›
›

Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp Thăng Long

pdf 75 trang huongle 3070
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp Thăng Long", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_cung_cap_dien_cho_khu_cong_nghiep_thang_long.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp Thăng Long

  1. LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là một dạng năng lƣợng đặc biệt có thể chuyển hóa thành các dạng năng lƣợng khác nhau nhƣ : nhiệt năng, cơ năng, hóa năng. Mặt khác điện năng có thể dễ dàng truyền tải, phân phối đi xa. Điện năng có mặt trong tất cả các lĩnh vực nhƣ kinh tế, khoa học – kĩ thuật và đời sống sinh hoạt của con ngƣời. Trong công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nƣớc điện năng lại càng quan trọng. Khi xây dựng bất kì một nhà máy, khu đô thị, một thành phố việc đầu tiên ngƣời thiết kế phải tính đến việc xây dựng một hệ thống điện để phục vụ sinh hoạt, sản xuất. Hiện nay, các ngành công nghiệp đều phát triển vƣợt bậc các nhà máy, khu công nghiệp không ngừng mọc lên nên việc thiết kế cấp điện sao cho an toàn, kinh tế, hiệu quả là việc hết sức cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện không chỉ là nhiệm vụ mà là sự củng cố toàn diện cho sinh viên ngành điện. Với đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp Thăng Long” và đƣợc sự chỉ bảo hƣớng dẫn của các thầy cô trong bộ môn mà đặc biệt là thầy Th.s Nguyễn Đoàn Phong đã giúp em hoàn thành nhiệm vụ tốt nghiệp này. Mặc dù đã có gắng song không tránh khỏi thiếu sót do sự hiểu biết có hạn. Vậy em mong sự góp ý của các thầy cô trong bộ môn để bản đồ án của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! 1
  2. CHƢƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP 1.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ Khu công nghiệp đƣợc xây dựng trên địa bàn Nội Bài – Huyện Đông Anh - Hà Nội, trên một diện tích rộng lớn gồm có 5 nhà máy và một khu dân cƣ. Các nhà máy đều là những nhà máy công nghiệp nhẹ và dân dụng, có công suất vừa và nhỏ, nhƣng có tầm quan trọng khá lớn trong nền kinh tế quốc dân. Do đó ta xếp các nhà máy và khu dân cƣ vào hộ loại một, cần đƣợc cung cấp điện liên tục và an toàn. 2. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ PHỤ TẢI Phụ tải điện của khu công nghiệp đƣợc cấp điện từ nguồn hệ thống có khoảng cách 15 km qua đƣờng dây trên không nhôm lõi thép với cấp điện áp là 35 kV hoặc 110 kV. Dung lƣợng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực 400 MVA. Thời gian xây dựng công trình là 1năm, suất triết khấu là 12%/năm, thời gian vận hành công trình là 30 năm. Bảng 1.1 – Phụ tải khu công nghiệp Công suất đặt STT Tên phân xƣởng Tmax (h) (kW) 1 Nhà máy cán tôn 10000 4000 2 Nhà máy sản xuất bao bì 5500 3500 3 Nhà máy bánh kẹo 7000 5000 4 Nhà máy chế biến nông sản 4000 5000 5 Nhà máy dệt Theo tính toán 5000 6 Khu dân cƣ 5000 3000 2
  3. 1 6 Đƣờng giao thông 2 Từ hệ thống điện đến 5 4 3 Tỷ lệ : 1:2.106 Hình 1: Sơ đồ mặt bằng toàn bộ khu công nghiệp. Bảng 1.2 – Phụ tải của nhà máy liên hợp dệt Loại hộ STT Tên phân xƣởng Công suất đặt( kW) tiêu thụ 1 PX kéo sợi 1400 I 2 PX dệt vải 2500 I 3 PX nhuộm và in hoa 1200 I 4 PX giặt là đóng gói 600 I 5 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III 6 PX mộc 150 III 7 Trạm bơm 100 III 8 Khu nhà văn phòng 150 III 9 Kho vật liệu trung tâm 50 III 10 Chiếu sáng phân xƣởng Theo diện tích 3
  4. 4 3 5 1 2 6 9 8 7 Tỷ lệ: 1/2500 Hình 2: Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy liên hợp dệt 3.ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ Khu công nghiệp bao gồm một khu liên hợp, đƣợc xây dựng gần với khu dân cƣ để tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất và sinh hoạt vừa tiết kiệm vốn đầu tƣ xây dựng mạng điện cho khu công nghiệp. Đây đều là nhũng ngành công nghiệp nhẹ và các nhà máy hoạt động độc lập. 4
  5. CHƢƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cung cấp điện. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tƣơng đƣơng với phụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Nhƣ vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn về mặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành. 2.1.2. Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán, nhƣng các phƣơng pháp đƣợc dùng chủ yếu là: 2.1.2.1. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu : n Ptt = K nc Pdi i=1 Qtt = P tt * tg P S = P22 + Q = tt tt tt tt Cos Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm Khi đó n Ptt = K nc * P dmi i=1 Trong đó : - Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW) 5
  6. - Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA ) - n : số thiết bị trong nhóm - Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trƣng tra trong sổ tay tra cứu Phƣơng pháp này có ƣu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trƣớc, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. 2.1.2.2. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất : Công thức tính : Ptt = p o *F Trong đó : 2 - po : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m ). Giá trị po đƣơc tra trong các sổ tay. - F : diện tích sản xuất ( m2 ) Phƣơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó đƣợc dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng. 2.1.2.3. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phẩm : Công thức tính toán : M.W0 P=tt Tmax Trong đó : M : Số đơn vị sản phẩm đƣợc sản xuất ra trong một năm Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh ) Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ ) 6
  7. Phƣơng pháp này đƣợc dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi nhƣ : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tƣơng đối chính xác. 2.1.2.4. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Công thức tính : n Ptt = K max .K sd . P dmi i=1 Trong đó : n : Số thiết bị điện trong nhóm Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ Kmax = f ( nhq, Ksd ) nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ) Công thức để tính nhq nhƣ sau : n 2 Pdmi i=1 n=n hq 2 Pdmi i=1 Trong đó : Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i n : số thiết bị có trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phƣơng pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau : + Khi thoả mãn điều kiện : Pdm max m3 Pdm min 7
  8. và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm + Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau : n 2 2P dmi i=1 n=hq Pdmmax + Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq đƣợc xác định theo trình tự nhƣ sau : .Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max .Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên : n1 Pl = P dmi i=1 n p Tính n* = 1 ; P* = 1 n p P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm : n P = P dmi i=1 Dựa vào n*, P* tra bảng xác định đƣợc nhq* = f (n*,P* ) Tính nhq = nhq*.n Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức : Pqd =P dm . K d% Kd : hệ số đóng điện tƣơng đối phần trăm . Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha. + Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqd = 3.Pđmfa max + Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây : Pqd = 3 .Pđm 8
  9. Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phƣơng pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán : + Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó : n Ptt = P dmi i=1 n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm. Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhƣng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức : n Ptt = K ti .P dmi i=1 Trong đó : Kt là hệ số tải . Nếu không biết chính xác có thể lấy nhƣ sau : Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. 2.1.2.5. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng Công thức tính : Ptt = Khd.Ptb Qtt = Ptt.tgφ 22 Stt = Ptt + Q tt Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay T Pdt 0 A P = = tb TT Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T. 2.1.2.6. Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phƣơng Công thức tính : Ptt = Ptb ± β.δ Trong đó : β : hệ số tán xạ. 9
  10. δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xƣởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phƣơng pháp này ít đƣợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành. 2.1.2.7. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị Theo phƣơng pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thƣờng và đƣợc tính theo công thức sau : Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max Trong đó : Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm. Itt - dòng tính toán của nhóm máy . Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động. Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. 2.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 2.2.1. Xác định phụ tải tính toán của phân xƣởng sửa chữa cơ khí 2.2.1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xƣởng sửa chữa cơ khí. - Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn. Chỉ có phụ tải máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và sử dụng điện áp dây. Do đó cần quy đổi về chế độ làm việc dài hạn : qd dm P = 3.P .kd % = 3.24,6. 0,25 = 21,3(kW) - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc . + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn hạ áp. + Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực. - Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xƣởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị phụ tải nhƣ sau : + Nhóm 1 : 1; 3; 7; 6; 4; 2; 8 10
  11. + Nhóm 2: 12; 13; 11; 22; 20; 19; 21; 17; 18; 28 + Nhóm 3 : 9; 14; 10; 16; 23; 24; 25; 15; 26 + Nhóm 4 : 34; 32; 33; 38; 31; 35; 37 + Nhóm 5 : 39; 42; 36; 43; 40 Bảng 2-1 : Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xƣởng sửa chữa cơ khí Ký hiệu Công suất Số Toàn bộ TT Tên nhóm và tên thiết bị trên mặt đặt lƣợng (kW) bằng ( kW) Nhóm 1 1 Máy tiện ren 1 2 7 14 2 Máy tiện ren 2 2 7 14 3 Máy tiện ren 3 2 10 20 4 Máy tiện ren cấp chính xác 4 1 1,7 1,7 cao 5 Máy doa toạ độ 5 1 2 2 6 Máy bào ngang 6 2 7 14 7 Máy xọc 7 1 2,8 2,8 8 Máy phay vạn năng 8 1 7 7 Cộng theo nhóm 1 12 75,5 Nhóm 2 9 Máy mài tròn 11 2 4.5 9 10 Máy mài phẳng 12 1 2,8 2,8 11 Máy mài tròn 13 1 2,8 2,8 12 Máy mài vạn năng 17 1 1,75 1,75 13 Máy mài dao cắt gọt 18 1 0,65 0,65 14 Máy mài mũi khoan 19 1 1,5 1,5 15 Máy mài sắc mũi phay 20 1 1 1 16 Máy mài dao chốt 21 1 0,65 0,65 17 Máy mài mũi khoét 22 1 2,9 2,9 18 Máy mài thô 28 1 2,8 2,8 Cộng theo nhóm 2 11 25,85 11
  12. Nhóm 3 19 Máy phay ngang 9 1 7 7 20 Máy phay đứng 10 2 2,8 5,6 21 Máy khoan đứng 14 1 2,8 2,8 22 Máy khoan đứng 15 1 4,5 4,5 23 Máy cắt mép 16 1 4,5 4,5 24 Thiết bị để hoá bền kim loại 23 1 0,8 0,8 25 Máy giũa 24 1 2,2 2,2 26 Máy khoan bàn 25 2 0,65 1,3 27 Máy mài tròn 26 1 1,2 1,2 Cộng theo nhóm 3 11 29,9 Nhóm 4 28 Máy tiện ren 31 3 4,5 13,5 29 Máy tiện ren 32 1 7 7 30 Máy tiện ren 33 1 7 7 31 Máy tiện ren 34 3 10 30 32 Máy tiện ren 35 1 14 14 33 Máy khoan hƣớng tâm 37 1 4,5 4,5 34 Máy bào ngang 38 1 2,8 2,8 Cộng theo nhóm 4 11 78,8 Nhóm 5 35 Máy khoan đứng 36 2 4,5 9 36 Máy bào ngang 39 1 10 10 37 Máy mài phá 40 1 4,5 4,5 38 Máy khoan bào 42 1 0,65 0,65 39 Máy biến áp hàn 43 1 21,3 21,3 Cộng theo nhóm 5 6 45,45 12
  13. 2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải ( Các gíá trị ksd, cosφ và kmax tra ở phụ lục .) a. Tính toán cho nhóm 1 Bảng 2-2: Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1 Ký hiệu Công suất Côngsuất Số TT Tên nhóm và tên thiết bị trên mặt đặt toàn bộ lƣợng bằng ( kW) (kW) Nhóm 1 1 Máy tiện ren 1 2 7 14 2 Máy tiện ren 2 2 7 14 3 Máy tiện ren 3 2 10 20 4 Máy tiện ren cấp chính 4 1 1,7 1,7 xác cao 5 Máy doa toạ độ 5 1 2 2 6 Máy bào ngang 6 2 7 14 7 Máy xọc 7 1 2,8 2,8 8 Máy phay vạn năng 8 1 7 7 Cộng theo nhóm 1 12 75,5 Tra phụ lục PL 1.1 TL1 tìm đƣợc ksd = 0,15 ; cosφ = 0,6 ta có : n = 12 ; n1 = 5 n 9 n* = 1 = = 0,75 n 12 P1 14 14 20 14 7 P* = = = 0,91 P 75,5 Tra phụ lục 1.4 tìm đƣợc nhq* = 0,84 Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq = nhq*.n = 10,08 Tra hụ lục 1.5 TL1 với ksd = 0,15 và nhq = 10 tìm đƣợc kmax = 2,1 Phụ tải tính toán nhóm 1 : 13
  14. n tt max sd P = k . k . Pdmi = 0,15.2,1.75,5 = 23,78 (KW) i=1 Qtt = Ptt.tgφ = 23,78.1,33 = 31,7 (kVAR) Ptt 23,78 S = = 39,63 (kVA) tt cos 0,6 Tính toán tƣơng tự cho các nhóm phụ tải còn lại . 14
  15. Ta có bảng tổng kết phụ tải điện phân xƣởng sửa chữa cơ khí: Bảng 2.3 – Kết quả phân nhóm phụ tải của phân xƣởng sửa chữa cơ khí Ký hiệu Pdm max Số m = Cosφ/ Kmax Ptt Qtt Stt Tên nhóm và thiết bị trên bản Pđm, kW Pdm min Ksd nhq lƣợng tgφ (kW) (kVAr) (kVA) vẽ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhóm 1 Máy tiện ren 1 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 2 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 3 2 2x10 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren cấp chính 4 1 1,7 0,15 0,6/1,33 xác Máy doa toạ độ 5 1 2 0,15 0,6/1,33 Máy bào ngang 6 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy xọc 7 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy phay vạn năng 8 1 7 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 1 12 75,5 5,88 0,15 0,6/1,33 10,08 2,1 23,78 31,7 39,63 Nhóm 2 15
  16. Máy mài tròn 11 2 2x4.5 0,15 0,6/1,33 Máy mài phẳng 12 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy mài tròn 13 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy mài vạn năng 17 1 1,75 0,15 0,6/1,33 Máy mài dao cắt gọt 18 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy mài mũi khoan 19 1 1,5 0,15 0,6/1,33 Máy mài sắc mũi phay 20 1 1 0,15 0,6/1,33 Máy mài dao chốt 21 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy mài mũi khoét 22 1 2,9 0,15 0,6/1,33 Máy mài thô 28 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 2 11 25,85 6,92 0,15 0,6/1,33 8,36 2,31 8,96 11,94 14,93 Nhóm3 Máy phay ngang 9 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy phay đứng 10 2 2x2,8 0,15 0,6/1,33 Máy khoan đứng 14 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy khoan đứng 15 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Máy cắt mép 16 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Thiết bị để hoá bền kim 23 1 0,8 0,15 0,6/1,33 loại Máy giũa 24 1 2,2 0,15 0,6/1,33 Máy khoan bàn 25 2 2x0,65 0,15 0,6/1,33 Máy mài tròn 26 1 1,2 0,15 0,6/1,33 16
  17. Cộng theo nhóm 3 11 29,9 10,76 0,15 0,6/1,33 7,7 2,48 11,12 14,83 18,54 Nhóm 4 Máy tiện ren 31 3 3x4,5 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 32 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 33 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 34 3 3x10 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 35 1 14 0,15 0,6/1,33 Máy khoan hƣớng tâm 37 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Máy bào ngang 38 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 4 11 78,8 5 0,15 0,6/1,33 9,13 2,2 26 34,67 43,34 Nhóm 5 Máy khoan đứng 36 2 2x4,5 0,15 0,6/1,33 Máy bào ngang 39 1 10 0,15 0,6/1,33 Máy mài phá 40 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Máy khoan bào 42 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy biến áp hàn 43 1 21,3 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 5 6 45,45 32,77 0,15 0,6/1,33 4,1 3,11 21,2 28,2 35,34 17
  18. 2.2.3. Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng sửa chữa cơ khí Phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng sửa chữa cơ khí xác định theo phƣơng pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: Pcs = po.F Trong đó : 2 po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m ) F : Diện tích đƣợc chiếu sáng (m2) Trong phân xƣởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt . Tra PL 2 1.7 TL1 ta tìm đƣợc po = 14 W/m Phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng : Pcs = po.F = 14.363,25 = 5,12 (KW) Qcs = Pcs.tgφcs = 0 (đèn sợi đốt cosφcs = 0 ) 2.2.4. Xác định phụ tải tính toán toàn phân xƣởng * Phụ tải tác dụng ( động lực ) của toàn phân xƣởng : 5 Pdl =K dt P tti = 0,9.(23,78+8,96+11,12+26+21,2) = 81,96 kW i=1 Trong đó Kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xƣởng , lấy Kdt = 0,9 * Phụ tải phản kháng của phân xƣởng : 5 Qdl =K dt Q tti = 0,9.(31,7+11,94+14,83+34,67+28,2) = 109,21 kVAr i=1 * Phụ tải toàn phần của phân xƣởng kể cả chiếu sáng: Pttpx = Pdlpx + Pcspx =81,96+5,12 = 87,08 ( kW) Qttpx = Qdlpx =109,21 ( kVAr ) 22 22 Sttpx = Ptt +Q tt = 87,08 +109,21 = 139,68 ( kVA ) Pttpx 87,08 Cosφpx = = = 0,62 Sttpx 139,68 18
  19. 2.2.5 Xác định phụ tải tính toán của các phân xƣởng khác trong toàn nhà máy Do chỉ biết trƣớc công suất đặt và diện tích của các phân xƣởng nên ở đây ta sử dụng phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.2.5.1 Phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu : n Ptt = K nc Pdi i=1 Qtt = P tt * tg P S = P22 + Q = tt tt tt tt Cos Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm Khi đó n Ptt = K nc * P dmi i=1 Trong đó : - Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW) - Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA ) - n : số thiết bị trong nhóm - Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trƣng tra trong sổ tay tra cứu 2.2.5.2Xác định phụ tải tính toán của các phân xƣởng Việc tính toán cho các phân xƣởng là hoàn toàn giống nhau . Ta tính một phân xƣởng mẫu. Lấy phân xƣởng mộc làm ví dụ: Tính toán cho phân xƣởng mộc Công suất đặt 150 kW, diện tích 750 m2; Tra phụ lục 1.3 TL1 ta có: Knc = 0,4 ; cosφ = 0,7 ; tgφ = 1,02 . Ở đây ta dùng đèn sợi đốt có cosφcs =1 ; tgφcs = 0 Tra phụ lục 1.2 ta có suất chiếu sáng po = 14 W/m2 19
  20. Công suất tính toán động lực Pdl = Knc.Pđ = 0,4.150 = 60 kW Qdl = Pdl.tgφ = 60.1,02 = 61,21kVAr Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = po.F = 14.750 = 10,5 kW Qcs = Pcs.tgφcs = 10,5.0 = 0 kVAr Công suất tính toán của phân xƣởng: Ptt = Pdl + Pcs = 60 + 10,5 =70,5 kW Qtt = Qdl + Qs = 61,21 + 0 =61,21 kVAr 22 22 Stt = Ptt +Q tt = 70,5 +61,21 = 93,37 (kVA) Tính toán tƣơng tự cho các phân xƣởng còn lại. Riêng đối với khu nhà văn phòng ta chọn đèn huỳnh quang có cosφcs =0,85 ; tgφcs = 0,62 còn lại ta dùng đèn sợi đốt có cosφcs = 1; tgφcs = 0. Ta có bảng tổng kết sau đây: 20
  21. Bảng 2.4 - Kết quả tính toán phụ tải các phân xƣởng P P Cosφ/ F o P P P Q S , ` Tên Phân xƣởng đ K dl cs tt tt tt (kW) nc tgφ (m2) (kW) (kW) ( kW) (kVAr) ( kVA) (W/m2) 1687, 1 Phân xƣởng kéo sợi 1400 0,8 0.7 14 1120 23.63 1143.63 1142.63 1616.63 5 1562, 2 Phân xƣởng dệt vải 2500 0,8 0,7 14 2000 21.88 2021.88 2040.41 2872.50 5 3 Phân xƣởng nhuộm và in hoa 1200 0,7 0,8 1500 14 840 21.00 861.00 630.00 1066.87 531,2 4 Phân xƣởng giặt là và đóng gói 600 0,8 0,7 14 480 7.44 487.44 489.70 690.94 5 365,6 5 Phân xƣởng sửa chữa cơ khí 0,62 14 81,96 5,12 87,08 109,21 139,68 3 6 Phân xƣởng mộc 150 0.4 0.7 750 14 60 10.50 70.50 61.21 93.37 481,2 7 Trạm bơm 100 0,6 0,7 10 60 4.81 64.81 61.21 89.15 5 8 Khu nhà văn phòng 150 0.8 0.8 787,5 15 120 11.81 131.81 97.32 163.85 9 Kho vật liệu trung tâm 50 0,4 0,7 825 10 20 8.25 28.25 20.40 34.85 Tổng 4892.60 4652,09 21
  22. 2.3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy * Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: 9 Pttnm = Kdt. Pttpxi i 1 Trong đó : Kdt hệ số đồng thời lấy bằng 0,85 Pttpxi phụ tải tính toán của các phân xƣởng dã xác định đƣợc ở trên Pttnm = 0,85. 4892,6 = 4158,71 ( KW) Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy : 9 Qttnm = Kdt. Qttpxi = 0,85.4652,09 = 3950,05 (KVAr) i=1 Phụ tải tính toán toàn phần của toàn nhà máy : 22 22 Sttnm = Pttnm +Q ttnm = 4158,71 +3950,05 = 5735,66 (KVA) Hệ số công suất của toàn nhà máy : Pttnm 4158,71 cosφnm = = = 0,73 Sttnm 5735,66 2.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xƣởng và nhà máy 2.4.1Tâm phụ tải điện Tâm phụ tải điện là điểm thhoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực n tiểu Xlii → Min i 1 Trong đó : Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ I đến tâm phụ tải Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau: n n n zS xSii ySii ii i=1 y = i=1 z = i=1 xo = n ; o n ; o n Si Si Si i=1 i=1 i=1 22
  23. Trong đó xo; yo ; zo toạ độ của tâm phụ tải điện xi ; yi ; zi toạ độ của phụ tải thứ I tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn Si công suất của phụtải thứ i Trong thực tế thƣờng ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp , trạm phân phối , tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lƣới điện 2.4.2 Biểu đồ phụ tải điện Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tƣơng ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn. Biểu đồ phụ tải điện cho phép ngƣời thiết kế hình dung đƣợc sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phƣơng án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải điện dƣợc chia thành hai phần : Phần phụ tải động lực ( phần hình quạt gạch chéo ) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng ). Để vẽ dƣợc biểu đồ phụ tải cho các phân xƣởng, ta coi phụ tải của các phân xƣởng phân bố đều theo diện tích phân xƣởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xƣởng trên mặt bằng. Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i đƣợc xác định qua biểu thức : S R= i i m.Π Trong đó : m là tỉ lệ xích , ở đây chọn m = 3 kVA/ mm2 Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ dƣợc xác định theo công thức 360.Pcs sau: α=cs Ptt 23
  24. Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xƣởng đƣợc ghi trong bảng sau: Bảng 2.5- Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xƣởng Tâm phụ tải P S TT Tên phân xƣởng cs, P , kW tt, x, y, R,mm α o kW tt kVA cs , mm mm 1 PX kéo sợi 23.63 1143.63 1616.63 23,5 57,5 13.10 7.44 2 PX dệt vải 21.88 2021.88 2872.50 49 57,5 17.46 3.89 3 PX nhuộm và in hoa 21.00 861.00 1066.87 75 75 10.64 8.78 4 PX giặt là và đóng gói 7.44 487.44 690.94 90,5 75 8.56 5.49 5 PX sửa chữa cơ khí 5.12 87,08 139,68 110 67 3.85 21,16 6 PX mộc 10.50 70.50 93.37 108 26 3.15 53.62 7 Trạm bơm 4.81 64.81 89.15 103,5 10,5 3.08 26.73 8 Khu nhà văn phòng 11.81 131.81 163.85 32,5 13 4.17 32.26 9 Kho vật liệu trung tâm 8.25 28.25 34.85 64 22,5 1.92 105.13 24
  25. Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy: O Hình 3: Biểu đồ phụ tải nhà máy. 2.5. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 2.5.1. Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp Tính toán tƣơng tự nhƣ cho các phân xƣởng vói hệ số đồng thời của khu công nghiệp lấy bằng 0,8 ta có kết quả 25
  26. Bảng 2.6 – Kết quả tính toán phụ tải của toàn nhà máy Q , TT Tên nhà máy P , kW K cosφ P , kW tt S , kVA đ nc tt kVAr tt 1 NM cán tôn 10000 0.23 0.68 2300 2479.98 3382.35 Nhà máy nhà máy 2 5500 0.19 0.68 1045 1126.77 1536.76 sản xuất bao bì Nhà máy sản xuất 3 7000 0.33 0.7 2310 2356.67 3300.00 bánh kẹo Nhà máy chế biến 4 4000 0.4 0.7 1600 1632.33 2285.71 nông sản 5 Nhà máy dệt 0.73 4158.71 3950.05 5735.66 6 Khu dân cƣ 5000 0,8 0,8 4000 3000 5000 Tổng 15413,71 14545,8 21240.49 Phụ tải tính toán tác dụng của khu công nghiệp Ptt kcn = Kdt kcn.Ptt = 0,75. 15413,71 = 11560,28 KW Phụ tải tính toán phản kháng của khu công nghiệp Qtt kcn = Kdt kcn. Qtt = 0,75. 14545,8 = 10909,35 KVAr Phụ tải tính toán toàn phần của khu công nghiệp 2 2 2 2 Sttkcn = Pttkcn +Q ttkcn = 11560,28 +10909,35 = 15895,1 (KVA) 2.5.2. Xác định tâm phụ tải khu công nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải Tƣơng tự ta xác định đƣợc bán kính và tọa độ tâm phụ tải của các nhà máy nhƣ sau. 26
  27. Bảng 2.7- Tọa độ tâm phụ tải và bán kính R của phụ tải của các nhà máy. TT Tên nhà máy X(mm) Y(mm) R (mm) Stt (kVA) 1 Nhà máy cán tôn 45 74 18.94 3382.35 2 Nhà máy nhà máy sản xuất bao bì 154 61 12.77 1536.76 3 Nhà máy sản xuất bánh kẹo 75 13 18.71 3300.00 4 Nhà máy chế biến nông sản 130 27 15.57 2285.71 5 Nhà máy dệt 48.5 40.5 24.67 5735.66 6 Khu dân cƣ 85 70 23.03 5000 Biểu đồ phụ tải của khu công nghiệp 6 1 5000 2 3382,35 1536,76 5 5735,66 4 2285.71 3 3300 O Hình 4: Biểu đồ phụ tải toàn khu công nghiệp. 27
  28. CHƢƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 3.1. KHÁI NIỆM MẠNG CAO ÁP KHU CÔNG NGHIỆP Hệ thống điện Mạng cao áp khu công nghiệp Hệ thống cung Hệ thống cung cấp cấp điện khu đ iện máy 1 công nghiệp Hệ thống cung cấp điện máy 3 Hệ thống cung cấp điện máy 2 Hình 5: Khái niệm mạng cao áp trong khu công nghiệp. Mạng cao áp nhận điện từ HTĐ đến máy biến áp nguồn cung cấp cho các nhà máy Thiết kế đứng trên quan điểm của nhà cấp điện, chỉ xét chi phí vốn đầu tƣ ở phạm vi khu công nghiệp không xét trong các nhà máy. 3.2 .CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH Cấp điện áp vận hành là cấp điện áp liên kết hệ thống cung cấp điện của khu công nghiếp với Hệ thống điện .Cấp điện áp vận hành phụ thuộc vào công suất truyền tải và khoảng cách truyền tải theo một quan hệ khá phức tạp. Công thức kinh nghiệm để chọn cấp điện áp truyền tải: U = 4,34. l + 0,016.P ( kV ) Trong đó : 28
  29. P – công suất tính toán của nhà máy ( kW) l – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy ( km) Nhƣ vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là : Phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát triển của phụ tải trong tƣơng lai. St = S0.(1+α.t) Trong đó St - Phụ tải tính toán dự báo tại thời diểm sau t năm S0 - phụ tải tính toán xác định tại thời điểm ban đầu. t - số năm dự báo. lấy t= 10 năm α - hệ số gia tăng của phụ tải . lấy α = 0.05 Ta có : Pt = P0.(1 + α.t) = 11560,28.(1 + 0,05.10) = 17340,42 kW Qt = Q0.(1 + α.t) = 10909,35.(1+0,05.10) = 16364,03 kVAr St = S0(1+α.t) = 15895,1.(1+ 0,05.10) = 23842,65 kVA Cấp điện áp vận hành xác định theo công thức kinh nghiệm. U = 4,34. l + 0,016.P = 4,34. 15 + 0,016.17340,42 = 74,22 ( kV ) Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp 110 kV liên kết từ hệ thống điện tới khu công nghiệp. 3.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 3.3.1Tâm phụ tải điện Tâm phụ tải điện là điểm thhoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực n tiểu Xlii → Min i 1 Trong đó : Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau: 29
  30. n n n xSii ySii zSii x = i=1 y = i=1 z = i=1 o n ; o n ; o n Si Si Si i=1 i=1 i=1 Trong đó xo; yo ; zo - toạ độ của tâm phụ tải điện xi ; yi ; zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ OXYZ tuỳ chọn Si - công suất của phụtải thứ i n - số phụ tải điện. Trong thực tế thƣờng ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp , trạm phân phối , tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lƣới điện. Tâm phụ tải điện của khu côg nghiệp: 45.3382,35+154.1536,76+75.3300+130.2285,71+48,5.5735,66+85.5000 xo 77,06 21240,49 84.3382,35+71.1536,76+23.3300+37.2285,71+50,5.5735,66+80.5000 yo 58,54 21240,49 Tâm phụ tải của khu công nghiệp là Mo(xo;yo) = Mo(77,06; 58,54 ) 3.3.2 Đề xuất các phƣơng án và sơ đồ cung cấp điện: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ cung cấp điện phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lƣợng điện năng yêu cầu của các hộ tiêu thụ, an toàn trong vận hành khả năng phát triển trong tƣơng lai và tiếp nhận các phụ tẩi mới. Ta đề xuất 2 kiểu sơ đồ nối điện chính nhƣ sau: 30
  31. a. Kiểu đi dây 1 : tõ hÖ thèng ®iÖn ®Õn BATT b. Kiểu đi dây 2: tõ hÖ thèng ®iÖn ®Õn BATT 31
  32. 3.4. SƠ BỘ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 3.4.11. Chọn công suất trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp. Các nhà máy trong khu công nghiệp đƣợc xếp vào hộ loại I với phụ tải tính toán của cả khu công nghiệp có kể đến sự phát triển trong 10 năm tới là: SttCN(0)= 15896,1 kVA. SttCN(10) = 23842,65 kVA Vì vậy trạm biến áp trung tâm đƣợc đặt 2 máy biến áp và chọn máy biến áp của Việt nam sản xuất nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ (khc=1). Xét trƣờng hợp một máy biến áp bị sự cố máy biến áp còn lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian ngắn. Trong trƣờng hợp này công suất máy biến áp đƣợc xác định theo công thức sau: Stt - Chế độ bình thƣờng: SđmBA ≥ , kVA khc .N B Sttsc - Chế độ sự cố: SđmBA ≥ , kVA khc .k qt .(N B -1) Trong đó: -Sttsc là công suất mà phụ tải cần tải khi sự cố tức bị sự cố 1 máy (Stt = Sttsc= SttCN(10)). kqt là hệ số quá tải (kqt=1,4). -NB là số lƣợng MBA trong trạm (NB=2). 23842,65 Vậy: SđmBA ≥ 11931,32 kVA 12 23842,65 SđmBA ≥ 17030,46 kVA 1 1,4 (2-1) Tra bảng bảng 16 TL2 ta chọn đƣợc loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Việt nam chế tạo nhãn hiệu TDH-25000/110 cho cả 3 cấp điện áp trung áp 35kV, 22kV, 10kV chế tạo theo đơn đặt hàng thông số nhƣ sau: 32
  33. Sdm P0 Pn Un I0 Tên trạm TBATT Uc/Uh [kV] [kVA] [kW] [kW] [%] [%] TDH-25000/110 25000 115/(35-22-11) 29 120 10,5 0,8 3.4.2 Chọn thiết diện dây dẫn Đƣờng dây cung cấp từ trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp về tới các nhà máy sử dụng đƣờng dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép. Trong một số trƣờng hợp ta có thể dùng nhiều xuất tuyến từ TBATT tới các nhà máy. Các nhà máy trong khu công nghiệp có Tmax lớn nên dây dẫn sẽ đƣợc chọn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế Jkt (tra theo bảng 4.1 trang143 TL5) Khi đó mật độ dòng kinh tế Jkt của các nhà máy đƣợc chọn ở bảng 2.1. Đối với mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn đƣợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện nghĩa là : Imax Fkt = jkt Dòng điện làm việc chạy trong dây. Sttnm Imax = . (A) n. 3Udm Trong đó : n - số mạch đƣờng dây Udm - điện áp định mức mạng điện , kV Stt nm ở đây lấy theo phụ tải dự báo Với lƣới trung áp do khoảng cách tải điện xa tổn thất điện áp lớn vì thế ta phải kiểm tra theo điều kiện tổn thất cho phép: Ubtcp=5%.Udm Usccp=10%.Udm 33
  34. Bảng 3.1. Thông số các nhà máy trong khu công nghiệp J T P (10) Q (10) S (10) T kt Tên nhà máy tt tt tt max (A/mm2 T (kW) (kVAr) (kVA) (h) ) 1 Nhà máy cán tôn 3450.00 3719.97 5073.53 4000 1,1 2 Nhà máy bao bì 1567.50 1690.16 2305.15 3500 1,1 3 Nhà máy sản xuất bánh kẹo 3465.00 3535.01 4950.00 5000 1,1 4 Nhà máy chế biến nông sản 2400.00 2448.49 3428.57 5000 1,1 5 Nhà máy dệt 6238.07 5925.07 8603.49 5000 1,1 6 Khu dân cƣ 6000.00 4500.00 7500.00 3000 1,1 3.4.2.1. Phƣơng án đi dây 1 Cấp điện áp trung áp UTA = 35 kV Chọn dây dẫn từ TBATT đến nhà máy cán tôn - Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn: SttNM1 5073.53 Ilvmax = = = 41,85(A) n. 3.Udm 2. 3.35 - Tiết diện kinh tế: Ilvmax 41,85 2 Ftt = = = 38,04(mm ) Jkt 1,1 Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2. Tra bảng 2 sách lƣới điện 1 dây dẫn AC-50 có Icp = 210A. - Kiểm tra dây dẫn khi sự cố đứt 1 dây: Isc=2.Ilvmax = 2.41,85= 83,69 A < Icp = 210A Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố. - Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp: 34
  35. Với dây AC-50 có khoảng cách trung bình hình học là Dtb=2m, với các thông số kỹ thuật r0 = 0,65 /km; x0 = 0,392 /km; l = 10,48 km. P .R+Q .X U% = ttNM ttNM .100 U 2 dm 3450.0,65.10,48+3719,97.0,392.10,48 = .100 1000.2.352 U% = 1,58% < Ucp% = 5% Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. PttNM, QttNM tính theo đơn vị MW và MVAr Vậy chọn dây AC-50. Chọn dây dẫn từ TBATT đến các nhà máy còn lại trong khu CN Tương tự với các đường dây còn lại ta có kết quả ở bảng 3.2: 3.4.2.2. phƣơng án đi dây 2 Tính toán tƣơng tự nhƣ phƣơng án 1 với cấp điện áp trung áp 35kV, kết quả cho ở các bảng: bảng 3.2; bảng 3.3 . 35
  36. Bảng 3.2. Thông số đƣờng dây trên không cấp điện áp 35kV– PA1 U P Q S l I F I I r x cp Đƣờng dây tt tt tt Lộ lvmax tkt Dây sc cp 0 0 (%) (kW) (kW) (kVA) (km) (A) (mm2) (A) (A) ( /km) ( /km) AC- TBA-NM cán tôn 3450.00 3719.97 5073.53 10.48 2 41.85 38.04 83.69 210 0.650 0.392 1.58 50 TBA-Nhà máy sản AC- 1567.50 1690.16 2305.15 19.89 2 19.01 17.28 38.03 210 0.650 0.392 1.37 xuất bao bì 50 TBA-Nhà máy sản AC- 3465.00 3535.01 4950.00 10.30 2 40.83 37.12 81.65 210 0.650 0.392 1.53 xuất bánh kẹo 50 TBA-Nhà máy chế AC- 2400.00 2448.49 3428.57 17.82 2 28.28 25.71 56.56 210 0.650 0.392 1.83 biến nông sản 50 AC- TBA-Nhà máy dệt 6238.07 5925.07 8603.49 6.03 2 70.96 64.51 141.92 265 0.460 0.382 1.26 70 AC- TBA-Khu dân cƣ 6000.00 4500.00 7500.00 9.98 2 61.86 56.24 123.72 265 0.460 0.382 1.82 70 36
  37. Bảng 3.3. Thông số đƣờng dây trên không cấp điện áp 35kV– PA2 Ucp Ptt Qtt Stt l L Ilvmax Ftkt Isc Icp r0 x0 Đƣờng dây Dây (%) (kW) (kW) (kVA) (km) ộ (A) (mm2) (A) (A) ( /km) ( /km) AC- TBA-NM cán tôn 3450.00 3719.97 5073.53 10.48 2 41.85 38.04 83.69 210 0.650 0.392 1.58 50 NMchế biến nông sản AC- 1567.50 1690.16 2305.15 11.59 2 19.01 17.28 38.03 210 0.650 0.392 0.80 -NM sản xuất bao bì 50 TBA-Nhà máy sản AC- 3465.00 3535.01 4950.00 10.30 2 40.83 37.12 81.65 210 0.650 0.392 1.53 xuất bánh kẹo 50 TBA-Nhà máy chế AC- 3967.50 4138.65 5733.19 17.82 2 47.29 42.99 94.57 210 0.650 0.392 3.06 biến nông sản 50 AC- 141.9 TBA-Nhà máy dệt 6238.07 5925.07 8603.49 6.03 2 70.96 64.51 265 0.460 0.382 1.26 70 2 AC- 123.7 TBA-Khu dân cƣ 6000.00 4500.00 7500.00 9.98 2 61.86 56.24 265 0.460 0.382 1.82 70 2 37
  38. 3.4.3 Chọn máy cắt. Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (>1000V). Ngoài nhiệm vụ đóng cắt phụ tải phục vụ công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện. Máy cắt đƣợc chọn sơ bộ theo các điều kiện sau: + Điện áp định mức: UdmMC Udmm SttNM + Dòng điện định mức: IdmMC Icb với Icb= 3.UTA Trong quá tình chọn sơ bộ MC ta chỉ chọn MC phía trung áp. TBATT TA NM-1 NM-2 Hình 6: Lựa chọn máy cắt. 38
  39. 3.4.3.1. Phƣơng án đi dây 1 Với cấp điện áp 35 kV. *) Chọn máy cắt phía hạ MBATT: + Điện áp định mức: Udmm=35kV SttCN(10) 23842,65 + Dòng cƣỡng bức qua máy cắt Icb= 393,3A 3.UTA 3.35 Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo loại F400 với thông số cho ở bảng 3.4: *) Chọn máy cắt trên mạch đƣờng dây nối với nhà máy nhà máy chế tạo phụ tùng ôtô xe máy Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo loại F400 với thông số cho ở bảng 3.4: + Điện áp định mức: UdmMC = 36 kV Udmm=35kV + Dòng điện định mức: IdmMC =1250A Icb= S 5073,53 ttCN(10) 83,69A 3.UTA 3.35 *) Tƣơng tự với các mạch đƣờng dây còn lại kết quả ở trong bảng 3.7. 39
  40. Bảng 3.4. Chọn máy cắt cấp điện áp 35 kV Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo U I I I /t I Các lộ đƣờng dây I (A) SL Loại MC dm dm cắtdm ôđn ôđn ôđđ cb (kV) (A) (kA) (kA) (kA) Phía hạ TBATT 393.30 3 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA_NM cán tôn 83.69 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy sản xuất bao bì 38.03 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy sản xuất bánh kẹo 81.65 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy chế biến nông sản 56.56 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy dệt 141.92 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA_Khu dân cƣ 123.72 5 F400 36 1250 25 25/1 40 Tổng số máy cắt 33 3.4.3.2. Phƣơng án đi dây 2 Ta tiến hành chọn sơ bộ nhƣ MC nhƣ phƣơng án 1: Với cấp điện áp 35 kV. Bảng 3.5. Chọn máy cắt cấp điện áp 35 kV Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo U I I I /t I Các lộ đƣờng dây I (A) SL Loại MC dm dm cắtdm ôđn ôđn ôđđ cb (kV) (A) (kA) (kA) (kA) Phía hạ TBATT 393.30 3 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA_NM cán tôn 83.69 5 F400 36 1250 25 25/1 40 NM chế biến nông sản-NM 38.03 5 F400 36 1250 25 25/1 40 sản xuất bao bì TBA-Nhà máy sản xuất bánh kẹo 81.65 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy chế biến nông sản 94.57 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA-Nhà máy dệt 141.92 5 F400 36 1250 25 25/1 40 TBA_Khu dân cƣ 123.72 5 F400 36 1250 25 25/1 40 Tổng số máy cắt 33 40
  41. 3.5. TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ Nhiệm vụ của ngƣời thiết kế là chọn đƣợc phƣơng án cung cấp điện tốt nhất, vừa thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra lại vừa rẻ về vốn đầu tƣ và chi phí vận hành. Vì vậy ta phải đƣa ra nhiều phƣơng án rồi tiến hành tính toán so sánh để chọn đƣợc phƣơng án thiết kế. Trong một số trƣờng hợp khi chúng ta chỉ quan tâm đến hai yếu tố là vốn đầu tƣ và chi phí vận hành hàng năm hàng năm đồng thời và coi là không đổi qua các năm. Tuy nhiên đối với những công trình lớn (khu công nghiệp) giả thiết này không còn phù hợp nữa. Khi đó cần xét hiệu quả của vốn đầu tƣ trong các giai đoạn khác nhau và sự biến đổi của chi phí vận hành qua các năm, tức là phải xét đến yếu tố thời gian. Để so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương án ta dùng hàm chi phí vòng đời: Cvđ =V+Cvh Trong đó: - V: là tổng vốn đầu tƣ bao gồm các vốn đầu tƣ về: + Đƣờng dây ( chủ yếu xét phía trung áp). + Trạm biến áp ( chỉ xét trạm biến áp trung tâm). + Máy cắt (phía trung áp). - Cvh: là chi phí vận hành hàng năm đƣợc tính theo biểu thức: Cvh= Cbd+Ckh+CE+Cmđ+Cnc+Cphụ + Cbd : chi phí về tu sửa bảo dƣỡng Cbq = kbq.V với kbq– hệ số bảo quản + Ckh : chi phí về khấu hao Ckh= kkh.V với kkh là hệ số khấu hao + CE : chi phí tổn thất về điện 41
  42. CE = CP+CA=αP. P+αA. A Với P; A là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng αP; αA là giá 1kW.đồng; 1kWh.đồng + Cmđ : tổn thất kinh tế do mất điện + Cnc : chi phí về lƣơng cán bộ và nhân công vận hành + Cphụ : chi phí phụ khác nhƣ làm mát, sƣởi ấm Trong khi thiết kế có thể giả thiết Cbd; Ckh; Cnc; Cphụ; Cmđ là nhƣ nhau trong các phƣơng án nên có thể bỏ qua. Cp chỉ xét khi phụ tải rất lớn trong trƣờng hợp này ta cũng bỏ qua. T T CAj (1+i) -1 Vậy : Cvđ = V + CA = V+ j =V+CA0 .(P/A,i,T) = V+CA0. T j=1 (1+i) i(1+i) Trong đó: - CA0 : chi phí về tổn thất điện năng năm 0. CA0 = AαA lấy αA=1000 đ/kWh. - i : suất triết khấu (i=12%). - T : thời gian vận hành của công trình (T=30 năm). - j : năm vận hành của công trình. Xác định tổn thất điện năng trạm biến áp trung tâm. Tổn thất điện năng đƣợc xác định theo công thức : 2 1 Stt ΔAB =n.ΔP 0 .t+ ΔP n . .τ , kWh nSdmBA Trong đó: n - Số máy biến áp ghép song song. t - Thời gian máy biến áp vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760 h. - Thời gian tổn thất công lớn nhất [h]. -4 2 = (0,124 +Tmax.10 ) .8760 42
  43. P0, Pn - Tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA[kW]. Stt - Công suất tính toán của MBA [kVA]. SdmBA - Công suất định mức của MBA [kVA]. Xác định tổn thất điện năng trên dây dẫn. - Tổn thất công suất tác dụng 2 SttNM -3 ΔPD =2 .R.10 , kW Udm 1 Trong đó : R - Điện trở lộ cáp R= .r .L , Ω n 0 l - chiều dài lộ từ TBATT đến các nhà máy [ km ] S [kVA] ; U [kV] r0 - điện trở trên một đơn vị chiều dài cáp [ /km ] - Tổn thất điện năng AD= PD , kWh Trong đó : - thời gian tổn thất công suất lớn nhất [h] 3.5.1. Phƣơng án đi dây 1 3.5.1.1. Với cấp điện áp 35 kV 1- Tính tổn thất điện năng trong 1 năm. a) Tổn thất điện năng trong máy biến áp (chỉ xét TBATT: TDH- 25000/110). 2 1 Stt ΔAB =n.ΔP 0 .t+ ΔP n . .τ , kWh nSdmBA Trong đó: - n=2; t = 8760h; P0 = 29kW; Pn = 120 kW; SdmBA=25000 kVA. 43
  44. 6 SNMi .T maxi -4 2 i=1 - = (0,124 +TmaxCN.10 ) .8760 với TmaxCN = 6 SNMi i=1 5073,53.4000+2305,15.3500+4950.5000 T = maxCN 31860,73 3428,57.5000+8603,49.5000+7500.3000 + = 4261,43 h 31860,73 = (0,124 + 4261,43.10-4)2.8760 = 2651,28 h 1 33853,6 2 Vậy: ΔA =2.29.8760+ .120. .4261,43= 652769,24 B35 2 25000 kWh. b) Tổn thất điện năng trên đƣờng dây. Xét đường dây từ TBATT-Nhà máy cán tôn 2 SttNM1 -3 1 ΔPD1 =2 .R.10 với R = .0,65.10,48= 3,41 Udm 2 5073,532 ΔP = .3,41.10-3 = 71,57 kW D1 352 Với Tmax = 4000 h = 2405,29 h AD1= PD1. = 71,57 .2405,29 = 172145,47 kWh Tương tự với các đường dây còn lại ta thu được bảng tổng kết 2.14 Vậy ta có tổng tổn thất điện năng trên đƣờng dây là: AD35 = ADi = 1172424,62 kWh 44
  45. Bảng 3.7. Tổn thất điện năng trên đƣờng dây 35kV- PA1 r T L L 0 R S P max A Đƣờng dây ( /km tt Di i ộ (km) ( ) (kVA) (kW) i (h) (kWh) ) (h) 10.4 3.4 5073.5 400 2405.2 TBA-NM1 2 0.65 71.570 172145.47 8 1 3 0 9 19.8 6.4 2305.1 350 1968.1 TBA- NM2 2 0.65 28.040 55187.42 9 6 5 0 6 10.3 3.3 4950.0 500 3410.9 TBA- NM3 2 0.65 66.957 228385.32 0 5 0 0 3 17.8 5.7 3428.5 500 3410.9 TBA- NM4 2 0.65 55.575 189563.47 2 9 7 0 3 1.3 8603.4 500 3410.9 TBA- NM5 2 6.03 0.46 83.803 285845.46 9 9 0 3 TBA – 2.3 7500.0 105.40 300 1574.8 2 9.98 0.46 165989.51 KDC 0 0 1 0 4 1097116,6 Tổng 6 Tổng tổn thất điện năng của PA1-35kV là: A1-35 = AD35 + AB35 = 1097116,66 + 652769,24 = 1749885,89 kWh 2- Tính chi phí tính toán vòng đời (Cvđ). a) Tính vốn đầu tư (V): V = VB + VD + VMC 6 6 - Cho TBATT(110/35kV): VB35 = 2.3720.10 = 7440.10 đ. - Cho đƣờng dây: Vdi = 1,8.Kdi.Li (với 1,8 là hệ số đồng thời cho 1 lộ kép) 45
  46. Bảng 3.8. Vốn đầu tƣ cho đƣờng dây 35kV- PA1 L Đơn giá Thành tiền Đƣờng dây Lộ Dây (km) (106đ/km) (106đ) TBA-NM1 2 10.48 AC-50 197.4 3723.8 TBA- NM2 2 19.89 AC-50 197.4 7067.3 TBA- NM3 2 10.3 AC-50 197.4 3659.8 TBA- NM4 2 17.82 AC-50 197.4 6331.8 TBA- NM5 2 6.03 AC-70 235.9 2560.5 TBA - KDC 2 9.98 AC-70 235.9 4237.7 6 VD35 = 27580,8.10 đ - Cho máy cắt ( chỉ tính cho máy cắt trung áp – cấp 35kV): sử dụng 33 MC trung áp, mỗi MC có giá là 26000 USD = 520.106đ ( tỉ giá 1USD =20.000đ ) 6 6 VMC35 = 33. 520.10 = 1716.10 Tổng vốn đầu tư cho PA1 - 35kV là: 6 6 6 V1-35 = VB + VD + VMC = 7440.10 +27580,8.10 +1716.10 = 36736,8.106đ b) Tính chi phí tính toán vòng đời: (1+i)T -1 Cvđ = V + CA = V+CA0. i(1+i)T Trong đó: - V = 36736,8.106đ - CA0 = A1-35. A với A= 1000đ/kWh; A1-35= 1749885,89 kWh 6 CA0 = 1749885,89.1000 = 1749,89.10 đ - i = 12%; T=30 năm. 46
  47. 30 6 6 (1+0,12) -1 Vậy: Cvđ1-35 = 36736,8.10 + 1749,89.10 . 0,12(1+0,12)30 = 50832,5.106đ 3.5.2. Phƣơng án đi dây 2 Phƣơng án 2 đƣợc tính toán hoàn toàn tƣơng tự nhƣ phƣơng án 1 3.5.2.1. Với cấp điện áp 35 kV 1- Tính tổn thất điện năng trong 1 năm. a) Tổn thất điện năng trong máy biến áp (chỉ xét TBATT: TDH- 25000/110). 1 33853,6 2 ΔA =2.29.8760+ .120. .4261,43= 652769,24 kWh. B35 2 25000 b) Tổn thất điện năng trên đƣờng dây. 8603,49.5000+2305,15.3500 Riêng: Tmax4-2 = = 2965,98 h 8603,49+2305,15 Bảng 3.9. Tổn thất điện năng trên đƣờng dây 35kV- PA2 r L L 0 R S P T A Đƣờng dây ( /km tt Di maxi i ộ (km) ( ) (kVA) (kW) (h) (h) (kWh) ) 10.4 3.4 5073.5 2405.2 TBA-NM1 2 0.65 71.570 4000 172145.47 8 1 3 9 NM 4- 11.5 3.7 2305.1 2965.9 1549.6 2 0.65 16.339 25320.22 NM2 9 7 5 8 7 10.3 3.3 4950.0 3410.9 TBA- NM3 2 0.65 66.957 5000 228385.32 0 5 0 3 17.8 5.7 5733.1 155.39 3410.9 TBA- NM4 2 0.65 5000 530055.39 2 9 9 9 3 1.3 8603.4 3410.9 TBA- NM5 2 6.03 0.46 83.803 5000 285845.46 9 9 3 47
  48. 2.3 7500.0 105.40 1574.8 TBA- KDC 2 9.98 0.46 3000 165989.51 0 0 1 4 1407731,4 Tổng 7 Vậy ta có tổng tổn thất điện năng trên đƣờng dây là: AD35 = ADi = 1407731,47kWh Tổng tổn thất điện năng của PA2-35kV là: A2-35 = AD35 + AB35 = 1407731,47+ 652769,24 = 2060510,61 kWh 2- Tính chi phí tính toán vòng đời (Cvđ). a) Tính vốn đầu tư (V): V = VB + VD + VMC 6 6 - Cho TBATT(110/35kV): VB35 = 2.3720.10 = 7440.10 đ. - Cho đƣờng dây: Vdi = 1,8.Kdi.Li (với 1,8 là hệ số đồng thời cho 1 lộ kép) Bảng 3.10. Vốn đầu tư cho đường dây 35kV- PA2 L Đơn giá Thành tiền Đƣờng dây Lộ Dây (km) (106đ/km) (106đ) TBA-NM1 2 10.48 AC-50 197.4 3723.8 NM4- NM2 2 11.59 AC-50 197.4 4118.2 TBA- NM3 2 10.3 AC-50 197.4 3659.8 TBA- NM4 2 17.82 AC-50 197.4 6331.8 TBA- NM5 2 6.03 AC-70 235.9 2560.5 TBA- KDC 2 9.98 AC-70 235.9 4237.7 6 VD35 = 24631,7.10 đ 48
  49. - Cho máy cắt ( chỉ tính cho máy cắt trung áp – cấp 35kV): sử dụng 33 MC trung áp, mỗi MC có giá là 26000 USD = 520.106đ 6 6 VMC35 = 33. 520.10 = 1716.10 Tổng vốn đầu tư cho PA2 - 35kV là: 6 6 6 V2-35 = VB + VD + VMC = 7440.10 +24631,7.10 +1716.10 = 33787,7.106đ b) Tính chi phí tính toán vòng đời: (1+i)T -1 Cvđ = V + CA = V+CA0. i(1+i)T Trong đó: - V = 33787,7.106đ 6 - CA0 = A2-35. A = 2060510,61.1000 = 2060,51.10 đ - i = 12%; T=30 năm. 30 6 6 (1+0,12) -1 Vậy: Cvđ2-35 = 33787,7.10 + 2060,51.10 . 0,12(1+0,12)30 = 33787,7.106 + 2060,51.106. 8,0552 = 50385,5.106đ Bảng 3.11- Tổng hợp tính toán chi phí tính toán cho các phƣơng án Vốn đầu tƣ Tổn thất điện Chi phí vòng đời Phƣơng án (106đ) năng (kWh) (106 đ) Phƣơng án 1 36736,8 1749885,89 50832,5 Phƣơng án 2 33787,7 2060510,61 50385,5 Nhận Xét : Qua kết quả tính toán ta thấy phƣơng án 1 có chi vòng đời xấp xỉ phƣơng án 2 nhƣng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp nhỏ hơn phƣơng án 2 Ngoài ra phƣơng án 1 là phƣơng án hình tia nên vận hành dễ dàng và dễ phát triển trong tƣơng lai. Ta chọn phƣơng án 1 làm phƣơng án thiết kế mạng cao áp của khu công nghiệp. ( Phƣơng án có cấp điện áp trung áp35 KV và kiểu đi dây 1) 49
  50. 3.6. THHIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƢƠNG ÁN LỰA CHỌN 3.6.1. Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống về khu công nghiệp Lựa chọn đƣờng dây cung cấp từ Hệ thống điện về trạm TBATT của khu công nghiệp là đƣờng dây trên không (ĐDK), chọn loại dây dẫn là dây nhôm lõi thép AC cấp điện áp là 110 kV với khoảng cách l = 15km. - Với TmaxCN = 4261,43 giờ (tính toán trong phần 3.5.1), tra bảng tìm đƣợc: 2 Jkt= 1,1 A/mm S 23842,65 I =ttCN = = 62,57A ttCN 2. 3.U 2. 3.110 CA IttCN 62,57 2 Fkt = = = 56,88 mm Jkt 1,1 - Chọn đƣờng dây lộ kép dây dẫn có tiết diện AC- 70 có r0 = 0,46 /km x0= 0,442 /km với khoảng cách trung bình hình học Dtb= 5m; Icp= 265 A + Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện dòng sự cố. Khi đứt một dây, dây còn lại sẽ phải truyền tải toàn bộ công suất, do đó ta có : Isc = 2.IttCN = 2.62,57 = 125,14 A có Icp = 265 A Isc < Icp .Nhƣ vậy dây đã chọn thoả mãn điều kiện Isc. + Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp : Tổn thất điện áp trên đƣờng dây : PttCN .R Q ttCN .X (17340,42 .0,46.15 16364,03.0,442.15) ΔUbt % .1002 .100 Udm 1000.2.110 = 1% < ΔUcp% = 10 % 50
  51. (PttKCN, QttKCN tính theo đơn vị MW và MVAr ) Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. 3.6.2. Tính ngắn mạch cho mạng cao áp 1) Sơ đồ các điểm ngắn mạch: - Sơ đồ nguyên lý rút gọn: N1 N2 N3 HT MC MC BATT MC MC ĐDK:HT-TBATT ĐDK:TBATT-HT - Sơ đồ thay thế : N1 N2 N3 HT XHT ZDHT ZBATT ZDNM 2) Mục đích tính các điểm ngắn mạch - Tính điểm ngắn mạch N1 để chọn và kiểm tra khí cụ điện phía cao áp trạm BATT 110 kV gồm máy cắt và thanh góp. - N2,N3 để chọn và kiểm tra khí cụ điện phía hạ áp trạm BATT 35 kV gồm máy cắt, thanh góp và các thiết bị trên đƣờng dây từ TBA về các nhà máy. 3) Tính các thông số của sơ đồ thay thế Ta tiến hành tính toán các thông số trong hệ đơn vị tương đối với Scb = 100 MVA và Ucb = Utb do đó ta có ngay (với Utb = 1,05.Udm): Ucb35 = Utb35 = 36,75 kV; Ucb110 = Utb110 = 115 kV * Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức : 51
  52. 2 UStb110 cb XHT = . 2 SUN cb110 Trong đó: SN - Công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực. SN = 400 MVA 1152 100 X = . = 0, 25; UHT = 1. HT 400 1152 * Điện trở và điện kháng của đường dây : Scb ZD = (r 0 +jx 0 ).l. 2 U cb110 Trong đó : r0, x0 - điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn [ /km] . l - Chiều dài đƣờng dây [km]. - Với đƣờng dây từ HT về TBATT: 1 100 Z = .(0,46+j0,442).15. = 0,026+j0,025 DHT 2 1152 - Với đƣờng dây từ TBATT về nhà máy cán tôn 1 100 Z = .(0,21+j0,358).11,92. = 0,252+j0,152 D1 2 36,752 - Tƣơng tự với các lộ đƣờng dây còn lại ta có bảng tổng kết 52
  53. Bảng 3.21. Thông số các đƣờng dây trên không Tiết L r x R X Đƣơng Dây Lộ diện 0 0 Di Di [Km ] [ /km] [ /km] [ ] [ ] [mm2] HT - 15 2 AC-70 0.46 0.442 0.026 0.025 TBATT TBATT – 1 10.48 2 AC-50 0.65 0.392 0.252 0.152 TBATT – 2 19.89 2 AC-50 0.65 0.392 0.479 0.289 TBATT – 3 10.30 2 AC-50 0.65 0.392 0.248 0.149 TBATT – 4 17.82 2 AC-50 0.65 0.392 0.429 0.259 TBATT – 5 6.03 2 AC-70 0.46 0.382 0.103 0.085 TBATT – 6 9.98 2 AC-70 0.46 0.382 0.170 0.141 Điện trở và điện kháng MBATT với các thông số: S P P U I Tên trạm TBATT dm U /U [kV] 0 n n 0 [kVA] c h [kW] [kW] [%] [%] TDH-25000/110 25000 115/35 29 120 10,5 0,8 22 ΔPN .Udm S cb 120.115 100 -3 RB =2 . 2 = 2 . 2 .10 = 0,0192 Sdm U cb110 25 115 22 U %.Udm S 10,5.115 100 N cb = 0,42 XB = .22 = . 100.Sdm Ucb110 100.25 115 ZB = 0,0192 + j0,42 4) Tính dòng ngắn mạch 3 pha đối xứng tại các điểm ngắn mạch Trong quá trình tính toán ngắn mạch ta có thể coi nguồn có công suất vô cùng lớn và tiến hành tính toán gần đúng trong hệ đơn vị tƣơng đối cơ bản. Ở đây ta chỉ xét ngắn mạch là 3 pha đối xứng. * Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tƣơng đối: 53
  54. U1HT I*N = = với ZN là tổng trở ngắn mạch trong hệ đơn vị tƣơng ZZNN đối. * Dòng điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên.: (3) Scb IN =I *N . , kA 3.Ucb * Dòng điện ngắn mạch xung kích (ixk) đƣợc tính nhƣ sau: (3) ixk = kxk . 2 .I N với kxk = 1,8 là hệ số xung kích đối với ngắn mạch xa nguồn. a) Dòng ngắn mạch tại điểm N1: Ta có: XHT = 0,25; ZDHT = 0,026+j0,025; ZN1 = XHT + ZDHT = j0,25+ 0,026+j0,025 = 0,026+j0,275 11 I = 3,62 *N1 22 ZN1 (0,026 0,275 ) (3) Scb 100 IN1 =I*N1 . 3,62. 1,82 kA 3.Ucb110 3.115 (3) ixkN1 = kxk . .I N1 =1,8. .8,77 = 4,63 kA b) Dòng ngắn mạch tại điểm N2: ZN2 = ZN1 + ZB = 0,026+j0,275+ 0,0192 + j0,42 = 0,0452+j0,695 11 I = 1,436 *N2 22 ZN2 (0,0452 0,695 ) (3) Scb 100 IN2 =I*N2 . 1,436. 2,256 kA 3.Ucb35 3.36,75 (3) ixkN2= kxk . .I N2=1,8. .2,256 = 5,742 kA 54
  55. c) Dòng ngắn mạch tại điểm N3: * Tuyến đƣờng dây từ TBATT tới nhà máy cán tôn. ZN3-1 = ZN2 + ZD1 = 0,0452+j0,695+0, 252 + j0, 152 = 0,297+ j0,847 11 I = 1,114 *N3-1 22 ZN3-1 (0,297 0,847 ) (3) Scb 100 IN3-1 =I*N3-1 . 1,176. 1,750 kA 3.Ucb35 3.36,75 (3) ixkN3-1= kxk . 2 .I N3-1=1,8. .1,750 = 4,454kA Tƣơng tự với các tuyến đƣờng dây còn lại ta thu đƣợc bảng sau: Bảng 3.12. Dòng ngắn mạch tại điểm N3 Lộ RDi XDi I*N3-i IN3-i(kA) ixkN3i(kA) TBATT –1 0.297 0.847 1.114 1.750 4.454 TBATT –2 0.524 0.984 0.897 1.410 3.588 TBATT –3 0.293 0.845 1.119 1.757 4.473 TBATT –4 0.474 0.954 0.939 1.475 3.755 TBATT –5 0.148 0.780 1.259 1.978 5.035 TBATT –6 0.215 0.836 1.158 1.819 4.632 3.6.3. Chọn và kiểm thiết bị điện cho mang cao áp của khu công nghiệp 1) Chọn MC phía 110 kV Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kv : UđmMC Uđm.m =110kV SttCN 23842,65 - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC Icb = = 3.UCA 3.110 125,14 A - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt IN1= 1,82 kA 55
  56. - Dòng ổn định động, kA : Iđm.đ ixkN1 = 4,63 kA t qd - Dòng ổn định nhiệt : tđm.nh I t dm.nh - Chọn máy cắt SF6 cao áp loại SB6 do SCHNEIDER chế tạo có bảng thông số sau (tra bảng 5.14- TL3) : Loại Uđm, kv Iđm, A Iđm.C, kA iđ, kA SB6 123 2000 31,5 80 Máy cắt có dòng định mức Iđm > 1000A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. 2) Chọn máy biến dòng điện (BI) phía 110 kV * Điều kiện chọn máy biến dòng: - Điện áp định mức: UđmBI Uđmmạng = 110 kV - Dòng điện cắt định mức: IđmBI Icb = 125,14 A - Phụ tải thứ cấp: Z2đmBI Z2 = r2 - Dòng ổn định động: Iôđđ = Kđ. 2 .Iđms ixk = 4,63 kA (Kđ bội số ổn định động) 2 - Dòng ổn định nhiệt: (knhđm.I1đn) . tnh BN (Knhđm bội số ổn định nhiệt) Tra bảng 8.11- TL 3 . Ta chọn loại máy biến dòng có mã hiệu T HP– 35 và T Hд–110M do LIÊN XÔ chế tạo có các thông số nhƣ bảng sau: Uđm Iđms IđmT Cấp Z2đm ilđđ Inh/tnh Loại BI Kđ (kV) ( A) (A) chính xác ( ) (kA) (kA) 400- T Hд–110M 110 5 0,5 30 75 - - 8000 T HP–35 35 2000 0,5 Vì dòng điện định mức sơ cấp của máy biến dòng > 1000 A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 56
  57. 3) Chọn máy biến điện áp (BU) phía 110 kV * Trên thanh cái phía cao áp của TBATT ta đặt 1 máy biến điện áp đo lƣờng 3 pha đấu theo sơ đồ. Tra TL 5 ta chọn đƣợc loại máy biến điện áp loại HK -110-57 và HOM-35-54 do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật Loại máy biến Cấp điện Uđm;kV Uđm;V thứ cấp Sđm; Cấp điện áp áp;kV sơ cấp chính VA chính xác HOM-35-54 35 35/ 3 100/ 150 0,5 HK -110-57 110 110/ 100/ 400 0,5 4) Chọn dao cách ly (DCL) phía 110 kV - Điện áp định mức, kV : UđmDCL Uđm.m =110 kV - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL Icb = 125,14 A - Dòng ổn định động, kA : iđm.đ ixkN1 = 4,63 kA 2 2 - Dòng ổn định nhiệt, kA : tđm.nh.I đm.nh tqđ.I * Tra TL 5 Chọn dao cách li đặt ngoài trời, lƣỡi dao quay trong mặt phẳng nằm ngang loại 3DP2 do SIEMENS chế tạo: Loại Uđm, kv Iđm, A INt, kA IN max, kA 3DP2 123 1250 20 60 DCL có dòng định mức Iđm > 1000A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. 5) Chọn CSV phía 110 kV và 35 kV - Chống sét van đƣợc lựa chọn theo cấp điện áp do đó ta chọn loại chống sét van do Liên xô chế tạo loại PBC-110 kV.và PBC-35 kV 57
  58. 3.6.4. Kiểm tra các thiết bị điện phía hạ áp của MBATT đã chọn sơ bộ 1) Kiểm tra dây dẫn Ở đây dây dẫn là đƣờng dây trên không do trong quá trình chọ sơ bộ ta chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Nên ta không cần kiểm tra trong trƣờng hợp này. 2)Kiểm tra máy cắt trung áp Từ mục IV.4.3.2 ta chọn đƣợc MC trung áp SF6 loại F400 do Schneider chế tạo có các thông số nhƣ sau: U I I I /t I Loại MC dm dm cắtdm ôđn ôđn ôđđ (kV) (A) (kA) (kA) (kA) F400 36 1250 25 25/1 40 * Với MC phía hạ áp TBATT xét cho điểm ngắn mạch N2: Điều kiện kiểm tra: - Điện áp định mức, kv : UđmMC Uđm.m =35 kV SttCN 23842,65 - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC Icb = 393,3A 3.UTA 3.35 - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt IN2 = 2,256 kA - Dòng ổn định động, kA : Iđm.đ ixkN2 = 5,742 kA - Máy cắt có dòng định mức Iđm > 1000A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. * Tƣơng tự với các MC trên đƣờng dây về các nhà máy trong khu công nghiệp xét cho điểm ngắn mạch N3 ta nhận thấy đã đảm bảo các điều kiện kiểm tra: 58
  59. 3.6.5. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của khu công nghiệp AC - 70 / 15km AC - 70 / 15km 110 kV 3DP2 3DP2 SB6 HK -110-57 HK -110-57 T H -110M T H -110M SB6 SB6 CSV:PBC-110 CSV:PBC-110 TDH25000/110 TDH25000/110 CSV:PBC-35 CSV:PBC-35 35 kV F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 F400 Tù dïng Tù dïng AC50 ; L = 17,82 km 17,82 = L ; AC50 AC50; L= 10,3 km AC50 ; L = 19,89 km km 6,03 = l ; AC70 AC70 ; L = 9,98km = L ; AC70 AC50 ; L= 10,48 km L= ; AC50 F400 u NM-1 NM-2 NM-3 NM-4 NM-5 KDC Hình 7: Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp. 59
  60. CHƢƠNG 4 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B3 Trạm biến áp là một phần tử quan trọng nhất trong hệ thống cung cấp điện. Trạm biến áp khi thiết kế phải đảm bảo an toàn cung cấp điện, an toàn tiện lợi cho ngƣời vận hành, sửa chữa, mặt khác phải căn cứ vào mặt đất đai, môi trƣờng xung quanh, kinh phí xây dựng và mỹ quan, để lựa chọn kiểu TBA thích hợp cho từng công trình từng đối tƣợng khách hàng. Nhà máy liên hợp dệt có số lƣợng máy biến áp phân xƣởng trong nhà máy là 5 trạm biến áp, các trạm biến áp này có công suất Stm ≥ 250 kVA, ngoài ra còn có một trạm phân phối trung tâm. Trạm biến áp đƣợc thiết kế ở đây là trạm B3, tại trạm có đặt 2 máy biến áp, công suất mỗi máy SđmB3 = 560 kVA – 35kV/0,4kV. Với trạm có 2 máy biến áp ta có thể bố trí 2 phòng. Nếu đặt chung 2 MBA 1 phòng thì sẽ tiết kiệm đƣợc tƣờng xây nhƣng sẽ nguy hiểm khi 1 máy sảy ra cháy nổ. Đặt mỗi máy một phòng sẽ tốn kém hơn nhƣng mức độ an toàn cao hơn. 4.1. Sơ đồ nguyên lý và lựa chọn các phần tử cơ bản của trạm Trạm biến áp phân xƣởng B3 cung cấp điện cho phân xƣởng nhuộm và in hoa (3). Do yêu cầu chung của nhà máy và tính chất của phụ tải (loại I) nên TBA B3 cần cung cấp điện liên tục. Phía cao áp nhận điện từ trạm PPTT bằng hai đƣờng dây cáp 35kV qua dao cách ly và cầu chì cao áp vào 2 máy biến áp 560kVA-35/0,4kV. Phía hạ áp dùng 5 tủ tự tạo gồm: + Tủ đặt áptômát phân đoạn + 2 tủ đặt áptômát tổng + 2 tủ đặt áptômát nhánh Để kiểm tra thƣờng xuyên trên mỗi thanh cái của 1 máy biến áp có đặt 3 đồng hồ Ampe kế kèm theo biến dòng điện , 1 đồng hồ đo Volt, 1 khoá chuyển mạch đo điện áp pha-dây, 2 công tơ hữu công và vô công 3 pha 60
  61. s¬ ®å nguyªn lý tr¹m biÕn ¸p b3 2XLPE(3x50)mm2 3DC 3DC 3GD1 604-5B 3GD1 604-5B XLPE(3x50)mm 2 B3 XLPE(3x50)mm 2 2x560kVA 35kV/0,4kV 3PVC (1x300)mm2 3PVC (1x300)mm2 A A A A A A BI:3250/5a BI kWh kVArh kWh M12 M12 kVArh V M12 - 1250A V CC CC M10-800A M10 61
  62. 4.2. Chọn máy biến áp B3 - Phân xƣởng nhuộm và in hoa có công suất tính toán Stt = 1066,87 (KVA). - Trạm đặt 2 máy biến áp có Sđm = 560 kVA – 35/0,4kV của công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo. - Bảng thông số kỹ thuật của MBA: SđmB3, kVA Uđm, kV P0,kW PN,kW UN% I0% 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 4.2.1. Chọn thiết bị phía cao áp 4.2.1.1. Chọn cáp cao áp Cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp phân xƣởng – B3 đƣợc chọn loại cáp 35kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do Nhật chế tạo có thiết diện 50mm2 – XPLE ( 3x50)mm2 4.2.1.2. Chọn dao cách ly và cầu chì cao áp Trạm đặt 2 MBA mỗi máy dùng 1 dao cách ly loại 3DC và 1 cầu chì cáo áp loại 3GD1 – 604 – 5B do hãng Siemen sản xuất 4.2.1.3. Chọn sứ đỡ cao áp Sứ đỡ phần cao áp gồm sứ đỡ phần trong nhà dùng đỡ dao cách ly, cầu chì thanh cái cao áp trong buồng cao thế. -2l 2 - Điều kiệnchọn sứ: F = 0,6.F ≥ F = 1,76.10 . .i cp ph tt a xkN1 Trong đó: Fcp- lực tác động cho phép lên sứ (kg) Fph- lực phá hoại quy định của sứ (kg) Ftt - lực tính toán dòng điện tác động lên sứ 62
  63. l- khoảng cách giữa các sứ đỡ của 1 pha, l = 80 cm a- khoảng cách giữa các pha, a = 30 cm Theo tính toán ở chương 3 trạm biến áp B3 có ixkN1 = 11,386 kA 80 F = 1,76.10-2 . .(11,386) 2 =6,04 kG tt 30 Tra bảng TL 5 – phụ lục chọn sứ 0F-35-375Y3 có Fph = 375 kG 4.2.3. Chọn thiết bị hạ áp 4.2.3.1. Chọn thanh dẫn Trạm dùng 1 hệ thống thanh góp đặt trong vỏ tủ tự tạo có số liệu tính toán nhƣ Ilvmax = 1191,16A chạy qua thanh góp. Chọn thanh góp bằng đồng 2 2 có kích thƣớc (100 x 10)mm , tiết diện 1000 mm với Icp = 4650 A. * Kiểm tra ổn định động: - Lấy khoảng cách giữa các pha là: a = 30 cm - Lấy chiều dài nhịp sứ là: l = 80 cm Theo tính toán ở chương 3 trạm biến áp B3 có ixkN2 = 75,01 kA - Tính lực tác dụng lên một nhịp thanh dẫn là: -2 l 2 -2 80 2 Ftt =1,76.10 . .i xkN2=1,76.10 . .75,01 = 264,07 kG a 30 - Mô men uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn là : F .l M = tt = 264,07.80 = 2112,56 kG.cm 10 10 - Ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn là : M tt WX Trong đó : WX là mô men chống uốn của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc với phƣơng uốn khi đặt thanh dẫn nằm ngang. 63
  64. 11 W = h2 .b= .12 2 .1=24 cm 3 X 66 2112,56 => = 88,02 kG/cm2 tt 24 Vì ứng suất cho phép của đồng là: 2 2 cpcu=1400kG/cm > tt = 88,02 kG/cm Nhƣ vậy thanh dẫn thoả mãn điều kiện ổn định động. * Kiểm tra ổn định nhiệt: Thanh dẫn có Icp = 4650A > 1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 4.2.3.2. Chọn sứ đỡ Sứ đỡ phần hạ áp gồm sứ đỡ máy biến dòng dây dẫn, dây cáp phần hạ thế khi ngắn mạch ở phía hạ thế có. Theo tính toán ở chương 3 trạm biến áp B3 có ixkN2 = 75,01 kA -2 l 2 -2 80 2 Ftt =1,76.10 . .i xkN2=1,76.10 . .75,01 = 264,07 kG a 30 Tra bảng TL [5] – phụ lục chọn sứ 0 -1-750BYT3 có Fph = 750 kG 4.2.3.3. Chọn Aptomat . - Chọn Aptomat tổng và phân đoạn: M12 - Aptomat nhánh loại:M10 - Bảng thông số kỹ thuật: Loại Udm,V Idm, A ICN,kA M12 690 1250 40 M10 690 1000 40 - Kiểm tra lại điều kiện cắt dòng ngắn mạch: Icắt.đm.A IN2 . Dòng ngắn mạch trên thanh cái 0,4kV bằng I”N2 = 29,47 kA (đƣợc tính toán trong chƣơng IV) 64
  65. ICN =40 kA > I”N2 = 29,47 kA. Vậy Aptomat chọn thoã mãn 4.2.3.4. Chọn cáp hạ áp tổng - Chọn theo điều kiện phát nóng. Khc. Icp Itt + Nhiệt độ môi trƣờng đặt cáp +250C, số tuyến cáp đặt trong hầm cáp bằng 3 trên 1 nhánh MBA với khoảng cách giữa các sợi cáp là 300mm Khc = 0,86 + Dòng phụ tải tính toán của cáp : kqtSC .S dmBA 1,4.560 IlvmaxB7 377,2A n. 3.UdmH 3. 3.0,4 Ta chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có F = 300mm2, Icp = 565A. 0,86.565 = 485,9A > 377,2 A - Bảng thông số kỹ thuật của cáp. d, mm M R , /km I , A F, mm2 vỏ 0 cp lõi kg/km ở 200C Trong nhà min max 1x300 20,1 27,5 31 2957 0,0601 565 - Cáp đƣợc bảo vệ bằng Aptomat tổng M12 có Iđm.A = 1250A Ta có điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: Ikd.nh ' 1,5 Icp + Ikđ.nh : dòng khởi động của bộ phận cắt mạch bằng nhiệt. + Ikđ.nh Iđm.A : để an toàn lấy Ikđ.nh = 1,25 IđmA Ikđ.nh = 1,25.1250 = 1562,5 (A) 65
  66. Ikd. nh 1562,5 ' 0,75 1,5 Icp 3.565 Vậy cáp đã chọn thoả mãn. 4.2.3.5. Chọn thiết bị đo đếm. Các đồng hồ đồ đo, đếm đƣợc chọn theo cấp chính xác: kqtSC .S dmBA 1,4.560 - Chọn đồng hồ Ampe(A): Ilvmax 1191,16 A 3.UdmH 3.0,4 + Thang đo: (0 3250) A + Cấp chính xác: 0,5 - Chọn công tơ hữu công(kWh) và vô công(kVAr) là công tơ 3 pha có cấp chính xác nhƣ sau: kWh(1,5) – kVAr(2). - Chọn vôn kế(V): + Thang đo: (0 400) V + Cấp chính xác: 1,5 - Chọn khóa chuyển mạch: thƣờng có 7 vị trí trong đó có 3 vị trí pha, 3 vị trí dây và 1 vị trí cắt. CN AN RN AC AN RC OPP - Chọn cầu chì bảo vệ vôn kế: có dòng định mức IdmCC = 5A 4.2.3.6. Chọn máy biến dòng. + Chọn theo các điều kiện : - Điện áp định mức : Uđm.BI 0,4kV 66
  67. - Dòng sơ cấp định mức : kqtSC .S dmBA 1,4.560 Iđm.BI Ilvmax 1131,61 A 3.UdmH 3.0,4 + Chọn máy biến dòng loại có Iđm.BI =1500A/5A - Các đồng hồ và biến dòng điện cùng đặt trong một tủ hạ áp nên khoảng cách dây nối rất ngắn và điện trở của các đồng không đáng kể do đó phụ tải tính toán của mạch thứ cấp của máy biến dòng ảnh hƣởng không nhiều đến sự sự làm việc bình thƣờng trong cấp chính xác yêu cầu vì vậy không cần kiểm tra điều kiện phụ tải thứ cấp. 4.2.3.7. Chọn kích thƣớc tủ phân phối hạ áp. Tủ phân phối đƣợc chọn có kích thƣớc nhƣ sau: - Kích thƣớc thân tủ: 1600 x 600 x 800 theo chiều cao – sâu – rộng - Kích thƣớc đế tủ: 100 x 600 x 800 4.3. Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xƣởng B3. 4.3.1. Hệ số nối đất của trạm biến áp phân xƣởng B3. - Nối đất làm việc phía trung tính hạ áp máy biến áp nhằm mục đích sử dụng điện áp dây (Ud) và sử dụng điện áp pha (Uf). - Nối đất an toàn : Đó là hệ thống nối đất bao gồm các cọc và dây đẫn tiếp đất, đảm bảo điện áp bƣớc (Ub) và điện áp tiếp xúc (Utx) nhỏ, không gây nguy hiểm cho ngƣời khi tiếp xúc với thiết bị điện. Theo quy phạm trang bị điện, điện trở của hệ thống nối đất thì Rđ 4 (đối với máy biến áp > 1000 kVA) mạng hạ áp có dây trung tính máy biến áp an toàn cho ngƣời vận hành và sử dụng. - Nối đất chống sét: Để bảo vệ các thiết bị trong trạm tránh sóng quá điện áp truyền từ đƣờng dây vào. Phải đặt bộ chống sét van 35 kV ở đầu 67
  68. đƣờng cáp 35 kV (đầu nối vào đƣờng dây 35 kV), tại cột chống sét van phải nối đất. 4.3.2. Tính toán hệ thống nối đất: - Máy biến áp B3 có 2 cấp điện áp U = 35/0,4 kV. Ở cấp hạ áp có dòng lớn vì vậy điện trở nối đất của trạm yêu cầu không vƣợt quá 4 - Theo số liệu địa chất ta có thể lấy điện trở xuất của đất tại khu vực xây dựng trạm biến áp phân xƣởng B3 là : = 0,4 . 104 .cm - Xác định điện trở nối đất của 1 cọc. 0,366 21 1 4t 1 R1c . .K max lg log ( ) l d 2 4t 1 Trong đó : - điện trở xuất của đất /cm Kmax =1,5 hệ số mùa cọc d- đƣờng kính ngoài của cọc, m l- chiều dài của cọc, m t- độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc (cm) Đối với thép góc có bề rộng của cạnh là b, đƣờng kính ngoài đẳng trị đƣợc tính :d = 0,95b Ta dùng thép góc L60 x 60 x 6 dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối đất, đặt cách nhau 2,5m và chôn sâu 0,7m. 68
  69. - Với tham số cọc nhƣ trên, công thức trên có thể tính gần đúng nhƣ sau: R1c = 0,00298 . max = 0,00298 . Kmax . ( ) 4 R1c = 0,00298 . 1,5 . 0,4 . 10 = 17,88 ( ) - Xác định sơ bộ số cọc. R n = 1c K.sdc Ryc Trong đó: Ksdc - hệ số sử dụng cọc, tra bảng PL 6.6 TL[1] lấy sơ bộ Ksdc = 0,58 (với tỷ số a/l = 1) Ryc- điện trở nối đất yêu cầu, Ryc = 4 17,88 Ta có : n = = 7,71(cọc) 0,58.4 Ta lấy tròn số n = 8 cọc - Xác định điện trở thanh nối nằm ngang 0,366 2l 2 R . .lg ( ) ttlmax bt Trong đó : maxt - là điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh nằm ngang /cm (lấy độ sâu = 0,8m) lấy kmaxt = 3 . 4 4 maxt = đ . 3 = 0,4 . 10 . 3 = 1,2.10 ( /cm) l- chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên bởi các thanh nối ,cm. - Trạm biến áp thiết kế có kích thước là : + Chiều dài: a = 11,1 m + Chiều rộng: b = 3,1 m 69
  70. Khi thiết kế nối đất cho trạm ta chôn hệ thống nối đất cách tường là 0,45 m về các phía khi đó ta có: Mạch vòng nối đất chôn xung quanh trạm thiết kế có chu vi: 2.(12+4) = 32 m l = 3200 cm b- bề rộng thanh nối b = 4 cm t- chiều chôn sâu thanh nối t = 80 cm 0,366.1,2.1042 2.(3200) Ta có: R = lg = 6,6 Ω t 3200 4.80 - Điện trở của thanh nối thực tế còn cần phải xét đến hệ số sử dụng thanh Ksdt theo số cọc chôn thẳng đứng, tra bảng PL 6.6 TL1 ta tìm đƣợc Ksdt = 0,36 với n = 8: - Vậy điện trở thực tế của thanh là: Rt 6,6 RN = = = 18,33 Ω Ksdt 0,36 - Ta tính đƣợc điện trở nối đất cần thiết của toàn bộ số cọc là: Rnd .R N 4.18,33 Rc = = = 5,12 Ω RN - R nd 18,33 - 4 Số cọc cần phải đóng là: R 17,88 n = 1c = = 6,02 Ksd .R c 0,58.5,12 Lấy tròn n = 6 cọc tra bảng PL 6.6 TL1 ta tìm đƣợc hệ số sử dụng cọc và thanh ngang là: Ksdc = 0,62; Ksdt = 0,4 - Từ công thức xác định điện trở khuếch tán của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và thanh nối nằm ngang. Rct .R 5,12.6,6 Rnd = = = 3,53 Ω<4 Ω Rc .K sdt +n.R t .K sdc 5,12.0,4+6.6,6.0,62 Điện trở của hệ thống nối đất thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật. - Tóm lại hệ thống hệ thống nối đất cho trạm đƣợc thiết kế nhƣ sau: Dùng 6 thanh thép góc L60 x 60 x 6 dài 2,5m chôn thành mạch vòng 32m. 70
  71. 4.4. Kết cấu trạm và sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm MÆt c¾t A - A MÆt c¾t B -B 8 8 8 8 8 6 7 5 3 1 1,7m 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1,7m 10 10 B 4 1 – M¸y biÕn ¸p 0,6m 2 – Tñ ®iÖn h¹ thÕ 2 2 2 2 2 2 2 3 3 – Tñ ®iÖn cao thÕ 0,55 m 4 – C¸p cao thÕ sang MBA A 0,8m 3 9 A 5 – Hép ®Çu c¸p cao ¸p 1 6 – C¸p h¹ thÕ 0,6m 6 7 – Thanh dÉn cao ¸p 8 – Th«ng giã 9 – R·nh c¸p 10 – Hè dÇu sù cè B S¬ ®å bè trÝ hÖ thèng nèi ®Êt 71
  72. KẾT LUẬN Sau gần 3 tháng thực hiện đề tài “ Thiết kế cung cấp điện cho khu công nghiệp Thăng long ” dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo Th.s Nguyễn Đoàn Phong cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình với nội dung nhƣ sau: - Xác định phụ tải tính toán toàn khu công nghiệp. - Thiết kế mạng cao áp cho khu công nghiệp - Thiết kế trạm biến áp B3 Qua đó em đã thấy rằng chất lƣợng điện năng góp phần quyết định tới chất lƣợng và giá thành sản phẩm đƣợc sản xuất ra của từng nhà máy trong khu công nghiệp. Chính vì vậy việc thiết kế cấp điện của khu công nghiệp nhằm đảm bảo độ tin cậy và nâng cao chất lƣợng điện năng đặt lên hàng đầu. Một phƣơng án cấp điện tối ƣu là phải đảm bảo cả về kĩ thuật và mặt kinh tế và để đạt đƣợc điều đó ngƣời thiết kế cần phải tuân theo các quy trình, quy phạm để đảm bảo độ tin cậy cũng nhƣ an toàn khi sử dụng. Do trình độ còn có hạn và hạn chế về thời gian nên đồ án của em còn nhiều sai sót mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy các cô. Cuối cùng một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy giáo Th.s Nguyễn Đoàn Phong đã hƣỡng dẫn tận tình, chỉ bảo và giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 22 tháng 10 năm 2011 Sinh viên Trần Thành Đức 72
  73. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm (2001), Thiết kế cấp điện, NXB khoa học - kỹ thuật [2]. Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp Xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng, NXB khoa học - kỹ thuật. [3]. Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. [4]. Ngô Hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV, NXB khoa học - kỹ thuật. 73
  74. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP 2 1.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ: 2 2. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ PHỤ TẢI 2 3.ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ 4 CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 5 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 5 2.1.1. Khái niệm về phụ tải tính toán 5 2.1.2. Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán 5 2.2. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 10 2.2.1. Xác định phụ tải tính toán của phân xƣởng sửa chữa cơ khí 10 2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải 13 2.2.3. Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng sửa chữa cơ khí 18 2.2.4. Xác định phụ tải tính toán toàn phân xƣởng 18 2.2.5 Xác định phụ tải tính toán của các phân xƣởng khác trong toàn nhà máy 19 2.3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 22 2.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xƣởng và nhà máy 22 2.4.1Tâm phụ tải điện 22 2.4.2 Biểu đồ phụ tải điện: 23 2.5. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 25 2.5.1. Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp 25 2.5.2. Xác định tâm phụ tải khu công nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải 26 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 28 3.1. KHÁI NIỆM MẠNG CAO ÁP KHU CÔNG NGHIỆP 28 3.2 .CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH 28 3.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 29 74
  75. 3.3.1Tâm phụ tải điện 29 3.3.2 Đề xuất các phƣơng án và sơ đồ cung cấp điện: 30 3.4. SƠ BỘ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 32 3.4.11. Chọn công suất trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp. 32 3.4.2 Chọn thiết diện dây dẫn 33 3.5. TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 41 3.5.1. Phƣơng án đi dây 1 43 3.5.2. Phƣơng án đi dây 2 47 3.6. THHIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƢƠNG ÁN LỰA CHỌN 50 3.6.1. Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống về khu công nghiệp 50 3.6.2. Tính ngắn mạch cho mạng cao áp 51 3.6.3. Chọn và kiểm thiết bị điện cho mang cao áp của khu công nghiệp 55 3.6.4. Kiểm tra các thiết bị điện phía hạ áp của MBATT đã chọn sơ bộ . 58 3.6.5. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của khu công nghiệp 59 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B3 60 4.1. Sơ đồ nguyên lý và lựa chọn các phần tử cơ bản của trạm 60 4.2. Chọn máy biến áp B3 62 4.2.1. Chọn thiết bị phía cao áp : 62 4.2.3. Chọn thiết bị hạ áp. 63 4.3. Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xƣởng B3. 67 4.3.1. Hệ số nối đất của trạm biến áp phân xƣởng B3. 67 4.3.2. Tính toán hệ thống nối đất: 68 4.4. Kết cấu trạm và sơ đồ bố trí các thiết bị trong trạm 71 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 75