Dựa vào bảng PL1.1 ta được:
Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy :
Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy:
Phụ tải tính toán toàn phần toàn nhà máy:
Hệ số công suất của nhà máy:
2.5. Xác định biểu đồ phụ tải
Bảng 2.8. Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các PX
T Tên phân xưởng
1 Phân xưởng đơn
nồi cọc
2 Phân xưởng OE
3 Phân xưởng đậu
xe
4 Phân xưởng cơ
khí 5 Trạm khí nén 6 Trạm bơm 7 Kho sợi 23 download by : skknchat@gmail.com
8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm
9 Kho bông
- Xác định biểu đồ phụ tải:
+ Chọn tỷ lệ xích , từ đó tìm được bán kính của biểu đồ phụ tải:
+ Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức:
Hình 2.2. Biểu đồ phụ tải của nhà máy cơ khí. 2.6. Xác định tâm của phụ tải điện nhà máy
Trên mặt bằng sơ đồ nhà máy, vẽ một hệ tọa độ xOy, vậy trọng tâm của phụ tải nhà máy được xác định theo tọa độ M(x, y) sau:
Bảng 2.9. Tọa độ các phân xưởng trong nhà máy
TT Tên phân xưởng
1 PX sợi đơn nối cọc
2 PX OE 3 PX đậu xe 4 PX cơ khí 5 Trạm khí nén 6 Trạm bơm 7 Kho sợi
8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm
9 Kho bông
Bảng 2.6: Trọng tâm phụ tải của các phân xưởng trong nhà máy Thay vào công thức ta có:
Vậy chọn trung tâm phụ tải nhà máy là điểm M (19,66;12,53)
Quy đổi đơn vị ra thực tế ta có trọng tâm phụ tải nhà máy là tại điểm có tọa độ [194,6(m); 127,3(m)].
25 download by : skknchat@gmail.com
Chương 3: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 3.1. Đặt vấn đề
Xác định phương án cung cấp đIện là một khâu rất quan trọng trong quá trình thiết kế cung cấp điện. Bởi vì xác định đúng đắn hợp lý phương án cung cáp đIện sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới việc vận hành khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống. Ngược lại nếu phương án cung cấp đIện không hợp lý sẽ gây những hậu quả xấu lâu dàI về sau. Do đó để xác định phương án nào hợp lý chúng ta cần vạch ra nhiều phương án sau đó so sánh các phương án này với nhau.
Nhà máy được cung cấp điện từ trạm biến áp khu vực có cấp điện áp 35 kV cách xa nhà máy 1 km. Vì nhà máy có nhiều phân xưởng với công suất tương đối lớn nên cần phải xây dựng một trạm phân phối trung gian 35 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.
Để đảm bảo về mặt kinh tế thì trạm phân phối phải đặt ở tâm phụ tải của nhà máy, khi đó sẽ giảm được chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm được tổn thất điện năng.
3.2. Các phương án cung cấp điện 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.
3.2.2. Phương pháp sử dụng trạm biển áp trung
26 download by : skknchat@gmail.com
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.
Phân xưởng đậu xe xếp vào hộ tiêu thụ loại III, vì được phép mất điện.
27 download by : skknchat@gmail.com
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 MBA 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
28 download by : skknchat@gmail.com
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 1 2 3
4
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=4200 h, 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=170 A
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
30 download by : skknchat@gmail.com
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 1 2 3 4 3.4.3. Phương án 3 31 download by : skknchat@gmail.com
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 1 2 3 4
3.5. Tính toán lựa chọn phương án 3.5.1. Phương án 1
32 download by : skknchat@gmail.com
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 B1 B2 B3 B4 Tổng
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 PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng
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
Tổn thất điện năng trong trạm có 2 MBA làm việc song song
33 download by : skknchat@gmail.com
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 1 B1 2 B2 3 B3 4 B4 Tổng
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 cao áp từ trạm PPTT đến các trạm BAPX
Chọn cáp từ trạm PPTT đến B1:
Với cáp đồng và tra bảng được
Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16m m2→ 2XLPE (3x16)
Bảng 3.7. Trị số mật độ dòng điện kinh tế Jkt, A/m m2
Loại dây dẫn A và AC Cáp lõi đồng Cáp lõi nhôm
Bảng 3.8. Chi phí máy biến áp của phương án 1 Đường cáp PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng 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 B1 B2 B3 B4 Tổng 35 download by : skknchat@gmail.com
Bảng 3.10. Kết quả tính ∆ Pm của mạng cao áp Đường cáp PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng
Tổn thất điện năng trong mạng cao áp
Bảng 3.11. Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng
STT Tên trạm 1 B1 2 B2 3 B3 4 B4 Tổng
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 PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng 3.5.3. Phương án 3
Tương tự phương án 1, ta tính được kết quả của 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 B1 B2 B3 B4 Tổng
Bảng 3.14. kết quả tính ∆ Pm của mạng cao áp
Đường cáp PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng
Tổn thất điện năng trong mạng cao áp
Bảng 3.15. Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng
STT Tên trạm 1 B1 2 B2 3 B3 4 B4 Tổng
Tổn thất điện năng của toàn nhà máy
3.5.3.2. Lựa chọn cáp cho phương án
Bảng 3.16. Chi phí máy biến áp của phương án 1 Đường cáp PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 Tổng
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 PA 1 PA 2 PA 3
Kết luận: Dựa vào bảng thống kê, ta thấy phương án tối ưu là phương án 2
38 download by : skknchat@gmail.com
Hình 3.4. Sơ đồ mạng cao áp phương án 2
3.6. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX 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 8DA10
3.6.2. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng, BAPX
39 download by : skknchat@gmail.com
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 8DA10
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.
Sđm, kVA
3200 1000 560 560
Phía hạ áp chọn dùng các APTOMAT của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo. Với trạm 2 máy đặt 5 tủ: 2 tủ APTOMAT tổng, 1 tử APTOMAT phân đoạn và 2 tủ APTOMAT nhánh (hình 3.7).
40 download by : skknchat@gmail.com
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý trạm PPTT và mạng cao áp toàn nhà máy
Hình 3.6. Sơ đồ ghép nối trạm phân phối trung tâm.
Tất cả các tủ hợp bộ đều của hãng SIEMENS, cách điện bằng SF6, loại 8DA10,
Không cần bảo trì. Dao cách ly có 3 vị trí: hở mạch, nối mạch và tiếp đất.