›
›

Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt

pdf 73 trang huongle 2600
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt", 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_nha_may_det.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt

  1. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền kinh tế nƣớc ta phát triển mạnh mẽ, đời sống ngƣời dân đƣợc nâng cao. Nhu cầu sử dụng điện năng trong mọi lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp thƣơng mại và dịch vụ cũng nhƣ trong sinh hoạt tăng trƣởng không ngừng. Trong đó công nghiệp luôn là lĩnh vực tiêu thụ điện năng lớn nhất. Chất lƣợng điện áp ổn định luôn là một yêu cầu quan trọng. Với quá trình trỗi dậy mạnh mẽ của nền kinh tế sau mở cửa, hội nhập vào nền kinh tế toàn cầu, ngành công nghiệp, nhà máy dệt không nằm ngoài nhu cầu đó. Chất lƣợng điện áp ảnh hƣởng tới chất lƣợng dệt tới từng sản phẩm Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lƣợng điện là mối quan tâm hàng đầu trong thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp nói chung và các nhà máy dệt nói riêng. Với một sinh viên theo học chuyên ngành điện công nghiệp, sẽ phải nắm vững và ứng dụng đƣợc các kiến thức đã học vận hành, sửa chữa thiết bị điện khi có sự cố, hoặc thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, phân xƣởng khi có yêu cầu Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em đƣợc phân công làm đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy dệt”. do thạc sỹ Nguyễn Đức Minh hƣớng dẫn, em đã hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao. Đề tài của em gồm các chƣơng sau: Chƣơng 1: Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy dệt Chƣơng 2: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy dệt Chƣơng 3: Thiết kệ mạng điện hạ áp cho phân xƣởng sửa chữa cơ khí Chƣơng 4: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy dệt Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong bộ môn Điện công nghiệp. Đặc biệt, em xin cảm ơn sâu sắc tới Thạc sỹ Nguyễn Đức Minh ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn em đề tài này. Rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô và các bạn để đồ án của em đƣợc hoàn thiện hơn
  2. CHƢƠNG 1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY DỆT 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 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. Tùy theo tầm quan trọng trong nền kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ đƣợc cung cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại: Hộ loại 1: Là những hộ mà khi có sự cố dừng cung cấp điện có thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con ngƣời, gây thiệt hại lớn về kinh tế, hƣ hỏng thiết kế, gây rối loạn quá trình công nghiệp hoặc có ảnh hƣởng không tốt về phƣơng diện chính trị. Đối với hộ loại 1 phải cung cấp với độ tin cậy cao, thƣờng dùng hai nguồn điện đến, có nguồn dự phòng nhằm hạn chế mức thấp nhất việc mất điện. Thời gian mất điện thƣờng đƣợc coi bằng thời gian đóng nguồn dự trữ. Hộ loại 2: Là những hộ tiêu thụ khi ngƣng cung cấp điện chỉ gây thiệt hại về kinh tế, hƣ hỏng sản phẩm , sản xuất bị đình trệ, gây rối loạn quá trình công nghệ. Để cung cấp điện cho hộ loại 2 ta sử dụng phƣơng pháp có hoặc không có nguồn dự phòng, ở hộ loại 2 cho phép ngƣng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay. Hộ loại 3: Là những hộ tiêu thụ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mắt điện ttrong thời gian sửa chữa, thay thế khi có sự cố.
  3. 1.1.1. Bảng phụ tải và sơ đồ mặt bằng của nhà máy dệt Bảng 1.1: Phụ tải nhà máy dệt Số trên mặt bằng Tên phân xƣởng Công suất đặt (KW) 1 Bộ phận kéo sợi 1500 2 Bộ phận dệt 2800 3 Bộ phận nhuộm 550 4 Bộ phận xƣởng lò 300 5 Bộ phận sửa chữa cơ khí Theo tính toán 6 Phân xƣởng mộc 160 7 Trạm bơm 120 8 Ban quản lý phòng thí nghiệm 150 9 Kho vật liệu trung tâm 50 Hình 1.1 : Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy dệt
  4. Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân xƣởng sữa chữa cơ khí
  5. 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: 1.2.1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm M ca .W0 Ta có : Ptt= (1-1) Tca Trong đó: M : Số đơn vị sản phẩm đƣợc sản xuất trong một năm W0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh/đvsp) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng cho tính toán các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi nhƣ: quạt gió, bơm nƣớc, máy nén khí Khi đó tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tƣơng đối chính xác. 1.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc 2 Thông tin mà ta biết đƣợc là diện tich nhà xƣởng F (m ) và công suất đặt Pđ (kW) của các phân xƣởng và phòng ban của công ty. Phụ tải tính toán của một phân xƣởng đƣợc xác định theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc , (1-2) (1 - 3) (1- 4) (1-5) Từ đó ta xác định đƣợc phụ tải tính toán của phân xƣởng nhƣ sau: (1-6) (1-7) (1-8)
  6. Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm khác nhau thì ta tính hệ số công suất trung bình (1-9) Trong đó: Knc : Hệ số nhu cầu Pđ : Công suất đặt (kW). n: Số động cơ. 2 P0 : Suất phụ tải chiếu sáng ( W/m ). Pđl, Qđl : Các phụ tải động lực của phân xƣởng. Pcs, Qcs : Các phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng. Vậy phụ tải tính toán của cả công ty là: (1-10) (1-11) Từ đó ta có: (1-12) (1-13) Trong đó: : Hệ số đồng thời ( thƣờng có giá trị từ 0,85 1). m: Số phân xƣởng và phòng ban, nhóm thiết bị. Phƣơng án này có ƣu điểm là đơn giản, tiện lợi nên đƣợc ứng dụng rộng rãi trong tính toán. Nhƣng có nhƣợc điểm kém chính xác vì tra trong bảng số liệu tra cứu nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm nhƣng thực tế vì vậy nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả kém chính xác. Phƣơng pháp này thƣờng dùng trong giai đoạn xây dựng nhà xƣởng.
  7. 1.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích sản xuất Công thức theo tài liệu Cung cấp điện [trang 34]: (1-14) Trong đó: F: Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, (m2) 2 P0: Suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất là (W/m ) 1.2.4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax công suất trung bình Ptb Thông tin mà ta biết đƣợc là khá chi tiết, ta bắt đầu thực hiện việc phân nhóm các thiết bị máy móc ( từ 8 12 máy / 1 nhóm). Sau đó ta xác định phụ tải tính toán của một nhóm n máy theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax theo các công thức sau. (1-15) (1-16) (1-17) Trong đó: n:Số máy trong một nhóm. Ptb: Công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất. Pđm: Công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho (kW). Uđm: Điện áp dây định mức của lƣới (V). Ksd: Hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị Nếu hệ số công suất ksd các thiết bị trong nhóm khác nhau thì ta tính hệ số công suất ksd trung bình:
  8. (1-18) kmax: Hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị. Tra tài liệu Thiết kế cấp điện [trang 256]. nhq:Số thiết bị dùng điện hiệu quả. - Các bƣớc xác định nhq: - Bƣớc 1: Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. - Bƣớc 2: Xác định (1-19) - Bƣớc 3: Xác định: (1-20) (1-21) P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị (nhóm phụ tải) đang xét. * * * - Bƣớc 4: Tra Sổ tay lựa chọn [trang 255] ta đƣợc nhq theo n và P * - Bƣớc 5: Tính nhq=n.nhq (1-22) Từ đó ta tính đƣợc phụ tải tính toán của cả phân xƣởng theo các công thức sau: (1-23) Pcs= P0.F (1-24) (1-25) (1-26).
  9. Vậy ta tính đƣợc: Ppx=Pđl +Pcs (1-27) Qpx=Qđl + Qcs (1-28) (1-29) (1-30) (1-31) Trong đó: n,m: Số nhóm máy của phân xƣởng mà ta đã phân ở trên. Kđt: Hệ số đồng thời( thƣờng có giá trị từ 0.85 *) Nhận xét: Phƣơng pháp này cho một kết quả khá chính xác, nhƣng phƣơng pháp này đòi hỏi một lƣợng thông tin đầy đủ về các phụ tải nhƣ: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lƣợng thiết bị trong nhóm( ksdi, Pđmi, 1.3. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY DỆT 1.3.1. Xác định phụ tải tính toán của phân xƣởng sửa chữa cơ khí 1.3.1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải điện - 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 : = Pqd = 3.P dm .k % 3.24,6. 0,25 = 21,3(kW) d = - 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.
  10. - Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xƣởng ta. 1.3.1.2. Xác định phụ tải tính toán của nhóm phụ tải. * Nhóm 1: Bảng 1.2. Danh sách thiết bị cho nhóm 1 STT Tên nhóm và thiết bị Số lƣợng Công suất Công suất đặt toàn bộ (kw) (kw) 1 Máy tiện ren 2 7 14 2 Máy tiện ren 2 7 14 3 Máy tiện ren 2 10 20 4 Máy tiện ren chính xác cao 1 1,7 1,7 5 Máy doa tọa độ 1 2 2 6 Máy bào ngang 2 7 14 7 Máy xọc 1 2 2,8 8 Máy phay vạn năng 1 7 7 Cộng theo nhóm 1 12 74,7 - Sách thiết kế cấp điện tra phụ lục 1.1- B1.1 ta tìm đƣợc ksd= 0,15 và cos = 0,6 ta có: n=12, n1=9 n1 9 n* = = = 0,75 n 12 P1 14 14 20 14 7 P* = = = 0,9 P 75,5 - Sách thiết kế cấp điện Tra phụ lục 1, B1.5 ta tim đƣợc nhq*= 0,85 - Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq= nhq* . n = 0,85 . 12 = 10,2 - Tra B1.6 với ksd = 0,15 và nhq = 10,2 thì ta tìm đc kmax = 2,1 * Phụ tải tính toán nhóm 1: Ptt = kmax . ksd . = 0,15 . 2,1 . 74,7=23,436 (kW) Qtt = Ptt.tgφ = 23,436 . 1,33 = 31,169 (kVAr) Stt = = = 39,1 (kVA)
  11. * Nhóm 2: Bảng 1.3. Danh sách thiết bị nhóm 2: STT Tên nhóm và thiết bị Số lƣợng Công suất Công suất đặt toàn bộ (kw) (kw) 9 Máy phay ngang 1 7 7 10 Máy khoan đứng 2 2,8 5,6 11 Máy khoan đứng 1 2,8 2,8 12 Máy khoan đứng 1 4,5 4,5 13 Máy giũa 2 2,2 4,4 14 Máy mài tròn 1 1,2 1,2 15 Máy cắt mép 1 4,5 4,5 16 TB hóa bền KL 1 0,8 0,8 17 Máy khoan bàn 1 0,65 0,65 Cộng theo nhóm 12 31,45 - Tra bảng phụ lục ta có ksd = 0,15 và = 0,6: Có n = 12, n1 = 8 n* = = = 0,6 P* = = = 0,91 - Sách thiết kế cấp điện Tra phụ lục 1, B1.5 ta tìm đƣợc nhq* = 0,69 - Số thiết bị dung điện hiệu quả nhq = nhq* . n = 0,69 . 12 = 8,28 - Tra bảng với ksd = 0,15 và nhq = 8,28 thì ta tìm đƣợc kmax = 2,31 * Phụ tải tính toán nhóm 2: Ptt = kmax . ksd . = 2,31 . 0,15 . 31,45 = 10,897 (kW) Qtt = Ptt . tg = 10,897 . 1,333 = 14,526 (kVAr) Stt = = = 18,1616 (kVA)
  12. * Nhóm 3. Bảng 1.4. Danh sách thiết bị nhóm 3 STT Tên nhóm và thiết bị Số lƣợng Công suất Công suất đặt toàn bộ (kw) (kw) 18 Máy mài trong 2 4,5 9 19 Máy mài vạn năng 1 1,75 1,75 20 Máy mài dao cắt gọt 1 0,65 0,65 21 Máy mài mũi khoan 1 1,5 1,5 22 Máy mài mũi phay 1 1 1 23 Máy mài dao chuốt 1 0,65 0,65 24 Máy mài mũi khoét 1 2,9 2,9 25 Máy mài thô 1 2,8 2,8 26 Máy đế mài tròn 1 2,8 2,8 27 Máy mài phẳng 1 2,5 2,5 Cộng theo nhóm 11 25,25 - Ta có n = 11, n1 = 6 n* = = 0,54 P* = = = 0,79 - Sách thiết kế cấp điện Tra phụ lục 1, B1.5ta tìm đƣợc nhq* = 0,75 - Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq = nhq* . n = 0,75 . 11 = 8,25 - Tra bảng với ksd = 0,15 và nhq = 8,25 thì ta tìm đƣợc kmax = 2,31 Phụ tải tính toán nhóm 3: Ptt = kmax . ksd . = 0,15 . 2,31 . 25,25 = 8,75 (kW) Qtt = Ptt . tg = 8,75 . 1,333 = 11,636 (kVAr) Stt = = 14,5833 (kVA)
  13. * Nhóm 4 Bảng 1.5 Danh sách thiết bị nhóm 4 STT Tên nhóm và thiết bị Số lƣợng Công suất Công suất đặt toàn bộ (kw) (kw) 28 Máy tiện ren 3 4,5 13,5 29 Máy tiện ren 1 7 7 30 Máy tiện ren 1 7 7 31 Máy tiện ren 3 10 30 32 Máy tiện ren 1 14 14 33 Máy khoan hƣớng tâm 1 4,5 4,5 32 Máy bào ngang 1 2,5 2,5 Cộng theo nhóm 11 78,5 - Ta có n = 11, n1 = 6 n* = = 0,54 P* = = = 0,73 - Sách thiết kế cấp điện Tra phụ lục 1, B1. nhq* = 0,87 - Số thiết bị dung điện hiệu quả nhq = nhq* . n =0,87 . 11 = 9,57 - Tra bảng với ksd = 0.15 và nhq = 9,57 thì ta tìm đƣợc kmax = 2,2 Phụ tải tính toán nhóm 4: Ptt = kmax . ksd . = 2,2 . 0,15 . 78,5 = 25,91 (kW) Qtt = Ptt . tg = 25,91 . 1,333 = 34,35 (kVAr) Stt = = 43,183 (kVA)
  14. * Nhóm 5 Bảng 1.6 Danh sách thiết bị nhóm 5: STT Tên nhóm và thiết bị Số lƣợng Công suất Công suất đặt toàn bộ (kw) (kw) 35 Máy khoan đúng 2 4,5 9 36 Máy bào ngang 1 10 10 37 Máy mài phá 1 4,5 4,5 38 Máy khoan bào 1 0,65 0,65 39 Máy biến áp hàn 1 21.3 21,3 Cộng theo nhóm 6 45,45 - Ta có n = 6, n1 = 1 - Có n* = = 0,16 P* = = = 0,436 - Sách thiết kế cấp điện Tra phụ lục 1, B1.5ta tìm đƣợc nhq* = 0,67 - Thiết bị dùng điện hiệu quả nhq = nhq* . n = 0,67 . 6 = 4,02 - Tra bảng với ksd = 0,15 và nhq = 4,02 thì ta tìm đƣợc kmax = 3,11 Phụ tải tính toán nhóm 4: Ptt = kmax . ksd . = 3,11 . 0,15 . 45,45 = 21,20 (kW) Qtt = Ptt . tg = 21,20 . 1,333 = 28,25 (kVAR) Stt = = 35,333 (kVA) * Ta có bảng tổng kết phụ tải điện phân xƣởng sửa chữa cơ khí:
  15. Bảng 1.7. : kết quả phân nhóm phụ tải của phân xƣởng sửa chữa cơ khí: Tên nhóm và thiết Số Pđm ksd Cos / nhq kmax Ptt Qtt Stt bị lƣợng (kW) tg (kW) (KVAR (kVA) ) 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 Nhóm I Máy tiện ren 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 2 2x10 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren chính 1 1,7 0,15 0,6/1,33 xác cao Máy doa tọa độ 1 2 0,15 0,6/1,33 Máy bào ngang 2 2x7 0,15 0,6/1,33 Máy xọc 1 2 0,15 0,6/1,33 Máy phay vạn năng 1 7 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 1 12 74,7 0,15 0,6/1,33 10,2 2,1 23,436 31,169 39,1 Nhóm II Máy phay ngang 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy khoan đứng 2 2x2,8 0,15 0,6/1,33 Máy khoan đứng 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy khoan đứng 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Máy giũa 2 2x2,2 0,15 0,6/1,33 Máy mài tròn 1 1,2 0,15 0,6/1,33 Máy cắt mép 1 4,5 0,15 0,6/1,33 TB hóa bền KL 1 0,8 0,15 0,6/1,33 Máy khoan bàn 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 2 12 31,45 0,15 0,6/1,33 8,28 2,31 10,897 14,526 18,161 Nhóm III
  16. Máy mài trong 2 2x4,5 0,15 0,6/1,33 Máy mài vạn năng 1 1,75 0,15 0,6/1,33 Máymàidao cắt gọt 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy màimũi khoan 1 1,5 0,15 0,6/1,33 Máy mài mũi phay 1 1 0,15 0,6/1,33 Máy mài dao chuốt 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy màimũi khoét 1 2,9 0,15 0,6/1,33 Máy mài thô 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy đế mài tròn 1 2,8 0,15 0,6/1,33 Máy mài phẳng 1 2,5 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 3 11 25,25 0,15 0,6/1,33 8,25 2,31 8,75 11,636 14,583 Nhóm IV Máy tiện ren 3 3x4,5 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 1 7 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 3 3x10 0,15 0,6/1,33 Máy tiện ren 1 14 0,15 0,6/1,33 Máy khoan hƣớng 1 4,5 0,15 0,6/1,33 tâm Máy bào ngang 1 2,5 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 4 11 78,5 0,15 0,6/1,33 9,57 2,2 25,91 34,53 43,183 Nhóm V Máy khoan đúng 2 2x4,5 0,15 0,6/1,33 Máy bào ngang 1 10 0,15 0,6/1,33 Máy mài phá 1 4,5 0,15 0,6/1,33 Máy khoan bào 1 0,65 0,15 0,6/1,33 Máy biến áp hàn 1 21.3 0,15 0,6/1,33 Cộng theo nhóm 6 45,45 0,15 0,6/1,33 0,67 3,11 20,21 28,25 35,33
  17. 1.3.1.3. . Xác định phụ tải chiếu sáng cho 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 (1-24) - 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 phụ lục B1.2 PL1 ta tìm đƣợc = 14 (W/m2) - 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 ) Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xƣởng * Phụ tải tác dụng ( động lực ) của toàn phân xƣởng : Pđl = Kđt . =0,9.(23,436+10,897+8,75+25,91+20,21)=80,82 (kW) - Trong đó Kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xƣởng , lấy Kdt = 0,9 * Phụ tải phản kháng của phân xƣởng : Qđl=Kđt. =0,9.(31,16+14,52+11,63+34,53+28,25)=108,81 (kVAr) * Phụ tải toàn phần của phân xƣởng kể cả chiếu sáng: Pttpx = Pdlpx + Pcspx = 80,82 + 5,12 = 85,94 (kW) Qttpx = Qdlpx =108,81 ( kVAr ) 22 Sttpx = Ptt +Q tt = = 138,65 (kVAr) Pttpx Cosφpx = = = 0,61 Sttpx 1.3.2. 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.
  18. 1.3.2.1. Xác 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 160 kW, diện tích 1625 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 2 - Tra phụ lục 1.2 ta có suất chiếu sáng P0= 14 (W/m ) - Công suất tính toán động lực Pdl = Knc.Pđ = 0,4.160 = 64 (kW) Qdl = Pdl.tgφ = 64.1,02 = 65,28 (kVAr) - Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = po.F = 14.1625 = 22,7 (kW) Qcs = Pcs. = 22,7 . 0 = 0 (kVAr) - Công suất tính toán của phân xƣởng: Ptt = Pdl + Pcs = 64 + 22,7 = 86,7 (kW) Qtt = Qdl + Qs = 65,28 + 0 =65,28 (kVAr) 22 Stt = Ptt +Q tt = = 108,5 (kVA) - Tính toán tƣơng tự cho các phân xƣởng còn lại. Riêng đối với khu nhà văn phòng ta chọn đèn huỳnh quang có cosφ =0,85 ; tgφ = 0,62 còn lại ta dùng đèn sợi đốt có cosφ = 1; tgφ = 0.
  19. Bảng 1.8: Tổng kết các kết quả tính toán Ký S , hiệu Tên P tt P Cosφ/ F o P P P Q ( trên Phân đ K (W/ dl cs tt tt (kW) nc tgφ (m2) (kW) (kW) ( kW) (kVAr) kVA mặt xƣởng m2) ) bằng Phân 161 1 xƣởng 1500 0,8 0.7 5500 14 1120 23,63 1143,63 1142,63 6,6 kéo sợi Phân 287 2 xƣởng 2800 0,8 0,7 6325 14 2000 21,88 2021,88 2040,41 2,5 dệt vải Phân 106 3 xƣởng 550 0,7 0,8 4125 14 840 21,00 861,00 630,00 6,8 nhuộm Phân 690. 4 xƣởng 600 0,8 0,7 2750 14 480 7,44 487,44 489,70 94 lò Phân xƣởng 139, 5 sửa 0,62 1500 14 81,96 5,12 87,08 109,21 68 chữa cơ khí Phân 108, 6 xƣởng 160 0,4 0.7 1625 14 64 22,7 86,7 65,28 5 mộc Trạm 89,1 7 120 0,6 0,7 875 10 60 4,81 64,81 61,21 bơm 5 Phòng quản lý 163, 8 150 0,8 0.8 1400 15 120 11,81 131,81 97,32 và thí 85 nghiệm Kho vật liệu 34,8 9 50 0,4 0,7 3000 10 20 8,25 28,25 20,40 trung 5 tâm Tổng 4892,60 4652,09
  20. 1.3.3. 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 : 2 2 2 2 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 1.3.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xƣởng và nhà máy 1.3.4.1 Tâm phụ tải điện - Tâm phụ tải điện là điểm thỏa 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 - Tâm phụ tải của công ty đƣợc xác định theo công thức trong Thiết kế cấp điện [trang 98]:
  21. 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 XYZ tuỳ chọn Si công suất của phụ tải 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. 1.3.4.2 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 : Si R=i m.Π (2-34) - Trong đó : m là tỉ lệ xích , ở đây chọn m = 3 kVA/ mm2
  22. - Góc phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải đƣợc xác định theo công 360.P α= cs thức trong tài liệu Thiết kế cấp điện [trang 58]: cs P tt (2-35) - Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xƣởng đƣợc ghi trong bảng sau: Bảng 1.9.bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xƣởng Tâm phụ tải P TT Tên phân xƣởng cs, P , kW S kVA x, y, R,mm α o kW tt tt, 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 21,00 861,00 1066,87 75 75 10,64 8,78 4 PX lò 7,44 487,44 690,94 90,5 75 8,56 5,49 PX sửa chữa cơ 5 5,12 87,08 139,68 110 67 3,85 21,16 khí 6 PX mộc 10,50 74,50 99,1 108 26 3,15 53,62 7 Trạm bơm 4,81 64,81 89,15 103,5 10,5 3,08 26,73 Khu nhà văn 8 11,81 131,81 163,85 32,5 13 4,17 32,26 phòng Kho vật liệu trung 9 8,25 28,25 34,85 64 22,5 1,92 105,13 tâm O Hình 1.3 Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy:
  23. CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ - Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hƣởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện đƣợc coi là hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. - An toàn cho ngƣời và thiết bị. - Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trƣởng của phụ tải trong tƣơng lai. - Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế. - Trình tự tính toán thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bƣớc : - Vạch phƣơng án cung cấp điện. - Lựa chọn vị trí, số lƣợng, dung lƣợng của các trạm biến ápvà lựa chọn tiết - diện các đƣờng dây cho các phƣơng án. - Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phƣơng án hợp lý. - Thiết kế chi tiết cho phƣơng án đƣợc chọn. 2.2. VẠCH RA CÁC PHƢƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - Theo tính toán ở chƣơng trƣớc thì cấp điện áp truyền tải từ trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp về nhà máy là 35 KV. 2.2.1. Phƣơng án về các trạm biến áp phân xƣởng - Các trạm biến áp phân xƣởng đƣợc lựa chọn trên nguyên tắc sau: - Vị trí đặt trạm phải thỏa mãn yêu cầu : gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt , vận hành , sửa chữa máy biến áp an toàn kinh tế. - Số lƣợng máy biến áp đặt trong các các TBA phải đƣợc lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt ,chế
  24. độ làm việc của phụ tải. Các hộ hụ tải loại І và ІІ chỉ nên đặt hai MBA, các hộ phụ tải loại ІІІ thì chỉ nên đặt một MBA. - Dung lƣợng các MBA đƣợc chọn theo điều kiện: Sách cung cấp điện {trang 10} n.khc.SdmB ≥ Stt - Và kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố: ( n- 1). khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc - Trong đó : n - số máy biến áp có trong trạm biến áp khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trƣờng, ta chọn loại máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1. kqt - hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 6 ngày 5 đêm. Thời gian quá tải trong một ngày đêm không vựơt quá 6h, trƣớc khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93. Sttsc – công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ đƣợc vốn đầu tƣ và tổn thất của trạm trong trƣờng hợp vận hành bình thƣờng. Giả thiết trong các hộ loại І có 30% là phụ tải loại ІІІ nên Sttsc = 0,7 SttІ - Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế, vận hành, sửa chữa và kiển tra định kỳ. - Căn cứ vào độ lớn, sự phân bố phụ tải của nhà máy ta đặt 5 TBA phân xƣởng trong đó : * Trạm B1 cung cấp cho phụ tải của phân xƣởng kéo sợi và khu nhà văn phòng. * Trạm B2 cung cấp cho phụ tải của phân xƣởng dệt vải. * Trạm B3 cung cấp cho phụ tải của phân xƣởng nhuộm * Trạm B4 cung cấp cho phụ tải của phân xƣởng lò và phân xƣởng sửa chữa cơ khí.
  25. * Trạm B5 cung cấp cho phụ tải của phân xƣởng mộc, trạm bơm và kho vật liệu trung tâm. 2.2.2. Chọn các máy biến áp phân xƣởng - Có thể chọn cát máy biến áp nhỏ hơn nếu khi sự cố 1 máy biến áp, cắt các phụ tải cho rằng không quan trọng trong thời gian xảy ra sự cố. Công suất máy biến áp cho trạm đặt 2 máy biến áp đƣợc lựa chọn theo công thức: Sách cung cấp điện{Tr. 9} SđmB (1-2) * Trạm biến áp B1: chọn 2 máy biến áp = 808,313 (kVA) - chọn máy biến áp tiêu chuẩn SđmB = 1000 (kVA) * Trạm biến áp B2: chọn 2 máy biến áp = 1436,25 (kVA) - chọn máy biến áp tiêu chuẩn SđmB = 1600 (kVA) * Trạm biến áp B3: chọn 2 máy biến áp = 533,44 (kVA) - chọn máy biến áp tiêu chuẩn SđmB = 560 (kVA) * Trạm biến áp B4: chọn 2 máy biến áp = 415,31 (kVA) - chọn máy biến áp tiêu chuẩn SđmB = 560 (kVA) * Trạm biến áp B5: chọn 1 máy biến áp = 111,55 (kVA)
  26. Bảng 2.1: Kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xƣởng Số lƣợng S S Trạm tt dmB MBA ( KVA) ( KVA ) B1 2 1780,47 1000 B2 2 2872,50 1600 B3 2 1066,87 560 B4 2 830,62 560 B5 1 217,36 250 2.2.3. Lựa chọn phƣơng án nối dây của mạng cao áp: Nhà máy thuộc hộ loại І nên ta dùng đƣờng dây kép từ KCN đến nhà máy. Do tính chất quan trọng của các phân xƣởng nên mạng cao áp trong nhà máy nên ta dùng sơ đồ hình tia hoặc liên thông. Với phân xƣởng loại 1 ta dùng lộ kép, với phân xƣởng thuộc hộ loại 3 ta dùng đƣờng dây đơn. Sơ đồ loại này có nhiều ƣu điểm là sơ đồ đấu dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xƣởng đƣợc cấp điện từ một đƣờng dây riêng nên ít ảnh hƣởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tƣơng đối cao, dễ thực hiện bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành. Các đƣờng cáp cao áp đều đƣợc đặt trong các đƣờng xây riêng trong đất dọc theo các tuyến giao thông nội bộ. - Từ phân tích trên ta đƣa ra 2 phƣơng án thiết kế mạng cao áp của nhà máy đƣợc trình bày trên hình vẽ:
  27. Hình 1.4: các phƣơng án thiết kế mạng cao áp
  28. 2.3. TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƢƠNG ÁN Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào công suất yêu cầu của xí nghiệp. Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lƣu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trƣng cho công ty, các thiết bị đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quy trình sản xuất và quy trình công nghệ để từ đó xác định đƣợc mức độn đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cung cấp điện cho hợp lý. Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải căn cứ vào độ tin cậy, tính kinh tế và an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cung cấp điện phụ thuộc loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lƣợng nguồn cung cấp của sơ đồ. Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngƣời và thiết bị trong trạng thái vận hành. Ngoài ra, phải lƣu ý tới các yếu tố ký thuật khác nhƣ đơn giản, thuận tiện , dễ vận hành, có tính linh hoạt trong việc khắc phục sự cố. +) Phƣơng án 1: - Phƣơng án 1 sử dụng trạm biến áp trung gian ( TBATG ) nhận điện 35 kV từ hệ thống về , hạ xuống điện áp 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xƣởng. Các trạm biến áp phân xƣởng hạ từ cấp 10 kV xuống 0,4 kV để cấp điện cho các phụ tải trong phân xƣởng. Hình 1.5. Sơ đồ phƣơng án 1
  29. 2.3.1. Chọn máy biến áp phân xƣởng và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp * Chọn MBA phân xƣởng: - Trên cơ sở chọn đƣợc công suất MBA ở phần 3.2.2 ta có bảng kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xƣởng: Bảng 2.2 Các thông số của máy biến áp trong phƣơng án 1 Tên Sdm UC/UH ΔPO ΔPN UN IO Số Giá Thành TBA (kVA ) (kV) (kW) (kW) (%) (%) lƣợng (106Đ) tiền(106 Đ) TBATG 5600 35/10 5,27 34,5 7 0,7 2 505 1010 B1 1000 10/0,4 1,55 9 5 1,3 2 125 250 B2 1600 10/0,4 2,1 15,5 5,5 0,7 2 204,8 409,6 B3 560 10/0,4 0,94 5,21 4 1,3 2 69,8 139,6 B4 560 10/0,4 0,94 5,21 7 1,0 2 69,8 139,6 B5 250 10/0,4 0,64 3 5 1,5 1 42,3 42,3 6 Tổng vốn đầu tƣ cho TBA: VB = 1991,1.10 đ - Các MBA đƣợc sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện Đông Anh nên không cần phải hiệu chỉnh nhiệt độ. * Xác định tổn thất điện năng trong các TBA: Sách cung cấp điện {trang 29} 2 1 Stt ΔA = n.ΔP .t + .ΔPN . .τ kWh o nS dmB (1-64) - Trong đó : n - số MBA làm việc song song. t - thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t= 8760 h -thời gian tổn thấtcông suất lớn nhất,với nhà máy dệt cóTmax= 5000h - 4 2 = ( 0,124 + 10 .Tmax) .8760 = 3410,93 h ΔPo, ΔPN - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA. Stt - công suất tính toán của trạm biến áp. SdmB - công suất định mức của MBA. - TÍnh tổn thất điện năng cho trạm biến áp trung gian Stt = 8603,49 (kVA) SdmB = 5600 (kVA)
  30. ΔPo = 5,27 (kW) ΔPN = 34,5 (kW) Ta có : ΔA = 2.5,27.8760 + 2.3410,93=231208,95 (kVA) Tính toán tƣơng tự cho các TBA khác, kết quả tính toán cho trong bảng sau Bảng 2.3 Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA phƣơng án 1 SỐ TÊN TBA MÁY STT( kVA) SĐM(kVA) ΔPo(kW) ΔPN(kW) ΔA(kWh) TBATG 2 8603,49 5600 5,27 34,5 231208,95 B1 2 1780,47 1000 1,55 9 75814,28 B2 2 2872,50 1600 2,1 15,5 121994,82 B3 2 1066,87 560 0,94 5,21 48718,90 B4 2 830,62 560 0,94 5,21 35723,62 B5 1 217,36 250 0,64 3 13341,86 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ΔAB = 526820,43 * Chọn cáp từ TBATG về các TBA phân xƣởng - Cáp cao áp đƣợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện Jkt. Đối với nhà máy liên hợp dệt có Tmax = 5000 h .sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 2.10 TL1 tìm 2 đƣợc Jkt = 3,1 (A/mm ) - Tiết diện kinh tế của cáp: Sách cung cấp điện {trang18} Imax 2 Fkt = mm Jkt - Dòng điện làm việc cực đại qua một sợi cáp : Sttpx Imax = A n. 3.Udm - Trong đó: n - số lộ cáp - Dựa vào trị số Fkt tính đƣợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. - Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện phát nóng: Sách CCĐ {Tr.17} khc.Icp ≥ Isc (3-12) - Trong đó :
  31. Isc – dòng điện qua cáp khi sự cố đứt 1 dây. Isc = 2. Imax khc - hệ số hiệu chỉnh. khc = k1.k2 k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. k1 = 1 k2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, vớicác rãnh đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi là 300 mm. (Theo PL VI.11 TL1) ta có k2 = 0,93.với rãnh chỉ đặt 1 sợi thì k2 = 1. - Vì chiều dài từ TBATG tới các TBA ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp ΔUcp. *Chọn cáp từ TBATG đến B1: Sttpx 1780,47 Imax = = = 51,4 A 2. 3.Udm 2. 3.10 Imax 51,4 2 Fkt = = = 16,58 mm Jkt 3,1 - Tra PL 4.32 TL1 , lựa chọn cáp tiêu chuẩn phù hợp là cáp có tiết diện 25 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA ( Nhật ) chế tạo có Icp = 140 A . - Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93.140 = 130,2 > Isc = 2.Imax = 2.51,4= 102,8 - Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện. Bảng 2.4 Kết quả chọn cáp cao áp của phƣơng án 1 ĐƠN THÀNH ĐƢỜNG S F L ro R TT GIÁ TIỀN CÁP (kVA) (mm2) (m) (Ω/km) (Ω ) (103 /m) (103 /m) TBATG - B1 1780,47 25 113 0,977 0,055 125 28250 TBATG - B2 2872,50 50 50 0,494 0,012 174 17400 TBATG - B3 1066,87 16 58 1,47 0,042 80 9200 TBATG - B4 824,36 16 106 1,47 0,078 80 16920 TBATG - B5 217,36 16 181 1,47 0,266 80 14480 3 Tổng vốn đầu tƣ cho đƣờng dây: VD = 86250.10 Đ
  32. * Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đƣờng dây: - Công thức xác định tổn thất công suất tác dụng trên đƣờng dây: Sách Thiết kế cấp điện [trang 63] 2 Sttpx -3 ΔP = 2 .R.10 ( kW). Udm - Trong đó: 1 R = .r .l ( ) n 0 n - số đƣờng dây đi song song - Tổn thất ΔP trên đoạn cáp từ TBATG – B1 : ΔP = = 1,66 (kW) - Tính toán tƣơng tự cho các đƣờng dây khác ta có kết quả : Bảng 2.5 Tổn thất công suất tác dụng trên các đƣờng dây của phƣơng án 1 F L r R S ΔP ĐƢỜNG CÁP o TT (mm2) (m) (Ω/km) (Ω ) (kVA) (kW) TBATG - B1 25 113 0,927 0,052 1780,47 1,660 TBATG - B2 50 50 0,494 0,012 2872,50 1,019 TBATG - B3 16 58 0,977 0,028 1066,87 0,320 TBATG - B4 16 106 1,47 0,078 824,36 0,528 TBATG - B5 16 181 1,47 0,266 217,36 0,126 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đƣờng dây: ∑ΔPD = 3,653 kW * Xác định tổn thất điện năng trên đƣờng dây: - Tổn thất điện năng trên các đƣờng dây đƣợc xác định theo công thức: {Sách cung cấp điện trang 28} ΔAD = ∑ ΔPD. - 4 2 = ( 0,124 + 10 .Tmax) .8760 = 3410,93 h - Trong đó : - thời gian tổn thất công suất lớn nhất,  = 3410,93 h.với Tmax =5000 h ΔAD = 3,653.3410,93 = 12460,15 (kWh)
  33. 2.3.2. Vốn đầu tƣ mua máy cắt điện trong mạng điện cao áp phƣơng án 1: * Chọn máy cắt điện: - Chọn máy cắt phía hạ áp của TBATG: - Chọn máy cắt F200 của hãng Schneider( Pháp) có Iđm = 1250 A. Giá mỗi máy là 17000 USD. Máy cắt liên lạc ta cũng chọn là máy cắt F200 * Chọn máy cắt cho mạch cáp từ TBATG đến B1: - Dòng điện cƣỡng bức khi sự cố hỏng một đƣờng cáp: - Chọn máy cắt F200 của hãng Schneider ( Pháp) có Iđm = 1250 A, giá mỗi máy là 17000 USD. - Tính toán tƣơng tự cho các mạch cáp khác ta có bảng kết quả chọn cáp mhƣ sau: Bảng 2.6 Kết quả chọn máy cắt cao áp phƣơng án I LOẠI THÀNH STT SỐ Icb ĐƠN GIÁ ĐƢỜNG CÁP MÁY TIỀN ( kVA ) MẠCH (A) (USD) CẮT (USD) TBATG 8603,49 2 496,72 F200 17000 34000 MCLL - 1 - F200 17000 17000 TBATG - B1 1780,47 2 102,80 F200 17000 34000 TBATG - B2 2872,50 2 165,84 F200 17000 34000 TBATG - B3 1066,87 2 61,60 F200 17000 34000 TBATG - B4 824,36 2 47,59 F200 17000 34000 TBATG - B5 217,36 1 12,55 F200 17000 17000 6 Tổng vốn đầu tƣ cho máy cắt: VMC = 204000 USD = 3268,08.10 Đ 2.3.3 Chi phí vòng đời của phƣơng án 1: - Khi tính toán vốn đầu tƣ xây dựng mạng điện ở đây ta chỉ tính đến giá thành cáp, MBA và máy cắt điện khác nhau của các phƣơng án.(V =VB+VD +VMC). những phần giống nhau đƣợc bỏ qua để giảm nhẹ khối lƣợng tính toán.
  34. * Tổn thất điện năng trong các phƣơng án bao gồm tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và tổn thất điện năng trong các đƣờng dây: ΔA = ΔAB + ΔAD * Chi phí vòng đời của phƣơng án 1 : - Vốn đầu tƣ: 6 V1=VB+VD+VMC=(1991,1 + 86.25 + 3268,08).10 = 5345,43 .106(đ) -Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đƣờng dây: ΔA1 = ΔAB + ΔAD = 526802,43 + 12460,15 = 539262,58 (kWh) - Chi phí vòng đời : (1+i)T -1 Cvđ = V + CA = V+CA0. i(1+i)T - Trong đó: - V = 5345,43.106đ - CA0 = A1. A với A= 1000đ/kWh; A1= 539262,58 kWh 6 CA0 = 539262,58.1000 = 539,26.10 đ i = 12%; T=30 năm. 30 6 6 (1+0,12) -1 - Vậy: Cvđ1= 5345,43.10 + 539,26.10 . 0,12(1+0,12)30 = 5345,43.106+ 539,26.106. 8,0552 = 9689,28.106 (đ) Phƣơng án 2: - Trong phƣơng án 2, ta dùng chung đƣờng cáp cho 2 trạm B1 và B2 là đoạn TBATG – B2, dùng chung đƣờng cáp cho 2 trạm B3 và B4 là đoạn TBATG – B3. Phƣơng án về TBA phân xƣởng không thay đổi.
  35. Hình 1.6: Sơ đồ phƣơng án 2 2.3.4. Chọn MBA phân xƣởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA * Tính toán tƣơng tự nhƣ ở phƣơng án 1 ta có các kết quả sau: Bảng 2.7 Kết quả chọn MBA phân xƣởng cho phƣơng án 2 Tên Sdm UC/UH ΔPO ΔPN UN IO Số Giá Thành TBA (kVA ) (kV) (kW) (kW) (%) (%) lƣợng (106Đ) tiền(106 Đ) TBATG 5600 35/10 5,27 34,5 7 0,7 2 505 1010 B1 1000 10/0,4 1,55 9 5 1,3 2 125 250 B2 1600 10/0,4 2,1 15,5 5,5 1,0 2 204,8 409,6 B3 560 10/0,4 0,94 5,21 4 1,5 2 69,8 139,6 B4 560 10/0,4 0,94 5,21 4 1,5 2 69,8 139,6 B5 250 10/0,4 0,64 3 4 1,7 1 42,3 42,3 6 Tổng vốn đầu tƣ cho TBA: KB = 1991,1.10 đ Bảng 2.8 Bảng kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA phƣơng án 2 ΔPN TÊN TBA SỐ MÁY STT( kVA) SĐM(kVA) ΔPO (kW) (kW) ΔA (kWh) TBATG 2 8603,49 5600 5,27 34,5 231208,95 B1 2 1780,47 1000 1,55 9 75814,28 B2 2 2872,50 1600 2,1 15,5 121994,82 B3 2 1066,87 560 0,94 5,21 48718,90 B4 2 830,62 560 0,94 5,21 35723,62 B5 1 217,36 250 0,64 3 13341,86 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ΔAB = 526820,43
  36. 2.3.5. Chọn đây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện: Bảng 2.9 kết quả chọn cáp cao áp của phƣơng án 2 ĐƠN THÀNH STT F L ro R ĐƢỜNG GIÁ TIỀN CÁP ( (kVA) (mm2) (m) (Ω/km) (Ω) (103Đ/m) 103Đ/m) TBATG - B2 4652,97 70 50 0,342 0,017 208 20800 TBATG - B3 1891,24 25 58 0,927 0,054 125 14500 B2 - B1 1780,47 25 63 0,927 0,058 125 15750 B3 - B4 824,36 16 48 1,47 0,071 80 7720 TBATG - B5 217,36 16 181 1,47 0,266 80 14480 3 Tổng vốn đầu tƣ cho đƣờng dây: KD = 73250.10 Đ Bảng 2.10 Tổn thất công suất trên các đƣờng dây của phƣơng án 2 F L ro R STT ΔP ĐƢỜNG CÁP (mm2) (m) (Ω/km) (Ω ) (kVA) (kW) TBATG - B2 70 50 0,342 0,009 4652,97 1,851 TBATG - B3 25 58 0,927 0,027 1891,24 0,962 B2 - B1 25 63 0,927 0,029 1780,47 0,926 B3 - B4 16 48 1,47 0,035 824,36 0,241 TBATG - B5 16 181 1,47 0,266 217,36 0,126 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đƣờng dây: ∑ΔPD = 4,105 kW - Tổng tổn thất điện năng trên các đƣờng dây trong phƣơng án 2 ΔAD = 4,105.3410.93 = 14001,95 (kWh) 2.3.6. Vốn đầu tƣ mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phƣơng án 2 : Bảng 2.11 Kết quả chọn máy cắt phƣơng án 2 STT SỐ Icb ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN ĐƢỜNG CÁP LOẠI MÁY CẮT ( kVA ) MẠCH (A) (USD) (USD) TBATG 8603,49 2 496,72 F200 17000 34000 MCLL - 1 - F200 17000 17000 TBATG - B2 4652,97 2 268,64 F200 17000 34000 TBATG - B3 1891,24 2 109,19 F200 17000 34000 TBATG - B5 217,36 1 12,55 F200 17000 17000 6 Tổng vốn đầu tƣ cho máy cắt: VMC =136000 USD = 2178,72.10 Đ
  37. 2.3.7. Chi phí vòng đời của phƣơng án 2 : * Chi phí vòng đời của phƣơng án 2 : -Vốn đầu tƣ: 6 6 V2=VB + VD+VMC = (1991, + 73,25 + 2178,72).10 = 4243,07.10 đ - Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đƣờng dây: ΔA2 = ΔAB + ΔAD = 526820,43 + 14001,95 = 540822,38 (kWh) - Chi phí vòng đời: Cvđ = V + CA = V+CA0. 6 - Trong đó: - V2 = 4243,07.10 đ - CA0= A2. A với A= 1000đ/kWh; A2= 540822,38 (kWh) 6 CA0 = 540822,38.1000 = 540,82.10 đ - i = 12%; T=30 năm. 6 6 - Vậy: Cvđ2= 4243,07.10 + 540,82.10 . = 4243,07.106 + 540,82.106. 8,0552 = 8599,48.106 Đ Bảng 2.12 tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phƣơng án. VỐN ĐẦU TƢ TỔN THẤT ĐIỆN CHI PHÍ VÒNG ĐỜI PHƢƠNG ÁN ( 106 Đ) NĂNG ( kWh ) ( 106 Đ) Phƣơng án 1 5345,43 539262,58 9689,28 Phƣơng án 2 4243,07 540822,38 8599,48 Nhận xét : - Từ kết quả tính toán ta thấy phƣơng án 2 là phƣơng án tối ƣu vì có vốn đầu tƣ và chi phí vòng đời nhỏ hơn, mặt khác tổn thất điện năng cũng rất nhỏ.vì thế ta sử dụng phƣơng án 2 làm phƣơng án để thiết kế mạng cao áp cho nhà máy.
  38. 2.4. THIẾT KẾ CHI TIẾT MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY: 2.4.1 Chọn cáp cao áp và hạ áp của nhà máy. * Chọn cáp hạ áp của nhà máy: - Cáp từ trạm biến áp B4 tới phân xƣởng 5: - Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp: Icp ≥ Imax - Tra PL4.28 TL1 chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi + trung tính cách điện PVC do 2 hãng LENS chế tạo tiết diện 3x70+1x50 mm với Icp = 246 A. - Tƣơng tự cho các tuyến cáp hạ áp khác ta có bảng kết quả chọn cáp: Bảng 2.13: Tổng hợp kết quả chọn cáp cho nhà máy 2 ĐƢỜNG CÁP F (mm ) L (m) Icp, A k1.k2kIcp, A Icb, A PPTT - B2 50 50 200 186 76,75 PPTT - B3 50 58 200 186 31,20 B2 - B1 50 63 200 186 29,37 B3 - B4 50 48 200 186 13,60 PPTT - B5 50 181 200 186 3,59 B1 -8 3x95+1x50 90 298 298 248,94 B5 - 7 3x50+1x35 23 192 192 135,45 B5 - 9 3x50+1x35 61 192 192 52,95 B4 - 5 3x70+1x50 34 246 246 202,71 2.4.2 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện : - Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bịvà dây dẫn đƣợc chọnkhi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. - Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán 6 điểm ngắn mạch:
  39. N- ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh cái. N1,N2 , N5 – Các điểm ngắn mạch phía cao áp của các trạm biến áp phân xƣởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của các trạm. - Điện kháng của hệ thống đƣợc tính theo công thƣc sau: Thiết kế cấp điện [trang 33] 2 Utb XHT = (Ω) (1-70) SN - Trong đó : SN –công suất ngắn mạch phía hạ áp của trạm biến áp khu vực SN = 400 MVA. Utb - điện áp trung bình của phần lƣới làm việc chứa thanh cái. Utb = 1,05 Udm - Điện trở và điện kháng của đƣờng dây: Thiết kế cấp điện {trang 22} 1 1 R= .r l (Ω) X= .x l (Ω) n 0 n 0 - Trong đó : r0, x0 - điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn ( Ω/km) l - chiều dài đƣờng dây.(km) - Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I” bằng dòng dòng điện ngắn mạch ổn định I, nên ta có thể viết : Thiết kế cấp điện [trang 33] " Utb IN = I = I = (1-71) 3.ZN - Trong đó : ZN - tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch thứ i (Ω) - Trị số dòng điện xung kích đựơc tính theo công thức sau : ixk = 1,8. 2 .IN ( kA). (1-72)
  40. CÁP N2 N3 BATG N DDK N3 MC PPTT CÁP N2 BAPX ZC ZB N3 XH ZD N ZC N2 ZB N3 Hình 1.7: Sơ đồ tính toán ngắn mạch. Bảng 2.14 thông số của đƣờng dây trên không và cáp SỐ ĐƢỜNG DÂY F(mm2) I(km) r (Ω/km) x (Ω/km) R(Ω) X(Ω) MẠCH 0 0 TBATTKCN- 2 AC-70 6,03 0,46 0,382 1,3869 1,15173 TPPTT TBATG - B2 2 3,50 0,0500 0,494 0,13 0,0124 0,00325 TBATG - B3 2 3,50 0,0580 0,494 0,13 0,0143 0,00377 B2 - B1 2 3,50 0,0630 0,494 0,13 0,0156 0,0041 B3 - B4 2 3,50 0,0483 0,494 0,13 0,0119 0,00314 TBATG - B5 1 3,50 0,1810 0,494 0,13 0,0894 0,02353 * Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N trên thanh cái của trạm phân phối trung tâm. Xht=Xddk+Xht=1,1517+3,376= 4,5128 R=Rddk=1,3869 =4,48 (kA) Ixk=1,8.IN. =1,8. .4,48=11,405 (kA) - Tính ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh góp phía cao áp của trạm biến áp phân xƣởng B2: RN1=Rddk+RC1=1,3869+0,0124=1,3993 XN1=Xddk+Xht+XC1=1,1517+3,367+0,0033=4,4513
  41. IxkN1-2= 1,8.IN. =1,8. . 4,47=11,389 (kA) - Các điểm ngắn mạch khác dƣợc tính toán tƣơng tự, kết quả ghi trong bảng Bảng 2.15 kết quả tính dòng điện ngắn mạch ĐIỂM NGẮN MẠCH VỊ TRÍ IN, kA iXK, kA N Thanh cái PPTT 4,480 11,405 N1-1 Thanh cái B1 4,466 11,368 N1-2 Thanh cái B2 4,474 11,389 N1-3 Thanh cái B3 4,473 11,386 N1-4 Thanh cái B4 4,467 11,371 N1-5 Thanh cái B5 4,434 11,287 - Tính ngắn mạch tại N2 trên thanh cái phía hạ áp trạm biến áp phân xƣởng B2: - Điện trở và điện kháng của máy biến áp đƣợc tính theo công thức: - Tính tƣơng tự đối với các trạm biến áp khác ta có kết quả Bảng 2.16 Điện trở và điện kháng của các máy biến áp phân xƣởng Máy biến áp Sđm,kVA ΔPo,kW ΔPN,kW ΔUN,% R,Ω X,Ω B1 1000 1.68 10 6 1,6.10-3 9,6.10-3 B2 1600 2.4 16 6.5 1.10-3 6,5.10-3 B3 560 1.06 5,47 5 2,79.10-3 14.29 B4 560 1.06 5,47 5 2,79.10-3 14,29.10-3 B5 250 0,72 3,2 5 8,19.10-3 32.10-3 - Điện trở và điện kháng của các phần tử cấp 35kV quy đổi về cấp 0,4 kV: tra tài liệu, Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng [pl 3.12 – 13] 2 2 qd 35kVUtb0,4 35kV 0,4 RR.R. 2 Utb35 36,75 2 2 qd 35kVUtb0,4 35kV 0,4 XX.X. 2 Utb35 36,75
  42. - Kết quả quy đổi các thông số cấp 35 kV sang cấp 0,4 kV Bảng 2.17 các thông số quy đổi của điện trở Cấp 35 kV Cấp 0,4 kV STT R, Ω X, Ω R, Ω X, Ω HT 3,376 0,4 0,1643.10-3 0,136410-3 TBATTKCN- TPPTT 1,3869 1,1517 0,001510-3 0,000410-3 TBATG - B2 0,0124 0,0033 0,001710-3 0,000410-3 TBATG - B3 0,0143 0,0038 0,001810-3 0,000510-3 B2 - B1 0,0156 0,0041 0,001410-3 0,000410-3 B3 - B4 0,0119 0,0031 0,010610-3 0,002810-3 TBATG - B5 0,0894 0,0235 - Dòng điện ngắn mạch tại điểm N2-2 -3 XN2=XDDk+XHT+XCL+XB2=0.1364+0.4+0.0004+3.25=3.7868.10 (Ω) -3 RN2=RDDk +RCI+RB2=0.1643+0.0015+0.5=0.6658.10 (Ω) - Tính toán tƣơng tự cho các điểm khác ta có kết quả: Bảng 2.18 kết quả tính ngắn mạch phía hạ áp của các trạm biến áp phân xƣởng. Điểm R, Ω X, Ω IN, kA ixk, kA N2-1 0,9676.10-3 5,3373.10-3 42,57 108,38 N2-2 0,6658.10-3 3,7868.10-3 60,06 152,90 N2-3 1,5614.10-3 7,6797.10-3 29,47 75,01 N2-4 1,5628.10-3 7,6801.10-3 29,47 75,01 N2-5 8,3669.10-3 32,5392.10-3 6,87 17,50 2.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: 2.4.3.1. Trạm phân phối trung tâm:
  43. Trạm phân phối trung tâm là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hƣởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản sau: đảm bảo điều kiện cung cấp điện liên tục theo yêu cầu phụ tải, phải rõ ràng và thuận tiện trong vận hành , sử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật . *) lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của trạm PPTT: - Các máy cắt đặt tại trạm PPTT gồm có 2 máy cắt đƣờng dây trên không và một máy cắt phân đoạn, các máy cắt đƣờng dây đặt ở đầu các đƣờng cáp nối vào thanh cái. Tất cả các máy cắt này đều đƣợc chọn là máy cắt F400 của hãng Schneider ( Pháp). - Các điều kiện để chọn máy cắt: Thiết kế cấp điện {trang 10} Điện áp định mức : UdmMC ≥ Udmm Dòng điện định mức: IdmMC ≥ Icb = 2.Ilvmax Dòng điện cắt định mức : Idmcắt ≥ IN Dòng điện ổn định động cho phép: idm d ≥ ixk Bảng 2.19 Thông số của máy cắt đƣợc chọn: U I I /t Loại đm I (A) mc¾tđm nm «đn I (kA) (kV) đm (kA) (kA/s) mc F400 36 1250 25 25/1 40 - Nhƣ vậy các điều kiện chọn máy cắt đều thỏa mãn . * Chọn thanh dẫn của trạm phân phối trung tâm : - Chọn thanh dẫn đồng- nhôm tiết diện hình máng có sơn có các thông số: Bảng 2.20 Thông số của thanh dẫn Dòng điện cho phép Tiết Mômen trở kháng Mômen quán tính Kích thƣớc,mm lâu dài cả diện cm3 cm4 một hai thanh, cực A mm2 Một h b c r Một thanh Hai thanh Hai thanh Đồng Nhôm thanh 75 35 5,5 6 695 14,1 3,17 30,1 53,1 7,6 113 3250 2670
  44. - Thanh dẫn đã cho chọn vƣợt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định động. *) Lựa chọn và kiểm tra BU: - Máy biến áp đo lƣờng ( máy biến điện áp) có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kì xuống 100 V hoặc 100/ 3 cấp nguồn áp cho mạch đo lƣờng, điều khiển và bảo vệ. - Các BU thƣờng đấu theo sơ đồ V/V; Y/Y. ngoài ra còn có loại BU 3 pha 5 trụ Y0/Y0/ , ngoài chức năng thông thƣờng cuộn tam giác hở có nhiệm vụ báo chạm đất 1 pha. BU này thƣờng dùng cho mạng trung tính cách điện ( 10 kV, 35 kV). - BU đƣợc chọn theo điều kiện : Thiết kế cấp điện {trang 12} Điện áp định mức : UdmBU ≥ Udm m = 35 (kV) Bảng 2.21 Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS36 Thông số kỹ thuật Udm kV 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1' ,kV 70 U chịu đựng xung 1,2/50 µs , kV 170 U1dm , kV 35/ U2 dm ,V 120/ Tải định mức , VA 400 Trọng lƣợng , kG 55 *) Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI: - Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp xuống 5 A ( 1A hoặc 10 A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lƣờng tự động hóa và bảo vệ rơ le. - BI đƣợc chọn theo điều kiện sau: Thiết kế cấp điện {trang 12} Điện áp định mức : Udm BI ≥ Udmm = 35 (kV) Icb max 8630,49 Dòng điện sơ cấp định mức : IdmBI ≥ = =118,64(A) 1,2 1,2. 3.35 - Chọn BI loại 4ME16 kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo
  45. Bảng 2.22 Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME16 Thông số kỹ thuật 4ME16 Udm, kV 36 U Chịu đựng tần số công nghiệp 1', kV 70 U Chịu đựng xung 1,2/50µs kV 170 I1 dm , A 5-1200 I2 dm, A 1 hoặc 5 I ôđnhiệt1s , kA 80 Iôđ động , kA 120 *) Lựa chọn chống sét van: - Chống sét van là thiết bị điện trở phi tuyến có nhiệm vụ chống sét truyền từ đƣờng dây không cho truyền vào trạm phân phối và trạm biến áp. Với điện áp định mức của lƣới điện, điện trở chống sét có trị rất lớn không cho dòng điện đi qua, kkhi có quá điện áp khí quyển, điện trở của chống sét van giảm xuống rất bé tháo dòng điện sét xuống đất. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV [Tr 383] - Chống sét van đƣợc chọn theo cấp điện áp Udmm = 35 kV. Chọn loại chống sét van PBC-35 do Liên Xô chế tạo có Udm = 35 kV Tñ MC C¸c tñ MC ®Çu ra Tñ BU Tñ MC Tñ BU C¸c tñ MC ®Çu ra Tñ MC ®Çu vµo cña ph©n ®o¹n TG1 vµ CSV ph©n ®o¹n vµ CSV cña ph©n ®o¹n TG2 ®Çu vµo Hình 1.8 Sơ đồ ghép nối trạm trung tâm tất cả các tủ hợp bộ đều của hãng SIEMENS, cách điện bằng SF6,không cần bảo trì. Dao cách ly có 3 vị trí Hở mạch , nối đất và tiếp đất
  46. 2.4.3.2.Trạm biến áp phân xƣởng: - Các trạm biến áp phân xƣởng đều đặt các máy biến áp do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo theo đơn đặt hàng. Vì các trạm biến áp phân xƣởng đặt không xa TPPTT, nên phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì. Cầu dao dùng để cách ly máy biến áp khi sửa chữa. Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp. Phía hạ áp đặt áp tô mát tổng và các áp tô mát nhánh , thanh cái hạ áp đƣợc phân đoạn bằng áp tô mát phân đoạn để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm ta chọn phƣơng thức các máy biến áp làm việc độc lập. Tñ cao ¸p MBA 250- Tñ A tæng Tñ A nh¸nh 35/0,4 Hình 1.9: Sơ đồ trạm 1 máy biến áp
  47. Tñ cao ¸p MBA 35/0,4 Tñ A tæng Tñ A nh¸nh Tñ A Tñ A nh¸nh Tñ A tæng MBA 35/0,4 Tñ cao ¸p ph©n ®o¹n Hình 2.1: Sơ đồ trạm 2 máy biến áp *) Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp: Cầu dao hay còn gọi là dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện và phần không mang điện , tạo khoảng cách an toàn trông thấy , phục vụ cho công tác sửa chữa , kiểm tra, bảo dƣỡng lƣới điện. Dao cách ly cũng có thể đóng cắt dòng không tải của máy biến áp. Cầu dao đƣợc chế tạo ở mọi cấp điện áp. Ta dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm lắp đặt và thay thế. Dao cách ly đƣợc chọn theo các điều kiện sau: Thiết kế cấp điện {trang 11} - Điện áp định mức: UdmCL ≥ Udm m = 35 (kV) - Dòng điện định mức : IdmCL ≥ Icbmax = 39.65 (A) - Dòng điện ổn định động cho phép: idmd ≥ ixk = 11,389 (kA) - Chọn loại 3DC do hãng Siemens chế tạo Bảng 2.23 Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC UĐM, kV IĐM, A INt, kA INmax, kA 36 630-2500 20-31,5 50-80
  48. *) Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp: Cầu chì là thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Cầu chì có nhiều kiểu, đƣợc chế tạo ở nhiều cấp điện áp khác nhau. Ở cấp điện áp cao áp và trung áp thƣờng dùng loại cầu chì ống. Điều kiện chọn cầu chì Thiết kế cấp điện {trang 12} - Điện áp định mức : Udmcc ≥ Udmm = 35 kV 1,4.SdmBA - Dòng điện định mức: Idmcc ≥ Icb = 3.Udm (3) - Dòng điện cắt định mức: Idmcắt ≥ IN - Chọn cầu chì ống cao áp do Siemens chế tạo. Bảng 2.24 Kết quả chọn cầu chì cao áp LOẠI CẦU TRẠM I , A I (3), kA U , kV I , A I , A I , kA cb N CHÌ ĐM ĐM CẮTNMIN CẮTN B1 23,09 2,161 3GD1 606-5B 36 25 230 31,5 B2 36,95 2,162 3GD1 608-5D 36 40 315 31,5 B3 12,93 2,162 3GD1 604-5B 36 20 120 31,5 B4 12,93 2,161 3GD1 603-5B 36 16 62 31,5 B5 4,12 2,155 3GD1 601-5B 36 6 315 31,5 *) Lựa chọn và kiểm tra áptômát: Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do có ƣu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn , tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự đọng hóa cao, nên áptômát dù đắt tiền vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi trong lƣới điện hạ áp công nghiệp cũng nhƣ lƣới điện sinh hoạt. Áptômát tổng, áptômát nhánh và áptômát phân đoạn đều chọn dùng các áptômát của hãng Merlin Gerin chế tạo. Áptômát đƣợc chọn theo các điều kiện sau: Thiết kế cấp điện{Trang15} * Đối với áptômát tổng và áptômát phân đoạn: - Điện áp định mức : UdmA ≥ Udmm = 0.38 (kV)
  49. 1,4.SdmBA - Dòng điện định mức : IdmA ≥ Icb = 3.Udm Bảng 2.25 Kết quả chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn: Số TRẠM I , A Loại U , V I , A I , kV Số cực cb lƣợng dm dm cắtN B1 2127,08 M25 3 690 2500 75 3 4 B2 3403,33 M40 3 690 4000 75 3 4 B3 1191,16 M12 3 690 1250 40 3 4 B4 1191,16 M12 3 690 1250 40 3 4 B5 379,84 M08 1 690 800 40 3 4 Đối với áptômát nhánh - Điện áp định mức: UdmA ≥ Udmm = 0,38 (kV) Sttpx - Dòng điện định mức: IdmA ≥ Itt = n. 3.Udmm Trong đó : n - số áptômát nhánh đƣa điện về phân xƣởng. Bảng 2.26 Kết quả chọn áptômát nhánh Tên phân xƣởng STT, kVA ITT, A Loại SL Udm, V Idm, A IcắtN, kA PX kéo sợi 1616,63 1228,10 M12 2 690 1250 40 PX dệt vải 2872,50 2182,15 M25 2 690 2500 55 PX nhuộm và in hoa 1066,87 810,47 M10 2 690 1000 40 PX giặt là và đóng gói 690,94 524,89 M08 2 690 800 40 PX sửa chữa cơ khí 139,68 212,22 M08 1 690 800 40 PX mộc 93,37 141,85 M08 1 690 800 40 Trạm bơm 89,15 135,45 M08 1 690 800 40 Khu nhà văn phòng 163,85 248,94 M08 1 690 800 40 Kho vật liệu trung tâm 34,85 52,95 M08 1 690 800 40 *) Lựa chọn thanh góp: Thanh góp góp là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp đến và phân phối điện năng cho các phụ tải tiêu thụ. Thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bị phân phối Tùy theo dòng phụ tải mà thanh góp có cấu tạo khác nhau.Các thanh góp đƣợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Dòng điện cƣỡng bức tính với
  50. trạm biến áp có công suất lớn nhất là trạm B2 có Stt = 2872,50 (kVA): Tra sách thiết kế cấp điện {trang 17} Stt 2872,50 k1.k2.Icp ≥ = = 4364,31 A 3.Udm 3.0,38 Ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình chữ nhật có kích thƣớc 100x10mm2 mỗi pha ghép 3 thanh có dòng điện cho phép Icp = 4650 (A) k1 = 1 Với thanh góp đặt đứng k2 = 1 ( hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trƣờng) Icp = 4650 > Icb = 4364,31 (A) *) Kiểm tra cáp đã chọn: Ta chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN2 = 4,474 (kA) Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: Tra sách thiết kế cấp điện {trang 17} F ≥ α.I∞. tqd Trong đó : α - hệ số nhiệt đọ , cáp lõi đồng α = 6 ∞ - dong điện ngắn mạch ổn định. tqd - thời gian quy đổi đƣợc xác định nhƣ tổng thời gian tác đọng của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện, tqd = f(β”, t). t-thời gian tồn tại ngắn mạch (thời gian cắt ngắn mạch), lấy t = 0,5 s I" β” = , ngắn mạch xa nguồn ( I” = I∞) nên β”= 1 I - Tra đồ thị trang 109 TLVI tìm đƣợc tqd = 0,4 2 - Tiết diện ổn định của cáp: F ≥ α.I∞. = 6.4,474. 0,4 = 17 mm - Vậy cáp đã chọn có tiết diện 50 mm2 là hợp lý.
  51. Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp nhà máy
  52. CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CỦA PHÂN XƢỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 3.1. ĐÁNH GIÁ VỀ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƢỞNG SỦA CHỮA CƠ KHÍ: Tổng công suất định mức (Pđm) của các thiết bị dùng điện trong phân xƣởng sửa chữa cơ khí là 255,5 kW trong đó công suất là của các thiết bị điện là các máy cắt gọt nhƣ tiện, phay ,bào, mài ,chiếm chủ yếu. Yêu cầu về cung cấp điện không cao lắm, điện áp yêu cầu không có gì đặc biệt mà chỉ là điện áp 0,38 kV . Còn lại là công suất của máy khoan và máy phay ,các máy này cũng không có yêu cầu đặc biệt gì về cung cấp điện Nhƣ vậy qua phân tích trên ta đánh giá phụ tải phân xƣởng sửa chữa cơ khí là hộ loại 3. Phân xƣởng sửa chữa cơ khí gồm 51 thiết bị chia làm 5 nhóm. Công suất tính toán của phân xƣởng là 139,68 kVA trong đó 5,12 kW sử dụng để chiếu sáng. Trong tủ phân phối đặt 1 Áptômát tổng và 6 áptômat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng 3.2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỚNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 3.2.1. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xƣởng : Mạng điện phân xƣởng thƣờng có các dạng sơ đồ chính sau - Sơ đồ hình tia : Kiểu sơ đồ hình tia mạng cáp các thiết bị đƣợc dùng điện đƣợc cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực hoăc từ các tủ phân phối bằng các đƣờng cáp độc lập. Kiểu sơ đồ cung cấp điện có độ tin cậy cao, nhƣng chi phí đầu tƣ lớn thƣờng đƣợc dùng ở các hộ loại 1 và loại 2.
  53. Hình 2.3: Sơ đồ mạng hình tia - Sơ đồ đƣờng dây trục chính: Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp các Tủ động lực đƣợc cung cấp điện từ tủ phân phối bằng các đƣờng cáp chính các đƣờng cáp này cùng một lúc cung cấp điện cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các tủ động lực nhƣ bằng các đƣờng cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị . Ƣu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp , chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xƣởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhƣợc điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thƣờng dùng cho các hộ loại III . Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đƣờng dây (đƣờng dây trục chính nằm trong nhà, Từ các tủ phân phối cấp điện đến các đƣờng dây trục chính (các đƣờng dây trục chính có thể là các cáp một sợi hoăc đƣờng dây trần gá trên các sứ bu - li đặt dọc tƣờng nhà xƣởng hay nơi có nhiều thiết bị). Từ các đƣờng trục chính đƣợc nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhƣng không đảm bảo đƣợc độ tin cầy cung cấp điện, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xƣởng loại cũ . Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đƣờng dây trên không. Bao gồm các đƣờng trục chính và các đƣờng nhánh đều đƣợc thực hiện bằng dây trần bắt trên các cột có xà sứ (các đƣờng nhánh có thể chỉ gồm 2 dây hoặc cả 4 dây). Từ các đƣờng nhánh sẽ
  54. đƣợc trích đấu đến các phụ tải bằng các đƣờng cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thƣờng bố trí ngoài trời. Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy cung cấp điện cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng. - Sơ đồ thanh dẫn: Kiểu sơ đồ cung cấp điện bằng thanh dẫn. Từ tủ phân phối có các đƣờng cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn ( bộ thanh dẫn có thể là các thanh đồng trần gá trên các giá đỡ có sứ cách điện hoặc đƣợc gá đặt toàn bộ trong các hộp cách điện có nhiêù lỗ cắm ra trên dọc chiều dài ).Các bộ thanh dẫy này thƣờng đƣợc gá dọc theo nhà xƣởng hoặc những nơi có mật độ phụ tải cao, đƣợc gá trên tƣờng nhà xƣởng hoặc thậm chí trên nắp dọc theo các dẫy thiết bị có công suất lớn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đƣờng cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị (việc đấu nối có thể thực hiện trực tiếp lên thanh cái trần hoặc bằng cách cắm vào các ổ đấu nối với trƣờng hợp bộ thanh dẫn là kiểu hộp). Ƣu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhƣng đòi hỏi chi phí khá cao. Thƣờng dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao). Hình 2.4: Sơ đồ thanh dẫn
  55. - Sơ đồ hỗn hợp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải. Từ những ƣu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xƣởng, cụ thể là : - Tủ phân phối của phân xƣởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 6 áptômát nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. - Các tủ động lực: Mỗi tủ đƣợc cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xƣởng bằng một đƣờng cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xƣởng. Các nhánh ra cũng đặt các áptômát nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thƣờng các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ động lực. - Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì đƣợc cấp bằng đƣờng cáp hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thành nhóm và đƣợc cung cấp bằng đƣờng cáp trục chính. - Mỗi động cơ máy công cụ: Đƣợc đóng cắt bằng một khởi động từ kèm theo sẵn trên máy, trong khởi động từ có rơle nhiệt bảo vệ quá tải. Các áptômát nhánh đặt trên đầu ra của tủ động lực có nhiệm vụ bảo vệ và cắt ngắn mạch khi có sự cố. Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện
  56. 3.2.2. Chọn vị trí tủ động lực và phân phối : Nguyên tắc chung : Vị trí của tủ động lực và phân phối đƣợc xác định theo các nguyên tắc nhƣ sau: + Gần tâm phụ tải + Không ảnh hƣởng đến giao thông đi lại + Thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành + Thông gió thoáng mát và không có chất ăn mòn và cháy chập 3.2.3. Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phƣơng thức lắp đặt các đƣờng cáp - Dẫn điện từ trạm biến áp B4 về phân xƣởng dùng loại cáp ngầm đặt trong rãnh - Dẫn điện từ tủ phân phối của phân xƣởng đến các tủ động lực và đến các thiết bị sử dụng điện đƣợc dùng bằng cáp đi trong hầm cáp và các ống thép chôn dƣới mặt sàn nhà xƣởng. 3.3. CHỌN TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC 3.3.1. Nguyên tắc chung:` - Đảm bảo điều kiện làm việc dài hạn: UđmA Umạng = 380 (V) IđmA Ilvmax (của nhóm hay phân xƣởng) - Trong đó: UđmA là điện áp định mức của áptômát IđmAlà sòng điện định mức của áptômat tổng - số lộ ra và vào phù hợp với sơ đồ đi dây Iđmra Itt - Thiết bị bảo vệ phù hợp với sơ đồ nối dây và yêu cầu của phụ tải - Kiểu loại tủ phù hợp với phƣơng thức lắp đặt, vận hành, địa hình và khí hậu 3.3.2. Chọn tủ phân phối
  57. Atæng A nh¸nh ĐL2 Đ3 ĐL4 ĐL5 CS ĐL1 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối * Phân xƣởng sửa chữa cơ khí có: - 5 Nhóm máy và hệ thống chiếu sáng; (kết quả bảng phân nhóm chƣơng II): Thiết kế cấp điện [trang 53]: Ilvmax=Ittpx= = 212,22 (A) Vậy ta chọn loại tủ đặt trên sàn nhà xƣởng có 1 đầu vào và 6 đầu ra Uđmtủ = 690(V) Iđmtủ = 400 (A) * Chọn áptômát tổng - Chọn áptômát đặt tại phía thanh góp trạm biến áp B4 và áptômát tổng của tủ phân phối ta chọn cùng 1 loại. Chọn áptômát loại M08 có dòng điện cho phép là Icp = 800A * Chọn ATM nhánh: Bảng 2.27 Kết quả chọn áptômát nhánh TUYẾN S , SỐ TT I , A LOẠI I , A U , V I , kA CÁP kVA TT ĐM ĐM CẮT CỰC Áptômát tổng 139,68 212,22 M08 800 690 40 4 TPP - TĐL1 39,63 60,21 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL2 19,43 29,52 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL3 18,54 28,17 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL4 43,34 65,85 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL5 35,34 53,69 NC125H 125 415 10 3
  58. * Chọn cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực: - Các đƣờng cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực đƣợc đi trong rãnh cáp nằm dọc theo tƣờng phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xƣởng . Cáp đƣợc chọn theo điều kiện phát nóng và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp không lớn nên ta không cần kiểm tra lại theo điểu kiện tổn thất điện áp cho phép. - Điều kiện chọn cáp: khc.Icp ≥ Itt (4-1) - Trong đó : Itt – dòng điện tính toán của nhóm phụ tải. Icp – dòng điện phát nóng cho phép tƣơng ứng với từng loại dây, từng loại tiết diện. - Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng áptômát: Icp ≥ (4-2) - Với cáp chôn riêng từng tƣyến dƣới đất nên khc = 1. - Chọn cáp từ TPP tới TĐL1: khc.Icp = Icp ≥ Itt = 60,21 (A) khc.Icp = Icp ≥ = 104,17 (A) - Kết hợp hai điều kiện trên lại ta chọn cáp đồng bốn lõi tiết diện 35 mm2 cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có Icp = 174 (A) Các tuyến cáp khác chọn tƣơng tự. Ta có kết quả tính toán cho trong bảng sau Bảng 2.28 Kết quả chọn cáp từ TPP tới các TĐL I TUYẾN CÁP S , kVA I , A kdnh LOẠI I , A TT TT 1,5 CP B4-TPP 139,68 212,22 - 3*70+50 254 TPP - TĐL1 39,63 60,21 104,17 4G35 174 TPP - TĐL2 19,43 29,52 104,17 4G35 174 TPP - TĐL3 18,54 28,17 104,17 4G35 174 TPP - TĐL4 43,34 65,85 104,17 4G35 174 TPP - TĐL5 35,34 53,69 104,17 4G35 174
  59. 3.3.3. Chọn tủ động lực và dây dẫn từ tủ động lực tới các thiết bị Atæng A nh¸nh Hình 2.7 : Sơ đồ nguyên lý tủ động lực *) Chọn áptômát tổng: - Các áptômát tổng của các tủ động lực có thông số tƣơng tự nhƣ các áptômát nhánh tƣơng ứng trong các tủ phân phối. Kết quả lựa chọn ghi trong bảng sau Bảng 2.29 Kết quả chọn áptômat tổng của các tủ động lực S , SỐ TUYẾN TT I , A LOẠI I , A U , V I , kA kVA TT ĐM ĐM CẮT CỰC TPP - TĐL1 39,63 60,21 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL2 19,43 29,52 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL3 18,54 28,17 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL4 43,34 65,85 NC125H 125 415 10 3 TPP - TĐL5 35,34 53,69 NC125H 125 415 10 3 *) Chọn áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực: - Điều kiện chọn: UdmA ≥ Udmm = 0,38 (kV) IdmA ≥ Itt - áptômát bảo vệ máy tiên ren nhóm I Pđm= 7 (kW) IđmA ≥ Itt = = 17,73 (A)
  60. - Tra bảng chọn áptômát C60a của hãng Merin Gerin chế tạo có IđmA=25 (A), UdmA = 440 (V), IN = 10 (kA) *) Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép theo (4-1) & (4-2) knc.Icp ≥ Itt - Ở đây knc = 1 - Và phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng áptômát: Icp ≥ * Tính toán cho nhóm 1: - Tính toán cho một máy tiện ren: Icp ≥ Itt = 17,73 (A) Icp ≥ = 20,38 (A) - Sách thiết kế cấp điện Tra PL 4.29 TL1chọn dây dẫn PVC do LENS chế tạo loại 4G2,5 có tiết diện 2,5mm2 có dòng điện cho phép là 31 A. Cáp đƣợc đặt trong ống thép có đƣờng kính 3/4" chôn dƣới nền phân xƣởng. - Các áptômát và đƣờng cáp khác đƣợc chọn tƣơng tự, kết quả ghi trong bảng. Do công suất các thiết bị không lớn và đều đƣợc bảo vệ bằng áptômát nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân xƣởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động và điều kiện ổn định nhiệt. Bảng 2.30 Kết quả chọn áptômát và cáp trong các tủ động lực đến thiết bị Công suất Phụ tải Dây dẫn Áptômát đặt Tên máy Mã Mã ( kW) P (kW) I , A D I , A I , A I /1,5 tt dm ồng thép hiệu cp hiệu dm kdnh Nhóm1 Máy tiện ren 7 14 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy tiện ren 7 14 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy tiện ren 10 20 25,32 3/4" 4G4 42 C60a 40 33,33 Máy tiện ren cấp chính 1,7 1,7 4,30 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 xác cao Máy doa toạ độ 2 2 5,06 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33
  61. Máy bào ngang 7 14 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy xọc 2,8 2.8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy phay vạn năng 7 7 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Nhóm 2 3/4" C60a 0,00 Máy mài tròn 4,5 9 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy mài phẳng 2,8 2,8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60H 10 8,33 Máy mài tròn 2,8 2,8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài vạn năng 1,75 1,75 4,43 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài dao cắt gọt 0,65 0,65 1,65 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài mũi khoan 1,5 1,5 3,80 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài sắc mũi phay 1 1 2,53 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài dao chốt 0,65 0,65 1.65 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài mũi khoét 2,9 2,9 7,34 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài thô 2,8 2,8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Nhóm 3 Máy phay ngang 7 7 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy phay đứng 2,8 5,6 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy khoan đứng 2,8 2,8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy khoan đứng 4,5 4,5 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy cắt mép 4,5 4,5 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Thiết bị để hoá bền kim 0,8 0,8 2,03 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 loại Máy giũa 2,2 2,2 5,57 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy khoan bàn 0,65 1,3 1,65 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy mài tròn 1,2 1,2 3,04 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Nhóm 4 Máy tiện ren 4,5 13,5 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy tiện ren 7 7 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy tiện ren 7 7 17,73 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy tiện ren 10 30 25,32 3/4" 4G4 42 C60a 40 33,33 Máy tiện ren 14 14 35,45 3/4" 4G4 42 C60a 40 33,33 Máy khoan hƣớng tâm 4,5 4,5 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy bào ngang 2,8 2,8 7,09 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Nhóm 5 Máy khoan đứng 4,5 9 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83 Máy bào ngang 10 10 25,32 3/4" 4G4 42 C60a 40 33,33 Máy mài phá 4,5 4,5 11,40 3/4" 4G2,5 31 C60a 25 20,83
  62. Máy khoan bào 0,65 0,65 1,65 3/4" 4G1,5 23 C60a 10 8,33 Máy biến áp hàn 21,3 21,3 53,94 3/4" 4G6 75 C60a 60 50,00 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp PXSC cơ khí
  63. CHƢƠNG 4. TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện năng đƣợc sản suất ra. Hệ số công suất cos φ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trƣơng lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản suất, phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất đƣợc biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát và hộ tiêu thụ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng điện bằng không. Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lƣợng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì vậy để tránh truyền tải một lƣợng Q khá lớn trên đƣờng dây, ngƣời ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ, ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm nhƣ vậy đƣợc gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng đƣợc nâng cao, giữa P, P Q và góc φ có quan hệ sau : φ = arctg (4.1) Q
  64. 4.2. CHỌN THIẾT BỊ BÙ: Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích, ở đây ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ƣu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay nhƣ máy bù đồng độ nên lắp ráp, vận hành và bảo quản dễ dàng. Tụ điện đƣợc chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tuỳ theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tƣ ngay một lúc. Tuy nhiên, tụ điện cũng có một số nhƣợc điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy xí nghiệp có công suất không thật lớn thƣờng dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất. Vị trí các thiết bị bù ảnh hƣởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở Trạm phân phối trung tâm, thanh cái cao áp, hạ áp của Trạm biến áp phân phối, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lƣợng đặt các thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phƣơng án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trƣờng hợp công suất và dung lƣợng bù công suất phản kháng của các nhà máy, thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lƣợng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của các Trạm biến áp phân xƣởng để giảm nhẹ vốn đâù tƣ và thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành. 4.3 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƢỢNG BÙ: 4.3.1.Xác định dung lƣợng bù: - Dung lƣợng bù cần thiết cho nhà máy đƣợc xác định theo công thức sau: Qbù = Pttnm(tgφ1 – tgφ2). - Trong đó: Pttnm - Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy.(kW) φ1 – góc ứng với hệ số công suẩttung bình trƣớc khi bù, cosφ1 = 0,73 φ2 – góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù. cos φ2 = 0,95
  65. - hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp đòi hỏi đặt thiết bị bù, = 0,9 ÷ 1. - Với nhà máy đang thiết kế ta tìm đƣợc dung lƣợng bù cần đặt: Qbù = Pttnm.(tgφ1 – tgφ2). = 4158,71.(0,936 – 0,329) = 2524,3 (kVAr) 4.3.2. Phân bố dung lƣợng bù cho các trạm biến áp phân xƣởng: Từ trạm phân phối trung tâm và các máy biến áp phân xƣởng là mạng hình tia gồm 5 nhánh có sơ đồ nguyên lý thay thế tính toán nhƣ sau : 0,4KV 10KV P +JQ 35KV C¸p i i Q PPTT b BAPX Qbi i Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù: TPPTT 1 RC RC RC 2 3 RC RB2 RB3 RC RB1 RB4 RB5 5 6 7 8 4 Hình 2.10: Sơ đồ thay thế - Công thức tính dung lƣợng bù tối ƣu cho các nhánh của mạng hình tia : (Q Qbù ) Qbi = Qi - × Rtd (4.4) Ri Trong đó : Qbi : Công suất phản kháng cần bù tại đặt tại phụ tải thứ i (kVAr)
  66. Qi : Công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i (kVAr) 6 Q = Qi : Phụ tải tính toán phản kháng tổng của nhà máy.rn - điện i 1 trở của nhánh n. Ri : Điện trở của nhánh thứ i (Ω) 1 R = : Điện trở tƣơng đƣơng của mạng (Ω) (4.5) tđ 1 1 1 1 R1 R2 R3 Ri - Có thể tách mạng ở hình 2.10 thành 3 mạng hình tia nhƣ sau: TPPTT 2 3 1 QBU2 QBU3 R4 R21 R31 R25 R26 R37 R38 2 3 4 5 6 7 8 BU7 QBU2 QBU3 QBU4 QBU5 QBU6 Q QBU8 Hình 2.11: nhánh mạng hình tia - Điện trở của máy biến áp đƣợc tính theo công thức: 2 ΔPN .U dmBA 3 RB = 2 .10 (Ω) (4.6) S dmBA - Trong đó : ΔPN - tổn thất ngắn mạch trong máy biến áp Sdm - công suất định mức của máy biến áp kVA UdmBA - điện áp định mức của máy biến áp, UdmBA = 35 kV Bảng 2.31 Kết quả tính điện trở trạm biến áp và cáp: TRẠM BIẾN ÁP Sdm, kVA ΔPN, kW RB ,Ω CÁP RC ,Ω B1 1000 10 6.125 PPTT - B2 0.012 B2 1600 16 3.828 PPTT - B3 0.014 B3 560 5.47 10.684 B2 - B1 0.016 B4 560 5.47 10.684 B3 - B4 0.012 B5 250 3.2 62.720 PPTT - B5 0.089
  67. - Tính điện trở tƣơng đƣơng của mạng: R25 = RB1+ RC B2-B1 = 6,125+0,016 = 6,141 (Ω) R26 = RB2 = 3,828 (Ω) R37 = RB3 = 10,684 (Ω) R38 = RB4 + RC B3-B4 = 10,684 + 0,012 = 10,696 (Ω) -1 11 R2 = + = 2,358 (Ω) 6,141 3,828 R21= R2 + RCPPTT-B2 =2,358+0,012= 2,37 (Ω) -1 -1 1 1 1 1 R3 = ++= 5,345 (Ω) R37 R 38 10,684 10,696 R31 = R3 + RCPPTT-B3 = 5,345 + 0,014= 5,359 (Ω) R4 = RB5 + RC PPTT-B5 = 62,72 + 0,089 = 62,809 (Ω) -1 -1 1 1 1 1 1 1 R1 = + + = + + = 1,6 (Ω) R21 R 31 R 4 2,37 5,359 62,809 - Xác định dung lƣợng bù tối ƣu cho các nhánh: – Qbù2= 3280,36 – = 1843,88 (kVAr) – Qbù3 = 1230,57 - = 593,63 (kVAr) – Qbù4 = 142,82 - = 88,62 (kVAr) – Qbù5 = 1239,95 – = 688,37 (kVAr) – Qbù6 = 2040,4 - = 1155,56 (kVAr) – Qbù7 = 630 – = 312,18 (KVAr) – Qbù8 = 598,74 - = 281,45 (kVAr) - Ta chọn các tụ bù cos do Liên Xô chế tạo.(PL6.1-TL1- sách thiết kế cung cấp điện)
  68. - Kết quả phân bố dung lƣợng bù và chọn tụ bù cho từng nhánh đƣợc ghi trong bảng: Bảng 2.32 Kết quả chọn tụ bù và dung lƣợng bù trong nhà máy. Q yêu TRẠM ĐIỂM S Ố Q , Tổng Q , BÙ LOẠI TỤ BÙ SỐ BỘ BÙ cầu, BIẾN ÁP BÙ PHA kVAr kVAr kVAr B1 5 KC2-6,3-75-2Y3 3 75 10 750 688,37 B2 6 KC2-6,3-75-2Y3 3 75 16 1200 1155,56 B3 7 KC2-6,3-75-2Y3 3 75 5 375 312,18 B4 8 KC2-6,3-75-2Y3 3 75 4 300 281,45 B5 4 KC2-0,38-50-3Y3 3 50 2 100 88,62 Tñ ¸pt«m¸t Tñ PP Tñ bï cosφ tæng cho c¸c PX Hình 2.12: Sơ đồ lắp ráp tụ bù cosφ cho trạm 1 máy biến áp Tñ ¸pt«m¸t Tñ PP Tñ ¸pt«m¸t Tñ PP Tñ ¸pt«m¸t tæng cho c¸c PX tæng cho c¸c PX tæng
  69. Hình 2.13 Sơ đồ lắp ráp tụ bù cosφ cho trạm 2 máy biến áp * Cosφ của nhà máy sau khi đặt tụ bù: -Tổng công suất của các tụ bù : Qtb=2725 (kVAr) -Lƣợng công suất phản kháng truyền trong lƣới nhà máy: Q = Qttnm – Qtb= 3950,05 - 2725 = 1225,05 (kVAr) Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù: Q 1225,05 tgφ = 0.294 Pttnm 4158,71 tgφ = 0,294 → cosφ = 0,95 - Kết luận : - Sau khi đặt tụ bù cho lƣới điện hạ áp của nhà máy hệ số công suất cosφ của nhà máy đã đạt tiêu chuẩn. .
  70. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng. NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 [2] – Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm. Thiết kế cấp điện. NXB Học Kỹ Thuật, 2006 [3] – Ngô Hồng Quang. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV. NXB Học Kỹ Thuật, 2000 [4] – Nguyễn Văn Đạm. Thiết kế các mạng và hệ thống điện. NXB Học Kỹ Thuật, 2005 [5] – Nguyễn Hữu Khái. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp. NXB Học Kỹ Thuật, 2005. [6] – Trịnh Hùng Thám- Nguyễn Hữu Khái - Đào Quang Thạch - Lã Văn Út - Phạm Văn Hòa- Đào Kim Hoa. Nhà máy điện và trạm biến áp.
  71. MỤC LỤC CHƢƠNG 1. 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY DỆT 2 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1.1.1. Bảng phụ tải và sơ đồ mặt bằng của nhà máy dệt 3 1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 5 1.3. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY DỆT 9 1.3.1. Xác định phụ tải tính toán của phân xƣởng sửa chữa cơ khí 9 1.3.1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải điện 9 1.3.2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xƣởng khác trong toàn nhà máy 17 1.3.3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy 20 1.3.4. Biểu đồ phụ tải của các phân xƣởng và nhà máy 20 CHƢƠNG 2. 23 THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 23 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 23 2.2. VẠCH RA CÁC PHƢƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 23 2.2.2. Chọn các máy biến áp phân xƣởng 25 2.2.3. Lựa chọn phƣơng án nối dây của mạng cao áp: 26 2.3. TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƢƠNG ÁN 28 +) Phƣơng án 1: 28 Phƣơng án 2: 34 2.4. THIẾT KẾ CHI TIẾT MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY: 38 2.4.1 Chọn cáp cao áp và hạ áp của nhà máy. 38 2.4.2 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện : 38 2.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: 42 CHƢƠNG 3. 52 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CỦA PHÂN XƢỞNG 52 SỬA CHỮA CƠ KHÍ 52 3.1. ĐÁNH GIÁ VỀ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƢỞNG SỦA CHỮA CƠ KHÍ: 52
  72. 3.2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƢỚNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 52 3.2.1. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xƣởng : 52 3.2.2. Chọn vị trí tủ động lực và phân phối : 56 3.2.3. Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phƣơng thức lắp đặt các đƣờng cáp 56 3.3. CHỌN TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC 56 3.3.1. Nguyên tắc chung:` 56 3.3.2. Chọn tủ phân phối 56 3.3.3. Chọn tủ động lực và dây dẫn từ tủ động lực tới các thiết bị 59 CHƢƠNG 4. 63 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG 63 CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 63 4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: 63 4.2. CHỌN THIẾT BỊ BÙ: 64 4.3 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƢỢNG BÙ 64 4.3.1.Xác định dung lƣợng bù: 64 4.3.2. Phân bố dung lƣợng bù cho các trạm biến áp phân xƣởng: 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70