Nội dung

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân. Khi xây dựng nhà máy, khu dân cư, thành phố… trước tiên phải xây dựng hệ thống cung cấp điện cho máy móc và phục vụ sinh hoạt cho con người. Ngày nay ngành công nghiệp nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp không ngừng được xây dựng. Từ đó giúp nền kinh tế nước ta có những bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực và thế giới. Ngoài ra còn có nhiều công trình khác xuất hiện, đặc biệt là các công trình nhà cao tầng, khu chung cư… Để đáp ứng được nhu cầu nói trên thì hệ thống điện phải được thiết kế theo nhu cầu của xã hội. Xuất phát từ nhu cầu đó, cùng những kiến thức học được tại bộ môn Hệ Thống Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã được nhận đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT”. Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự tìm tòi và nỗ lực của bản thân, cùng sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: ThS. Trần Tấn Lợi, em đã hoàn thành đồ án thiết kế tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệp thực tế, nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được những ý kiến góp ý, chỉ bảo tận tình của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Trần Tấn Lợi và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế này. Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2011 Sinh viên Chu Ngọc Ánh Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện PHẦN I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của nhà máy. 1.1. Loại ngành nghề. Công nghiệp dệt nói chung và nhà máy liên hợp dệt nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước ta, có nhiệm vụ cung cấp hàng tiêu dùng cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu như vải sợi các loại, khăn mặt, khăn tay, khăn quàng, khăn dệt, quần áo dệt kim mặc trong và mặc ngoài, bít tất... Ngoài ra nhà máy liên hợp dệt còn làm ra các sản phẩm để phục vụ các ngành khác như vải sợi mành để làm cốt lốp ô tô, lốp xe đạp, sợi làm lưới đánh cá, vải bọc, bông băng y tế, chỉ phẫu thuật , chỉ khâu, vải làm bao bì, vải bọc, vải lót... Trong nhà máy liên hợp dệt có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa dạng, phong phú và phức tạp như các hệ thống kéo sợi, dệt không thoi, dệt kim nhuộm in hoa. Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và hiện đại do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao. 1.2. Quy mô, năng lực của nhà máy. Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 22100 m 2 trong đó có hai bộ phận, bốn phân xưởng, một trạm bơm, một kho vật liệu trung tâm, một phòng thí nghiệm và ban quản lý. Các bộ phận và phân xưởng được xây dựng tương đối liền nhau với tổng công suất dự kiến là 7MW. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 2 Đồ án tốt nghiệp máy. Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 1-1: Công suất đặt và diện tích các phân xưởng của nhà Số Tên phân xưởng thứ tự Diện tích Công suất đặt (m2) (KW) 1 Bộ phận sợi 3600 2500 2 Bộ phận dệt 3400 1800 3 Phân xưởng nhuộm 2925 450 4 Phân xưởng là 2250 300 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 1950 Theo tính toán 6 Phân xưởng mộc 2125 160 7 Trạm bơm 1350 220 8 Ban Q.lý và phòng thí nghiệm 2500 150 9 kho vật liệu T.Tâm 2000 70 Dự kiến trong tương lai nhà máy sẽ mở rộng quy mô sản xuất, xây dựng, mở rộng thêm một số phân xưởng và lắp đặt, thay thế các thiết bị, máy móc tiên tiến hơn để sản xuất ra nhiều sản phẩm đạt chất lương cao hơn đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai. Về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương thức cấp điện sao cho không gây ra quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2.Giới thiệu qui trình sản xuất của nhà máy. 2.1. Tóm tắt qui trình sản xuất. Chuẩn bị nguyên liệu Bộ phận sợi Phân xưởng sửa chữa Bộ phận dệt Phân xưởng nhộm Phân xưởng là Trạm bơm Phòng thí nghiệm Sản phẩm 2.2. Chức năng của các khối trong qui trình sản xuất. * Khâu chuẩn bị nguyên liệu : Nguyên liệu chủ yếu để cung cấp cho bộ phận kéo sợi gồm các chủng loại như bông, đay, gai, lanh, len, xơ hoá học. Mỗi loại nguyên liệu này được dùng cho một hệ thống kéo sợi tương ứng có những đặc điểm về thiết bị phù hợp với nguyên liệu sử dụng. * Bộ phận sợi : Nhiệm vụ của bộ phận sợi là kéo sợi để cấp cho bộ phận dệt. * Bộ phận dệt : Bộ phận này lấy sợi từ bộ phận sợi để đưa vào quá trình dệt. Dệt là quá trình đan sợi dọc và đan sợi ngang được mô tả theo trình tự như sau: - Sợi dọc : Sợi được quấn ống -> mắc sợi -> hồ sợi -> luồn go -> dệt - Sợi ngang: Sợi được quấn ống -> quấn suốt -> làm ẩm Hoàn thành * Phân xưởng nhuộm : Có nhiệm vụ nhuộm mầu và in hoa văn theo chỉ tiêu và đơn đặt hàng. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện * Phân xưởng là: Có nhiệm vụ làm phẳng khổ vải và cuộn thành súc. * Phòng thí nghiệm : Có nhiệm vụ kiểm tra nguyên liệu, phụ liệu, các tái chế phẩm, bán thành phẩm, thành phẩm để chỉ đạo sản xuất. * Phân xưởng sửa chữa cơ khí có nhiệm vụ kiểm tra sửa chữa các thiết bị trong nhà máy đáp ứng kịp thời cho sản xuất. * Trạm bơm : Có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ nước theo yêu cầu sản xuất . 2.3. Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ. Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng của nhà máy như bộ phận sợi,dệt,nhuộm, phân xưởng là…phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cao. Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại lớn về kinh tế và làm rối loạn các qui trình công nghệ. Do đó, nhà máy cần phải được cung cấp điện liên tục. 3. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. Phụ tải điện trong các nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải: - Phụ tải động lực. - Phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp f=50Hz. Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều có tần số f=50Hz. Độ chênh lệch điện áp trong mạng chiếu sáng Ucp% = 2,5%. 3.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy. 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 phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong nhà máy. Ở đây, căn cứ vào chức năng của các phân xưởng và công suất đặt ta có thể sơ bộ phân loại được hộ phụ tải. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 2-2: Phân loại hộ phụ tải cho các phân xưởng. Tên phân xưởng Phân loại hộ phụ tải Bộ phận sợi I Bộ phận dệt II Phân xưởng nhuộm II Phân xưởng là II Phân xưởng sửa chữa cơ khí III Phân xưởng mộc III Trạm bơm II BBan Q.lý và phòng thí nghiệm kho vật liệu T.Tâm III III Đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy tỉ lệ (%) của phụ tải loại I và II theo công suất là khoảng 92%. Phụ tải loai III chỉ chiếm một tỉ lệ khoảng 8%, do đó nhà máy được đánh giá là hộ phụ tải loại I và vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. Phạm vi đề tài. Đề tài thiết kế tốt nghiệp này có mục đích thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỉ mỉ cho toàn bộ công trình là một khối lượng lớn, đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình. Dưới đây là những nội dung chính mà bản đồ án thiết kế sẽ đề cập:  Tính toán, thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy.  Thiết kế mạng điện phân xưởng sửa chữa cơ khí.  Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện nhà máy.  Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí.  Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY Nội dung chính của chương này bao gồm việc tính toán tất cả các phụ tải tính toán của từng phụ tải ,từng cụm phụ tải ,của từng phân xưởng và của toàn bộ xí nghiệp. Mục đích:Lấy số liệu phục vụ cho chương 3 :Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy liên hợp dệt. 1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí. Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau: - Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc. - Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau để tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn hạ áp. - Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực. - Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn. Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải) như sau, theo kí hiệu trên mặt bằng: - Nhóm 1: 1;41;42;44;46;47;48;49;50;52;53;55;56;69. - Nhóm 2: 3;5;6;58;60;62;64;65;66. - Nhóm 3: 7;8;9; 10; 11; 12; 13; 15. - Nhóm 4:14;16;17. - Nhóm 5 : 18;19;22;26;27;30;31;33;34;38. Bảng 2-1: Bảng công suất đặt của các nhóm: Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 Công suất tổng(kW) 43,95 41,4 44,2 44 39,05 Số lượng thiết bị 14 9 8 3 10 1.2.Khái niệm về phụ tải tính toán. a. Khái niệm về phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị CCĐ trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Trong thực tế vận hành ở chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng quá mức các trang thiết bị CCĐ (dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v...), ngoài ra ở các chế độ ngắn hạn thì nó không được gây tác động cho các thiết bị bảo vệ (ví dụ ở các chế độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không được cắt). Như vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế về một vài phương diện nào đó. Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất và vì vậy tồn Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện tại hai loại phụ tải tính toán cần phải được xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất. Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tương đương với phụ tải thực tế, biến thiên về hiệu quả phát nhiệt lớn nhất. Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: (thường gọi là phụ tải đỉnh nhọn):Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong 1 thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây, chúng chưa gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nhưng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhẩy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì. Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác. b. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. 1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. 2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương. 3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng. 4. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 5. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. 6. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng. 7. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị. 1.3. Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí. Với phân xưởng sửa chữa cơ khí đề thiết kế đã cho các thông tin khá chi tiết về phụ tải vì vậy để có kết quả chính xác ta chọn phương pháp tính toán là: Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax. a. Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1. Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Tên thiết bị Máy cưa kiểu đai Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử thiết bị điện Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện nhôm Lò điện để nấu chảy babit Chỉnh lưu sê-lê-nium Tổng Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Kí hiệu trên mặt bằng Số lượng 1 41 42 46 47 48 49 50 52 53 55 56 57 69 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 Công suất đặt Hệ số sử dụng Cos 0,16 0,5 0,5 0,16 0,16 0,5 0,7 0,16 0,16 0,16 0,5 0,7 0,7 0,5 0,6 0,7 0,7 0,6 0,6 0,7 0,9 0,6 0,6 0,6 0,7 0,9 0,9 0,7 (KW) 1,0 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,5 7,0 3,0 5,0 10,0 0,6 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện (Tra bảng PLI.1 tr253 sách thiết kế cấp điện /NGÔ HỒNG QUANG –VŨ VĂN TẨM tìm được các ksd ; cos của các thiết bị) Hệ số sử dụng trung bình của nhóm: n K SD P dmi P  tb  i 1 Pdm .K sdi  n P 21, 036 0, 48 43,95 dmi i 1 n P dmi Costb  .cosi i 1  n P 33, 03 0, 75 43,95 dmi i 1  tgtb 0,88 m Pmax 10  16, 67  3, K sd  0, 2 Pmin 0, 6  số thiết bị sử dụng điện hiệu quả được xác định như sau: 2.  Pdmi 2.43,5 nhq   8, 79 9 Pdm max 10 nhq 9, K sd 0, 48  tra  K max 1,37 -Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1: 14 P tt1 kmax .ksd . Pdmi 1,37.0, 48.43,95 28,90 Kw n 1 Q S I tt1 P tt1.tg 28,90.0,88 25, 43K var 2 P tt1  Q tt1  28,90  25, 43 38,50.10 S  58, 49( A) 2  tt1 2 2 38,50( Kva ) 3 tt1 tt1 3.U 3.380 b. Tính phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại (2-3- 4-5). + Quy đổi công suất các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (máy hàn điểm ở nhóm 2 và cầu trục ở nhóm 5) sang chế độ dài hạn: Pqd Pdm K d (Lấy K d % 25% 0, 25 ) +Máy hàn điểm: Pqd 25 0, 25 =12,5kw +Cầu trục : Pqd 24, 2 0, 25 =12,1kw Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng 2.2: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm trong phân xưởng sửa chữa cơ khí Tên nhóm và thiết bị 1 Nhóm 1 Số lượ ng Công suất Kí hiệu đặt Pdm (Kw) Hệ số sử dụng Ksd Cos / Tg Số TB Hệ số hiệu cực quả đại nhq Kmax 3 4 5 6 Máy cưa kiểu đai Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 41 42 46 47 48 49 50 52 1,0 3,0 3,0 1,2 1,0 3,0 3,0 0,65 2,5 0,16 0,5 0,5 0,16 0,16 0,5 0,7 0,16 0,16 0,6/1,33 0,7/1,02 0,7/1,02 0,6/1,33 0,6/1,33 0,7/1,02 0,9/0,48 0,6/1,33 0,6/1,33 2,53 6,51 6,51 3,04 2,53 6,51 5,06 1,65 6,33 Bàn thử thiết bị điện Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện nhôm 1 1 1 53 55 56 7,0 3,0 5,0 0,16 0,5 0,7 0,6/1,33 0,7/1,02 0,9/0,48 17,73 6,51 8,44 Lò điện để nấu chảy babit Chỉnh lưu sê-lê-nium 1 1 57 69 10,0 0,6 0,7 0,5 0,9/0,48 0,7/1,02 16,88 1,30 Kết quả tính nhóm 1 Nhóm 2 Khoan bàn 14 43,95 0,48 0,75/0,88 0,65 0,16 0,6/1,33 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 3 9 8 Idm ( A) 2 1 7 Phụ tải tính toán 9 1.37 1,65 Trang 10 Ptt (Kw) Stt (Kva) 10 Qtt (Kvar ) 11 Itt (A) 12 13 28,90 25,43 38,50 58,49 Đồ án tốt nghiệp Máy mài thô Máy khoan đứng Lò điện để mạ thiếc Quạt lò đúc đông Máy khoan bàn Máy uốn các tấm mỏng Máy mài phá Máy hàn điểm Kết quả tính nhóm 2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 1 1 1 1 1 1 1 1 5 6 58 60 62 64 65 66 9 2,8 2,8 3,5 1,5 0,65 1,7 2,8 12,5 0,16 0,16 0,7 0,6 0,16 0,16 0,16 0,35 0,6/1,33 0,6/1,33 0,9/0,48 0,7/1,02 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,5/1,73 28,9 0,33 0,60/1,33 4,5 2,8 2,8 4,5 7,0 8,1 10,0 4,5 44,2 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 14 10 20 44 0,16 0,16 0,16 0,16 7,09 7,09 5,91 3,26 1,65 4,30 7,09 37,98 5 2 19,07 25,37 31,74 48,22 18,67 24,83 31,07 47,20 44 58,52 73,22 111,24 Nhóm 3 Máy bào ngang Máy xọc Máy mài tròn vạn năng Máy phay răng Máy phay vạn năng Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Kết quả tính nhóm 3 1 1 1 1 1 1 1 7 8 9 10 11 12 13 15 8 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 11,40 7,09 7,09 11,40 17,73 20,51 25,32 11,40 6 2,64 Nhóm 4 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Kết quả tính nhóm 4 Nhóm 5 1 1 1 3 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 14 16 17 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 35,45 25,32 50,64 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp Máy khoan đứng Cầu trục Máy khoan bàn Bể dầu có tăng nhiệt Máy cạo Máy mài thô Máy nén cắt liên hợp Máy mài phá Quạt lò rèn Máy khoan đứng Kết quả tính nhóm 5 Thiết kế hệ thống cung cấp điện 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 18 19 22 26 27 30 31 33 34 38 0,85 12,1 0,85 2,5 1,0 2,8 1,7 2,8 1,5 0,85 26,95 0,16 0,16 0,16 0,5 0,16 0,16 0,16 0,16 0,6 0.16 0,22 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,7/1,02 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,7/1,02 0,6/1,33 0,61/1,28 2,15 30,64 2,15 5,43 2,53 7,09 4,30 7,09 3,26 2,15 5 Trang 12 2,42 14,35 18,37 22,31 35,42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 1.4. Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí. a. Phụ tải tính toán động lực của toàn phân xưởng. Ta có : n Ptt®l k®t. Pttnhi (kW) i 1 Trong đó : Pttdl : Là công suất tác dụng tính toán động lực của phân xưởng kđt : Là hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại công suất tác dụng Pttnhi : Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i, kW n : Là số nhóm. - Lấy kđt = 0,85 và thay Ptt của nhóm vào công thức ta được Pttđlpx=0,85.( 28,90+19,07+18,67+44+14,35)=106,24kW b. Tính phụ tải chiếu sáng cho toàn bộ phân xưởng. Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích theo công thức sau: Pcs =P0 . F Trong đó: Pcs : Là công suất chiếu sáng (kW) p0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2) - Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra sách hệ thống cung cấp điện ta tìm được po =15W/m2, cos=1, tg=0, Qcs=0. - Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng: Pcs =P0 . F = 15  1950 = 29,25 kW c. Phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng sữa chữa cơ khí. Công thức tính toán: n P Pttpx = kđt i 1 n ttnhi   Pcsi i 1 n Q ttnhi Qttpx = kđt i 1 2 2  Qttpx Sttpx = Pttpx Cos = Pttpx/Sttpx Ittpx = S ttpx 3U đm Trong đó: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện kđt : Hệ số đồng thời của toàn phân xưởng (kđt = 0,85). m : Số nhóm thiết bị động lực trong phân xưởng. Pttpx = 106,24 + 29,25 = 135,49kW Qttpx = 0,85.(25,43 + 25,37 +24,83 +58,52 +18,37)=129,64kVAr Sttpx = 135, 492  129, 64 2 =187,52kVA 135, 49 Cos= 187,52 = 0,72 Ittpx = 187,52 = 284,91A 3.0, 38 d. Tính toán phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị và phân xưởng. Phụ tải đỉnh nhọn của thiết bị xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức: - Công thức tính: Iđn= Ikđmax + (Ittnhóm- ksd.Iđm(max)) = kmn.Iđmmax+ (Itt - ksd.Iđm(max)) Trong đó: Ikđmax - Dòng điện khởi động của thiết bị có dòng điện khởi động lớn nhất trong nhóm máy, A Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy, A Idm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động, A ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. kmm - Hệ số mở máy của động cơ (kmm=57) - Tính toán cho nhóm máy 1: Trong nhóm,bàn thử thiết bị điện có dòng khởi động lớn nhất: P=7kw ; Cos=0,6 ; ksd =0,16. Ta có : I đmmax = Pdm 7  17, 73 A 3 *U * cos 3.0,38.0,6 Lấy kmm = 6 Thay số vào công thức tính Iđn ở trên ta được : Iđn1 = 6.17,73 + ( 58,49 – 0,16.17,73 ) = 162,03 (A) - Tính toán cho nhóm máy khác: Cách tính tương tự như nhóm 1. Ta được kết quả cụ thể như sau: - Nhóm 2 : Iđn2 =89,63 (A) - Nhóm 3 : Iđn3 = 195,97 (A) Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Nhóm 4 : Iđn4 = 407,04 (A) - Nhóm 5 : Iđn5 = 214,42 (A) * Tính toán cho toàn phân xưởng: Trong phân xưởng SCCK, máy có dòng khởi động lớn nhất là máy tiện ren có công suất 20 kW và cos=0,6 ;ksd =0,16 Ta có: Iđm max = 50,64 A Ittpx = 284,91 A Thay số liệu vào công thức ta được: Iđnpx = 6.50,64 + ( 284,91 – 0,16.50,64 ) = 580,65 A 2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác trong toàn nhà máy. 2.1. Lựa chọn phương pháp tính. Đối với các phân xưởng còn lại của nhà máy ta chỉ biết được công suất đặt tổng và diện tích của toàn phân xưởng, vì vậy để đơn giản, sơ bộ ta dùng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.2 Tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng. Công thức tính toán phụ tải động lực: Pđl=knc . Pđ Qđl = Pđl . tg Trong đó: Pđl : công suất tính toán động lực, kW Pđ : là tổng công suất đặt của phân xưởng , kW knc : là hệ số nhu cầu của phân xưởng. tg : tương ứng với cos của riêng của từng phân xưởng Công thức tính toán phụ tải chiếu sáng (ở đây ta dùng đèn sợ đốt): Pcspx = p0. F Trong đó : Pcspx - Công suất chiếu sáng của phân xưởng, kW p0 - Công suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, W/m 2 F - Diện tích cần được chiếu sáng, m Công thức tính phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcspx ; Qtt = Qđl Stt = Ptt2  Qtt2 a. Tính chi tiết cho phân xưởng sợi. Tra bảng PLI.3 tr 254 sách ‘ Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang-Vũ Văn Tẩm’với phân xưởng sợi ta tìm được: knc= 0,65 ; cos = 0,8  tg = 0,75 ; po = 15W/m2; Pđặt = 2500 kW; F=3600m2 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Pđl = knc .Pđ = 0,65. 2500 = 1625 kW Pcspx = 15.3600 = 54 KW Ptt = Pđl + Pcspx = 1625 + 54 = 1679 kW Qtt = Pđl. tg = 1625.0,75 = 1218,75 kVAR Stt = Ptt2  Qtt2 = 2074,70kVA I tt  Stt 2074, 70  3152,19 A 3.U tt 3.0,38 b. Bảng kết quả tính cho toàn bộ các phân xưởng khác. Tính tương tự như phân xưởng sợi ta có bảng kết quả như sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Pd Tên phân xưởng (KW) P0 F 2 (m ) Knc cos w ( 2) m Pdl Qdl Pcs Pttpx Qttpx Sttpx (KW) (KvAr) (KW) (Kvar) (Kvar) (KVA) Ittpx (A) 1 PX. Sợi 2500 3600 0,65 0,8 15 1625 1218,75 54 1679 1218,75 2074,70 3152,19 2 PX. Dệt 1800 3400 0,65 0,8 15 1170 877,5 51 1221 877,5 1503,61 2284,50 3 PX. Nhộm 450 2925 0,65 0,8 15 292,5 219,38 43,88 336,38 219,38 401,60 610,16 4 PX.Là 300 2250 0,65 0,8 15 195 146,25 33,75 228,75 146,25 271,51 412,51 5 PX. Sửa chữa cơ khí Theo tính 1950 15 106,24 129,64 29,25 135,49 129,64 187,52 284,91 toán 6 PX. Mộc 160 2125 0,4 0,6 14 64 85,12 29,75 93,75 85,12 126,63 192,39 7 Trạm bơm 220 1350 0,7 0,7 15 154 157,08 20,25 174,25 157,08 234,60 356,44 8 Ban quản lý và phòng thí 150 2500 0,8 0,8 20 120 90 50 170 90 192,35 292,25 70 2000 0,4 0,6 10 28 37,24 20 48 37,24 60,75 92,30 3754,74 2960,96 331,88 4086,62 2960,96 5053,27 nghiệm 9 Kho vật liệu trung tâm Tổng Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 3. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy. 3.1. Phụ tải tính toán của toàn nhà máy theo kết quả tính từ phụ tải. Công thức tính toán: n Pttnm = kđt .  Pttdlpxi + i 1 Qttnm = kđt . Sttnm = Ittnm = n P cspxi i 1 n n i 1 i 1  Qttdlpxi +  Qttcspxi 2 2 Pttnm  Qttnm S ttnm 3.U đm cosnm = Pttnm/Sttnm Trong đó: Pttpxi – Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng thứ i trong nhà máy Qttpxi – Phụ tải tính toán phản kháng của phân xưởng thứ i trong nhà máy Pcspxi – Phụ tải chiếu sáng thứ i trong nhà máy kđt – Hệ số đồng thời đạt giá trị cực đại của phụ tải (0,85 - 1) Lấy kđt = 0,85 ta được: Pttnm = 0,85.3754,74 + 331,88 = 3523,41 kW Qttnm = 0,85.2960,96+0 = 2516,82kVAr 2 2  Qttnm Sttnm = Pttnm = 3523, 412  2516,822 = 4329,99 kVA Ittnm = S ttnm 3.U đm = 4329,99 = 6578,74 A 3.0,38 cosnm = Pttnm/Sttnm = 3523,41/4329,99 =0,81. 3.2. Phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát triển của tương lai. Công thức tính toán : Theo công thức 2.53b trang 63(Cơ sở lý thuyết tính toán và thiết kế hệ thống cung cấp điện – Phan Đăng Khải) ta có : SNM(t) = Stt(1+t) (2-1) 0 1000 kVA vì các thiết bị hạ áp lắp sau máy biến áp dung lượng đến 1000kVA không cần kiểm tra các điều kiện ngắn mạch. Nên hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 31 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 3.2. Chọn sơ bộ dây dẫn, cáp cho các phương án. - Trạm biến áp trung tâm và trạm phân phối trung tâm của nhà máy được lấy điện từ trạm khu vực cách nhà máy 8km bằng đường dây trên không lộ kép. - Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. - Từ trạm biến áp trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng ta sử dụng cáp ngầm. Đối với phân xưởng là hộ tiêu thụ loại I hoặc loại II thì đi bằng cáp kép và loại III thì đi bằng cáp đơn. Chọn dây dẫn từ hệ thống về nhà máy. Nhà máy có Tmax = 3200h ( Pl 1.2 TL1) Tra bảng 3.2 trang 93 sách “cơ sở lý thuyết tính toán và thiết kế hệ thống cung cấp điện/PHAN ĐĂNG KHẢI ” ta có với dây AC và Tmax 3200h thì Jkt = 1,1(A/mm2) Tính dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax = IđmBA = - S đmBA 3U đm (3-9) Tính tiết diện dây theo công thức: Fkt = Ilvmax/Jkt Trong đó: (3-10) FKT :là tiết diện dây theo điều kiện kinh tế (mm2) JKT :là mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2) + Từ FKT tra trong các bảng thông số của dây dẫn trong các tài liệu kỹ thuật ta sẽ có được (FTC) tiết diện tiêu chuẩn Do khoảng cách từ nhà máy đến hệ thống là ngắn L=8km nên sự cố đứt dây xảy ra ít hơn nhiều so với sự cố hỏng 1 máy biến áp trung tâm do đó ta kiểm tra sự cố hỏng 1 máy biến áp của trạm biến áp trung tâm: Isc=1,4.Iđmmax Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp: U= PR  QX U đm -Tính tiết diện dây cho trạm BATT: Thay số vào công thức (3-9); (3-10) ta được: Ilvmax = SđmBA 0, 75.7500  =92,79 A. 3U đm 3.35 Fkt = 92,79/1,1 = 84,35mm2. Tra PL 4.12 trang 369 TL1 ta được dây AC-95 có: FTC= 95 mm2, Icp= 330 A Kiểm tra sự cố: Isc = 1,4.92,79A = 129,91 < Icp = 330A. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Kiểm tra tổn thất điện áp: Với dây AC-90 có khoảng cách trung bình hình học là 3,5m (tra bảng 3 và 4 trang 351 và 352 sách Lưới Điện 1 – Trần Bách) ta có r o = 0,33Ω/km, xo = 0,406 Ω/km. U= PR  QX 5611, 67.8.0,33  4062, 77.8.0, 406  400,15 V U đm 2.35 U < 5%.35000=1750V =>như vậy dây chọn đạt yêu cầu. 4. Tính toán kinh tế - kỹ thuật các phương án. 4.1. Phương án I. § ­ êng d© y kÐp 10kv cÊp cho tr¹m § ­ êng d© y 0,4kv cÊp cho ph© n x­ ëng § ­ êng d© y ®¬n 10kv cÊp cho tr¹m § ­ êng d© y 0,4kv cÊp cho ph© n x­ ëng Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV. Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV. a. Chọn máy biến áp phân xưởng Các máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng chọn loại ABB sản xuất trong nước, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Các trạm T1, T2, T3, T4, T5 cung cấp cho các phụ tải loại I hoặc loại II nên mỗi trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Trạm T6 cung cấp cho hộ tiêu thụ loại III nên đặt 1 máy biến áp. Trạm biến áp T1 đặt 2 máy biến áp làm việc song song. n . khc. SđmB  Stt = (2074,70+1503,61)/3=1192,77 kVA SđmB  Stt = 596,39 kVA 2 Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 800 kVA * Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 33 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện (n-1). kqt. SđmB  Sttsc = 0,92.Stt SđmB 0,92.Stt/1,4 = 0,92.1192,77/1,4=783,82 kVA Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 800 kVA là hợp lý. Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta có bảng sau: Tên phân xưởng Stt SttTBA KVA KVA Tên trạm Số Sđm máy Po PN kW kW 1.PX Sợi 2074,70 1192,77 T1 2 800 1,4 10,5 2.PX Dệt 1503,61 1192,77 T2 2 800 1,4 10,5 1192,77 T3 2 800 1,4 10,5 673,11 T4 2 500 1 7 548,75 T5 2 400 0,84 5,75 253,1 T6 1 315 0,72 4,85 3.PX Nhộm 401,60 4.PX Là 271,51 5.PX Sửa chữa cơ khí 187,52 6.PX Mộc 126,63 7.Trạm Bơm 234,60 8.Phòng thí nghiệm 192,35 9.Kho vật liệu trung tâm 60,75 b. Chọn cáp cao áp cho phương án 1. Tiết diện được chọn theo điều kiện Jkt. Sau đó có kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng cho phép. Đường cáp trạm biến áp trung tâm về trạm biến áp phân xưởng dùng loại cáp 3 lõi đồng cách điện XLPE-10kV có đai thép vỏ PVC do hang FURUKAWA chế tạo. Tra TL1 ta được Jkt = 3,1 A/mm2 -Cáp về trạm T1 được tính như sau: Ilvmax = IđmBA = Fkt = SđmBA 800  = 46,19 A 3.U đm 3.10 I lv max 46,19  = 14,90 mm2 J kt 3,1 Tra PLV.16 trang 305 ‘Thiết kế cấp điện’ NGÔ HỒNG QUANG /VŨ VĂN TẨM ta chọn cáp có tiết diện tiêu chuẩn là 16mm2 có Icp =110A. -Vì 2 cáp đặt song song trong rãnh nên ta tiếp tục hiệu chỉnh theo công thức: k1 . k2 . Icp > Ilvmax (trang 235 Lưới Điện 1 – Trần Bách) k 1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ với cáp chôn trong đất (k1 = 1). k 2 : hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt trong đất (k2 = 0,9). Thay số ta có: I’cp = 1.0,9.110 = 99 A > Ilvmax = 46,19 A. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Kiểm tra theo điều kiện sự cố (chỉ kiểm tra cho các đường cáp cấp đến trạm biến áp có 2 máy). Điều kiện sự cố trong lưới của xí nghiệp có đặc thù khác với lưới khu vực là vì chiều dài đường dây ngắn nên sơ đồ các trạm biến áp 2 máy thường không có phần liên lạc phía cao áp nên khi sự cố đường dây cũng tương tự như sự cố 1 máy biến áp. Lúc đó máy biến áp sẽ được huy động tối đa khả năng quá tải cho phép (quá tải sự cố 40%) và vì vậy đường dây cấp điện áp cho máy biến áp cũng phải chịu đựng một tình trạng quá tải nặng nề nhất. Chúng ta phải kiểm tra phát nóng trong trường hợp này. I’cp > 1,4.Ilvmax Thay số có: I’cp = 99 > 1,4.Ilvmax = 1,4.46,19 = 64,67 A. Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu. - Chọn cáp cho các trạm khác cũng tương tự ta có bảng sau : Ro Fkt Tiết diện (mm2) icp' Chiều dài (m) 64,67 14,9 (3x16)x2 99 186 1,47 46,19 64,67 14,9 (3x16)x2 99 100 1,47 800 46,19 64,67 14,9 (3x16)x2 99 42 1,47 BATT-T4 500 28,77 40,41 9,31 (3x16)x2 99 216 1,47 BATT-T5 400 23,09 32,33 7,45 (3x16)x2 99 328 1,47 BATT-T6 315 18,17 - 5,86 3x16 99 45 1,47 Tên đường cáp S (KVA) Ilv max I sc (A) (A) BATT-T1 800 46,19 BATT-T2 800 BATT-T3  / km c. Chọn cáp hạ áp cho phương án 1. Cáp hạ áp cấp đến phân xưởng được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và được kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. - Cáp từ T5  về phân xưởng xửa chữa cơ khí được chọn như sau: Ilvmax = Itt = Sttpx  3.0,38 187,52 = 284,91 A 3.0,38 Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài: Icp.k1.k2 ≥ Ilvmax . Vì cáp đi đơn nên k1 = k2 = 1  Icp ≥ Ilvmax = 284,91 A Tra bảng PLV.12 tr 301 ‘Thiết kế cấp điện’ ta chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS của Pháp chế tạo có tiết diện 3 x 95+50 có I cp=301A, có r0 =0,193 Ωkm. Với cáp hạ áp có x0 rất nhỏ nên bỏ qua. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: U = Pttpx R  Qttpx X  Pttpx R 135, 49.0,193.170.10 3  =11,70 V 0,38 U đm U đm 11, 70 .100% =3,08%<5% U% = 380 Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 35 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Tương tự ta cũng chọn được cáp hạ áp cho các phân xưởng khác. Loại cáp và tiết diện (mm2) 3.95+50 Tên đường cáp STT (KVA) Ittpx(A) T5-PX5 187,52 284,91 T5-PX7 234,60 T6-PX9 60,75 178,22 (3.50+35)x2 3.35+25 92,30 r0 Chiều Icp(A) dài L(m) /km 301 170 0,193 206 35 0,387 174 230 0,524 d. Tính toán tổn thất điện năng. *Tổn thất điện năng trên đường dây (3.20 trang 70 Lưới Điện 1 – Trần Bách) Add = Addca + Addha =  .( Pmax-ddca + Pmax-ddha ) Trong đó: -  là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại ta có thể tính theo công thức gần đúng sau: (3.22a trang 70 Lưới Điện 1 – Trần Bách):  = ( 0,124 + Tmax .10-4 )2 .8760 Với nhà máy đang thiết kế có Tmax = 3200h ta có  = ( 0,124 + 3200 .10-4 )2 .8760 = 1726,91  1727h - Pmax-ddca : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây mạng cao áp của nhà máy (3.14 trang 68 Lưới Điện 1 – Trần Bách) 2 S tt  TBA .R.10  3 Pmax-ddca =  U2 - Pmax-ddha : Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây mạng hạ áp của nhà máy. 2 S ttpx .R.10  3 Pmax-ddha =  U2 *Tổn thất điện năng trong các trạm biến áp có thể xác định như sau (3.31 trang 75 Lưới Điện 1- Trần Bách): S tt2 TBA 2 ATBA = n.P0.8760 + P. n.S đmBA . Với n là số máy biến áp như nhau làm việc song song trong trạm. Vậy tổng tổn thất điện năng của 1 phương án sẽ là: APA = Addca + Addha + ATBA - Tính toán tổn thất P trên đoạn cáp từ TBATT – T1(cao áp): P = 1192, 77 2.1, 47.186.10 6 = 1,94 kW 2.102 - Tính toán tổn thất P trên đoạn cáp từ T5 – PX5(hạ áp): P = 187,522.0,193.170*10 6 = 7,99kW 0,382 - Tính toán tổn thất A trong TBATT trong 1 năm (trạm biến áp): 5053, 27 2 2 ATT = 2.24.8760 + 75. 2.7500 .1727 = 449879,92 kWh Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 36 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Tính toán tổn thất A trong trạm biến áp T1 trong 1 năm (trạm biến áp): 1192, 77 2 2 AT1 = 2.1,4.8760 + 10,5. 2.800 .1727 = 44683,11 kWh Tính toán tương tự ta có bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp theo phương án 1 như sau: Tên TBA TBATT T1 T2 T3 T4 T5 T6 Tổng cộng SđmBA, kVA Số lượng UC / U H KV Đơn giá 106đ/máy 7500 800 800 800 500 400 315 2 2 2 2 2 2 1 35/10,5 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 2135 473 473 473 322 284 237 Thành tiền 106 đ 4270 946 946 946 644 568 237 8557 ATBA, kWh 449879,92 44683,11 44683,11 44683,11 28474,50 24061,37 11714,71 648179,83 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trên các đường dây theo phương án 1 như sau: Đường cáp F, mm2 L, m TT-T1 T1-T2 TT- T3 TT- T4 TT-T5 TT- T6 T5-PX5 T5-PX7 T6-PX9 Đơn giá 106 đ/km 384 384 384 384 384 384 1084 595 430 Thành tiền, 106đ Stt , kVA P, kW 2x(3x16) 186 142,85 1192,77 2x(3x16) 100 76,80 1192,77 2x(3x16) 42 32,26 1192,77 2x(3x16) 216 165,89 673,11 2x(3x16) 328 251,90 548,75 3x16 45 17,28 253,11 3x95+50 170 184,28 187,52 (3x50+35)x2 35 41,65 234,60 3x35+25 230 98,90 60,75 Tổng 1011,8 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: Add = Pdd. = 18,57.1727=32070,39 kWh Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 1: Vị trí đặt máy cắt Điện áp, kV Đầu vào TBATT Đầu ra TBATT và phân đoạn Lộ ra từ TBATT Tổng cộng 35 10 10 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Số lượng bộ 2 3 11 1,94 1,05 0,44 0,72 0,73 0,04 7,99 2,58 3,08 18,57 Đơn giá, 106đ/bộ Thành tiền 106đ 575 250 1150 250 750 2750 4650 Trang 37 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Tổng vốn đầu tư cho phương án 1: KPA1 = KTBA + Kdd + KMC = (8557+ 1011,8+4650 ).106 =14218,80.106đ - Chi phí tính toán hàng năm của phương án được tính theo biểu thức sau (theo 3.8 trang 83 Cơ sở lý thuyết tính toán và thiết kế hệ thống cung cấp điện – Phan Đăng Khải): ZPA = (avh + atc).KPA + C.APA Trong đó: avh : Hệ số vận hành lấy = 0,1 atc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn lấy bằng 0,125 C : Giá điện năng tổn thất 1000đ/kWh APA1 = ATBA + Add = 648179,83+ 32070,39 = 680250,22 kWh - Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1: ZPA1 = (0,1+0,125). 14218,80.106 + 1000. 680250,22 = 3879,48.106đ 4.2. Các phương án khác: Tính toán tương tự phương án 1 ta có bảng tổng kết cho các phương án như sau: a.Phương án 2: Sử dụng trạm biến áp trung tâm ,đưa điện áp từ 35kv xuống 10kv .Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng đưa điện áp 10kv xuống 0,4kv. Tính toán tương tự ta có bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp theo phương án 2 như sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 38 Đồ án tốt nghiệp Tên TBA SđmBA, kVA Thiết kế hệ thống cung cấp điện Số lượng Thành ATBA, kWh tiền KV 106 đ TBATT 7500 2 35/10,5 2135 4270 449879,92 T1 800 2 10,5/0,4 473 946 44683,11 T2 800 2 10,5/0,4 473 946 44683,11 T3 800 2 10,5/0,4 473 946 44683,11 T4 630 2 10,5/0,4 366 732 34237,81 T5 500 2 10,5/0,4 322 644 26652,24 Tổng cộng 8484 644819,30 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trên các đường dây theo phương án 2 như sau: Đường F, mm2 L, m Đơn Thành Stt , kVA P, kW 6 cáp giá tiền, 10 đ 106đ/ km TT-T1 2x(3x16) 186 384 142,85 1192,77 1,94 TT-T2 2x(3x16) 100 384 76,80 1192,77 1,05 TT- T3 2x(3x16) 42 384 32,26 1192,77 0,44 TT- T4 2x(3x16) 216 384 165,89 860,63 1,18 TT-T5 2x(3x16) 323 384 248,06 614,58 0,90 T4-PX5 3x95+50 136 1084 147,42 187,52 6,39 T5-PX7 (3x150+70)x2 40 1716 137,28 234,60 0,95 T5-PX8 3x95+50 182 1084 197,29 192,35 9,00 T5-PX9 3x35+25 335 430 144,05 60,75 4,89 Tổng 1291,90 26,74 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: Add = Pdd. = 26,74.1727=46179,98 kWh Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 2: UC / U H Đơn giá 106đ/máy Vị trí đặt máy cắt Điện áp, kV Số lượng bộ Đầu vào TBATT Đầu ra TBATT và phân đoạn Lộ ra từ TBATT Tổng cộng 35 10 10 2 3 10 Đơn giá, 106đ/b ộ 575 250 250 Thành tiền 106đ 1150 750 2500 4400 - Tổng vốn đầu tư cho phương án 2: KPA2 = KTBA + Kdd + KMC =( 8484+1291,90+4400). 106 = 14175,90.106 đ -Tổng tổn thất điện năng: APA2= ATBA+ Add =644819,30+46179,98 = 690999,26 kWh - Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2: ZPA2 =(0,1+0,125). 14175,90.106 + 1000. 690999,26 =3880,58.106đ Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 39 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện b.Phương án 3 Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV. Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV. Tính toán tương tự ta có bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp theo phương án 3 như sau: Tên TBA TBATT T1 T2 T3 T4 T5 Tổng cộng SđmBA, kVA Số lượng UC / U H KV Đơn giá 106đ/máy 7500 800 800 800 630 400 2 2 2 2 2 2 35/10,5 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 2135 473 473 473 366 284 Thành tiền 106 đ 4270 946 946 946 732 568 8408 ATBA, kWh 449879,92 45373,27 45373,27 45373,27 34386,54 24061,37 644447,64 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trên các đường dây theo phương án 3 như sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 40 Đồ án tốt nghiệp Đường cáp F, mm2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện L, m TT-T1 TT-T2 TT- T3 TT- T4 TT-T5 T1-PX9 T4-PX8 T5-PX5 T5-PX7 Đơn giá 106đ/ km 384 384 384 384 384 430 1084 1084 595 Thành tiền, 106đ Stt , kVA P, kW 2x(3x16) 186 142,85 1213,02 2x(3x16) 100 76,80 1213,02 2x(3x16) 42 32,26 1213,02 2x(3x16) 216 165,89 865,46 2x(3x16) 328 251,90 548,75 3x35+25 150 64,50 60,75 3x95+50 158 171,27 192,35 3x95+50 170 184,28 187,52 (3x50+35)x2 35 41,65 234,60 Tổng 1131,40 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: Add = Pdd. = 25,85.1727=44642,95 kWh Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 4: Vị trí đặt máy cắt Đầu vào TBATT Đầu ra TBATT và phân đoạn Lộ ra từ TBATT Tổng cộng Điệ n áp, kV 35 10 10 2,01 1,08 0,45 1,19 0,73 2,01 7,81 7,99 2,58 25,85 Số lượn g bộ Đơn giá, 106đ/bộ Thành tiền 106đ 2 3 10 575 250 250 1150 750 2500 4400 - Tổng vốn đầu tư cho phương án 3: KPA3 = KTBA + Kdd + KMC =( 8408+1131,40+4400). 106 = 13939,40.106 đ -Tổng tổn thất điện năng: APA3= ATBA+ Add = 644447,64+44642,95 = 689090,59 kWh - Chi phí tính toán hàng năm của phương án 3: ZPA3 =(0,1+0,125). 13939,40.106+ 1000. 689090,59 =3825,46.106đ c. Phương án 4 Sử dụng trạm biến áp trung tâm, đưa điện áp từ 35kV xuống 10kV. Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng đưa điện áp 10kV xuống 0,4kV. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 41 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong các trạm biến áp theo phương án 4 như sau: Tên TBA TBATT T1 T2 T3 T4 T5 Tổng cộng SđmBA, kVA Số lượng UC / U H KV Đơn giá 106đ/máy 10.000 800 800 800 500 500 2 2 2 2 2 2 35/10,5 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 2135 473 473 473 322 322 Thành tiền 106 đ 4270 946 946 946 644 644 8396 ATBA, kWh 449879,92 45373,27 45373,27 45373,27 28474,50 30799,26 645273,49 Bảng tính toán vốn đầu tư và tổn thất điện năng trên các đường dây theo phương án 4 như sau: Đường cáp F, mm2 L, m TT-T1 TT-T2 TT- T3 TT- T4 TT-T5 T5-PX5 T5-PX7 T5-PX8 T1-PX9 Đơn giá 106đ/ km 384 384 384 384 384 1084 1716 1084 430 Thành tiền, 106đ Stt , kVA P, kW 2x(3x16) 186 142,85 1213,02 2,01 2x(3x16) 100 76,80 1213,02 1,08 2x(3x16) 42 32,26 1213,02 0,45 2x(3x16) 216 165,89 673,11 0,72 2x(3x16) 328 251,90 741,10 1,32 3x95+50 167 181,03 187,52 7,85 (3x150+70)x2 37 126,98 234,60 0,87 3x95+50 185 200,54 192,35 9,15 3x35+25 150 64,50 60,75 2,01 Tổng 1242,75 25,46 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây:Ad =Pdd. =25,46.1727=43969,42 kWh Bảng tính toán vốn đầu tư mua máy cắt điện cho phương án 4: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 42 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Vị trí đặt máy cắt Đầu vào TBATT Đầu ra TBATT và phân đoạn Lộ ra từ TBATT Tổng cộng Điện áp, kV 35 10 10 Số lượng bộ 2 3 10 Đơn giá, 106đ/bộ Thành tiền 106đ 575 250 250 1150 750 2500 4400 - Tổng vốn đầu tư cho phương án 4: KPA4 = KTBA + Kdd + KMC =( 8396+1242,75+4400). 106 = 14083,75.106 đ -Tổng tổn thất điện năng: APA4 = ATBA+ Add =645273,49+43969,42 = 689242,92 kWh - Chi phí tính toán hàng năm của phương án 4: ZPA4 =(0,1+0,125). 14083,75.106+ 1000. 689242,92 =3858,09.106đ 5. Chọn phương án tối ưu. Bảng tổng kết các phương án: Tên PA1 PA2 PA3 PA4 A, kWh 680250,22 690999,26 689090,59 689242,92 KPA , 106đ 14218,80 14175,90 13939,40 14083,75 ZPA , 106đ 3879,48 3880,58 3825,46 3858,09 Qua bảng tổng kết trên ta thấy các phương án có chi phí tính toán hàng năm chênh nhau không quá 5% nên có thể coi là tương đương về mặt kinh tế. Xét về mặt kĩ thuật, phương án 4, sử dụng ít trạm biến áp hơn, số gam máy biến áp cũng đều hơn nên vận hành, bảo quản, lắp đặt đơn giản, thuận tiện hơn. Do vậy phương án 4 là phương án được chọn. 6. Thuyết minh vận hành sơ đồ. 6.1. Khi vận hành bình thường. MCLL trên thanh cái 10 kV được vận hành ở trạng thái mở ,việc vận hành hở MCLL rất có ý nghĩa trong việc chọn các thiết bị do sẽ chỉ cần chọn thiết bị có dòng cho phép giảm đi một nửa (vì giá trị tổng trở không phải chia đôi như trong trường hợp MC đóng , 2 đường dây vận hành song song ). 6.2. Khi bị sự cố. a. Ở trạm biến áp trung tâm. - Khi 1 đường dây trên không bị sự cố thì MBA nối với đường dây đó bị mất điện, máy cắt sau MBA đó mở và máy cắt phân đoạn được đóng lại. - Khi một MBA bị sự cố thì máy cắt phía đường dây và máy cắt sau MBA đó mở và máy cắt phân đoạn được đóng lại. b. Ở trạm biến áp phân xưởng. - Khi sự cố 1 đường cáp từ TBATT về TBA phân xưởng vào thì MBA nối vào đường cáp đó sẽ mất điện, ATM tổng của máy cắt đó sẽ được mở và ATMLL sẽ đóng lại. Khi sự cố 1 MBA thì dao cách ly và ATM tổng của MBA đó sẽ mở và ATMLL sẽ đóng lại. 6.3. Khi cần sửa chữa định kỳ. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Khi cần sửa 1 MBA thì máy cắt phân đoạn hoặc ATMLL được đóng lại sau đó máy cắt sau MBA hoặc ATM tổng và máy cắt phía đường dây hoặc dao cách ly sẽ được mở ra và đưa MBA ra sửa chữa. Khi cần sửa chữa phân đoạn thanh góp nào ở TBATT thì MBA nối vào thanh góp phân đoạn đó sẽ mất điện. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp nhà máy Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 44 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 1. Mục đích tính ngắn mạch. - Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị - Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác quá cao nên có thể sử dụng những biện pháp gần đúng và có một số giải pháp sau:  Cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống.  Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt, dao cách ly, áptômát ...  Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng. Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia, mạng điện tính toán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán ngắn mạch đơn giản trực tiếp trong hệ đơn vị có tên.  Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạch nên ta phải kể đến trong tính toán. 2. Chọn điểm ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. 2.1. Chọn điểm tính ngắn mạch. - Để chọn khí cụ điện cấp 35 kV ta cần tính cho điểm ngắn mạch N 1 để kiểm tra máy cắt, dao cách ly và lựa chọn chống sét van. Ở đây ta lấy S n = Scắt của máy cắt đầu nguồn. - Để chọn khí cụ điện cho cấp 10 kV: + Phía hạ áp của trạm BATT cần tính điểm ngắn mạch N 2 tại thanh cái 10KV của trạm để kiểm tra máy cắt, thanh góp. + Phía cao áp trạm biến áp phân xưởng cần tính điểm ngắn mạch N 3 để chọn và kiểm tra các tủ cao áp các trạm. + Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0,4 kV để kiểm tra tủ hạ áp tổng của trạm. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 46 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2.2. Tính toán các thông số sơ đồ. Sơ đồ nguyên lý. N1 N2 DDK HT MC CÁP MC N4 N3 DCL BATT CC BPX Sơ đồ thay thế. N1 HT XHT Zd - Tính điện kháng của hệ thống: XHT = ZB N4 N3 N2 ZC ZT U tb2 . SN SN : Công suất ngắn mạch của máy cắt đầu đường dây trên không (DDK). SN = Scắt = 3 .Uđm.Iđm. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 47 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Giả thiết chọn máy cắt đầu đường dây trên không là loại máy cắt SF6 kí hiệu 8DA10 có Uđm = 36kV, Iđm = 2500A, Icđm = 40kA. XHT = 37 2 = 0,549 Ω 3.36.40 - Đường dây trên không: Theo chương 3 ta có dây AC-95 có : r0 = 0,33Ωkm, x0 = 0,406 Ωkm. Do đó: Rd = r0.l = 0,33.8 = 2,64Ω Xd = x0.l = 0,406.8 = 3,248 Ω - Máy BATT loại TM 7500/35 có: S đm=7500 kVA, Uc=38,5 kV, UN =7,5, P0 = 24 kW, PN = 75 kW. Tính RBATT và XBATT quy đổi về phía 10kV. 2 PN .U đm 75.102.103 .103 = RB = = 0,133 Ω 2 S đm 75002 2 U N 0 0 .U đm .10 7,5.102.10 XB = = =1Ω S đm 7500 - Các đường cáp 10kV. Cáp từ TBATT đến trạm T1 có các thông số: r0 = 1,47 Ωkm; x0 = 0,128Ωkm; l = 186 m = 0,186 km R0 = r0.l = 1,47.0,186 = 0,273Ω X0 = x0.l = 0,128.0,186 = 0,024Ω Các đường cáp khác tính tương tự ta có: Đường F, mm2 Chiều dài, m ro , Ωkm xo , R, Ω X, Ω cáp Ωkm TT- T1 3x16 186 1,47 0,128 0,273 0,024 T1- T2 3x16 100 1,47 0,128 0,147 0,013 TT- T3 3x16 42 1,47 0,128 0,062 0,005 TT- T4 3x16 216 1,47 0,128 0,318 0,028 TT- T5 3x16 328 1,47 0,128 0,482 0,042 - Trạm biến áp phân xưởng: Điện trở và điện kháng của các máy biến áp phân xưởng được tính toán theo công thức giống như tính cho máy biến áp trung tâm của nhà máy với cấp điện áp được tính theo là 0,4 KV. Kết quả tính được ghi trong bảng sau: Tên trạm T1 T2 T3 T4 T5 Uđm hạ áp (kV) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 SđmB (kVA) PN (kW) UN  RB (mΩ) XB (mΩ) 800 800 800 500 500 10,5 10,5 10,5 7,0 7,0 5,5 5,5 5,5 4,5 4,5 2,625 2,625 2,625 4,48 4,48 11,000 11,000 11,000 14,400 14,400 3. Tính dòng ngắn mạch. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 3.1. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1. Do nhà máy ở xa nguồn nên ta coi nguồn có công suất vô cùng lớn và ta tính toán dòng ngắn mạch đơn giản trong hệ có tên với công thức sau: I(3)N = U tb 3.Z N , với Utb = 37kV Dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo công thức: ixk = kxk. 2 . I(3)N (trang 14 sách Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện – Lã Văn Út ) Do ngắn mạch ở xa nguồn trong mạng điện áp trên 1000V ta lấy kxk = 1,8 - Sơ đồ thay thế: N1 HT XHT ZN1 = Zd R  ( X HT  X d ) 2 I(3)N1 = 2 d = 2, 642  (0,549  3, 248)2 = 4,251 Ω 37 = 5,025 kA 3.4, 251 ixk = 1,8. 2 . 5,025 = 12,792 kA SN1 = 3 .U.IN1 = 3 .35. 5,025 = 304,624 MVA 3.2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2. - Sơ đồ thay thế: N2 HT XHT ZB Zd - Qui đổi điện trở và điện kháng của các phần tử ở cấp điện áp 35kV về cấp điện áp 10kV như sau: Hệ số qui đổi: k1 = U tb10 kV 10,5 = = 0,284 U tb 35 kV 37 R’d = Rd.k12 = 2,64.0,2842 = 0,213 Ω X’d = Xd.k12 = 3,248.0,2842 = 0,262 Ω X’HT = XHT.k12 = 0,549.0,2842 = 0,044 Ω  ZN2 = ( Rd'  R B ) 2  ( X ' HT  X ' d  X B ) 2 = (0, 213  0,133) 2  (0, 044  0, 262  1) 2 = 1,351 Ω - I(3)N2 = 10,5 = 4,487 kA 3.1,351 ixk = 1,8. 2 . 4,487= 11,422 kA SN2 = 3 .U.IN2 = 3 .10.4,487 = 77,72 MVA 3.3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3. - Sơ đồ thay thế: N3 HT XHT Zd ZB ZC - Tính dòng ngắn mạch cho đường cáp TT-T1. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 49 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện ZN3 = ( Rd'  RB  RC ) 2  ( X ' HT  X ' d  X B  X C ) 2 = = (0, 213  0,133  0, 273) 2  (0, 044  0, 262 1  0, 024) 2 = 1,467 - I(3)N3 = 10,5 = 4,132 kA 3.1, 467 ixk = 1,8. 2 . 4,132 = 10,159 kA SN3 = 3 .U.IN3 = 3 .10. 4,132 =71,568 MVA - Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau: Đường cáp TT- T1 T1- T2 TT- T3 TT- T4 TT- T5 F, mm2 3x16 3x16 3x16 3x16 3x16 RC, Ω XC, Ω ZC, Ω 0,273 0,147 0,062 0,318 0,482 0,024 0,013 0,005 0,028 0,042 1,467 1,408 1,373 1,490 1,582 I(3)N3, kA 4,132 4,306 4,415 4,069 3,832 ixk, kA 10,519 10,960 15,895 10,357 9,755 SN, MVA 71,568 74,582 76,470 70,477 66,372 3.4. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4. N4 HT XHT ZB Zd ZC ZT - Qui đổi điện trở và điện kháng của các phần tử cấp điện áp 35kV và 10kV về cấp điện áp 0,4kV như sau: - Hệ số qui đổi: k2 = U tb 0 , 4 kV U tb 35 kV  U tb 0 , 4 kV 0,4 0,4  = 0,0108; k3 = = 0,0381 37 U tb10 kV 10,5 X"HT = XHT. k22= 0,549.0,01082 = 0,064 m R"d = Rd .k22 = 2,64.0,01082 = 0,308 m X"d = Xd .k22 = 3,248.0,01082 = 0,379 m R'B = RB .k32 = 0,133.0,03812 = 0,193 m X'B = XB .k32 = 1.0,03812 = 1,452 m Với đường cáp 1 : R'c1 = Rc1 .k32 = 0,273.0,03812 =0,396 m X'c1 = Xc1.k32 =0,024.0,03812 = 0,035 m Tính dòng ngắn mạch cho trạm biến áp phân xưởng T1. ZN4 = ( Rd''  R ' B  R 'C1  RT 1 ) 2  ( X '' HT  X '' d  X ' B  X 'C1  X T 1 ) 2 = = (0,308  0,193  0,396  2,625) 2  (0, 064  0,379 1, 452  0, 035  11) 2 =13,401 m - I(3)N4 = 0, 4 = 17,233 kA 3.13, 401.10 3 ixk = 1,3. 2 . 17,233= 31,683 kA (Lấy kxk=1,3) SN4 = 3 .U.IN4 = 3 .0,4.17,233 = 11,939 MVA - Tính toán tương tự ta có bảng tổng kết sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 50 Đồ án tốt nghiệp Tên trạm T1 T2 T3 T4 T5 R'c, mΩ 0,396 0,213 0,090 0,462 0,700 Thiết kế hệ thống cung cấp điện X'c, RT1, XT1, ZN4, I(3)N4, ixk, kA SN, mΩ mΩ mΩ mΩ kA MVA 0,035 2,625 11,000 13,401 17,233 31,683 11,939 0,019 2,625 11,000 13,339 17,313 31,830 11,995 0,007 2,625 11,000 13,297 17,368 31,930 12,033 0,041 4,48 14,400 17,219 13,412 24,658 9,292 0,061 4,48 14,400 17,315 13,338 24,521 9,234 4. Chọn và kiểm tra thiết bị. 4.1. Chọn và kiểm tra máy cắt. Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt: - Điện áp định mức, kV : UđmMC  Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC  Icb = 1,4.SđmB / 3 .U - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt  IN - Công suất cắt định mức , MVA :Scđm  SN - Dòng ổn định động, kA : Iođ.đ  ixk - Dòng ổn định nhiệt : Iođ.nh I . tqd tdm.nh a. Chọn máy cắt đường dây trên không 35kV: (trang 312 sách Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4-500kV – Ngô Hồng Quang): - Chọn máy cắt SF6 loại 8DA10 của hãng Siemens chế tạo có các thông số sau: Loại 8DA10 Uđm, kV 36 Iđm, A 2500 IđmC 40 Iđmđ, kA 110 - Kiểm tra: Điện áp định mức, kV: UđmMC =36 > Uđm = 35kV Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC=2500> Icb = 1,4.SđmB / 3 .U =1,4.7500/ 3 .35 =173 Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt = 40> IN = 5,025 Công suất cắt định mức , MVA :Scđm = 3 .36.40=2494,153> SN=304,624 Dòng ổn định động, kA : Iođ.đ =110 > ixk = 12,792 Máy cắt có Iđm >1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Vậy máy cắt thỏa mãn điều kiện. b. Chọn máy cắt hợp bộ 10kV. - Chọn máy cắt SF6 loại 8DC11 của hãng Siemens chế tạo có các thông số sau: Loại 8DC11 Uđm, kV 12 Iđm, A 1250 IđmC 25 Iđmđ, kA 63 - Kiểm tra: Điện áp định mức, kV: UđmMC =12 > Uđm = 10kV Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC=1250> Icb = 1,4.SđmB / 3 .U=1,4.7500/ 3 .10 = 606 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 51 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt = 25> IN = 4,487 Công suất cắt định mức , MVA :Scđm = 3 .12.25 = 519,615> SN = 77,72 Dòng ổn định động, kA : Iođ.đ =63 > ixk = 11,422 Máy cắt có Iđm >1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Vậy máy cắt thỏa mãn điều kiện. 4.2. Chọn và kiểm tra dao cách ly cấp 35kV. Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kV : UđmDCL  Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL  Icb - Dòng ổn định động, kA : iođ.đ  ixk tqd - Dòng ổn định nhiệt, kA : Iođ.nh I . tdm.nh - Chọn dao cách ly 3DC do hãng Siemens chế tạo có các thông số sau (PL2.17 sách Hệ Thống Cung Cấp Điện – Nguyễn Công Hiền): Loại Uđm, kV Iđm, A INt, kA IN max, kA 3DC 36 2500 31,5 80 - Kiểm tra dao cách ly. Điện áp định mức, kV : UđmDCL = 36  Uđm = 35 Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL = 2500 > Icb Dòng ổn định động, kA : iođ.đ = 80 > ixk = 12,792 Dao cách ly có Iđm >1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Vậy dao cách ly đã chọn thỏa mãn. 4.3. Chọn tủ cao áp hợp bộ cấp 10kV. - Chọn tủ cao áp trọn bộ loại 8DH10 do hãng Siemens chế tạo (PL 2.7 sách Hệ Thống Cung Cấp Điện – Nguyễn Công Hiền). Loại tủ Uđm, kV 8DH10 Iđm, A 12 200 IN, kA 25 IN max, kA Thiết bị 63 Dao cắt phụ tải Cầu chì Thiết bị đo lường So với các trị số dòng cưỡng bức, dòng ngắn mạch, dòng xung kích tính toán ở các phần trước, tủ 8DH10 hoàn toàn thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật. 4.4. Chọn và kiểm tra cáp. Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, cáp được đặt trong hầm cáp: Đường cáp F, 1 lõi (mm2) BATT –T1,2,3,4,5 16 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Hình dạng ICP, 250C (A) IN, 1s (kA) Uđm, (kV) Vặn xoắn 110 2,28 10 Trang 52 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt (6.27 trang 237 sách Lưới điện 1- Trần Bách): Fodn  .I N . tqd  Fcap Trong đó : Fodn - tiết diện cáp theo ổn định nhiệt (mm2).  - hệ số nhiệt độ, với đồng  =7. tqđ - thời gian qui đổi, s. - Ngắn mạch với lưới trung và hạ áp được coi là ngắn mạch xa nguồn: I=I” +Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên: tqd tcat  0, 05. ''2 tcat  0,05.( I '' / I  ) 2 tcat  0, 05 Với tcat t BV  tmc ; với tBV lấy bằng 0,02s và máy cắt là loại tác động nhanh thì: tmc 40 60ms 0, 04 0, 06 nên ta chọn tmc 0, 05s Như vậy tqd tcat  0, 05 0,02  0, 05  0, 05 0,12s - Ta chỉ cần kiểm tra cho tuyến cáp nào có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tuyến cáp BATT-T3 có dòng ngắn mạch lớn nhất IN3 = 4,415 kA. Fmin = 7. 4,415. 0.12 = 10,706 mm2 < F = 16 mm2 Vậy cáp từ TBATT về các phân xưởng 1,2,3,4,5 thoả mãn tiêu chuẩn về ổn định nhiệt.Cáp có độ dài ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp. 4.5. Chọn và kiểm tra Aptomat tổng hạ áp. - Với trạm 2 MBA thường được đặt 2 tủ aptomat tổng, 2 tủ aptomat nhánh và 1 tủ aptomat phân đoạn. - Aptomat được chọn theo điều kiện : I dmA  I lv. max  I tt  Stt 3.U dm U dmA U dm.m IcđmA  IN . - Với aptomat tổng sau máy biến áp, để dự trữ có thể chọn theo dòng định mức của MBA. I dm. A  I dm. B  S dm. B 3.U dm - Aptomat phải được kiểm tra khả năng cắt ngắn mạch : ICắt đm  IN Dòng qua các aptomat: 800 - Dòng qua aptomat tổng, MBA 800 kVA: I max  3 * 0.4 1154 .7 ( A) - Dòng qua aptomat tổng, MBA 500 kVA: I max  500 3.0,4 721,7 ( A) Kết quả chọn aptomat tổng do Merlin Gerlin chế tạo (Phụ lục IV.3 sách Thiết Kế Cấp Điện – Ngô Hồng Quang) : Trạm BA Loại Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Số lượng Uđm, V Iđm, A Icắt (kA) INmax ,kA Trang 53 Đồ án tốt nghiệp T1, T1,T3 T4,T5 Thiết kế hệ thống cung cấp điện CM1250N C801N 3 3 690 690 1250 800 50 25 17,368 13,412 Sơ đồ các trạm biến áp phân xưởng có đặt 2 máy biến áp: Tñ cao ¸p MBA 10/0,4 Tñ A nh¸nh Tñ A tæng Tñ A ph©n ®o¹n Tñ A nh¸nh Tñ A tæng MBA 10/0,4 Tñ cao ¸p 4.6. Chọn và kiểm tra thanh dẫn. - Thanh dẫn cấp điện áp 10kV được chọn là thanh dẫn đồng cứng.  Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: K1. K2 .ICP  Icb. - Thanh dẫn đặt nằm ngang : K1=0,95. - K2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. ' K 2   CP   0  CP   0 Trong đó : cp =700c : nhiệt độ cho phép lớn nhất khi làm việc bình thường. 0 =250c : nhiệt độ môi trường thực tế.  K2 = 0,88 - Chọn Icb theo điều kiện quá tải của máy biến áp: 1,4.S dm. B I cb  3.U dm  I cp  1,4.S dm. B K 1 K 2 3U dm  1,4.7500 725 ( A) 0,95.0,88. 3.10 Chọn thanh dẫn đồng, loại mỗi pha 1 thanh ,kích thước 50x5, có dòng Icp = 860A (Phụ lục VI.9 Sách Thiết Kế Cấp Điện – Ngô Hồng Quang).  Kiểm tra điều kiện ổn định động: cp  tt - Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch : Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 54 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Ftt 1,76.10  8. l 2 .i XK ( KG ) a Trong đó : l =100cm : khoảng cách giữa các sứ . a =50cm : khoảng cách giữa các pha. ixk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha, A Ta có : ixk = .1,8. I”N2 = 2  Ftt =1,76.10-8. 2 .1,8 . 4,487 = 11,422.103 A 100 .( 11,422.103 )2 = 4,592 KG. 50 - Mô men uốn : M - Ứng suất tính toán :  tt Ftt .l 4,592 .100  45,92 ( KG.cm) 10 10  W M (KG / cm2 ) W b.h2 (cm3) 6 Thanh dẫn có b =0,5 cm ; h = 5 cm   tt  6.M 6.45,92  22, 043 ( KG / cm 2 ) b.h 2 0,5.52 Ứng suất cho phép của thanh dẫn đồng cp=1400 kG/cm2  cp >> tt= 22,043 (kG/cm2).  Kiểm tra ổn định nhiệt : S  .I  t qd Ta có:  =6; I= 4,487 kA ; tqđ = 0,4 s  . I tqd = 6 .4,487 . 0, 4 = 17,027 mm2 .  S =50 . 5 = 250 mm2>> 17,027 mm2 . -Thực hiện tính toán tương tự, ta chọn được thanh dẫn cho phía hạ áp các MBA phân xưởng là loại thanh dẫn đồng, mỗi pha ghép 2 thanh, tiết diện 608 có Icp= 2160A (Phụ lục VI.9 Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 –500 KV – Ngô Hồng Quang). 4.7. Chọn và kiểm tra chống sét van. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Uđm.m = 35 kV Chọn loại chống sét van do hãng SIEMENS chế tạo có Uđm = 36 kV, loại cacbua silic (SiC), kí hiệu 3EE1 (Bảng 8.2 Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 –500 KV – Ngô Hồng Quang). Ký hiệu Uđm,kV Ulvmax,kV Iphóng đm ,kA Vật liệu vỏ Vật liệu 3EE1 36 42 1 Sứ SiC Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 55 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 4.8. Chọn biến dòng điện BI. Chọn biến dòng do SIEMENS chế tạo loại 4MA72 có thông số kỹ thuật cho ở bảng sau (Bảng 8.8 Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 –500 KV – Ngô Hồng Quang): Ký hiệu Uđm,kV 4MA72 Uchịu f=50Hz kV 12 Uchịu áp xung kV I1 đm ,A I2.đm ,A Iôđ.đ ,k A 75 20 - 2500 1 hoặc 5 120 28 4.9. Chọn máy biến áp BU. Chọn máy biến đo lường do SIEMENS chế tạo loại 4MS32 có các thông số kỹ thuật sau (Bảng 8.13 Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 –500 KV – Ngô Hồng Quang): Loại Uđm,kV Uchịu f=50Hz kV Uchịu ápxung kV 4MS32 12 28 75 U1 đm,kV U2.đm,V 12/ 100/ 3 3 Tảiđm, VA 400 5. Kết luận. Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết . CHƯƠNG V BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP 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 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng điện xí nghiệp, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. Đường dây và các thiết bị khác tiêu thụ khoảng 10%... tùy thuộc vào thiết bị điện mà xí nghiệp có thể tiêu thụ một lượng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một lượng 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 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 56 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện phần tử của mạng điện do đó để có lợi về kinh tế - kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cos làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện. -Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách:  Thay các động cơ non tải bằng các động có công suất nhỏ hơn.  Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải.  Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải.  Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ. -Nếu tiến hành các biện pháp trên để giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ mà hệ số công suất của xí nghiệp vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải dùng biện pháp khác đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 1. Xác định dung lượng bù. 1.1. Tính hệ số Costb của toàn xí nghiệp. Công thức : Costb   P .cos P tt.PXi PXi tt.PXi Trong đó : Ptt.Pxi : Công suất tính toán của phân xưởng thứ i. Theo Bảng 2-4 (chương 2) ta có: Costb = + 1679.0,8  1221.0,8  336,38.0,8  228, 75.0,8 135, 49.0, 72  93, 75.0, 6 4086,92 174, 25.0, 7  170.0,8  48.0, 6 = 0,786 4085,92  Costb .XN =0,786 Hệ số Cos tối thiểu do nhà nước quy định là từ (0,85 0,9), như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho xí nghiệp để nâng cao hệ số Cos. 1.2. Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp. Công thức tính: Qb = Ptt.XN ( tg1 - tg2 ) + Tg1 : tương ứng với hệ số Cos1 trước khi bù. + Tg2 : tương ứng với hê số Cos2 cần bù, ta bù đến Cos2 đạt giá trị quy định không bị phạt từ (0,85  0,95) ta bù đến Cos2 = 0,9. Cos1 = 0,786  tg1= 0,787 Cos2 = 0,9  tg2=0,484  Qb = 3523,41. ( 0,787 – 0,484) = 1067,593 (kVAr) Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 57 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2. Chọn vị trí đặt và thiết bị bù. 2.1. Chọn thiết bị bù. Để bù công suất phản kháng cho xí nghiệp có thể dùng các thiết bị bù sau: -Máy bù đồng bộ:  Có khả năng điều chỉnh trơn.  Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (phát hoặc tiêu thụ).  Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào.  Giá thành cao, lắp ráp, vận hành phức tạp, gây tiếng ồn lớn, tiêu thụ một lượng công suất tác dụng lớn . - Tụ điện:  Tổn thất công suất tác dụng ít.  Lắp đặt, vận hành đơn giản, ít bị sự cố.  Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ.  Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ, giá thành rẻ. Công suất phản kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi được, Thời gian phục vụ, độ bền kém Theo phân tích ở trên thì thiết bị Tụ bù thường được dùng để lắp đặt để nâng cao hệ số công suất cho các xí nghiệp.  2.2. 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 tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành . Vì vậy việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán là tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng. 3. Tính toán phân phối dung lượng bù. - Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù: 0,4KV 10KV 35KV Pi+JQi Cáp Qb BATT BAP Xi - Sơ đồ thay thế: 10KV RCi Qb - Tính dung lượng bù cho từng mạch: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 RTi 0,4K V Qbi (Qi Qbi) Trang 58 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Công thức: phân phối dung lượng bù cho một nhánh của mạng hình tia. Qb.i Qi  (QXN  Qb ). R td ( kVAr ) Ri Trong đó: + Qi : công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh i (kVAr). + QXN : công suất phản kháng toàn xí nghiệp (kVAr). + Qb : công suất phản kháng bù tổng (kVAr). -Điện trở tương đương của toàn mạng: 1 1 1 1 1    ...  Rtd R1 R2 R3 Ri  1    Trong đó : + Ri = Điện trở tương đương của nhánh thứ i (). + RC.i = ro.l Điện trở cáp của nhánh thứ i (). + ro = 1,47Ω/km với cáp XPLE có tiết diện 16mm2. PN .U 2 .10 3 + RT1= (Ω): điện trở của máy biến áp phân xưởng. 2 S đm TBA Trung Tâm RC1 2 RC2 2 RC3 2 RC4 2 RC5 2 RT1 2 RT2 2 RT3 2 RT4 2 RT5 2 Qb1 Qb2 Qb3 Qb4 Qb5 Sơ đồ thay thế mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính toán công suất bù - Điện trở tương đương của nhánh TBATT- T1 (ĐD kép): 10,5.102.103 RT1 = = 1,641 Ω 8002 RC1 = 1,47.0,186=0,273 Ω  R1 = RC1  RT 1 0, 273  1, 641  0,957 2 2 - Điện trở các nhánh 2, 3, 4, 5, tính tương tự, kết quả ghi trong bảng sau: Tên nhánh TBATT-T1 RCi , Ω 0,273 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 RTi , Ω 1,641 Ri = (RCi+ RBi)/2, Ω 0,957 Trang 59 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện TBATT-T2 TBATT-T3 TBATT-T4 TBATT-T5 0,147 0,062 0,318 0,482 1,641 1,641 2,800 2,800 0,894 0,852 1,559 1,641 Theo sơ đồ thay thế ta có: R td   1 1 1 1 1 1     R1 R2 R3 R 4 R5 1 0,218 1 1 1 1 1     0,957 0,894 0,852 1,559 1,641 3.1. Phân phối dung lượng bù trong cùng một cấp điện áp. Qbi Qi  (Q  Qb ) Rtd Ri -Tính công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh TBATT-T1: 1218,75 877,5 37,24 Q1  711,163 3 - Tính công suất bù Qb1 cho nhánh TBATT-T1. Qbi = 711,163-(2960,96-1067,593). 0, 218 = 279,86 kV 0,957 - Tính tương tự công suất bù cho các nhánh khác, kết quả ghi trong bảng sau: Tên nhánh TBATT-T1 TBATT-T2 TBATT-T3 TBATT-T4 TBATT-T5 Qi , kVAr 711,163 711,163 711,163 365,63 461,84 QXN , KVAr 2960,96 2960,96 2960,96 2960,96 2960,96 Qb , kVAr 1067,593 1067,593 1067,593 1067,593 1067,593 Qbi , kVAr 279,86 249,47 226,71 100,87 210,31 3.2 Phân phối dung lượng bù về phía cao và hạ áp của trạm biến áp. Công suất bù tính được ở trên không nhất thiết phải đặt tất cả ở phía hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng. Vì nếu đặt ở đó thông thường ta tránh được tổn thất công suất phải truyền tải qua máy biến áp. Nhưng ngược lại ta phải dùng tụ điện hạ áp có giá 1kVAr đắt hơn ở phía cao áp và vì vậy để giải quyết triệt để vấn đề phân phối dung Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 60 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện lượng bù ta tiến hành phân phối dung lượng bù lần nữa cho mỗi trạm xem lượng công suất bù tính được ở trên thì sẽ có tỷ lệ bao nhiêu phần trăm đặt ở phía cao áp, số còn lại sẽ ở hạ áp hay toàn bộ đặt ở hạ áp hoặc ở cao áp của trạm. Có thể tiến hành tính dung lượng bù tối ưu ở phía hạ áp của trạm bằng công thức sau: (avh  atc ) KU 2 Qbh = Q .103 2 RTC Trong đó: Q - Công suất phản kháng của phụ tải [kVAr]. avh- Hệ số vận hành (có thể lấy bằng 0,1). atc - Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (có thể lấy bằng 0,125) K = kh - kc (mức chênh giá của 1kVAr tụ bù hạ áp và cao áp)[đồng/kVAr] K = 50 .103 đồng. U - Điện áp định mức phía cao áp của máy biến áp [kV]. RB - Điện trở của máy biến áp (tính theo U cao áp) [].  - Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất [giờ]. C - Giá thành điện năng tổn thất. [đồng/kWh] C=1000 đ/kWh. Khi kết quả tính toán theo công thức trên mà cho giá trị dương thì điều đó có nghĩa là nên đặt toàn bộ dung lượng bù về phía hạ áp của trạm thì xẽ có lợi hơn và không cần đặt tụ bù ở phía cao áp nữa. Trường hợp ngược lại thì sau khi xác định được dung lượng bù hạ áp tối ưu, ta có thể suy ra lượng công suất cần phải bù ở phía cao áp của trạm bằng biểu thức ràng buộc Qbh+ Qbc = Qb. Và vì vậy công suất cần bù ở phía cao áp của trạm có thể được xác định theo công thức sau: Qbc Qb  Qbh + Tính công suất bù Qbh1 cho nhánh TBATT-B1. Qbh1 = Q - (avh  atc ) KU 2 (0,1  0,125).50.103.102 .103 = 711,163 .103 = 314,20 kVAr 2 RTC 2.0,82.1727.1000 Ta thấy : Qbh1 > Qb1 nên toàn bộ dung lượng bù được đặt ở phía hạ áp của trạm Tính toán tương tự ta có công suất bù hạ áp tối ưu của các nhánh ở bảng dưới đây : Tên nhánh TBATT-T1 TBATT-T2 TBATT-T3 TBATT-T4 TBATT-T5 Qi , kVAr 711,163 711,163 711,163 365,63 461,84 RTi , Ω 1,641 1,641 1,641 2,800 2,800 Qbi , kVAr 279,86 249,47 226,71 100,87 210,31 Qbhi , kVAr 314,20 314,20 314,20 132,98 229,19 Như vậy toàn bộ dung lượng bù được đặt ở phía hạ áp của các trạm. 4. Chọn tụ và sơ đồ đấu. - Căn cứ kết quả tên chọn dùng các bộ tụ 3 pha do DEA YEONG chế tạo… - Chọn loại tụ DLE-3H75K6T, công suất mỗi bộ là 50 kVAR đấu song song. - Bảng chọn Tụ bù đặt tại các trạm biến áp phân xưởng: Trạm BA Loại tụ Qb , kVAr Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Số bộ Tổng Qb, kVAr Qb yêu cầu, kVAr Trang 61 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện DLE3H75K6T DLE3H75K6T DLE3H75K6T DLE3H75K6T DLE3H75K6T T1 T2 T3 T4 T5 50 6 300 279,86 50 4 200 249,47 50 4 200 226,71 50 2 100 100,87 50 4 200 210,31 1067,23 Tổng 1000 Với dung lượng tụ bù như trong bảng, ta sẽ kiểm tra lại hệ số công suất của nhà máy. Công suất phản kháng của nhà máy khi đặt bù: QttNM QttNM ( chuabu )  Qb  2516,82  1000 =1516,82 cos  PttNM 3523, 41  0,92 SttNM 3523, 412  1516,822 Sơ đồ bố trí tụ bù trong trạm đặt 1 máy biến áp : Tñ Aptomat tæng Tñ ph© n phèi cho c¸c PX Tñ bï cosf Sơ đồ bố trí tụ bù trong trạm đặt 2 máy biến áp : Tñ Aptomat tæng Tñ ph© n phèi cho c¸c PX Tñ bï cosf Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Tñ Aptomat ph© n ®o¹n Tñ bï cosf Tñ ph© n phèi cho c¸c PX Tñ Aptomat tæng Trang 62 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG VI THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 1. Đánh giá các phụ tải. Tổng công suất định mức (Pđm) của các thiết bị dùng điện trong Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là 212,6 kW mà trong đó phần lớn là các thiết bị điện loại vừa và nhỏ, yêu cầu về cung cấp điện không cao lắm, điện áp yêu cầu không có gì đặc biệt mà chỉ là điện áp 0,38 kV. Phần các máy nén khí và quạt gió có công suất tương đối lớn có thể được xếp vào phụ tải loại II của phân xưởng. Như vậy qua phân tích trên ta đánh giá phụ tải phân xưởng Sửa chữa cơ khí là hộ loại III. 2. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện. 2.1. Giới thiệu các kiểu sơ đồ. Sơ đồ cung cấp điện cho mạng động lực của phân xưởng Sửa chữa cơ khí có hai dạng cơ bản là mạng hình tia và phân nhánh trong đó lại được chia làm nhiều kiểu khác nhau, cụ thể như sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 63 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện § § KiÓu 2 KiÓu 1 § § KiÓu 3 KiÓu 4 KiÓu 5 KiÓu 6 Hình 6-1. Các dạng sơ đồ chính cung cấp điện cho phân xưởng 2.2. Phân tích và chọn sơ đồ thích hợp. * Phân tích các kiểu sơ đồ:  Kiểu 1 : Là kiểu hình tia hoàn toàn để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán trên diện rộng, điện được lấy từ thanh cái của tủ phân phối đến trực tiếp các tủ động lực. Kiểu sơ đồ này có độ tin cậy cao song chi phí tốn kém hơn.  Kiểu 2 : Là kiểu hình tia hoàn toàn cung cấp điện cho các phụ tải tập trung và động cơ có công suất lớn. Điện được lấy từ thanh cái tủ phân phối đến thẳng động cơ hoặc các phụ tải lớn tập trung, độ tin cậy của kiểu sơ đồ này cao.  Kiểu 3 : Là kiểu phân nhánh hoàn toàn dùng để cung cấp điện cho các phụ tải không quan trọng, chi phí rẻ hơn dạng hình tia nhưng độ tin cậy thấp,thường dùng cho các hộ phụ tải loại III. Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 64 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện  Kiểu 4 : Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính dùng trong nhà). Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ.  Kiểu 5 : Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không.Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán, công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời.  Kiểu 6 : Là kiểu hình tia có phân nhánh để cung cấp điện cho các phụ tải .Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập trung (mật độ phụ tải cao).  Chọn sơ đồ: Qua phân tích ở trên và căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí trên mặt bằng ta chọn kiểu sơ đồ hỗn hợp hình tia và phân nhánh để cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 3. Chọn vị trí tủ động lực và phân phối. 3.1. Nguyên tắc chung : Vị trí của tủ động lực và phân phối được xác định theo các nguyên tắc như sau: - Gần tâm phụ tải - Không ảnh hưởng đến giao thông đi lại - Thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành - Thông gió thoáng mát và không có chất ăn mòn và cháy chập 3.2. Công thức xác định vị trí của các tủ. Pi * xi  Pi X o  Pi * yi  Pi ; Yo   (6-1) Trong đó: - xi, yi là toạ độ của các thiết bị hay tủ động lực - Pi là công suất của nhóm thiết bị hay của từng thiết bị - Mo(Xo;Yo) là vị trí đặt tủ 3.3. Xác định vị trí các tủ động lực: Căn cứ theo bản vẽ mặt bằng phân xưởng ta chọn trục toạ độ có trục tung và trục hoành trùng với chiều rộng và chiều dài của phân xưởng. Gốc trục toạ độ được đăt tại góc vuông bên trái phía dưới trên mặt bằng của PXSC cơ khí. ( bản vẽ có tỉ lệ 1/200 ). - Xác định vị trí của tủ động lực cho nhóm 4 (ĐL4 ) theo (6-1): 14.48,34  10.45, 60  20.61,95 53,90 mm 44 14.65,95  10.82,52  20.71,51 72, 24 mm Y2 = 44 X2 = Như vậy vị trí của tủ động lực 4 là M4(53,90 ; 72,24). Trên mặt bằng để đảm bảo mỹ quan cũng như thuận lợi cho việc giao thông đi lại ta dịch tủ vào sát tường và ở tọa độ mới là M2(55 ; 85). Với các tủ động lực khác ta làm tương tự, kết quả cho trong bảng (6.1) sau: Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 65 Đồ án tốt nghiệp Vị trí tủ Xtt(cm) Ytt(cm) Xchon(cm) Ychon(cm) Thiết kế hệ thống cung cấp điện ĐL1 86,13 11,62 84 3 ĐL2 50,35 21,43 55 27 ĐL3 212,21 64,50 3 66 ĐL4 53,90 72,24 55 85 ĐL5 101,75 80,73 106 86 PP 61,80 49,73 58 31 Vị trí của các tủ động lực và tủ phân phối của phân xưởng được thể hiện trên mặt bằng theo bản vẽ ở cuối chương. 4. Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt các đường cáp. Dây dẫn điện từ trạm biến áp T5 về tủ phân phối của phân xưởng dùng loại cáp ngầm đặt trong rãnh. Dẫn điện từ tủ phân phối của phân xưởng đến các tủ động lực và đến các thiết bị sử dụng điện được dùng cáp đi trong hầm cáp và các ống thép chôn dưới mặt sàn nhà xưởng. 5. Chọn tủ phân phối và tủ động lực. 5.1. Nguyên tắc chọn. Đảm bảo điều kiện làm việc dài hạn: Uđmtủ ≥ Uđm mạng Iđmtủ ≥ Ilvmax (của nhóm hay phân xưởng) Số lộ ra và vào phù hợp với sơ đồ đi dây: Iđmra ≥ Itt Thiết bị bảo vệ phù hợp với sơ đồ nối dây và yêu cầu của phụ tải. Loai tủ phù hợp với phương thức lắp đặt, vận hành, địa hình và khí hậu. 5.2. Chọn tủ phân phối. - Phân xưởng sửa chữa cơ khí có: + 5 nhóm máy và hệ thống chiếu sáng. + Ilvmax = Ittpx = 284,91A. - Vậy ta chọn loại tủ đặt trên sàn nhà xưởng có 1 đầu vào và 6 đầu ra có: Uđm tủ = 690V Iđm tủ = 400A - Chọn áp tô mát tổng của tủ phân phối: Ta có Ittpx = 284,91 A Vậy ta chọn loại ATM : NS400H của hãng Merlin Gerin – Pháp chế tạo. - Chọn áp tô mát nhánh: theo kết quả ở chương 2 ta có: Itt nhóm1 = 58,49 A ; Itt nhóm 2 = 48,22 A ; Itt nhóm3 = 47,20 A ; Itt nhóm4 = 111,24 A; Itt nhóm5 = 35,42 A; Vậy ta chọn ATM cho 5 nhánh của 5 tủ động lực cùng 1 loại NC125H do Merlin Gerin chế tạo. ATM của hệ thống chiếu sáng sẽ chọn ở phần sau: - Kết quả chọn ATM như bảng 6.2 sau: (Bảng 3-6 trang 149 sách Sổ tay lựa chọn và tra cứu – Ngô Hồng Quang) Loại ATM NS400H Số lượng 1 Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Số cực 3 Uđm , V 690 Iđm , A 400 INmax ,kA 20 Trang 66 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện NC125H 5 3 415 125 10 - Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối: NS400H 0.4 kV NC125H NC125H ÐL1 NC125H ÐL2 NC125H ÐL3 NC125H ÐL4 C60N ÐL5 CS 5.3. Chọn tủ động lực cho các nhóm phụ tải. Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô chế tạo có 1 đầu vào, 8 đầu ra, tủ đặt trên sàn, giáp tường với một mặt thao tác. - Tủ động lực cấp điện cho phụ tải không phải là động cơ thì dây chẩy của cầu chì tổng được chọn theo điều kiện như sau: Idc Ittnhóm (6-2) - Tủ động lực cấp điện cho phụ tải là nhóm nhiều động cơ thì dây chẩy của cầu chì tổng được chọn theo điều kiện sau: Idc Ittnhóm Idc  I dn  (6-3) Idctổng  2 cấp so với Idcmax - Cầu chì của các nhánh thì dây chảy được chọn theo điều kiện:  Cầu chì cho phụ tải không là động cơ (dùng tính cho nhóm lò điện): Idc Itt  Cầu chì cho phụ tải là 1 động cơ: Idc Iđmđci Idc  k mm .I đm  (6-4)  Cầu chì cho 2 đến 3 động cơ: Idc ≥ Iđmđci n 1 Idc > I mm max   I đđci (6-5) i 1  Trong đó : - Ittnhóm là dòng điện tính toán của nhóm máy; A - Iđmdci là dòng điện định mức của động cơ thứ i; A - Iđnnhóm là dòng điện đỉnh nhọn của nhóm; A Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 67 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Idcmax là dòng điện định mức lớn nhất của dây chẩy trong nhóm; A - kmm là hệ số mở máy ( kmm = 5 với động cơ và kmm = 3 đối với tủ sấy điện) - Immmax là dòng điện mở máy của động cơ có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm ;A -  là hệ số phụ thuộc điều kiện lắp đặt và vận hành, với nhóm máy công cụ ta lấy =2,5 lúc khởi động không tải. a. Tính toán chọn cầu chì cho tủ động lực 1 (TĐL1) - Tủ ĐL1 là loại có 1 đầu vào và 8 đầu ra để cấp điện cho 14 thiết bị có các thông số cho ở bảng 2.2 chương II thuộc nhóm máy 1 của phân xưởng sửa chữa cơ khí. - Số thiết bị của nhóm 1 được phân ra làm 8 nhánh, mỗi nhánh có 1 hoặc 2 thiết bị, cầu chì bảo vệ cho các nhánh đầu ra và cầu chì tổng của tủ động lực V được tính toán theo công thức (6-5) và 6-3) như sau: - Tính toán dây chảy của cầu chì bảo vệ cho nhánh 1 gồm Lò điện để nấu chảy babít có ký hiệu trên mặt bằng là 57, công suất mỗi máy là 10 kW Idc  Iđm =16,88 A nên ta chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Lò điện để luyện khuôn 5,0 kW (kí hiệu trên mặt bằng là 56) ở nhánh 2. - Idc  Iđm =8,44 A Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A Cầu chì bảo vệ Bể bơm dung dịch kiềm 3,0kW và Bể bơm nước nóng 3,0kW (kí hiệu lần lượt là 41 và 42) ở nhánh 3. Idc  Iđm =6,51+6,51= 13,02 A Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Máy cưa kiểu đai 1,0kW và Bàn thử thiết bị điện 7,0kW (kí hiệu lần lượt là 1 và 53) ở nhánh 4. Idc Iđm = 2,53 + 17,73 = 20,26 A Idc  5.17, 73  2,53 = 36,47A 2,5 Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Máy khoan bàn 0,65 kW và Máy mài thô 2,5kW (kí hiệu lần lượt là 50 và 52) ở nhánh 5. Idc  Iđm =1,65 + 6,33 = 7,98 A Idc  5.6,33  1, 65 = 13,32 A 2,5 Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Máy cuộn dây 1,2 kW và Chỉnh lưu Sê-lê-nium 0,65 kW (kí hiệu lần lượt là 46 và 69) ở nhánh 6. Idc  Iđm = 3,04 + 1,30 = 4,34 A Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Idc  5.3, 04  1,30 = 6,6 A 2,5 Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Máy cuộn dây 1 kW và Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 3 kW (kí hiệu lần lượt là 47 và 48) ở nhánh 7. Idc  Iđm =2,53 + 6,51 = 9,04 A Idc  5.2,53  6,51 = 7,66 A 2,5 Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A - Cầu chì bảo vệ Tủ sấy 3,0 kW và Bể khử dầu mỡ 3,0 kW (kí hiệu lần lượt là 49 và 55) ở nhánh 8. Idc  Iđm =5,06 + 6,51 = 11,57A Chọn loại CC ΠH-2-100 do Liên Xô (cũ) chế tạo, Idc = 40 A ◊ Tính toán dây chẩy của cầu chì tổng của tủ động lực I: Theo điều kiện chọn (6-3) ta được : Idc  Ittnhóm = 58,49 A Idc  I dnnhãm 162, 03 = =64,81 A 2,5  Nên ta chọn bộ CD – CC cho tủ động lực I là 400A có I dc=200A loại ΠH-2-400 do Liên Xô (cũ) chế tạo. b/ Tính toán chọn cầu chì cho các tủ động lực còn lại của phân xưởng ◊ Bằng cách tính toán và chọn như với trường hợp chọn tủ động lực I ta chọn được cầu chì của các tủ còn lại cho phân xưởng. Với các thông số của cầu chì được ghi trong bảng số (6.5) phần sau. Thông số kỹ thuật cầu chì và loại cầu chì được tra theo bảng 2.23 (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV- Ngô Hồng Quang). c. Chọn tủ động lực. Ta chọn các tủ động lực do Liên Xô ( cũ ) chế tao có 1 đầu vào 8 đầu ra: * Bảng 6.3 kết quả chọn: Thứ tự Tên tủ động lực 1 2 3 4 5 Tủ động lực 1 Tủ động lực 2 Tủ động lực 3 Tủ động lực 4 Tủ động lực 5 Thiết bị đầu vào, A Cầu dao Cầu chì 400 400 400 400 400 Số nhánh 400 400 400 400 400 8 8 8 8 8 6. Chọn dây dẫn cho mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí Chu Ngọc Ánh –Lớp HTĐ1-K51 Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 6.1. Nguyên tắc chung * Trong mạng điện phân xưởng thì cáp và dây dẫn điện được chọn như sau: - Đảm bảo điều kiện phát nóng - Tiết diện phải phù hợp với thiết bị bảo vệ là cầu chì hay áp tô mát - Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép. Trong phân xưởng thì điều kiện này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên U không đáng kể - Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động. Điều kiện này ta cũng có thể bỏ qua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn * Như vậy cáp và dây dẫn được chọn chủ yếu phải thoả mãn các điều kiện sau: - Theo ĐK phát nóng: (6-5) [I cf ].k1 .k2 I lvmax [Icf] - dòng ...