Bài tập lớn môn học Hệ thống cung cấp điện

Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 2 - TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI THIẾT KẾ MÔN HỌC BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1. Tên đề tài thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Mở đầu: 1.1. Giới thiệu chung về nhà máy: vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm công nghệ, đặc điểm và phân bố của phụ tải; phân loại phụ tải điện… 1.2. Nội dung tính toán , thiết kế; các tài liệu tham khảo… 2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: 2.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy. 2.2. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung gian. 2.3. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. 2.4. Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy. 2.5. Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khớ. 4. Tính toán bộ công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy. 5. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. Các số liệu về nguồn điện và nhà máy Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến TBA khu vực (hệ thống điện). 1. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn. 2. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250 MVA. 3. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dựng loại dây AC hoặc cáp XLPE. 4. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 10 km. 5. Nhà máy làm việc 3 ca. Nội dung các phần tính toán 1. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất đường 2. Thiết kế đường dây trên không 22 kV từ trạm biến áp trung gian về nhà máy sản xuất đường. LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm, từ điện năng có thể dễ dàng Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 3 - chuyển thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, hóa năng…; để truyển tải và phân phối điện năng. Chính vì thế điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện để phát triển xã hội. Chính vì lẽ đó khi kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm hoặc lâu hơn nữa. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao. Đặc biệt với nền kinh tế hội nhập với kinh tế thế giới và nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa điện hóa đất nước làm cho nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn. Do đó đối với sinh viên ngành điện cần phải hiểu sâu rộng về hệ thống cung cấp điện. Bài tập lớn cung cấp điện nhằm giúp cho sinh viên làm quen với các bước tính toán trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hệ thống cung cấp điện, đồng thời cũng giúp cho sinh viên hiểu hơn về môn học. CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 4 - Nhà máy sản xuất đường tuy không thuộc nghành công nghiệp mũi nhọn của nước ta nhưng sản phẩm của nhà máy rất quan trọng đối với tất cả mọi người, nú giúp phần đáp ứng nhu cầu không nhỏ của nhân dân đồng thời cũng có thể xuất khẩu. Trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, các dây truyền của nghành sản xuất đường ngày càng hiện đại và có mức độ tự động hoá cao. Quy mô của nhà máy khá lớn bao gồm 10 phân xưởng và nhà làm việc: Bảng 1.1 – Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy Số trờn mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) 1 Kho củ cải đường 350 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 3 Bộ phận cô đặc 550 4 Phân xưởng tinh chế 750 5 Kho thành phẩm 150 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Trạm bơm 600 8 Nhà máy nhiệt điện (tự dựng 12%) Theo tính toán 9 Kho than 350 10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 11 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, việc ngừng cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, năng suất của xí nghiệp, gây thiệt hại về kinh tế, vì vậy nhà máy được xếp vào phụ tải loại 2, trong đó các phân xưởng sản xuất theo dây truyền cấp điện theo tiêu chuẩn loại 1, còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phận phòng ban, kho tàng được cấp điện loại 3. Nguồn cấp điện cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 10 km, nguồn cấp này dựng đường dây trên không. I. Nội dung tính toán thiết kế: 1. Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 4. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho toàn nhà máy. 5. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN I. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 5 - (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiểu yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ… Có rất nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, nhưng chưa có phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì quá phức tạp, khối lượng tính toán lớn và những thông tin đòi hỏi ban đầu quá lớn và ngược lại. Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán: 1.Phương pháp xác định phụ tảI tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầuu: Công thức tính PTTT: đnctt PKP .= Trong đó: :ncK là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật :đP là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng dđđ PP ≈ [kW] 2.Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị và cụng suất trung bình: Công thức tính PTTT: tbhdtt PKP .= Trong đó: hdK : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật. tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] t A t dttP Ptb == ∫1 0 )( 3.Phương pháp xác định PTTT theo công thức trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình: Công thức tính PTTT: σβ .±= tbtt PP Trong đó: tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] σ : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. β : là hệ số tán xạ của σ 4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Công thức tính PTTT: dđsdtbtt PKKPKP ... maxmax == Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 6 - Trong đó : tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] maxK : là hệ số cực đại tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ ),(max sdhq KnfK = . sdK : là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật. hqn : là số thiết bị điện dùng điện hiệu quả,đó là số thiết bị điện có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện của thiết bị điện đúng như số thiết bị thực tế ∑ ∑ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = =n i ddi n i ddi hq P P n 1 2 2 1 Biểu thức này không thuận lợi khi số thiết bị trong nhóm là lớn Khi n>4, cho phép dung phương pháp gần đúng để tính hqn với sai số %10±≤ . TH1) Khi 3 min max ≤= dd dd P P m , sdK 4,0≥ nnhq =⇒ Trong đó minmax , dddd PP là công suất danh định của thiết bị có công suất lớn nhất và thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. Nếu trong n thiết bị có 1n thiết bị sao cho công suất của 1n thiết bị là ∑∑ == ≤ n i ddi n i ddi PP 11 %5 1 Thì 1nnnhq −= . TH2) Khi 3 min max >= dd dd P P m , sdK ≥ 0,2 nP P n dd n i ddi hq ≤=⇒ ∑ = max 1 .2 TH3) Khi không áp dụng được 2 trường hợp trên thì việc xác định hqn được tiến hành theo các bước sau : + Tính n và 2n , trong đó n là số thiết bị có trong nhóm 2n là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. + Tính: ∑ = = n i ddiPP 1 ∑ = = 2 1 2 n i ddiPP + Tính: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 7 - n nn 2* = P PP 2* = + Tra bảng trong sổ tay tìm ),( *** Pnfnhq = + Tính: nnn hqhq .*= TH4) Khi n>3 và hqn <4 thỡ PTTT được tính theo công thức: ∑ = = n i ddiptitt PKP 1 . Trong đó: ptiK : là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i. Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau: ptiK = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. ptiK = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. TH5) Khi n>3000 và sdK ≥ 0,5 thì PTTT được tính như sau: ∑ = = n i ddisdtt PKP 1 ..05,1 Đây là phương pháp rất hay được dùng để xác định phụ tải tính toán của các nhà máy, xí nghiệp về khối lượng tính toán không quá lớn song kết quả tính toán đủ tin cậy. 5.Phương pháp xác định PTTT theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm: Công thức tính PTTT: max 0 . T Ma Ptt = Trong đó: 0a : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kWh/đvsp]. M : là số sản phẩm sản xuất được trong một năm. maxT : là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]. Phương pháp này thường được dùng để xác định PTTT của các nhà máy, xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương đối ổn định như các nhà máy dệt, nhà máy sợi, các trạm bơm nước, trạm nén khí, các hệ thống thông gió… 6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích: Công thức tính PTTT: FpPtt .0= Trong đó: 0p : là suất trang bị điện trên đơn vị diện tích [W/ 2m ]. Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 8 - F : là diện tích bố trí thiết bị [ 2m ]. Thường được dùng để xác định PTTT cho các nhà máy, xí nghiệp có các phụ tải phân bố tương đối đều như nhà máy may, nhà máy sợi, cho các công trình công cộng như bệnh viện, trường học, các khu dân cư, đặc biệt rất hay được dùng để xác định phụ tải chiếu sáng. 7.Phương pháp tính trực tiếp: Là phương pháp được sử dụng để tính trực tiếp PTTT dựa trên cơ sở số liệu điều tra ở hiện trường. Do vậy khối lượng tính toán lớn, kết quả chính xác. Thường được dùng khi phụ tải quá đa dạng, không thể dùng các phương pháp trước đã trình bày. Dùng khi xác định PTTT cho các khu dân cư. II. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng Sửa chữa cơ khí: Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 2499,75 2m . Trong phân xưởng có 70 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, phần lớn các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, cầu trục và máy hàn điểm làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lai, và máy hàn điểm là thiết bị 1 pha. Nếu trong mạng có thiết bị 1 pha cần phải phân bố đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định hqn phải thay đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương. Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: max.3 faqđ PP = Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: max.3 faqđ PP = Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì cần quy đổi về chế độ làm việc dài hạn trước khi xác định hqn theo công thức %. TĐPP llqđ = Trong đó TĐ% là hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch của máy, trong bài tập lớn này lấy TĐ%=0,25% llP là công suất ghi trong lí lịch/nhãn hiệu của máy. 1.Phân nhóm phụ tải điện: Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau: + Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. + Chế độ làm việc trong cùng nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. + Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dựng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường )128( ÷≤ . Tuy nhiên thường rất khó thỏa mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lý nhất. Trong bài tập này, em lựa chọn cách phân nhóm dựa trên nguyên tắc thứ nhất là các thiết bị trong cùng một nhóm được đặt gần nhau. Dựa trên nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện và căn cứ vào bố trí các thiết bị điện trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị thành các nhóm như sau: Bảng 2.1 – Phân nhóm phụ tải điện Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 9 - ` STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Nhóm I 1 Máy phay ngang 46 2,8 2 Máy phay vạn năng 47 2,8 3 Máy tiện ren 44 7,0 4 Máy tiện ren 43 20,0 5 Máy tiện ren 45 4,5 6 Khoan điện 59 0,6 7 Máy xọc 49 2,8 8 Máy bào ngang 50 15,2 9 Máy phay răng 48 2,8 10 Máy mài tròn 51 7,0 ∑ 65,5 Nhóm II 1 Thiết bị phun cát 35 10,0 2 Bể điện phân 34 10,0 3 Tấm kiểm tra 39 10,0 4 Lò điện kiểu buồng 31 30,0 5 Thùng xói rửa 36 10,0 6 Lò điện kiểu bổ 33 30 7 Máy nén 38 20 8 Tủ điều khiển lò điện 40 10,0 9 Lò điện kiểu đứng 32 25 10 Bể tôi 41 10,0 11 Bể chứa 42 10,0 ∑ 175 Nhóm III 1 Máy nén 38 20,0 2 Máy mài dao cắt gọt 21 2,8 3 Tấm kiểm tra 26 1,7 4 Máy mài phá 27 3,0 5 Cưa tay 28 1,35 6 Máy mài 11 2,2 7 Máy ép kiểu trục khửu 24 1,7 8 Máy khoan vạn năng 15 4,5 9 Tấm cử(đánh dấu) 25 1,7 10 Máy phay vạn năng 7 6,8 ∑ 45,75 Nhóm IV Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 10 - 1 Quạt 54 3,2 2 Búa khí nén 53 10,0 3 Lò tăng nhiệt 55 3,2 4 Má cuốn dây 66 0,5 5 Tủ sấy 69 0,85 6 Khoan bàn 70 0,65 7 Bàn nguội 65 1,5 8 Bàn thí nghiệm 67 15,0 9 Bể tẩm có đốt nóng 68 4,0 ∑ 38,9 Nhóm V 1 Máy bào ngang 12 18,0 2 Máy tiện tự động 3 28,0 3 Máy tiện tự động 5 2,2 4 Máy tiện tự động 4 11,2 5 Máy xọc 13 25,2 6 Máy xọc 14 2,8 7 Máy tiện tự động 2 15,3 ∑ 102,7 Nhóm VI 1 Máy khoan hướng tâm 17 1,7 2 Máy doa ngang 16 4,5 3 Máy phay đứng 10 7,0 4 Máy tiện ren 1 4,5 5 Máy phay ngang 8 1,8 6 Máy phay đứng 9 28,0 7 Máy mài phẳng 18 18,0 8 Máy xọc 13 25,2 9 Máy mài trong 20 2,8 10 Cưa máy 29 1,7 11 Máy phay vạn năng 7 6,8 12 Máy mài tròn 19 5,6 13 Cưa tay 28 1,35 14 Máy tiện revôn-ve 6 1,7 ∑ 102,7 2.Xác định phụ tải tính toán từng nhóm: a. Nhóm I: Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng sau Bảng 2.2 –Danh sách thiết bị thuộc nhóm I Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 11 - STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy phay ngang 46 2,8 1 2,8 2 Máy phay vạn năng 47 2,8 1 2,8 3 Máy tiện ren 44 7,0 1 7,0 4 Máy tiện ren 43 10,0 2 20,0 5 Máy tiện ren 45 4,5 1 4,5 6 Khoan điện 59 0,6 1 0,6 7 Máy xọc 49 2,8 1 2,8 8 Máy bào ngang 50 7,6 2 15,2 9 Máy phay răng 48 2,8 1 2,8 10 Máy mài tròn 51 0,7 1 7,0 ∑ 12 65,5 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=12 và =2n 5 ==⇒ n nn 2* 0,42 ==∑ = n i ddiPP 1 65,5kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 42,2kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,75 ==⇒ nnn hqhq .* 0,75.12 = 9 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 2,20 Vậy PTTT của nhóm I là : 12 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 21,615 kW == ϕtgPQ tttt . 28,82kVar =+= 22 tttttt QPS 16,025kVA === 338,03 tttt tt S U SI 54,73A b.Nhóm II: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 12 - Bảng 2.3 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm II STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Thiết bị phun cát 35 10,0 1 10,0 2 Bể điện phân 34 10,0 1 10,0 3 Tấm kiểm tra 39 10,0 1 10,0 4 Lò điện kiểu buồng 31 30,0 1 30,0 5 Thùng xói rửa 36 10,0 1 10,0 6 Lò điện kiểu bổ 33 30 1 30 7 Máy nén 38 10,0 2 20 8 Tủ điều khiển lò điện 40 10,0 1 10,0 9 Lò điện kiểu đứng 32 25 1 25 10 Bể tôi 41 10,0 1 10,0 11 Bể chứa 42 10,0 1 10,0 ∑ 12 175 Tra bảng PL1.1 (TL1) có =sdK 0,7 và =ϕcos 0,9 Có n=12 và =2n 3 ==⇒ n nn 2* 0,25 ==∑ = n i ddiPP 1 175kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 85kW ==⇒ P PP 2* 0,49 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,71 ==⇒ nnn hqhq .* 8,52 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,18 Vậy PTTT của nhóm I là : 12 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 144,55 kW == ϕtgPQ tttt . 70kVar =+= 22 tttttt QPS 160,6kVA === 338,03 tttt tt S U SI 244,01A c. Nhóm III: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 13 - Số liệu của các phụ tải trong nhóm III cho trong bảng sau Bảng 2.4 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm III STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy nén 38 10,0 2 20,0 2 Máy mài dao cắt gọt 21 2,8 1 2,8 3 Tấm kiểm tra 26 1,7 1 1,7 4 Máy mài phá 27 3,0 1 3,0 5 Cưa tay 28 1,35 1 1,35 6 Máy mài 11 2,2 1 2,2 7 Máy ép kiểu trục khản 24 1,7 1 1,7 8 Máy khoan vạn năng 15 4,5 1 4,5 9 Tấm cữ(đánh dấu) 25 1,7 1 1,7 10 Máy phay vạn năng 7 3,4 2 6,8 ∑ 12 45,75 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=12 và =2n 2 ==⇒ n nn 2* 0,17 ==∑ = n i ddiPP 1 45,75kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 20kW ==⇒ P PP 2* 0,44 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,56 ==⇒ nnn hqhq .* 6,72 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 2,48 Vậy PTTT của nhóm III là : === ∑ = 12 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 17,02kW == ϕtgPQ tttt . 22,69kVar =+= 22 tttttt QPS 28,36kVA === 338,03 tttt tt S U SI 43,09A d. Nhóm IV: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 14 - Tra bảng PL1.1 (TL1) đối với quạt =sdK 0,65 và =ϕcos 0,8. kWP kWSP qd ll 99,1225,0.15.3 156,0.25cos. ==⇒ ===⇒ ϕ Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm IV STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Quạt 54 3,2 1 3,2 2 Búa khí nén 53 10,0 1 10,0 3 Lò tăng nhiệt 55 3,2 1 3,2 4 Máy cuốn dây 66 0,5 1 0,5 5 Tủ sấy 69 0,85 1 0,85 6 Khoan bàn 70 0,65 1 0,65 7 Bàn nguội 65 0,5 3 1,5 8 Bàn thí nghiệm 67 15,0 1 15,0 9 Bể tẩm có đốt núng 68 4,0 1 4,0 ∑ 11 38,9 Nhúm lò điện có =sdK 0,75 và =ϕcos 0,9 còn các thiết bị còn lại có =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Áp dụng công thức: 4,0 . 8 1 8 1 == ∑ ∑ = = i ddi i ddisdi sd P PK K và 68,0 .cos cos 8 1 8 1 == ∑ ∑ = = i i i ii S Sϕ ϕ Có n=11 và =2n 2 ==⇒ n nn 2* 0,18 ==∑ = n i ddiPP 1 38,9kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 25kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,42 ==⇒ nnn hqhq .* 4,62 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,76 Vậy PTTT của nhóm IV là : 11 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 27,34kW == ϕtgPQ tttt . 29,48kVar =+= 22 tttttt QPS 40,21kVA Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 15 - === 338,03 tttt tt S U SI 61,08A e-Nhóm V: Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm V STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy bào ngang 12 9,0 2 18,0 2 Máy tiện tự động 3 14,0 2 28,0 3 Máy tiện tự động 5 2,2 1 2,2 4 Máy tiện tự động 4 5,6 2 11,2 5 Máy xọc 13 8,4 3 25,2 6 Máy xọc 14 2,8 1 2,8 7 Máy tiện tự động 2 5,1 3 15,3 ∑ 14 102,7 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=14 và =2n 7 ==⇒ n nn 2* 0,5 ==∑ = n i ddiPP 1 102,7kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 71,2kW ==⇒ P PP 2* 0,69 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,82 ==⇒ nnn hqhq .* 11,48 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,96 Vậy PTTT của nhóm V là : === ∑ = 10 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 30,19kW == ϕtgPQ tttt . 40,25Var =+= 22 tttttt QPS 50,31kVA === 338,03 tttt tt S U SI 76,44A Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 16 - f. Nhóm VI: Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm VI STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy khoan hướng tâm 17 1,7 1 1,7 2 Máy doa ngang 16 4,5 1 4,5 3 Máy phay đứng 10 7,0 1 7,0 4 Máy tiện ren 1 4,5 1 4,5 5 Máy phay ngang 8 1,8 1 1,8 6 Máy phay đứng 9 14,0 2 28,0 7 Máy mài phẳng 18 9,0 2 18,0 8 Máy xọc 13 8,4 3 25,2 9 Máy mài trong 20 2,8 1 2,8 10 Cưa máy 29 1,7 1 1,7 11 Máy phay vạn năng 7 3,4 2 6,8 12 Máy mài tròn 19 5,6 1 5,6 13 Cưa tay 28 1,35 1 1,35 14 Máy tiện Revônve 6 1,7 1 1,7 ∑ 19 110,65 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=19 và =2n 7 ==⇒ n nn 2* 0,37 ==∑ = n i ddiPP 1 110,65kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 71,2kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,68 ==⇒ nnn hqhq .* 12,92 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,88 Vậy PTTT của nhóm IV là : === ∑ = 10 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 31,20kW == ϕtgPQ tttt . 41,60kVar =+= 22 tttttt QPS 52,00kVA === 338,03 tttt tt S U SI 79,01A Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 17 - 2. Phụ tải chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí: Để tính được phụ tải chiếu sáng tần suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là : Po =15 (W/m2) Diên tích phân xưởng là 1730 m2 Phụ tải chiếu sáng phân xưởng: Pcs=Po × F = 15 × 1730,8 = 25,96 (kW) Qcs = Pcs. tgϕ = 0. ( do đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1). 3. Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phụ tải tác dụng toàn phân xưởng: → lấy kđt = 0,8. P dl = kđt. 5 1 ttiP∑ = 0,8.(28,52+20,68+85,5 +27,75 +7,53 +19,35) = 151,46 (kW). Phụ tải phản kháng toàn phân xưởng: Q dl =kđt. 5 1 ttiQ∑ = 0,8.( 37,93 + 39,47+ 27,36+ 36,91+ 10,01+ 25,73) =141,95 (kVar) Phụ tải tính toán toàn phần của phân xưởng ( kể cả chiếu sáng): P px = P dl +P cs =151,46 + 25,96 = 177,42 (kW) Q px = Q dl + Q cs = 141,95 (kVAr). S px = )Q P( 2 px 2 px + = 22 95,14142,177 + =227,22(kW) =525,68 (kVA). 3. tt tt SI U = = 38,0.3 22,227 = 345,22 (A) cos ϕ = px px S P = 22,227 42,177 = 0,78 III. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại: Vì các phân xưởng chỉ biết công suất đặt . Do đó phụ tải tính toán của toàn nhà máy được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Công thức tính: Ptt = knc.∑ = n i diP 1 Qtt = Ptt. tgϕ Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 18 - Stt= 22 tttt QP + Một cách gần đúng có thể lấy: Pđi = Pđmi Trong đó: Pđi và Pđmi:công suất đặt và công suất định mức thiết bị thứ i. Ptt, Qtt, Stt :công suất tác dụng, phản kháng, tính toán của một nhóm thiết bị. n : số thiết bị trong nhóm. Knc : hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật. 1.Kho củ cải đường: Công suất đặt: 350 kW Diện tích : 12649 m2 Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.350 = 210 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 210.1,02 =214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.12649 = 126490 (W)=126,49 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt) *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 210 + 126,49 = 336,49 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs =214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =398,88(kVA). 3. tt tt SI U = = 606,03 (A). cos ϕ = px px S P =0,84. 2. Phân xưởng thái và nấu củ cải đường: Công suất đặt: 700 (kW); diện tích: 5992,7 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 14 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 19 - cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.700 = 420 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 420.1,02 =428,4 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F =14.5992,7 = 83,9(kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 420 + 83,9 = 503,9 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs =428,4 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: (kVA). S px = )Q P( 2 px 2 px + =661,4(kVA). 3. tt tt SI U = = 1004,9 (A). cos ϕ = px px S P =0,76. 3.Bộ phận cô đặc Công suất đặt: 550 (kW); diện tích: 4993,9 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ = 0,62. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.550 = 320 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 320.0,62 = 240 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.4993,9 = 49,94 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 320 + 49,94 = 369,94 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 240 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =440.97(kVA). 3. tt tt SI U = = 670 (A). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 20 - cos ϕ = px px S P =0,84. 4.Phân xưởng tinh chế Công suất đặt: 750 (kW); diện tích: 3329,3 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,65; cosϕ = 0,7 ⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,65.750 = 487,5 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 487,5.1,02 = 497,25 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.3329,3 = 33,3 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 487,5 + 33,3 = 520,8 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 497,25 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =720,06 (kVA). 3. tt tt SI U = = 1094,17 (A). cos ϕ = px px S P =0,48 5.Kho thành phẩm Công suất đặt: 150 (kW); diện tích: 5659,8 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 0,62. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.150 = 90 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 90.1,02 = 91,8 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.5659,8 = 56,6(kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 90 + 56,6 = 146,6 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 91,8 (kVAr). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 21 - *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =172,9(kVA). 3. tt tt SI U = = 262,8 (A). cos ϕ = px px S P =0,85. 6.Trạm bơm Công suất đặt: 600 (kW); diện tích: 1864,4 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,65; cosϕ = 0,75 ⇒ tgϕ =0,88 Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,65.600 = 390 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 360. = 343,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.1864,4 = 18,64 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 390 + 18,64 = 408,64 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 343,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =533,64(kVA). 3. tt tt SI U = = 810,78 (A). cos ϕ = px px S P =0,76. 7.Kho than Công suất đặt: 350 (kW); diện tích:6991,5 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7 ⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 16 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.350 = 210 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 262,5.1,02 = 214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 16.6991,5 = 111,8(kW). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 22 - Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 210 + 111,8 = 321,8 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =386,6(kVA). 3. tt tt SI U = = 587,3 (A). cos ϕ = px px S P =0,83. Bảng : Phụ tải tính toán của các phân xưởng: Tên phân xưởng Pđ (kW) knc cosϕ P0 (kW/m2) Pđl (kW) Pcs (kW) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Kho củ cải đường 350 0,6 0,7 10 210 126,49 336,49 214,2 398,88 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 0,6 0,7 14 420 83,9 503,9 428,4 661,4 Bộ phận cô đặc 550 0,6 0,8 10 320 49,94 369,94 240 440,97 Phân xưởng tinh chế 750 0,65 0,7 10 487,5 33,3 520,8 497,25 720,06 Kho thành phẩm 150 0,6 0,7 10 90 56,6 146,6 91,8 172,9 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,78 15 151,46 25,96 177,42 141,95 227,22 Trạm bơm 600 0,65 0,75 10 390 18,64 408,64 343,2 533,64 Kho than 350 0,6 0,7 16 210 111,8 321 214,2 386,6 Tổng 830 2784,79 2171 3833 IV. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy: Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: ∑= 11 1 ttidtttnm PkP = 0,8. 2784,79 = 2227,83 ( kW ) Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy : ∑= 11 1 ttidtttnm QkQ Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 23 - = 0,8. 2171 = 1736,8 ( kVAR ) Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: 2222 1736,88,2227 +=+= ttnmttnmttnm QPS = 2824,81( kW ) Hệ số công suất của toàn nhà máy: 79,0 2824,81 2227,8cos === ttnm ttnm nm S Pϕ V. Xác định phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải: 1. Tâm phụ tải điện Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu 1 . n i iP l →∑ min Trong đó: Pi và li : công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải. Để xỏc định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau: 1 0 1 . n i i n i S x x S = ∑ ∑ ; 10 1 . n i i n i S y y S = ∑ ∑ ; 10 1 . n i i n i S z z S = ∑ ∑ Trong đú: x0, y0, z0 : là toạ độ của tõm phụ tải điện xi, yi, zi : là toạ độ của phụ tải thứ i tớnh theo cựng một hệ trục toạ độ Si : là cụng suất của phụ tải thứ i Trong thực tế thỡ ớt quan tõm đến toạ độ Z 2. Biểu đồ phụ tải điện Biểu đồ phụ tải điện là một hỡnh trũn vẽ trờn mặt phẳng toạ độ, cú tõm trựng với tõm của phụ tải điện, cú diện tớch tương ứng với cụng suất của phụ tải điện theo tỉ lệ xớch nào đú. Biểu đồ phụ tải điện cho phộp người thiết kế hỡnh dung được sự phõn bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đú cú cơ sở để lập cỏc phương ỏn cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải điện được chia thành hai phần: phần phụ tải động lực(phần hỡnh quạt gạch chộo) và phần phụ tải chiếu sỏng( phần hỡnh quạt để trắng). Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho cỏc phõn xưởng, ta coi phụ tải của cỏc phõn xưởng phõn bố đều theo diện tớch của phõn xưởng. Nờn tõm phụ tải cú thể lấy trựng với tõm hỡnh học của phõn xưởng trờn mặt bằng. Bỏn kớnh vũng trũn biểu đồ của phụ tải thứ i được tớnh theo cụng thức: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 24 - . i i SR m = ∏ Trong đú: m : tỉ lệ xớch R : bỏn kớnh hỡnh trũn biểu đồ phụ tải của phõn xưởng (mm). S : phụ tải tớnh toỏn của phõn xưởng (kVA). Gúc của phụ tải chiếu sỏng: 360. cs cs tt P P α = Kết quả tính toán được Ri và csα của biểu đồ được thể hiện: Tên phân xưởng Pcs (kW) Ptt (kW) Stt (kVA) Tâm phụ tải R(mm) 0 csα X(mm) Y(mm) Kho củ cải đường 126,49 336,49 398,88 36.5 17.5 4.6 135,32 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 83,9 503,9 661,4 79 17.5 5.92 59,9 Bộ phận cô đặc 49,94 369,94 440,97 95.5 17.5 4.83 48,59 Phân xưởng tinh chế 33,3 520,8 720,06 108 17.5 6.18 23,02 Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 25 - Kho thành phẩm 56,6 146,6 172,9 108 30 3.02 140 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 25,96 177,42 227,22 82.5 57 3.47 52,67 Trạm bơm 18,64 408,64 533,64 52.5 56 5.32 16,42 Kho than 111,8 321 386,6 16 60 4.53 125,38 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 26 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 1 Đặt vấn đề: Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cú ảnh hưởng đến nhiều chỉ tiờu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là phự hợp phải thoả món một số yờu cầu cơ bản sau: - Đảm bảo cỏc chỉ tiờu kỹ thuật. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. - An toàn cho người và thiết bị. - Dễ dàng phỏt triển để đỏp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. - Đảm bảo cỏc chỉ tiờu về mặt kinh tế. Trỡnh tự tớnh toỏn và thiết kế mạng cao ỏp cho nhà mỏy gồm cỏc bước: - Vạch cỏc phương ỏn cung cấp điện. - Lựa chọn vị trớ, số lượng, dung lượng của cỏc trạm biến ỏp và lựa chọn chủng loại, tiết diện đường dõy cho cỏc phương ỏn. - Tớnh toỏn kinh tế _ kỹ thuật để chọn phương ỏn hợp lớ. - Thiết kế chi tiết cho phương ỏn được chọn. 2. Các phương án cung cấp điện Trước khi vạch các phương án cụ thể, cần lựa chọn cấp điện áp cho hợp lí để truyền tải điện về nhà máy. Ở đây chúng ta có công thức kinh nghiệm như sau: 4,34. 0,0016U L P= + (kV) Trong đó: P _ công suất tính toán của nhà máy (kW). L _ khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy,L=10 (km). Do đó điện áp hợp lí để truyền tải về nhà máy là: 4,34. 0,0016U L P= + =4,34. 8,2227.016,010 + =28,6 (kV). Từ kết quả tính toán ta thấy nên chọn cấp điện áp truyền tải về nhà máy là 35kV vì ta có thể chọn cấp điện áp 22kV và 35kV, nhưng ta thấy do 28,6 gần với 35 hơn nên ta chọn cấp truyền tải là 35kV. a. Phương án về các trạm phân xưởng: Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn trên nguyên tắc sau: 1.Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế. 2. Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song nó có độ tin cậy cung cấp điện là không cao. Các TBA cung cấp điện cho hộ loại 1 hoặc loại 2 chỉ nên đặt 2 TBA, còn riêng hộ loại 3 thì chúng ta chỉ cần đặt một MBA. 3. Dung lượng của các máy biến áp được chọn theo điều kiện: . .nc dmB ttn k S S≥ Và phải kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA: (n-1).k hc .k qt .S dmB ≥S ttsc =0,7.S tt Trong đó: n _ số máy biến áp có trong trạm biến áp. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 27 knc _ hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, nếu chọn loại máy do Việt Nam chế tạo thì ta không cần phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ, tức là khc = 1. kqt _ hệ số quá tải sự cố, lấy kqt = 1,4 nếu máy quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi xảy ra quá tải thì máy vận hành với hệ số tải nhỏ hơn 0,93. b. Các phương án về trạm nguồn: - Nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kV xuống điện áp 0,4kV thì giảm được tổn thất nhưng chi phí cho các thiết bị lớn, độ tin cậy cung cấp điện không cao, yêu cầu phải có trình độ vận hành. Loại sơ đồ này phù hợp với các xí nghiệp có các phân xưởng nằm cách xa nhau. - Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung gian 35/10 kV cấp điện cho các biến áp phân xưởng 10/0,4 kV thì giảm chi phí cho mạng cao áp trong nhà máy, các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX), vận hành thuận lợi và độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện; với loại hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn. Nhưng phải đầu tư xây dựng TBATG, tổn thất mạng cao áp cũng tăng. - Nếu dùng trạm phân phối trung tâm(TPPTT) phân phối điện năng cho các TBAPX thì việc quản lí, vận hành thuận lợi, tổn thất giảm, có độ tin cậy cung cấp điện, song đầu tư cho trạm cũng khá lớn. c. Chọn vị trí xây dựng trạm: Trạm phân phối trung tâm hoặc trạm biến áp trung gian: + Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung như sau: - Gần tâm phụ tải điện M0 - Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan: • Trạm đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn. • Xác định trọng tâm phụ tải của nhà máy: 1 0 1 . n i i n i S x x S = ∑ ∑ ; 10 1 . n i i n i S y y S = ∑ ∑ ; 10 1 . n i i n i S z z S = ∑ ∑ x= 64,53322,2279,17206,72097,4401,66188,398 64,533.5,5222,227.5,829,172.10806,720.10897,440.5.954,661.7988,398.5,36 ++++++ ++++++ =79.9 y= 27,54. Dịch chuyển ra khoảng trống, ta có tâm phụ tải của nhà máy: M0(80;28). Nên ta có tâm phụ tải của nhà máy là M0 (80;28). Trạm biến áp phân xưởng: - Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp xuống điện áp phân xưởng 0,4kV cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xưởng. - Vị trí của các trạm biến áp phân xưởng cũng đặt gần tâm phụ tải phân xưởng, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 28 + Trạm đặt trong phân xưởng: giảm tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ. + Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ. + Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề chống cháy nổ cũng dễ dàng. 3. Các phương án về trạm biến áp : a. Phương án I: Đặt 6 TBAPX: + Trạm B1(1MBA): cung cấp điện cho kho củ cải đường + kho than + Trạm B2 (2MBA): cung cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ caỉ đường. + Trạm B3 (2MBA): cung cấp điện cho bộ phận cô đặc và kho thành phẩm. + Trạm B4 (2MBA): cung cấp điện cho phân xưởng tinh chế + Trạm B5(1MBA): cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. + Trạm B6 (2MBA): cung cấp điện cho trạm bơm. *) Chọn dung lượng máy biến áp: - Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện Điều kiện chọn công suất máy biến áp: - Nếu 1 MBA: . dmB ttk S S≥ - Nếu 2 MBA: 2 . . d m B tt q ts c d m B s c k S S k S S ≥ ≥ Trong đó: + k: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường (ta chọn loại máy biến áp của công ty Điện Đông Anh chế tạo, có hệ số hiệu chỉnh k = 1). + Stt: Công suất tính toán của phụ tải (kVA). + SđmB : Công suất định mức của máy biến áp (kVA). + Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (kVA). + kqtsc: Hệ số quá tải sự cố; kqtsc = 1,4. Nếu sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG): S dmB ≥ 2 Sttnm = 2 81,2824 =1412,4 (kVA). S dmB ≥ 4,1 0,7.Ssc = 4,1 81,2824.7,0 =1412,4(kVA). Vậy ta chọn 2 MBA loại 1600 – 35/6,3 kV có Sđm = 1600 (kVA). *) Trạm biến áp phân xưởng: - Nên chọn cùng cỡ máy hoặc chọn không quá 2-3 cỡ máy. - Do các thiết bị ở kho củ cải đường và kho than là phụ tải loại 3 nên chỉ cần đặt 1 máy biến áp. S dmB ≥S tt =785,48 (kVA). Vậy chọn loại MBA cú SđmB = 800 (kVA). - Trạm biến áp B2: cấp điện cho Phân xưởng thái và nấu củ cải đường. Đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 29 S dmB ≥ 2 Sttnm = 2 4,661 =330,7 (kVA). Vậy chọn MBA tiêu chuẩn S dmB =400 (kVA). Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố : S ttsc lúc này chính là công suất tính toán sau khi cát 1 số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng (30% phụ tải loại 3). (n-1).k hc .k qt .S dmB ≥S ttsc =0,7.S tt S dmB ≥ 4,1 0,7.Ssc = 4,1 4,661.7,0 =330,7 (kVA). ⇒ Chọn máy biến áp dung lượng S dnB = 400 (kVA) là hợp lí. Chọn tương tự cho các trạm biến áp phân xưởng khác ta được kết quả ghi trong bảng sau: TBAPX Tên phân xưởng Sttpx (kVA) Số MBA Dung lượng MBA (kVA) Vị trí đặt TBAPX X(mm) Y(mm) B1 Kho củ cải đường + kho than 785.48 1 800 26 23 B2 PX thái và nấu củ cải đường+kho thành phẩm 661.4 2 400 79 23 B3 Bộ phận cô đặc +kho thành phẩm 613.87 2 315 99 23 B4 Phân xưởng tinh chế 720.06 2 400 108 23 B5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 227.22 1 250 79 55 B6 Trạm bơm 533.64 2 315 52 53 Vị trí đặt TBAPX được tính theo công thức sau: 1 0i 1 . m i i m i S x x S = ∑ ∑ ; 10i 1 . m i i m i S y y S = ∑ ∑ m _ Số phân xưởng được cung cấp điện bởi trạm biến áp. Si _ Công suất tính toán của phân xưởng i. xi,yi _ Toạ độ của phân xưởng. b. Phương án 2: Đặt 4 trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho kho củ cải đường + kho than. B2: Cung cấp điện cho bộ phận cô đặc + phân xưởng thái nấu củ cải đường. B3: Cung cấp điện cho phân xưởng tinh chế + kho thành phẩm. B4: Cung cấp điện cho phân xưởng SCCK và trạm bơm. *Lựa chọn công suất máy biến áp trong các trạm biến áp phân xưởng: Tương tự như trên ta chọn được máy biến áp và vị trí đặt các trạm như sau: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 30 TBAPX Tên phân xưởng Sttpx (kVA) Số MBA Dung lượng MBA (kVA) Vị trí đặt TBAPX X(mm) Y(mm) B1 Kho củ cải đường + kho than 785.48 1 800 26 23 B2 Bộ phận cô đặc +phân xưởng thái nấu củ cải đường 1102.36 2 630 86 23 B3 Phân xưởng tinh chế + kho thành phẩm 892.96 2 500 108 23 B4 Phân xưởng SCCK và Trạm bơm 760.86 2 400 54 52 Tuy nhiên trong thực tế việc đặt các trạm biến áp cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: như mỹ quan, sự thuận tiện, kinh tế... nên vị trí đặt các TBAPX khác so với những vị trí đó có do tính toán . 4. Các phương án đi dây trong mạng cao áp của nhà máy: Mạng cao áp của nhà máy là hệ thống từ TBAKV qua TBATG hoặc qua TPPTT về các TBAPX. Từ TBAKV về đến trung tâm cung cấp điện cho nhà máy dựng đường dây trên không hai lộ, kép, nối theo sơ đồ hình tia. Sở dĩ chọn sơ đồ này do nó có nhiều ưu điểm: rõ ràng, các TBAPX ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện khá cao, dễ bảo vệ, tự động hóa, dễ vận hành. Từ việc phân tích các phương án trên, ta có thể đưa ra 4 phương án: 5.Tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án: Để so sánh lựa chọn phương án hợp lý, ta sử dụng hàm chi phí tính toán: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 31 Z = (avh + atc).K + 3.I2.R.τ .c → min Trong đó: a vh =0.1 : hệ số vận hành. atc = 0,15 : vốn đầu tư cho TBA và đường dây. Imax : Dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị. R : Điện trở của thiết bị. τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất. τ =(0,124+10 4− .T max ) 2 .8760 = 3633,1 (h), với T max =5200 (h) c : Gía tiền tổn thất 1kWh điện năng, c = 1000 đ/kWh. Để giảm bớt khối lượng tính toán ta chỉ cần xét đến những điểm khác nhau trong 4 phương án. a.Phương án I: Phương án I sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 kV Sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4,B5,B6 . Sơ đồ phương án I i.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất năng ΔA trong các trạm biến áp : *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp do công ty ABB sản suất theo đơn đặt hàng: Bảng kết quả chọn máy biến áp cho TBA của phương án I Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Đơn giá(10 6Đ) Thành tiền(10 6Đ) TBATG 1600 35/6,3 2,21 16 6,5 2 180 360 B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 1 100 100 B2 400 6,3/0,4 0,84 5,75 4 2 56 112 B3 315 6,3/0,4 0,72 4,85 4 2 45 90 B4 400 6,3/0,4 0,84 5,75 4 2 56 112 B5 250 6,3/0,4 0.64 4.1 4 1 90 90 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 32 B6 315 6,3/0,4 0,72 4,85 4 2 45 90 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=954.10 6 (Đ). *Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp : Tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp được tính theo công thức sau đây: ΔA=n. ΔP 0 .t + n 1 .ΔP N . 2 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ dmB tt S S .τ [ kWh] Trong đó : n- số máy biến áp có trong trạm. τ - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, τ =3633 (h), với thời gian T max =5200 (h). t- thời gian sử dụng máy biến áp ,xem như máy biến áp sử dụng liên tục trong năm, t= 8760 (h). * Tính toán cho trạm biến áp trung gian: S ttnm = 2824.81 (kVA) S dnB = 1600 (kVA) ΔP 0 =2,21 (kW) ΔP N = 16 (kW) Vậy: ΔA= 2.2,21.8760 + 2 1 .16. 2 1600 81.2824 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ .3633=129312.05 [ kWh] . Tương tự như trên ta có bảng sau: Kết quả tính toán tổn thất điện năng cho trong bảng Tên TBA Số Máy S TT (kVA) S DM (kVA) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) ΔA (kWh) TBATG 2 2824.81 1600 2,21 16 129312.05 B1 1 785.48 800 1,4 10,5 49388.6 B2 2 661.4 400 0,84 5,75 43273.74 B3 2 613.87 315 0,72 4,85 46073.1 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 33 ii. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về đến các cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện j kt . Sử dụng cáp lõi đồng với T max =5200 h ta có j kt =2.7 A/mm 2 . Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I Các cáp chọn từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng có hai máy biến áp làm việc song song thì I max được tính như sau: I max = dm ttpx U S .3.2 Với cáp từ trạm BATG đến các trạm biến áp phân xưởng chỉ có 1 máy biến áp thì biểu thức của I max : I max = dm ttpx U S .3 Chọn cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : k hc .I cp ≥ I sc , với k hc =k1 .k 2 . Trong đó : k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ,lấy k1 =1 k 2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây đặt cùng 1 rãnh.Theo PL 4.22(TL1) tìm được k 2 =0,93. Như vậy : k hc =0,93 ( khi hai cáp đặt chung 1 rãnh). Vì chiều dài cáp từ trạm BATG đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện ΔU cp . - Chọn cáp từ TBATG đến B1: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3 = 6.3 48.785 =75.6 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; B4 2 720.06 400 0,84 5,75 48463.9 B5 1 227.22 250 0.64 4.1 17910.85 B6 2 533.64 315 0,72 4,85 37898.8 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA=323857.136(kWh) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 34 F kt = kt max j I = 7,2 6.75 =28 (A). Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=35 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =170 (A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I max =75.6 (A)< I cp =170 (A). Vậy chọn cáp : 1XLPE(3*35) là hợp lí. - Chọn cáp từ TBATG đến B2: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3.2 = 6.3.2 4,661 =31.82 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I = 7,2 82.31 =11.78 (A). Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=16 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =110 (A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I sc = 2.I max =2.31,82 =63.64 <0,93. I cp =0,93.110 =102,3 (A). Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*16) là hợp lí. - Chọn cáp từ TBATG đến B3: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3.2 = 6.3.2 87.613 = 29.53 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I = 7,2 53.29 =10.93 (A). Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=16 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =110 (A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I sc = 2.I max =2.29.53=59.06 <0,93. I cp =0,93.110 =102,3 (A). Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*16) là hợp lí. - Chọn cáp từ TBATG đến B4: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3.2 = 6.3.2 06.720 =34,64 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I = 7,2 64.34 =12.83 (A). Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 35 Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=25 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =140 (A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I sc = 2.I max =2.34.64 =69.28 < 0,93. I cp =0,93.140 =130,2(A). Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*16) là hợp lí. - Chọn cáp từ TBATG đến B5: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3.2 = 6.3.2 22.227 =10.93 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I = 7,2 93.10 = 4.04 (A). Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=16 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =110(A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I sc = 2.I max =2.10.93 =21.86< 0,93. I cp =0,93.140 =102.3 (A). Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*16) là hợp lí. - Chọn cáp từ TBATG đến B6: Dòng điện I max : I max = dm ttpx U S .3 = 6.3 64.533 =51.34 (A). Tiết diện kinh tế của cáp; F kt = kt max j I = 7,2 34,51 =19,01 (A). Tra bảng 4.54, lựa chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất F=25 (mm 2 ), cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo, có I cp =140 (A). Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : I sc = 2.I max =2.51,34 =102,68(A) < 0,93. I cp =0,93.140 = 130.2(A). Vậy cáp đã chọn thoả mãn : sử dụng hai cáp 2XLPE(3*25) là hợp lí. Bảng : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án I Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 36 *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: ΔP= dm ttpx U S 2 2 .R.10 3− [ kW] Trong đó: R= n 1 .r 0 .l (Ω ) n: Số đường dây đi song song. l- chiều dài đoạn cáp từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng. r 0 - điện trở trên 1 đơn vị dài đoạn cáp , (Ω /km) . Bảng : Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng: Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,167 785.48 2,86 TBATG-B2 2(3*16) 45 0,066 661.4 0.82 TBATG-B3 2(3*16) 150 0,11 613.87 1,15 TBATG-B4 2(3*16) 195 0,143 720.06 2,059 TBATG-B5 1(3*16) 185 0,272 227.22 0.39 TBATG-B6 2(3*25) 220 0,102 533.64 0.807 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP=8.086 kW *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức sau: ΔA D =∑ ΔP D .τ (kWh) Trong đó : τ - thời gian tổn thất công suất, τ =3633 (h) với T max =5200(h). ΔA D =∑ ΔP D .τ =8,086.3633= 29376,44 (kWh). iii. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án I: * Mạng cao áp trong phương án có điện áp 6 kV từ trạm BATG đến 6 trạm biến áp phân xưởng. Trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp nhận điện trực tiếp từ hai máy biến áp trung gian. * Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp điện áp 6 kV, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 6 kV ở trạm BATG và hai máy cắt ở phía hạ áp hai máy biến áp trung gian là 13 máy cắt điện. *Đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, cách điện bằng SF 6 không cần bảo trì. Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơngiá (10 3Đ/m) Thànhtiền (10 3Đ/m) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,668 0,167 120 30000 TBATG-B2 2(3*16) 45 1,47 0,066 64 2*5760 TBATG-B3 2(3*16) 150 1,47 0,11 64 2*19200 TBATG-B4 2(3*16) 195 1,47 0,143 64 2*24960 TBATG-B5 1(3*16) 185 1,47 0,272 95 17575 TBATG-B6 2(3*25) 220 0.927 0,102 64 2*28160 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =203735.10 3 (Đ) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 37 • Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án I: K MC =n.M n- số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến. M- giá thành 1 máy cắt . Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 2 35 25 160 6 kV SF 6 13 6,3 10 100 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =13.100. 10 6 +2.160. 10 6 = 1620. 10 6 (Đ). iv. Chi phí tính toán của phương án I: * Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành cáp, máy cắt điện khác nhau giữa các phương án đó.(K=K D +K B + K MC ), những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét tới. * Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA=ΔA B + ΔA D . * Chi phí tính toán Z 2 của phương án I: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =954. 10 6 +203,735.10 6 +1620. 10 6 = 2777,735 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D =323857.136. 10 3 + 29376,44. 10 3 = 353233,57. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(a vh +a tc ). K 2 +c. ΔA 2 =(0,1+0,15).2777,735.10 6 +353233,57.1000 = 978,22.10 6 (Đ). b.Phương án II: Phương án II sử dụng 4 trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 kV, sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4. Sơ đồ phương án II Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 38 i.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất năng ΔA trong các trạm biến áp : *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp do công ty ABB sản suất theo đơn đặt hàng: Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Đơn giá(10 6Đ) Thành tiền(10 6Đ) TBATG 1600 35/6,3 2,21 16 6,5 2 180 360 B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 1 100 100 B2 630 6,3/0,4 1,2 8,2 4 2 90 180 B3 500 6,3/0,4 1 7 4 2 70 140 B4 400 6,3/0,4 0,84 5,75 4 2 56 112 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=892.10 6 (Đ). *Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : ii. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Tươ ng tự như phươ ng án I, từ trạm biến áp trung gian về đến các cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện j kt . -Sử dụng cáp lõi đồng với T max =5200 h ta có j kt =2.7 A/mm 2 . Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án II Tên TBA Số Máy S TT (kVA) S DM (kVA) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) ΔA (kWh) TBATG 2 2824.81 1600 2,21 16 129312.05 B1 1 785.48 800 1,4 10,5 49038.3 B2 2 1102.36 630 1,2 8,2 63861,86 B3 2 892.96 500 1 7 56451.33 B4 2 760.86 400 0,84 5,75 52508.18 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA=351171.72(kWh) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 39 Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơn giá(10 3 Đ/m) Thành tiền(10 3 Đ/m) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,668 0,167 120 30000 TBATG-B2 2(3*25) 195 0,927 0,09 95 2*18525 TBATG-B3 2(3*16) 80 1,47 0,059 64 2*5120 TBATG-B4 2(3*16) 200 1.47 0.147 95 2*19000 B4-6 3(1*240)+95 150 0,075 0,011 1900 210000 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =325290. 10 3 (Đ) *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Kết quả tính toán được ghi trong bảng *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: ΔA D =∑ ΔP D .τ =13,498.3633= 49038,23 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án II: *Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 7 máy cắt điện cấp điện áp 6 kV, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 6 kV ở trạm BATG và hai máy cắt ở phía hạ áp hai máy biến áp trung gian là 10 máy cắt điện. * Đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, cách điện bằng SF 6 không cần bảo trì. Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 2 35 25 160 6 kV SF 6 9 6,3 10 100 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =9.100. 10 6 +2.160. 10 6 = 1220. 10 6 (Đ). 4. Chi phí tính toán của phương án II: * Chi phí tính toán Z 2 của phương án II: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =892.10 6 +325,29. 10 6 +1220. 10 6 = 2437,29. 10 6 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D = 351171,72.10 3 +49038,23.10 3 =400210. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(a vh +a tc ).K 2 +cΔA 2 =(0,1+0,125).2437,29.10 6 +1000.400210=948,6.10 6 (Đ). c.Phương án III: Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TBATG-B1 1(3*35) 250 0,167 785.48 2.862 TBATG-B2 2(3*25) 195 0,09 1102.36 3.037 TBATG-B3 2(3*16) 80 0,059 892.96 1.306 TBATG-B4 2(3*25) 200 0.147 760.86 2.363 B4-6 3(1*240)+240 150 0,011 227.22 3.93 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP=13.498 kW Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 40 Phương án I sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống về,sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4, B5, B6 . sơ đồ phương án III: i.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất năng ΔA trong các trạm biến áp : *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp do công ty ABB sản suất theo đơn đặt hàng: Bảng : bảng kết quả chọn máy biến áp cho TBA của phương án III: *Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp : Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Đơn giá(10 6Đ) Thành tiền(10 6Đ) B1 800 35/0,4 1,52 10,5 6,5 1 120 120 B2 400 35/0,4 0,92 5,75 4,5 2 64 128 B3 315 35/0,4 0,8 4,85 4,5 2 50 100 B4 400 35/0,4 0,92 5,75 4,5 2 64 128 B5 250 35/0,4 0.6 3.45 4 1 90 90 B6 315 35/0,4 0,8 4,85 4,5 2 50 100 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=666.10 6 (Đ). Tên TBA Số Máy S TT (kVA) S DM (kVA) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) ΔA (kWh) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 41 ii. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án III: Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơngiá (10 3Đ/m) Thànhtiền (10 3Đ/m) TPPTT-B1 1(3*50) 250 0,494 0,123 280 70000 TPPTT -B2 2(3*50) 45 0,494 0,011 280 25200 TPPTT -B3 2(3*50) 150 0,494 0,037 280 8400 TPPTT -B4 2(3*50) 195 0,494 0,048 280 109200 TPPTT -B5 1(3*50) 185 0,494 0,091 280 51800 TPPTT -B6 2(3*50) 220 0,494 0,054 280 123200 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =387800.10 3 (Đ) *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Kết quả tính toán được ghi trong bảng 3.9: *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: ΔA D =∑ ΔP D .τ =0,114.3633= 414.162 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án III: B1 1 785.48 800 1,52 10,5 50089.5 B2 2 661.4 400 0,92 5,75 44675.34 B3 2 613.87 315 0,8 4,85 47474.7 B4 2 720.06 400 0,92 5,75 49965.44 B5 1 227.22 250 0.64 4.1 17910.85 B6 2 533.64 315 0,8 4,85 39300.4 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA= 249416.23 (kWh) Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TPPTT-B1 1(3*50) 250 0,123 785.48 0,062 TPPTT -B2 2(3*50) 45 0,011 661.4 0,004 TPPTT -B3 2(3*50) 150 0,037 613.87 0,011 TPPTT -B4 2(3*50) 195 0,048 720.06 0,02 TPPTT -B5 1(3*50) 185 0,091 227.22 0,004 TPPTT -B6 2(3*50) 220 0,054 533.64 0,013 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP= 0,114 (kW) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 42 * Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp điện áp 35 kV cho 6 trạm biến áp phân xưởng, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 35kV ở trạm PPTT và đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, tổng cộng sử dụng : 13 máy cắt điện. *Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án III Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 13 35 25 160 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =13.160. 10 6 = 2820. 10 6 (Đ). 4. Chi phí tính toán của phương án III: * Chi phí tính toán Z 2 của phương án III: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =666. 10 6 +387800.10 3 +2820. 10 6 = 3873,8. 10 6 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D =249416,23. 10 3 + 414,162. 10 3 =249830,392. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(a vh +a tc ). K 2 +c. ΔA 2 =(0,1+0,125).3873,8.10 6 +1000.249830,392 = 1121,435. 10 6 (Đ). d.Phương án IV: Phương án IV sử dụng 4 trạm biến áp phân xưởng nhận điện từ hệ thống về,sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4. sơ đồ phương án IV i.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất năng ΔA trong các trạm biến áp : *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp do công ty ABB sản suất theo đơn đặt hàng: Bảng : bảng kết quả chọn máy biến áp cho TBA của phương án IV Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 43 Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Đơn giá(10 6Đ) Thành tiền(10 6Đ) B1 800 35/0,4 1,52 10,5 6,5 1 120 120 B2 630 35/0,4 1,3 8,2 4,5 2 80 160 B3 500 35/0,4 1,15 7 4,5 2 80 160 B4 400 35/0,4 0,92 5,75 4,5 2 56 112 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=600.10 6 (Đ). *Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp : ii. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án IV : Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơn giá(10 3 Đ/m) Thành tiền(10 3 Đ/m) TBATG-B1 1(3*50) 250 0,494 0,123 280 70000 TBATG-B2 2(3*50) 195 0,494 0,048 280 109200 TBATG-B3 2(3*50) 80 0,494 0,02 280 44800 TBATG-B4 2(3*50) 200 0,494 0,049 280 112000 B4-6 3(1*240)+240 150 0,075 0,011 1900 210000 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =546000. 10 3 (Đ) *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Kết quả tính toán được ghi trong bảng *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: ΔA D =∑ ΔP D .τ =3,933.3633= 14288.6 (kWh). iii. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án IV: Tên TBA Số Máy S TT (kVA) S DM (kVA) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) ΔA (kWh) B1 1 785.48 800 1,4 10,5 49038.34 B2 2 1102.36 630 1,2 8,2 66629.27 B3 2 892.96 500 1 7 58076.21 B4 2 760.86 400 0.92 5.75 53909.78 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA=227653.6(kWh) Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TBATG-B1 1(3*50) 250 0,123 785.48 0,062 TBATG-B2 2(3*50) 195 0,048 1102.36 0,047 TBATG-B3 2(3*50) 80 0,02 892.96 0,013 TBATG-B4 2(3*50) 200 0,049 760.86 0,023 B4-6 3(1*240)+240 150 0,011 227.22 3.932 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP=3.933 (kW) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 44 * Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 7 máy cắt điện cấp điện áp 35 kV cho 6 trạm biến áp phân xưởng, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 35kV ở trạm PPTT và đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, tổng cộng sử dụng : 10 máy cắt điện. +Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án IV: Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 10 35 25 160 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =10.160. 10 6 =1600. 10 6 (Đ). iv. Chi phí tính toán của phương án IV: * Chi phí tính toán Z 2 của phương án IV: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =600.10 6 +546000. 10 3 +1600. 10 6 = 2746. 10 6 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D =227653,6.10 3 +14288,6.10 3 = 241942,2. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(0,1+0,125).2746.10 6 +1000.241942,2=859,8.10 6 (Đ). *So sánh tính kinh tế và kỹ thuật của 4 phương án: Bảng kết quả so sánh các phươmg án: Phương án Vốn đầu tư K(106 Đ) A(kWh)Δ Z (106 Đ) 1 2777,73 353233.57 987.22 2 2437,29 400210 948.6 3 3873,8 249830.39 1121.435 4 2746 241942.2 859,8 Từ bảng tổng hợp của các phương án ta nhận thấy :phương án 4 có vốn đầu tư và có chi phí tính toán nhỏ nhất do đó ta chọn phương án 4 làm phương án để thiết kế chi tiết cho mạng cao áp trong nhà máy.Đây là sự so sánh tầm thường . 6.Thiết kế chi tiết cho các phương án được chọn a. Chọn đường dây dẫn cung cấp từ trạm biến áp trung gian của hệ thống về TPPTT của nhà máy. *Khoảng cỏch L từ TBAKV của hệ thống về TPPTT của nhà mỏy là: L=10km. Ta Chọn sử dụng đường dây AC trờn khụng, lộ kộp. * Nhà mỏy cú thời gian sử dụng cụng suất lớn nhất là: Tmax = 5200h, mật độ dũng kinh tế là: Jkt = 1 A/mm2. Dũng điện max chạy trờn mỗi dõy dẫn là: I max = dm ttnm U S .3.2 = 35.3.2 81.2824 =23.3 (A). *Tiết diện kinh tế cú thể chọn: F kt = 1 3.23 =23.3 mm 2 . Ta chọn dõy nhụm, lừi thộp AC - 25, tra bảng 4.6 có Icp = 135A, do hãng CADIVI chế tạo. + Ta kiểm tra điều kiện sự cố, khi cú sự cố thỡ: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 45 Isc = 2.Imax =2.23,3= 46,6 (A) < Icp = 135A + Ta kiểm tra điều kiện tổn thất điện ỏp cho phộp: -Thụng số kỹ thuật của AC - 25, với khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc dõy là 2m. r 0 =1,38 (Ω /km) x 0 =0,426 (Ω /km) ΔU= dm ttnmttnm U XQRP .. + = 35 2/10.8,17362/10.83,2227 + =566.37 (V). ΔU= 566.37 V < ΔU cp =5%.U dm =5%.35000= 1750 (V). ⇒Sau khi kiểm tra 2 điều kiện ta thấy cỏp vừa chọn thoả món yờu cầu. b. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của nhà máy i) Sơ đồ TBATG: + Nhà máy Đường khá quan trọng, nó thuộc phụ tải loại 2 nên ta dùng hệ thống 2 thanh góp, vận hành hở, giữa hai thanh góp có máy cắt liên lạc (MCLL). + Đường dây trên không AC – 25 có đặt dao cách ly, chống sét van trước TBATG. + Phía hạ áp của mỗi MBATG đặt 1 MC + Trên mỗi phân đoạn của thanh góp ta đặt máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ (BU) cã cuén hë ®Ó ph¸t hiÖn ch¹m m¹ch. ii) Sơ đồ TBAPX: Vì các TBAPX rất gần TBATG nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly, cầu chì cao áp để bảo vệ. Phía hạ áp của các TBAPX thì ta đặt các aptomat tổng, aptomat nhánh để liên lạc giữa hai phân đoạn. *Sơ đồ đấu nối các TBA phân xưởng đặt 2 MBA. Tñ cao ¸p M¸y biÕn ¸p 35/0,4kV Tñ ATM tæng Tñ ATM nh¸nh Tñ ATM nh¸nh Tñ ATM ph©n ®o¹n Tñ ATM tæng M¸y biÕn ¸p 35/0,4kV Tñ cao ¸p Nguyên tắc vận hành: + Bình thường các MCLL, ATLL luôn mở, các máy biến áp làm việc độc lập với nhau (vận hành hở). Khi 1 trong 2 MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD - CC) phía cao áp và MC (ATM) phía hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATMLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai đoạn. + Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. Bảng thông số kỹ thuật của MBA: Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 46 B1 800 35/0,4 1,52 10,5 6,5 1 B2 630 35/0,4 1,3 8,2 4,5 2 B3 500 35/0,4 1,15 7 4,5 2 B4 400 35/0,4 0.92 5.75 4,5 2 c. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện i) Mục đích tính toán ngắn mạch: + Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra thiết bị. + Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác cao nên có thể dùng những phương pháp gần đúng. ii) Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 4 điểm ngắn mạch sau: N_ điểm ngắn mạch trên thanh cái sau TPPTT để kiểm tra thanh góp và máy cắt. N1…N4_ điểm ngắn mạch phía cao áp các TBAPX để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm. Sơ đồ nguyên lý: C A PD D K N N i T B A T G T B A P X T P P T T N1 CiZ dZXHT N HT TBAPX * Bảng thông số đường dây trên không và cáp: Cáp F(mm2) L(m) r0 ( / km)Ω x0 ( / km)Ω R(Ω ) X(Ω ) TBATG - TPPTT 2(AC – 25) 10km 1,38 0,426 6,9 2,13 TPPTT - B1 1(3*50) 250 0,494 0,137 0,123 0,031 TPPTT - B2 2(3*50) 195 0,494 0,137 0,048 0,013 TPPTT - B3 2(3*50) 80 0,494 0,137 0,02 0,006 TPPTT - B4 2(3*50) 200 0,494 0,137 0,049 0,014 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 47 + Tính điện kháng hệ thống: 2 tb HT N UX S = XHT_ điện kháng của hệ thống, Ω SN_ công suất ngắn mạch về phía hạ áp của MBA hệ thống, SN = 250 MVA Utb_ điện áp trung bình trên đường dây, Utb = 1,05.Uđm = 1,05.35 = 36,75 kV. + Điện trở và điện kháng của đường dây: 0 1R .r .l, 2 = Ω 0 1X .x .l, 2 = Ω r0,x0_ điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn, / kmΩ l_ chiều dài dây dẫn, km *Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I'' bằng dòng ngắn mạch ổn định IN, nên ta có thể viết: tbN Z N UI I '' I 3.Z = = = ZN -tổng trở hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i, Ω . +Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: xk Ni 1,8 2.I , kA= *Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp TBATG: 2 tb HT N UX S = = 250 352 = 4,9 (Ω ). R=R dd = 6,9 (Ω ). ⇒X= X dd +X HT =2,13+4,9= 7,03 (Ω ). Dòng ngắn mạch: I N = NZ U .3 = 22 03,79,6.3 35 + =2,05 (kA). i xk = NI.8,1.2 = 05.2.8,1.2 =5,22 (kA). *Tính điểm ngắn mạch N1, tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B1: -Tính các thông số + X = Xdd + XHT +X 1C = 2,13+4,9+0,031 = 7,061 (Ω ). +R = Rdd + RC1= 6,9 +0,123= 7,023 (Ω ). I N = NZ U .3 = 22 061,7023,7.3 35 + =2,03 (kA). ⇒ i xk = NI.8,1.2 = 03,2.8,1.2 =5,17 (kA). Ta có bảng sau: Điểm ngắn mạch I N (kA) i xk (kA) N 2,05 5,22 N1 2,03 5,17 N2 2,043 5,2 N3 2,048 5,213 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 48 N4 2,042 5,198 iii) Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: 1)Trạm phân phối trung tâm: TPPTT được cấp điện bởi 2 đường dây nối với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn ,liên lạc bằng máy cắt hợp bộ .Trên mỗi phân đoạn đặt 1 máy biến áp đo luờng ba pha năm trụ co cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35 kV. - Đặt chống sét van trên các phân đoạn thanh góp. -Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm, có tác dụng biến dòng điện có trị số lớn thành dòng điện có trị số I= 5 A. cấp cho dụng cụ đo lường và bảo vệ. *Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT: Bao gồm: + Hai máy cắt đầu và 1 máy cắt liên lạc. +4 máy cắt nối đến 4 trạm BAPX Máy cắt có chức năng:→ đóng cắt nhanh, đóng cắt dòng phụ tải. → đóng cắt dòng ngắn mạch. *Chọn các tủ máy cắt hợp bộ do SIEMENS, loại 8DC11, chế tạo. Có các thông số sau: + Điện ỏp định mức: Uđm.MC =36 kV ≥U đm.m =35 kV + Dũng điện định mức: Iđm.MC =1250 A≥ I maxlv =2.I ttnm =47,86 A. +Dòng điện cắt định mức:I dnCat =25 kV ≥ I N =2,05 kA. + Dũng ổn định động: Iđm.động =63 kA≥ ixk = 5,22 A. → Do mỏy cắt cú dũng định mức lớn hơn 1000A nờn ta khụng kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. *) Chọn máy biến áp đo lường BU: +Máy BU có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ thành điện áo thứ cấp : 100V hoặc 100 / 3 V, cấp nguồn áp cho các mạng đo lường, điều khiển tín hiệu, bảo vệ. +Loại BU 3 pha 5 trụ đấu 0Υ , 0Υ , Δhở ngoài chức năng thông thường còn có nhiệm vụ báo chạm đất 1 pha, do vậy rất hay được dựng trong mạng điện trung tính cách điện. + Máy BU được lựa chọn theo điều kiện Điện áp định mức :Uđm.BU ≥U đm.MC=35 kV. Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số U dm 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp(1kV) 75 U chịu đựng xung 1,2/50 μ s (kV) 170 U dm1 (kV) 35/ 3 U dm2 (V) 100/ 3 Tải định mức (VA) 400 *) Chọn biến dòng BI: + Máy BI được lựa chọn theo điều kiện: -Điện áp định mức :Uđm.BU ≥U đm.MC=35 kV. -Dòng điện sự cố I SCdm : cho phép quá tải 30%, chọn theo dòng cưỡng bức qua máy biến áp có S max =800 kVA. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 49 I dmBI ≥ 2 maxI = 35.3.2,1 . dnBAqtbt Sk = 35.3.2,1 800.3,1 =4,47 (A). Chọn loại BI 4ME16 ,kiểu hình trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số: *) Lựa chọn chống sét van Đây là thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào TBA và TPP. Nó được làm từ 1 điện trở phi tuyến. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị số vô cùng, không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trở này giảm đến 0, chống sét van tháo dòng điện xuống đất. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp: Uđm = 35kV. Ta chọn loại chống sét van do Liên Xô (cũ) :loại PBC-35 chế tạo . 2. Trạm biến áp phân xưởng: Dùng các máy biến áp do ABB chế tạo, sản xuât tại Việt Nam theo đơn đặt hàng.Do trạm biến áp phân xưởng cách trạm PPTT không xa nên phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì. Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh → Chọn phương pháp cho 2 MBA làm việc độc lập (áptômát phân đoạn ở trạng thái cắt ). a) Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly: -Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện với phần không mang điện, tạo khoảng cách an toàn để cho việc kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng lưới điện. Nó cũng có thể đóng cắt không tải máy biến áp nếu công suất máy biến áp không lớn lắm - Dùng chung 1 loại dao cách ly cho tất cả các TBA. *Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly: + Điện áp định mức: Uđm. CL ≥ Uđm.m=35 kV + Dòng điện định mức: Iđm. CL ≥ Ilvmax =2.23,43=47,86 A. + Dòng ổn định động cho phÐp: Iđm.đong ≥ ixk =5,22 kA. → Chọn dao cách ly: DN 35/400 do c công ty thiết bi Đông Anh chế tạo. Các thông số kỹ thuật: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Iodd (kA) INmax (kA) DN 35/400 35 400 12 31 * Lựa chọn và kiểm tra cầu chì: -Chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải ngắn mạch. - Sử dụng 1 loại cầu chì cao áp cho tất cả các TBA vì chúng đều có công suất lớn. S maxdm = 800 kVA. Điều kiện lựa chọn: - Điện áp định mức: Uđm.CC ≥U đm.m =35 kV U dm (kV) 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp(1kV) 70 U chịu đựng xung 1,2/50 μ s (kV) 170 I dm1 (kA) 5-1200 I dm2 (A) 1 hoặc 5 I sodnhiet1 (kA) 80 I oddong (kA) 120 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 50 - Dòng điện định mức: Iđm.MC ≥ Itt= 35.3 800.3,1 =17,16 (A). -Dòng điện cắt định mức: I dnCat ≥ I N =2,048 (kA). Chọn loại cầu chì ống cao áp : 3GD1 604-5B do SIEMENS chế tạo. Có các thông số: Uđm (kV) Iđm (A) IcatNmin (kA) IcatNmax (kA) 36 20 120 31,5 *) Chọn thanh góp: Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép →Chọn đối với máy biến áp công suất tính toán nhỏ nhất S tt =760.86 với trạm biến áp B4. k1 .k 2 .I cp ≥ I cb = U Stt .3 = 38,0.3 86.760 =1156 A. Trong đú: + k 1 - Hệ số hiệu chỉnh ,thanh góp đặt nằm ngang: k1 = 0,95. + k 2 -Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trưòng, lấy k 2 =1. +Ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện HCN 60×8 mm 2 , mỗi pha dặt 1 thanh góp với I cp =1320 A. Do đó: k1 .k 2 .I cp =0,95.1320=1254 A ≥ I cb =1156 A. • Lựa chọn kiểm tra ATM: áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ ngắn mạch và quá tải, khả năng làm việc chắc chắn, an toàn, tự động hoá cao, đóng cắt đồng thời được cả 3 pha. + Chọn áptômát tổng và áptômát nhánh: -Điện áp định mức: UđmA≥U đm.m =0,38 kV. - Dòng điện định mức: I dmA ≥ I maxlv = 38,0.3 . dnBAqtbt Sk . + Trạm B1: S = 800 (kVA), I maxlv =1580,12 (A). B2: S = 630 (kVA), I maxlv =1244,34 (A.) B3: S = 500 (kVA), I maxlv =987,57 (A). B4: S = 400 (kVA), I maxlv =790,05 (A). -Số lượng ATM: + Với trạm 2 MBA thì ta đặt 2 tủ ATM tổng, 2 tủ ATM nhánh, và 1 tủ ATM phân đoạn. + Mỗi tủ ATM đặt 2 ATM. →ATM được chọn theo dòng làm việc lâu dài: Kết quả lựa chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn: Tên trạm Loại Số luợng U dm (V) I dm (A) I catN (kA) Số cực B1 M16 3 690 1600 40 3 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 51 B2 M12 3 690 1250 40 3 B3 M10 3 690 1000 40 3 B4 M08 3 690 800 40 3 *Đối với áptômát nhánh: -Điện áp định mức: UđmA≥U đm.m =0,38 kV. - Dòng điện định mức: I dmA ≥ I tt = mdm ttpx Un S ..3. . Kết quả chọn ATM nhánh loại 4 cực do Merlin Gerin chế tạo: TT Tên phân xưởng Sttpx (kVA) Itt(A) Loại U dm (V) Số lượng Iđm(A) IcắtN (kA) 1 Kho củ cải đường 398,88 606.03 NS630L 690 1 630 50 2 Phân xưởng thỏi và nấu củ cải đường 661,4 502.45 NS630L 690 2 630 50 3 Bộ phận cô đặc 440,97 335 NS400L 690 2 400 50 4 Phân xưởng tinh chế 720,06 547.1 NS630L 690 2 630 50 5 Kho thành phẩm 172,9 262.8 NS400L 690 1 400 50 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 227,22 345.22 NS400L 690 1 400 50 7 Trạm bơm 533,64 405.39 NS630L 690 2 630 50 8 Kho than 386,6 587.3 NS630L 690 1 630 50 * Chọn và kiểm tra cáp: -Theo phần trước đã chọn được loại 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 Hình dạng Icp, 250C A IN, 1s kA Uđm, kV TBATG - Bi 50 Vặn xoắn 110 2,28 35 + Ta kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: N qF .I . t ®≥ α -Trong đó: α_ hệ số nhiệt độ, α = 6 (do cáp là cáp đồng). tqđ_ thời gian quy đổi, s + Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện được coi là ngắn mạch xa nguồn: I I ''∞ = do đó, thời gian quy đổi lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch,t=0.5s. + Ta chỉ cần kiểm tra tuyến cáp nào có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tuyến cáp TPPTT – B3 có dòng ngắn mạch lớn nhất IN1 = 2,048 kA. ,,β = ∞I I '' Tra bảng ta tìm được t qd =0,4 (s). Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 52 N qF .I . t ®≥ α =6.2,048. 4,0 =7,77 mm 2 . ⇒Cáp chọn là hợp lí. +Vì chiều dài cáp là ngắn nên không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp. TG 35kV TG 35kV MCLL BU 0,4 kV CD ATM B2 B3 ATM ATM B4 CC MC CC B1 ATM CD 0,4 kV BU Sơ đồ nguyên lí mạng cao áp toàn nhà máy Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 53 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ I.Một số yêu cầu đối với mạng điện phân xưởng. + Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng phụ thuộc vào công suất thiết bị, số lượng và phân bố chúng trong mặt bằng phân xưởng và nhiều yếu tố khác. + Sơ đồ cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo độ tin cậy. - Thuận tiện cho lắp ráp vận hành. - Có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật tối ưu. - Cho phép dùng các phương pháp lắp đặt công nghiệp hoá nhanh. II.Các hình thức đi dây từ TBAPX về phân xưởng. Mạng điện phân xưởng gồm hai loại sơ đồ chính sau: + Sơ đồ hình tia: - Nối dây rõ ràng. - Độ tin cậy cao. - Các phụ tải ít ảnh hưởng lẫn nhau. - Dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá. - Dễ vận hành bảo quản. - Vốn đầu tư lớn. + Sơ đồ đường dây trục chính: - Vốn đầu tư thấp. - Lắp đặt nhanh. - Độ tin cậy không cao. - Dòng ngắn mạch lớn. - Thực hiện bảo vệ và tự động hoá khó. Ta dùng hỗn hợp hai loại sơ đồ để cung cấp điện cho phân xưởng. + Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong phân xưởng đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về cấp điện cho 5 tủ động lực đặt rải rác cạnh tường phân xưởng và mộ tủ chiếu sáng. Mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phụ tải. - Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp một ATM đầu nguồn, từ đây dẫn điện về phân xưởng bằng đường dây cáp ngầm. - Tủ phân phối của xưởng đặt 1 ATM tổng đầu vào và 6 ATM nhánh đầu ra cấp điện cho các tủ động lực và tủ chiếu sáng. - Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia, đầu vào đặt ATM bảo vệ, các nhánh ra đặt ATM. - Trong 1 nhóm phụ tải, các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường hình tia, còn các phụ tải công suất nhỏ thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường dây cáp chính. III.Chọn thiết bị cho tủ phân phối và tủ động lực. 1. Tủ phân phối + Tủ phân phối của phân xưởng được đặt 1 ATM tổng và 6 ATM nhánh, chọn loại tủ có một mặt thao tác do hãng SAREL của Pháp chế tạo. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 54 6A1A AT + Chọn ATM tổng: như trên ta chọn ATM kiểu hộp loại NS400L do Merlin Gerin chế tạo, có các thông số sau: Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực áptômát Tổng 345.22 NS400L 690 400 50 4 + Chọn ATM nhánh: ta chọn theo các điều kiện của ATM: tt cb SI I .U U 0,38kV ®mA ®m ®mA ®m.nm 3 U ⎧ ≥ =⎪⎨⎪ ≥ =⎩ *Ta chọn ATM kiểu hộp, dãy C do Merlin Gerin chế tạo, ta được bảng sau đây: Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực TPP-TĐL1 72.1 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL2 75.03 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL3 136.74 NS225E 500 225 7,5 4 TPP-TĐL4 70.16 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL5 19.02 C60N 440 63 10 4 TPP-TĐL6 48.9 C60N 440 63 10 4 Tủ chiếu sáng 4 + Các tủ động lực cũng được chọn loại 1 mặt thao tác, do đó để đảm bảo nguyên tắc chung các tủ được áp sát vào tường. 2. Tủ động lực Chọn tủ động lực đầu vào có đặt ATM và có số lượng đầu ra theo số thiết bị trong nhóm, tủ có một mặt thao tác do SIMENS chế tạo theo đơn đặt hàng. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 55 6A1A AT Chọn ATM cho đầu ra của tủ động lực theo điều kiện sau: qtbt tt lvm k .S I I 3.U U U 380V ®mA ax ®m ®mA ®m.m ⎧ ≥ =⎪⎨⎪ ≥ =⎩ 3. Chọn cáp cho mạng phân xưởng: Cáp được chọn từ TBA B4 đến phân xưởng SCCK đã chọn là cáp đồng hạ áp, cách điện PVC do LENS chế tạo 3(1*240)+240. Cáp được chọn phải thoả mãn điều kiện: + Phát nóng. + Tổn thất điện áp. + Tiết diện phải phù hợp với các thiết bị bảo vệ chúng. Vì ở đây chiều dài cáp không lớn lắm nên ta có thể bỏ qua điều kiện tổn thất điện áp cho phép. a).Chọn cáp từ TBA B4 đến tủ phân phối của phân xưởng SCCK: Cáp từ trạm biến áp B4 về TPP là cáp đồng hạ áp 1 lõi, cách điện PVC do hãng LENS sản xuất, loại 3(1*240)+95; có I cp = 501 A. + Kiểm tra cáp được bảo vệ bằng ATM: cp I .I k® hck ≤ α Trong đó: - khc_ hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số đường cáp đặt song song. - Ikđ_ dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện. - 1,5α = _ đối với khởi động nhiệt. - 4,5α = _ đối với khởi động điện từ. Dòng Ikđ được chọn theo dòng khởi động nhiệt, kI I®.nhiÖt ®m.ATM≥ . Để an toàn người ta thường lấy Ikđ.nhiệt =1,25.Iđm.ATM và 1,5α = . *Cáp được bảo vệ bằng ATM kiểu hộp do Merlin Gerin chế tạo loại NS400L: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 56 Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực áptômát Tổng 345.22 NS400L 690 400 50 4 Do đó : I cp =501 (A)≥ 5,1 .25,1 dmAI = 5,1 400.25,1 =333.33 (A). *Vậy cáp đã chọn thoả mãn. b) Chọn cáp từ TPP đến TĐL Đường cáp đi trong rãnh nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng. + Chọn cáp từ TPP đến TĐL1: cáp đi từng tuyến đi riêng, có khc = 1. Cáp được bảo vệ bằng lo¹i NC100H do Merlin Gerin chế tạo có Iđm = 100A . ⇒Để an toàn ta chọn: Ikđ.nhiệt = 1,25.Iđm.ATM và 1,5α = I cp ≥ 5,1 .25,1 dmAI = 5,1 100.25,1 =83.33 (A). Chọn cáp đồng 4 lõi 4G16 có Icp = 100A *) Chọn cáp tương tự cho các tuyến khác ta được kết quả ghi lại trong bảng sau: Tuyến cáp Itt (A) I KDDT /1,5 Fcáp mm2 Icp A TPP - TĐL1 72.1 83.33 4G16 100 TPP - TĐL2 75.03 83.33 4G16 100 TPP - TĐL3 136.74 187,5 4G50 192 TPP - TĐL4 70.16 83.33 4G16 100 TPP - TĐL5 19.02 52.5 4G6 54 TPP - TĐL6 48.9 52.5 4G6 54 *Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng để kiểm tra ATM và cáp đã chọn: Khi tính ngắn mạch phía hạ áp ta xem MBA B3 là nguồn (được nối với hệ thống vô cùng lớn) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không đổi khi ngắn mạch, ta có: IN = I'' = Iα . Giả thiết này có thể làm cho dòng ngắn mạch tính toán sẽ lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ được điện áp trên thanh của TBAPX không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA. Song với dòng ngắn mạch tính toán này thì các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối lượng tính toán, ở đây ta kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính toán cũng tiến hành tương tự. Sơ đồ nguyên lý thay thế cho sơ đồ đi dây từ trạm biến áp phân xưởng B3 cấp điện cho PX.SCCK. Phân xưởng SCCK nhận điện từ thanh góp (TG1) của trạm B3. A1 nối giữa MBA và TG1. A2 đặt ở đầu và cuối cáp C1 nối thanh góp TG1 với thanh góp TG2. TG2 đặt trong tủ phân phối của PX.SCCK. A3 là ATM đặt ở đầu và cuối đường cáp C2 nhận điện từ TPP cấp cho TĐL. Tủ ĐL có dòng công suất lớn nhất nên khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. + Sơ đồ nguyên lý: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 57 N2N1 C _4G502 Tñ ®éng lùc B5Tñ ph©n phèi 1 3A3A 2A C _3(1*630)+630)1 A2 TG 1A B4 - 630kVA 35kV + Sơ đồ thay thế: C2ZA3ZTG2Z A3ZA2ZC1ZA2ZTG1ZA1ZB4Z HT N2N1 +) Thông số của sơ đồ thay thế: MBA 750kVA điện trở và điện kháng của MBA R B = dm dmN S UP 2 62 10..Δ = 2 62 630 10.4,0.2,8 =3,31 (mΩ ). X B = dm dmN S UU 10.%. 2 = 630 10.4,0.5,4 2 = 11,43 (mΩ ). + Thanh góp trạm biến áp phân xưởng TG1: *Kích thước 60 × 8 mm 2 mỗi pha là một thanh, *Chiều dài của thanh góp l = 1,2 (m). *Khoảng cách trung bình hình học là D = 300 (mm). Tra bảng ta tìm được các thông số sau: r 0 =0,042 (mΩ /m) ⇒R 1TG =0,042.1,2=0,05 (mΩ ). x 0 =0,189 (mΩ /m) ⇒ X 1TG =0,189.1,2=0,227 (mΩ ). + Thanh góp trong tủ phân phối: Lựa chọn theo điều kiện: k hc .I cp ≥ I tt =798,69 A. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 58 ⇒ Chọn thanh cái đồng có kích thước 50×5 mm 2 , mỗi pha 1 thanh cái, có dòng điện I cp =860 (A). *Chiều dài của thanh góp l = 1,2 (m). *Khoảng cách trung bình hình học là D = 300 (mm). Tra bảng ta tìm được các thông số sau: r 0 =0,08 (mΩ /m)⇒R 2TG =0,042.1,2=0,05 (mΩ ). x 0 =0,2 (mΩ /m) ⇒ X 2TG =0,189.1,2=0,227 (mΩ ). + Điện trở và điện kháng của áptômat : *áptômat của trạm biến áp phân xưởng B4 loại M08(A2) R 2A = 0,064 (mΩ ), X 2A = 0,078 (mΩ ),R 2T =0,23 (mΩ ). *áptômat của tủ phân phối loại NS400L. R 2A = 0,064 (mΩ ), X 2A = 0,078 (mΩ ),R 2T =0,23 (mΩ ). *áptômat của tủ động lực loại NS225E(A 3 ): R 1A = 0,064 (mΩ ), X 1A = 0,078 (mΩ ),R 3T =0,23 (mΩ ) . + Cáp từ TG1 đến TPP của PX.SCCK: 3(1*240)+95, với chiều dài L1 = 150 (m), có thông số: r 0 =0,0754 (Ω /Km)⇒R 1C =0,0754.150=11.31 (mΩ ). x 0 =0,049 (Ω /Km) ⇒ X 1C =0,0049.150=7,2 (mΩ ). + Đoạn cáp thứ 2: 4G50_C2, với chiều dài L2 = 50 m: r 0 =0,37(Ω /Km)⇒R 1C =0,37. 50=18,5 (mΩ ). x 0 =0,063 (Ω /Km) ⇒ X 1C =0,063. 50=3,15 (mΩ ). *) Tính toán ngắn mạch các thiết bị đã chọn: Tính toán ngắn mạch tại điểm N1: B3 A1 TG1 A2 C1 TG21R R R R 2.R R R∑ = + + + + + =3,31+0,064+0,05+2*0,1+2*0,23+2*11.31=26.704 (mΩ ). B3 A1 TG1 A2 C1 TG21X X X X 2.X X X∑ = + + + + + =11,53+0,078+0,227+2*0,085+3,15=15,055 (mΩ ). Z 1Σ = 1 2 1 2 ΣΣ + XR = 22 055,15704.26 + =30.65 (mΩ ). I 1N = Z.3 1Σ U = 65,30.3 400 =7.53 (kA). i xk = 2 .1,8. I 1N = 2 .1,8.7,53 = 19.16 (kA). *Kiểm tra ATM Loại: M08 có IcắtN = 40kA. NS400L cã IcắtN = 50 kA > 19.16 (kA). ⇒ Vậy các ATM vừa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động. *Kiểm tra cáp tiết diện 3(1*240)+95 từ trạm biến áp B4 về phân xưởng sửa chữa cơ khí : ⇒Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 59 F≥ qdtI .. ∞α =6.12,14. 4,0 =46,07 (mm 2 ) Vậy chọn cáp 3(1*240)+95 là thoả mãn. Tính toán ngắn mạch tại điểm N2: R 2Σ = R 1Σ +2*R 3A +2*R 3T +R 2TG +R 2C = 12,574+2*0,36+2*0,6+0,096+18,5=33,09 (mΩ ). X 2Σ = X 1Σ +2*X 3A +X 2TG +X 2C = 15,055+2*0,28+0,24+3,15= 19 (mΩ ). Z 1Σ = 1 2 1 2 ΣΣ + XR = 22 1909,33 + =38,16 (mΩ ). 1N = Z.3 1Σ U = 16,38.3 400 =6,05 (kA). i xk = 2 .1,8. I 1N = 2 .1,8.6,05 = 15,4 (kA). *Kiểm tra ATM NS400E, có IcắtN = 7,5kA > 6,05 (kA). Vậy ATM thoả mãn điều kiện động. Kiểm tra cáp 4G50: tiết diện ổn định của cáp: F≥ qdtI .. ∞α =6.6,05. 4,0 =22,96 (mm 2 ). →Vậy chọn cáp 4G50 là hợp lý. c) Chọn cáp từ tủ động lực đến từng thiết bị Điều kiện chọn: hc cp k cp k .I I I .I ®m ® hck ≥⎧⎪⎨ ≤ α⎪⎩ Trong đó: khc_ hệ số hiệu chỉnh tính đến số tuyến cáp đi trong cùng một hầm, đi 7 tuyến nên khc = 0,7. Ikđ.nhiệt = 1,25.IđmATM *) Ta chọn cáp và ATM đến Búa hơi để rèn Itt = 46,74(A). cp cp 46,740,7.I 46,74 I 66,77(A) 0,7 ≥ ⇒ ≥ = nên ta chọn ATM có dòng định mức: Iđm = 100A, Ikđ = 1,25.100 = 125(A). Theo điều kiện chọn ATM thì: cp 1,25.100I 119,05(A) 1,5.0,7 ≥ = Nên ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo, có Icp = 144(A), ATM là C100E do Merlin Gerin chế tạo. Tương tự thế, ta chọn cáp và ATM cho các thiết bị trong phân xưởng như bảng sau: STT Tên Máy Số trên bản vẽ Phụ tải Dây dẫn áptômát Pđm (kW) I tt (A) Tiết diện I cp (A ) Mã hiệu I dm (A) I kddt /1,5 (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nhóm I Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 60 1 Búa hơi để rèn 1 10 25,32 4G4 42 V40H 40 36,33 2 Lò rèn 3 4,5 11,4 4G1,5 23 V40H 40 36,33 3 Búa hơi để rèn 1 10 25,32 4G4 42 V40H 40 36,33 4 Quạt lò 5 2,8 7,09 4G1,5 23 V40H 40 36,33 5 Quạt thông gío 6 2,5 6,33 4G1,5 23 V40H 20 16,67 6 Máy mài sắc 12 3,2 8,1 4G1,5 23 V40H 20 16,67 Nhóm II 1 Búa hơi để rèn 2 28 70,9 4G10 75 NS100L 80 66,67 2 Máy biến áp 17 2,3 5,57 4G1,5 23 DPNa 6 5 3 Búa hơi để rèn 2 28 70,9 4G10 75 NS100L 80 66,67 4 Máy biến áp 17 2,3 5,57 4G1,5 23 DPNa 6 5 5 Lò rèn 3 4,5 11,39 4G1,5 23 V40H 15 12,5 6 Máy ép ma sát 8 10 25,32 4G1,5 23 V40H 25 20,86 7 Lò điện 9 15 37,97 4G4 42 V40H 40 36,33 8 Quạt ly tâm 13 7 17,72 4G1,5 23 V40H 20 16,67 9 Dầm treo có palăng điện 11 2.42 6,13 4G1,5 23 DPNa 6 5 Nhóm III 1 Lò bằng chạy điện 18 30.0 50,64 4G10 75 NS100L 80 66,67 2 Cầu trục có palăng điện 33 0.65 1,1 4G1,5 23 DPNa 6 5 CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY. I. Đặt vấn đề : Vấn đề sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng trong các xí nnhiệp công nghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với nên kinh tế vì các xí nhiệp này tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện năng sản suất ra. Hệ số công suất cosϕ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp có sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện hay không. Nâng cao hệ số công suất cosϕ là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất,phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công súât tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kì của dòng điện Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kì của dòng điện bằng 0. Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng điện không nhất thiêt phải là nguồn. Vì vậy để tránh truyền tải một lợng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các máy sinh công suất phản khángQ(tụ điện,máy bù đồng bộ,…..)để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 61 lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosϕ của mạng được nâng cao, giữa P,Q và góc ϕ có quan hệ sau: ϕ =arctg Q P Khi lượng P không đổi,nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc ϕ giảm, kết quả là cosϕ tăng lên. Hệ số công suất cosϕ được nâng lên sẽ đạt đến các hiệu quả sau: • Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. • Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện. • Tăng khả năng truyền tải của đương dây và máy biến áp. • tăng khả năng phát của máy phát điện. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ : *Nâng cao hệ số cosϕ tự nhiên: là tìm các biện pháp để tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như: hợp lí hóa quá trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thờng xuyên chạy non tải bằng các động cơ có công suất hợp lí hơn … Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù. • Nâng cao hệ số công suất cosϕ bằng biện pháp bù công suất phản kháng. Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng. II.Chọn thiết bị bù: Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích…ở đây ta lưa chọn các tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu thụ ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp, vận hành và bảo quản dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tùy theo sự phát triển của phụ taitrong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phỉa bỏ vốn đầu tư ngay một lúc. Tuy nhiên, tụ điện cũng có một số nhược điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy,xí nghiệp có công suất thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất. Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp cuẩ TBAPP, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại đầu cực của phủ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy, thiết bị bù không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của các TBAPX đẻ giảm nhẹ vống đầu tư và thuận lợi cho quản lí và vận hành. III. Xác định và phân bố dung lượng bù: 1. Xác định dung lượng bù: Dung lương bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau đây: Q bu =P ttnm (tg ϕ 1 - tgϕ 2 ).α Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 62 Trong đó : P ttnm -phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy. ϕ 1 -góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù,cosϕ 1 =0,777 + ϕ 2 - góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù,cosϕ 2 =0,95. +α -hệ số xét tới khả năng nâng cao cos ϕ bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, α =0,9÷1, lấy α =1. Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần đặt: Q bu =P ttnm (tg ϕ 1 - tgϕ 2 ).α =2317,26.(0,81-0,329).1 =1114,6 (kVAr). 2. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng: - Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù : - Sơ đồ thay thế . • Tính dung lượng bù cho từng mạch : Công thức: phân phối dung lượng bù cho một nhánh của mạng hình tia. i td bXNii.b R R ).QQ(QQ Σ−−= ( KVAR ) 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 : ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Ω++++= 11...1111 .321 itd RRRRR Trong đó : + Ri = (RB.i +RC.i): Điện trở tương đương của nhánh thứ i . ( Ω ) + RC.i : điện trở cáp của nhánh thứ i. ( Ω ). 35KV RCi RBi 0 4KV QbΣ (Qi - Qbi) 35KV TPPT QbΣ C¸p BAPXi 0,4KV Pi+JQi Qbi Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 63 + )( S U.P R 2 dm 2 N Bi ΩΔ= : điện trở của máy biến áp phân xưởng . - Điện trở tương đương của nhánh BATT- B1: (ĐD kép) )(223,201,20123,0 )(1,20 800 35.10.5,10 11.1 2 23 1 Ω=+=+=⇒ Ω== BC B RRR R - Điện trở các nhánh khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng Bảng 5-3 Tên nhánh RCi, Ω RBi, Ω Ri = (RCi + RBi) Ω BATT-B1 0,123 20,1 20,223 BATT-B2 0,048 12,65 12,698 BATT-B3 0,02 17,15 17,17 BATT-B4 0,049 12,65 12,699 Từ công thức: Ω ++++++ = , R 1 R 1 R 1 R 1 R 1 R 1 R 1 1 R 765 4 321 td Thay các giá trị vào ta có điện trở tương đương: Ω=