›
›

Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ cảng Hoàng Diệu

pdf 89 trang huongle 2260
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ cảng Hoàng Diệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_he_thong_cung_cap_dien_cho_xi_nghiep_xep_do_c.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ cảng Hoàng Diệu

  1. lời giới thiệu Cung cấp điện giữ vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế và nâng cao trình độ dân trí. Hiện nay nền kinh tế n•ớc ta đang phát triển rất mạnh mẽ. Trong đó công nghiệp luôn là một khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. N•ớc ta đang trong quá trình hội nhập vào nền kinh tế toàn cầu theo định h•ớng Xã Hội Chủ Nghĩa, xây dựng nền kinh tế công nghiệp hiện đại là nền tảng để phát triển kinh tế đất n•ớc. Trong quá trình phát triển các xí nghiệp công nghiệp phải cạnh tranh nhau một cách quyết liệt về chất l•ợng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần rất quan trọng vào hiệu quả kinh doanh của xí nghiệp. Chất l•ợng điện áp không ổn định ảnh h•ởng lớn đến chất l•ợng sản phẩm, giảm năng xuất lao động. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất l•ợng điện năng là mối quan tâm hàng đầu trong thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Do đó, để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cần phải có biện pháp nâng cấp, sửa chữa nguồn điện cũ, xây dựng nguồn điện mới, đặc biệt đối với phụ tải công nghiệp th•ờng gây ảnh h•ởng lớn tới l•ới điện nh•: độ ổn định điện áp không cao, hệ số công suất cos thấp, hao tổn điện năng. Công suất phụ tải lớn cần có nguồn cung cấp riêng để đảm bảo chế độ làm việc cho các loại phụ tải khác. Để đáp ứng một số các nội dung về thiết kế cung cấp điện, em đã tiến hành nghiên cứu “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ cảng Hoàng Diệu’’. Để giải quyết các nhiệm vụ của đề tài đồ án đ•ợc chia làm 4 ch•ơng có nội dung nh• sau: Ch•ơng 1: Tổng quan về xí nghiệp cảng Hoàng Diệu Ch•ơng 2: tính toán kiểm tra hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu Ch•ơng 3: tính toán thiết kế cải tạo nâng cấp hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu Ch•ơng 4: Thiết kế tính toán chiếu sáng và bù cos 1
  2. Là sinh viên còn đang ngồi trong ghế nhà tr•ờng thì kinh nghiệm thực tế ch•a có nhiều và tài liệu thông tin có hạn, do đó cần phải có sự h•ớng dẫn giúp đỡ của thầy cô giáo. Qua đây em xin đ•ợc gửi lời cảm ơn tới cô giáo Th.S Trần Thị Ph•ơng Thảo đã tận tình h•ớng dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án này. Em xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó! Hải Phòng, tháng 10 năm 2011 Sinh viên: Vũ Hoàng Giang 2
  3. CH•ơng 1. Tổng quan về xí nghiệp cảng Hoàng Diệu 1.1. Giới thiệu chung về xí nghiệp cảng Hoàng Diệu 1.1.1. Giới thiệu chung về nhu cầu Cảng Hải Phòng Vận tải biển là ngành kinh tế mũi nhọn của cả n•ớc nói chung và của Hải Phòng nói riêng. Cảng Hải Phòng là một trong những Cảng lớn của của miền bắc và của cả n•ớc. Là trung tâm của tam giác kinh tế Hải Phòng-Hà Nội-Quảng Ninh, nên Cảng Hải Phòng có l•u l•ợng bốc xếp lớn, vì vậy mở rộng Cảng Hải phòng luôn là vấn đề bức xúc. ứng với tầm quan trọng này thì yêu cầu đặt ra đối với công tác cấp điện là việc đảm bảo tính liên tục cung cấp điện và phải đảm bảo đ•ợc độ tin cậy. Để làm đ•ợc điều này vấn đề đặt ra là mỗi một doanh nghiệp hoạt động nên có một nguồn cấp, phát điện riêng, đặc biệt là các khu công nghiệp, các doanh nghiệp có quy mô lớn nh•: Đình Vũ, Nomura, khu công nghiệp Vĩnh Niệm, Cảng Hải Phòng, để có thể tự chủ động trong quá trình sản xuất đồng thời quản lý đ•ợc nguồn năng l•ợng của chính mình. Cảng Hải Phòng là một đơn vị tiêu thụ l•ợng điện năng lớn, với đặc điểm riêng của mình là vận chuyển, đóng gói, xếp dỡ hàng hoá bằng các hệ thống cần cẩu, cần trục, các dây chuyền đóng gói Hoạt động liên tục, kể cả ngày nghỉ, các thiết bị này chỉ hoạt động tốt nếu đ•ợc cấp một nguồn điện ổn định, đủ công suất cần thiết. Với tầm quan trọng này mà ngay từ những năm 70 Cảng đã đầu t•, lắp đặt các trạm phát điện do Liên Xô sản xuất, các trạm này đ•ợc quản lý bởi Trung Tâm Điện Lực Cảng, sự tồn tại của trung tâm không những giải quyết các vấn đề về ổn định, đảm bảo chất l•ợng điện, nó còn có thể đáp ứng đ•ợc những đặc điểm riêng trong cách thức sử dụng điện năng của Cảng. 3
  4. 1.1.2. Sơ đồ tổ chức của trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu Tr•ởng TT Phòng HC Tổ SC 1 Tổ SC 2 Tổ SC 3 BP trực ban TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 Hình 1.1: Sơ đồ tổ chức của trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu Cảng Hải Phòng là một hải cảng lớn với tiềm năng phát triển lâu dài, công suất sử dụng điện năng ở đây là rất lớn, bởi vậy ngay từ rất sớm Cảng đã có hẳn một Trung tâm điện lực với nhiệm vụ quản lý và chịu trách nhiệm về toàn bộ sự cố liên quan tới chất l•ợng điện năng. Sơ đồ tổ chức của trung tâm điện lực Cảng Hoàng Diệu đ•ợc biểu diễn trên hình 1.1. Do chỉ là một đơn vị trực thuộc nên quy mô hoạt động của trung tâm nằm trong phạm vi giới hạn nh•ng lại có ý nghiã vô cùng quan trọng trong sự phát triển chung của Cảng. 1.1.3. Chức năng và nhiệm vụ của các bộ phận 1.1.3.1. Tr•ởng trung tâm Tr•ởng trung tâm điện lực hay còn gọi là tr•ởng nhóm có chức năng và nhiệm vụ nh• một giám đốc điều hành . + Chức năng: Điều hành chung trong hoạt động của doanh nghiệp. + Nhiệm vụ : Chịu trách nhiệm chỉ đạo tổ chức ph•ơng thức hoạt động cho các phòng ban. Chịu trách nhiệm về các ph•ơng án cải tạo và xây dựng trung tâm. Chịu trách nhiệm khâu đối ngoại. 1.1.3.2. Tổ sửa chữa điện Có chức năng lắp đặt mới, sửa chữa các sự cố hỏng hóc liên quan tới đ•ờng dây, các hệ thống điện chiếu sáng, điện cho các khu vực phòng ban nằm trong phạm vi các trạm điện số 3, số 4, và số 5. 4
  5. + Tổ sửa chữa 2: Có chức năng lắp đặt mới, sửa chữa các sự cố hỏng hóc liên quan tới đ•ờng dây, các hệ thống điện chiếu sáng, điện cho các khu vực phòng ban nằm trong phạm vi các trạm điện số 1 và số 2. + Tổ sửa chữa 3: Phụ trách về công tác bảo trì bảo d•ỡng, cũng nh• việc sửa chữa các hỏng hóc liên quan tới toàn bộ 5 trạm điện. 1.1.3.3. Bộ phận trực ban Hoạt động theo ca. mỗi một ca trực có một trực ban, ng•ời này có trách nhiệm quản lý hoạt động của cả 5 trạm điện, không chỉ ng•ời trông coi các trạm mà cả các tổ sửa chữa khi làm việc phải cung cấp đầy đủ các thông tin cho ng•ời trực ban, điều này sẽ giúp họ luôn hiểu hết đ•ợc các vấn đề về trạm cùng với những thay đổi nhỏ nhất để có thể đ•a ra những quyết định kịp thời và chính xác. Nhìn chung cơ cấu tổ chức ở đây rất đơn giản, nh•ng lại thực hiện một cách linh hoạt, có hiệu quả các nhiệm vụ đặt ra góp phần làm ổn định hệ thống điện, nâng cao uy tín của đơn vị trong phạm vi nghành. 1.2. Sơ đồ mặt bằng của xí nghiệp cảng Hoàng Diệu Sơ đồ mặt bằng cung cấp điện Cảng Hoàng Diệu đ•ợc biểu diễn trên hình 1.2. Hệ thống cung cấp điện cảng chính đ•ợc Liên Xô xây dựng từ năm 1968- 1974 với cấp điện áp cơ bản là cấp điện áp 6 kV. Đây là hệ thống cung cấp điện đ•ợc thiết kế đồng bộ sử dụng thiết bị điện của Liên Xô chế tạo, thời gian sử dụng khoảng 30 năm. Bao gồm: các nguồn cung cấp điện, các trạm biến áp, đ•ờng dây và cáp điện hạ thế đến các phụ tải dùng điện. Xí nghiệp xếp dỡ Cảng Hoàng Diệu đ•ợc bắt đầu từ cầu số 4 đến cầu số 11. Mỗi cầu có 4 hố cáp, khoảng cách giữa các hố cáp là 13 m đựơc trình bày nh• hình 1.2. Xí nghiệp có 4 trạm biến áp cung cấp điện cho cả mạng động lực, các kho, bãi, chiếu sáng và khu bốc xếp hàng dời. 5
  6. Hình 1.2. Sơ mặtđồ bằng hệ t trạm lạnh 2-1 bính 2-2 2-3 đèn pha 11-3 2-4 11-2 3-1 số 1 khu vực liên hiệp hải sản 11-1 3-2 đèn pha số 10 bảo đèn pha số 11 10-4 3-3 vệ 10-3 3-4 trạm 4-1 điện trạm điện số 510-2 4-2 hống cung cấp điện xínghiệp Cảng Hoàng Diệu 10-1 số 1 4-3 9-4 9-3 4-4 2-a 9-2 9-1 5-1 5-3 5-2 8-4 8-3 5-4 2-b đèn 8-2 6-1 đèn pha số 6 kho 11 đèn 8-1 6-3 6-2 3-a pha 7-4 7-3 7-2 7-1 6-4 3-b đèn pha số 12 pha đèn pha số 4 khu đông số 2 cổng bảo vệ số 7 3-c số 3 kho 10 lạnh việt xá trạm công ty thuỷ sản hạ đèn pha số 5 6 biến đèn đèn bãi container long pha pha 8-b trạm điện số 4 8-a thế số3 đèn pha số 7 7-c 7-b số 6a 7-a số 8 6-a 6-b nhà cân điện tử kho 13 kho 3 đèn pha số 15 số 2 kho 4 trạm kho 12 điện số 2 đội kho trực ban c.cụ kho 9 hoàng diệu khu vực ngoài cảng đế kho 6 clb bãi ô tô số 1+số 2 đội cơ giới hội thuỷ trạm điện số 6 đờng hoàng văn thụ xnxd hoàng trừơng bãi ô tô thủ xn bạch đằng cảng trạm diệu đèn pha số 6b trạm xăng công ty dịch ubnd khu v?c ngoà i c?ng đèn pha số 14 phòng đại lý xn vụ kỹ thuật khu văn hải vp xnxd nhà ăn đình vũ phòng quan ltt ca xn hoa tiêu kv2 cổng 5 đừơng lê tháng tông đừơng hoàng diệu hoàng đèn pha diệu số 3 đừơngminh khai cổng số 1 đuờng trần phú đừơng trần khánh du khánh trần đừơng
  7. 1.3. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu 1.3.1. Những vấn đề chung về cung cấp điện [1, trang: 7] 1.3.1.1. Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối điện năng Điện năng là một dạng năng l•ợng có nhiều •u điểm nh•: dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá ), dễ chuyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng đ•ợc dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con ng•ời. Điện năng nói chung không tích trữ đ•ợc, trừ một vài tr•ờng hợp cá biệt và công suất nhỏ nh•: pin, ác qui, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng. Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ. Đặc điểm của quá trình này là sảy ra rất nhanh. Vì vậy để đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất l•ợng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hoá Điện năng là nguồn năng l•ợng chính của các nghành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển đô thị và các khu dân cư Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển điện năng phải đi tr•ớc một b•ớc, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn tr•ớc mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong t•ơng lai 5, 10 năm hoặc có khi còn lâu hơn nữa. Những đặc điểm nêu trên cần phải đ•ợc xem xét thận trọng và toàn diện trong suốt quá trình từ nghiên cứu thiết kế, xây dựng đến vận hành khai thác hệ thống sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng. 1.3.1.2. Nguồn điện + Nhà máy nhiệt điện Đây là dạng nguồn điện kinh điển nh•ng đến nay vẫn chiếm tỷ lệ quan trọng trong tổng công suất của hệ thống điện. Quá trình biến đổi năng l•ợng trong nhà máy nhiệt điện xảy ra nh• sau: Nhiệt năng cơ năng điện năng. + Nhà máy thuỷ điện 7
  8. N•ớc ta có nguồn thuỷ năng phong phú vì vậy thuỷ điện cũng đ•ợc khai thác từ rất sớm. Quá trình biến đổi năng l•ợng trong nhà máy thuỷ điện nh• sau: Thuỷ năng cơ năng điện năng. 1.3.1.3. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ l•ợng điện năng yêu cầu với chất l•ợng điện tốt. + Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ, trong điều kiện cho phép ng•ời ta cố gắng chọn ph•ơng án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. + Chất l•ợng điện Chất l•ợng điện đ•ợc đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng trục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện. Vì vậy, ng•ời thiết kế cung cấp điện th•ờng phải quan tâm đảm bảo chất l•ợng điện áp cho khách hàng. Nói chung, điện áp ở l•ới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất l•ợng điện áp như nhà máy hoá chất, điện tử, cơ khí chính xác Điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%. + An toàn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện phải đ•ợc vận hành an toàn đối với ng•ời và thiết bị. Muốn đạt đ•ợc yêu cầu đó, ng•ời thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị điện phải chọn đúng chủng loại, đúng công suất. Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh h•ởng lớn đến hệ thống cung cấp điện. Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng. Ng•ời sử dụng phải tuyệt đối chấp hành những qui định về sử dụng điện. 8
  9. + Kinh tế Khi đánh giá so sánh các ph•ơng án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ đ•ợc xét đến khi các chỉ tiêu kĩ thuật nêu trên đã đ•ợc đảm bảo. Chỉ tiêu kinh tế đ•ợc đánh giá qua: tổng số vốn đầu t•, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu t•. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỷ mỉ giữa các ph•ơng án, từ đó mới có thể đ•a ra ph•ơng án tối •u. 1.3.2. Hệ thống nguồn và cáp cao áp Sơ đồ hệ thống cung cấp nguồn cho các trạm biến áp Cảng Hoàng Diệu đ•ợc biểu diễn trên hình 1.3. Khu vực cảng chính đ•ợc cấp điện từ 5 nguồn điện cao thế với cấp điện áp 6 kV nối với l•ới điện chung của thành phố. + Lộ cung cấp điện thứ nhất từ trung tâm điều độ thành phố vào trạm 4: Bằng cáp ngầm 6 kV. + Lộ cung cấp điện thứ hai từ trạm của UBND thành phố vào trạm 4: Bằng cáp ngầm 6 kV. + Lộ cung cấp điện thứ ba từ lạnh bính vào trạm 5: Bằng cáp ngầm 6 kV. + Lộ cung cấp điện thứ t• từ ĐDK 671 vào trạm 2: Đ•ờng dây nổi trên không 671.E25 qua cáp 24 kV vào trạm 2. + Lộ cung cấp điện thứ năm từ liên hiệp hải sản (nhà máy đông lạnh hoa quả Bungari) vào trạm 1: Bằng cáp ngầm 24 kV. Các nguồn cao thế này đảm bảo cho toàn bộ khu vực cảng chính có đ•ợc độ tin cậy cao về độ an toàn cung cấp điện. Hầu nh• khu vực Cảng chính không bao giờ mất điện kể cả ở những thời điểm việc cung cấp điện có nhiều khó khăn. Thời gian mất điện chỉ do sự cố hoặc thao tác chuyển nguồn. Ngoài ra, giữa giữa các trạm điện có hệ thống cáp 24 kV nối liền với nhau. Từ trạm 1- trạm 2; trạm 2- trạm 3; trạm 3- trạm 4; trạm 4- trạm 5. Trang thiết bị cao áp tuy vẫn còn sử dụng đ•ợc nh•ng do thời gian sử dụng quá dài khoảng 30 năm, đã đ•ợc trùng tu, đaị tu không đồng bộ. Nên cần thiết phải thay thế bằng các thiết bị mới hiện đại để đảm bảo việc cung cấp điện đ•ợc lâu dài. 9
  10. Hình 1.3: Hiện trạng thốnghệ cung cấp điện 6 chokV xí nghiệp 671.e25 tttp đ.dk671 ubnd ttđd lạmh bính Cảng Hoàng Diệu 10 l=400m l=650m l=500m l=100m l=30m trạm 6 trạm 1 trạm 2 trạm 3 trạm 4 trạm 5 1x400kva 2x630kva 2x630kva 2x630kva 2x630kva 2x630kva 1x560kva 1x400kva 1x400kva
  11. 1.3.3. Trạm biến áp Trạm biến áp cung cấp điện cho xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu đ•ợc Liên Xô lắp đặt với thiết bị đồng bộ, thời gian sử dụng từ 25 đến 30 năm thiết bị cao thế tuy cồng kềnh song vẫn sử dụng tốt nếu cấp điện áp phù hợp, do luôn đ•ợc duy trì chế độ vận hành và bảo d•ỡng th•ờng xuyên đúng yêu cầu kĩ thuật cần thiết. Các trạm điện: trạm số 2 đến trạm số 5 là thuộc quản lý của Xí Nghiệp Cảng Hoàng Diệu. 1.3.3.1. Trạm biến áp 2 Sơ đồ cung cấp điện cho trạm biến áp số 2 và các phụ tải trạm biến áp số 2 đ•ợc biểu diễn trên hình 1.4 và hình 1.5. Số liệu cơ bản của trạm số 2 đ•ợc giới thiệu trong bảng 1.1. + Thiết bị cao thế: 5 tủ máy ngắt, 2 tủ máy biến áp đo đếm và bảo vệ. + 1 tủ cầu dao cách ly. + 2 MBA 630 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho cầu 3; cầu 4; cầu 5; hậu ph•ơng cầu 4- 5. + 1 MBA 560 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho các cột đèn pha và các văn phòng, kho bãi nằm trên khu vực từ cổng 4 về phía hạ l•u. 11
  12. Bảng 1.1: Bảng tổng hợp thiết bị trạm 2: Số STT Tên thiết bị Kiểu I (A) Vị trí lắp đặt l•ợng đm 1 MBA-6/0.4-560 kVA ánh sáng 1 1000 Trong trạm 2 2 MBA-6/0,4-630 kVA Động lực 2 1200 Trong trạm 3 Máy cắt tổng LG-1200 2 1250 Trong trạm 4 Máy cắt trạm ánh sáng C1001N 1 1000 Trong trạm 2 Hố cầu: 43-1, SA630-G 9 600 51-2-3-4, 31-2-3-4 5 Aptomat SA803-G 2 800 42-4 SA403-H 3 300 Tụ Bù 12
  13. Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm trạm điện số 2 DDK 671-E26 TC 6KV CD 6KV Trạm 1 Trạm 3 13 HV1 MBA2 6/0.4KV MBA2 6/0.4KV 630 KVA 630 KVA MBA MBA LG-1200A Đo l•ờng Đo l•ờng LX-1200A TC 0.4KV biến ápbiến số 2 600A 600A 600A 300A 300A 600A 600A 800A 1200A 600A Tụ 52-4 34-2 42-4 43-1 51-3 33-1 Tụ HP bù 2 Bù 1 Bến 4
  14. HV1 Hình Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cáccho phụ tải trạm ápbiến số 2 Máy AS Phụ tải của máy ánh sáng 560 kva 560 KVA6/0.4 LG-1000A 800A 100A 50A 600A 200A 100A 600A 60A Th•ờng xuyên Nhà cân số 3 AS 6h Kho 4 Cổng 3-TT AS TR-2 H9 H8 100A 100A 20A 20A Cột 7 Nhà cân 2 Cột 8 Cột 9 H7 225A 150A 200A 400A 14 Đài n•ớc Nhà ĐH H18 H17 100A 100A 200A 10A 30A 100A Kho 3 ĐHLTT VTT TTĐĐ Nhà xe Bảo vệ 20A 200A 400A 30A H14 H19 Cột 15 H10 ĐP bãi 5 100A 100A 100A 100A 100A 100A 100A 100A 100A 30A H15 400A H12 400A SC VTT ĐLSG XNĐV XNĐV CTDVKT XNBĐ Kho dầu Nhà Tắm Bơm n•ớc H16 30A 100A 200A 100A 100A 40A H11 Trực Ban HD 100A GHI CHú 100A ĐP bãi 5 BP Cổng 4 100A H6: Tủ máy AS H11: Cầu Rửa Xe H16: Nhà WC Hoàng Diệu Cột 14 Nhà bảo vệ 100A Rửa xe 100A H7: T•ờng trạm 2 H12: Sau nhà 8 gian H17: Nhà điều hành LTT H13 50A 50A 50A 200A 40A H8: T•ờng trạm 2 H13: Nhà X•ởng LTT H18: Sau nhà bảo vệ cổng 3 CLBTT CHMT Nhà tắm AS 6h H9: T•ờng trạm 2 H14: Cột cao thế góc bãi 5 H 19: Nóc Nhà Xe cổng 3 NXLTT AS H10: WC Lê Thánh Tông H15: Hộp góc bãi 5- sau ĐBP
  15. Một số l•ợng lớn công suất điện đ•ợc cấp cho các khu văn phòng, khu điều hành, một số cơ quan ở trong và ngoài Cảng. Đây là khu đầu não, với chức năng điều hành giám sát mọi hoạt động cảng với một số l•ợng lớn các chủng loại máy móc hiện đại đ•ợc sử dụng để l•u trữ, quản lý tài liệu, các văn bản quan trọng do vậy vấn đề đặt ra cho trung tâm điện lực là phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, với điện áp ổn định. Trong khi đó dòng tải của các chân đế khi nâng, hạ hàng rất lớn, gây sụt áp trong trạm điện, do vậy với những trạm điện có nhiệm vụ cấp nguồn cho một số l•ợng lớn các khu vực hành chính ng•ời ta th•ờng dùng thêm một máy biến áp chuyên dụng có công suất 630 kVA, gọi là máy tách ánh sáng. Tuy nhiên tuỳ theo công suất cấp mà dung l•ợng mỗi máy có thể lớn hay nhỏ. Trạm 2 là trạm cấp điện cho nhiều khu vực nhất, bao gồm nguồn điện cho khu nhà Điều Độ, nhà điều hành Lê Thánh Tông, toàn bộ khu vực cổng 3 và là nguồn dự phòng cấp cho khu vực cổng 4, các khu vực này ăn vào l•ới điện th•ờng xuyên của máy, các cột đèn pha ăn vào cầu dao điện 6 h. Việc vận hành, đóng cắt cho các khu vực tiêu thụ điện đ•ợc thao tác trong trạm điện, điều này rất tiện lợi cho công tác quản lý và sửa chữa. 1.3.3.2. Trạm biến áp số 3: Sơ đồ cung cấp điện cho trạm biến áp số 3 đ•ợc biểu diễn trên hình 1.6. Số liệu cơ bản của trạm số 3 đ•ợc giới thiệu trong bảng 1.2. + Thiết bị cao thế: 4 tủ máy ngắt, 2 tủ MBA đo đếm và bảo vệ, 1 tủ dự phòng. + 2 MBA 630 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho cầu 6; cầu 7. 15
  16. Bảng 1.2: Bảng tổng hợp thiết bị trạm 3: Số STT Tên thiết bị Kiểu I (A) Vị trí lắp đặt l•ợng đm 1 MBA-6/0.4-630 kVA 3 1200 Trong trạm 2 Máy cắt tổng LG-1200 3 1250 Trong trạm Hố cầu: 63-1, SA603-G 11 600 62-4, 60, 71-2-3-4, HP6-7 EA203-G 1 250 Hàng dời 6-7 Cột 6, kho 6, 3 Aptomat 9, tennis, ăn EA103-G 7 100 ca, hải quan, cổng 5 nhà xe SA803-G 2 800 T•ờng trạm SA403-H 2 300 Garra, DHHD 16
  17. TC 6KV Hình 1.6: Sơ đồ nguyên trạm điện số 3 Trạm 2 Trạm 4 Dự MBA1 630 KVA phòng MBA2 630 KVA 6/0.4/ABS 1203 MBA MBA 6/0.4/ABS 1203 Đo l•ờng Đo l•ờng 1200A 1200A TC 0.4 KV lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 3 600A 60A 300A 600A 600A 600A 60A 750A 750A 600A 600A 600A 600A 300A 750A 1200A 17 AS Trạm Tụ Bù 1 HP7 62-4 71-3 AS TR-3 61-3 HP Bến 6 7 2-4 6 0 Tụ Bù 2 Gara NHD H20 X•ỏng công cụ 650A Trạm 2 Tr 2 Tr 3(4) 630A 630A 650A M1 M2 AS Tr 4 Tr 3 100A 500A 250A Cột 6A VPHD H Dời 6-7 Trực Ban H21 Hoàng Diệu 500A 100A 50A Tr 3 AS Tr 4 AS Trạm 4 Cổng 5 Cột 6B Nhà Xe GHI CHú 8A H22 600A H 20: Nhà Điều Hành Hoàng Diệu H23 100A 100A 150A 100A 100A H 21: T•ờng Trạm 3 H 22: Đầu Kho 6 Hải Quan Nhà ăn ca Tennis Kho 6 Kho 9 H 23: Tủ điện phía sau nhà Hải Quan
  18. Do đặc điểm của trạm là trạm trung gian, không có nguồn ngoài cấp vào, nhóm phụ tải tập chung rất lớn, bao gồm cả nhóm cần trục, các cầu tàu tới các phòng ban cơ quan nên ở trạm 3 th•ờng xảy ra hiện t•ợng quá tải và nhảy v•ợt cấp cầu dao tổng. Các cầu dao đảo chiều 3 pha đ•ợc sử dụng rất nhiều và đ•ợc đặt ngay trong trạm điện. Bao gồm cầu dao đảo chiều giữa hai máy biến áp, giữa trạm 3 và máy tách ánh sáng trạm 4 đ•a tới. Việc sử dụng các loại cầu dao này giúp cho mạng l•ới nguồn cấp phía hạ thế linh hoạt hơn rất nhiều 2 MBA 630 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho cầu 6; cầu 7. 1.3.3.3. Trạm biến áp số 4: Sơ đồ cung cấp điện cho trạm biến áp số 4 đ•ợc biểu diễn trên hình 1.7. Số liệu cơ bản của trạm số 4 đ•ợc giới thiệu trong bảng 1.3. + Thiết bị cao thế: 7 tủ máy ngắt, 2 tủ MBA đo đếm và bảo vệ, 1 tủ chống sét. + 2 MBA 630 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho cầu 8; cầu 9. + 1 MBA 320 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho các cột đèn pha và các văn phòng, kho, bãi, x•ởng nằm trên khu vực xí nghiệp Hoàng Diệu. 18
  19. Bảng 1.3: Bảng tổng hợp thiết bị trạm 4: Số Iđm STT Tên thiết bị Kiểu Vị trí lắp đặt l•ợng (A) MBA-6/0,4-320 1 ánh sáng 1 600 Trong trạm kVA MBA-6/0.4-630 2 Động lực 2 1200 Trong trạm kVA 3 Máy cắt tổng LG-1200 2 1200 Trong trạm Tủ hạ thế trạm SA403-H 1 400 4 Hố cầu: 93-1, 62- SA603-G 5 600 4, 81-3, AS Hội tr•ờng 1 200 Cảng 4 Aptomat EA203-G Cột 4, 5 tủ kho 3 150 12 SA803-G 7 100 Kho 10 3 800 HP8, 82-4 Sa603-h 2 500 92-4 19
  20. trạm điện số 4 Trung tâm phân phối TC 6KV Trạm U.B.N.D Hình 1.7: Sơ đồ TI 200/5A TU 6.6/100KV TI 50/5A TU 6.6/100KV CSV Trạm 5 ng Trạm 3 uy H 24 ên lýên cung cấp điện cho trạm ápbiến số 4 Trạm 3 MBA MBA Máy AS Đo l•ờng Đo l•ờng 320KVA 6/0.4KV 20 MBA2 6/0.4KV MBA1 6/0.4KV 630 KVA 630 KVA 600A LG-1200A LG-1200A 350A H 25 H 28 TC 0.4 KV LX-1200A 150A 150A 250A 600A 600A 600A 400A 160A 160A 160A 30A 500A 800A 800A 300A 300A H 27 Kho 12 HTC Đội xe GĐ 2-4 4-2 1-3 3-1 Tụ Bù 9 8 HP Cầu 8 9 8 Tụ Bù Cột 5 Cột 4 AS Trạm 5 200A 200A H 26 GHI CHú H 29 100A 30A 30A H 24: Hộp đấu cáp kho 12 H 26: Hộp điện đầu kho 13 H 28: Tủ hạ thế trạm 4 Kho 13 Đội cơ giới Kho 10 AS Trạm AS Trạm H 25: Tủ điện đầu kho 12 H 27: Cầu dao ĐC trong trạm 4 H 29: T•ờng Trạm 4
  21. 1 tủ chống sét: để bảo vệ cho các thiết bị điện dùng trong trạm biến áp khỏi ảnh h•ởng của sóng quá điện áp chuyền từ đ•ờng dây vào, ng•ời ta tiến hành lắp đặt thiết bị chống sét gọi là chống sét van, các thiết bị này sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện áp tới trị số an toàn, đây cũng là tủ chống sét duy nhất đ•ợc lắp đặt, điều này chứng tỏ tầm quan trọng của trạm 4 so với các trạm còn lại. Nguồn điện từ trạm 4 là nguồn chính thức và th•ờng xuyên cấp cho các trạm khác bởi vậy một sự cố sảy ra ở đây có ảnh h•ởng tới toàn bộ điện l•ới Cảng. 1 MBA 320 kVA, cấp điện cho các khu vực hành chính, bằng cầu dao đảo chiều các khu vực này còn có thể lấy nguồn cấp từ thanh cái máy biến áp, trong tr•ờng hợp máy biến áp 320 kVA bị sự cố. Điện năng cấp cho các phụ tải dùng điện của Cảng có hơi khác so với các đơn vị sử dụng điện thông th•ờng, nguyên nhân là do có một số l•ợng lớn các loại cần cẩu chân đế đang hoạt động, trong khi đó để làm việc đ•ợc thì mỗi một cần cẩu chân đế cần một công suất đủ lớn, để đảm bảo đ•ợc năng suất ng•ời ta đã dùng 2 MBA 630 kVA sử dụng để cấp riêng cho các chân đế, để tránh làm ảnh h•ởng tới các nhóm phụ tải khác. 1.3.3.4. Trạm biến áp số 5: Sơ đồ cung cấp điện cho trạm biến áp số 5 đ•ợc biểu diễn trên hình 1.8. Số liệu cơ bản của trạm số 5 đ•ợc giới thiệu trong bảng 1.4. + Thiết bị cao thế : 4 tủ máy ngắt, 2 tủ MBA đo đếm và bảo vệ, 1 tủ dự phòng. + 2 MBA 320 kVA, tủ điện hạ thế cấp điện cho Cầu 10; Cầu 11. Cũng giống nh• trạm 1, trạm 5, không th•ờng xuyên cấp điện cho một khu vực hành chính nào, đây là trạm cuối cùng nên chủ yếu cấp cho 7 hố của hai cầu 10 và cầu 11. 3 đèn pha, nên công suất của các máy biến áp ở đây khá nhỏ. 21
  22. Bảng 1.4: Bảng tổng hợp thiết bị trạm 5: Số STT Tên thiết bị Kiểu I (A) Vị trí lắp đặt l•ợng đm MBA-6/0.4- 1 Động lực 2 1200 Trong trạm 630kVA 2 Máy cắt tổng LG-1000 2 1000 Trong trạm VP kho 11, 30 hiên, Hộp điện 25 t•ờng trạm 5, EA52-G 9 20 cột 2, 3, cổng 7, tổ n•ớc, đèn 15 trần, đèn t•ờng Hố cầu: 11 3 2 1 , SA603-G 5 600 3 Aptomat 10 2 4 1 Tụ bù, AS Tổng, Hộp điện EA203-G 3 200 trong VP kho 11 1 150 Kho 11 SA803-G 1 100 Xăng dầu 22
  23. trạm điện số 5 TC 6KV Hình Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 5 Trạm 4 Lạnh MBA2 Bính MBA1 630 KVA 6/0.4 630 KVA 6/0.4 MBA MBA 500-LX Đo l•ờng Đo l•ờng 500A-LX 23 500A-LG 500A-LG 400A ( LXô) 600A 300A 300A 300A 200A 600A 600A 200A 200A AS Tổng 3-2 2-4 11 10 Tụ bù 1 VTB 3 10 3-1 11 1 Tụ Bù 2 H 30 H 31 25A H 32 30A 30A 150A 100A 50A 15A 15A 25A 25A Cột 1 VP kho 11 Hiên Kho 11 Xăng Dầu GHI CHú Đèn Đèn Cột 3 Cột 2 20A trần t•ờng 20A H 30: Hộp điện trong văn phòng kho 11 H 31: Hộp điện ở sau bàn n•ớc t•ờng trạm 5 Cổng 7 Tổ n•ớc H 32: Hộp điện trong trạm 5 (Sau tủ hạ thế)
  24. Trạm 5 chỉ đóng vai trò là nguồn cấp dự phòng cho công ty vận tải biển 3 và bên Lạnh Bính. Tất cả 5 trạm điện trong khu vực cảng đều có ít nhất 2 MBA, do vậy cầu dao phân đoạn C đ•ợc sử dụng với nhiệm vụ đóng hoặc ngắt phụ tải làm việc. Thông th•ờng trong trạm chỉ vận hành 1 MBA, cầu dao phân đoạn sẽ đóng đ•a tất cả tải vào hoạt động, tr•ờng hợp quá tải thì MBA thứ 2 sẽ đ•ợc đóng, lúc này cầu dao phân đoạn ngắt ra, hai MBA vận hành độc lập cấp nguồn cho hai nhóm tải khác nhau. 1.3.4. Mạng hạ áp Đ•ợc tính từ thanh cái 0.4 kV phía thứ cấp của các MBA của Cảng. Hệ thống này cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị sử dụng điện. Yêu cầu của việc thiết kế, quy hoạch hệ thống này là vừa đảm bảo cấp điện an toàn tới các cần trục chân đế, nhà xưởng và các văn phòng làm việc, đèn chiếu sáng , vừa đảm bảo cảnh quan chung của cảng, tạo không gian hợp lý cho các thiết bị của Cảng hoạt động, vừa đảm bảo yêu cầu dễ kiểm tra, sửa chữa khi l•ới điện bị sự cố. Tại khu vực cảng chính hệ thống cáp điện cao áp và cáp điện hạ áp cấp cho các cẩu cần trục chân đế đã đ•ợc Liên Xô thiết kế đi ngầm trong hào cáp. Điện cung cấp cho các văn phòng làm việc, các kho, bãi, được thiết kế đi nổi. Qua thời gian, cùng với việc quy hoạch cải tạo lại cảng, các đ•ờng dây dẫn dần dần đ•ợc thay thế bằng cáp ngầm. Trong quá trình cải tạo trung tâm điện lực kết hợp với phòng kĩ thuật công trình Cảng đã có kế hoạch cải tạo lại hệ thống truyền tải bằng cáp ngầm. Điện chiếu sáng cho các kho, bãi bao gồm nguồn cung cấp điện, đ•ờng dây cấp điện cho các cột đèn pha, các cột đèn thuỷ ngân cao áp chiếu sáng dọc đ•ờng đi và các cổng bảo vệ, chiếu sáng trong kho và hiên kho. 1.3.4.1. Các cột đèn pha: Toàn bộ khu vực cảng chính có 16 cột đèn pha do Liên Xô xây dựng, nguồn cấp cho các cột đèn pha này bằng cáp dầu 4 x 16 mm2 chôn ngầm trực tiếp trong đất. Qua thời gian sử dụng tất cả các cáp này đã hỏng, không sửa chữa thay thế đ•ợc. Hiện tại, một số đ•ờng cáp đ•ợc đặt trong ống ngầm, số còn lại đ•ợc đi bằng cáp treo. 24
  25. 1.3.4.2. Các kho bãi: Hệ thống chiếu sáng trong kho, hiên kho, ngoài bãi, chiếu sáng bảo vệ của các đơn vị: Đ•ợc lắp đặt theo yêu cầu của đơn vị. Việc đóng, cắt khu vực này do các đơn vị thực hiện theo yêu cầu công việc cụ thể của từng đơn vị. Trong những năm gần đây các kho trong khu vực cảng chính đã đ•ợc đại tu. Toàn bộ dây dẫn đã đ•ợc làm mới, trong mỗi kho có thể đóng cắt theo từng nhóm từ 4 đến 6 bóng. Hệ thống chiếu sáng dọc đ•ờng đi, các cổng bảo vệ: Hệ thống này đ•ợc lắp đặt tuỳ theo yêu cầu của từng khu vực. Tuỳ theo mặt bằng thay đổi hệ thống này cũng đ•ợc thay đổi theo để phù hợp. 1.3.4.3. Nhận xét Hệ thống cung cấp điện cho Cảng đ•ợc thiết kế đồng bộ sử dụng thiết bị điện của Liên Xô chế tạo, do thời gian sử dụng khá lâu, khoảng 30 năm nên một số thiết bị điện đã bị hỏng và đ•ợc thay thế. Vì vậy chất l•ợng điện năng không đ•ợc đảm bảo. Do l•u l•ợng bốc xếp hàng hoá tăng nên một số thiết bị làm việc ở chế độ quá tải. Từ những nhận xét trên việc tính toán kiểm tra các thiết bị điện của Cảng là cần thiết. 25
  26. CHƯƠNG 2. tính toán kiểm tra hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu 2.1. Xác định phụ tải điện của Xí Nghiệp Cảng Hoàng Diệu 2.1.1. Đặt vấn đề Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là xác định phụ tải điện của công trình ấy. Tuỳ theo quy mô của công trình mà phụ tải điện phải đ•ợc xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong t•ơng lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh•: công suất và số l•ợng các máy, chế độ vận hành, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán đ•ợc xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khi dẫn tới nổ, cháy rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đ•ợc chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí. 2.1.2. Các đặc điểm của phụ tải điện Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể chia ra làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực. + Phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng th•ờng làm việc ở chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f= 50 Hz. 2.1.3. Các yêu cầu về cung cấp điện của Xí Nghiệp Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra ph•ơng thức cấp điện cho từng thiết bị cũng nh• trong các phân x•ởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn Xí Nghiệp ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I lớn hơn tỉ lệ (%) của phụ tải loại II và III, do đó Xí 26
  27. Nghiệp đ•ợc đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải đ•ợc đảm bảo liên tục. 2.1.4. Ph•ơng pháp tính phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu [1, trang: 33] Ph•ơng pháp này có •u điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Tuy nhiên nh•ợc điểm chủ yếu của ph•ơng pháp này là kém chính xác. Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra đ•ợc trong sổ tay là số liệu cố định cho tr•ớc không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy. Công thức tính: n Ptt = knc. Pđi (2.1) i 1 Qtt = Ptt.tg (2.2) P S = P 2 Q2 tt (2.3) tt tt tt cos Một cách gần đúng có thể lấy: Pđ = Pđm Do đó: n Ptt = knc. p dmi (2.4) 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. Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: p1cos p2cos p ncos n cos tb = (2.5) P1 p2 p n 27
  28. 2.1.5. Danh mục thiết bị điện Phụ tải trạm biến áp số 2: Bảng 2.1: Phụ tải chiếu sáng và thiết bị văn phòng: cos STT Tên phụ tải Pđặt(kw) 1 Nhà 3 tầng 329,6 0,7 2 Kho 3 đội 5 76 0,8 3 ánh sáng 6 giờ 45 0,8 4 Kho 4 23 0,8 5 Kho 3 16,6 0,8 6 Cột đèn pha 15 14 0,8 7 Bãi 5 25 0,8 8 Nhà tắm 6,12 0,8 9 Khu nhà 8 gian 4,8 0,75 10 Cột dèn pha 14 7 0,8 11 ánh sáng trạm 2,5 0,8 12 Thuỷ đội 34 0,75 13 Khu vực cổng 3 179,2 0,8 14 Vận tải thuỷ(VTT) 25 0,75 Trung tâm điều 15 46,6 0,75 độ(TTĐĐ) Nhà điều hành lê 16 79 0,8 Thánh Tông 17 Cửa hàng không 12 0.8 Cửa hàng miễn 18 14,9 0,8 thuế Câu lạc bộ thuỷ 19 8,4 0.75 thủ 20 Cứu hoả dịch vụ 90,4 0,75 21 Xí nghiệp bạch 17 0,75 28
  29. đằng 22 Kho dầu 2,37 0,8 23 Nhà cân số 2 12 0,7 24 Nhà cân số 3 9 0,7 25 Tổng 1079,5 0.76 Bảng 2.2: Phụ tải động lực: cos STT Phụ tải động lực Pđặt(kw) 1 HP bến 4 270 0,6 2 Cầu 5 hố 5-2 840 0.6 3 Cầu 3 hố 3-4 840 0,6 4 Cầu 4 hố 4-3 840 0,6 5 Cầu 5 hố 5-1 840 0,6 6 Cầu 3 hố 3-3 840 0,6 7 Cầu 5 hố 5-4 420 0,6 8 Cầu 3 hố 3-2 420 0,6 9 Cầu 4 hố 4-4 420 0,6 10 Cầu 4 hố 4-1 420 0,6 11 Cầu 5 hố 5-3 420 0,6 12 Cầu 3 hố 3-1 420 0,6 13 Tổng 6990 0,6 29
  30. Phụ tải trạm biến áp số 3: Bảng 2.3: Phụ tải chiếu sáng và thiết bị văn phòng: cos STT Tên phụ tải Pđặt(kw) 1 Garra 1000 0,75 2 VPHD 320 0,7 3 Cột đèn pha số 6 50 0,8 4 Kho 6 60 0,75 5 Kho 9 60 0,75 Nhà điều hành 6 1000 0,7 Hoàng Diệu 7 Tổng 2290 0,74 Bảng 2.4: Phụ tải động lực: STT Phụ tải động lực Pđặt(kw) 1 Cầu cảng 6-0 840 0,6 2 Cầu cảng 6-1 840 0,6 3 Cầu cảng 6-2 840 0,6 4 Cầu cảng 6-3 840 0,6 5 Cầu cảng 6-4 840 0,6 6 Cầu cảng 7-1 840 0,6 7 Cầu cảng 7-2 840 0,6 8 Cầu cảng 7-3 840 0,6 9 Cầu cảng 7-4 840 0,6 10 HP bến 7 840 0,6 11 Hàng dời 6-7 90 0,75 12 Tổng 9930 0,6 Phụ tải trạm biến áp số 4: 30
  31. Bảng 2.5: Phụ tải chiếu sáng và thiết bị văn phòng: cos STT Tên phụ tải Pđặt(kw) 1 Hội tr•ờng cảng 80 0,7 2 Kho 12 48 0,75 3 Kho 10 32 0,75 4 ánh sáng trạm 4 2,5 0,8 5 ánh sáng trạm 5 2,5 0,8 6 Cột đèn pha 4, 5 15 0,8 7 Tổng 180 0,73 Bảng 2.6: Phụ tải động lực: cos STT Phụ tải động lực Pđặt(kw) 1 Cầu cảng 8-1 840 0,6 2 Cầu cảng 8-2 1000 0,6 3 Cầu cảng 8-3 840 0,6 4 Cầu cảng 8-4 1000 0,6 5 Cầu cảng 9-1 840 0,6 6 Cầu cảng 9-2 600 0,6 7 Cầu cảng 9-3 840 0,6 8 Cầu cảng 9-4 600 0,6 9 HP bến 8 1000 0,6 10 Tổng 6120 0,6 Phụ tải trạm biến áp số 5: 31
  32. Bảng 2.7: Phụ tải chiếu sáng và thiết bị văn phòng: cos STT Tên phụ tải Pđặt(kw) 1 VTB3 91 0,7 2 Cổng 7 3,5 0,8 3 Cột 1 8 0,8 4 Cột 2 4 0,8 5 Cột 3 4 0,8 6 Đèn t•ờng 2,5 0,8 7 Đèn trần 2,5 0,8 8 Xăng dầu 17 0,75 9 Kho 11 26,4 0,7 10 VP kho 11 5,28 0,75 11 Tổng 164,18 0,72 Bảng 2.8: Phụ tải động lực: STT Phụ tải động lực Pđặt(kw) 1 Cầu 10-1 840 0,6 2 Cầu 10-2 420 0,6 3 Cầu 10-3 840 0,6 4 Cầu 10-4 420 0,6 5 Cầu 11-1 840 0,6 6 Cầu 11-2 840 0,6 7 Cầu 11-3 840 0,6 8 Tổng 5040 0,6 Thay giá trị công suất đặt Pđ và giá trị cos vào công thức (2.5) ta tính đ•ợc các giá trị cos tb của phụ tải chiếu sáng và phụ tải động lực. 32
  33. 2.2. Tính toán kiểm tra máy biến áp trong các trạm điện 2.2.1. Đặt vấn đề Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện. Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đ•ờng dây tải điện cùng với các nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất. Dung l•ợng của các máy biến áp, vị trí, số l•ợng và ph•ơng thức vận hành của các trạm biến áp có ảnh h•ởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện. Vì vậy việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn ph•ơng án cung cấp điện. Dung l•ợng và các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó, vào cấp điện áp của mạng, vào ph•ơng thức vận hành của máy biến áp. Vì thế để lựa chọn đ•ợc trạm biến áp tốt nhất, chúng ta phải xét tới nhiều mặt và phải tiến hành tính toán so sánh kinh tế, kĩ thuật giữa các ph•ơng án đề ra. 2.2.2. Dung l•ợng, số l•ợng, vị trí của trạm biến áp 2.2.2.1. Máy biến áp trạm 2: Theo công thức (2.5) Pđặt1 = 1079,5 (kW); cos tb1= 0,76; tg tb1= 0,86 Pđặt2 = 6990 (kW); cos tb2= 0,6; tg tb2= 1,33 Theo công thức (2.4) Ptt = 0,19*(1079,5 + 6990) = 1533,2 (kW) Theo công thức (2.2) Qtt = 1533,2*1,1 = 1678,8 (kVAr) Theo công thức (2.3) 2 2 Stt = 1533,2 1678,8 2273,6 (kVA) S 2273,6 S tt 1624 kVA dmBA 1,4 1,4 (1,4: Hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h) Stt = 2273,6 (kVA) nh• vậy với 2 máy biến áp hiện tại có Stt = 630 kVA thì 2 máy làm việc quá tải. 33
  34. 2.2.2.2. Máy biến áp trạm 3: Theo công thức (2.5) Pđặt1 = 2290(kW); cos tb1= 0,74; tg tb1= 0,91 Pđặt2 = 9930(kW); cos tb2= 0,6; tg tb2= 1,33 Theo công thức (2.4) Ptt = 0,19*(2290 + 9930) = 2321.8 (kW) Theo công thức (2.2) Qtt = 2321,8*1,12 = 2604,1 (kVAr) Theo công thức (2.3) 2 2 Stt = 2321,8 2604,1 3489 (kVA) S 3489 S tt 2492 kVA dmBA 1,4 1,4 Stt = 3489 kVA nh• vậy với 2 máy biến áp hiện tại có Stt = 630 kVA thì 2 máy làm việc bị quá tải. 2.2.2.3. Máy biến áp trạm 4: Theo công thức (2.5) Pđặt1 = 180(kW); cos tb1= 0,76; tg tb1= 0,86 Pđặt2 = 6120(kW); cos tb2= 0,6; tg tb2= 1,33 Theo công thức (2.4) Ptt = 0,19*(180 + 6120) = 1197 (kW) Theo công thức (2.2) Qtt = 1197*1,1 = 1312,7 (kVAr) Theo công thức (2.3) 2 2 Stt = 1197 1312,7 1776,5 (kVA) S 1776,5 S tt 1269 kVA dmBA 1,4 1,4 Stt = 1776,5 kVA nh• vậy với 2 máy biến áp hiện tại có Stt = 630 kVA là đảm bảo hệ thống làm việc bình th•ờng. 2.2.2.4. Máy biến áp trạm 5: Theo công thức (2.5) Pđặt1 = 164,18(kW); cos tb1= 0,72; tg tb1= 0,96 Pđặt2 = 5040(kW); cos tb2= 0,6; tg tb2= 1,33 Theo công thức (2.4) 34
  35. Ptt = 0,19*(164,18 + 5040) = 988,8 (kW) Theo công thức (2.2) Qtt = 988,8*1,15 = 1132,2 (kVAr) Theo công thức (2.3) 2 2 Stt = 988,8 1132,2 1503,2 (kVA) S 1503,2 S tt 1074 kVA dmBA 1,4 1,4 Stt = 1503,2 kVA nh• vậy với 2 máy biến áp hiện tại có Stt = 630 kVA là đảm bảo hệ thống làm việc bình th•ờng. Với việc sử dụng 2 MBA nh• hiện tại chúng ta có thể mở rộng thêm tải cho trạm trong t•ơng lai. 2.3. Ph•ơng án cảI tạo hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp [1, trang: 41] 2.3.1. Đăt vấn đề Việc chọn ph•ơng án cung cấp điện bao gồm: chọn cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, ph•ơng thức vận hành. Các vấn đề này có ảnh h•ởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện. Muốn thực hiện đ•ợc đúng đắn và hợp lý nhất, ta phải thu thập và phân tích đầy đủ các số liệu ban đầu, trong đó số liệu về nhu cầu điện là quan trọng nhất, đồng thời sau đó phải tiến hành so sánh giữa các ph•ơng án đã đ•ợc đề ra về ph•ơng diện kinh tế và kĩ thuật. Ph•ơng án cung cấp điện đ•ợc chọn sẽ đ•ợc xem là hợp lý nếu thoả mãn đ•ợc những yêu cầu sau: + Đảm bảo chất l•ợng điện, tức đảm bao d•ợc tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. + Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. + Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa. + Có các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật hợp lý. Ngoài ra, khi thiết kế công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố sau: đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, khả năng cấp vốn và thiết bị, trình độ kĩ thuật chung của công nhân. 35
  36. 2.3.2. Mạng điện cao áp Khi chọn sơ đồ nối dây của mạng điện, chúng ta phải căn cứ vào các yêu cầu cơ bản của mạng điện, tính chất của hộ dùng điện, trình độ thao tác vận hành của công nhân và vào vốn đầu t•. Việc lựa chọn sơ đồ nối dây phải dựa trên cơ Tủ cao Tủ cao Máy BA Tủ A Tủ A Tủ A Tủ A Máy BA áp Tủ A áp 6/ 0,4 nhánh phân nhánh tổng 6/ 0,4 tổng đoạn sở tính toán so sánh kĩ thuật. Hình 2.1: Sơ đồ cung cấp điện cho mạng cao áp 2.3.3. Mạng điện hạ áp Th•ờng dùng hai dạng sơ đồ chính sau: Sơ đồ hình tia : + Nối dây rõ ràng. + Độ tin cậy cao. + Các phụ tải ít ảnh h•ởng lẫn nhau. + Dễ thực hiện ph•ơng pháp bảo vệ và tự động hoá. + Dễ vận hành bảo quản. + Vốn đầu t• lớn. Sơ đồ đ•ờng dây trục chính: + Vốn đầu t• thấp. + Lắp đặt nhanh. + Độ tin cậy không cao. + Dòng ngắn mạch lớn. + Thực hiện bảo vệ và tự động hoá khó. Từ những •u khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân x•ởng. a. Sơ đồ hình tia 36
  37. TPP TĐL1 TĐL2 TĐL3 Hình 2.2: Sơ đồ đi dây hình tia của hệ thống cung cấp điện mạng hạ áp b. Sơ đồ đ•ờng dây trục chính TPP Phụ tải Hình 2.3: Sơ đồ đi dây trục chính của hệ thống cung cấp điện mạng hạ áp c. Sơ đồ hình tia và liên thông TPP TĐL1 TĐL2 TĐL3 TĐL4 Hình 2.4: Sơ đồ đi dây hình tia và liên thông của hệ thống cung cấp điện mạng hạ áp 37
  38. 2.4. tính toán Kiểm tra các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện cảng hoàng diệu 2.4.1. Máy cắt phụ tải loại LG-1200A Thông số máy cắt phụ tải LG-1200 A đ•ợc trình bày trong bảng 2.9. Bảng 2.9: Thông số máy cắt phụ tải Kiểu Điện áp (kV) Dòng định mức (A) IN (kA) Số cực LG 0,4 1200 50 3-4 Các thiết bị điện ở mạng điện hạ áp như: Aptômat, cầu dao, cầu chì Được lựa chọn theo điều kiện điện áp, dòng điện. Để cho thuận tiện nhà chế tạo đã tính toán để các thiết bị điện ở mạng điện hạ áp làm việc ổn định trong mạng do máy biến áp có S= 630 kVA. Nh• vậy khi công suất của máy biến áp hạ áp không quá 630 kVA thì các thiết bị điện dùng trong mạng hạ áp của máy biến áp đó không cần kiểm tra lại theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt nữa. Đối với Aptômat, cầu dao, cầu chì phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch. Đối với Aptômat cần phải chỉnh định mức cắt dòng điện quá tải [Tài liệu: cung cấp điện]. + Theo điều kiện làm việc bình th•ờng: Iđmcc Ilvđc (2.6) b.Pdmdc Ilvđc= (2.7) η. 3.U dm.cos Trong đó: Ilvđc: Dòng làm việc của động cơ. b: Hệ số mang tải của động cơ. : Hiệu suất của động cơ •ng với công suất tiêu thụ của nó. Pđmđc: Công suất định mức của động cơ. + Theo điều kiện mở máy: Khi mở máy nhẹ: I I mm (2.8) đmcc 2,5 Khi mở máy nặng: I I mm (2.9) đmcc 1,6 2,5 Trong đó: 38
  39. Imm: Dòng điện mở máy cực đại của động cơ. Tại mỗi trạm ta đặt một tủ động lực lấy từ trạm phân phối sau máy biến áp. Kiểm tra máy cắt phụ tải ta có: Ptt 594,8 Itt= = 858 A 3 * U dm 3 * 0,4 Do vậy với máy cắt phụ tải đang sử dụng đảm bảo cho hệ thống làm việc bình th•ờng. 2.4.2. Kiểm tra Aptomat phụ tải + Kiểm tra Aptomat 600 A Với Pđ= 840 kW I= (840* 0,6)* 0,6 = 436,5 A 3 * 0,4 Nh• vậy với loại tải có Pđ=840 kW có dòng làm việc là 436,5 A thì với loại Aptomat có Iđm=600 A đảm bảo cho tải luôn làm việc bình th•ờng. + Kiểm tra Aptomat 800 A Với Pđ=1000 kW I= (1000* 0,6)* 0,6 = 520 A 3 * 0,4 Nh• vậy với hố có Pđ= 1000 kW dùng Aptomat có Iđm= 800 A là hợp lý. + Kiểm tra Aptomat 300 A Với Pđ= 420 kW I= (420* 0,6)* 0,6 = 218 A 3 * 0,4 Nh• vậy với hố có Pđ= 420 kW dùng Aptomat có Iđm= 300 A là hợp lý. 2.4.3. Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và th•ờng sảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Vì vậy, các phần tử trong hệ thống cung cấp điện phải đ•ợc tính toán và lựa chọn sao cho không những làm việc tốt trong trạng thái bình th•ờng mà còn có thể chịu đựng đ•ợc trạng thái sự cố trong giới hạn qui định cho phép. Để lựa chọn đ•ợc tốt các phần tử của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải lựa chọn đ•ợc các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán đ•ợc các số liệu về tình trạng ngắn mạch nh•: dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch. Các số liệu này còn là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, 39
  40. định phương thức vận hành của hệ thống cung cấp điện Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu đ•ợc khi thiết kế hệ thống cung cấp điện. Ngắn mạch là hiện t•ợng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách điện đối với đất) hoặc là hiện t•ợng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính trực tiếp nối đất). Nói một cách khác, đó là hiện t•ợng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem nh• bằng không. Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tuỳ theo vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở của hệ thống giảm xuống ít hay nhiều. 2.4.3.1. Tính ngắn mạch phía cao áp N MC1 DD MC2 BAPX N HT Xht Rdd X2dd Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý để tính ngắn mạch phía cao áp Từ sơ đồ thay thế ta có: U2 62 XHT 0,0115 Ω S N 3 *6*50 Trong đó: SN: Công suất cắt của máy cắt kVA. U: Điện áp đ•ờng dây kV. Đ•ờng dây từ Đ.DK671 đến trạm2 là 2XLPE-(3x35) nên có: R1= r0*l/n X1= x0*l/n R1= 0,52*0,1/2= 0,026 X1= 0,13*0,1/2= 0,0065 Dòng điện ngắn mạch N tại trạm 2 6 IN 109,5 kA 3 * 0,026 2 (0,0065 0,0115)2 40
  41. ixkN 2 *1,8*109,5 278,8kA T•ơng tự ta tính cho các trạm BA khác. 2.4.3.1. Tính ngắn mạch phía hạ áp Ta có sơ đồ thay thế phía hạ áp : ZBA N1 N2 Rdd Rtx Rdd Rtx ZBA Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý để tính ngắn mạch phía hạ áp + Tính ngắn mạch tại N1: ZN1=ZBA+ Rdd (2.10) Rdd= r0.l (2.11) Phía hạ áp ta chọn cáp 1X185 mm2 cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, ta có : r0= 0,099 ; l= 100 m Rdd= 0,099*0,1= 0,0099 2 2 ZBA= R BA R BA Vì có 2 máy làm việc song song : 2 ΔPN .Udm 3 RBA= 2 .10 m (2.12) 2.Sdm 2 U N %.Udm 3 XBA= 2 .10 m (2.13) 2.Sdm Chọn máy biến áp do hãng ABB chế tạo có thông số: Bảng 2.10: Thông số máy biến áp S U P P U Trọng l•ợng đm đm 0 N N Kích th•ớc (kVA) (kV) (W) (W) (%) (kg) 630 6,3/0,4 1200 8200 4 1570-940-1670 1970 41
  42. 8,2*62 R = .103 = 0,372 m BA 2*6302 4*62 X = .103 = 0,182 m BA 2*6302 2 2 ZBA= 0,372 0,182 =0,414 m ZN1=0,414 + 0,0099= 0,424 m 0,4 I = = 544,7 kA N1 3 * 0,424*103 IxkN1= 2 *1,8*544,7= 1386,5 kA + Tính ngắn mạch tại N2: ZN2= ZN1+Ztx+Zdd Zdd= 0,01 0,4 I = = 250 kA N2 3 * 0,924*103 IxkN2= *1,8*250= 636 kA 2.4.4. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp và dây cáp Trong mạng điện xí nghiệp, dây dẫn và cáp th•ờng đ•ợc chọn theo hai điều kiện sau: + Chọn theo điều kiện phát nóng. + Chọn theo điều liện tổn thất điện áp cho phép. 2.4.4.1. Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và dây cáp thi vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị h• hỏng hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Do vậy nhà chế tạo qui định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây dẫn và dây cáp. Khi nhiệt độ không khí là 250C, ng•ời ta qui định nhiệt độ cho phép của thanh cái và dây dẫn trần là 700C. Đối với cáp chôn trong đất ẩm có nhiệt độ là 150C, nhiệt độ cho phép chỉ đ•ợc dao động trong khoảng +60 800C tuỳ theo từng loại cáp. Dây bọc cao su có nhiệt độ cho phép là 550C 42
  43. Nếu nhiệt độ dây dẫn và dây cáp dặt tại nơi nào đó khác với nhiệt độ qui định thì phải hiệu chỉnh theo hệ số hiệu chỉnh k (k cho trong các sổ tay tra cứu). Do đó, tiết diện dây dẫn và dây cáp chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: k.Icp Ilvmax (2.14) Trong đó: Ilvmax: Dòng điện làm việc cực đại của dây dẫn. Icp: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn chọn. Dòng điện cho phép Icp là dòng điện lớn nhất có thể chạy qua dây dẫn trong thời gian không hạn chế mà không làm cho nhiệt độ của nó v•ợt quá trị số cho phép. 2.4.4.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn và dây cáp theo tổn thất điện áp cho phép Tổn thất điện áp trên đ•ờng dây đ•ợc tính theo công thức: P.R Q.X ΔU .V (2.15) U dm Trong đó: P, Q: Công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đ•ờng dây, kW, kVAr. R, X: Điện trở và điện kháng của đ•ờng dây . Uđm: Điện áp định mức kV. Khi đ•ờng dây có nhiều phụ tải tập trung thì tổn thất điện áp có thể đ•ợc tính theo công thức: n (Pi ri Q i x i ) ΔU i 1 V (2.16) U dm Điều kiện: ΔU ΔU CP ΔUCP 5%U dm 2.4.4.3. Tính chọn cáp cao áp Với mức điện áp 6 kV; công suất của máy biến áp St= 630 kVA; ta có: S t 630 It= = 60,6 A 3U 3 *6 Chọn cáp 3 pha, 3 dây của hãng FURUKAWA (Nhật) tra bảng PL4.3.1 ta chọn đ•ợc cáp XLPE-(3X35) chôn ngầm trong đất. 43
  44. 2.4.4.4. Tính chọn cáp hạ áp Với mức điện áp 0,4 kV; công suất của máy biến áp St= 630 kVA; ta có: S t 630 It= = 909,3 A 3U 3 * 0,4 Chọn cáp của hãng LENS có ký hiệu PVC 1x185 có Icp= 506 A mà theo tính toán It= 909,3 A vậy chọn tăng số dây cho một pha: 2 dây. 2.4.5. Tính chọn và kiểm tra máy cắt điện Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1000 V). Ngoài nhiệm vụ đóng cắt dòng điện phụ tải phụ vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch bảo vệ các phần tử của hệ thống điện. Bảng 2.11: Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt Đại l•ợng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức (kV) UđmMC UđmLĐ (2.17) Dòng điện định mức (A) IđmMC > Icb (2.18) Dòng điện ổn định động (kA) Iôđđ > Ixk (2.19) t qd Dòng điện ổn định nhiệt (kA) Inh.đm > I (2.20) t nh.dm Chọn máy cắt loại BM -6 tra bảng PL 2.13, ta có: Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật của cắt loại BM -6 UđmMC IđmMC Inh.đm tnh Ixk Loại dao (kV) (A) (kA) (s) (kA) BM -6 6 200 8,5 3 16,8 Dòng điện c•ỡng bức qua máy cắt chính là dòng quá tải sự cố khi cắt một biến áp: 630 Icb= IqtBA= 1,4IđmBA= 1,4 = 84,87 A 3 * 6 Kết quả kiểm tra các thông số kỹ thuật cho theo bảng sau: Bảng 2.13: Kết quả chọn và kiểm tra máy cắt 44
  45. Đại l•ợng chọn và kiểm tra Kết quả Điện áp định mức (kV) UđmMC = 6 = UđmLĐ Dòng điện định mức (A) IđmMC= 200 > Icb=84,87 A Dòng điện ổn định động (kA) Iđ.đm= 109,5 > Ixk= 16,8 Không cần kiểm tra Dòng điện ổn định nhiệt (kA) (vì có dòng định mức lớn hơn 1) 2.4.6. Tính chọn và kiểm tra thanh dẫn Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra thanh góp Bảng 2.14: Các điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn Đại l•ợng chọn và kiểm tra Điều kiện Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) K1K2K3Icp Icb (2.21) 2 Khả năng ổn định động (kG/cm ) cp tt (2.22) Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F I (2.23) t qd Trong đó: K1= 1: Với thanh góp đặt đứng. K2= 0,95: Với thanh góp đặt ngang. 0 K3= 1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi tr•ờng chuẩn: 45 C. cp: ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh cái. tt: ứng suất tính toán, xuất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động dòng ngắn mạch: = M (kG/cm2) (2.24) tt W M: Mômen uốn tính toán: F .l M= tt (kG.m) (2.25) 10 Ftt: Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch: l F = 1,76.10-2. i (kG) (2.26) tt a xk l: Khoảng cách giữa các sứ của 1 pha cm. a: Khoảng cách giữa các pha cm. W: Mômen chống uốn của thanh dẫn hình chữ nhật kG.m. 45
  46. 2 W= b.h (2.27) 6 b: Bề rộng thanh dẫn cm. h: Chiều cao thanh dẫn cm. + Kiểm tra thanh dẫn theo điều kiện ổn định động dòng ngắn mạch. Thanh dẫn đặt trên sứ, khoảng cách giữa các sứ là l= 320 cm, khoảng cách giữa các pha là a= 120 cm. Dòng điện lớn nhất qua thanh góp: S 1813 I = tt 2626,8 (A) tt 3U 3 * 0,4 Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật có tiết diện 90 mm2 và kích th•ớc là 4x30x3 và có dòng cho phép là 405 (A). Thanh dẫn đặt nằm ngang K1= 0.95 mỗi pha có một thanh dẫn K2= 1; nhiệt độ môi tr•ờng cực đại là 450C. t cptd t max K3= (2.28) t cptd t 0 Trong đó: tmax: Nhiệt độ môi tr•ờng cực đại. 0 to= 30 C 0 tcptd= 70 C 70 45 K = = 0,8 3 70 30 Dòng điện cho phép hiệu chỉnh của thanh: Icp= 0,95*1*0,8*2616,8= 1988,79 A + Kiểm tra thanh dẫn theo ổn định nhiệt ngắn mạch Với tqđ= 3s: Thời gian chịu đựng của thang dẫn. a= 120 cm = 1,2 m: Khoảng cách giữa các thanh dẫn. Ta có: Fcp= 1,2*19,93* 3 = 41,2 Fcp< FTD Nh• vậy thanh dẫn đ•ợc chọn đã thoả mãn các điều kiện. 46
  47. 2.4.7. Tính chọn và kiểm tra biến dòng Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn đến trị số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle, tự động hoá Thường thì dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng là 5 A. Máy biến dòng đ•ợc chọn theo cấp điện áp, dòng điện phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại Nó được kiểm tra theo các điều kiện ổn định lực điện động và ổn nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua. Bảng 2.15: Lựa chọn máy biến dòng BI Đại l•ợng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Điện áp định mức (kV) Uđm.BI ≥ Uđm.m (2.29) I Dòng điện sơ cấp định mức (A) I ≥ max (2.30) đmBI 1,2 Phụ tải cuộn dây thứ cấp (VA) S2đmB ≥ Stt (2.31) ixk Hệ số ổn định động Kđ ≥ (2.32) 2.idmBI I t qd Hệ số ổn định nhiệt Knh ≥ (2.33) ItdmBI t dm.nh Chọn máy biến dòng hạ áp U= 500 V do Công ty thiết bị đo điện chế tạo. Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật máy biến dòng I I Trọng l•ợng Mã sản Uđm.BI đmBI 2đmBI Cấp chính Dung l•ợng phẩm (V) (A) (A) xác (VA) (kg) BD22 500 1200 5 0,5 30 2,76 Dòng điện lớn nhất qua biến dòng: 630 I = = 909,3 A max 3 * 0,4 Bảng 2.16: Kiểm tra biến dòng 47
  48. Đại l•ợng chọn và kiểm tra Kết quả Điện áp định mức (kV) Uđm.BI= 0,5 ≥ Uđm.m= 0,4 I Dòng điện sơ cấp định mức (A) I = 1200 ≥ max = 757,8 đmBI 1,2 Hệ số ổn định động Không cần kiểm tra Hệ số ổn định nhiệt 2.4.8. Tính chọn và kiểm tra chống sét van Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đ•ờng dây trên không chuyền vào trạm biến áp và trạm phân phối. Chống sét van đ•ợc làm bằng điện trở phi tuyến. Với điện áp định mức của l•ới điện, điện trở chống sét van có trị số lớn vô cùng không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trở giảm tới 0, chống sét van tháo dòng sét xuống đất. Trong tính toán thiết kế, việc chọn chống sét van rất đơn giản, chỉ căn cứ vào điện áp: Uđmcsv≥UđmLĐ (2.34) Trạm biến áp số 2 đ•ợc cấp điện bằng đ•ờng dây nổi trên không Đ.DK671, cần phải đặt chống sét van. Chọn dùng chống sét van cao áp do Liên Xô chế tạo. Bảng 2.17: Thông số kĩ thuật của chống sét van mạng cao áp Uđm Ucpmax Uđ.th (kV) Uđthxk (kV) Khối l•ợng Loại (kV) (kV) f= 50Hz t= 2s (kg) PBM-6 6 7,6 15 10,5 38 Phía hạ áp đặt chống sét van trong tủ phân phối. Chọn dùng chống sét van hạ áp do Liên Xô chế tạo. 48
  49. Bảng 2.18: Thông số kĩ thuật của chống sét van mạng hạ áp Uđm Ucpmax Uđ.th (kV) Uđthxk (kV) Khối Loại (kV) (kV) f= 50 Hz t= 2 s l•ợng (kg) PHK-0,58Y 0,5 0,5 1,3 1,9 2,3 Các trang thiết bị điện của xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu tuy vẫn còn sử dụng đ•ợc, nh•ng do thời gian sử dụng quá dài khoảng 30 năm hầu hết các thiết bị điện đã bị già hoá và nỗi thời nên không thể đáp ứng đ•ợc nhu cầu tự động hoá của xí nghiệp. Vì vậy cần phải thay thế bằng các thiết bị mới hiện đại. 2.5. đánh giá hệ thống cung cấp điện hiện nay của xí nghiệp 2.5.1. Phía cao áp + Với các nguồn và đ•ờng cáp cao thế liên hoàn nh• hiện tại là điều kiện tối •u luôn đảm bảo cấp điện liên tục cho sản xuất. Khu vực Cảng chính luôn đ•ợc cấp điện từ 2 đến 3 trạm trung gian của thành phố vì vậy khi cải tạo l•ới điện lên 22 kV, Cảng cần thiết đề nghị Công Ty Điện Lực Hải Phòng tiếp tục duy trì sơ đồ kết nối dây nh• hiện tại. + Trang thiết bị cao áp nh•: hệ thống dây cáp ngầm dẫn tới các trạm điện, các tủ máy cắt, tủ máy biến áp đo đếm và bảo vệ, tủ chống sét, tuy vẫn còn sử dụng đ•ợc do làm tốt công tác bảo trì, bảo d•ỡng th•ờng xuyên. Nh•ng do thời gian sử dụng quá dài khoảng 30 năm, đã đ•ợc trung tu, đại tu không đồng bộ. Nên cần thiết phải thay thế bằng các thiết bị mới hiện đại để đảm bảo việc cung cấp điện đ•ợc lâu dài. 2.5.2. Trạm biến áp Các trạm điện hiện tại đ•ợc bố trí hợp lí về vị trí. Công suất sử dụng có thể đảm bảo cho năng lực bốc xếp khoảng 8 8,5 triệu tấn thông qua. Tuy nhiên công suất trạm số 3 hiện đang trong tình trạng đầy và quá tải do việc bố trí bốc hàng rời tại khu vực Cầu 6, Cầu 7, hậu ph•ơng cầu 6, 7, máy đóng bao hàng rời, các tải khác tại khu vực này. Nếu vẫn tiếp tục duy trì làm hàng rời nh• hiện tại thì cần thiết phải tăng công suất máy biến áp tại trạm 3. 49
  50. 2.5.3. Phía hạ áp Hệ thống cung cấp điện cho các cần trục chân đế tuyến tiền ph•ơng và hậu ph•ơng đ•ợc đi trong hào cáp ngầm. Đây là hệ thống hoàn chỉnh có thể sửa chữa, thay thế bất cứ lúc nào mà không ảnh h•ởng đến quá trình cung cấp điện cho các phụ tải khác cũng nh• quá trình bốc xếp của Cảng. Qua quá trình cải tạo, hầu hết đã đ•ợc thay thế bằng cáp PVC chỉ còn lại một số cáp cũ sẽ đ•ợc sửa chữa, thay thế trong thời gian tới. Hệ thống cung cấp điện cho các văn phòng làm việc, kho, bãi Của các đơn vị, xí nghiệp, thành phần khu vực Cảng là hệ thống điện chắp vá, đ•ợc làm đi làm lại nhiều lần do không có qui định tổng thể nhất thống về mặt bằng từ tr•ớc nên tất cả các công trình sau khi làm xong mới có yêu cầu về điện. Vì vậy các công trình cải tạo đến đâu thì các đ•ờng dây cáp điện làm đến đấy và chủ yếu là đi nổi. Các đ•ờng cáp này th•ờng bị quá tải sau một thời gian sử dụng do công suất tăng hơn rất nhiều so với thiết kế ban đầu. Chiếu sáng ngoài bãi đ•ợc Liên Xô thiết kế sử dụng với các hàng thông th•ờng không phải là Container. Vì vậy với các vị trí chiếu sáng nh• hiện tại, chỉ cần thay thế các thiết bị chiếu sáng với khả năng chiếu sang tốt hơn là có thể đảm bảo ánh sáng cho các hoạt động sản xuất kinh doanh của Cảng. Chiếu sáng tại các cổng bảo vệ tạm thời là đủ ánh sáng làm việc nh•ng về mĩ quan là ch•a đ•ợc. 50
  51. CHƯƠNG 3. tính toán thiết kế cảI tạo nâng cấp hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp cảng hoàng diệu 3.1. Ph•ơng án cải tạo 3.1.1. Đặt vấn đề Từ những tính toán ở trên cho thấy việc cải tạo hệ thống điện tại khu vực cảng chính là điều tất yếu bởi vì: + Hệ thống điện đã làm việc qua thời gian trên 30 năm, đã hết thời gian khấu hao (từ 15 20 năm). Mặt khác, khi Cảng đầu t• mới hàng loạt thiết bị hiện đại đòi hỏi chất l•ợng điện áp tốt hơn và năng suất bốc xếp tại khu vực Cảng chính cũng tăng hơn rất nhiều so với công suất thiết kế ban đầu (2,7 triệu tấn thông qua/năm) thì hệ thống điện hiện tại sẽ có nhiều bất cập để có thể đáp ứng đ•ợc yêu cầu cần thiết cho sản xuất kinh doanh trong thời gian tiếp theo. + Khi nguồn điện của thành phố nâng cấp lên cấp điện áp 22 kV thì bắt buộc hệ thống điện của Cảng cũng phải chuyển đổi để phù hợp với mạng l•ới chung. + Điện là một phần không thể thiếu trong quá trình sản xuất kinh doanh, việc cải tạo hệ thống điện là công việc không lớn, nh•ng bao gồm nhiều chi tiết phức tạp và điều kiện cần thiết là trong thời gian cải tạo hệ thống điện vẫn phải đáp ứng đ•ợc yêu cầu về cấp điện liên tục phụ vụ cho sản xuất kinh doanh của toàn Xí Nghiệp. Do vậy cần thiết phải chủ động và chuẩn bị tốt ph•ơng án chuyển đổi để khi thực hiện không gây mất điện làm ảnh h•ởng tới quá trình sản xuất kinh doanh của Cảng. 1.3.2. Phần giữ nguyên + Cáp điện cung cấp cho các cẩu cần trục chân đế từ cầu 1 đến cầu 7. + Toàn bộ cáp cao thế nối giữa các trạm điện trong nội bộ Cảng. + Hệ thống điện trong các kho, trừ kho 6. 51
  52. 1.3.3. Phần cải tạo + Tại các trạm điện: Thiết bị đóng cắt cao thế 22 kV; Máy biến thế 22/0,4 kV; Tủ hạ thế. + Các đ•ờng cáp điện cung cấp cho các cột đèn pha số 1, 2, 3, 12, 14, 6B. + Nguồn điện cung cấp cho các văn phòng làm việc, các kho bãi tuỳ theo qui hoạch của Cảng. Mặt bằng tổng thể thi công đến đâu, điện lực sẽ kết hợp với các phòng chức năng có qui hoạch xây dựng đ•ờng điện ngầm đến đó. + Trạm điện tại văn phòng 8A Trần Phú: Qui hoạch lại toàn bộ tủ điện và đ•a vào trạm kín đồng bộ. + Thay thế các pha chiếu sáng trong kho, ngoài bãi bằng các loại pha thích hợp để đảm bảo ánh sáng làm việc và tiết kiệm điện. + Cải tạo các đ•ờng cáp còn lại từ cầu 8 đến cầu 11: đây là các đ•ờng cáp cũ. 1.3.4. Phần làm mới + Thiết lập trung tâm điều độ Điện Lực: cùng với việc cải tạo, nâng cấp các thiết bị của Trạm điện theo h•ớng công nghệ hiện đại, lắp đặt hệ thống theo dõi thiết bị các Trạm điện đ•a về trung tâm điều độ Điện Lực để giảm bớt số l•ợng ng•ời trực tại các Trạm điện. + Thiết kế lắp đặt hệ thống chiếu sáng các cổng bảo vệ số 3, 5, 7 và phía ngoài cổng 4. Bởi vì các cổng bảo vệ của cảng ngoài chức năng kiểm soát, ra vào Cảng còn là bộ mặt của Cảng Hải Phòng. + Lắp đặt thêm một trạm biến áp mới đáp ứng cho việc phát triển phụ tải của khu vực cổng 3: Phòng đại lý, xí nghiệp Bạch Đằng, Công ty đầu t• và phát triển Cảng Đình Vũ + Lắp đặt thêm một máy biến áp công suất 560 kVA tại Trạm 3 để cấp điện cho các văn phòng làm việc. 3.2. Thiết kế mạng cao áp 3.2.1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện 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 l•u ý tới các yếu tố đặc biệt đặc tr•ng cho nhà máy, các thiết bị đòi hỏi độ 52
  53. tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quy trình sản xuất và quy trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ bảo đảm an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện 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 cấp điện phụ thuộc loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số l•ợng nguồn cung cấp của sơ đồ. Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ng•ời và thiết bị trong trạng thái vận hành. Ngoài ra, phải l•u ý tới các yếu tố kỹ thuật khác nh• đơn giản, thuận tiện, dễ vận hành, có tính linh hoạt trong việc khắc phục sự cố. 3.2.2. Ph•ơng án cung cấp điện cho xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu 3.2.2.1. Phân loại và đánh giá hộ tiêu thụ điện trong xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong Xí Nghiệp là ta dựa vào tầm quan trọng của Trạm điện đó đối với nhà máy tức là khi ta ngừng cung cấp thì mức độ ảnh h•ởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp , từ đó ta có thể xác định đ•ợc loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các Trạm điện trong toàn Xí Nghiệp. Kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn: Do điều kiện thiết kế đã cho trạm biến áp trung gian 110/22 kV, Sau đó từ cáp truyền tải 22 kV này, điện năng sẽ đ•ợc dẫn tới từng trạm biến áp. Tuỳ theo công suất mà mỗi trạm biến áp chứa một hoặc hai MBA. Tại đây điện áp đ•ợc hạ xuống còn 0,4 kV và đ•ợc dẫn tới từng tải tiêu thụ. Nhiệm vụ của chúng ta là thiết kế xây dựng trạm biến áp nhận điện từ trạm PPTT về cấp điện cho các tải. 3.2.2.2. Xác định vị trí, số l•ợng, dung l•ợng các trạm biến áp Chọn số l•ợng MBA cho các Trạm biến áp có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý . Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân x•ởng, quyết định đặt 4 trạm biến áp 53
  54. 1) Trạm số 2. 2) Trạm số 3. 3) Trạm số 4. 4) Trạm số 5. Trong đó các trạm số 2, 3, 4, 5 là các phụ tải loại 1. Các máy biến áp dùng máy do ABB (liên doanh) sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Chú ý: Máy ngoại nhập phải hiệu chỉnh nhiệt độ theo công thức: S tt S dmBA (3.1) K hc Trong đó: Khc: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. θ θ K 1 1 0 (3.2) hc 100 0 1 : Nhiệt độ môi tr•ờng sử dụng máy ( C ). 0 0 : Nhiệt độ môi tr•ờng chế tạo máy ( C ). Giả sử ta tiến hành tính toán cho một trạm với giả thiết: công suất đặt của thiết bị trong t•ơng lai có thể mở rộng lên gấp 1,5 lần công suất hiện tại. Chọn dung l•ợng các máy biến áp: + Trạm số 2 : Sơ đồ cải tạo hệ thống cung cấp điện cho trạm 2 đ•ợc biểu diễn trên hình 3.1. Công suất đặt hiện tại của thiết bị trong trạm là: Pđ= 8069 kW do đó công suất trong t•ơng lai là: Pđ= 12104 kW. Tra bảng PL 1.2 ta có: Knc= 0,19 ; cos = 0,7  tag = 1,02 n Ptt = knc. Pđi = 0,19*12104= 2300 kW i 1 Qtt = Ptt.tg = 2300*1,02= 2346 kVAr 2 2 2 2 Stt = Ptt Qtt 2300 2346 3286kVA S 3286 S tt 2347kVA dmBA 1,4 1,4 (1,4: Hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h) Chọn dùng 2 máy biến áp loại 1200 kVA 22/ 0,4 kV; 1 máy biến áp loại 560 kVA 22/0,4 kV (nếu không có trong catalog chào hàng của ABB, yêu cầu sản xuất theo đơn đặt hàng). 54
  55. đdk 671 - e26 tc 22kV Hình Hình 3.1: pgc pFA pgc pFA TM pFA pgc cd 22kv Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 2 Trạm II đến 560kva 22/0,4kv 1200kva 22/0,4kv 1200kva 22/0,4kv 55 1250A 2000A 2000A A B C A B C A B C 3 ct 1250/5A A A A KWh KVarh 3 ct 2000/5A A A A KWh KVarh 3 ct 2000/5A A A A KWh KVarh PFC PFC PFC CC - 5A CC - 5A CC - 5A VS V VS V VS V ct 2000/5A ct 1250/5A tc 0,4kV ct 2000/5A tc 0,4kV tc 0,4kV 2000A 250A 400A 400A 250A 250A 600A 600A 600A 600A 600A 600A 600A 600A 600A 600A 600A A A A A A A A Kho 3 3 Tầng Bãi 5 ánh sáng 6h Kho 4 HP Bến 3 HP Bến 4 ánh sáng trạm CTT 90A CTT 90A CTT 90A 4 Tụ bù 3p 50 kVAr 5 Tụ bù 3p 50 kVAr 5 Tụ bù 3p 50 kVAr Đi trạm III Hố 3-1 Hố 3-2 Hố 3-3 Hố 3-4 Hố 4-1 Hố 4-2 Hố 4-3 Hố 4-4 Hố 5-1 Hố 5-2 Hố 5-3 Cầu5
  56. + Trạm số 3: Sơ đồ cải tạo hệ thống cung cấp điện cho trạm 3 đ•ợc biểu diễn trên hình 3.2. Công suất đặt hiện tại của thiết bị trong trạm là: Pđ= 12220 kW do đó công suất trong t•ơng lai là: Pđ= 18330 kW. Tra bảng PL 1.2 ta có: Knc= 0,19 ; cos = 0,7  tag = 1,02 n Ptt = knc. Pđi = 0,19*18330 = 3483 kW i 1 Qtt = Ptt.tg = 3483*1,02= 3552 kVAr 2 2 2 2 Stt = Ptt Qtt 3483 3552 4975kVA S 4975 S tt 3554kVA dmBA 1,4 1,4 (1,4: Hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h) Chọn dùng 2 máy biến áp loại 1500 kVA 22/ 0,4 kV; 1 máy biến áp loại 560 kVA 22/0,4 kV (nếu không có trong catalog chào hàng của ABB, yêu cầu sản xuất theo đơn đặt hàng). 56
  57. tc 22kV pgc pFA pFA pgc pFA pgc TM Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 3 Trạm II đến Kho 6 spare Khu vực cổng 4 Văn phòng Hoàng Diệu Trực ban Hoàng Diệu 1500kva 22/0,4kv 1500kva 22/0,4kv 1500kva 22/0,4kv ATS 800A 57 2500A 2500A 2500A A B C A B C 3 ct 2500/5A A A A KWh KVarh 3 ct2500/5A A A A KWh KVarh PFC CC - 5A PFC CC - 5A VS V VS V ct 2500/5A tc 0,4kV ct 2500/5A tc 0,4kV 2500A 400A 500A 800A 800A 800A 800A 600A 800A 800A 500A 10A 10A ATS 800A A A A A Hậu ph•ơng Gara nâng hàng điện Đèn pha 6A Đèn pha số 7 bến 6 CTT 90A CTT 90A Đi trạm IV 5 Tụ bù 3p 50 kVAr 5 Tụ bù 3p 50 kVAr Đi trạm IV Hố 6-1 Hố 6-2 Hố 6-3 Hố 6-4 Hố 7-1 Hố 7-2 Hố 7-3 Hố 7-4 Cầu6 Cầu7
  58. + Trạm số 4: Sơ đồ cải tạo hệ thống cung cấp điện cho trạm 4 đ•ợc biểu diễn trên hình 3.3. Công suất đặt hiện tại của thiết bị trong trạm là: Pđ= 6300 kW do đó công suất trong t•ơng lai là: Pđ= 9450 kW. Tra bảng PL 1.2 ta có: Knc= 0,19 ; cos = 0,7  tag = 1.02 n Ptt = knc. Pđi = 0,19*9450 = 1796 kW i 1 Qtt = Ptt.tg = 1796*1,02= 1831 kVAr 2 2 2 2 Stt = Ptt Qtt 1796 1831 2565kVA S 2565 S tt 1832kVA dmBA 1,4 1,4 (1,4: Hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h) Chọn dùng 2 máy biến áp loại 630 kVA 22/ 0,4 kV; 1 máy ánh sáng 560 kVA 22/0,4 kV (nếu không có trong catalog chào hàng của ABB, yêu cầu sản xuất theo đơn đặt hàng). 58
  59. + Trạm số 5 trạm u.b.n.d trung tâm phân phối Hình 3. pgc pFA pgc TM pFA pFA pgc TM pgc tc 22kV ti 50/5a ti 200/5a tu 22/0.1kv tu 22/0.1kv 3: Sơ3: đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 4 : 250A 100A 150A 560kva 22/0,4kv 630kva 22/0,4kv 59 350A 1250A 1250A A B C A B C A B C 3 ct 600/5A 3 ct 1250/5A A A A KWh KVarh 3 ct 1250/5A A A A KWh KVarh A A A KWh KVarh PFC CC - 5A PFC CC - 5A PFC CC - 5A VS V VS V VS V ct 1250/5A tc 0,4kV ct 1250/5A ct 600/5A tc 0,4kV tc 0,4kV 1200A 600A 600A 800A 600A 600A 600A 600A 600A 400A 150A 150A 200A 150A 200A ATS 600A A A A A Hậu phuong A Kho 10 Cột đèn Cầu 8 Đội điện lực Cột đèn fa số 5 ánh sáng fa số 4 trạm 5 CTT 90A Trạm III đến Tuyến nóc kho CTT 90A CTT 90A 2Tụ bù 3p 50 kVAr 5 Tụ bù 3p 50 kVAr 5 Tụ bù 3p 50 kVAr Đi trạm IV Trạm III đến Hố 8-1 Hố 8-2 Hố 8-3 Hố 8-4 Hố 9-1 Hố 9-2 Hố 9-3 Hố 9-4 Cầu8 Cầu9
  60. Sơ đồ cải tạo hệ thống cung cấp điện cho trạm 4 đ•ợc biểu diễn trên hình 3.4. Công suất đặt hiện tại của thiết bị trong trạm là: Pđ= 5204,18 kW do đó công suất trong t•ơng lai là: Pđ= 7806 kW. Tra bảng PL 1.2 ta có: Knc= 0,19 ; cos = 0,7  tag = 1,02 n Ptt = knc. Pđi = 0,19*7806 = 1483,14 kW i 1 Qtt = Ptt.tg = 1483,14*1,02= 1513 kVAr 2 2 2 2 Stt = Ptt Qtt 1483 1513 1698 kVA S 1698 S tt 1213 kVA dmBA 1,4 1,4 (1,4: Hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h) Chọn dùng 2 máy biến áp loại 630 kVA 22/ 0,4 (nếu không có trong catalog chào hàng của ABB, yêu cầu sản xuất theo đơn đặt hàng). 60
  61. tc 22kV pgc pFA pgc pFA TM pgc Hình Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho trạm ápbiến số 5 Trạm IV đến spare Đi Lạnh Bình 630kva 22/0,4kv 630kva 22/0,4kv 61 1250A 1250A A B C A B C 3 ct 1250/5A A A A KWh KVarh 3 ct 1250/5A A A A KWh KVarh PFC CC - 5A PFC CC - 5A VS V VS V ct 1250/5A ct1250/5A tc 0,4kV 400A 250A 400A 400A 250A 250A 500A 250A CTT 90A CTT 90A 2Tụ bù 3p 50 kVAr 2Tụ bù 3p 50 kVAr Hố 10-1 Hố 10-2 Hố 10-3 Hố 10-4 Hố 11-1 Hố 11-2 Hố 11-3 Cầu11 Cầu10
  62. 3.2.2.3. Ph•ơng án đi dây mạng cao áp Vì nhà máy thuộc hộ loại I, sẽ dùng đ•ờng dây cáp ngầm dẫn điện từ 5 nguồn cao thế về các trạm điện của Xí Nghiệp. Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp đề ra ph•ơng án đi dây mạng cao áp: các trạm biến áp đ•ợc cấp điện trực tiếp từ 5 nguồn cao thế và đ•ợc lấy điện liên thông qua các trạm ở gần. Để chọn tiết diện dây dẫn ta dựa vào bảng sau: Bảng 3.1: Lựa chọn tiết diện dây dẫn Đối t•ợng Jkt ΔUcp Icp U ≥ 110 kV X - - Mọi đối t•ợng U= 6, 10, 22, 35 kV + Đô thị, xí nghiệp X - - + Nông thôn - X - U= 0,4 kV + Đô thị, xí nghiệp - - X + Nông thôn - X - Đ•ờng dây cung cấp điện từ nguồn cao thế tới các trạm biến áp của Xí Nghiệp sử dụng đ•ờng dây cáp ngầm, dài 100 m, dây đồng, lõi thép, lộ kép. Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (nhật) chế tạo. Tra cẩm nang có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax= 4500 h, với giá 2 trị của Tmax, dây dẫn đồng tra bảng sau sẽ có Jkt= 3,1 A/mm . Bảng 3.2: Lựa chọn jkt Loại dây dẫn Tmax≤ 3000 h Tmax= 3000 ữ5000 h Tmax≥5000 h A và AC 1,3 1,1 1 Cáp lõi đồng 3,5 3,1 2,7 Cáp lõi nhôm 1,6 1,4 1,2 S 1500 I = t 39,4A ttXN 3 * U 3 * 22 62
  63. 2 Fkt= IttXN/ Jkt= 39,4/ 3,1= 12,7 mm Chọn dây đồng lõi thép tiết diện phần đồng là 35 mm2, 2XLPE(3x35) kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố. Tra bảng PL 4.31. Dây đồng 2 XLPE(3x35) có Icp=170 A Khi đứt một dây, dây còn lại tải toàn bộ công suất. Isc=2IttXN=2*39,4=78,8 A< Icp(thoả mãn) Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp. Với dây 2 XLPE (3x35) tra bảng đ•ợc r0= 0,52 /km, x0= 0,13 /km PR QX 3483* 0,52* 0,1 3552* 0,13* 0,1 ΔU n * U dm 2*22 5,2 V ΔU cp 5%Udm 1100 V Vậy ta chọn dây 2XLPE(3x35) là hợp lý. Sau đây lần l•ợt tính toán kinh tế, kỹ thuật cho ph•ơng án đi dây mạng cao áp. Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật cho trong sổ tay. + Chọn cáp từ Đ.DK671 đến trạm 2: 1000 I 13,1 A max 2 3.22 2 Với cáp đồng và Tmax= 4500 h tra bảng đ•ợc Jkt= 3,1 A/mm . Imax 13,1 2 Fkt 4,2 mm J kt 3,1 Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 đó là 2XLPE(3x35) + Chọn cáp từ Đ.DK671 đến trạm 2. Tuyến cáp này cấp điện cho cả trạm 2 và trạm 3: S1 S 2 1000 1500 I max 32,8 A 2 3.Udm 2 3 * 22 2 Fkt=32,8/3,1= 10,6 mm Chọn cáp tiết diện 35 mm2 đó là 2XLPE(3x35). Các đ•ờng cáp khác chọn t•ơng tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp đã đ•ợc chọn v•ợt cấp nên không cần kiểm tra theo ΔU và Icp. 63
  64. Bảng 3.3: Kết quả tính chọn các đ•ờng cáp Chiều dài Đơn giá Thành tiền Đ•ờng cáp Loại (m) (đ/m) (đ) Đ.DK671-Trạm 2 2XLPE(3x35) 62,5 80000 5.106 Trạm 2-Trạm 3 2XLPE(3x35) 650 80000 52.106 UBND-Trạm 4 2XLPE(3x35) 75 80000 6.106 Trạm 4-Trạm 3 2XLPE(3x35) 500 80000 40.106 Trạm 4-Trạm 5 2XLPE(3x35) 100 80000 8.106 TTĐĐ-Trạm 4 2XLPE(3x35) 20 80000 1,6.106 Lạnh Bính-Trạm 5 2XLPE( 3x35) 37,5 80000 3.106 Trạm 5-Trạm 4 2XLPE(3x35) 100 80000 8.106 Tổng chi phí 123 600 000 VNđ. Tiếp theo xác định tổn thất công suất tác dụng ΔP: S 2 ΔP .R.10 3 kW (3.3) U 2 Tổn thất ΔPtrên đoạn cáp Đ.DK671-Trạm 2: 10002 ΔP *0,033*10 3 0,07 kW 222 Tính t•ơng tự cho các trạm khác: Bảng 3.4: Tổn thất công suất tác dụng Chiều dài r R ΔP Đ•ờng cáp Loại 0 (m) ( /km) ( ) (kW) Đ.DK671-Trạm 2 2XLPE(3x35) 62,5 0,524 0,033 0,07 Trạm 2-Trạm 3 2XLPE(3x35) 650 0,524 0,3406 0,09 UBND-Trạm 4 2XLPE(3x35) 75 0,524 0,039 0,03 Trạm 4-Trạm 3 2XLPE(3x35) 500 0,524 0,262 1,2 Trạm 4-Trạm 5 2XLPE(3x35) 100 0,524 0,0524 0,04 TTĐĐ-Trạm 4 2XLPE(3x35) 20 0,524 0,01 0,008 Lạnh Bính-Trạm 5 2XLPE(3x35) 37,5 0,524 0,02 0,02 Trạm 5-Trạm 4 2XLPE(3x35) 45 0,524 0,024 0,02 ΔP=1,478 64
  65. Từ Tmax= 4500 h và cos = 0,7 tính ra: -4 2 = ( 0,124+10 *Tmax ) *8760= 2886 h Lấy avh= 0,1; at0= 0,2 ; c= 750 đ/kWh Chi phí tính toán hàng năm là: Z= (0,1+0,2)* 123 600 000 + 750*1,478*2886 Z= 40 279 131 đ 65
  66. Hình Sau đây Sau sơlà đồ đi dây mạng cao áp: 3.5: Sơ đồ mạng caoáp hệ cungthống cấpđiện Cảng Hoàng Diệu tttp 671.e25 đ.dk671 ubnd ttđd lạmh bính xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 2x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 xlpe 3x35 66 l=400m l=650m l=500m l=100m l=30m trạm 6 trạm 1 trạm 2 trạm 3 trạm 4 trạm 5 1x400kva 2x630kva 2x1200kva 3x1500kva 2x630kva 2x630kva 1x560kva 1x560kva 1x560kva
  67. 3.2.2.3. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BA + Sơ đồ trạm PPTT: Nh• đã phân tích ở trên, nhà máy cơ khí thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để bảo vệ chống sét truyền từ đ•ờng dây vào trạm, đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp một máy biến áp đo l•ờng 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 22 kV. Chọn dung các tủ hợp bộ của hãng LG, cách điện bằng không khí, loại LBA 50S- 3PS, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ có dòng định mức 5000 A. Sau đây là thông số của máy cắt đặt tại trạm PPTT: Bảng 3.5: Thông số của máy cắt U I I , 3s IcắtNmax Loại máy cắt đm đm cắtN Ghi chú (kV) (A) (kA) (kA) LBA 50S-3PS 24 5000 63 160 Không cần bảo trì + Sơ đồ các trạm biến áp phân x•ởng Vì các trạm biến áp phân x•ởng rất gần trạm PPTT, phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly. Phía hạ áp đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh. Trạm hai máy biến áp đặt thêm aptomat liên lạc giữa hai phân đoạn. Cụ thể nh• sau: + Đặt một tủ đầu vào 22 kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo trì, loại 8DH10. Sau đây là thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10: Bảng 3.6: Thông số kĩ thuật của tủ đầu vào 8DH10 U I Uchịu đựng Ichịu đựngN1s I Nmax Loại tủ đm đm (kV) (A) (kV) (kA) (kA) 8DH10 24 200 50 16 50 Các máy biến áp chọn loại do ABB sản xuất tại Việt Nam (không phải hiệu chỉnh nhiệt độ). 67
  68. + Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng LG đặt trong vỏ tủ tự tạo. Cụ thể chọn các aptomat nh• sau: Dòng lớn nhất qua aptomat tổng của máy 1200 kVA là: 1200 I 1732 A max 3 * 0,4 Bảng 3.7: Dòng điện lớn nhất qua aptomat tổng của máy biến áp SđmBA(kVA) 1500 1200 1000 800 630 500 400 Imax (A) 2165 1732 1443 1155 909 722 577 Chủng loại và số l•ợng các aptomat chọn đ•ợc ghi trong bảng sau: Bảng 3.8: Chủng loại và số l•ợng các aptomat đ•ợc chọn Số l•ợng cho Loại U I I Trạm BA mỗi trạm đm đm cắt N aptomat (V) (A) (kA) (chiếc) ABS2000 3 690 2000 50 Trạm 2 ABS1250 1 690 1250 25 (2x1200 kVA) ABS603a 11 690 600 10 (1x560 kVA) ABS403a 2 690 400 10 GBN203a 3 690 250 8 ABS2500 4 690 2500 50 Trạm 3 ABS803a 7 690 800 25 (3x1500 kVA) ABS603a 3 690 600 10 ABS403a 1 690 400 10 ABS1250 3 690 1250 25 Trạm 4 ABS803a 1 690 800 25 (2x630 kVA) ABS603a 8 690 600 10 (1x560 kVA) ABS403a 1 690 400 10 GBN203a 5 690 250 8 ABS1250 3 690 1250 25 Trạm 5 ABS603a 1 690 600 10 (2x630 kVA) ABS403a 2 690 400 10 GBN203a 4 690 250 8 68
  69. Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA: Tủ cao Máy BA Tủ A Tủ A Tủ A Tủ A Máy BA Tủ cao áp Tủ A áp 22/ 0,4 nhánh phân nhánh tổng 22/ 0,4 8DH 10 tổng đoạn 8 DH 10 Hình 3.6: Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 1 MBA: Tủ cao áp Máy BA Tủ A Tủ A tổng 8 DH 10 22/ 0,4 nhánh Hình 3.7: Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 1 MBA 69
  70. 3.2.2.4. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị điện đã chọn + Tính toán ngắn mạch: N MC1 DD MC2 BAPX N HT Xht Rdd X2dd Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý để tính ngắn mạch phía cao áp Từ sơ đồ thay thế ta có: U2 222 XHT 0,254 Ω S N 3 * 22 *50 Đ•ờng dây từ Đ.DK671 đến trạm2 là 2XLPE-(3x35) nên có: R1= r0*l/n X1= x0*l/n R1= 0,52*0,1/2= 0,026 X1= 0,13*0,1/2= 0,0065 Dòng điện ngắn mạch N tại trạm 2: 22 I N 48,5 kA 3 * 0,026 2 (0,0065 0,254)2 ixkN 2 *1,8*48,5 123,5 kA T•ơng tự ta tính cho các trạm BA khác. + Kiểm tra các thiết bị điện đã chọn: So sánh kết quả tính đ•ợc ở trên với các thông số của tủ máy cắt LBA50S- 3PS đặt tại trạm PPTT ta thấy: máy cắt và thanh góp có khả năng cắt và ổn định động dòng ngắn mạch là phù hợp (63 kA so với 48,5 kA và 160 kA so với 123,5 kA). Với cáp, chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: 2 F α.I . t qd 6 *11,6 0,5 49,2 mm 70
  71. Ta đã chọn cáp loại có tiết diện 35 mm2 Iđm Phụ tải động lực chính của Cảng gồm: + 12 cần trục chân đế CONDOR: Pđm= 180 kW và 4 cần trục chân đế KIROB: Pđm= 180 kW, ta có: 71
  72. I dm 180 Icp≥ = 470,6 A K hc 0,92* 3 * 0,4* 0,6 Chọn cáp đồng hạ áp 1X185 cách điện PVC do LENS chế tạo, dòng cho phép Icp ngoài trời 506 A. + 4 Cần trục chân đế SOKOL: Pđm= 440 kW, ta có: I dm 440 Icp≥ = 1150,5 A K hc 0,92* 3 * 0,4* 0,6 Chọn cáp của hãng LENS có ký hiệu PVC 1x240 có Icp= 599 A mà theo tính toán Icp ≥ 1150,5 A vậy chọn tăng số dây cho một pha: 2 dây. 3.4. Tính toán giá thành các thiết bị khi cải tạo Bảng 3.9: Kết quả tính toán giá thành cáp cao áp Chiều dài Đơn giá Thành tiền Đ•ờng cáp Loại (m) (đ/m) (đ) Đ.DK671-Trạm 2 2XLPE(3x35) 62.5 80000 5 000 000 Trạm 2-Trạm 3 2XLPE(3x35) 650 80000 52 000 000 UBND-Trạm 4 2XLPE(3x35) 75 80000 6 000 000 Trạm 4-Trạm 3 2XLPE(3x35) 500 80000 40 000 000 Trạm 4-Trạm 5 2XLPE(3x35) 100 80000 8 000 000 TTĐĐ-Trạm 4 2XLPE(3x35) 20 80000 16 000 000 Lạnh Bính-Trạm 5 2XLPE( 3x35) 37.5 80000 3 000 000 Trạm 5-Trạm 4 2XLPE(3x35) 100 80000 8 000 000 Bảng 3.10: Kết quả tính toán giá thành máy cắt Loại máy cắt Số l•ợng Đơn giá (đ/máy) Thành tiền (đ) LBA 50S-3PS 20 98 000 000 1 960 000 000 72
  73. Bảng 3.11: Kết quả tính toán giá thành máy biến áp Số Đơn giá Thành tiền Máy biến áp l•ợng (đ/máy) (đ) 1500 kVA-22/0,4 kV 3 285 300 000 855 900 000 1200 kVA-22/0,4 kV 2 241 100 000 482 200 000 630 kVA-22/0,4 kV 4 126 500 000 506 000 000 560 kVA-22/0,4 kV 2 110 700 000 221 400 000 73
  74. Bảng 3.12: Kết quả tính toán giá thành aptomat Số l•ợng Loại cho mỗi Đơn giá Thành tiền Trạm BA aptomat trạm (đ/chiếc) (đ) (chiếc) ABS2000 3 20 500 000 61 500 000 Trạm 2 ABS1250 1 12 600 000 12 600 000 (2x1200 kVA) ABS603a 11 4 200 000 46 200 000 (1x560 kVA) ABS403a 2 1 980 000 3 960 000 GBN203a 3 1 300 000 3 900 000 ABS2500 4 24 600 000 98 400 000 Trạm 3 ABS803a 7 4 700 000 32 900 000 (3x1500 kVA) ABS603a 3 4 200 000 12 600 000 ABS403a 1 1 980 000 1 980 000 ABS1250 3 12 600 000 37 800 000 Trạm 4 ABS803a 1 4 700 000 4 700 000 (2x630 kVA) ABS603a 8 4 200 000 33 600 000 (1x560 kVA) ABS403a 1 1 980 000 1 980 000 GBN203a 5 1 300 000 6 500 000 ABS1250 3 12 600 000 37 800 000 Trạm 5 ABS603a 1 4 200 000 4 200 000 (2x630 kVA) ABS403a 2 1 980 000 3 960 000 GBN203a 4 1 300 000 5 200 000 Tổng chi phí: 4 573 280 000 VNĐ 74
  75. CHƯƠNG 4. thiết kế tính toán chiếu sáng và bù cos 4.1. Tình hình chiếu sáng hiện nay của xí nghiệp Đặc điểm chiếu sáng cho khu vực bến bãi của Cảng nói chung là rất rộng, các ph•ơng tiện của Cảng đòi hỏi phải có chiều cao và không gian rộng để hoạt động. Hệ thống chiếu sáng tại các cột đèn pha hiện tại sử dụng đèn Halozen công suất 1000W. Đây là loại đèn pha đấu trực tiếp và điện l•ới làm việc ở nhiệt độ 250-3000C, thời gian sử dụng theo thiết kế là 2000-3000h (t•ơng đ•ơng 6-8 tháng), độ chói cao, diện tích chiếu sáng hẹp và tập chung. Loại pha này th•ờng đ•ợc sử dụng cho chiếu sáng trong thời gian ngắn. Vì vậy khi sử dụng cho các cột đèn pha trong điều kiện lắp có thời gian sử dụng dài (khoảng 10-12h ngày) và điều kiện ngoài trời m•a nắng nên độ bền theo thiết kế không đảm bảo: bóng cháy nhiều, tuổi thọ các đèn pha thấp, không đảm bảo ánh sáng cho sản xuất kinh doanh. 4.2. Tính toán chiếu sáng cho xí nghiệp Việc lắp đặt thêm các cột đèn pha đòi hỏi phải có qui hoạch tổng thể lâu dài và liên quan đến nhiều vấn đề khác, vì vậy trong nội dung của báo cáo này chỉ đề cập đến việc thay thế các pha đèn tại 16 cột đèn pha của khu vực Cảng chính để đảm bảo ánh sáng cho sản xuất kinh doanh của khu vực Cảng trong thời gian hiện tại và t•ơng lai gần. Lựa chọn thiết bị chiếu sáng: Qua nghiên cứu điều kiện chiếu sáng của Cảng và các loại pha chiếu sáng hiện tại có trên thị tr•ờng, xin đề xuất sử dụng loại pha đèn sau: 4.2.1. Chiếu sáng bãi Pha Alisios - Công suất 1000 W có độ chiếu sáng rộng dùng để chiếu sáng khu vực quanh chân cột. Pha Radian 4 – Công suất 1000 W có độ chói lớn dùng để chiếu sáng xa Cả hai loại pha này là loại ánh sáng tự nhiên, thời gian sử dụng theo thiết kế là 12000 14000 h (t•ơng đ•ơng với 3 năm). Đây là loại pha của Bỉ với toàn bộ 75
  76. linh kiện nhập ngoại theo tiêu chuẩn Châu Âu, thời gian bảo hành bóng là 12 tháng, linh kiện là 24 tháng, pha đèn là 3 năm. Mỗi cột sử dụng 6 pha: 2 pha Alisios, 4 pha Radian 4. Ngoài ra các cột đèn pha còn đ•ợc lắp đặt các bộ đóng cắt tự động điều khiển theo thời gian hoặc bằng ánh sáng. 4.2.2. Chiếu sáng kho Đèn pha PZ – Công suất 250 W 400 W độ kín IP 65. Đây là loại pha chuyên dụng chiếu sáng cho các kho sử dụng ánh sáng tự nhiên. Tuổi thọ bóng theo thiết kế là 1200 14000 h (t•ơng đ•ơng với 3 năm). Đây là loại pha của Bỉ với toàn bộ linh kiện nhập ngoại theo tiêu chuẩn Châu Âu, thời gian bảo hành bóng là 12 tháng, linh kiện là 24 tháng, pha đèn là 3 năm. Loại pha đèn mới này có nh•ợc điểm là đòi hỏi chất l•ợng điện áp cao hơn so với các pha đèn tr•ớc. Đây cũng là yêu cầu chung đối với tất cả các loại thiế bị điện trong thời điểm hiện tại và sau này. 4.3. Tính toán bù hệ số cos 4.3.1. ý nghĩa về việc bù công suất phản kháng trong xí nghiệp [3,trang: 1ữ10] Phần lớn hộ công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động cơ không đồng bộ,tiêu thụ khoảng 60ữ65% tổng công suất phản kháng của mạng điện nhà máy, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. Đ•ờng dây và các thiết bị tiêu thụ khoảng 10%, tuỳ thuộc vào thiết bị mà nhà máy có thể tiêu thụ một l•ợng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một l•ợng công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp ,tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện. Do đó để có lợi về kinh tế - kỹ thuật trong l•ới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đ•a nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cos làm giảm l•ợng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện. 4.3.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 76
  77. 4.3.2.1. Bù cos tự nhiên + Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất. Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần xắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp lý nhất. Việc giảm bớt những tác động những nhân công thừa và áp dụng các biện pháp gia công tiên tiến đều đ•a tới kết quả tiết kiệm điện, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm. Trong nhà máy ,các thiết bị có công suất lớn th•ờng là nơi tiêu thụ nhiều điện năng nhất vì thế cần nghiên cứu để các thiết bị đó vận hành ở các chế độ kinh tế nhất và tiết kiệm nhất. ở các nhà máy có công suất lớn, các máy công cụ th•ờng tiêu thụ khoảng từ 30ữ40% công suất điện năng cung cấp cho toàn nhà máy. Vì vậy định chế độ vận hành hợp lý cho các máy đó có ảnh h•ởng lớn đến vấn đề tiết kiệm điện. Theo kinh nghiệm vận hành thì hệ số phụ tải của các máy công suất lớn gần bằng 1 thì điện năng tiêu hao trên một đơn vị sản phẩm sẽ giảm tới mức tối thiểu, vì vậy cần bố trí cho các máy này luôn luôn làm việc đầy tải. Máy bơm và quạt cũng là những hộ tiêu thụ nhiều điện, khi có nhiều máy bơm hay máy quạt làm việc song song thì phải điều chỉnh tốc độ và ph•ơng thức vận hành của chúng để đạt đ•ợc ph•ơng thức vận hành kinh tế và tiết kiệm nhất. Các lò điện (điện trở, điện cảm, hồ quang) th•ờng có công suất lớn và vận hành liên tục trong thời gian dài, vì vậy cần sắp xếp để chúng làm việc đều trong ba ca,tránh tình trạng làm việc một lúc gây tình trạng căng thẳng về ph•ơng diện cung cấp điện. + Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn. Khi làm việc động cơ không đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng bằng 2 Q = Q0+(Qđm-Q0)*Kpt (4.1) Trong đó: Q0: Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải. Qđm: Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc định mức. Kpt: Hệ số phụ tải. 77
  78. Công suất phản kháng không tải Q0 th•ờng chiếm khoảng 60-70% công suất phản kháng định mức Qđm. Hệ số công suất của động cơ đ•ợc tính theo công thức sau: P 1 cos = 2 (4.2) S 2 Q (Q - Q )* K pt 1 0 dm 0 Pdm * Kpt Từ các công thức trên ta dễ thấy nếu động cơ làm việc non tải (Kpt bé) thì cos sẽ thấp. Điều kiện kinh tế cho phép thay thế động cơ là: việc thay thế phải giảm đ•ợc tổn thất công suất tác dụng trong mạng và động cơ, vì có đ•ợc nh• vậy việc thay thế mới có lợi. Các tính toán cho thấy rằng : Nếu Kpt< 0,45 thì việc thay thế bao giờ cũng có lợi. Nếu 0,45< Kpt< 0,7 thì phải so sánh kinh tế kỹ thuật mới xác định việc thay thế có lợi hay không. Điều kiện kỹ thật cho phép thay thế động cơ là: Việc thay thế phải đảm bảo nhiệt độ của động cơ nhỏ hơn nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy và làm việc của động cơ. + Hạn chế động cơ chạy không tải Các máy công cụ trong quá trình gia công th•ờng nhiều lúc phải chạy không tải, chẳng hạn nh• chuyển động từ động tác gia công này sang động tác gia công khác, khi chạy lùi dao hoặc rà máy cũng có thể do thao tác của công nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải. Nhiều thống kê cho thấy đối với máy công cụ thời gian chạy không tải chiếm khoảng 35-65% toàn bộ thời gian làm việc. Chúng ta đã biết động cơ chạy non tải thì hệ số cos của nó rất thấp. Vì thế hạn chế động cơ chạy không tải là một trong những biện pháp để nâng cao hệ số cos của động cơ. Biện pháp hạn chế động cơ chạy non tải đ•ợc thực hiện theo hai h•ớng : H•ớng thứ nhất là vận dụng công nhân hợp lý hoá các thao tác, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian chạy không tải. 78
  79. H•ớng thứ hai là đặt bộ hạn chế không tải trong sơ đồ khống chế động cơ. Thông th•ờng nếu động cơ chạy không tải quá thời gian chỉnh định t0 nào đó thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng. + Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ ở những máy sản xuất có công suất t•ơng đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nh• máy bơm, máy quạt, máy nén khí ta nên dùng động cơ đồng bộ. Vì động cơ đồng bộ có những •u điểm rõ rệt sau đây so với động cơ không động bộ: Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành một máy bù cung cấp công suất phản kháng cho mạng điện. Mô men quay tỷ lệ bậc nhất với điện áp của mạng, vì vậy nó ít phụ thuộc vào sự dao động của điện áp. Khi tần số của nguồn không đổi, tốc độ quay của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải, do đó năng suất làm việc của máy cao. Khuyết điểm của động cơ đồng bộ là chế tạo phức tạp, giá thành đắt. Chính vì vậy động cơ đồng bộ chỉ chiếm khoảng 20% tổng số động cơ dùng trong công nghiệp. Ngày nay nhờ đã chế tạo đ•ợc những động cơ giá thành hạ và có dải công suất t•ơng đối rộng nên ng•ời ta có xu h•ớng xử dụng loại động cơ đồng bộ. + Nâng cao chất l•ợng sửa chữa động cơ Do chất l•ợng sửa chữa động cơ không tốt nên sau khi sửa chữa, các tính năng của động cơ th•ờng kém, tổn thất trong động cơ tăng lên, cos giảm vì vậy cần chú trọng đến khâu nâng cao chất l•ợng sửa chữa động cơ góp phần giải quyết vần đề cải thiện hệ số cos của nhà máy. + Thay thế máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung l•ợng nhỏ hơn Máy biến áp là một trong những máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng (Sau động cơ không đồng bộ). Vì vậy nếu trong t•ơng lai t•ơng đối dài mà hệ số phụ tải của máy biến áp không có khả năng v•ợt quá 0,3 thì nên thay nó bằng máy có dung l•ợng nhỏ hơn. Đứng về mặt vận hành mà xét thì trong thời gian có phụ tải nhỏ (ca ba) nên cắt bớt các máy biến áp non tải. Biện pháp này cũng có tác dụng lớn nâng cao hệ số cos tự nhiên của nhà máy. 79
  80. 4.3.2.2. Bù cos bằng các thiết bị bù Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm đ•ợc l•ợng công suất phản kháng phải truyền trên đ•ờng dây do đó nâng cao hệ số cos mạng điện. Biện pháp bù không giảm đ•ợc l•ợng công suất phản kháng của các hộ tiêu thụ mà chỉ giảm đ•ợc l•ợng công suất truyền tải trên đ•ờng dây mà thôi. Vì thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên mà vẫn không đạt đ•ợc yêu cầu thì chúng ta mới xét tới ph•ơng pháp bù nhân tạo. Nói chung hệ số cos tự nhiên cao nhất cũng không đạt tới 0,9 (th•ờng vào khoảng 0,7 - 0,8) vì thế các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng đặt thêm các thiết bị bù. Cần chú ý là bù công suất phản kháng ngoài mục đích chính là nâng cao hệ số cos để tiết kiệm điện còn có tác dụng hết sức quan trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp của mạng. Bù công suất phản kháng đ•a lại hiệu quả kinh tế nh• trên đã phân tích nh•ng phải tốn kém thêm về mua sắm thiết bị bù và chi phí vận hành chung. Vì vậy quyết định ph•ơng án bù phải dựa trên cơ sở tính toán và so sánh kinh tế kỹ thuật. 4.3.2.3. Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 1) Tụ tĩnh điện: + Nh•ợc điểm: Rất khó điều chỉnh trơn trong tụ . Tụ chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng. Tụ rất nhạy cảm với điện áp đặt ở đầu cực (công suất phản kháng phát ra tỉ lệ với bình ph•ơng điện áp đặt ở đầu cực). Điện áp đầu cực tăng quá 10% tụ bị nổ. Khi xảy ra sự cố lớn tụ rất dễ hỏng. + Ưu điểm: Gía thành kVA ít phụ thuộc vào tổng chi phí nên dễ dàng xé lẻ các đại l•ợng bù đặt ở các phụ tải khác nhau nhằm làm giảm dung l•ợng tụ đặt ở phụ tải. Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé (0,03ữ0,035 kW/kVA). 80
  81. Tụ có thể ghép nối song song hoặc nối tiếp để đáp ứng với mọi dung l•ợng bù ở mọi cấp điện áp từ 0,4ữ750 kW. 2) Máy bù đồng bộ: (Thực chất là động cơ đồng bộ song không mang tải) + Ưu điểm: Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng. Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng khi hệ thống thừa công suất phản kháng. Công suất phản kháng phát ra ở đầu cực tỉ lệ bậc nhất với điện áp đặt ở đầu cực (nên ít nhạy cảm). + Nh•ợc điểm: Giá thành đắt. Th•ờng dùng với máy có dung l•ợng từ 5000 kVA trở lên. Tổn hao công suất tác dụng rơi trên máy bù đồng bộ là lớn (đối với máy 5000-6000 kVA thì tổn hao từ 0,3ữ0,35 kW/kVA). Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp (chỉ có từ 10,5 kV trở xuống). Máy này chỉ đặt ở phụ tải quan trọng và có dung l•ợng bù lớn từ 5000 kVA trở lên. 3) Động cơ không đồng bộ đ•ợc hoà đồng bộ hoá: Không kinh tế. Giá thành đắt. Tổn hao công suất lớn. Chỉ dùng trong tr•ờng hợp bất đắc dĩ. (Ngoài ra ng•ời ta còn dùng máy phát điện phát ra công suất phản kháng tuy nhiên không kinh tế). Qua những phân tích trên ta thấy để đáp ứng đ•ợc yêu cầu bài toán và nâng cao chất l•ợng điện năng ta chọn ph•ơng pháp bù bằng tụ điện tĩnh. 4.3.2.4. Các b•ớc tiến hành bù bằng tụ điện tĩnh B1: Xác định dung l•ợng bù + Hệ số cos ttXN nh• trên đã xác định: 81
  82. cos ttXN= 0,7 Hệ số cos XN tối thiểu do nhà n•ớc quy định là 0,85 - 0,95 nh• vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy. + Tính dung l•ợng bù tổng của toàn xí nghiệp: Công thức tính: Qb =PttXN*(tg 1 -tg 2 ) (4.3) Trong đó: tg 1 : T•ơng ứng với hệ số cos 1 tr•ớc khi bù. tg 2 : T•ơng ứng với hệ số cos sau khi cần bù để đạt giá trị quy định (ở đây ta lấy cos bằng 0,95). cos =0,7 tg = 1,02 cos =0,95 tg = 0,33 Công suất tính toán của Xí Nghiệp là: Stt=4368+j4554 Vậy ta có: Qb = 4368*(1,02 - 0,33)= 3014 ( kVAr ) B2: Chọn thiết bị bù và vị trí bù + Vị trí đặt thiết bị bù: Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối t•ợng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán sẽ không có lợi về vốn đầu t•, lắp đặt và quản lý vận hành. Vì vậy việc đặt các thiết bị bù tập trung hay phân tán là tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện của đối t•ợng, theo kinh nghiệm ta đặt các thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân x•ởng tại tủ phân phối, và ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với gía tiền đơn vị tổn thất điện năng qua máy biến áp. + Chọn thiết bị bù: Nh• đã phân tích ở trên và từ các đặc điểm trên ta có thể lựa chọn thiết bị bù là các tụ điện tĩnh. Nó có •u điểm là giá 1 đơn vị phản kháng là không đổi nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm và đặt gần các phụ tải. Mặt khác tụ điện tĩnh tiêu thụ rất ít công suất tác dụng từ 0,003- 0,005 kW, vận hành đơn giản và ít sự cố. 82
  83. B3 : Tính toán phân phối dung l•ợng bù Sơ đồ nguyên lý lắp đặt thiết bị bù: 0,4 kV 110 kV 22 kV Cáp Qbt BAPX Qbi BATT Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý lắp đặt thiết bị bù Sơ đồ thay thế: 0,4 kV 22 kV Rddi Rbai (Qi-Qbi) Qbt Hình 4.2: Sơ đồ thay thế lắp đặt thiết bị bù + Tính dung l•ợng bù cho từng mạch: Công thức phân phối dung l•ợng bù cho một nhánh hình tia. Q Qb Rdd1 Rdd2 Rddn Rba1 Rba2 Rban Qb1 Q1 Qb2 Q2 Qbn Qn Hình 4.3: Sơ đồ mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính toán công suất bù 83
  84. QXN QbΣ Qbi= Qi - *Rtđ (4.4) Ri Với i = 1 n Trong đó: Qbi : Là công suất bù cần đặt ở nhánh thứ i. Qi : Là công suất phản kháng của nhánh thứ i. QXN: Là công suất phản kháng toàn xí nghiệp. Qb : Là công suất bù cần thiết để đảm bảo cos theo quy định. Ri : Điện trở nhánh thứ i, với Ri = Rddi + Rbai. Rtđ : Điện trở t•ơng đ•ơng toàn mạng. Rđdi: Điện trở của đ•ờng dây thứ i. Rbai: Điện trở của trạm biến áp thứ i,và đ•ợc tính nh• sau: 2 ΔPN * U dmB Rba= 2 (4.5) n * S dmB n: số máy BA trong 1 trạm. P: Tra bảng PL 2.2. Để thuận tiện cho việc vận hành và giảm bớt các thiết bị đóng cắt, đo l•ờng cho các nhóm tụ, ng•ời ta quy định rằng nếu dung l•ợng bù tối •u của một nhánh nào đó nhỏ hơn 30 kVAr thì không nên đặt tụ điện ở nhánh đó nữa mà nên phân phối dung l•ợng bù đó sang các nhánh lân cận. Bây giờ ta tính điện trở t•ơng đ•ơng của các nhánh, đ•ờng dây kép: + Đ•ờng dây từ trạm Đ.DK671-Trạm 2 là: Đ•ờng dây là cáp kép có tiết diện 35 mm2. Ta có: Rđd1= ro*l/2= 0,524*0.0625/2=0,017 ( ) 15000 *22 2 R = 2,52 ( ) ba1 2*1200 2 Tính toán t•ơng tự cho các đ•ờng dây khác ta có kết quả đ•ợc ghi trong bảng sau: 84
  85. Bảng 4.1: Tính điện trở của các nhánh Tên nhánh Rđdi( ) Rbai( ) Ri( ) Đ.DK671-Trạm 2 0,017 2,52 2,54 Trạm 2-Trạm 3 0,17 1,61 1,78 UBND-Trạm 4 0,005 4,99 5 Lạnh Bính-Trạm 5 0,01 4,99 5 -1 Rtđ = (1/R1+1/R2+1/R3+1/R4) = (1/2,54 + 1/1,78 +1/5+ 1/5)-1 = 0,74 ( ) + Tính công suất bù Đ.DK671-Trạm 2: 0,74 Q =2346-(4554-3014) =2436 (kVAr) b1 2,54 Tính toán t•ơng tự cho các nhóm khác ta có kết quả đ•ợc ghi trong bảng sau: 85
  86. Bảng 4.2: Tính công suất bù cho các nhánh Tên nhánh Qi (kVAr) Ri ( ) Qbi (kVAr) Đ.DK671-Trạm 2 2346 2,54 1897,338 Trạm 2-Trạm 3 3552 1,78 2911,775 UBND-Trạm 4 1831 5 1303,08 Lạnh Bính-Trạm 5 1513 5 1285,08 B4 : Chọn kiểu và dung l•ợng bù Vì điện áp thấp nên ta chọn tụ điện áp thấp th•ờng đ•ợc chế tạo thành tụ 3 pha, 3 phần tử của nó đ•ợc nối thành hình tam giác. Căn cứ vào kết quả trên ta chọn dùng loại bộ tụ 3 pha do Liên Xô chế tạo bộ tụ đ•ợc bảo vệ bằng áptomát, trong tủ có đặt các bóng đèn làm điện trở phóng điện. Chọn loại tụ KC2-0,38-50-3Y1 của Liên Xô công suất mỗi tụ là 50 kVAr đấu song song. Bảng sau chọn tụ bù đặt tại các trạm biến áp phân x•ởng: Bảng 4.3: Chọn tụ bù đặt tại các trạm biến áp phân x•ởng Chiều Vị trí Số Qbi Số Cdm Loại tụ cao H đặt pha (kVAr) l•ợng ( F ) (mm) Trạm 2 KC2-0,38-50-3Y1 3 pha 1897,338 40 618 787 Trạm 3 KC2-0,38-50-3Y1 3 pha 2911,775 59 618 787 Trạm 4 KC2-0,38-50-3Y1 3 pha 1303,08 27 618 787 Trạm 5 KC2-0,38-50-3Y1 3 pha 1285,08 26 618 787 86
  87. Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù trong trạm biến áp. Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù trong trạm biến áp Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt hai MBA Tủ Tủ PP Tủ bù Tủ A Tủ PP Tủ bù Tủ aptomat cho PX cos phân cho PX cos aptomat tổng đoạn tổng Hình 4.5: Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt hai MBA Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt một MBA Tủ Tủ PP Tủ bù aptomat cho PX cos tổng Hình 4.6: Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt một MBA 87
  88. Kết luận Qua một thời gian làm việc, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Với nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ cảng Hoàng Diệu”. Đ•ợc sự h•ớng dẫn tận tình của cô giáo Th.S Trần Thị Ph•ơng Thảo cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình. Trong đồ án em đã giải quyết đ•ợc những vấn đề cơ bản sau: + Thu thập đ•ợc đầy đủ các số liệu kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện xí nghiệp Cảng Hoàng Diệu. +Thu thập đầy đủ nhu cầu cung cấp điện của phụ tải. + Đánh giá đ•ợc hiện trạng hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp xếp dỡ Cảng Hoàng Diệu, đ•a ra ph•ơng án thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp xếp dỡ Hoàng Diệu. Qua đó em đã thấy rằng chất l•ợng điện năng góp phần quyết định tới chất l•ợng và giá thành sản phẩm đ•ợc sản xuất ra của xí nghiệp. Chính vì vậy việc thiết kế cấp điện của Xí nghiệp công nghiệp nhằm đảm bảo độ tin cậy và nâng cao chất l•ợng điện năng phải đ•ợc đặt lên hàng đầu. Qua quá trình làm việc, em đã nắm vững hơn phần lý thuyết đã học trong nhà tr•ờng và có thêm sự hiểu biết nhiều trong thực tế. Tuy nhiên do nội dung công việc hoàn toàn mới mẻ, tầm hiểu biết còn hạn chế nên đồ án môn học này không tránh khỏi thiếu sót. Em mong các thầy cô chỉ bảo giúp đỡ để em hoàn thành tốt hơn nữa nhiệm vụ của mình. Em xin trân trọng cảm ơn! Hải Phòng, tháng 10 năm 2011 Sinh viên: Vũ Hoàng Giang 88
  89. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch. Hệ thống cung cấp xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng. NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001. [2]. Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê. Cung cấp điện Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 1998. [3]. Ngô Hồng Quang. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện là 0,4 đến 500kV. NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002. 89