậy độ dài mạng phõn phối cao ỏp, hạ ỏp sẽ được rỳt ngắn, cỏc chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn.
Trạm biến ỏp phõn xưởng. Trạm biến ỏp phõn xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện ỏp xớ nghiệp 35kV,10kV xuống điện ỏp phõn xưởng 0,4kV cung cấp cho cỏc phụ tải động lực và chiếu sỏng của phõn xưởng.
Vị trớ cỏc trạm phõn xưởng cũng đặt ở gần tõm phụ tải phõn xưởng, khụng ảnh hưởng tới quỏ trỡnh sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa .
+ Trạm đặt trong phõn xưởng: giảm được tổn thất, chi phớ xõy dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khú khăn trong vấn đề chống chỏy nổ .
+ Trạm đặt ngoài phõn xưởng: tổn thất cao, chi phớ xõy dựng lớn, dễ dàng chống chỏy nổ.
+ Trạm đặt kề phõn xưởng: tổn thất và chi phớ xõy dựng khụng cao, vấn đề phũng chỏy nổ cũng dễ dàng
Vậy trạm biến ỏp được chọn xõy dựng kề phõn xưởng.
3.2.3. Xỏc định số lượng, dung lượng cho cỏc mỏy biến ỏp
Chọn số lượng mỏy biến ỏp cho cỏc trạm chớnh cũng nh trạm biến ỏp phõn xưởng cú ý nghĩa quan trọng đối với việc xõy dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý.
Kinh nghiệm tớnh toỏn và vận hành cho thấy là trong một trạm biến ỏp chỉ cần đặt một mỏy biến ỏp là tốt nhất, khi cần thiết cú thể đặt hai mỏy, khụng nờn đặt quỏ hai mỏy.
+ Trạm một mỏy biến ỏp cú ưu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết cỏc trường hợp cú chi phớ tớnh toỏn hàng năm nhỏ nhất nhưng cú nhược điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện khụng cao .
+ Trạm hai mỏy biến ỏp thường cú lợi về kinh tế hơn so với cỏc trạm ba mỏy và lớn hơn.
Khi thiết kế để quyết định chọn đỳng số lượng mỏy biến ỏp cần phải xột đến độ tin cậy cung cấp điện .
+ Số lượng mỏy biến ỏp được cho nh sau: Phõn xưởng phụ tải loại 1 cần đặt 2 MBA cho trạm BAPX đú. Phõn xưởng phụ tải loại 3 cần đặt 1 MBA cho trạm BAPX đú.
Căn cứ vào vị trớ, cụng suất tớnh toỏn và yờu cầu độ tin cậy CCĐ của phõn xưởng, quyờt định đặt 7 trạm (BAPX) nh sau:
+ Trạm B1 (2MBA) : Cấp cho phõn xưởng cơ khớ số1
+ Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho phõn xưởng cơ khớ số 2 +ban quản lý và phũng thiết kế
+ Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho phõn xưởng luyện kim mầu. + Trạm B4 (2 MBA) : Cấp điện cho phõn xưởng luyện kim đen + Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho phõn xưởng rốn+kho vật liệu
+ Trạm B6 (2 MBA): Cấp điện cho phõn xưởng phõn nhiệt luyện+phõn xưởng sửa chữa cơ khớ
+ Trạm B7 (2 MBA): Cấp điện chobộ phận nộn khớ.
b. Chọn dung lượng mỏy biến ỏp
Dung lượng cỏc mỏy biến ỏp được chọn dựa theo cụng thức: n.Knc.SđmBA ≥ Stt
Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong một trạm cú nhiều hơn 1 MBA)
(n-1).Knc. Kqt . SđmBA ≥ Sttsc
Trong đú:
n - số mỏy biến ỏp cú trong TBA,
Knc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mụi trường, ta chọn loại mỏy biến ỏp chế tạo ở Việt Nam nờn khụng cần hiệu chỉnh nhiệt độ, K = 1.
Kqt - hệ số quỏ tải sự cố, Kqt = 1,4 nếu thoả món điều kiện MBA vận hành quỏ tải khụng quỏ 5 ngày đờm ,thời gian quỏ tải trong một ngày đờm khụng vuợt quỏ 6h và trước khi MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93
Sttsc- cụng suất tớnh toỏn sự cố .Khi sự cố một mỏy biến ỏp cú thể loại bỏ một số phụ tải khụng quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của cỏc MBA ,nhờ vậy cú thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thỏi làm việc bỡnh thường.giả thiết cú 25% phụ tải loại 3 trong thành phần phụ tải loại1
Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA,dung lượng cỏc MBA được chọn nờn nhỏ hơn 1000kVA (nếu cú thể được) để tiết kiệm vốn đầu tư ban đầu và để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành,sửa chữa, thay thế
Chọn cụng suất mỏy biến ỏp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện.Mỏy biến ỏp được chế tạo với cỏc cỡ tiờu chuẩn nhất định, việc lựa chọn cụng suất mỏy biến ỏp khụng những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của mỏy mà cũn ảnh hưởng lớn đến cỏc chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện.
Cỏc mỏy biến ỏp của cỏc nước được chế tạo với cỏc định mức khỏc nhau về nhiệt độ mụi trường xung quanh, vỡ vậy khi dựng mỏy biến ỏp ở những nơi cú điều kiện khỏc với mụi trường chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh cụng suất định mức của mỏy biến ỏp.
Tất cả cỏc mỏy ta chọn đều mỏy MBA do cụng ty thiết bị điện Đụng Anh chế tạo nờn ta khụng cần hiệu chỉnh nhiệt độ.
Chọn dung lượng cỏc mỏy biến ỏp phõn xưởng :
Trạm biến ỏp phõn xưởng B1