Tên TBA Số máy S (kVA)tt S (kVA)đm ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) ∆A (kWh) B1 2 3302,6 1800 2,5 18,9 152313 B2 2 2295,3 1250 1,81 13,9 111644 B3 2 1514,1 1000 1,68 10 68532 B4 2 2045,6 1250 1,81 13,9 95199 B5 2 2477,0 1250 1,81 13,9 124798 B6 2 1862,9 1000 1,68 10 88619 Tổng tổn thRt 641104
→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là 2.3.4.2. Tính toán lựa chọn dây dẫn
1. Chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng
Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 18 đến 36kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.
Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TPPTT về TBA phân xưởng B1 là :
= = 27,24 (A)
Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 8,79 (
Tra bảng PL 4.58 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, ta chọn được cáp có tiết diện gần nhRt F= 50 , = 205 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11)
0,93.205 = 190,65 (A) > = 2.27,24 = 54,48 (A) Thỏa mãn điều kiện phát nóng.
Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.15
2. Chọn cáp hạ áp.
Đường cáp (kVA)Stt Imax (A) (mmFkt2) F (mm2) Icp (A) Số dây L (m) Đơn giá (106 đ/m) Thành tiền(106 đ) TPPTT - B1 3302,6 27,24 8,79 3*50 205 2 70 0,78 109,2 TPPTT - B2 2295,3 18,93 6,11 3*50 205 2 95 0,78 148,2 TPPTT - B3 1514,1 12,49 4,03 3*50 205 2 65 0,78 101,4 TPPTT - B4 2045,6 16,87 5,44 3*50 205 2 45 0,78 70,2 TPPTT - B5 2477,0 20,43 6,59 3*50 205 2 260 0,78 405,6 TPPTT - B6 1862,9 15,36 4,96 3*50 205 2 130 0,78 202,8 B1-8 618,7 470,01 3*630+400 1088 2 100 1,62 972 B5-9 398,2 605,00 3*300+185 693 1 100 0,79 237 B6-7 150,1 228,05 4G70 246 1 175 0,64 112 Tổng chi phí 2358,4 Bảng 2.16. Dây dẫn phương án 3 → Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)
2.3.4.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây
Đường cáp TPPTT-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có = 0,494 Ω/km, L = 70 m = 0,5.0,494.70.0,001 = 0,017 (Ω)
Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12) Tương tự với các đường cáp khác . Ta có bảng
Bảng 2.17. Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 3
Đường cáp S (kVA)tt F (mm )2 Số dây L (m) r ( /km)0 Ω R (Ω) ∆P (kW) TPPTT - B1 3302,6 3*50 2 70 0,494 0,017 0,15 TPPTT - B2 2295,3 3*50 2 95 0,494 0,023 0,10 TPPTT - B3 1514,1 3*50 2 65 0,494 0,016 0,03 TPPTT - B4 2045,6 3*50 2 45 0,494 0,011 0,04 TPPTT - B5 2477,0 3*50 2 260 0,494 0,064 0,32 TPPTT - B6 1862,9 3*50 2 130 0,494 0,032 0,09 B1-8 618,7 3*630+400 2 100 0,028 0,00047 1,12 B5-9 398,2 3*300+185 1 100 0,06 0,002 1,98 B6-7 150,1 4G70 1 175 0,268 0,047 6,60 Tổng tổn thRt 10,44
→ Tổng tổn thRt điện năng trên đường dây là :
2.3.4.4 Xác định và tính toán vốn đầu tư mua máy cắt Tổng có 15 máy cắt 35kV ở các vị trí sau : Tổng có 15 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :
- 12 máy cắt cRp điện tại đầu 6 đường dây kép cRp điện cho các TBA phân xưởng. - 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV ở TPPT
Vậy ta có bảng tính giá tiền sau:
Bảng 2.18. Máy cắt phương án 3
CRp (kV) Số lượng Đơn giá (10 đ)6 Thành tiền (10 đ)6
35 15 160 2400
Tổng 2400
→ Tổng tổn chi phí mau máy cắt là: (triệu VNĐ) 2.3.2.5 Tổng chi phí cho toàn bộ phương án 3
- Tổng vốn đầu tư
K = ++ = ( (triệu VNĐ)
- Tổng tổn thRt điện năng trong mạng cao áp nhà máy : = = + (kWh)
- Chi phí tính toán phương án III :
(triệu VNĐ)
2.3.5. Phương án 4
Hình 2.8. Phương án 4 2.3.5.1. Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA
Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng ở mục 2.2.3.2 ta có kết quả lựa chọn MBA:
Bảng 2.19. Máy biến áp các trạm phương án 4
Tên TBA S (kVA)đm U / Uc h ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) I0 % U %n Số máy Đơn giá (*) Thành tiền (*) B1 1600 35/0,4 2,4 16 1 6,5 2 934 1868 B2 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B3 1000 35/0,4 1,68 10 1,3 6 2 545 1090 B4 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B5 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B6 1000 35/0,4 1,68 10 1,3 6 2 545 1090 B7 320 35/0,4 0,79 3,88 1,6 5 2 376,6 753,2 Tổng 14 8809,2 Ghi chú: (*) : triệu VND
Tổn thRt điện năng trong TBA B1 tính theo công thức (2.5): = 118831 (kWh)
Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau :
Bảng 2.20. Tổn thRt điện năng trong các TBA phương án 4
Tên TBA Số máy S (kVA)tt S (kVA)đm ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) ∆A (kWh) B1 2 2683,9 1600 2,4 16 118831 B2 2 2295,3 1250 1,81 13,9 111644 B3 2 1892,2 1000 1,68 10 90494 B4 2 2045,6 1250 1,81 13,9 95199 B5 2 2100,4 1250 1,81 13,9 98646 B6 2 1862,9 1000 1,68 10 88619 B7 2 618,7 320 0,79 3,88 38578 Tổng tổn thRt 642010
→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là 2.3.5.2. Tính toán lựa chọn dây dẫn
1. Chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng
Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 18 đến 36kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.
Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TPPTT về TBA phân xưởng B1 là :
= = 22,14 (A)
Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 7,14 (
Tra bảng PL 4.58 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, ta chọn được cáp có tiết diện gần nhRt F= 50 , = 205 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11)
0,93.205 = 190,65 (A) > = 2.27,24 = 44,28 (A) Thỏa mãn điều kiện phát nóng.
Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.15
Cáp hạ áp được lựa chọn theo phương án II
Bảng 2.21. Dây dẫn phương án 4
Đường cáp (kVA)Stt Imax (A) (mmFkt2) F (mm2) Icp (A) Số dây L (m)
Đơn giá (106 đ/m) Thành tiền (106 đ) TPPTT - B1 2683,9 22,14 7,14 3*50 205 2 70 0,78 109,2 TPPTT - B2 2295,3 18,93 6,11 3*50 205 2 95 0,78 148,2 TPPTT - B3 1892,2 15,61 5,03 3*50 205 2 90 0,78 140,4 TPPTT - B4 2045,6 16,87 5,44 3*50 205 2 45 0,78 70,2 TPPTT - B5 2100,4 17,32 5,59 3*50 205 2 260 0,78 405,6 TPPTT - B6 1862,9 15,36 4,96 3*50 205 2 130 0,78 202,8 TPPTT - B7 618,7 5,10 1,65 3*50 205 2 140 0,78 655,2 B3-9 398,2 605,00 3*300+185 693 1 170 0,79 402,9 B6-7 150,1 228,05 4G70 246 1 175 0,64 112 Tổng chi phí 2246,5
→ Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)
2.3.5.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây
Đường cáp TPPTT-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có = 0,494 Ω/km, L = 70 m = 0,5.0,494.70.0,001 = 0,017 (Ω)
Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12) Tương tự với các đường cáp khác . Ta có bảng
Bảng 2.22. Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 4
Đường cáp S (kVA)tt F (mm )2 Số dây L (m) r0 ( /km)Ω R (Ω) ∆P (kW) TPPTT - B1 2683,9 3*50 2 70 0,494 0,017 0,10 TPPTT - B2 2295,3 3*50 2 95 0,494 0,023 0,10 TPPTT - B3 1892,2 3*50 2 90 0,494 0,022 0,06 TPPTT - B4 2045,6 3*50 2 45 0,494 0,011 0,04 TPPTT - B5 2100,4 3*50 2 260 0,494 0,064 0,23 TPPTT - B6 1862,9 3*50 2 130 0,494 0,032 0,09 TPPTT - B7 618,7 3*50 2 140 0,494 0,035 0,01 B3-9 398,2 3*300+185 1 170 0,06 0,003 3,37 B6-7 150,1 4G70 1 175 0,268 0,047 6,60 Tổng tổn thRt 10,61
→ Tổng tổn thRt điện năng trên đường dây là :
2.3.5.4 Xác định và tính toán vốn đầu tư mua máy cắt Tổng có 17 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :
- 2 máy cắt 35kV ở đầu vào TPPTT của 2 lộ đường dây trên không. Vậy ta có bảng tính giá tiền sau:
Bảng 2.23. Máy cắt phương án 4
CRp (kV) Số lượng Đơn giá (10 đ)6 Thành tiền (10 đ)6
35 17 160 2720
→ Tổng tổn chi phí mau máy cắt là: (triệu VNĐ) 2.3.5.5 Tổng chi phí cho toàn bộ phương án 4
- Tổng vốn đầu tư
K = ++ = ( (triệu VNĐ)
- Tổng tổn thRt điện năng trong mạng cao áp nhà máy : = = + (kWh)
- Chi phí tính toán phương án IV :
(triệu VNĐ)
( c = 2000 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuRt) 2.3.6. Kết luận
Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau :
Bảng 2.24. Tổng hợp các phương án
Phương án Vốn đầu tư (10 đ)6 Tổng tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (10 đ)6 Phương án 1 12962,4 1024824 5938,37
Phương án 2 12898 1026715 5922,83 Phương án 3 12846,4 676715 5207,35 Phương án 4 13775,7 678212 5489,13
Từ bảng tổng kết trên ta thRy Phương án III có vốn đầu tư, chi phí tính toán và tổn thRt điện năng nhỏ nhRt. Do vậy ta lựa chọn phương án III là phương án thiết kế chi tiết
2.4. Thiết kế chi tiết cho sơ đồ đã chọn
2.4.1. Đường dây đi từ trạm biến áp khu vực đến TPPTT
Đường dây đi từ nguồn đến TBATG dài 9 km ta sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép Tra bảng với .Vậy:.
n: là số mạch (hay lộ) đường dây
Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện , AC – 70 có
Với dây AC-70, ta chọn khoảng cách trung bình hình học là 2 m, tra bảng thông số ta có Trở kháng của đường dây:
Cảm kháng của đường dây:
Kiểm tra theo điều kiện sự cố: giả sử khi đứt một dây, dây còn lại sẽ chuyển tải toàn bộ công suRt
Tổn thRt điện áp trên dây dẫn là:
Như vậy dây cáp đã chọn là phù hợp. 2.4.2. Tính toán ngắn mạch
Mục đích của tính toán ngắn mạch là để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cRu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống thông qua công suRt ngắn mạch về phía hạ áp của TBATG và coi hệ thống có công suRt vô cùng lớn .
Trong tính toán ngắn mạch ở lưới trung áp ta có các giả thiết sau làm đơn giản quá trình tính toán ngắn mạch.
- Ngắn mạch là xa nguồn do đó điện áp không bị suy giảm. - Gom các nguồn thành nguồn đẳng trị và điện kháng đẳng trị
Để lựa chọn , kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính 13 điểm ngắn mạch : - : điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp
- ,…, : điểm ngắn mạch phía cao áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm.
- ,…,: Điểm ngắn mạch phía hạ áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra aptomat tổng của trạm.
Điện kháng hệ thống xác định theo công thức
(2.14) Trong đó:
là dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực. Ở đây
Vậy:
Điện trở và điện kháng của đường dây:
Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định theo công thức :
= = = (2.15) Trị số dòng ngắn mạch xung kích :
(2.16)
Sơ đồ tính toán ngắn mạch
Hình 2.9. Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía cao áp và phía hạ ápThông số đường dây Thông số đường dây
Đường cáp Số dây F (mm )2 L (m) r ( ( /km) R ( ) X ( ) 0 Ω/km) x0 Ω Ω Ω TBAKV - TPPTT 2 AC - 70 9000 0,46 0,382 2,070 1,719 TPPTT - B1 2 3*50 70 0,494 0,137 0,017 0,005 TPPTT - B2 2 3*50 95 0,494 0,137 0,023 0,007 TPPTT - B3 2 3*50 65 0,494 0,137 0,016 0,004 TPPTT - B4 2 3*50 45 0,494 0,137 0,011 0,003 TPPTT - B5 2 3*50 260 0,494 0,137 0,064 0,018 TPPTT - B6 2 3*50 130 0,494 0,137 0,032 0,009
- Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm trên thanh cái của TPPTT (Ω)
(Ω) (Ω) (kA) (kA)
- Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm trên thanh góp phía cao áp của TBAPX B1 (Ω)
(Ω) (kA) (kA)
Các điểm ngắn mạch khác được tính toán tương tự
Bảng 2.26. Tính toán dòng ngắn mạch phía cao áp TBAPX
Điểm ngắn mạch L (m) r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) RNi (Ω) XNi (Ω) INi (kA) ixkNi (kA) N1 70 0,494 0,137 2,087 5,583 3,560 9,062 N2 95 0,494 0,137 2,093 5,584 3,558 9,057 N3 65 0,494 0,137 2,086 5,582 3,560 9,063 N4 45 0,494 0,137 2,081 5,581 3,562 9,068 N5 260 0,494 0,137 2,134 5,596 3,543 9,019 N6 130 0,494 0,137 2,102 5,587 3,555 9,049
- Tính dòng ngắn mạch tại điểm trên thanh góp phía hạ áp của TBAPX B1
Điện trở và điện kháng của máy biến áp B1 quy về phía hạ áp được tính theo công thức (Ω)
(Ω) (Ω) (Ω) (kA)
(kA)
Bảng 2.27. Tính toán dòng ngắn mạch phía hạ áp TBAPX
Điểm ngắn mạch S (kVA)đm ∆Pn (kW) Un % RN'i (Ω) XN'i ( )Ω IN'i (kA) ixkN'i (kA) N’1 1800 18,9 6,5 5,660 27,696 65,676 167,183 N’2 1250 13,9 6,5 7,542 37,433 48,620 123,766 N’3 1000 10 6 8,211 42,334 43,052 109,593 N’4 1250 13,9 6,5 7,530 37,432 48,623 123,775 N’5 1250 13,9 6,5 7,583 37,431 48,612 123,745 N’6 1000 10 6 8,227 42,346 43,038 109,557
- Kiểm tra cáp trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt
(2.17) Trong đó:
: Tiết diện ổn định nhiệt của cáp
: Hệ số nhiệt phát nóng giớ hạn của cáp. Với cáp đồng : Dòng ngắn mạch 3 pha xác lập
: Thời gian quy đổi, lRy (s)
Xét đoạn cáp trung áp từ TPPTT đến TBAPX B4 có dòng ngắn mạch lớn nhRt: (mm )2
mm , Suy ra cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện2
2.4.3. Lựa chọn sơ đồ TPPTT
TPPTT là nơi nhận điện trực tiếp từ hệ thống về để cung cRp cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng trực tiếp đến vRn đề an toàn cung cRp điện cho nhà máy. Sơ đồ cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như:
- Đảm bảo cung cRp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải.
- Rõ ràng và thuận tiện trong vận hành, xử lý sự cố; an toàn lúc vận hành, sửa chữa - Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
Do nhà máy luyện kim màu là hộ tiêu thụ loại I nên ta chọn sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho TPPTT:
- Máy cắt liên lạc giữa 2 phân đoạn là máy cắt hợp bộ.
- Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm, trên mỗi phân đoạn thanh góp ta bố trí một chống sét van.
- Mỗi phân đoạn thanh góp được trang bị một MBA đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đRt 1 pha trên cáp 35 kV.
2.4.3.1 Máy cắt
Dòng cưỡng bức chạy qua máy cắt là:
Bảng 2.28. Thông số máy cắt được chọn
Loại tủ U (kV)đm I (A) của thanh cáiđm I (kA) maxN I (kA) 1-3sN
8DA10 36 2500 110 40
Kiểm tra điều kiện chọn máy cắt:
- Điện áp định mức: (2.18)
- Dòng điện lâu dài định mức (A): (2.19)
- Dòng điện cắt định mức (kA): (2.20)
- Công suRt cắt định mức (MVA): (2.21)
- Dòng điện ổn định động: (kA): (2.22)
- Dòng điện ổn định nhiệt (kA): (2.23)
2.4.3.2 Thanh góp
Thanh góp còn được gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn được dùng trong các tủ phân phối, tủ động lực hạ áp, các tủ máy cắt, các trạm phân phối. Đối với các trạm phân phối người ta thường dùng thanh góp mềm.
- Chọn theo dòng phát nóng cho phép (hoặc theo mật độ dòng kinh tế) và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt dòng ngắn mạch.
(2.24)
Trong đó:
khi thanh góp đặt đứng
khi thanh góp được đặt nằm ngang
là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường - Khả năng ổn định động .
(2.25)
: là ứng suRt cho phép
: là ứng suRt tính toán dưới tác dụng của lực điện động dòng ngắn mạch. Lựa chọn thanh góp bằng đồng do Siemens chế tạo có các thông số:
30 x 4 120 475 0,167 0,189 2.4.3.3 Máy biến điện áp BU
Máy biến áp đo lường hay còn gọi là máy biến điện áp (BU; TU) có chức năng biến đổi nguồn điện sơ cRp bRt kỳ xuống 100 hoặc (V) cRp nguồn cho mạch đo lường,