Phương án 1: Phương án này dùng TBATG lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 10KV sau
đó cấp cho các TBAPX. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 10kV xuống 0.4kV để cấp cho các phân xưởng.
Căn cứ vào vị trí, cơng suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng
− Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập. − Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng đúc và kho vật liệu.
− Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng gia cơng cơ khí.
− Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng cơ lắp ráp và trạm bơm. − Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim mầu.
− Trạm B6: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim đen. − Trạm B7: Cấp điện cho Bộ phận nén khí.
− Trạm B8: Cấp điện cho Phân xưởng nhiệt luyện.
Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính loại 1, cần đặt 2 máy biến áp. Trạm B7 thuộc loại 3 đặt trạm biến áp 1 máy. Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do biến thế Đông Anh sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.
Chọn dung lượng các máy biến áp.
Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện: n.khc.SđmB Stt
Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (với trạm có nhiều hơn 1 MBA): (n-1).khc. kqt.SđmB Sttsc
Trong đó:
+ n: Số máy biến áp đặt trong trạm.
+ khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (ta lấy khc = 1)
+ kqt: hệ số quá tải sự cố, lấy kqt =1,3 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm và thời gian quá tải 1 ngày đêm không quá 2h
Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập. Trong đó: Sttpx=√P2 px+Q2 px=√(169,9+97,33+1273,5)2+(126,14+124,11+1285,46)2=2175,37(kVA) SđmB ≥2175,372 =¿ 1087,69 (kVA).
Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Sttsc SđmB ≥ 2175,371,3 =836,38(kVA)
Chọn dùng hai máy biến áp: 1600 – 10/0,4 có Sđm = 1600 kVA. Các trạm biến áp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng
Bảng 3-2:Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 1
Phân xưởng (PX) Phụ tải tính tốnPX Phụ tải tính tốn TBAPX Chọn TBAPX
Tên PX STT PPX QPX PPX QPX STBA hiệuKý SđmB NB
(kVA) (kVAr) (kVA) (kVAr) (kVA) (kVA)
Ban quản lý, phòng
thiết kế 1 169,9 126,14 1540,73 1535,71 2175,37 B1 1600 2
PX sửa chữa cơ khí 7 97,33 124,11
PX rèn dập 8 1273,5 1285,46
PX đúc 2 1062,9 787,5 1124,1 806,7 1383,61 B2 1250 2
Kho vật liêu 12 61,2 19,2
PX gia cơng cơ khí 3 1099,5 1440 1095,3 1440 1811,77 B3 1600 2
PX cơ lắp ráp 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,44 B4 2500 2
Trạm bơm 11 677,2 504,75
PX luyện kim mầu 5 1148,8 847,12 1148,8 847,12 1427,36 B5 1600 2
PX luyện kim đen 6 1510,58 1125 1510,58 1125 1883,47 B6 1600 2
Bộ phận nén khí 10 1198,16 892,5 1198,16 892,5 1494,04 B7 1600 1
PX nhiệt luyện 9 2467,5 1837,5 2467,5 1837,5 3076,52 B8 2500 2
Chọn tiết diện dây dẫn:
Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện Jkt. Đối với nhà máy chế tạo máy kéo làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất là : Tmax = 4237,5h, ta dùng dây nhôm lõi thep, tra bảng ta tìm được Jkt = 3.1 (A/mm2)
Dự án dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thơng số kỹ thuật có trong phụ lục.
− Chọn cáp từ TBATT đến B1
Imax= StttB1
2√3U=2175,372√3.10=62,80(A)
− Tiết diện kinh tế của cáp là :
Fkt=Imax
jkt =62,803,1 =20,26(mm2)
Chọn cáp XLPE có tiết diện 50 mm2
Chọn cáp từ TBATT đến B5
Imax= StttB5
2√3U=
1427,36
2√3.10=41,20(A)
− Tiết diện kinh tế của cáp là :
Fkt=Imax
jkt =41,203,1 =13,29(mm2)
Chọn cáp XLPE có tiết diện 16 mm2 Icp = 105(A).
Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :
khcIcp≥ Isc
Trong đó :
Isc là dòng điện xảy ra khi sự cố đứt một dây cáp,Isc = 2.Imax khc = k1.k2
k1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, ta lấy k1 = 1
k2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều được đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm. Theo PL 4.22[TL2] ta tìm được k2= 0,93.
Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng:
Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo ΔU và Icp.
b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng
Vì ta đang so sánh kinh tế giữa các phương án nên chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án. Với phương án 1, ta chỉ tính đến đoạn cáp từ B1 đến PX sửa chữa cơ khí (PX7).
Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , độ dài cáp không đáng kể nên coi tổn thất trên cáp bằng 0, ta không cần xét đến điều kiện tổn thất điện áp cho phép .Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến PX sửa chữa sơ khí (PX7).
Vì phân xưởng Sửa chữa sơ khí thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện.
Imax= Sttpx
Udm√3=
157,72
0,38.√3=239,63(A)
Chỉ có một cáp đi trong hào nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp là : 𝐼𝑐𝑝 ≥ 𝐼𝑚𝑎𝑥
Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3.70+50) với Icp = 246A
Bảng 3-3: Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 1
Nhánh
Uđm STBA I Jkt Fkt Chọn F Icp
(kV) (kVA) (A) (A/mm2) (mm2) (mm2) (A)
TBATT- B1 10 2175,37 62,80 3,1 20,26 50 200 TBATT- B2 10 1383,61 39,94 3,1 12,88 16 105 TBATT- B3 10 1811,77 52,30 3,1 16,87 16 105 TBATT- B4 10 2431,44 70,19 3,1 22,64 50 200 TBATT- B5 10 1427,36 41,20 3,1 13,29 16 105 TBATT- B6 10 1883,47 54,37 3,1 17,54 50 200 TBATT- B7 10 1494,04 43,13 3,1 13,91 16 105 TBATT- B8 10 3076,52 88,81 3,1 28,65 50 200 B1-PX7 0,4 157,72 239,63 3.70+50 246 Phương án 2:
Căn cứ vào vị trí, cơng suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng.Trong đó các trạm B1,B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính, xếp loại 1, cần đặt 2 máy biến áp. Trạm B7 thuộc loại 3 cần đặt 1 máy. Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do ABB sản xuất tại Việt Nam, khơng phải hiệu chỉnh nhiệt độ.
Tính tốn tương tự phương án 1 ta có kết quả:
Bảng 3-4: Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 2
Phân xưởng (PX) Phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn TBAPX Chọn TBAPX
Tên PX STT Ppx
(kVA) Qpx (kVAr) Ppx (kVA) Qpx (kVAr) STBA (kVA) Ký hiệu SđmB (kVA) NB Ban quản lý &
Phòng thiết kế 1 169,9 126,14 1504,6 1430,8 2076,30 B1 1600 2 Kho vật liệu 12 61,2 19,2
PX rèn đập 8 1273,5 1285,46
Phân xưởng đúc 2 1062,9 787,5 1062,9 767,5 1311,03 B2 1250 2 Phân xưởng gia
cơng cơ khí 3 1099,5 1440 1099,5 1440 1811,77 B3 1600 2
Phân xưởng cơ
lắp ráp 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,42 B4 2500 2
Trạm bơm 11 677,2 504,75
PX luyện kim
mầu 5 1144,8 847,12 1242,13 971,23 1576,76 B5 1250 2
PX sửa chữa cơ
khí 7 97,33 124,11
PX luyện kim đen 6 1510,88 1125 1510,88 1125 1883,72 B6 1600 2 Bộ phận nén khí 10 1198,16 892,5 1198,16 892,51 1494,04 B7 1600 1 PX nhiệt luyện 9 2467,5 1837,5 2467,5 1837,5 3076,52 B8 2500 2
Bảng 3-5:Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2.
Nhánh (kV)Uđm (kVA)STBA (A)I (A/mmJkt 2) (mm2)Fkt Chọn F(mm2) Icp(A)
TBATT- B1 10 2076,30 59,94 3,1 19,34 50 200 TBATT- B2 10 1311,03 37,85 3,1 12,21 16 105 TBATT- B3 10 1811,77 52,30 3,1 16,87 16 105 TBATT- B4 10 2431,44 70,19 3,1 22,64 50 200 TBATT- B5 10 1576,76 41,20 3,1 13,29 16 105 TBATT- 10 1883,47 54,37 3,1 17,54 50 200
B6 TBATT- B7 10 1494,04 43,13 3,1 13,91 16 105 TBATT- B8 10 3076,52 88,81 3,1 28,65 50 200 B5-PX7 0,4 157,72 239,63 3.70+50 246
Phương án 3: Phương án này dùng TBATG lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 35KV sau
đó cấp cho các TBAPX. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 10kV xuống 0.4kV để cấp cho các phân xưởng.
Căn cứ vào vị trí, cơng suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng
− Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phịng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập. − Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng đúc và kho vật liệu.
− Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng gia cơng cơ khí.
− Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng cơ lắp ráp và trạm bơm. − Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim mầu.
− Trạm B6: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim đen. − Trạm B7: Cấp điện cho Bộ phận nén khí.
− Trạm B8: Cấp điện cho Phân xưởng nhiệt luyện.
Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính loại 1, cần đặt 2 máy biến áp. Trạm B7 thuộc loại 3 đặt trạm biến áp 1 máy. Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do biến thế Đông Anh sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.
Bảng 3-6:Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 3
Phân xưởng (PX) Phụ tải tính tốnPX Phụ tải tính tốn TBAPX Chọn TBAPX
Tên PX STT PPX QPX PPX QPX STBA hiệuKý SđmB NB
(kVA) (kVAr) (kVA) (kVAr) (kVA) (kVA)
Ban quản lý, phòng
thiết kế 1 169,9 126,14 1540,73 1535,71 2175,37 B1 1600 2
PX sửa chữa cơ khí 7 97,33 124,11
PX rèn dập 8 1273,5 1285,46
PX đúc 2 1062,9 787,5 1124,1 806,7 1383,61 B2 1250 2
PX gia cơng cơ khí 3 1099,5 1440 1095,3 1440 1811,77 B3 1600 2
PX cơ lắp ráp 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,44 B4 2500 2
Trạm bơm 11 677,2 504,75
PX luyện kim mầu 5 1148,8 847,12 1148,8 847,12 1427,36 B5 1600 2
PX luyện kim đen 6 1510,58 1125 1510,58 1125 1883,47 B6 1600 2
Bộ phận nén khí 10 1198,16 892,5 1198,16 892,5 1494,04 B7 1600 1
PX nhiệt luyện 9 2467,5 1837,5 2467,5 1837,5 3076,52 B8 2500 2
Chọn tiết diện dây dẫn: a.Chọn tiết diện cáp trung áp:
Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện Jkt. Đối với nhà máy luyện kim đen làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất là : Tmax = 4237,5h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng ta tìm được Jkt = 3,1 A/mm2 Dự án dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thơng số kỹ thuật có trong phụ lục.
Chọn cáp từ PPTT đến B1
Imax= SttB1
2√3.U=2175,372√3.35=17,94(A)
− Tiết diện kinh tế của cáp là :
Fkt=Imax
jkt =17,943,1 =5,79(mm
2)
Chọn cáp XLPE có tiết diện 25 mm2
Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp chọn vượt cấp nên khơng cần kiểm tra theo ΔU và Icp
Bảng 3-7:Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 3
Nhánh (kV)Uđm (kVA)STBA (A)I (A/mmJkt 2) (mm2)Fkt Chọn F(mm2) Icp(A)
TBATT- B1 35 2175,37 17,94 3,1 5,79 16 105 TBATT- B2 35 1383,61 11,41 3,1 3,68 16 105 TBATT- B3 35 1811,77 14,94 3,1 4,82 16 105 TBATT- B4 35 2431,44 20,05 3,1 6,47 16 105 TBATT- B5 35 1427,36 11,77 3,1 3,80 16 105
TBATT- B6 35 1883,47 15,53 3,1 5,01 16 105 TBATT- B7 35 1494,04 12,32 3,1 3,97 16 105 TBATT- B8 35 3076,52 25,37 3,1 8,18 16 105 B5-PX7 0,4 157,72 239,63 3.70+50 246
Bảng 3-8:Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 4
Phương án 4:
Tính tốn tương tự phương án 1, ta có:
Phân xưởng (PX) Phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn TBAPX Chọn TBAPX
Tên PX STT Ppx
(kVA) Qpx (kVAr) Ppx (kVA) Qpx (kVAr) STBA (kVA) Ký hiệu SđmB (kVA) NB Ban quản lý &
Phòng thiết kế 1 169,9 126,14 1504,6 1430,8 2076,30 B1 1600 2 Kho vật liệu 12 61,2 19,2
PX rèn đập 8 1273,5 1285,46
Phân xưởng đúc 2 1062,9 787,5 1062,9 767,5 1311,03 B2 1250 2 Phân xưởng gia
cơng cơ khí 3 1099,5 1440 1099,5 1440 1811,77 B3 1600 2
Phân xưởng cơ
lắp ráp 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,42 B4 2500 2
Trạm bơm 11 677,2 504,75
PX luyện kim
mầu 5 1144,8 847,12 1242,13 971,23 1576,76 B5 1250 2
PX sửa chữa cơ
khí 7 97,33 124,11
PX luyện kim đen 6 1510,88 1125 1510,88 1125 1883,72 B6 1600 2 Bộ phận nén khí 10 1198,16 892,5 1198,16 892,51 1494,04 B7 1600 1 PX nhiệt luyện 9 2467,5 1837,5 2467,5 1837,5 3076,52 B8 2500 2
Bảng 3-9:Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 4
Nhánh (kV)Uđm (kVA)STBA (A)I (A/mmJkt 2) (mm2)Fkt Chọn F(mm2) Icp(A)
TBATT-
B1 35 2076,30 17,13 3,1 5,53 16 105
TBATT-
TBATT- B3 35 1811,77 14,94 3,1 4,82 16 105 TBATT- B4 35 2431,44 20,05 3,1 6,47 16 105 TBATT- B5 35 1576,76 13,00 3,1 4,19 16 105 TBATT- B6 35 1883,47 15,53 3,1 5,01 16 105 TBATT- B7 35 1494,04 12,32 3,1 3,97 16 105 TBATT- B8 35 3076,52 25,37 3,1 8,18 16 105 B5-PX7 0,4 157,72 239,63 3.70+16 246 Chọn máy cắt cao áp:
Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho nhà máy, do đó vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ phải thoã mãn các điều kiện như : cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, thuận tiện trong vấn đề vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật .
Nhà máy chế tạo máy kéo được xếp vào loại phụ tải loại 1, do đó trạm phân phối trung tâm được cung cấp điện bằng đường dây kép với hệ thống thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai thanh góp bằng máy cắt hợp bộ. Trên mỗi phân đoạn thanh góp có đặt một máy biến áp đo lường hợp bộ ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 35kV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn của thanh góp . Máy biến dịng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đối dịng điện lớn (phía sơ cấp ) thành dịng 5A cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ .
Chọn dùng các tủ hợp bộ của Schneider , cách điện bằng SF6, khơng cần bảo trì, hệ thống chống sét trong tủ có dịng định mức 1250A
Loại máy cắt Idm (A) Udm (kV) Icắt nmax (kA)
F400 1250 36 25
3. Tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn phương án thiết kế
Xác định vốn đầu tư thiết bị: Ta lập bảng tổng kết khối lượng vật tư thiết bị (chỉ xét MBA, dây dẫn và máy cắt cao áp).
Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo cơng thức :
∆ A=∑∆ P .τ
τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) ∆P :tổn thất cơng suất trên đoạn đường dây Ta có cơng thức:
∆ P=P2+Q2 Uđm2 . R
Trong đó:
P, Q: cơng suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây (hoặc cáp).
R: điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây. r=ro.l, ro và l lần lượt và điện trở đơn vị (ÔM/km) và chiều dài đoạn đường dây (km).
Udm: điện áp định mức của đường dây.
Thời gian tổn thất cơng suất lớn nhất có thể được tính theo cơng thức:
τ=(0,124+Tmax.10−4)2
.8760
trong đó Tmax là thời gian sử dụng cơng suất cực đại trong năm Với Tmax = 4237,5 h ta có τ = 2628,26 h
Phương án 1:
- Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBATT-B1:
∆ Ptt=Ptt
2+Qtt2
Uđm2 .Rd
Bảng 3-10:Kết quả tính tổn thất trên các đường dây PA1