XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỆN

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

2.5 XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ VẼ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI ĐIỆN

Việc phân bố các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị t í đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp.

Biểu đồ phụ tải là một vịng trịn có diện tích bằng phụ tải tính tốn của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn.Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải, tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng.

Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp.Mỗi vịng trịn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng.

Hình: Biểu đồ phụ tải điện

2.5.1 Xác định bán kính v ng tr n phụ tải Cơng thức xác định bán kính vịng trịn phụ tải: tti i S R m   T ong đó:

 Ri: bán kính vịng trịn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i

 Stti: phụ tải tính tốn của phân xưởng thứ i

 m: tỷ lệ xích, ở đây chọn tỷ lệ xích bằng 6 kVA/mm2 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải:

360.P

Thay số ta tính được R à αcs như t ong ảng 1.12

Bảng 2.10: Phụ tải tính tốn các phân xưởng

STT Tên phân xưởng Ptt (kW) Stt

(kVA) Pcs (kW) R (mm) α0 cs

1 Phòng ban quản lý và

xưởng thiết kế 191,60 206,42 31,60 3,31 59,37 2 PX đúc 946,02 1318,21 46,02 8,36 17,51 3 PX gia cơng cơ khí 2223,78 3632,93 63,78 13,89 10,33 4 PX cơ lắp ráp 1039,16 1959,11 79,16 10,20 27,42 5 PX luyện kim màu 1312,40 1617,22 52,40 9,26 14,37 6 PX luyện kim đen 1788,58 2218,48 38,58 10,85 7,77 7 PX sửa chữa cơ khí 106,02 159,92 17,01 3,17 57,76 8 PX rèn dập 1093,74 1773,83 43,74 9,70 14,40 9 PX nhiệt luyện 2477,35 3084,42 27,35 12,80 3,97 10 Bộ phận nén khí 1047,22 1476,18 27,22 8,85 9,36 11 Trạm ơm 649,72 807,80 9,72 6,55 5,39 12 Kho vật liệu 65,43 69,19 35,43 2,52 194,94

2.5.2 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy

T ên sơ đồ mặt bằng của nhà máy, ta dựng một hệ tọa độ xoy, Sau đó ta tìm tọa độ điểm M(x,y) là tâm phụ tải toàn nhà máy, đồng thời cũng là vị trí tối ưu đặt trạm biến áp trung gian (TBATG) hoặc trạm phân phối trung tâm (TPPTT) sao cho tổn thất công suất, tổn thất điện năng à tổn thất điện áp t ong lưới điện nhà máy là nhỏ nhất. Tọa độ điểm M (tâm phụ tải điện) được xác định như sau:

x = 1 1 . n i i i n i i S x S     ; y = 1 1 . n i i i n i i S y S     ;

Với hệ tọa độ xOy vừa dựng ta xác định được tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng như sau:

Bảng 2.11: Tọa độ tâm phụ tải các phân xưởng

STT Tên phân xưởng Stt (kVA) Tọa độ x (mm) Tọa độ y (mm)

1 Phòng ban quản lý

à xưởng thiết kế 206,42 117,5 74

2 PX đúc 1318,21 82,5 15,5

3 PX gia cơng cơ khí 3632,93 55 14,5

4 PX cơ lắp ráp 1959,11 32 14,5

5 PX luyện kim màu 1617,22 55,5 68,5

6 PX luyện kim đen 2218,48 30,3 68,5

7 PX sửa chữa cơ khí 159,92 84 69

8 PX rèn dập 1773,83 105 54,5

9 PX nhiệt luyện 3084,42 12,5 42

10 Bộ phận nén khí 1476,18 15 73,5

11 Trạm ơm 807,80 15 25

12 Kho vật liệu 69,19 111.95 19,5

Từ đó ta tính được tọa độ điểm M:

x = 9 1 1 . i i i n i i S x S     = 45,44 (mm) ; y = 9 1 1 . i i i n i i S y S     = 40,75 (mm)

Hình 1Biểu đồ phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo y (mm) x (mm) M 45,44 40,75 1 206,42 2 1318,21 3 3632,93 4 1959,11 5 1617,22 6 2218,48 7 159,2 8 1773,83 9 3048,42 10 1476,18 11 807,80 12 69,19 2.6 KẾT LUẬN

T ong chương 2, ta đã lần lượt xác định phụ tải tính tốn của các phân xưởng. Với phân xưởng sửa chữa cơ khí, do ta iết chi tiết các thiết bị t ong phân xưởng nên dùng phương pháp Kmax và Ptb, các phân xưởng khác chi biết công suất đặt nên ta dùng phương pháp Knc. Sau đó xác định phụ tải tính tốn cho tồn nhà máy sản xuất máy kéo và vẽ được biểu đồ phụ tải để có cái nhìn trực quan về phân bố phụ tải cũng như tâm phụ tải nhà máy. Đây là các ước quan trọng bắt buộc để tiếp tục tính tốn cho các phần tiếp theo như thiết kế mạng cao áp và bù công suất phản kháng.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY MÁY

Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị nhà máy và cơng suất u cầu của nó. Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp cần lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc t ưng cho từng xí nghiệp cơng nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đ i hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và q trình cơng nghệ . .. Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an tồn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý.

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật 2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 3. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành 4. An toàn cho người và thiết bị

5. Dễ dàng phát triển đáp ứng yêu cầu tăng t ưởng của phụ tải 6. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

3.1 VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG C P ĐIỆN 3.1.1 Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy

Cấp điện áp vận hành của nguồn điện của mạng cao áp của nhà máy chính là cấp điện áp của lưới điện tại nơi liên kết giữa hệ thống cung cấp điện của nhà máy với hệ thống điện. Điểm liên kết này thường tại các trạm biến áp trung gian (TBATT) của hệ thống điện.

Để xác định cấp điện áp này thường sử dụng công thức kinh nghiệm:

P l

Utt 4,34. 0,016.

Trong đó:

 l: Khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp trung gian của hệ thống (km)

 P: Cơng suất tính tốn của phụ tải nhà máy (kW).

Thay số vào ta có

4,34 15 0, 016.13199,8 55, 27

tt

3.1.2 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng 3.1.2.1 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) 3.1.2.1 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG)

Nguồn 22 kV từ hệ thống qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 k để cung cấp cho các TBA phân xường, nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp t ong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn à độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. ì nhà máy được xếp là phụ tải loại I nên t ong TBATG đặt 2 MBA. Dung lượng của MBA được chọn theo điều kiện:

n.khc.SđmB ≥ Sttnm

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA) (n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc

T ong đó:

 n: số MBA có trong TBA

 khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi t ường và chọn khc = 1

 kqt: hệ số quá tải sự cố, chọn kqt = 1,4

 Sttnm: cơng suất tính tốn của nhà máy.

 Sttsc: cơng suất tính tốn sự cố với giả thiết khi sự cố một số phụ tải không quan trọng trong nhà máy có thể cắt nhằm giảm nhẹ dung lượng của MBA, nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư à tổn thất của TBA khi làm việc ình thường. Ta thấy phân xưởng có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc=0,7Sttnm.

n.SđmB ≥ Sttnm = 18480kVA TBATG sử dụng 2 MBA, n=2 nên:

SđmB ≥ 18480 9240

2 2

tt S

  kVA

Chọn loại máy biến áp có Sđm = 10000 kVA

Kiểm t a điều kiện quá tải sự cố với giả thiết trong nhà máy có 30% là phụ tải loại III, như ậy Sttsc = 0,7.Sttnm. Điều kiện kiểm tra:

(n-1).kqt. SđmB ≥ Sttsc = 0,7.Sttnm  1. 1,4. 10000≥ 0,7. 18480 14000≥12936 (thỏa mãn)

Vậy loại MBA đã chọn là thỏa mãn, ta đặt 2 MBA loại 10000 kVA- 22/10kV do Việt Nam chế tạo.

3.1.2.2 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy của mạng gia tăng song vốn đầu tư xây dựng mạng cũng lớn. Trong thực tế phương án này chỉ sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤ 35 k ), công suất các phân xưởng tương đối lớn.

Dựa vào kết quả đã tính được ở chương hai, tâm phụ tải của nhà máy có tọa độ M(45,44 ; 40,75). Ta sẽ đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm vào vị trí tâm phụ tải của nhà máy để giảm tổn thất và giảm vốn đầu tư mua cáp cao áp.

3.1.3 Chi tiết các phương án về các trạm biến áp phân xưởng

Các trạm biến áp (TBA) được chọn theo các nguyên tắc sau:

– Vị trí đặt các trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

– Số lượng máy biến áp (MBA) đặt t ong các TBA được chọn căn cứ theo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đăt, chế độ làm việc của phụ tải. Các TBA cung cấp điện cho phụ tải loại I và loại II nên đặt hai MBA, phụ tải loại III đặt một máy biến áp.

– Hạn chế chủng loại máy biến áp dùng cho nhà máy để thuận lợi khi mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và kiểm t a định kỳ.

Dung lượng của các MBA được chọn theo điều kiện: n.khc.SđmB ≥ Stt (kVA)

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA) (n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc(kVA)

T ong đó:

 n: số MBA có trong TBA

 khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi t ường, ở đây khc = 1

 kqt: hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 3 ngày, mỗi ngày không quá 6 giờ à t ước khi quá tải hệ số tải của MBA không quá 0,9.

 Stt: cơng suất tính tốn của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng

TBA khi làm việc ình thường. Giả thiết t ong phân xưởng có 30% là phụ tải loại III thì Sttsc=0,7Sttpx.

3.1.3.1 Xác định số lượng máy biến áp phân xưởng

Chọn số lượng máy biến áp (MBA) cho các trạm chính cũng như TBAPX có ý nghĩa quan t ọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý. Kinh nghiệm tính tốn và vận hành cho thấy là trong một TBA chỉ cần đặt một MBA là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy. Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, ận hành đơn giản trong hầu hết các t ường hợp có chi phí tính tốn hàng năm nhỏ nhất nhưng có nhược điểm mức đảm bảo cung cấp điện không cao. Trạm hai MBA thường có lợi về kinh tế hơn so ới các trạm ba máy và lớn hơn.

Khi chọn MBA ta chọn sao cho chủng loại MBA càng ít càng tốt. Đồng thời để chọn đúng số lượng MBA cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện. Đối với phụ tải loại I, cần đặt 2 MBA cho TBAPX đó. ới Phụ tải loại III chỉ cần đặt 1 MBA cho TBAPX đó à nếu phụ tải phân xưởng tương đối nhỏ ta có thể cung cấp điện qua TBA của một phân xưởng khác để tiết kiệm chi phí đầu tư TBAPX.

Căn cứ vào vị trí, cơng suất tính tốn và yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện của các PX ta đưa a 2 phương án chọn số lượng TBA như sau:

Bảng 3.1: Các phương án chọn số lượng máy biến áp

Phương án STT Tên Trạm Số MBA Phụ tải Loại phụ tải 1 1 B1 1 PX1 III 2 B2 2 PX2 PX12 I III 3 B3 2 PX3 I 4 B4 2 PX4 I 5 B5 2 PX5 I 6 B6 2 PX6 I 7 B7 1 PX7 III 8 B8 2 PX8 I 9 B9 2 PX9 I 10 B10 1 PX10 III 11 B11 2 PX11 I 2 1 B1 2 PX1 PX8 III I 2 B2 2 PX2 I

PX12 III 3 B3 2 PX3 I 4 B4 2 PX4 I 5 B5 2 PX5 PX7 I III 6 B6 2 PX6 I 7 B7 2 PX8 I 8 B8 1 PX10 III 9 B9 2 PX11 I

3.1.3.2 Xác định dung lượng các trạm biến áp phân xưởng

a. Phương án 1: Đặt 11 TBA

– Trạm biến áp phân xưởng B1: Cấp điện cho phòng ban quản lý và phòng thiết kế

Đây là phụ tải loại 3 nên ta đặt 1 MBA. Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥ Stt = 206,42 kVA Chọn dùng MBA có Sđm = 250 kVA

– Trạm biến áp B2: Cấp điện cho PX đúc và Kho vật liệu Đặt 2 MBA làm việc song song

Stt= 2 2

1 2 1 2

(Ptt Ptt ) (Qtt Qtt ) = 2 2

(946, 02 65, 43) (918 22,5) 1381,1 kVA

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 1381,1

690,5kVA 2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 750 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 750 ≥ 0,7. 1381,1 1050 ≥ 966,7 (thỏa mãn)

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 3632,93

1816, 4kVA

2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 2000 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 2000 ≥ 0,7. 3632,93 2800 ≥ 2543,1(thỏa mãn)

– Trạm biến áp B4: Cấp điện cho PX cơ lắp ráp Đặt 2 MBA làm việc song song

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 1959,11

979,55kVA

2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 1000 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4.1000 ≥ 0,7. 1959,11 1400 ≥ 1371,4(thỏa mãn)

– Trạm biến áp B5: Cấp điện PX luyện kim màu Đặt 2 MBA làm việc song song

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 1617, 22

808,61kVA

2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 1000 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 1000 ≥ 0,7. 1617,22 1400 ≥ 1132,1(thỏa mãn)

Đặt 2 MBA làm việc song song Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 2218, 48

1109, 24 kVA

2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 1250 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 1250 ≥ 0,7. 2218,48 1750 ≥ 1552,9(thỏa mãn)

– Trạm biến áp B7: Cấp điện PX sửa chữa cơ khí Phụ tải loại 3 nên đặt 1 MBA

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 159,92kVA Chọn dùng MBA có Sđm = 180 kVA

– Trạm biến áp B8: Cấp điện PX rèn dập Đặt 2 MBA làm việc song song

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 1773,83

886,9 kVA

2  2 

Chọn dùng MBA có Sđm = 1000 kVA Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 1000 ≥ 0,7. 1773,83 1400 ≥ 1241,7 (thỏa mãn)

– Trạm biến áp B9: Cấp điện PX nhiệt luyện Đặt 2 MBA làm việc song song

Chọn dung lượng MBA:

SđmB ≥Stt 3084, 42

1542, 21kVA

Điều kiện kiểm tra quá tải sự cố MBA:

(n-1).khc.kqt.SđmB ≥ Sttsc=0,7 Stt  1. 1,4. 1600 ≥ 0,7. 3048,42 2240 ≥ 2133,89 (thỏa mãn)

– Trạm biến áp B10: Cấp điện PX nén khí Đặt 2 MBA làm việc song song