Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường - Lê Huy Nam

Thiết kế môn học Hệ thống cung cấp điện Tên đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường Sinh viên thiết kế : Lê Huy Nam ;Khoa, lớp : HTĐ1 , Khóa: 47 Cán bộ hướng dẫn : Thầy Đặng Quốc Thống Nhiệm Vụ Thiết Kế 1.Mở đầu: 1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, 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 : 3.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy 3.2 .Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm. 3.3 . Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 3.4 . Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy . 3.5 . Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn. 4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. 5 . Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosj cho nhà máy. 6. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. các bản vẽ trên khổ giấy A0 : 1.Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy (mạng điện cao áp ). 2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của 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 ). Công suất của nguồn điện vô vùng lớn . Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực:250 MVA Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XPLE . Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy :10 km. Nhà máy làm việc 3 ca. Mục lục Lời mở đầu ……………………………………………………………………… Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy Chương IV: Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosj cho nhà máy. ChươngVI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. Chương I : Giới thiệu chung về nhà máy I. Vị trí địa lý và vai trò kinh tế : Nhà máy Đường nằm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ . Nhà máy có quy mô khá lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làm việc với một nhà máy nhiệt điện . Nhà máy có nhiệm vụ sản xuất và cung cấp một khối lượng đường lớn cho nhu cầu trong nước và cho xuất khẩu . Hiện tại nhà máy làm việc 3 ca với thời gian làmviệc tối đa Tmax = 5500h và công nghệ khá hiện đại. Tương lai nhà máy sẽ mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản suất và cũng không thể quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí. Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn . II. Đặc điểm và phân bố phụ tải : Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải : + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn , điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dảitừ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz . Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha , công suất không lớn . Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz Trong nhà máy có : kho than và củ cải đường, phân xưởng sửa chữa cơ khí , kho thành phẩm là hộ loại III , trạm bơm là hộ loại II , các phân xưởng còn lại là hộ loại I . Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Diện tích 1 Kho củ cải đường 350 11683 2 Px thái nấu cải đường 700 5092 3  Bộ phận cô đặc 550 4493 4  Phân xưởng tinh chế 750 2996 5  Kho thành phẩm 150 5325 6  Px sửa chữa cơ khí Theo tínhtoán 7  Trạm bơm 600 1598 8  Nhà máy nhiệt điện Theo tínhtoán 9  Kho than 350 6490 10  Phụ tải điện cho thị trấn 5000 5000 11  Chiếu sáng phân xưởng Xđ theodtích III. Đặc điểm công nghệ : Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp thì việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. Kho củ cải đường Kho than PX thái và nấu củ cải đường Bộ phận cô đặc Kho thành sản phẩm Nhà máy nhiệt điện PX tinh chế PX sửa chữa cơ khí Trạm bơm Phụ tải điện cho thị trấn Chương II : Xác định phụ tải tính toán 2.1 . Đặt vấn đề: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi , tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ 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 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 nhiều 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 , ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất , làm ứ đọng vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ,…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện . Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn . Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp . sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện : 1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu : Ptt = knc.Pđ Trong đó : knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật . Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể lấy gần đúng Pđ Pdđ (kW) . 2. Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải : Ptt = khd . Ptb Trong đó : khd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khi biết đồ thị phụ tải . Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) . Ptb = = 3. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình : Ptt = Ptb Trong đó : : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình . : là hệ số tán xạ của . 4. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại : Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ Trong đó : Pdđ : là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) . kmax: là hệ số cực đại , tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f() . ksd : là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật . : là số thiết bị dùng điện hiệu quả . 5. Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm : Ptt = Trong đó : a0 : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm , (kWh/đvsp) . M : là số sản phẩm sản suất trong một năm . Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h) 6. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích: Ptt = p0 . F Trong đó : p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2) . F : là diện tích bố trí thiết bị , (m2) . 7.Phương pháp tính trực tiếp : Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho hai trường hợp : + Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác định phụ tải tính toán . + Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau như phụ tải ở khu trung cư . 8.Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị: Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd . Iđm (max)) Trong đó: Ikđ (max) : là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Itt : là dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm (max) : là dòng định mức của thiết bị đang khởi động. ksd : là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 1 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi . Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn , nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp . Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu . Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất . 2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí : Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy có diện tích bố trí thiết bị là 1730,77 m2. Trong phân xưởng có 71 thiết bị ,công suất khác nhau , lớn nhất là 24,2KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( 0,6Kw ) . Dựa vào hệ số tải (kt) để xem chế độ làm việc của thiết bị . Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nêu chọn phương pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”. 2.2.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq ) Ptt = kmax . Ptb = kmax . ksd . Pdđ Trong đó: Pdđ : là công suất danh định của phụ tải. (tổng công suất định mức của nhóm phụ tải). ksd : là hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung của nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị đơn lẻ trong nhóm). kmax : là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy). kmax =f ( nhq, ksd ) . + Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau”. Số thiết bị điện hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau: trong đó : Pđmi Công suất định mức của thiết bị thứ i n _ Số thiết bị trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác định theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng ±10% + Các trường hợp riêng để xác định gần đúng : Trường hợp 1: Khi và nhq = n Thì Trong đó: Pdđ max : là công suất danh định của thiết bị lớn nhất trong nhóm. Pdđ min : là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm. ksd : là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy. chú ý Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm. thì nhq = n - n1 Trường hợp 2: Khi m > 3 và Ksd ³ 0,2 thì nhq = n nhq = n . n Trường hợp 3: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính nhanh thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra. Thông thường các đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa (số thiết bị hiệu quả tương đối) với các đại lượng n* và P* . Và khi đã tìm được n thì số thiết bị điện hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính; Trong đó: và n1 : là số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm máy. Pdđ1 : là tổng công suất định mức của n1 thiết bị. Pdđ : là tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm). Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả : nhq , trong 1 số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau : + Nếu nÊ 3 và n < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức : + Nếu n > 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức : Trong đó : kti : 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 : kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn kti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại . + Nếu n > 300 và ksd ³ 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức : + Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm , quạt nén khí ... ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình : + Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng , trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương : Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3.Ppha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = + Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức Trong đó : eđm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịch máy . 2.2.2 Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp Ptb và kmax: 1. Phân nhóm phụ tải : Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau: + Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng để giảm chiều dài đường dây hạ áp,do đó có thể giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng. + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosj; ...). + Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ. ) + Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá ít cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị. Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành : nhóm phụ tải . Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng 2.1 : Bảng 2.1 - Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện . TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm I : 1 Bỳa hơi để rốn 2 2 28 56 2*70.9 2 Lũ rốn 1 3 4.5 4.5 11.4 3 Lũ rốn 1 4 6 6 15.19 4 Mỏy ộp ma sỏt 1 8 10 10 25.32 5 Lũ điện 1 9 15 15 37.98 6 Dầm treo cú põlang điện 1 11 4.85 4.85 12.28 7 Quạt ly tõm 1 13 7 7 17.73 8 Mỏy biến ỏp 2 17 2.2 4.4 2*5.57 9 Bỳa hơi để rốn 2 1 10 20 2*25.32 Cộng nhúm I 12 127.75 Nhúm II : 1 Lũ rốn 1 3 4.5 4.5 11.4 2 Quạt lũ 1 5 2.8 2.8 7.09 3 Quạt thụng giú 1 6 2.5 2.5 6.33 4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2 8.1 5 Lũ điện 1 20 30 30 75.97 6 Lũ điện để ram 1 21 36 36 91.16 7 Lũ điện 1 23 20 20 50.64 8 Bể dầu 1 24 4 4 10.13 9 Thiết bị để tụi bỏnh răng 1 25 18 18 45.58 10 Bể dầu cú tăng nhiệt 1 26 3 3 7.6 Cộng nhúm II 10 124 Nhúm III : 1 Lũ bằng chạy điện 1 18 30 30 75.97 2 Lũ điện để hoỏ cứng lkiện 1 19 90 90 227.9 3 Mỏy đo độ cứng đầu cụn 1 28 0.6 0.6 1.52 4 Mỏy mài sắc 1 31 0.25 0.25 0.63 5 Cần trục cỏnh cú pl điện 1 33 1.3 1.3 3.29 Cộng nhúm III 5 122.15 Nhúm IV : 1 Thiết bị cao tần 1 34 80 80 220.58 2 Thiết bị đo bi 1 37 23 23 58.24 3 Lũ điện 1 22 20 20 50.64 Cộng nhúm IV 3 123 Nhúm V : 1 Mỏy nộn khớ 1 40 40.5 40.5 113.95 2 Mỏy bào gỗ 1 41 6.5 6.5 11.4 3 Mỏy khoan 1 42 4.2 4.2 8.1 4 Bàn cưa đại 1 44 4.5 4.5 11.4 5 Maỏy bào gỗ 1 46 10 10 17.73 6 Mỏy cưa trũn 1 47 7 7 17.73 7 Quạt giú trung ỏp 1 48 9 9 22.79 8 Quạt giú số 9.5 1 49 12 12 30.38 9 Quạt số 14 1 50 18 18 45.58 Cộng nhúm V 9 116.2 2.Xỏc định phụ tải tớnh toỏn của cỏc nhúm phụ tải ( Cỏc giỏ trị ksd,cosj,nhq* và kmax tra ở phụ lục I.1; I.5; I.6) a.Tớnh toỏn cho nhúm I : Số liệu của phụ tải tớnh toỏn của nhúm I cho trong bảng sau: TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm I : 1 Bỳa hơi để rốn 2 2 28 56 2*70.9 2 Lũ rốn 1 3 4.5 4.5 11.4 3 Lũ rốn 1 4 6 6 15.19 4 Mỏy ộp ma sỏt 1 8 10 10 25.32 5 Lũ điện 1 9 15 15 37.98 6 Dầm treo cú põlang điện 1 11 4.85 4.85 12.28 7 Quạt ly tõm 1 13 7 7 17.73 8 Mỏy biến ỏp 2 17 2.2 4.4 2*5.57 9 Bỳa hơi để rốn 2 1 10 20 2*25.32 Cộng nhúm I 12 127.75 Tra phụ lục I.1 ta tỡm được : ksd = 0.3; cosj =0.6 Ta cú ksd = 0.3 > 0.2 m = >3 Suy ra nhq = = 9.125 Lấy nhq = 9 Tra phụ lục I.6 với ksd = 0.3, nhq=9 tỡm được kmax =1.6 Phụ tải tớnh toỏn của nhúm I: Ptt = kmax*ksd*= 1.6*0.3*127.75 = 61.32(kW) Qtt = Ptt*tgj =61.32*1.33 = 81.76(KVAr) Stt = Ptt/cosj = 61.32/0.6=102.2(KVA) Itt = = (A) a.Tớnh toỏn cho nhúm II : Số liệu của phụ tải tớnh toỏn của nhúm II cho trong bảng sau: TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm II : 1 Lũ rốn 1 3 4.5 4.5 2 Quạt lũ 1 5 2.8 2.8 3 Quạt thụng giú 1 6 2.5 2.5 4 May mài sắc 1 12 3.2 3.2 5 Lũ điện 1 20 30 30 6 Lũ điện để ram 1 21 36 36 7 Lũ điện 1 23 20 20 8 Bể dầu 1 24 4 4 9 Thiết bị để tụi bỏnh răng 1 25 18 18 10 Bể dầu cú tăng nhiệt 1 26 3 3 Cộng nhúm II 10 124 Tra phụ lục I.1 ta tỡm được : ksd = 0.3; cosj =0.6 Ta cú ksd = 0.3 > 0.2 m = >3 Suy ra nhq = = 6.8 Lấy nhq = 7 Tra phụ lục I.5 với ksd = 0.3, nhq=7 tỡm được kmax =1.72 Phụ tải tớnh toỏn của nhúm II: Ptt = kmax*ksd*= 1.72*0.3*124 = 63.98(kW) Qtt = Ptt*tgj =63.98*1.33 = 85.31(KVAr) Stt = Ptt/cosj = 63.98/0.6=106.63(KVA) Itt = = (A) a.Tớnh toỏn cho nhúm III: Số liệu của phụ tải tớnh toỏn của nhúm II cho trong bảng sau: TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm III : 1 Lũ bằng chạy điện 1 18 30 30 2 Lũ điện để hoỏ cứng lkiện 1 19 90 90 3 Mỏy đo độ cứng đầu cụn 1 28 0.6 0.6 4 Mỏy mài sắc 1 31 0.25 0.25 5 Cần trục cỏnh cú pl điện 1 33 1.3 1.3 Cộng nhúm III 5 122.15 Tra phụ lục I.1 ta tỡm được : ksd = 0.7; cosj =0.9 nhq = = 1.66 V ỡ n>3 v à nhq < 4 nờn phụ tải tớnh toỏn của nhúm III được tớnh theo cụng thức : Ptt = = 0.9*122.15=100.94(kW) Qtt = Ptt*tgj =100.94*0.48=48.89 (KVAr) Stt = Ptt/cosj = 100.94/0.96=112.16(KVA) Itt = = (A) a.Tớnh toỏn cho nhúm IV: Số liệu của phụ tải tớnh toỏn của nhúm IV cho trong bảng sau: TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm IV : 1 Thiết bị cao tần 1 34 80 80 2 Thiết bị đo bi 1 37 23 23 3 Lũ điện 1 22 20 20 Cộng nhúm IV 3 123 Tra phụ lục I.1 ta tỡm được : ksd = 0.5; cosj =0.7 nhq = = 2.06 V ỡ n>3 v à nhq < 4 nờn phụ tải tớnh toỏn của nhúm IV được tớnh theo cụng thức : Ptt = = 123(kW) Qtt = Ptt*tgj =123*1.02=125.49 (KVAr) Stt = Ptt/cosj = 123/0.7=175.71(KVA) Itt = = (A) a.Tớnh toỏn cho nhúm V : Số liệu của phụ tải tớnh toỏn của nhúm V cho trong bảng sau: TT Tờn Thiết Bị Số Lượng Kớ hiệu trờn mặt bằng Pdm(kW) Idm(A) 1 Mỏy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhúm V : 1 Mỏy nộn khớ 1 40 40.5 40.5 2 Maỏy bào gỗ 1 41 6.5 6.5 3 Mỏy khoan 1 42 4.2 4.2 4 Bàn cưa đại 1 44 4.5 4.5 5 Maỏy bào gỗ 1 46 10 10 6 Mỏy cưa trũn 1 47 7 7 7 Quạt giú trung ỏp 1 48 9 9 8 Quạt giú số 9.5 1 49 12 12 9 Quạt số 14 1 50 18 18 Cộng nhúm V 9 116.2 Tra phụ lục I.1 ta tỡm được : ksd = 0.7; cosj =0.8 Ta cú ksd = 0.7 > 0.2 m = >3 Suy ra nhq = = 5.16 Lấy nhq = 5 Tra phụ lục I.6 với ksd = 0.7, nhq=5 tỡm được kmax =1.26 Phụ tải tớnh toỏn của nhúm I: Ptt = kmax*ksd*= 1.26*0.7*116.2 = 102.49(kW) Qtt = Ptt*tgj =102.49*0.75 = 76.87(KVAr) Stt = Ptt/cosj = 102.49/0.8=128.11(KVA) Itt = = (A) 3. Xỏc định phụ tải tớnh toỏn của toàn phõn xưởng : *Phụ tải tỏc dụng của phõn xưởng: Ppx =kdt*= 0.7*(61.32+ 63.98+ 100.94 +123 +102.49) = 316.21(kW) Trong đú : Kdt : hệ số đồng thời của toàn phõn xưởng;lấy kdt = 0.7 *Phụ tải phản khỏng của phõn xưởng: Qpx = kdt*= 0.7*(81.76 + 85.31 +48.89 +125.49 +76.87)= 292.82(KVAr) *Phụ tải toàn phần của phõn xưởng: Stt ==445.45(KVA) Ittpx = cosjpx= 2.3. Xác định phụ tải tính toán cuả các phân xưởng còn lại : Do chỉ biết công suất đặt và diên tích của phân xưởng nên ở đây ta sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.3.1.Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Biểu thức tính toán của phương pháp: Ptt = knc.Pđ Qtt = Ptt .tg Stt = Trong đó: Pđ : là công suất đặt của thiếtbị trong phân xưởng . knc: là hệ số nhu cầu của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ,tra trong sổ tay kỹ thuật tg: Tương ứng với Cos đặc trưng cho nhóm hộ tiêu thụ 2.3.2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng: * Xác định PTTT của kho củ cải đường : Công suất đặt : Pđ = 350 (kW) Diện tích : F = 11383.14 (m2) Tra bảng PL1.3 ta có : knc = 0.5 ; cosj = 0.75 Tra bảng PL1.7 ta có suất chiếu sáng p0 = 10 , ở đây sử dụng bóng đèn sợi đốt nên cosjcs = 1. Công suất tính toán động lực : Pđl = knc .Pđ = 0.5´350 = 175 ( kW ) Qđl = Pđl .tgj = 175 ´ tg(arccos0.8) = 154.3 (kVAr) Công suất tính toán chiếu sáng : Pcs = p0 .F = 10 ´ 11300 = 113000(W) = 113 (kW) Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng : Ptt = Pđl + Pcs = 175 + 113 = 288 (kW) Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng : Qtt = Qđl + Qcs = 154 + 0 = 154 (kVAr) Công suất tính toán của toàn phân xưởng : Stt = = 327.5 (kVA) Itt = (A) Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta được kết quả như ở bảng 2.8 : Bảng 2.8. Phụ tải tính toán các phân xưởng. TT Tên phân xưởng Pđ (kW) F (m2) knc cosj Po (W/m2) Pdl (kW) Pcs (kW) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt (A) tgj 1 Kho củ cải đường 350 11383.14 0.5 0.75 10 175 113.8 288 170 327.5 497.5 0.88 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 5392.01 0.5 0.75 15 350 80.88 430.9 367.5 530.0 805.3 0.88 3 Bộ phận cô đặc 550 4493.34 0.5 0.75 10 275 44.93 319.9 329.18 401.5 610.0 0.88 4 Phân xưởng tinh chế 750 2995.56 0.5 0.75 10 375 29.96 405.0 400 522.8 794.4 0.88 5 Kho thành phẩm 150 5325.44 0.5 0.75 16 75 85.21 160.2 67.5 173.3 263.3 0.88 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí - 1730.77 - 0.696 14 81.69 24.23 105.92 109.3 152.2 231.24 1.03 7 Trạm bơm 600 1597.63 0.5 0.75 10 300 15.98 316.0 367.27 412.1 626.2 0.88 8 Nhà máy nhiệt điện(12%td) - - - - - - - - - - - 0.88 9 Kho than 350 6490.38 0.5 0.75 10 175 63.90 239 196 285.3 433.4 0.88 10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 - 0.25 0.9 - 1250 - 1250 605.4 1388.9 2110.2 0.48 Tổng 3516.62 2613.7 4193.6 2.4. Xác định phụ tải tính của toàn nhà máy : Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: 0.8 x 3516.62 = 2813 (kW) Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy : 0.8 x 2613.7 = 2091 (kVAr) Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: (kVA) Hệ số công suất của toàn nhà máy: (A) 2.5. Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải : 2.5.1. Tâm phụ tải điện : Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho : đ min Trong đó : Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện đến phụ tải i Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0) . x0 = ; y0 = ; z0 = Trong đó: Si : là phụ tải tính toán của phân xưởng i. xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn. n : là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp. Thực tế ta bỏ qua toạ độ z .Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện . 2.5.2 . Biểu đồ phụ tải điện : Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy ,chọn các vị trí đặt máy biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất . Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính của phân xưởng đó theo một tỷ lệ lựa chọn .Nếu coi phụ tải mỗi phân xưởng là đồng đều theo diện tích phân xưởng thì tâm vòng tròn phụ tải trùng với tâm của phân xưởng đó . Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra hai thành phần : +Phụ tải động lực +Phụ tải chiếu sáng Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải xác định theo biểu thức : Ri = : trong đó m là tỉ lệ xích, chọn m=10 kVA/mm2 Góc của phụ tải chiếu sáng của vòng tròn biểu đồ phụ tải bằng: acs = Kết quả tính toán Ri và acsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng sau: Bảng 2.9: Kết quả xác định Ri và acsi cho các phân xưởng TT Tên phân xưởng Pcs kW Ptt kW Stt kVA Tâm phụ tải R mm x mm y mm 1 Kho củ cải đường 116.8 232.33 253.59 32.5 25 2.84 181 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 50.92 281.92 347.57 76 25 3.33 65 3 Bộ phận cô đặc 44.93 226.43 277.09 93 25 2.97 71 4 Phân xưởng tinh chế 44.94 292.44 364.63 105.5 25 3.41 71 5 Kho thành phẩm 53.25 102.75 111.6 105.5 36.7 1.89 187 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 19.47 335.68 445.45 79 64 3.77 21 7 Trạm bơm 23.97 221.97 282.19 49 63.5 3.0 39 8 Nhà máy nhiệt điện tự dùng (12%) - - - - - - - 9 Kho than 103.8 219.34 245.66 11.5 66.5 2.8 170 10 Phụ tải điện cho thị trấn - - - - - NHà MáY 70 42 Chương III : Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy 3.1. Đặt vấn đề: Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật của hệ thống . Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lí phải thoả mãn những yêu cầu sau : Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật . Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện . Thuận tiện và lin hoạt trong vận hành . An toàn cho người và thiết bị. Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện. Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế. Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau: Vạch các phương án cung cấp điện. Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại , tiết diện các đường dây cho các phương án Tính toán kinh tế –kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lí. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. Vạch các phương án cung cấp điện: Để có các phương án cung cấp điện cụ thể thì cần lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy : Cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy được xác định dựa vào biểu thức kinh nghiệm: U=4,34. (kV) Trong đó: P : là công suất tính toán của nhà máy(kV) l : là khoảng cách từ trạm biến áp khu vực về nhà máy (km) l =10 km Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy là : U=4,34. (kV) Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp cho nhà máy .Căn cứ vào vị trí ,công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa ra các phương án cung cấp điện: 3.2.1. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp được lựa chọn dựa trên nguyên tắc sau: + Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành sữa chữa, an toàn và kinh tế. + Số lượng 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 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, nhưng độ tin cậy không cao. Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 MBA , hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA. Dung lượng MBA được chọn theo điều kiện : n.khc.SdmB ³ Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA) (n-1)khc.kqt.SdmB ³ Sttsc Trong đó: n : là số máy biến áp có trong trạm biến áp khc : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ khc=1 kqt : là hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải Ê 0,93 Sttsc: là công suất tính toán sự cố.Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc=0,7Stt Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà maý để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt vận hành, sữa chữa, thay thế. 1. Phương án 1 : Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TBATG , hoặc TPPTT cụ thể là : + B1 cấp điện cho phụ tải điện của Kho củ cải đường đặt 2 MBA làm việc song song. + B2 cấp điện cho phụ tải điện củaPhân xưởng thái nấu củ cải đường và Bộ phận cô đặc 2 MBA làm việc song song. + B3 cấp điện cho phụ tải điện của Phân xưởng tinh chế và Kho thành phẩm 2 MBA làm việc song song . + B4 cấp điện cho phụ tải điện củ Phân xưởng sủa chữa cơ khí 1 MBA làm việc + B5 cấp điện cho phụ tải điện của Trạm Bơm 2 MBA làm việc song song + B6 cấp điện cho phụ tải điện của Kho than ã Trạm biến áp B1 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 253.59 kVA nên ta có: SdmB ≥ 253.59/2 = 126.795 kVA do đó: SdđB ≥ 126.795 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 180 kVA ã Trạm biến áp B2 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = (347.57 + 277.09) = 624.66 kVA do đó: SdđB ≥ 624.66/2 = 312.33 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 320 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 312.33 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý ã Trạm biến áp B3 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = (364.63 + 111.6) = 427.23 kVA do đó: SdđB ≥ 427.23/2 = 238.12 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 320 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 238.12 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý ã Trạm biến áp B4 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 445.45 kVA do đó: SdđB ≥ 445.45 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 500 kVA ã Trạm biến áp B5 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 282.19 kVA do đó: SdđB ≥ 282.19/2 = 141.08 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ =180 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 141.08 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý ã Trạm biến áp B6 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 245.66 kVA do đó: SdđB ≥ 245.66/2 = 122.83 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ =180 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 122.83 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý 2. Phương án 2 : Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TBATG , hoặc TPPTT cụ thể là : + B1 cấp điện cho phụ tải điện của Kho củ cải đường đặt 2 MBA làm việc song song. + B2 cấp điện cho phụ tải điện củaPhân xưởng thái nấu củ cải đường và Bộ phận cô đặc 2 MBA làm việc song song. + B3 cấp điện cho phụ tải điện của Phân xưởng tinh chế và Kho thành phẩm 2 MBA làm việc song song . + B4 cấp điện cho phụ tải điện củ Phân xưởng sủa chữa cơ khí 1 MBA làm việc + B5 cấp điện cho phụ tải điện của Trạm Bơm và Kho Than 2 MBA làm việc song song ã Trạm biến áp B1 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 253.59 kVA nên ta có: SdmB ≥ 253.59/2 = 126.795 kVA do đó: SdđB ≥ 126.795 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 180 kVA ã Trạm biến áp B2 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = (347.57 + 277.09) = 624.66 kVA do đó: SdđB ≥ 624.66/2 = 312.33 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 320 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 312.33 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý ã Trạm biến áp B3 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = (364.63 + 111.6) = 427.23 kVA do đó: SdđB ≥ 427.23/2 = 238.12 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 320 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 238.12 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý ã Trạm biến áp B4 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = 445.45 kVA do đó: SdđB ≥ 445.45 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 500 kVA ã Trạm biến áp B5 : Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt mà Stt = (282.19 + 245.66) = 527.85 kVA do đó: SdđB ≥ 527.85/2 = 263.93 kVA Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ =320 kVA Khi xảy ra sự cố một MBA : SdđB ≥ = 263.93 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý 3.2.2. Vị trí các trạm biến áp phân xưởng: + Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư và ít ảnh hưởng đến các công trình khác. + Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải ,nhờ vậy có thể đưa diện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp cũng như mạng hạ áp ,giảm chi phí đường dây và giảm tổn thất . + Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu. Để đảm bảo an toàn cho người cũng như thiết bị,bảo đảm mĩ quan công nghiệp ở đây sẽ sử dụng các loại trạm xây lắp đặt gần tâm phụ tảI , gần các trục giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng của sản suất. Vị trí các trạm biến áp phân xưởng được ghi trong bảng sau: Phơng án Tên Trạm B1 32.5 25 B2 83.54 25 Phơng án 1 B3 105.5 27.81 B4 79 63.5 B5 49 63 B6 11.5 66.5 B1 32.5 25 B2 83.54 25 Phơng án 2 B3 105.5 27.81 B4 79 63.5 B5 31.49 64.9 3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : 1. Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : a. Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu : Đưa đường dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng .Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm , giảm tổn thất và nâng cao khả năng truyền tải của mạng . Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao , các thiết bị sử dụng trong sơ đồ đắt và yêu cầu về trình độ vận hành phải cao nó chỉ phù hợp với nhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng sản xuất tập trung nên ở đây ta không xét đến phương án này . b. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian : Nguồn điện 35 kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian được hạ xuống điện áp 10 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng cao áp cho nhà máy cũng như trạm biến áp phân xưởng , vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện . Song phải đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian , gia tăng tổn thất trong mạng cao áp . Nếu sử dụng phương án này , vì nhà máy là hộ loại II nên trạm biến áp trung gian phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện : n . khc .SdđB ≥ Sttnm ị SdđB ≥ (kVA) Vậy chọn máy biến áp tiêu chuẩn SdđB =1000 ( kVA ) Kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA : (n-1)khc.kqt.SdmB ³ Sttsc SdmB ³ =808.44A ) Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt hai máy biến áp loại : 1000kVA -35/10 kVdo công ty Thiết Bị Điện Đông Anh chế tạo theo đơn đặt hàng. c. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm : Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy việc quản lý , vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm ,độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng , song vốn đầu tư trong mạng cũng lớn hơn . Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤35 kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn . 2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian (của nhà máy ),trạm phân phối trung tâm: Vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT chính là tâm đồ thị phụ tải đã xác định trong phần 2.5.1 3. Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp: Nhà máy thuộc hộ loại II , nên đường dây từ trạm biến áp khu vực về trung tâm cung cấp ( trạm BATG hoặc trạm PPTT ) của nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép . Mạng cao áp của các phân xưởng trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia với trạm hai máy đặt lộ kép các trạm còn lại dùng lộ đơn . Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng , các trạm biến áp của các phân xưởng đểu được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau , độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao , dễ thực hiện biện pháp bảo vệ , tự động hoá và dễ vận hành . Để đảm bảo mĩ quan và an toàn các đường dây trong nhà máy đều dùng dây cáp và đặt trong hào cáp xây dựng theo các tuyến giao thông nội bộ . Từ những phân tích trên có thể đưa ra bốn phương án thiết kế mạng cao áp như sau : Phương án I : Sơ đồ phương án I Phương án II : Sơ đồ phương án II Phương án III : Sơ đồ phương án III Phương án IV : Sơ đồ phương án IV 3.3. Tính toán kinh tế - kĩ thuật lựa chọn phương án tối ưu : Để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán : Z = (atc + avh )K + Rc → min Trong đó : atc : là hệ số tiêu chuẩn , atc = 0.2 avh : là hệ số vận hành , avh = 0.1 K : là vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây Imax : là dòng điện lớn nhất chạy trong thiết bị R : là điện trở của thiết bị : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất C : là giá 1kWh điện năng tổn thất 1000 đ/1kWh 3.3.1. Phương án I : Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện 35 kV từ hệ thống về , hạ xuống 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: + Chọn máy biến áp phân xưởng : Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 3.2.1 ta có bảng kết quả sau : Bảng 3.2: Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án I : TBA Sdđ kVA UC/UH P0 kW PN kW UN % I0 % Số máy Đơn giá 106 đ Thành tiền 106 đ TBATG 1000 35/10 1.7 10.5 6 0.8 2 130 260 B1 180 10/0.4 0.45 2.1 4 1.7 2 32.8 65.6 B2 320 10/0.4 0.7 3.67 4 1.6 2 48.1 96.2 B3 320 10/0.4 0.7 3.67 4 1.6 2 48.1 96.2 B4 500 10/0.4 0.94 5.21 4 1.5 1 65.9 65.9 B5 180 10/0.4 0.45 2.1 4 1.7 2 32.8 65.6 B6 180 10/0.4 0.45 2.1 4 1.7 2 32.8 65.6 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 715.1*106 Các máy biến áp đều được sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ . + Xác định tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp : (kWh) Trong đó : n : là số MBA vận hành song song . t : là thời gian MBA vận hành , với MBA vận hành suất năm t = 8760 h. : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,nhà máy làm việc 3 ca có : Tmax = 5500 h , ta tính được : = (0.124 + 10-4.Tmax)2.8760 = 3979 h P0 , PN : là tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt : là công suất tính toán của TBA . SdđB : là công suất danh định của MBA. Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp trung gian : Sttnm = 1616.87A). SdđB = 1000 (kVA). 1.7 (kW). DPN = 10.5 (kW). Ta có : = 2´1.7´8760 +0.5´10.5´()2´3979 = 84395.4 (kWh). Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta được kết quả như ở bảng sau : Bảng 3.3: Kết quả tinh toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án I TBA Số máy Stt kVA Sdđ kVA P0 kW PN kW A kWh TBATG 2 1616.87 1000 1.7 10.5 84396.4 B1 2 253.59 180 0.45 2.1 16176.4 B2 2 624.66 320 0.7 3.67 40086.6 B3 2 427.23 320 0.7 3.67 25278.7 B4 1 445.45 500 0.94 5.12 24404.1 B5 2 282.19 180 0.45 2.1 18152.4 B6 2 245.66 180 0.45 2.1 15665.9 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : A= 224159.5 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất ,tổn thất điện năng trong mạng điện + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đường làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h sử dụng cáp lõi đồng tra sổ tay ta tìm được jkt = 2.7 A/mm2 . Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = mm2 Ta có : Imax = Trong đó : n : là số mạch của đường dây Sttpx : là công suất tính toán của phân xưởng . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : khc . Icp ≥ Isc Trong đó : Isc : là dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp . khc = k1.k2 k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , lấy k1 =1 k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh , khi các rãnh đều đặt hai cáp , khoảng cách giữa các sợi cáp là 30 mm tra tài liệu ta tìm được k2 = 0.93. Vì chiều dài cáp từ TBATG đến cáp trạm biến áp phân xưởng nhỏ nên ta không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp . - Chọn cáp từ TBATG đến B1 : Trạm B1 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = 2.71 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax=14.64 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B2 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 36.06 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B3 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 24.66 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B4 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại III nên đặt cáp lộ đơn . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Vì cáp từ trạm BATG về trạm B1 đặt một cáp nên không phải kiểm tra điều kiện phát nóng. - Chọn cáp từ TBATG đến B5 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93 Icp = 0.93x110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 16.3 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B6 : Trạm B1 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = 2.63 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93 Icp = 0.93x110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 14.18 A + Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng: -Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau không cần xét đến trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án nên trong phương án này không cần tính đến đường dây hạ áp. Tổng hợp kết quả chọn cáp của phương án I cho trong bảng sau: Bảng 3.4: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án I: Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TBATG-B1 2(3x16) 254 1.47 0.187 48 24384 TBATG-B2 2(3x16) 156 1.47 0.115 48 14976 TBATG-B3 2(3x16) 323 1.47 0.237 48 31004 TBATG-B4 (3x16) 93 1.47 0.137 48 4464 TBATG-B5 2(3x16) 173 1.47 0.127 48 16608 TBATG-B6 2(3x16) 317 1.47 0.233 48 30432 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 121868´103đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : ∆P = ´R´10-3 (kW) Trong đó : R = (Ω) n : là số mạch của đường dây . Kết quả tính toán tổn thất công suất được ghi trong bảng 3.5: Bảng 3.5 : tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án I Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Sttpx (kVA) ∆P (kW) TBATG-B1 2(3x16) 254 1.47 0.187 253.59 0.12 TBATG-B2 2(3x16) 156 1.47 0.115 624.66 0.45 TBATG-B3 2(3x16) 323 1.47 0.237 427.23 0.43 TBATG-B4 (3x16) 93 1.47 0.137 445.45 0.27 TBATG-B5 2(3x16) 173 1.47 0.127 282.19 0.1 TBATG-B6 2(3x16) 317 1.47 0.233 245.66 0.14 Tổng tổn thất công suất trên dây dẫn ∆PD = 1.51 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được xác định theo công thức : ∆AD = ∆PD τ = 1.51´3979= 6008.29 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án I : + Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10 kV từ TBATG đến 6 trạm biến áp phân xưởng . Trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp . + Với 6 TBA , trong đó B1 vàB6 đặt một máy biến áp , các trạm còn lại đặt hai máy biến áp nhận điện trực tiếp hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt đặt ở đầu đường cáp . Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp 10 kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 10 kV ở TBATG và hai máy cắt ở phía hạ áp hai máy biến áp trung gian . Như vậy tổng cộng là 13 máy cắt . + Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án I : KMC = n.M Trong đó : n : là số lượng máy cắt trong mạng cần xét . M : là giá một máy cắt , M = 12000 USD (10kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD = 15.9´103 đ Suy ra : KMC = 14´12000´15.9´ 103 = 2671200´103 đ 4. 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 biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án . ( K = KB + KD + KMC ) , những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến . + Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : ∆А = ∆АB + ∆АD + Chi phí tính toán Z1 của phương án I : - Vốn đầu tư : K1 = KB + KD + KMC = (715.1+121.868+2671.2)´106 = 3508.168´106 đ - Tổng tổn thất điện năng trong các trạm và đường dây : ∆А1 = ∆АB + ∆АD =224.159+ 6008.29 =230167.79 (kWh) - Chi phí tính toán : Z1 = (atc + avh).K1 + c. ∆А1 = (0.2+0.1)3508.168´106 + 1000´230167.79 =1282.62´106 đ 3.3.2. Phương án II : Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện 35 kV từ hệ thống về , hạ xuống 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: + Chọn máy biến áp phân xưởng : Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 3.2.1 ta có bảng kết quả sau : TBA Sdđ kVA UC/UH P0 kW PN kW UN % I0 % Số máy Đơn giá 106 đ Thành tiền 106 đ TBATG 1000 35/10 1.7 10.5 6 0.8 2 130 260 B1 180 10/0.4 0.45 2.1 4 1.7 2 32.8 65.6 B2 320 10/0.4 0.7 3.67 4 1.6 2 48.1 96.2 B3 320 10/0.4 0.7 3.67 4 1.6 2 48.1 96.2 B4 500 10/0.4 0.94 5.21 4 1.5 1 65.9 65.9 B5 320 10/0.4 0.7 3.67 4 1.6 2 48.1 96.2 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 680.1*106 Các máy biến áp đều được sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ . + Xác định tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp : (kWh) Trong đó : n : là số MBA vận hành song song . t : là thời gian MBA vận hành , với MBA vận hành suất năm t = 8760 h. : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,nhà máy làm việc 3 ca có : Tmax = 5500 h , ta tính được : = (0.124 + 10-4.Tmax)2.8760 = 3979 h P0 , PN : là tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt : là công suất tính toán của TBA . SdđB : là công suất danh định của MBA. Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp trung gian : Sttnm = 1616.87A). SdđB = 1000 (kVA). 1.7 (kW). DPN = 10.5 (kW). Ta có : = 2´1.7´8760 +0.5´10.5´()2´3979 = 84395.4 (kWh). Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta được kết quả như ở bảng sau : Bảng 3.3: Kết quả tinh toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án I TBA Số máy Stt kVA Sdđ kVA P0 kW PN kW A kWh TBATG 2 1616.87 1000 1.7 10.5 84396.4 B1 2 253.59 180 0.45 2.1 16176.4 B2 2 624.66 320 0.7 3.67 40086.6 B3 2 427.23 320 0.7 3.67 25278.7 B4 1 445.45 500 0.94 5.12 24404.1 B5 2 527.85 320 0.7 3.67 32130.9 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : A= 222472.1 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất ,tổn thất điện năng trong mạng điện + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đường làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h sử dụng cáp lõi đồng tra sổ tay ta tìm được jkt = 2.7 A/mm2 . Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = mm2 Ta có : Imax = Trong đó : n : là số mạch của đường dây Sttpx : là công suất tính toán của phân xưởng . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : khc . Icp ≥ Isc Trong đó : Isc : là dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp . khc = k1.k2 k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , lấy k1 =1 k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh , khi các rãnh đều đặt hai cáp , khoảng cách giữa các sợi cáp là 30 mm tra tài liệu ta tìm được k2 = 0.93. Vì chiều dài cáp từ TBATG đến cáp trạm biến áp phân xưởng nhỏ nên ta không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp . - Chọn cáp từ TBATG đến B1 : Trạm B1 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = 2.71 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax=14.64 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B2 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 36.06 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B3 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93Icp = 0.93´110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 24.66 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng - Chọn cáp từ TBATG đến B4 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại III nên đặt cáp lộ đơn . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Vì cáp từ trạm BATG về trạm B1 đặt một cáp nên không phải kiểm tra điều kiện phát nóng. - Chọn cáp từ TBATG đến B5 : Trạm B2 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93 Icp = 0.93x110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 30.4 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng + Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng: -Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau không cần xét đến trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án nên trong phương án này không cần tính đến đường dây hạ áp. Tổng hợp kết quả chọn cáp của phương án I cho trong bảng sau: Bảng Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án II: Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TBATG-B1 2(3x16) 254 1.47 0.187 48 24384 TBATG-B2 2(3x16) 156 1.47 0.115 48 14976 TBATG-B3 2(3x16) 323 1.47 0.237 48 31004 TBATG-B4 (3x16) 93 1.47 0.137 48 4464 TBATG-B5 2(3x16) 173 1.47 0.127 48 16608 B5- 9 2(1x4) 214 4.61 0.493 9 3852 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 92588´103đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : ∆P = ´R´10-3 (kW) Trong đó : R = (Ω) n : là số mạch của đường dây . Kết quả tính toán tổn thất công suất được ghi trong bảng 3.5: Bảng tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án I Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Sttpx (kVA) ∆P (kW) TBATG-B1 2(3x16) 254 1.47 0.187 253.59 0.12 TBATG-B2 2(3x16) 156 1.47 0.115 624.66 0.45 TBATG-B3 2(3x16) 323 1.47 0.237 427.23 0.43 TBATG-B4 (3x16) 93 1.47 0.137 445.45 0.27 TBATG-B5 2(3x16) 173 1.47 0.127 527.85 0.35 B5-9 2(1x4) 214 4.61 0.493 245.66 0.30 Tổng tổn thất công suất trên dây dẫn ∆PD = 1.92 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được xác định theo công thức : ∆AD = ∆PD τ = 1.92´3979= 7639.68 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án I : + Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10 kV từ TBATG đến 6 trạm biến áp phân xưởng . Trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp . + Với 5 TBA , trong đó B1 vàB6 đặt một máy biến áp , các trạm còn lại đặt hai máy biến áp nhận điện trực tiếp hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt đặt ở đầu đường cáp . Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 9 máy cắt điện cấp 10 kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 10 kV ở TBATG và hai máy cắt ở phía hạ áp hai máy biến áp trung gian . Như vậy tổng cộng là 12 máy cắt . + Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án I : KMC = n.M Trong đó : n : là số lượng máy cắt trong mạng cần xét . M : là giá một máy cắt , M = 12000 USD (10kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD = 15.9´103 đ Suy ra : KMC = 12´12000´15.9´ 103 = 2289600´103 đ 4. 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 biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án . ( K = KB + KD + KMC ) , những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến . + Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : ∆А = ∆АB + ∆АD + Chi phí tính toán Z1 của phương án I : - Vốn đầu tư : K1 = KB + KD + KMC = (680.1+95.288+2289.6)´106 = 3064.928´106 đ - Tổng tổn thất điện năng trong các trạm và đường dây : ∆А1 = ∆АB + ∆АD =222472.1+ 7639.68 =230111.78(kWh) - Chi phí tính toán : Z1 = (atc + avh).K1 + c. ∆А1 = (0.2+0.1)3064.928´106 + 1000´230111.78 =1149.59´106 đ 3.3.3. Phương án III : Phương án này sử dụng TPPTT nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: + Chọn máy biến áp phân xưởng : Kết quả chọn máy biến áp cho trong bảng sau: Bảng 3.10: Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án III : TBA Sdđ kVA UC/UH P0 kW PN kW UN % I0 % Số máy Đơn giá 106 đ Thành tiền 106 đ B1 180 35/0.4 0.51 2.25 5 1.5 2 43.2 86.4 B2 320 35/0.4 0.72 3.88 5 1.6 2 57.9 115.8 B3 320 35/0.4 0.72 3.88 5 1.6 2 57.9 115.8 B4 500 35/0.4 1.06 5.47 5 1.6 1 78.5 78.5 B5 320 35/0.4 0.72 3.88 5 1.6 2 57.9 115.8 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 512.3´106 đ Các máy biến áp đều được sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ . + Xác định tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp : (kWh) Trong đó : n : là số MBA vận hành song song . t : là thời gian MBA vận hành , với MBA vận hành suất năm t = 8760 h. : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,nhà máy làm việc 3 ca có : Tmax = 5500 h , ta tính được : = (0.124 + 10-4.Tmax)2.8760 = 3979h P0 , PN : là tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt : là công suất tính toán của TBA . SdđB : là công suất danh định của MBA. Kết quả tính toán cho trong bảng sau: Bảng 3.11: Kết quả tinh toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương ánIII TBA Số máy Stt kVA Sdđ kVA P0 kW PN kW A kWh B1 2 253.59 180 0.51 2.25 17819.96 B2 2 624.66 320 0.72 3.88 42029.01 B3 2 427.23 320 0.72 3.88 26373.79 B4 1 445.45 500 1.06 5.47 28676.15 B5 2 527.85 320 0.72 3.88 33618.15 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : A= 148517.06 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất ,tổn thất điện năng trong mạng điện + Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đường làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h sử dụng cáp lõi đồng tra sổ tay ta tìm được jkt = 2.7 A/mm2 . Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = mm2 Ta có : Imax = Trong đó : n : là số mạch của đường dây Sttpx : là công suất tính toán của phân xưởng . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : khc . Icp ≥ Isc Trong đó : Isc : là dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp . khc = k1.k2 k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , lấy k1 =1 k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh , khi các rãnh đều đặt hai cáp , khoảng cách giữa các sợi cáp là 30 mm tra tài liệu ta tìm được k2 = 0.93. Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến cáp trạm biến áp phân xưởng nhỏ nên ta không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp . Chọn cáp từ TPPTT đến B1 : Trạm B1 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = 0.77 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 50 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93 Icp = 0.93x200 = 186 > Isc = 2Imax= 4.18 A + Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng: Cách thức tính toán và kết quả như ở phương án II Bảng 3.12: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương ánIII: Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TPPTT-B1 2(3x50) 254 0.494 0.242 150 76200 TPPTT-B2 2(3x50) 156 0.494 0.154 150 46800 TPPTT-B3 2(3x50) 323 0.494 0.319 150 96900 TPPTT-B4 (3x50) 93 0.494 0.046 150 13950 TPPTT-B5 2(3x50) 173 0.494 0.171 150 51900 B5-9 (1x1.5) 214 12.1 1.295 3.5 1498 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 287248´103đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : ∆P = ´R´10-3 (kW) Trong đó : R = (Ω) n : là số mạch của đường dây . Kết quả tính toán tổn thất công suất được ghi trong bảng 3.5: Bảng 3.13 : tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương ánIII Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Sttpx (kVA) ∆P (kW) TPPTT-B1 2(3x50) 254 0.494 0.242 253.59 0.013 TPPTT-B2 2(3x50) 156 0.494 0.154 624.66 0.049 TPPTT-B3 2(3x50) 323 0.494 0.319 427.23 0.048 TPPTT-B4 (3x50) 93 0.494 0.046 445.45 0.007 TPPTT-B5 2(3x50) 173 0.494 0.171 527.85 0.039 B5-9 (1x1.5) 214 12.1 1.295 245.66 0.064 Tổng tổn thất công suất trên dây dẫn ∆PD = 0.22 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được xác định theo công thức : ∆AD = ∆PD τ = 0.22´3979 = 875.38 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án III: + Mạng cao áp trong phương án có điện áp 35 kV từ TPPTT đến 5 trạm biến áp phân xưởng . Trạm PPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về. + Với 5 TBA đặt hai máy biến áp nhận điện trực tiếp hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt đặt ở đầu đường cáp . Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 9 máy cắt điện cấp 35 kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 35 kV ở TPPTT . Như vậy tổng cộng là 10 máy cắt . + Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án III : KMC = n.M Trong đó : n : là số lượng máy cắt trong mạng cần xét . M : là giá một máy cắt , M = 30000 USD (35kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD = 15.9´103 đ Suy ra : KMC = 10´30000´15.9´ 103 =4770´106 đ 4. Chi phí tính toán của phương án III : + Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành cáp , máy biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án . ( K = KB + KD + KMC ) , những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến . + Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : ∆А = ∆АB + ∆АD + Chi phí tính toán Z1 của phương án III : - Vốn đầu tư : K1 = KB + KD + KMC = (512.3+287.248+4770)´106 = 5569.548´106 đ - Tổng tổn thất điện năng trong các trạm và đường dây : ∆А1 = ∆АB + ∆АD =148517.06 + 875.38 =149392.44 (kWh) - Chi phí tính toán : Z1 = (atc + avh).K1 + c. ∆А1 = (0.2+0.1)5569.548´106 + 1000´149392.44 =1820.26´106 đ 3.3.4. Phương án IV : Phương án này sử dụng TPPTT nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: + Chọn máy biến áp phân xưởng : Kết quả chọn máy biến áp cho trong bảng sau: Bảng 3.14: Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án IV : TBA Sdđ kVA UC/UH P0 kW PN kW UN % I0 % Số máy Đơn giá 106 đ Thành tiền 106 đ B1 180 35/0.4 0.51 2.25 5 1.5 2 43.2 86.4 B2 320 35/0.4 0.72 3.88 5 1.6 2 57.9 115.8 B3 320 35/0.4 0.72 3.88 5 1.6 2 57.9 115.8 B4 500 35/0.4 1.06 5.47 5 1.6 1 78.5 78.5 B5 180 35/0.4 0.51 2.25 5 1.6 2 43.2 86.4 B6 180 35/0.4 0.51 2.25 5 1.6 2 43.2 86.4 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 469.3´106 đ Các máy biến áp đều được sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ . + Xác định tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp : (kWh) Trong đó : n : là số MBA vận hành song song . t : là thời gian MBA vận hành , với MBA vận hành suất năm t = 8760 h. : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất ,nhà máy làm việc 3 ca có : Tmax = 5500 h , ta tính được : = (0.124 + 10-4.Tmax)2.8760 = 3979 h P0 , PN : là tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt : là công suất tính toán của TBA . SdđB : là công suất danh định của MBA. Kết quả tính toán cho trong bảng sau: Bảng 3.15: Kết quả tinh toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương ánIV TBA Số máy Stt kVA Sdđ kVA P0 kW PN kW A kWh B1 2 253.59 180 0.51 2.25 17819.96 B2 2 624.66 320 0.72 3.88 42029.01 B3 2 427.23 320 0.72 3.88 26373.79 B4 1 445.45 500 1.06 5.47 28676.15 B5 2 282.19 180 0.51 2.25 19937.02 B6 2 245.66 180 0.51 2.25 17272.98 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : A= 152108.91 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất ,tổn thất điện năng trong mạng điện + Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đường làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h sử dụng cáp lõi đồng tra sổ tay ta tìm được jkt = 2.7 A/mm2 . Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = mm2 Ta có : Imax = Trong đó : n : là số mạch của đường dây Sttpx : là công suất tính toán của phân xưởng . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : khc . Icp ≥ Isc Trong đó : Isc : là dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp . khc = k1.k2 k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , lấy k1 =1 k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh , khi các rãnh đều đặt hai cáp , khoảng cách giữa các sợi cáp là 30 mm tra tài liệu ta tìm được k2 = 0.93. Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến cáp trạm biến áp phân xưởng nhỏ nên ta không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp . - Chọn cáp từ TPPTT đến B1 : Trạm B1 cung cấp cho hộ loại I nên đặt cáp lộ kép . Imax = = (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fkt = = 0.77 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 50 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng : 0.93 Icp = 0.93x200 = 186 > Isc = 2Imax= 4.18 A Cách thức tính toán chọn cáp từ TPPTT đến các trạm B2 , B3 , B4 , B5 ,B6tương tự như trên và kết quả chọn cáp cho trong bảng 3.16 Bảng 3.16: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương ánIV: Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TPPTT-B1 2(3x50) 254 0.494 0.242 150 76200 TPPTT-B2 2(3x50) 156 0.494 0.154 150 46800 TPPTT-B3 2(3x50) 323 0.494 0.319 150 96900 TPPTT-B4 (3x50) 93 0.494 0.046 150 13950 TPPTT-B5 2(3x50) 173 0.494 0.171 150 51900 TPPTT-B6 2(3x50) 317 0.494 0.313 150 95100 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD =380850 ´103đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức : ∆P = ´R´10-3 (kW) Trong đó : R = (Ω) n : là số mạch của đường dây . Kết quả tính toán tổn thất công suất được ghi trong bảng 3.5: Bảng 3.17 : Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án IV Đường cáp F (mm2) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) Sttpx (kVA) ∆P (kW) TPPTT-B1 2(3x50) 254 0.494 0.242 253.59 0.013 TPPTT-B2 2(3x50) 156 0.494 0.154 624.66 0.049 TPPTT-B3 2(3x50) 323 0.494 0.319 427.23 0.048 TPPTT-B4 (3x50) 93 0.494 0.046 445.45 0.007 TPPTT-B5 2(3x50) 173 0.494 0.171 282.19 0.011 TPPTT-B6 2(3x50) 317 0.494 0.313 245.66 0.015 Tổng tổn thất công suất trên dây dẫn ∆PD =0.143 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được xác định theo công thức : ∆AD = ∆PD τ = 0.143´3979 = 569 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án IV: + Mạng cao áp trong phương án có điện áp 35 kV từ TPPTT đến 6 trạm biến áp phân xưởng . Trạm PPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về. + Với 6 TBA đặt hai máy biến áp nhận điện trực tiếp hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt đặt ở đầu đường cáp . Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 11 máy cắt điện cấp 35 kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 35 kV ở TPPTT . Như vậy tổng cộng là 12 máy cắt . + Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án IV : KMC = n.M Trong đó : n : là số lượng máy cắt trong mạng cần xét . M : là giá một máy cắt , M = 30000 USD (35kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD = 15.9´103 đ Suy ra : KMC = 12´30000´15.9´ 103 = 5724´106 đ 4. Chi phí tính toán của phương án IV : + Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành cáp , máy biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án . ( K = KB + KD + KMC ) , những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến . + Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : ∆А = ∆АB + ∆АD + Chi phí tính toán Z1 của phương án IV : - Vốn đầu tư : K1 = KB + KD + KMC = (569.3+380.85+5724)´106 = 6674.15´106 đ - Tổng tổn thất điện năng trong các trạm và đường dây : ∆А1 = ∆АB + ∆АD =152108.91 + 569.00 =152677.91 (kWh) - Chi phí tính toán : Z1 = (atc + avh).K1 + c. ∆А1 = (0.2+0.1)6674.15´106 + 1000´152677.91 =2154.62´106 đ Bảng 3.18: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật của các phương án. Phương án Vốn đầu tư (106đ) Tổn thất điện năng(kWh) Chi phí tính toán(106 đ) Phương án I 3508.168 230167.79 1282.62 Phương án II 3064.928 230111.78 1149.59 Phương án III 5569.548 149392.44 1820.26 Phương án IV 6674.15 152677.91 2154.62 Nhận xét: Từ bảng 3.18 ta nhận thấy phương án III và phương án IV có tổn thất điện năng lớn hơn 2 phương án I và II lại có vốn đầu tư và chi phí tính toán lớn hơn rất nhiều nên ta không thể chọn 2 phương án III và IV . Phương án I có ít trạm biến áp và đồng đều về chủng loại máy biến áp nhưng lại có vốn đầu tư và tổn thất lớn hơn phương án II vì vậy ta chọn phương án II là phương án thiết kế. 3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn: 3.4.1: Chọn dây dẫn từ trạm biến áp khu vực của hệ thống về trạm biến áp trung gian: Đường dây cung cấp từ trạm biến áp khu vực về trạm biến áp trung gian của nhà máy dài 10 km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép ,lộ kép . Với mạng cao áp có Tmax lớn ,dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt , với dây dẫn AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax =5000 h có jkt =1 A/mm2 . Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn : Ittnm = = = 13.34 A Tiết diện kinh tế : Fkt = = = 13.34 mm2 Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2 .Ta chọn dây AC – 50 có Icp =210A Kiểm tra dây theo sự cố đứt 1 dây: Isc = 2´Ittnm =2´13.34 = 26.68 A < Icp Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố . Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép : Với dây dẫn AC-50 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 2m có các thông số kĩ thuật r0=0.65 W/km ,x0 = 0.398 W/km. DU= = = 171.07 V DU < DUcp= 5%Uđm = 1750 V Dây dẫn đã chọn thoã mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vởy chọn AC-50. 3.4.2. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện: Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống .Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch ba pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn .Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện trên hình 3.8. Để lựa chọn ,kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 8 điểm ngắn mạch sau: N: điểm ngắn mạch trên thanh cái cao áp trạm biến áp trung gian để kiểm tra máy cắt . N’: điểm ngắn mạch trên thanh góp phân đoạn của trạm biến áp trung gian để kiểm tra máy cắt và thanh góp . N1….N6 : điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và các thiết bị cao áp của trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau: XHT = (W) Trong đó :SN – công suất ngắn mạch về phía hạ áp của máy biến áp khu vực của hệ thống, SN = 250 MVA ; Utb -điện áp trung bình của đường dây ,Utb=36.75 kV Điện trở và điện kháng của đường dây: R = r0 ´ l (W) X = x0 ´ l (W) Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ bằng dòng ngắn mạch ổn định I,nên ta có thể viết: IN = = IƠ = ZN : tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch thứ i (W) Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: ixk = 1.8 ´ ´ IN Bảng 3.19: Thông số của đường dây trên không và cáp: Đường dây F(mm2) L(m) r0 (W/km) x0 (W/km) R (W) X (W) TBAKV-TBATG 50 10000 0.65 0.398 3.25 1.99 TBATG-B1 3x16 254 1.47 0.17 0.187 0.022 TBATG-B2 3x16 156 1.47 0.17 0.115 0.013 TBATG-B3 3x16 323 1.47 0.17 0.237 0.027 TBATG-B4 3x16 93 1.47 0.17 0.137 0.008 TBATG-B5 3x16 173 1.47 0.17 0.127 0.015 TBATG-B6 3x16 317 1.47 0.17 0.233 0.054 +Tính điểm ngắn mạch N tại thanh cái cao áp của TBATG : XHT = = =5.4 (W) R = Rđd = 3.25 (W) X= XHT + Xđd = 5.4 + 1.99 = 7.39 (W). IN = = IƠ = == 2.63 kA ixk = 1.8´´ IN = 6.69 kA +Tính điểm ngắn mạch N’ tại thanh góp phân đoạn của TBATG : XHT = = =5.4 (W) điện trở máy biến áp B ( TBATG): rB = = = 12.86 (W) điện kháng máy biến áp B ( TBATG): xB = = = 73.5(W) R = Rđd +rB = 3.25 + 12.86 = 16.11 (W) X= XHT + xB + Xđd = 5.4 + 73.5 + 1.99 = 80.89 (W). IN’(35kV) = = IƠ = == 0.26 kA IN’(10kV) = IN'(35kV) ´ kB = 0.26 ´ = 0.91 kA ixk = 1.8´´ IN’ = 2.32 kA + Tính điểm ngắn mạch N1 (tại thanh cái cao áp trạm biến áp phân xưởng B1) điện trở máy biến áp B ( TBATG): rB = = = 12.86 (W) điện kháng máy biến áp B ( TBATG): xB = = =73.5 (W) tổng trở của đường dây cáp quy đổi về phía điện áp cao: Zciqđ = Zci ´ kB = (0.187 + j0.022) ´ = 0.6545 + j 0.077(W) Vậy ta có : R = Rđd + rB + Rc1qđ = 3.25 + 12.86 + 0.6545 = 16.76 (W) X = XHT + Xđd + xB + Xc1qđ = 5.4 + 1.99 + 73.5 + 0.077 = 80.97 (W) IN1(35kV) = = IƠ = = = 0.26 (kA) IN1 = IN1(35kV) ´ kB = 0.26 ´ = 0.91 kA ixk = 1.8´´ IN = 2.32 kA Tính toán tương tự đối với các điểm ngắn mạch khác ,ta có kết quả tính ngắn mạch ghi trong bảng 3.20 Bảng 3.20 : kết quả tính ngắn mạch. Điểm ngắn mạch IN (kA) ixk N 2.63 6.69 N1 0.91 2.32 N2 0.899 2.288 N3 0.898 2.285 N4 0.899 2.289 N5 0.899 2.288 N6 0.897 2.282 3.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện : 3.4.3.1 .Trạm biến áp trung gian: Trạm biến áp trung gian là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về và hạ cấp điện áp từ 35 kV xuống 10 kV để cung cấp điện cho nhà máy ,do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy .Sơ đồ cần phải thoả mãn các điều kiện sau : đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải ,phải rõ ràng và thuận tiện trong vận hành và sử lí sự cố ,an toàn lúc vận hành và sửa chữa ,hợp lí về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật. Nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại II nên trạm biến áp trung gian phải được cung cấp bởi hai đường dây nối với hệ thống,trạm có một thanh góp có phân đoạn ,liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp bằng máy cắt hợp bộ. Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 10kV . Để chống sét truyền từ đường dây vào trạm biến áp ta dặt chống sét van trên các thanh cái cao áp . Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn thành dòng điện 5A để cung cấp cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ. a. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt ,thanh cái của TBATG: Các máy cắt đặt tại trạm biến áp trung gian gồm có hai máy cắt cấp 35 kV nối đường dây trên không cấp điện cho trạm ,hai máy cắt cấp 10 kV sau thanh cái hạ áp của trạm, một máy cắt cấp 10kV nối giữ hai phân doạn thanh góp và 10 máy cắt cấp 10 kV nối thanh góp với các tuyến cáp cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng. Các máy cắt có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện ,đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành ,máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch bảo vệ các phần tử của hệ thống. + Chọn máy cắt cấp 35 kV : Điện áp định mức : Uđm MC ³ Uđm .m =35 kV Dòng điện định mức: Iđm MC ³ Ilvmax = 2´ Ittnm =2´ 13.34 =26.68A Dòng điện cắt định mức: Iđm cắt ³ IN = 2.63 kA Dòng điện ổn định động cho phép : iđm.đ ³ ixk = 6.69 kA Căn cứ vào các số liệu kĩ thuật đã tính toán được ta chọn máy cắt SF6 ngoài trời 36kV loại GI-E do Schneider chế tạo có các thông số như sau: Loại MC Cách điện Iđm (A) Uđm (kV) IN3s(kA) INmax (kA) 36GI-E16 SF6 630 36 16 40 + Chọn máy cắt hợp bộ cấp 10 kV : Điện áp định mức : Uđm MC ³ Uđm .m =10 kV Dòng điện định mức: Iđm MC ³ Ilvmax =2´ 13.34 =26.68 A Dòng điện cắt định mức: Iđm cắt ³ IN = 0.91 kA Dòng điện ổn định động cho phép : iđm.đ ³ ixk = 2.32 kA Căn cứ vào các số liệu kĩ thuật đã tính toán được ta chọn các tủ máy cắt hợp bộ có cấp điện áp 12kV của SIEMENS chế tạo loại 8DC 11 cách điện SF6, không cần bảo trì có các thông số như sau: Loại MC Cách điện Iđm (A) Uđm (kV) IN3s(kA) INmax (kA) 8DC-11 SF6 1250 36 25 63 Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A . Thanh cái ở trạm biến áp trung gian có dòng ổn định động Iôđ = 63 kV lớn hơn rất nhiều so với dòng điện ngắn mạch và dòng điện xung kích tại điểm ngắn mạch trên thanh cái của TBATG . Vì vậy thanh cái đã chọn đạt yêu cầu. b. Lựa chọn và kiểm tra BU: Máy biến áp đo lường ,kí hiệu BU có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kì xuống 100 V hoặn 100/ V cấp nguồn áp cho các mạch đo lường , điều khiển tín hiệu , bảo vệ . Các BU thường có sơ đồ V/V ; Y/Y ngoài ra còn có loại BU 3 pha 5 trụ đấu sao 0,sao 0 ,tam giác hở , ngoài chức năng thông thường , cuộn tam giác hở báo trạm đất 1 pha . BU được chọn theo các điều kiện sau : + Điện áp + Sơ đồ đấu dây ,kiểu máy + Cấp chính xác + Công suất định mức Chọn dây dẫn nối BU với các dụng cụ đo lường Chọn BU loại 4MS32 , kiểu hình trụ do SIEMENS chế tạo . Bảng 3.22 : Thông số của BU: Thông số kĩ thuật 4MS32 Uđm (kV) 12 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ kV 28 U chịu đựng xung 1.2/50s (kV) 75 U1dđ (kV) 12/ U2dđ (kV) 100/ Tải định mức (VA) 400 c. Lựa chọn và kiểm tra BI : Chức năng của máy biến dòng điện là biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kì xuống 5A (đôi khi 1A 10A) , nhằm cấp nguồn dòng cho các mạch đo lường , bảo vệ , tín hiệu ,điều khiển…. Máy biến dòng được chọn theo các điều kiện sau : + Sơ đồ nối dây và kiểu máy + Điện áp danh định UdđBI ≥ UdđLĐ + Dòng điện danh định IdđBI ≥ Icb + Chọn BI cho cho các mạng cáp : Khi sự cố MBA có thể quá tải 30% , BI được chọn theo dòng cưỡng bức qua MBA có công suất lớn nhất trong mạng là 400 kVA . IdđBI ≥ (A). Chọn BI loại 4MA72 do SIEMENS chế tạo . Bảng 3.23a:Thông số của BI loại 4MA72 Thông số kĩ thuật 4MA72 Udđ (kV) 12 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ (kV) 28 U chịu đựng xung 1.2/50s (kV) 75 I1dđ (A) 20-2500 I2dđ (A) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 + Chọn BI cho mạng ĐDK : IdđBI ≥ (A) Chọn BI loại 4MA76 do SIEMENS chế tạo . Bảng 3.23b:Thông số của BI loại 4MA76 : Thông số kĩ thuật 4MA76 Udđ (kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ (kV) 70 U chịu đựng xung 1.2/50s (kV) 170 I1dđ (A) 20-2000 I2dđ (A) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 d. Lựa chọn chống sét van : Chống sét van là một thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào trạm biến áp .Với điện áp định mức của lưới thì điện trở chống sét có trị số vô cùng lớn không cho dòng điện đi qua ,khi có điện áp sét thì điện trở có giá trị rất nhỏ và đưa dòng điện xuống đất. Chọn chông sét van cho cấp điện áp 35 kV Chọn chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Udđ = 36 kV , loại giá đỡ ngang AZLP501B36 . 3.4.3.2 .Lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp phân xưởng : Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt không xa TBATG . Nên phía cao áp chỉ cần cầu dao và cầu chì . Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi sửa chữa . Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp . Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh , Thanh cái hạ được phân đoạn bằng áptômát phân đoạn (đối với trạm đặt hai máy ) .Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho các máy biến áp làm việc độc lập .Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp sự cố . a. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly * Chọn dao cách ly cấp điện áp 35 kV: Ta dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ cho việc mua sắm , lắp đặt thay thế , dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : + Điện áp danh định : Udđ CL ≥ Udđ m = 35 kV . + Dòng điện danh định : Idđ CL ≥ Ilv max = 2Ittnm= 2´13.34=26.68 (A) + Dòng điện ổn định động cho phép : idđ Đ ≥ ixk = 6.68 (kA). Chọn loại DN 35/400 do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.24a: Thông số kĩ thuật của dao cách ly: Udđ (kV) Idđ (A) INT (kA) INmax (kA) 35 400 12 31 * Chọn dao cách ly cấp điện áp 10 kV: Ta dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ cho việc mua sắm , lắp đặt thay thế , dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : + Điện áp danh định : Udđ CL ≥ Udđ m = 10 kV . + Dòng điện danh định : Idđ CL ≥ Ilv max = 2Ittpx max= 2´805´=64.4 (A) + Dòng điện ổn định động cho phép : idđ Đ ≥ ixk = 2.32 (kA). Chọn loại DT 10/200 do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.24a: Thông số kĩ thuật của dao cách ly: Udđ (kV) Idđ (A) INT (kA) INmax (kA) 10 200 6 23 b. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp : Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau : + Điện áp danh định : Udđ CC ≥ Udđ M = (10) kV + Công suất cắt danh định : Sdđ CC ≥ S ” (kVA). + Dòng điện danh định : Idđ Cắt ≥ I ” (kA) + Dòng điện danh định : Idđ CC ≥ Icb = Đối với các trạm B1 : Idđ CC ≥ Icb = = 30.02 (A) Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 206-3B do SIEMENS chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.25a : Thông số kĩ thuật của cầu chì: Udđ (kV) Idđ (A) Icắt Nmin (A) Icắt N (kA) 12 32 158 63 Đối với trạm B2 , B3 Idđ CC ≥ Icb = = 24.01 (A) Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 205-3B do SIEMENS chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.25c : Thông số kĩ thuật của cầu chì: Udđ (kV) Idđ (A) Icắt Nmin (A) Icắt N (kA) 12 25 120 80 Đối với trạm B1 , B5,B6 Idđ CC ≥ Icb = = 13.51 (A) Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 203-3B do SIEMENS chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.25d : Thông số kĩ thuật của cầu chì: Udđ (kV) Idđ (A) Icắt Nmin (A) Icắt N (kA) 12 16 62 63 Đối với trạm B4: Idđ CC ≥ Icb = = 37.53 (A) Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 208-3B do SIEMENS chế tạo có các thông số sau : Bảng 3.25b : Thông số kĩ thuật của cầu chì: Udđ (kV) Idđ (A) Icắt Nmin (A) Icắt N (kA) 12 40 200 40 c. Lựa chọn và kiểm tra áptômát : áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch . áptômát được chọn theo các điều kiện sau : - Đối với áptômát tổng và áptômát phân đoạn : + Điện áp danh định : Udđ A ≥ Udđ M = 0.38 (kV). + Dòng điện danh định : Idđ A ≥ Ilvmax = Đối với trạm B1 ,B5,B6: Idđ A ≥ Ilvmax = (A) Đối với trạm B2 , B3 : Idđ A ≥ Ilvmax = (A) Đối với trạm B4: Idđ A ≥ Ilvmax = (A) Chọn áptômát do hãng Merlin Gerin chế tạo kết quả như sau : Bảng III.28 Tên trạm Loại Số lượng Udđ (V) Idđ (A) ICắt N (kA) Số cực B1 NS400N 2 690 400 10 3 B2 C801N 2 690 800 25 3 B3 C801N 2 690 800 25 3 B4 C10001N 1 690 1000 25 3 B5 NS400N 2 690 400 10 3 B6 NS400N 2 690 400 10 3 d. Lựa chọn thanh góp : Thanh góp là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp tới và phân phối điện năng cho các phụ tải . Thanh góp còn được gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn. Các thanh góp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép .dòng điện cưỡng bức ,tính với trạm biến áp B4có Stt = 445.45 Stt = 445.45 k1k2Icp ≥ Icb = (A) Trong đó k1 = 0.95 Với thanh góp đặt ngang . k2 = 1 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ theo môi trường . Icp ≥ (A). Ta chọn thanh dẫn : 40´ 4 mm2 bằng đồng có Icp = 725) e. Kiểm tra cáp đã chọn : Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt : Trong đó : α : là hệ số nhiệt độ , cáp lõi đồng , α = 6 I∞ : là dòng điện ngắn mạch ổn định tqđ : là thời gian qui đổi được xác định như tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện đặt gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện ,tqđ = f(β’’,t) . t : là thời gian tồn tại ngắn mạch , t = 0.5s , ngắn mạch xa nguồn nên : β’’= 1 Tra tài liệu tìm được tqt = 0.4 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp : =6´1.344´ = 5.1 mm2 Vậy cáp 16 mm2 đã chọn là hợp lý . Chương IV : Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng xửa chữa cơ khí có diện tích 1730.77 m2 gồm 70 thiết bị được chia làm 5 nhóm. Công suất tính toán của phân xưởng là 154.44 kVA ,trong đó có 24.23 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp . Điện năng từ trạm biến áp B5 được đua về tủ phân phối của phân xưởng. Trong tủ phân phối đặt một áptômát tổng và 6 aptômat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng . Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lí và vận hành . Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tỉa có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ ,các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thanh các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông. Để đễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện ,tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptômát để bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. I . Lựa chọn các thiết bị cho trạm phân phối : I.1 Lựa chọn aptômát cho tủ phân phối : Sơ đồ tủ phân phối Các aptômát được chọn tương tự như trong chương III . kết qủa cho trong bảng 4.1: Bảng 4.1: Kết quả lựa chọn aptomát của Merlin Gerin cho tủ phân phối Tuyến cáp Itt ( A) Loại Idđ (A) Udđ (V) Icắt (kA) Số cực áptômát tổng 676.79 C801N 800 690 25 4 TPP-TĐL1 155.28 NS250N 250 690 8 4 TPP-TĐL2 162 NS250N 250 690 8 4 TPP-TĐL3 267 NS400N 400 690 10 4 TPP-TĐL4 170.4 NS250N 250 690 8 4 TPP-TĐL5 89.12 NC 100H 100 440 6 4 I.2 Chọn cáp tử tủ phân phối đến các tủ động lực: Các đường cáp tử tủ phân phối đến các tủ động lực được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh nối đi lại của phân xưởng .Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép ,phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp không lớn nên không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp. Điều kiện chọn cáp: khc x Icp ≥ Itt ( khc = 1) Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng aptomát Icp ≥ Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực I: Icp ≥ Itt = 155.28A Icp ≥ = = 208.33 A Từ kết quả trên ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo : 4G 70 có Icp = 254 A . Kết quả chọn các tuyến cáp khác cho trong bảng IV.2 Bảng IV.2 Tuyến cáp Itt (A ) Ikddt /1.5 F (mm2) Icp (A) TPP-ĐL1 155.28 208.33 4G 70 254 TPP-ĐL2 162 208.33 4G 70 254 TPP-ĐL3 267 333.33 4G 120 343 TPP-ĐL4 170 208.33 4G 70 254 TPP-ĐL5 89.12 83.33 4G 10 87 II. Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áptômát: Khi tính ngắn mạch phía hạ áp ta xem máy biến áp B4 là nguồn ( được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn ) .Vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không thay đổi khi ngắn mạch , ta có : IN =I” =I∞ . Giả thiết nà sẽ làm cho dòng ngắn mạch tính toán được sẽ lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ được điện áp trên thanh cái của trạm phân xưởng không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA .Song nếu với dòng ngắn mạch tính toán này thì các thiết bị lựa chọn hoàn toàn làm việc tốt trong thực tế .Để đơn giản ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. Sơ đồ thay thế cho sơ đồ đi dây từ trạm B4 cấp điện cho Phân xưởng sửa chữa cơ khí . PXSCCK nhận điện từ thanh góp TG1 của trạm B4 , A1 nối giữa B4 và TG1 , A2 đặt đầu và cuối đường cáp C1 nối với 2 thanh góp TG1 và TG2 , TG2 đặt trong tủ phân phối của phân xưởng sữa chữa cơ khí .A3 là aptômát đặt ở đầu và cuối đường cáp C2 nhận điện từ tủ phân phối cấp điện cho tủ động lực 3 .Tủ động lực 3 có dòng tính toán lớn nhất nên khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất . Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ thay thế : 4.2.1. Các thông số của sơ đồ thay thế : + Điện trở và điện kháng của MBA : Sdđ = 180 kVA = 2.1kW UN% = 4% (). RB = (). + Thanh góp trạm biến áp phân xưởng TG1 : Kích thước 40x4 mm2 mỗi pha ghép một thanh Chiều dài : l = 1.2 m Khoảng cách trung bình hình học : D = 150 mm r0 = 0.167 x10-3 /m ; RTG1 = r0 x l = 0.167x10-3 x1.2 = 0.2x10-3 () x0 = 0.189 x10-3 /m ; XTG1 = x0 x l = 0.189x10-3 x1.2 = 0.23x10-3 () + Thanh góp trong tủ phân phối TG2 : Chọn theo điều kiện kncxIcp ≥ Ittpx = 234.65 (A) Chọn loại thanh cái bằng đồng có kích thước 25x3 mm2 mỗi pha ghép một thanh có Icp = 340 (A) Chiều dài : l = 1.2 m Khoảng cách trung bình hình học : D = 150 mm r0 = 0.268 x10-3 /m ; RTG2 = r0 x l = 0.268x10-3 x1.2 = 0.32x10-3 () x0 = 0.2 x10-3 /m ; XTG2 = x0 x l = 0.2x10-3 x1.2 = 0.24x10-3 () + Điện trở và điện kháng của áptômát : áptômát của B4(A1) : RA1 = 0.05x10-3 () ; XA1 = 0.064x10-3 (); RT1 = 0.15x10-3 () áptômát của tủ phân phối (A2) : Loại C801N RA2 = 0.071x10-3 () ; XA2 = 0.09x10-3 (); RT2 = 0.15x10-3 () áptômát của tủ động lực (A3) :Loai NS400N RA3 = 0.1x10-3 () ; XA3 = 0.15x10-3 (); RT3 = 0.4x10-3 () + Điện trở và điện kháng cáp (C1) và điện trở và điện kháng cáp (C2): Chiều dài : l rất nhỏ coi như bàng 0 nên coi nhu không có điện trở và điện kháng 2. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn : + Tính ngắn mạch tại N1 : RS1 = RB + RA1 + RT1 + RTG1 + 2RA2 + 2RT2 + RC1 = 1.842x10-3 (). XS1 = XB + XA1 + XTG1 + 2XA2 + XC1 = 36.47x10-3 (). ZS1 = = = 36.52x10-3 (). IN1 = = (A). ixk1 = 1.8xx IN1 = 1.8xx6.3 = 16.1 (kA) Kiểm tra áptômát : Loại C801N có ICắt N = 25 (kA). Loại NS400N có ICắt N = 10 (kA) > IN1 = 6.3 (kA). Vậy các áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động . + Tính ngắn mạch tại N2 : RS2 = RS1 + RTG2 + 2RA3 + 2RT3 + RC2 = 3.162x10-3 (). XS2 = XS1 + XTG2 + 2XA3 + XC2 = 37.01x10-3 (). ZS2 = = = 37.14x10-3 (). IN2 = = (A). ixk2 = 1.8xx IN1 = 1.8xx6.22= 15.8 (kA) Kiểm tra áptômát : Loại NS400N có ICắt N = 10 (kA) > IN2 = 6.22 (kA). Vậy các áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động . Kiểm tra cáp tiết diện 4G35 mm2 : Tiết diện ổn định nhiệt của cáp : =6x6.22x = 23.6 mm2 Vậy chọn cáp 3G120 mm2 là hợp lý . Vậy chọn cáp 3G35 mm2 là hợp lý . 4.3. Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng: Sơ đồ tủ động lực : Lựa chọn các tủ động lực : Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô cũ chế tạo CP62-7/1 đầu vào câu dao –cầu chì 400A , 8 đầu ra 100 A : 8x 100A . Chọn cầu chì cho các tủ động lực : Điều kiện chọn cầu chì: + Điều kiện chung cho tất cả các loại cầu chì là : Udđ cc ≥ Udđ .m Idc ≥ Ilv max + Cầu chì cấp điện cho 1 động cơ, chọn theo 2 điều kiện: + Cầu chì tổng (CCT) cấp điện cho cả nhóm động cơ, chọn theo 3 điều kiện : + Điều kiện chọn lọc ,Idc của cầu chì phải lớn hơn ít nhất 2 cấp so với Idc của cầu chì nhánh lớn nhất. Trong đó : + Itt.nhóm : dòng tính toán của nhóm phụ tải + Idc : dòng chảy của cầu chì + Iđm.Đ dòng định mức của động cơ + Kmm : hệ số mở máy . + Imm.max : dòng mở máy lớn nhất + Ksd : hệ số sử dụng + a : Hệ số tính toán, phụ thuộc đặc điểm của mạng. + Đối với động cơ không đồng bộ thì Kmm=5á7 + Các máy công cụ coi khởi động không tải lấy a=2,5 , máy biến áp hàn khởi động có tải lấy a=1,6 Chọn cầu chì cho tủ động lực I : + Cầu chì bảo vệ búa hơI để rèn : Idc ≥ Idđ = 70.9 A Idc ≥ =114.8 A Chọn Idc = 120 A + Cầu chì bảo vệ lò rèn 4.5 kW: Idc ≥ Idđ = 11.4A Idc ≥ =5.7 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ lò rèn 6 kW: Idc ≥ Idđ = 15.19 A Idc ≥ =7.6 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ máy ép ma sát 10 kW: Idc ≥ Idđ = 25.32 A Idc ≥ =12.66 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ lò điện 15 kW: Idc ≥ Idđ = 37.98 A Idc ≥ =18.99 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ dầm treo palăng 4.85 kW: Idc ≥ Idđ = 12.28 A Idc ≥ =6.14 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ quạt li tâm 7.0 kW: Idc ≥ Idđ = 17.73 A Idc ≥ =8.87 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ máy biến áp 4.4 kW: Idc ≥ Idđ = 5.57 A Idc ≥ =2.79 A Chọn Idc = 30 A + Cầu chì bảo vệ buá hơi để rèn 10 kW: Idc ≥ Idđ = 25.32 A Idc ≥ =50.64 A Chọn Idc = 60 A + Cầu chì tổng động lực I : Chọn Idc = 400 A Các nhóm khác chọn cầu chì tương tự như trên. Lựa chọn dây dẫn từ các tủ tới từng động cơ: Tất cả dây dẫn trong xưởng chọn loại dây cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, khc= 0.7 Chọn dây cho nhóm I: +Dây từ ĐL 1 đến Búa hơi để rèn 28 kW Chọn dây 4G 16 có I =113 A 0.7ì113 >70.9A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì113 > A +Dây từ ĐL1 đến Lò rèn 4.5 kW Chọn dây 4G 1.5 có I =31 A 0.7ì31 >11.4A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì31 > A +Dây từ ĐL1 đến Lò rèn 6.0 kW Chọn dây 4G 1.5 có I =31 A 0.7ì31 >15.19A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì31 > A +Dây từ ĐL1 đến Máy ép ma sát 25.32 kW Chọn dây 4G 2.5 có I =41 A 0.7ì41 >25.32A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì41 > A +Dây từ ĐL1 đến Lò điện 15 kW Chọn dây 4G 4 có I =53 A 0.7ì53 >37.98A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì53 > A +Dây từ ĐL1 đến Dầm treo 4.85 kW Chọn dây 4G 1.5 có I =31 A 0.7ì31 >12.28A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì31 > A +Dây từ ĐL1 đến Quạt li tâm 7.0 kW Chọn dây 4G 1.5 có I =31 A 0.7ì31 >17.73A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì31 > A +Dây từ ĐL1 đến Máy biến áp 2.2 kW Chọn dây 4G 1.5 có I =31 A 0.7ì31 >5.57 A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì31 > A +Dây từ ĐL1 đến Búa hơi để rèn 10 kW Chọn dây 4G 2.5 có I =41 A 0.7ì41 >25.32A Kết hợp với Idc=30A 0.7ì41 > A Các nhóm khác cũng chọn tương tự kết quả ghi trong bảng sau: Tên máy Phụ tải Cầu chì Dây dẫn Pđm, kw Iđm, A Mã hiệu Idc, A Mã hiệu Fc, mm2 Icp, A 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhóm 1 Búa hơi để rèn 10 70.9 P001-2-H 120 4G16 16 113 Lò rèn 4.5 11.4 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Lò rèn 6 15.19 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy ép ma sát 10 25.32 P001-2-H 30 4G2.5 2.5 41 Lò điện 15 37.98 P001-2-H 30 4G4 4 53 Dầm treo 4.85 12.28 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Quạt ly tâm 7 17.73 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy biến áp 2.2 5.57 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Búa hơi để rèn 10 25.32 P001-2-H 30 4G2.5 2.5 41 Nhóm 2 Lò rèn 4.5 11.4 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Quạt lò 2.8 7.09 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Quạt thông gió 2.5 6.33 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy mài sắc 3.2 8.1 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Lò điện 30 75.97 P052-2-H 160 4G16 16 113 Lò điện để Ram 36 91.16 P052-2-H 200 4G25 25 144 Lò điện 20 50.64 P052-2-H 120 4G16 16 113 Bể dầu 4 10.13 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 TBị để tôI bánh răng 18 45.58 P052-2-H 100 4G6 6 66 Bể dầu có nhiệt 3 7.6 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Nhóm 3 Lò bằng chạy điện 30 75.97 P052-2-H 160 4G16 16 113 LĐ để hoá cứng lkiện 90 227.9 P005-2-H 500 4G120 120 343 Máy đo độ cứngđcôn 0.6 1.52 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy mài sắc 0.25 0.63 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Cần trục cánh 1.3 3.29 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Nhóm 4 Thiết bị đo cao tần 80 202.6 P005-2-H 500 4G95 95 301 Thiết bị đo bi 23 58.24 P052-2-H 120 4G10 10 87 Lò điện 20 50.64 P052-2-H 120 4G10 10 87 Nhóm 5 Máy nén khí 45 114 P052-2-H 250 4G35 35 174 Máy bào gỗ 6.5 11.4 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy khoan 4.2 8.1 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Bàn ca đai 4.5 11.4 P001-2-H 30 4G1.5 1.5 31 Máy bào gỗ 7 17.73 P001-2-H 50 4G1.5 1.5 31 Máy ca tròn 7 17.73 P001-2-H 50 4G1.5 1.5 31 Quạt gió trung áp 9 22.79 P001-2-H 50 4G2.5 2.5 41 Quạt gió số 9.5 12 30.38 P001-2-H 100 4G4 4 53 Quạt số 14 18 45.58 P001-2-H 100 4G6 6 66 Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy Phần lớn hộ công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động cơ không đồng bộ, tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng điện xí nghiệp, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. Đường dây và các thiết bị khác tiêu thụ khoảng 10%,... tùy thuộc vào thiết bị điện mà xí nghiệp có thể tiêu thụ một lượng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một lượng công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện do đó để có lợi về kinh tế - kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosj làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện . - Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách : + Thay các động cơ non tải bằng các động có công suất nhỏ hơn. + Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải. + Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải. + Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ. - Nếu tiến hành các biện pháp trên để giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ mà hệ số công suất của xí nghiệp vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải dùng biện pháp khác đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 5.1.Xác định dung lượng bù : 5.1.1 Tính hệ số Cosjtb của toàn xí nghiệp. Công thức : Trong đó : + Ptt.Pxi : công suất tính toán của phân xưởng thứ i. Theo chương II ta có : cosjtb .XN =0.8. Hệ số cosj tối thiểu do nhà nước quy định là từ (0,85á 0,9), như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho xí nghiệp để nâng cao hệ số Cosj . 5.1.2 Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp