3.2.1. Phương pháp dùng sơ đồ dẫn sâu
Đưa đường dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải. Nhưng nhược 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 hành cao. Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ta không xét đến phương án này.
Nguồn 35kV từ hệ thống về qua trạm biển áp trung gian được hạ áp xuống 0,4kV để cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy và trong các trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên tại trạm biến áp trung gian ta đặt hai máy biến áp.
3.2.3. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm
Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phần xưởng 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 tư giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn.
3.2.4. Trình tự thiết kế mạng cao áp
Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau: 1. Xác định vị trí trạm PPTT.
2. Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX 3. Phương án đi dây mạng cao áp.
4. Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng. 5. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX
6. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn
3.2.5. Lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý
Trong nhà máy dệt có:
Phân xưởng sợi đơn nồi cọc, phân xưởng OE, trạm khí nén, trạm bơm là những phân xưởng chủ yếu trong quy trình công nghệ của nhà máy. Nếu bị ngừng cấp điện thì sẽ dẫn đến tỉnh trạng hư hỏng, ngừng trệ sản xuất và lãng phí nhân công vì vậy các phân xưởng này được xếp vào hộ phụ tải loại I.
Phân xưởng sửa chữa cơ khí, ban quản lí và phòng thí nghiệm, kho bông, kho sợi là những phân xưởng quan trọng trong dây chuyền sản xuất, vì vậy các phân xưởng này được xếp vào hộ tiêu thụ loại II.
Ta thấy qua việc phân tích đánh giá trên ta thấy trong nhà luyện kim có 9 phân xưởng thì các phân xưởng loại I, loại II chiếm tới 95% về công suất còn lại xếp vào hộ loại III. Vậy nhà máy được xếp vào hộ phụ tải loại I.
Vì vậy ta chọn phương án 3: Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm
3.3. Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 4 trạm biến áp phân xưởng.
Số lượng, dung lượng MBA: đối với các phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đặt 2 máy biến áp làm việc song song có cùng công suất. Đối với hộ tiêu thụ điện loại II phải được cung cấp điện bằng ít nhất một nguồn cung cấp điện chính và một nguồn dự phòng, được phép ngừng cung cấp điện trong thời gian cần thiết để đóng nguồn dự phòng, đối với các phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại III chỉ cần lấy nguồn từ trạm phân xưởng gần nhất.
3.4. Vạch ra phương án đi dây, xác định dung lượng MBA3.4.1. Phương án 1 3.4.1. Phương án 1
3.4.1.1. Phương án đi dây
Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc Trạm B2 cấp điện cho PX OE, đậu xe
Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm
Trạm B4 cấp điện cho PX cơ khí, kho sợi, kho bông, ban quản lý và phòng thí nghiệm
Hình 3.1. Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA1)
Lựa chọn dung lượng máy biến áp
Trạm B1. Trạm B1 đặt hai máy biến áp làm việc song song
vậy Chọn máy biến áp tiêu chuẩn
Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 máy , 35/0,4 kV Các trạm biến áp chọn tương tự, trong bảng sau:
Bảng 3.1. kết quả chọn MBA cho trạm BAPX
TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số
máy SđmB,kVA trạmTên Nhà cungcấp 1 Phân xưởng sợi đơn nối
cọc 3429 2 3200 B1 VN
2 PX OE, đậu xe 1495,025 2 1000 B2 VN
4 PX cơ khí, kho sợi, kho bông, ban quản lí và phòng
thí nghiệm
609,094 1 560 B4 VN
Lựa chọn cáp từ trạm BATG về trạm PPTT
Đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 1km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
Đối với nhà máy dệt, tra cẩm nang, có thời gian sử dụng công suất lớn nhất
Tmax=4200h, với giá trị của Tmax , ứng với dây dẫn AC tra bảng 5 tìm được mật độ dòng điện kinh tế Jkt=1,1 vậy:
Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 35 mm2, AC-35. Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố.
Tra bảng PL 4.12 dây dẫn AC-35 có Icp=170A
Khi đứt một dây, dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất
Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp
Với dây AC-35 có khoảng cách trung bình D = 1,26 m. Tra bảng PL 4.6 được .
Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp nên tiết diện dây dẫn chọn AC-35
3.4.2. Phương án 2
Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc Trạm B2 cấp điện cho PX OE
Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm, PX cơ khí
Trạm B4 cấp điện cho PX đậu xe, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm
Hình 3.2. Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA2)
Các trạm biến áp chọn tương tự, trong bảng sau:
Bảng 3.2. kết quả chọn MBA cho trạm BAPX
TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số
máy SđmB,kVA trạmTên Nhà cungcấp 1 Phân xưởng sợi đơn nối
cọc 3429 2 3200 B1 VN
2 PX OE 1211,625 2 1000 B2 VN
3 Trạm khí nén, trạm bơm,
PX cơ khí 689,495 2 560 B3 VN
4 PX đậu xe, kho bông, kho sợi, ban quản lý và phòng
thí nghiệm
574,984 2 560 B4 VN
Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc Trạm B2 cấp điện cho PX OE
Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm
Trạm B4 cấp điện cho PX cơ khí, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm, PX đậu xe
Hình 3.3. Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA3) Bảng 3.3. kết quả chọn MBA cho trạm BAPX
TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số
máy SđmB,kVA trạmTên Nhà cungcấp 1 Phân xưởng sợi đơn nối
cọc 3429 2 3200 B1 VN
2 PX OE 1211,625 2 1000 B2 VN
3 Trạm khí nén, trạm bơm 381,965 2 320 B3 VN
4 PX cơ khí, kho sợi, ban quản lý và phòng thí
nghiệm, PX đậu xe
831,589 2 600 B4 ABB
3.5. Tính toán lựa chọn phương án3.5.1. Phương án 1 3.5.1. Phương án 1
3.5.1.1. Tính toán chi phí máy biến áp
Vốn đầu tư ban đầu
Bảng 3.4. giá thành máy biến áp
Tên trạm Số lượng Công suất
(kVA) (10Đơn giá3 đồng) Thành tiền
B1 2 3200 1.045.000 2.090.000
B2 2 1000 450.000 900.000
B3 2 280 198.000 396.000
B4 2 500 320.000 640.000
Tổng 8 4.026.000
Xác định tổn thất công suất tác dụng của mạng cao áp
Bảng 3.5. Kết quả tính ∆Pm của mạng cao áp Đường cáp F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆Pm,kW PPTT-B1 16 15 1,47 0,022 3429 0,21 PPTT-B2 16 30 1,47 0,044 1495,025 0,08 PPTT-B3 16 22 1,47 0,032 371,965 0,004 PPTT-B4 16 110 1,47 0,162 609,094 0,05 Tổng 0,344
Tổn thất điện năng trong mạng cao áp
Tổn thất điện năng, tổn thất công suất:
Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có hai máy làm việc song song được xác định:
Tính cho trạm B1
Trạm B1 đặt hai máy 3200kVA , 34/0,4 kV do VN chế tạo, tra bảng PL 2.2 tìm được
Trong đó:
t = 8760h: thời gian vận hành của máy biến áp, lấy bằng 1 năm
τ = 3000h: thời gian tổn thất công suất lớn nhất Tổn thất điện năng trong trạm B1:
Các trạm khác xác định tương tự, kết quả cho trong bảng sau:
Bảng 3.6. Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng
STT Tên
trạm lượngSố Côngsuất (kW) Stt (kW) ∆P0 (kW) ∆PN (kW) ∆Ptrạm (kW) ∆A (kWh) 1 B1 2 3200 3429 11,5 37 44,243 265207,67 2 B2 2 1000 1495,025 5,1 15 26,96 139641,74 3 B3 2 320 371,965 2,3 6,2 8,79 52861,71 4 B4 2 560 609,094 3,35 9,4 12,26 75372,60 Tổng 92,253 533083,72
Tổn thất điện năng của toàn nhà máy
3.5.1.2. Lựa chọn cáp cho phương án
Vì nhà máy thuộc hộ loại 1, nên đường dây cung cấp điện cho nhà máy từ trạm BATG về trạm PPTT dùng đường dây trên không lộ kép.
Để đảm bảo tính mỹ quan và an toàn mạng cao áp trong nhà máy dùng cáp ngầm. Do tính chất quan trọng của phụ tải loại 1 nên dùng sơ đồ cung cấp điện hình tia. Từ trạm PPTT đến các trạm biến áp B1, B2, B3, B4 dùng cáp lộ kép.
Các trạm BAPX dùng loại trạm kề, có một mặt tường tiếp giáp với tường phân xưởng.
Vị trí trạm PPTT, các trạm BAPX và sơ đồ mạng cao áp của nhà máy cho trên hình 3.1.
Chọn cáp từ trạm PPTT đến B1:
Với cáp đồng và tra bảng được
Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 m m2 → 2XLPE (3x16)
Bảng 3.7. Trị số mật độ dòng điện kinh tế Jkt, A/m m2
Loại dây dẫn Tmax<3000h Tmax=3000h−5000h Tmax>5000h
A và AC 1,3 1,1 1
Cáp lõi đồng 3,5 3,1 2,7
Cáp lõi nhôm 1,6 1,4 1,2
Bảng 3.8. Chi phí máy biến áp của phương án 1
Đường cáp F(mm2) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền
(đ) PPTT-B1 16 15 50,000 750.000 PPTT-B2 16 30 50,000 1.500.000 PPTT-B3 16 22 50,000 1.100.000 PPTT-B4 16 110 50,000 5.500.000 Tổng 8.850.000 3.5.2. Phương án 2
Tương tự phương án 1, ta tính được kết quả của phương án 2
3.5.2.1. Tính toán chi phí MBA Bảng 3.9. giá thành máy biến áp
Tên trạm Số lượng Công suất (kVA) Đơn giá
(103 đồng) Thành tiền B1 2 3200 1.045.000 2.090.000 B2 2 1000 450.000 900.000 B3 2 560 320.000 640.000 B4 2 560 320.000 640.000 Tổng 8 4.270.000
Bảng 3.10. Kết quả tính ∆Pm của mạng cao áp Đường cáp F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆Pm,kW PPTT-B1 16 15 1,47 0,022 3429 0,21 PPTT-B2 16 18 1,47 0,026 1211,625 0,03 PPTT-B3 16 35 1,47 0,05 689,495 0,02 PPTT-B4 16 85 1,47 0,125 574,984 0,34 Tổng 0,61
Tổn thất điện năng trong mạng cao áp
Bảng 3.11. Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng
STT Tên
trạm lượngSố Côngsuất (kW) Stt (kW) ∆P0 (kW) ∆PN (kW) ∆Ptrạm (kW) ∆A (kWh) 1 B1 2 3200 3429 11,5 37 44,243 265207,67 2 B2 2 1000 1211,625 5,1 15 21,21 89363,01 3 B3 2 560 689,495 3,35 9,4 13,8 58699,13 4 B4 2 560 574,984 3,35 9,4 11,65 58696,95 Tổng 90,903 471966,76
Tổn thất điện năng của toàn nhà máy
3.5.2.2. Lựa chọn cáp cho phương án Bảng 3.12. Chi phí cáp của phương án 2
Đường cáp F(mm2) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền
(đ) PPTT-B1 16 15 50,000 750.000 PPTT-B2 16 18 50,000 900.000 PPTT-B3 16 35 50,000 1.750.000 PPTT-B4 16 85 50,000 4.250.000 Tổng 7.650.000 3.5.3. Phương án 3
3.5.3.1. Tính toán chi phí MBA
Bảng 3.13. Chi phí máy biến áp của phương án 3
Tên trạm Số lượng Công suất (kVA) Đơn giá
(103 đồng) Thành tiền B1 2 3200 1.045.000 2.090.000 B2 2 1000 450.000 900.000 B3 2 320 239.000 478.000 B4 2 600 395.000 790.000 Tổng 8 4.258.000
Bảng 3.14. kết quả tính ∆Pm của mạng cao áp Đường cáp F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆Pm,kW PPTT-B1 16 15 1,47 0,022 3429 0,21 PPTT-B2 16 18 1,47 0,026 1211,625 0,031 PPTT-B3 16 30 1,47 0,044 381,965 0,005 PPTT-B4 16 130 1,47 0,191 831,589 0,107 Tổng 0,353
Tổn thất điện năng trong mạng cao áp
Bảng 3.15. Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng
STT Tên
trạm lượngSố Côngsuất (kW) Stt (kW) ∆P0 (kW) ∆PN (kW) ∆Ptrạm (kW) ∆A (kWh) 1 B1 2 3200 3429 11,5 37 44,243 265207,67 2 B2 2 1000 1211,625 5,1 15 21,21 122382,79 3 B3 2 320 381,965 2,3 6,2 9,02 53546,43 4 B4 2 600 831,589 3,45 4,5 11,22 73410,38 Tổng 85,693 514547,27
Tổn thất điện năng của toàn nhà máy
Bảng 3.16. Chi phí máy biến áp của phương án 1
Đường cáp F(mm2) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền
(đ) PPTT-B1 16 15 50,000 750.000 PPTT-B2 16 18 50,000 900.000 PPTT-B3 16 30 50,000 1.500.000 PPTT-B4 16 130 50,000 6.500.000 Tổng 9.650.000
3.5.4. Thống kê lựa chọn phương án
Tính toán chi phí hàng năm
Lấy avh=0,1; atc=0,2; c=1500 đ/kWh
Chi phí tính toán hàng năm của phương án 4 là:
Bảng 3.17. Kết quả thống kê các phương án
Tên
PA Tổn thất điệnnăng công suấtTổn thất MBA (10Giá thành3) Giá thànhcáp Ztt PA 1 534115,72 92,253 4.026.000 8.850.000 2.011.628.580 PA 2 473796,76 90,903 4.270.000 7.650.000 1.993.990.140 PA 3 515606,27 85,693 4.258.000 9.650.000 2.053.704.405
Hình 3.4. Sơ đồ mạng cao áp phương án 2
3.6. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX3.6.1. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm 3.6.1. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm
Như đã phân tích ở trên, nhà máy dệt thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp hộ. Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hồ báo chạm đất pha trên cấp 35 kV. Chọn dùng các máy cắt hợp hộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DA10, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ có dòng định mức 2500 A. Sơ đồ trạm PPTT và mạng cao áp cho trên hình 3.5 và hình 3.6.
Bảng 3.18. Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT
Loại MC Uđm, kV Iđm, A IcắtN3s, kA IcắtNmax, kA Ghi chú
8DA10 36 2500 40 110 Không cần bảo trì
Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần trạm PPTT. phía cao áp chỉ cần đặt cầu chì và dao cách ly. Phía hạ áp đặt APTOMAT tổng và các áptômát nhánh. Trạm hai máy biến áp đặt thêm áptômát liên lạc giữa hai phân đoạn, xem hình 3.5. Cụ thể như sau: - Đặt một tủ đầu vào 35 kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo loại 8DA10.
Bảng 3.19. Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DA10
Loại tủ Uđm, kV Iđm, A Ucđ, kV INcđ1s, kA
8DA10 36 2500 50 40
Các máy biến áp chọn loại do Việt Nam sản xuất. Thông số kỹ thuật của các MBA cho trong bảng PL 2.2.
Bảng 3.20. Thông số kỹ thuật các BA do VN sản xuất.