Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim đen

trường đhbk hà nội thiết kế môn học bộ môn hệ thống điện hệ thống cung cấp điện Tên đề tài thiết kế: Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy luyện kim đen Sinh viên thiết kế : Cán bộ hướng dẫn : PGS-TS Đặng Quốc Thống Nhiệm vụ thiết kế: Mở đầu. 1.1.Giới thiệu chung về nhà máy: Vị trí địa lý, kinh tế. Đặc điểm công nghệ. Đặc điểm và phân bố phụ tải. Phân loại phụ tải. 1.2.Nội dung tính toán thiết kế; Các tài liệu tham khảo. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 4.1.Chọn số lượng , dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng. 4.2. Chọn số lượng , dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian(trạm biến áp xí nghiệp)hoặc trạm phân phối trung tâm. 4.3.Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. Tính bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Các bản vẽ trên khổ giấy A0: Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xưởng sửa chữa cơ khí. Sơ đồ nguyên lý HTCCĐ toàn nhà máy. Các số liệu về nguồn điện và nhà máy: Điện áp: Tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực:250 (MVA). Đường dây cung cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 15 km. Nhà máy làm việc 3 ca. Lời nói đầu Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành công nghiệp nước ta ngày một khởi sắc và đóng góp một phần rất to lớn trong nền kinh tế quốc dân. Các nhà máy xí nghiệp không ngừng mọc lên ở khắp mọi nơi, tạo ra nhiều việc làm cho người dân cũng như của cải cho đất nước. Một phần không thể thiếu được của tất cả các công trình đó là các hệ thống cung cấp điện. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, ngành công nghiệp điện cũng đã và đang trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống các ngành công nghiệp ở Việt Nam nói riêng và toàn thế giới nói chung. Tất cả các lĩnh vực của đời sống đều cần đến điện năng. Khi xây dựng một khu dân cư, một khu công nghiệp hay là một nhà máy mới thì điều đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó. Bản thiết kế môn học cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp nhằm mục đích giúp sinh viên biết vận dụng những kiến thức đã học vào việc thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Nhiệm vụ thiết kế môn học tuy không lớn nhưng đòi hỏi sinh viên phải có tương đối đầy đủ kiến thức tổng hợp. Trong quá trình học môn Hệ thống cung cấp điện, em đã được nhận đồ án môn học “Thiết kế cấp điện cho nhà máy luyện kim đen”. Đây là bước đầu tập dượt giúp em có một số kinh nghiệm khi thiết kế tốt nghiệp cũng như công tác sau này. Để hoàn thành bản thiết kế, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, không thể không kể đến sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Đặng Quốc Thống. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên bản đồ án vẫn còn những thiếu sót. Vì vậy em mong nhận được sự nhận xét và góp ý của thầy cô và các bạn để bản thiết kế của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn trực tiếp là thầy Đặng Quốc Thống đã giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế đồ án môn học này. Mục lục Chương 1: Mở đầu Giới thiệu chung về nhà máy Nội dung tính toán thiết kế. Chương 2: Xác định phụ tải tính toán 2.1. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng và công suất trung bình. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Phương pháp xác định PTTT theo suất chi phí điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm. Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện theo 1 đơn vị diện tích. Xác định PTTT trực tiếp. 2.2. Trình tự xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại. 2.2.1. Phân nhóm phụ tải. 2.2.2. Tính toán phụ tải cho từng nhóm. 2.2.3. Tính toán phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 2.2.4. Xác định PTTT cho toàn phân xưởng. 2.3. Xác định PTTT cho các phân xưởng còn lại. 2.3.1. Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.3.2. Xác định PTTT của các phân xưởng còn lại. 2.3.3. Phụ tải tính toán cho nhà máy. 2.4. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải. Xác định tâm phụ tải điện. Biểu đồ phụ tải điện. Chương 3: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy. 3.1. Đặt vấn đề. 3.2. Vạch các phương án cung cấp điện. 3.2.1. Phương án về các TBA phân xưởng. 3.2.2. Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng. 3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các TBA phân xưởng. 3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý. 3.3.1. Phương án 1. 3.3.2. Phương án 2. 3.3.3. Phương án 3. 3.3.4. Phương án 4. 3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. 3.4.1. Chọn dây dẫn từ TBA khu vực về trạm PPTT. 3.4.2. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện. 3.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện. Chương 4: Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 4.1. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối. 4.1.1. Chọn cáp từ trạm TBA B5 về tủ phân phối của phân xưởng. 4.1.2. Chọn attomat cho tủ phân phối. 4.1.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động động lực. 4.2. Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và attomat. 4.2.1. Các thông số của sơ đồ thay thế. 4.2.2. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn. Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng. Chương 5: Tính bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất. 5.1. Đặt vấn đề. 5.2. Chọn thiết bị bù. 5.3. Xác định và phân bố dung lượng bù. 5.3.1. Dung lượng bù toàn xí nghiệp. 5.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các TBA phân xưởng. Chương 6: Thiết kế chiếu sáng chung của phân xưởng xửa chữa cơ khí. 6.1. Đặt vấn đề. 6.2. Lựa chọn số lượng và công suất hệ thống đèn chiếu sáng chung. 6.3. Thiết kế mạng điện chiếu sáng. Chương I: Mở đầu Giới thiệu chung về nhà máy: Nhà máy luyện kim đen được xây dựng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên với quy mô lớn gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc.Đó là các phân xưởng: PX luyện gang, PX lò Mactin, PX máy cán phôi tấm, PX cán nóng, PX cán nguội, PX tôn, PX sửa chữa cơ khí, trạm bơm, ban quản lý và phòng thí nghiệm. Do đặc điểm của công nghệ luyện kim là thải nhiều khí bụi nên các nhà máy luyện kim hầu hết đều được xây dựng ở xa thành phố,khu tập trung đông dân cư. Luyện kim là một ngành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, cung cấp nguyên vật liệu cho các ngành khác như: cơ khí chế tạo, giao thông, xây dựng ...Kinh tế càng phát triển thì nhu cầu về kim loại đen càng tăng cao vì sản lượng gang thép tính theo đầu người là một trong những chỉ tiêu chủ yếu để dánh giá tiềm lực kinh tế của đất nước.Do tầm quan trọng của nhà máy ta xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, cần được đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục. Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax=5500 h, các thiết bị làm việc với công suất tải gần định mức. Các phân xưởng Luyện gang và Cán luôn đòi hỏi nhiều điện năng hơn cả. Các phân xưởng này đều là hộ loại I. Phân xưởng sửa chữa cơ khí và ban quản lý và phòng thiết kế đều là hộ tiêu thụ loại III. Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cấp điện tuqf trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 km bằng đường dây trên không lộ kép, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm trung gian là SN=250 MVA. Nội dung tính toán thiết kế: Bảng 1.1:Danh sách phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) Diện tích(m2) 1 Phân xưởng luyện gang (phụ tải 3KVlà 3200KW) 8200 7437 2 Phân xưởng lò Mactin 3500 6000 3 Phân xưởng máy cán phôi tấm 2000 2625 4 Phân xưởng cán nóng(phụ tải 3KVlà 2500KW) 7500 10812 5 Phân xưởng cán nguội 4500 2812 6 Phân xưởng tôn 2500 9375 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 1875 8 Trạm bơm(phụ tải 3KVlà 2100KW) 3200 1500 9 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 320 4500 10 Chiếu sáng phân xưởng Xđ theo diện tích Bảng1.2: Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 máy Toàn bộ Bộ Phận Dụng Cụ 1 Máy tiện ren 4 IK625 10,0 40,0 2 Máy tiện ren 4 IK620 10,0 40,0 3 Máy doa toạ độ 1 2450 4,5 4,5 4 Máy doa ngang 1 2614 4,5 4,5 5 Máy phay vạn năng 2 6H82 7,0 14,0 6 Máy phay ngang 1 6H84G 4,5 4,5 7 Máy phay chép hình 1 6HP KP 5,62 5,62 8 Máy phay đứng 2 6H12 7,0 14,0 9 Máy phay chép hình 1 642 1,7 1,7 10 Máy phay chép hình 1 6461 0,6 0,6 11 Máy phay chép hình 1 64616 3,0 3,0 12 Máy bào ngang 2 7M36 7,0 14,0 13 Máy bào giường một trụ 1 MC38 10,0 10,0 14 Máy xọc 2 7M430 7,0 14,0 15 Máy khoan hướng tâm 1 2A55 4,5 4,5 16 Máy khoan đứng 1 2A125 4,5 4,5 17 Máy mài tròn 1 36151 7,0 7,0 18 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8 2,8 19 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10,0 10,0 20 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2,8 2,8 21 Máy ép thuỷ lực 1 PO-53 4,5 4,5 22 Máy khoan để bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 23 Máy mài sắc 2 - 2,8 5,6 24 Máy ép tay kiểu vít 1 - - - 25 Bàn thợ nguội 10 - - - 26 Máy giũa 1 - 1,0 1,0 27 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8 2,8 Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện 28 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 14,0 29 Máy tiện ren 2 I616 4,5 9 30 Máy tiện ren 2 IE6IM 3,2 6,4 31 Máy tiện ren 2 I P63A 10,0 20,0 32 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 2,8 33 Máy khoan đứng 1 2A150 7,0 7,0 34 Máy phay vạn năng 1 6H81 4,5 4,5 35 Máy bào ngang 1 7A35 5,8 5,8 36 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8 2,8 37 Máy mài phẳng 1 - 4,0 4,0 38 Máy cưa 1 872A 2,8 2,8 39 Máy mài hai phía 1 - 2,8 2,8 40 Máy khoan bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 41 Máy ép tay 1 P-4T - - 42 Bàn thợ nguội 8 - - Mặt bằng nhà máy Chương 2: Xác định phụ tải tính toán 2.1. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: 2.1.1. Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Ptt = knc.Pđ Trong đó: Knc : hệ số nhu cầu của thiết bị, tra trong sổ tay kỹ thuật Đối với nhóm thiết bị: Khi của các thiết bị sai khác nhau không nhiều thì cho phép xác định: Pđ : công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng Pđ ằ Pdđ [KW]. Phương pháp này khá đơn giản, khối lượng tính toán ít song kết quả thiếu tin cậy nên thường chỉ dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. 2.1.2. Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng và công suất trung bình: Ptt = khd. Pđ khd: Hệ số hình dáng, tra trong sổ tay kỹ thuật. Phương pháp này ít dùng khi thiết kế bởi trong giai đoạn này ta chưa biết chính xác đồ thị phụ tải. 2.1.3. 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 ± b.s Trong đó: Ptt: Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị. s : Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. b : Hệ số tán xạ của s. Phương pháp này cũng ít dùng trong thiết kế quy hoạch bởi chưa biết rõ đồ thị phụ tải. 2.1.4. Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Ptt = kmax.Ptb = kmax.ksd.Pdđ Trong đó: Ptb : Công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị. kmax : Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: Kmax = f(nhq, Ksd) ksd : Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật. nhq : Số thiết bị dùng điện hiệu quả. Số thiết bị dùng điện hiệu quả là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện, đúng bằng số thiết bị thực tế (có thể có công suất và chế độ làm việc khác nhau) đã gây ra trong quá trình làm việc. Tuy nhiên biểu thức không thuận tiện. Quy định khi n>4 cho phép dùng các phương pháp gần đúng để xác định nhq với sai số trong khoảng Khi thì Pdđmax và Pdđmin là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm và công suất của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. Chú ý: Nếu trong n thiết bị có n1 thiết bị mà tổng công suất của nó không lớn hơn 5% công suất cả nhóm thì: nhq = n- n1 Khi thì Khi không áp dụng được hai trường hợp trên: Việc tiến hành xác định theo các bước sau: Tính n và n1 n : Tổng số thiết bị có trong nhóm n1 : Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Tính Tính Tra bảng tìm Tính Đây là phương pháp rất hay dùng trong thực tế để xác định phụ tải tính toán cho các xí nghiệp công nghiệp bởi khối lượng tính toán không quá lớn song kết quả tính toán có thể tin cậy được. Trong 1 số trường hợp cụ thể còn có thể dùng các công thức gần đúng sau: Nếu: thì PTTT được tính theo công thức: Nếu: thì PTTT được tính theo công thức: Trong đó: kti: 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 ổ chế độ dài hạn. kti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Nếu thì PTTT được tính theo công thức Đối với các thiết bị có 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 điện có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng.Trước khi xác định phải quy đổi công suất của các phụ tải một pha về phụ tải ba pha tương đương. Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha: Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp dây: 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 theo công thức: Trong đó là hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch máy. 2.1.5. Xác định PTTT theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm: a0: Suất chi phí điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm, xác định qua thiết kế hoặc tra sổ tay. M: Số sản phẩm sản xuất ra trong 1 năm. Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất. Nếu M là số sản phẩm sản xuất ra trong ca mang tải lớn nhất thì Tmax=8h Đây là phương pháp hay được dùng để xác định PTTT của các nhà máy xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương đối ổn định như: NM dệt, NM sợi, trạm bơm, tạm nén khí, hệ thống thông gió… 2.1.6. Xác định PTTT theo suất trang bị điện theo 1 đơn vị diện tích : p0: Tra trong sổ tay kỹ thuật hoặc tự điều tra. F : Diện tích bố trí thiết bị. Đây là phương pháp hay dùng để xác định PTTT của các nhà máy, xí nghiệp có phụ tải tương đối đều như NM sợi, NM may, …, xác định phụ tải tính toán của các công trình dân dụng như trường học, nhà ở, công sở, bảo vệ, và đặc biệt rất hay được dùng để xác định PTTT chiếu sáng. 2.1.7. Xác định PTTT trực tiếp: Phương pháp tính trực tiếp là phương pháp sử dụng trong hai trường hợp: *Phụ tải không nhiều song lại đa dạng nên với mỗi mảng phụ tải cần điều tra thống kê và lựa chọn một phương pháp tính toán thích hợp.Trên cơ sở đó sẽ xác định được PTTT của khu vực được thiết kế có tính đến hệ số đồng thời. *Phụ tải khá lớn song tương đối giống nhau có thể tiến hành điều tra tính toán cho 1 đơn vị phụ tải rồi suy ra PTTT của toàn bộ khu vực kinh tế. 2.2. Trình tự xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: 2.2.1. Phân nhóm phụ tải: Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc rất khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác thì cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm thiết bị điện cần phải tuân theo những nguyên tắc sau: Các thiết bị trong cùng một nhóm nên để gần nhau để giảm chiềudài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi hơn cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau dể giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu vào ra của các tủ động lực thường nằm trong khoảng từ 8 đến 12 đường. Tuy nhiên thường rất khó thoả mãn cùng một lúc cả ba nguyên tắc trên,do đó người thiết kế cần bố trí lựa chon cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất. Hơn nữa ngày nay các tủ động lực thường được chế tạo theo đơn đặt hàng, số đường vào ra cũng như công suất của tủ cũng ít bị hạn chế hơn. Chính vì vậy, trong bản thiết kế này chúng ta chỉ cần thoả mãn nguyên tắc 1, có nghĩa là các thiết bị trong cùng một nhóm nên để gần nhau để giảm tối đa tổn thất trên đường dây. Dựa theo nguyên tắc này, đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí, ta tiến hành phân nhóm các thiết bị như sau: Bảng 2.1 : Bảng tổng kết phân nhóm TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất (KW) Iđm 1 máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 4 IK625 10,0 40,0 2 Máy tiện ren 4 IK620 10,0 40,0 3 Máy doa toạ độ 1 2450 4,5 4,5 4 Máy doa ngang 1 2614 4,5 4,5 Tổng nhóm 1 10 89,0 1 Máy phay vạn năng 2 6H82 7,0 14,0 2 Máy phay ngang 1 6H84G 4,5 4,5 3 Máy phay chép hình 1 6HPKP 5,62 5,62 4 Máy phay đứng 2 6H12 7,0 14,0 5 Máy phay chép hình 1 642 1,7 1,7 6 Máy phay chép hình 1 6461 0,6 0,6 7 Máy phay chép hình 1 64616 3,0 3,0 Tổng nhóm 2 9 47,0 1 Máy bào ngang 2 7M36 7,0 14,0 2 Máy bào giường một trụ 1 MC38 10,0 10,0 3 Máy xọc 2 7M430 7,0 14,0 4 Máy khoan hướng tâm 1 2A55 4,5 4,5 5 Máy khoan đứng 1 2A125 4,5 4,5 Tổng nhóm 3 7 47 1 Máy mài tròn 1 36151 7,0 7,0 2 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8 2,8 3 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10,0 10,0 4 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2,8 2,8 5 Máy ép thuỷ lực 1 PO-53 4,5 4,5 6 Máy khoan để bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 7 Máy mài sắc 2 - 2,8 5,6 8 Máy giũa 1 - 1,0 1,0 9 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8 2,8 Tổng nhóm 4 10 37,15 1 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 14,0 2 Máy tiện ren 2 I616 4,5 9 3 Máy tiện ren 2 IE6IM 3,2 6,4 4 Máy tiện ren 2 I P 63A 10,0 20,0 Tổng nhóm 5 8 49,4 1 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 2,8 2 Máy khoan đứng 1 2A150 7,0 7,0 3 Máy phay vạn năng 1 6H81 4,5 4,5 4 Máy bào ngang 1 7A35 5,8 5,8 5 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8 2,8 6 Máy mài phẳng 1 - 4,0 4,0 7 Máy cưa 1 872A 2,8 2,8 8 Máy mài hai phía 1 - 2,8 2,8 9 Máy khoan bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 Tổng nhóm 6 9 33,15 2.2.2. Tính toán phụ tải cho từng nhóm: Nhóm 1: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 máy Toàn bộ 1 Máy tiện ren 4 IK625 10,0 40,0 2 Máy tiện ren 4 IK620 10,0 40,0 3 Máy doa toạ độ 1 2450 4,5 4,5 4 Máy doa ngang 1 2614 4,5 4,5 ồ Tổng nhóm 1 10 89,0 Tra phụ lục PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 10 ; n1 = 2 Tra phụ lục PLI.5(TL1)ta tìm được : nhq* = 0,89 Suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,89.10=8,9 Làm tròn : nhq =9 thiết bị. Tra phụ lục PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 9 ta tìm được kmax = 2,2 Phụ tải tính toán của nhóm 1: Nhóm 2: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 máy Toàn bộ 1 Máy phay vạn năng 2 6H82 7,0 14,0 2 May phay ngang 1 6H84G 4,5 4,5 3 May phay chép hình 1 6HP KP 5,62 5,62 4 May phay đứng 2 6H12 7,0 14,0 5 Máy phay chép hình 1 642 1,7 1,7 6 Máy phay chép hình 1 6461 0,6 0,6 7 Máy phay chép hình 1 64616 3,0 3,0 ồ Tổng cộng nhóm 2 9 43,42 Tra phụ lục PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 9 ; n1 = 6 Tra phụ lục PLI.5(TL1) ta tìm được : nhq* = 0,78 Suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,78.9=7,02 Làm tròn : nhq =7 thiết bị. Tra phụ lục PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 7 ta tìm được kmax = 2,48 Phụ tải tính toán của nhóm 2: Nhóm3: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 máy Toàn bộ 1 Máy bào ngang 2 7M36 7,0 14,0 2 Máy bào giường một trụ 1 MC38 10,0 10,0 3 Máy xọc 2 7M430 7,0 14,0 4 Máy khoan hướng tâm 1 2A55 4,5 4,5 5 Máy khoan đứng 1 2A125 4,5 4,5 ồ Tổng cộng nhóm 3 7 47 Tra bảng PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 7 ; n1 = 5 Tra phụ lục PLI.5(TL1) ta tìm được : nhq* = 0,9 Suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,9.7=6,3 Làm tròn : nhq =6 thiết bị. Tra phụ lục PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 6 ta tìm được kmax = 2,64 Phụ tải tính toán của nhóm 3: Nhóm4: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 máy Toàn bộ 1 Máy mài tròn 1 36151 7,0 7,0 2 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8 2,8 3 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10,0 10,0 4 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2,8 2,8 5 Máy ép thuỷ lực 1 PO-53 4,5 4,5 6 Máy khoan để bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 7 Máy mài sắc 2 - 2,8 5,6 8 Máy giũa 1 - 1,0 1,0 9 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8 2,8 ồ 10 37,15 Tra phụ lục PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 10 ; n1 = 2 Tra phụ lục PLI.5(TL1) ta tìm được : nhq* = 0,68 Suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,68.10=6,8 Làm tròn : nhq =7 thiết bị. Tra bảng PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 7 ta tìm được kmax = 2,48 Phụ tải tính toán của nhóm 4: Nhóm 5: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất(KW) 1 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 14,0 2 Máy tiện ren 2 I616 4,5 9 3 Máy tiện ren 2 IE6IM 3,2 6,4 4 Máy tiện ren 2 I P 63A 10,0 20,0 ồ Tổng cộng nhóm 5 8 49,4 Tra bảng PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 8 ; n1 = 4 Tra phụ lục PLI.5(TL1) ta tìm được : nhq* = 0,82 Từ đó suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,82.8=6,56 Làm tròn : nhq =7 thiết bị. Tra phụ lục PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 7 ta tìm được kmax = 2,48 Phụ tải tính toán của nhóm 5: Nhóm 6: TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Iđm(A) Công suất(KW) 1 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 2,8 2 Máy khoan đứng 1 2A150 7,0 7,0 3 Máy phay vạn năng 1 6H81 4,5 4,5 4 Máy bào ngang 1 7A35 5,8 5,8 5 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8 2,8 6 Máy mài phẳng 1 - 4,0 4,0 7 Máy cưa 1 872A 2,8 2,8 8 Máy mài hai phía 1 - 2,8 2,8 9 Máy khoan bàn 1 HC-12A 0,65 0,65 ồ Tổng cộng nhóm 6 9 33,15 Tra phụ lục PLI.1(TL1) ta tìm được ksd = 0,15; cosj = 0,6. Ta có: n = 9 ; n1 = 4 Tra phụ lục PLI.5(TL1) ta tìm được : nhq* = 0,8 Từ đó suy ra số thiết bị dùng điện hiệu quả là : nhq = nhq*.n = 0,8.9=7,2 Làm tròn : nhq =7 thiết bị. Tra phụ lục PLI.6(TL1) với ksd = 0,15 và nhq = 7 ta tìm được kmax = 2,48 Phụ tải tính toán của nhóm 6: 2.2.3. Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: Trong đó: p0: suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng [W/m2] F : diện tích được chiếu sáng [m2] Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt, tra phụ lục PLI.2[4] ta tìm được p0 = 15 [W/m2] Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng là: (Đèn sợi đốt cos=1) 2.2.4. Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng: Phụ tải tác dụng của phân xưởng: Trong đó: kđt : hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy kđt = 0,8 Phụ tải phản kháng của phân xưởng: Phụ tải của toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng: 2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại: Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. 2.3.1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Theo phương pháp này, phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo các biểu thức: Ptt =knc. Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm , do đó Trong đó: Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i. Ptt, Qtt , Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị. n : số thiết bị trong nhóm. knc : hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật. Nếu hệ số công suất cosj của các thiết bị trong nhóm sai khác nhau không nhiều thì cho phép sử dụng hệ số công suất trung bình để tính toán: 2.3.2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại: 1.PTTT cho phân xưởng luyện gang: Công suất đặt: 3200 (KW) [3KV] ;5000(KW) [0,4KV] Diện tích: 7437 (m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1) với phân xưởng luyện gang ta tìm được knc = 0,6 ; cosj = 0,7 Tra bảng PL I.2 (TL1), ta tìm được suất chiếu sáng p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt có CosjCS = 1. Công suất tính toán động lực Fụ tải 3 KV: P3kv=knc.Pđ= 0,6.3200 =1920 (KW) Q3kv =P3kv.tgj=1920.1,02=1958,4 (KVAR) Fụ tải 0,4 KV P0,4kv=Knc.Pđ=0,6.5000=3000 (KW) Q0,4kv=P0,4kv.tgj=3000.1,02=3006 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F =15.7437 = 111,5 (KW) Qcs = Pcs.tgjCS =0 Pđl = P3kv+P0,4kv =1920+3000=4920 (KW) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Pttpx = Pđl + Pcs = 4920+111,5 = 5031,5 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qttpx =Q3kv+Q0,4kv =1958,4+3006=4964,4 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 2. Tính toán cho phân xưởng lò Mactin: Công suất đặt: 3500 (KW) Diện tích: 6000 (m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1), ta tìm được knc = 0,6 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1), ta tìm được p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên cosj cs= 1 Công suất tính toán động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.3500 =2100 (KW) Qđl=Pđl. tgj=2100.1,02=2142 Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 15.6000 = 90 (KW) Qcs = Pcs.tgjcs =0 Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 2100+90=2190 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl=2142(KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 3. Tính toán cho phân xưởng máy cán phôi tấm: Công suất đặt: 2000 (KW) Diện tích: 2625 (m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1) ta tìm được knc = 0,6 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1), ta tìm được p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên CosjCS =1. Công suất tính toán động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.2000 = 1200 (KW) Qđl=Pđl.tgj=1200.1,02=1224(KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 15.2625=39,4 (KW) Qcs = Pcs.tgj =0 Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs =1200 + 39,4 = 1239,4 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl=1224 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 4. Tính toán cho phân xưởng cán nóng: Công suất đặt: 2500 (KW) [3KV] ; 5000KW [0,4KV] Diện tích: 10812 ( m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1) tìm được knc = 0,6 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1) tìm được p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên CosjCS = 1 Phụ tải 3 KV: P3kv=knc.Pđ= 0,6.2500 =1500 (KW) Q3kv =P3kv.tgj=1500.1,02=1530 (KVAR) Phụ tải 0,4 KV: P0,4kv=Knc.Pđ=0,6.5000=3000 (KW) Q0,4kv=P0,4kv.tgj=3000.1,02=3060 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F =15.10812 = 162,2 (KW) Qcs = Pcs.tgjCS =0 Pđl = P3kv+P0,4kv =1500+3000=4500 (KW) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 4500+162,2 = 4662,2 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl = Q3kv +Q0,4kv=1530+3060=4590 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 5. Tính toán cho phân xưởng cán nguội: Công suất đặt: 4500 (KW) Diện tích: 2812 (m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1), ta tìm được knc = 0,6 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1), ta tìm được p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt cosjCS = 1 Công suất tính toán động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.4500 = 2700 (KW) Qđl=Pđl.tgj=2700.1,02=2754 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 15.2812 =42,18 (KW) Qcs = 0 Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 2700 + 42,18 =2742,18 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl=2754 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 6. Tính toán cho trạm bơm: Công suất đặt: 2100 (KW) [3KV] ; 1100 (KW) [0,4KV] Diện tích: 1500 (m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1), ta tìm được knc = 0,6 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1) ta tìm được p0 = 10 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên Cosj CS= 1. Phụ tải 3KV: P3kv=knc.Pđ=0,6.2100=1260 (KW) Q3kv= P3kv. tgj=1260.1,02=1285,2 (KVAR) Phụ tải 0,4KV: P0,4kv=knc.Pđ=0,6.1100=660 (KW) Q0,4kv= P0,4kv. tgj=660.1,02=673,2 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.1500 =15 (KW) Qcs = Pcs.tgj cs= 0 Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = P3kv + P0,4kv + Pcs = 1260+660+15=1935 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Q3kv+ Q0,4kv =1285,2 +673,2 =1958,4(KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 7. Tính toán cho phân xưởng tôn: Công suất đặt: 2500 (KW) Diện tích: 9375 ( m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1) ta tìm được knc = 0,5 ; Cosj = 0,7 Tra phụ lục PL I.2 (TL1) ta tìm được p0 = 15 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên Cosj CS=1. Công suất tính toán động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,5.2500=1250 (KW) Qđl=Pđl.tgj=1250.1,02=1275 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 15.9375 = 140,6(KW) Qcs = Pcs.tgjcs=0 Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 1250+140,6=1390,6 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl =1275 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: 8. Tính toán cho ban quản lí và phòng thí nghiệm: Công suất đặt: 320 (KW) Diện tích: 4500 ( m2) Tra phụ lục PL I.3 (TL1) ta tìm được knc = 0,8 ; Cosj = 0,8 Tra phụ lục PL I.2 (TL1) ta tìm được p0 = 20 W/m2, ở đây ta sử dụng đèn huỳnh quang nên Cosj CS=0,85. Công suất tính toán động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,8.320=256 (KW) Qđl=Pđl.tgj=256.0,75=192 (KVAR) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 20.4500 = 90 (KW) Qcs = Pcs.tgj =90.0,62=55,8 (KVAR) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 256+90=346 (KW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl+Qcs =192+55,8=247,8 (KVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: (KVA) (A) Bảng PTTT của các phân xưởng: Máy phay đứng Máy phay chép hình Máy phay ngang Máy phay vạn năng Nhúm 2 Cộng nhóm 1 Máy doa ngang Máy doa toạ độ Máy tiện ren Máy tiện ren Nhúm 1 Tờn thiết bị 2 1 1 2 10 1 1 4 4 Số lượng 8 7 6 5 4 3 2 1 Kớ hiệu trờn bản vẽ 14 5,62 4,5 14 89 4,5 4,5 40 40 Cụng suất đặt (kW) Iđm (A) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Ksd 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 cosj tgj 9 nhq 2,2 Kmax 31,328 Ptt (kW) Phụ tải tớnh toỏn 41,77 Qtt (kVAr) 52,2 Stt (kVA) 79,3 Itt (A) Máy khoan đứng Máy khoan hướng tâm Máy xọc Máy bào giường một trụ Máy bào ngang Nhóm 3 cộng nhóm 2 Máy phay chép hình Máy phay chép hình Máy phay chép hình Nhúm 2 Tờn thiết bị 1 1 2 1 2 9 1 1 1 Số lượng 16 15 14 13 12 11 10 9 Kớ hiệu trờn bản vẽ 4.5 4,5 14 10 14 43,42 3,0 0,6 1,7 Cụng suất đặt (kW) Iđm (A) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Ksd 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 cosj tgj 7 nhq 2,48 Kmax 16,15 Ptt (kW) Phụ tải tớnh toỏn 21,48 Qtt (kVAr) 26,9 Stt (kVA) Itt (A) Máy giũa Máy mài sắc Máy khoan để bàn Máy ép thuỷ lực Máy mài phẳng có trục nằm Máy mài phẳng có trục đứng Máy mài tròn vạn năng Máy Máy mài tròn Nhóm 4 cộng nhóm 3 Nhúm 3 Tờn thiết bị 1 2 1 1 1 1 1 1 7 Số lượng 26 23 22 21 20 19 18 17 Kớ hiệu trờn bản vẽ 1,0 5,6 0,65 4,5 2,8 10,0 2,8 7,0 47 Cụng suất đặt (kW) Iđm (A) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Ksd 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 cosj tgj 6 nhq 2,64 Kmax 18,612 Ptt (kW) Phụ tải tớnh toỏn 24,45 Qtt (kVAr) 31,02 Stt (kVA) 47,13 Itt (A) Máy khoan đứng Nhóm 6 Cộng nhóm 5 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Nhóm 5 Cộng nhóm 4 Máy mài sắc các dao cắt gọt Nhúm 4 Tờn thiết bị 1 8 2 2 2 2 10 1 Số lượng 32 31 30 29 28 27 Kớ hiệu trờn bản vẽ 2,8 49,4 20 6,4 7,0 14 37,15 2,8 Cụng suất đặt (kW) Iđm (A) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Ksd 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 cosj tgj 7 7 nhq 2,48 2,48 Kmax 18,38 13,82 Ptt (kW) Phụ tải tớnh toỏn 24,44 18,4 Qtt (kVAr) 30,63 23,03 Stt (kVA) 46,54 79,3 35 Itt (A) Cộng nhóm 6 Máy khoan bàn Máy mài hai phía Máy cưa Máy mài phẳng Máy mài tròn vạn năng Máy bào ngang Máy khoan vạn năng Máy khoan đứng Nhúm 6 Tờn thiết bị 9 1 1 1 1 1 1 1 1 Số lượng 40 39 38 37 36 35 34 33 Kớ hiệu trờn bản vẽ 33,15 0,65 2,8 2,8 4,0 2,8 5,8 4,5 7,0 Cụng suất đặt (kW) Iđm (A) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 Ksd 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 0,6/1,33 cosj tgj 7 nhq 2,48 Kmax 12,33 Ptt (kW) Phụ tải tớnh toỏn 16,4 Qtt (kVAr) 20,55 Stt (kVA) 31,22 Itt (A) 2.3.3. Phụ tải tính toán cho toàn nhà máy: Hệ số công suất của toàn nhà máy: cosjNM = = 0,714 2.4. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải : 2.4.1. Xác định tâm phụ tải điện: Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị cực tiểu Trong đó: Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải. Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau: Trong đó: x0 , y0 , z0 – toạ độ của tâm phụ tải điện xi , yi , zi – toạ độ của tâm phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ 0xyz tuỳ chọn. Si – công suất của phụ tải thứ i Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm cho chi phí dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện. 2.4.2. Biểu đồ phụ tải điện: Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với tâm của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ chọn. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải được chia thành hai phần: Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo) và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng) Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm của phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng. Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức: ; trong đó m là tỷ lệ xích, ở đây chọn m = 3KVA/mm2 Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ được xác định theo công thức sau Bảng 2.2: Kết quả tính toán Ri và acsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng tt Tên phân xưởng Pcs Ptt Tâm phụ tải Stt Rmm acs x mm y mm 1 P/X luyện gang 111,5 5031,5 85 40 7068,4 27,4 7,98 2 P/X lò Mactin 90 2190 80 25 3063,4 18 14,8 3 P/X máy cán phôi tấm 39,4 1239,4 55 31 1742 13,6 11,4 4 P/X cán nóng 162,2 4662,2 45 35 6542,5 26,3 12,5 5 P/X cán nguội 42,2 2742,2 17 35 3886,4 20,3 5,54 6 P/X tôn 140,6 1390,6 20 55 2866,4 17,4 36,4 7 P/X sửa chữa cơ khí 28,13 116,46 52 62 165,65 4,2 87 8 Trạm bơm 15 1935 91 55 2753 17,1 2,8 9 Ban quản lý và phòng TN 90 346 20 9 425,6 6,7 93,6 Thay vào công thức ta có: zo=0 Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy 3.1. Đặt vấn đề: Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau: 1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. An toàn cho người và thiết bị. Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế. Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: 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 kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 3.2. Vạch các phương án cung cấp điện: Trước khi vạch các phương án cụ thể cần lựa chọn cấp điện áp hợp lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải: [KV] Trong đó: P : công suất tính toán của nhà máy [KW] l : khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [Km] Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là: Trạm biến áp thành phố có 2 cấp điện áp ra là 35 KV và 6KV. Căn cứ vào kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là cấp điện áp trung áp 35 kV. 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 sau: 3.2.1. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng: Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn trên các nguyên tắc sau: Vị trí đặt các trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh tế. Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp, TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Các TBA cung cấp điện cho hộ loại một và hộ loại hai chỉ nên đặt hai MBA, hộ loại ba có thể chỉ đặt một MBA. Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện: n.khc.SđmB ³ Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn một MBA): (n-1).khc.kqt.SđmB ³ Sttsc Trong đó: n : số biến áp có trong TBA khc : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, nếu chọn loại MBA chế tạo ở Việt Nam thì không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc = 1. kqt : 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 : công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ 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 một có 30% là phụ tải loại ba nên Sttsc = 0,7.Stt . Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế, và kiểm tra định kỳ. 1. Phương án I: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng, trong đó gồm: Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phụ tải 0,4KV của phân xưởng luyện gang và phụ tải 0,4KV của trạm bơm .Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt =4247+942,8=5189,8 ( KVA) SđmB ³ Stt /2 = 2594,9 (KVA) Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm=2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng luyện gang và trạm bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt KVA Vậy TBA B1 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng lò Mactin và phân xưởng máy cán phôi tấm. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt =3063,4+1742=4805,4 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2402,7 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lò Mactin và phân xưởng cán nóng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B2 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phụ tải 0,4KV của phân xưởng cán nóng. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 4247 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2123,5 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2500 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng luyện gang và phụ tải 3KV của trạm bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B3 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA mắc song song là hợp lý. Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng cán nguội và ban quản lý và phòng thí nghiệm. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt =3886,4+425,6=4312 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2156 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của 2 phân xưởng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B4 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA mắc song song là hợp lý. Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phân xưởng tôn và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1886,6+165,65=2052,25 KVA SđmB ³ Stt /2 = 1026,125 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 1250 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cán nóng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc 0,7.Stt Vậy TBA B5 đặt hai MBA có Sđm = 1250 KVA mắc song song là hợp lý. Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phụ tải 3KV của phân xưởng luyện gang và trạm bơm.Trạm đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 2742,6+1799,8=4542,4 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2271,2 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2500 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng tôn sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng.Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại III nên có thể ngừng cung cấp điện khi có sự cố. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B6 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA mắc song song là hợp lý. Trạm biến áp B7: Cấp điện cho phụ tải 3KV của phân xưởng cán nóng. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 2142,6 KVA SđmB ³ Stt /2 = 1071,3 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 1250 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cán nguội sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Ban quản lý và phòng thí nghiệm là phụ tải loại III nên có thể tạm ngừng cung cấp điện khi có sự cố. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B7 đặt hai MBA có Sđm = 1250 KVA là hợp lý. 2. Phương án II: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng, trong đó gồm: Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phụ tải 0,4KV của phân xưởng luyện gang và phụ tải 0,4 của trạm bơm ,trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 4247+942,8=5189,8 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2594,9 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng luyện gang và trạm bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B1 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B2: Cấp điện cho phân xưởng lò mác tin và phân xưởng máy cán phôi tấm. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 3063,4+1742=4805,4 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2402,7 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng luyện gang và phụ tải 3KV của trạm bơm sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B2 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B3: Cấp điện cho phụ tải 0,4KV phân xưởng cán nóng và phân xưởng sửa chữa cơ khí . Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 4247+165,65=4412,65 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2206,3 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lò Mactin và phân xưởng cán nóng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B3 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng cán nguội, ban quản lý và phòng thí nghiệm, phân xưởng tôn. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 3886,4+425,6+1886,6=6198,6 KVA SđmB ³ Stt /2 =3099,3 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 3200 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cán nóng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc 0,7.Stt Vậy TBA B4 đặt hai MBA có Sđm = 3200 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phụ tải 3KV của phân xưởng luyện gang và trạm bơm. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt =2742,6+1799,8=4542,4 KVA SđmB ³ Stt /2 = 2271,2 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 2600 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của 2 phân xưởng sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phụ tải loại III nên có thể ngừng cung cấp điện khi có sự cố. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B5 đặt hai MBA có Sđm = 2600 KVA là hợp lý. Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phụ tải 3KV của phân xưởng cán nóng. Trạm đặt 2 MBA làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 2142,6 KVA SđmB ³ Stt /2 = 1071,3 KVA Chọn MBA tiêu chuẩn 1250 KVA do Việt Nam chế tạo. Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cán nguội sau khi đã cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. Ban quản lý và phòng thí nghiệm là phụ tải loại III nên có thể tạm ngừng cung cấp điện khi có sự cố. Do không biết chính xác, nên lấy gần đúng Sttsc = 0,7 Stt (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy TBA B6 đặt hai MBA có Sđm = 1250 KVA là hợp lý. 3. Phương án III: Giống như phương án I nhưng thay TBATG bằng TPPTT 4. Phương án IV: Giống như phương án II nhưng thay TBATG bằng TPPTT 3.2.2. Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng: Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng: Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác. Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành bảo quản thuận lợi song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao. Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện cao áp tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất. Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng. 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, đảm bảo mỹ quan công nghiệp, ở đây sẽ sử dụng loại trạm xây 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 sản xuất. Để lựa chọn được vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng, cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp đó. Xác định vị trí đặt TBA B1 (phương án 1) cung cấp điện cho phân xưởng luyện gang: Trạm biến áp B1 chỉ cung cấp điện cho một phân xưởng và ta không có sơ đồ mặt bằng nên việc tính toán chỉ có tính ước lượng, hơn nữa không nên đặt TBA ở ngay giữa phân xưởng vì như thế thì tốn diện tích. ở đây ta đưa TBA ra ngoài phân xưởng và gần với TBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm nhất để giảm bớt tổn hao trên mạng cao áp. Trên sơ đồ, ta chọn vị trí đặt TBA tại toạ độ được tính theo công thức: Vậy TBA B1(86 , 43) Tính tương tự cho các phương án còn lại ta thành lập được bảng: Bảng 3.1: Vị trí đặt các trạm biến áp Phương án Tên trạm Vị trí đặt x0 y0 Phương án 1 B1 86 43 B2 71 27 B3 45 35 B4 14,5 32,4 B5 22,6 55,6 B6 87,4 46 B7 45 35 Phương án 2 B1 86 43 B2 71 27 B3 45,3 36 B4 14,5 32,4 B5 33,3 44,4 B6 87,4 46 3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Phương án này đưa đường dây trung áp 22 KV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào các TBA phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng TBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực 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 giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ở đây ta không xét đến phương án này. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG): Nguồn 35 KV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư để xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại I nên TBATG có thể đặt một máy hay hai MBA, tuỳ thuộc vào các phân tích kinh tế kỹ thuật và điều kiện kinh tế quyết định. Đối với nhà máy luyện kim thì yêu cầu cung cấp điện cao, hơn nữa phụ tải của nhà máy lớn nên ta sử dụng hai MBA với công suất được chọn theo điều kiện: n.SđmB ³ Sttnm = 22021,4 KVA SđmB ³ Sttnm/2 = 11010,7 KVA Chọn loại MBA tiêu chuẩn Sđm = 12500 KVA Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại II trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết: (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc SđmB ³ (0,7.Stt)/1,4 = 11010,7 KVA Vậy tại TBATG sẽ đặt hai MBA dung lượng 12500 KVA c. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm: Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xưởng thông qua các trạm phân phối trung tâm (TPPTT). Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm. Độ tin cậy của mạng gia tăng, song vốn đầu tư xây dựng mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế, phương án này chỉ được sử dụng khi điện áp nguồn không cao. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm: Dựa vào hệ trục toạ độ x0y đã chọn ta có thể xác định tâm phụ tải điện của nhà máy: Trong đó: Si : công suất tính toán của phân xưởng thứ i xi , yi : toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT là tại toạ độ M(59 ; 40) Lựa chọn phương án đi dây của mạng cao áp: Nhà máy thuộc hộ loại I, nên dây dẫn từ đường dây trung áp tới nhà máy sử dụng dây dẫn không lộ kép, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ. 3.3. Tính toán kinh tế-kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý: Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, 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 = (avh + atc)K + 3(Imax)2R.t.c đ min Trong đó: avh: hệ số vận hành, avh = 0,1 atc : hệ số tiêu chuẩn, atc = 0,2 K : vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây Imax: dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị R : điện trở của thiết bị. t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất. c : giá tiền tổn thất 1 KWh tổn thất điện năng, c = 1000đ/KWh. 3.3.1. Phương án 1: Hình 3.2 Sơ đồ phương án 1 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) nhận điện từ hệ thống về hạ xuống điện áp 10KV sau đó cung cấp điện cho các TBA phân xưởng . Các TBA B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện áp từ 10 KV xuống 0,4 KV,TBA B6, B7 hạ điện áp từ 10KV xuống 3KV để cung cấp điện cho các phân xưởng. 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong MBA: Chọn MBA phân xưởng : Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh chế tạo: Bảng 3.1: Kết quả chọn MBA phân xưởng Tên MBA Sđm (KVA) Uc/Uh (KV) DPo DPn UN Io Số máy Đơn giá(x106) Thành tiền(x106) TBATG 12500 35/10 14,4 63 8 0,6 2 1817,6 3635,2 B1 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B2 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B3 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B4 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B5 1250 10/0,4 1,7 12 5,5 1,2 2 142 284 B6 2600 10/3 3,4 22 6 0,8 2 300 600 B7 1250 10/3 1,9 13.5 5,5 0,8 2 150 300 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp: ồKB=7067.106 đ Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các TBA được tính theo công thức: (KWh) Trong đó: n : số MBA ghép song song t : thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760h t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có được bằng cách tra theo đường cong quan hệ t = f(Tmax , Cosj) hoặc tính gần đúng: t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 . Tra phụ lục VI.2 (TL1) với Tmax = 5000h và Cosj = 0,81, tìm được t = 3650h. DP0, DPN : tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của MBA *Tính cho TBA trung gian: Sttnm = 22021,4 KVA SđmB = 12500 KVA DP0 = 14,4 KW DPN = 63 KW Ta có: = 2.14,4.8760 + 1/2 . 63.(22021,4/12500)2. 3979 = 656659,5 (KWh) Các TBA khác cũng tính toán tương tự, kết quả cho trong bảng 3.3 Bảng 3.2: Kết quả tính toán tổn thất điện năng Tên trạm Số máy Stt (KVA) Sđm (KVA) DPo DPn DA (KWh) TBATG 2 27291,45 12500 14,4 63 622744,5 B1 2 5189,8 2600 3,3 20,5 220315,6 B2 2 4805,4 2600 3,3 20,5 197135 B3 2 4247 2600 3,3 20,5 166637,7 B4 2 4312 2600 3,3 20,5 169994,2 B5 2 2052,25 1250 1,7 12 94136,5 B6 2 4542,4 2600 3,4 22 193163 B7 2 2142,6 1250 1,9 13,5 112125,8 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ồDAB=1776252,3 KWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng: Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về các TBA phân xưởng: Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy luyện kim đen làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 2.10 (TL1) ta tìm được jkt = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp: mm2 Các cáp từ TBATG về các TBA phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: khc.Icp ³ Isc Trong đó: Isc : dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp, Isc = 2 Imax. khc = k1.k2 k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1. k2 : hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt hai cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300mm. Theo PL IV.22 (TL1) ta tìm được k2 = 0,93. Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. Chọn cáp từ TBATG đến TBAB1: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PLIV.32(TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 70 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 245 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 245= 227,85 A < Isc = 2.Imax = 299,6 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 120 mm2 có Icp = 390 A Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 390= 362,7 A > Isc = 2.Imax = 299,6 A Thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 120 mm2đ2 XPLE (3x120) Chọn cáp từ TBATG đến B2: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 70 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 245 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 245 = 227,85 A < Isc = 2.Imax = 277,4 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 120 mm2 có Icp = 390 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 390 = 362,7 A > Isc = 2.Imax = 277,4 A Thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 120 mm2 đ2 XPLE (3x120) Chọn cáp từ TBATG đến B3: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =50 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186A < Isc = 2.Imax = 245,2 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 95 mm2 có Icp = 290 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 290 = 269,7A > Isc = 2.Imax = 245,2 A Thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 95 mm2 đ2 XPLE (3x95) Chọn cáp từ TBATG đến B4: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 =186 A < Isc = 2.Imax = 249 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 95 mm2 có Icp = 290 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 290 =269,7 A > Isc = 2.Imax = 249 A Thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 95 mm2 đ2 XPLE (3x95) Chọn cáp từ TBATG đến B5: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 140 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 140 = 130,2 A > Isc = 2.Imax = 118,48A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 25 mm2 đ2 XPLE (3x25) Chọn cáp từ TBATG đến B6: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A < Isc = 2.Imax = 262,2 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 95 mm2 có Icp = 290 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 290 = 269,7 A > Isc = 2.Imax = 262,2 A Thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 95 mm2 đ2 XPLE (3x95) Chọn cáp từ TBATG đến B7: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2, cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 140 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 140 = 130,25 A > Isc = 2.Imax = 123,7 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 25 mm2 có Icp = 140 A, thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp đồng 3 lõi 6KV cách điện XPLE của FURUKAWA có tiết diện 25 mm2 đ2 XPLE (3x25). Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép . Đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn , tổn thất điện áp không đáng kể , nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện * Chọn cáp từ TBA B5 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện: Imax = Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên K2 = 1. Điều kiện chọn cáp : Icp Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3x120+75)mm2 với Icp = 343A. Bảng 3.4 : Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 Đường cáp F(mm2) L(m) R0 () R () Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (106đ) TBATG-B1 2(3x120) 260 0,196 0,025 300 156 TBATG-B2 2(3x120) 200 0,196 0,0196 300 120 TBATG-B3 2(3x95) 80 0,247 0,01 280 44,8 TBATG-B4 2(3x95) 320 0,247 0,04 280 179,2 TBATG-B5 2(3x25) 250 0,927 0,116 60 30 TBATG-B6 2(3x95) 290 0,247 0,036 280 162,4 TBATG-B7 2(3x25) 40 0,927 0,019 60 4,8 B5-7 3x120+70 192 0,15 0,026 250 96 Tổng vốn đầu tư cho đường dây:ồKD=793,2.106đ *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: (KW) Trong đó: (W) n : số đường dây đi song song Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG-B1: Các đường dây khác cũng được tính tương tự, kết quả cho trong bảng 3.5 Bảng 3.5: Kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng Đường cáp F(mm2) L(m) r0 () R() Stt (KVA) (KW) TBATG-B1 2(3x120) 260 0,196 0,025 5189,8 6,7 TBATG-B2 2(3x120) 200 0,196 0,0196 4805,4 4,5 TBATG-B3 2(3x120) 80 0,247 0,01 4247 1,8 TBATG-B4 2(3x95) 320 0,668 0,04 4312 7,44 TBATG-B5 2(3x35) 250 0,247 0,116 2052,25 4,9 TBATG-B6 2(3x95) 290 0,668 0,036 4542,4 7,43 TBATG-B7 2(3x35) 40 0,153 0,019 2142,6 0,9 B5-7 3x120+75 192 0,153 0,026 165,65 0,007 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : PD = 33,7KW *Xác định tổng tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = SDPD.t = 33,7. 3979 = 134000 KWh 3. Vốn đầu tư mua máy cắt trong mạng cao áp của phương án I: Với 7 TBA mỗi trạm có 2 MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở hai đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 14 máy cắt cấp điện áp 10KV, 1 máy cắt phân đoạn ở thanh góp 10KVvà 2 máy cắt ở hạ áp của 2MBATGđồ17 máy cắt. Vốn đầu tư mua máy cắt ở phương án 1: Kmc=n.M M: giá 1 máy cắt M=12000 USD (10KV) n : số MBA. Tỷ giá qui đổi tạm thời: 1USD =15,79.103 đ ồKmc=17.12000.15,79.103 = 3221,16.106 đ 4. Chi phí tính toán của phương án: Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và MBA,máy cắt khác nhau giữa các phương án: (K = KB + KD+ Kmc) những phần giống nhau được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD Chi phí tính toán Z của phương án I: Vốn đầu tư: K1 = KB + KD +Kmc = (7067+793,2+3221,16).106 = 11081,36.106đ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA1 = DAB + DAD = 1776252,3+134000= 1910252,3 KWh Chi phí tính toán: ZI= (avh + atc).K1 + c.DA1 = (0,1 + 0,2). 11081,36.106 + 1000. 1910252,3 = 5234,7.106 đ 3.3.2 : Phương án 2: Phương án II sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống điện áp 10 KV sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1,B2, B3, B4 hạ điện áp từ 10 KV xuống 0,4 KV, các trạm B5, B6 hạ điện áp từ 10KV xuống 3 KV để cung cấp điện cho các phân xưởng. Hình 3.3 - Sơ đồ phương án 2 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Chọn MBA trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất của các MBA ở phần trên ta có bảng ghi kết quả chọn MBA cho các TBA do xí nghiệp chế tạo thiết bị điện Đông Anh chế tạo. Bảng 3.6: Kết quả chọn máy biến áp. Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) DP0 (KW) DPN (KW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106 đ) Thành tiền (106đ) TBATG 12500 35/10 14,4 63 8 0,6 2 1817,6 3635,2 B1 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B2 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B3 2600 10/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 284 562 B4 3200 10/0,4 3,9 25 7 0,8 2 350 700 B5 2600 10/3 3,3 20.5 6 0,98 2 300 600 B6 1250 10/3 1,9 13.5 6 0,8 2 150 300 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 6921,2.106 đồng Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Tổn thất điện năng DA trong các TBA được tính theo công thức: (KWh) Trong đó: n : số MBA ghép song song t : thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760h t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có được bằng cách tra theo đường cong quan hệ t = f(Tmax , Cosj) hoặc tính gần đúng: t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760. với Tmax = 5500h tìm đượct = 3979 h. DP0, DPN : tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của MBA Tính cho TBA trung gian: Sttnm = 22021,4 KVA SđmB = 12500 KVA DP0 = 14,4 KW DPN = 63 KW Ta có: (KWh) = = 2.14,4.8760 + 1/2 . 63.( 22021,4/12500)2. 3979 = 622744,5 (KWh) Các TBA khác cũng tính toán tương tự, kết quả cho trong bảng 3.7 Bảng 3.7. Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA Tờn TBA Số mỏy Stt (KVA) Sđm (KVA) DP0 (KW) DPn (KW) DA TBATG 2 22021,4 12500 14,4 63 622744,5 B1 2 5189,8 2600 3,3 20,5 220315,6 B2 2 4805,4 2600 3,3 20,5 197135 B3 2 4412,65 2600 3,3 20,5 175292,2 B4 2 6198,6 3200 3,9 25 254953,6 B5 2 4542,4 2600 3,3 20.5 193163 B6 2 2142,6 1250 1,9 13.5 112125,8 Tổng tổn thất điện năng cho trạm biến áp: D AB=1775729,7KWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng: *Chọn cao áp từ trạm biến áp trung gian về các TBA phân xưởng: Tính toán như trường hợp phương án I, từ trạm biến áp trung gian về đến các trạm biến áp phân xưởng, cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jKt . Sử dụng cáp đồng với Tmax = 5500h ta có jkt = 2,7 A/mm2 . Chọn cáp từ TBATG đến B1,B2,B5,B6 giống như phương án I. Chọn cáp từ TBATG đến B4: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 95 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FRUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 290 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 290 = 269,7 A < Isc = 2.Imax = 358 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên chọn cáp F=185 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FRUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 410 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 410 = 381,3 A > Isc = 2.Imax = 358 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Chọn cáp có tiết diện F = 185 mm2 với Icp = 410 A. Chọn cáp từ TBATG đến B3: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 95 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 290 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 290 = 269,7A > Isc = 2.Imax =254,8 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Chọn cáp có tiết diện F = 95 mm2 với Icp = 290 A. Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép . Các đường cáp đều rất ngắn , tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện . Cáp hạ áp đều chọn loại cáp 4 lõi do hãng LENS chế tạo . *Đối với đoạn cáp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng tôn , do phân xưởng tôn là hộ tiêu thụ loại I nên đoạn cáp này là lộ kép. Dòng Imax : Imax = Khc.Icp Khc.Icp>Isc = 2.Imax =2866,4 A Ta sử dụng mỗi pha 3 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F=800 mm2 với Icp=1246 và một cáp đồng hạ áp tiết diện F=800 mm2 làm dây trung tính do hãng ALCATEL chế tạo.Trong trường hợp này ta lấy Knc= 0,8. *Chọn cáp từ trạm B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí đuợc xếp vào hộ tiêu thụ loại III nên ta có thể dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện. Imax = Do chỉ có một cáp trong rãnh nên k2=1.Điều kiện chọn cáp: Icp Tra phụ lục V.12 của TL1 ta chọn được cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*120+70)mm2 với Icp=343A. Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng 3.8 Bảng 3.8 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 2 Đường cáp F(mm2) L (m) r0 R() Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (106Đ) TBATG-B1 2(3x120) 260 0,196 0,025 300 156 TBATG-B2 2(3x120) 200 0,196 0,0196 300 120 TBATG-B3 2(3x95) 80 0,247 0,01 280 44,8 TBATG-B4 2(3x185) 320 0,128 0,02 280 179,2 TBATG-B5 2(3x95) 290 0,247 0,036 280 162,4 TBATG-B6 2(3x25) 40 0,927 0,019 60 4,8 B3-7 3x120+70 170 0,153 0,026 250 42,5 B4-6 2x(9x800+800) 125 0,03 0,0019 1800 450 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD =1159,7.106 đ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: (KW) Trong đó: Uđm=10 KV (W) n :số đường dây đi song song Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.9 Bảng 3.9-Tổn thất công suất trên các đường dây của phương án 2 Đường cáp F (mm2) L (m) r0 () R () Stt (KVA) DP (KW) TBATG-B1 2(3x120) 260 0,196 0,025 5189,8 6,7 TBATG-B2 2(3x120) 200 0,196 0,0196 4805,4 4,5 TBATG-B3 2(3x95) 80 0,247 0,01 4412,65 1,95 TBATG-B4 2(3x185) 320 0,128 0,02 6198,6 7,7 TBATG-B5 2(3x95) 290 0,247 0,036 4542,4 7,43 TBATG-B6 2(3x25) 40 0,927 0,019 2142,6 0,9 B3-7 3x120+70 170 0,153 0,026 165,65 5 B4-6 2x(9x800+800) 125 0,03 0,0019 1886,6 46,8 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : = 80,98KW Xác định tổng tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = SDPD.t = 80,98.3979=322219 KWh 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án 2: Với 6 TBA mỗi trạm có 2 MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở hai đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 12 máy cắt cấp điện áp 10KV, 1 máy cắt phân đoạn ở thanh góp 10KVvà 2 máy cắt ở hạ áp của 2MBATGđồ15 máy cắt. Vốn đầu tư mua máy cắt ở phương án 2: Kmc=n.M M: giá 1 máy cắt M=12000 USD (10KV) n : số MBA. Tỷ giá qui đổi tạm thời: 1USD =15,79.103 đ ồKmc=15.12000.15,79.103 = 2842,2.106 đ 4. Chi phí tính toán của phương án II: Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và MBA khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD), những phần giống nhau được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD Chi phí tính toán Z của phương án II: Vốn đầu tư: KII = KB + KD + KMC = 6921,2.106 +1159,7.106 +2842,2.106 =10923,1.106đ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DAII = DAB + DAD = 1775729,7+322219=2097948,7 KWh Chi phí tính toán: ZII = (avh + atc).KII + c.DAII = (0,1+0,2). 10923,1.106+1000. 2097948,7 = 5374,9.106 đ 3.3.3. Phương án 3 Phương án III sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống về cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1,B2, B3, B4 hạ điện áp từ 35 KV xuống 0,4 KV, các trạm B5, B6 hạ điện áp từ 35 KV xuống 3 KV để cung cấp điện cho các phân xưởng. Hình 3.4. Sơ đồ phương án 3 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Chọn MBA trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất của các MBA ở phần trên ta có bảng ghi kết quả chọn MBA cho các TBA do xí nghiệp chế tạo thiết bị điện Đông Anh chế tạo. Bảng 3.10 : Kết quả chọn MBA cho phương án 3 Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) DP0 (KW) DPN (KW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106 đ) Thành tiền (106đ) B1 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,98 2 304 608 B2 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,98 2 304 608 B3 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,98 2 304 608 B4 3200 35/0,4 3,9 25 7 0,98 2 325 650 B5 2600 35/3 3,4 22 6,5 0,8 2 314 628 B6 1250 35/3 1,9 13,5 6 0,8 2 188 376 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 3478.106 đồng Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Tổn thất điện năng DA trong các TBA được tính theo công thức: (KWh) Trong đó: n : số MBA ghép song song t : thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760h t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có được bằng cách tra theo đường cong quan hệ t = f(Tmax , Cosj) hoặc tính gần đúng: t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760. với Tmax = 5500h tìm được t = 3979 h. DP0, DPN : tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của MBA Bảng 3.11. Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 3 Tờn TBA Số mỏy Stt (KVA) Sđm (KVA) DP0 (KW) DPn (KW) DA B1 2 5189,8 2600 3,5 21,5 231746,4 B2 2 4805,4 2600 3,5 21,5 207435 B3 2 4412,65 2600 3,5 21,5 184525 B4 2 6198,6 3200 3,9 25 254953,6 B5 2 4542,4 2600 3,4 22 193163 B6 2 2142,6 1250 1,9 13,5 112177,3 Tổng tổn thất điện năng cho trạm biến áp: AB=1184000,3 KWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng: *Chọn cao áp từ trạm PPTT về các TBA phân xưởng: Tính toán như trường hợp phương án I, từ trạm PPTT về đến các trạm biến áp phân xưởng, cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jKt . Sử dụng cáp đồng với Tmax = 5500h ta có jkt = 2,7 A/mm2 . Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B1: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PLIV.32(TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200= 186 A > Isc = 2.Imax = 85,6 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 có Icp =200 A Chọn cáp từ trạm PPTT đến B2: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200= 186 A > Isc = 2.Imax = 79,2 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 có Icp = 200 A. Chọn cáp từ trạm PPTT đến B3: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FRUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A > Isc = 2.Imax = 72,8 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nên chọn cáp F=50 mm2 . Chọn cáp từ trạm PPTT đến B4: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 =186 A > Isc = 2.Imax = 102,2 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50) Chọn cáp từ trạm PPTT đến B5: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93.200 = 186A > Isc = 2.Imax =75 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 với Icp = 200 A. Chọn cáp từ trạm PPTT đến B6: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A > Isc = 2.Imax =35,4 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 với Icp = 200 A. Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép . Các đường cáp đều rất ngắn , tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện . Cáp hạ áp đều chọn loại cáp 4 lõi do hãng LENS chế tạo . *Đối với đoạn cáp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng tôn , do phân xưởng tôn là hộ tiêu thụ loại I nên đoạn cáp này là lộ kép. Dòng Imax : Imax = Khc.Icp Khc.Icp>Isc = 2.Imax =2866,4 A Ta sử dụng mỗi pha 3 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F=800 mm2 với Icp=1246 và một cáp đồng hạ áp tiết diện F=800 mm2 làm dây trung tính do hãng ALCATEL chế tạo.Trong trường hợp này ta lấy Knc= 0,8. *Chọn cáp từ trạm B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí đuợc xếp vào hộ tiêu thụ loại III nên ta có thể dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện. Imax = Do chỉ có một cáp trong rãnh nên k2=1.Điều kiện chọn cáp: Icp Tra phụ lục V.12 của TL1 ta chọn được cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*120+70)mm2 với Icp=343A. Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng 3.8 Bảng 3.12: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 3 Đường cáp F(mm2) L(m) r0 () R() Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (106Đ) PPTT-B1 2(3x50) 260 0,494 0,064 130 67,6 PPTT -B2 2(3x50) 200 0,494 0,05 130 52 PPTT -B3 2(3x50) 80 0,494 0,02 130 20,8 PPTT -B4 2(3x50) 320 0,494 0,08 130 83,2 PPTT -B5 2(3x50) 290 0,494 0,072 130 75,4 PPTT -B6 2(3x50) 40 0,494 0,01 130 10,4 B3-7 3x120+70 170 0,153 0,026 250 42,5 B4-6 2x(9x800+800) 125 0,03 0,0019 1800 450 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD =801,9.106 đ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: (KW) Trong đó: (W) n :số đường dây đi song song Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.9 Bảng 3.13: Tổn thất công suất trên các đường dây của phương án 3 Đường cáp F (mm2) L (m) r0 () R () Stt (KVA) DP (KW) PPTT-B1 2(3x50) 260 0,494 0,064 5189,8 1,4 PPTT -B2 2(3x50) 200 0,494 0,05 4805,4 0,94 PPTT -B3 2(3x50) 80 0,494 0,02 4412,65 0,32 PPTT -B4 2(3x50) 320 0,494 0,08 6198,6 2,51 PPTT -B5 2(3x50) 290 0,494 0,072 4542,4 1,21 PPTT -B6 2(3x50) 40 0,494 0,01 2142,6 0,04 B3-7 3x120+70 170 0,153 0,026 165,65 5 B4-6 2x(9x800+800) 125 0,03 0,0019 1886,6 46,8 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : = 58,22 KW Xác định tổng tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = SDPD.t = 58,22.3979=231657,4 KWh 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án 3: Mạng cao áp trong phương án có điện áp 35 KV từ trạm PPTT 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, mỗi trạm có hai MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 12 máy cắt điện cấp điện áp 35 KV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 35 KV ở trạm PPTT. Tổng cộng là 13 máy cắt điện. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án 3: Kmc=n.M M: giá 1 máy cắt M=30000 USD (35KV) n : số MBA. Tỷ giá qui đổi tạm thời: 1USD =15,79.103 đ ồKmc=13.30000.15,79.103 =6158,1.106 đ 4. Chi phí tính toán của phương án 3: Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và MBA khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD), những phần giống nhau được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD Chi phí tính toán Z của phương án III: Vốn đầu tư: KII = KB + KD + KMC = 3478.106 +801,9.106 +6158,1.106 =10438.106đ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DAII = DAB + DAD = 1184000,3+231657,4=1415657,7 KWh Chi phí tính toán: ZII = (avh + atc).KII + c.DAII = (0,1+0,2). 10438.106+1000. 1415657,7 = 4597.106 đ 3.3.4. Phương án 4: Hình 3.2 Sơ đồ phương án 4 Phương án sử dụng trạm PPTT nhận điện từ hệ thống về cung cấp điện cho các TBA phân xưởng . Các TBA B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện áp từ 35 KV xuống 0,4 KV;TBA B6, B7 hạ điện áp từ 35KV xuống 3KV để cung cấp điện cho các phân xưởng. 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng trong MBA: Chọn MBA phân xưởng : Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh chế tạo: Bảng 3.14: Kết quả chọn MBA phân xưởng Tên MBA Sđm (KVA) Uc/Uh (KV) DPo DPn UN Io Số máy Đơn giá(x106) Thành tiền(x106) B1 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,8 2 304 608 B2 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,8 2 304 608 B3 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,8 2 304 608 B4 2600 35/0,4 3,5 21,5 6,5 0,8 2 304 608 B5 1250 35/0,4 1,8 14,1 6 1,2 2 180 360 B6 2600 35/3 3,4 22 6,5 0,8 2 314 628 B7 1250 35/3 1,9 13,5 6 0,8 2 190 380 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp: ồKB=3800.106 đ Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các TBA được tính theo công thức: (KWh) Trong đó: n : số MBA ghép song song t : thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760h t : thời gian tổn thất công suất lớn nhất, có được bằng cách tra theo đường cong quan hệ t = f(Tmax , Cosj) hoặc tính gần đúng: t = (0,124 + Tmax.10-4)2.8760 . Tra phụ lục 6-2 (TL1) với Tmax = 5000h và Cosj = 0,81, tìm được t = 3650h. DP0, DPN : tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của MBA Bảng 3.14: Kết quả tính tổn thất điện năng Tên trạm Số máy Stt (KVA) Sđm (KVA) DPo DPn DA (KWh) B1 2 5189,8 2600 3,5 21,5 231746,4 B2 2 4805,4 2600 3,5 21,5 207435 B3 2 4247 2600 3,5 21,5 175450 B4 2 4312 2600 3,5 21,5 178970,3 B5 2 2052,25 1250 1,8 14,1 107150,2 B6 2 4542,4 2600 3,4 22 193163 B7 2 2142,6 1250 1,9 13,5 112177,3 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ồDA=1206092,2 KWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng: Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT về các TBA phân xưởng: Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy luyện kim đen làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng II.10 (TL1) ta tìm được jkt = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp: mm2 Các cáp từ trạm PPTT về các TBA phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: khc.Icp ³ Isc Trong đó: Isc : dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp, Isc = 2 Imax khc = k1.k2 k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1 k2 : hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt hai cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300mm. Theo PL IV.22 (TL1) ta tìm được k2 = 0,93. Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B1: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200= 186 A > Isc = 2.Imax = 85,6 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 có Icp =200 A Chọn cáp từ trạm PPTT đến B2: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200= 186 A > Isc = 2.Imax = 79,2 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 50 mm2 có Icp = 200 A. Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B4: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 =186 A > Isc = 2.Imax = 71,2 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng . Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50) Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B3: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F =50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186A > Isc = 2.Imax = 70 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nên chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50) Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B5: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A > Isc = 2.Imax = 33,4A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50) Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B6: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A > Isc = 2.Imax = 75 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nên chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50) Chọn cáp từ trạm PPTT đến TBA B7: Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL IV.32 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50 mm2, cáp đồng 3 lõi 35 KV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 200 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp = 0,93. 200 = 186 A > Isc = 2.Imax = 35,4 A Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng. Chọn cáp có tiết diện F = 50mm2 có Icp = 200 A, thoả mãn điều kiện phát nóng. Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA có tiết diện 50 mm2 đ2 XPLE (3x50). Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép . Đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn , tổn thất điện áp không đáng kể , nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện *Chọn cáp từ TBA B4 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện: Imax = Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên K2 = 1. Điều kiện chọn cáp : Icp Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3x150+70)mm2 với Icp = 343A. Bảng 3.15 : Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 4 Đường cáp F(mm2) L(m) r0 () R () Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (106đ) PPTT-B1 2(3x50) 260 0,494 0,064 130 67,6 PPTT -B2 2(3x50) 200 0,494 0,05 130 52 PPTT -B3 2(3x50) 80 0,494 0,02 130 20,8 PPTT -B4 2(3x50) 320 0,494 0,08 130 83,2 PPTT -B5 2(3x50) 250 0,494 0,06 130 65 PPTT -B6 2(3x50) 290 0,494 0,072 130 75,4 PPTT -B7 2(3x50) 40 0,494 0,01 130 10,4 B5-7 3x150+70 192 0,153 0,03 250 48 Tổng vốn đầu tư cho đường dây:ồKD=422,4.106đ *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: (KW) Trong đó: (W) n : số đường dây đi song song Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG-B1: Các đường dây khác cũng được tính tương tự, kết quả cho trong bảng 3.16 Bảng 3.16: Tổn thất trên đường dây Đường cáp F(mm2) L(m) r0 () R() Stt (KVA) (KW) PPTT-B1 2(3x50) 260 0,494 0,064 5189,8 1,4 PPTT-B2 2(3x50) 200 0,494 0,05 4805,4 0,94 PPTT-B3 2(3x50) 80 0,494 0,02 4247 0,3 PPTT-B4 2(3x50) 320 0,494 0,08 4312 1,21 PPTT-B5 2(3x50) 250 0,494 0,06 2052,25 0,21 PPTT-B6 2(3x50) 290 0,494 0,072 4542,4 1,21 PPTT-B7 2(3x50) 40 0,494 0,01 2142,6 0,04 B5-7 3x150+70 192 0,153 0,03 165,65 5,7 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : PD = 11,01 KW *Xác định tổng tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổng tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = SDPD.t = 11,01. 3979 = 43809 KWh *Vốn đầu tư mua máy cắt trong mạng cao áp của phương án 4: Với 7 TBA mỗi trạm có 2 MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở hai đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 14 máy cắt cấp điện áp 10KV, 1 máy cắt phân đoạn ở thanh góp 10KV đồ15 máy cắt. Vốn đầu tư mua máy cắt ở phương án 4: Kmc=n.M M: giá 1 máy cắt M=30000 USD (10KV) n : số MBA. Tỷ giá qui đổi tạm thời: 1USD =15,79.103 đ ồKmc=15.30000.15,79.103 = 7105,5.106 đ 3. Chi phí tính toán của phương án: Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và MBA,máy cắt khác nhau giữa các phương án: (K = KB + KD+ Kmc) những phần giống nhau được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD Chi phí tính toán Z của phương án I: Vốn đầu tư: K1 = KB + KD + Kmc = (3800+422,4+7105,5).106 = 11327,9.106đ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA1 = DAB + DAD = 1206092,2+43809= 1249901,2 KWh Chi phí tính toán: ZI= (avh + atc).K1 + c.DA1 = (0,1 + 0,2). 11327,9.106 + 1000. 1249901,2 = 4648,3.106 đ Tổng kết: Sau khi tính toán các phương án ta có Bảng 3.17: Tổng hợp các phương án phương án tổn thất điện năng (KWh) chi phí tính toán (106 Đ) Phương án I 1910252,3 5234,7 Phương án II 2097948,7 5374,9 Phương án III 1415657,7 4597 Phương án IV 1249901,2 4648,3 Ta thấy rằng: phương án I và phương án II vừa có chi phí cao vừa có tổn thất điện năng lớn hơn hai phương án còn lại nên không chọn hai phương án này.Phương án III và IV có chi phí tính toán chênh nhau không đáng kể.Tuy phương án III sử dụng ít trạm biến áp hơn (6 trạm biến áp) nhưng chủng loại máy thì lại nhiều hơn gây khó khăn cho việc sử dụng và sửa chữa sau này.Hơn nữa tổn thất điện năng ở phương án III cũng cao hơn nên chúng ta sẽ chọn thiết kế theo phương án IV. 3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn: 3.4.1. Chọn dây dẫn từ TBA khu vực về TPPTT: Đường dây cung cấp điện từ TBA khu vực về TPPTT của nhà máy dài 15 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, tra theo bảng 5 (trang 294, TL[1]) dây dẫn AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, ta có jkt = 1,0 A/mm2. + Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn: (A) + Tiết diện kinh tế: (mm2) Chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 185 mm2. Tra bảng PL VI.1 (TL 1), dây dẫn AC-185 có Icp = 515 A. Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt 1 dây: Isc = 2 Ittnm = 2. 181,6 = 363,2 A < Icp =515 A. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Với dây dẫn AC-185 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 2 m, theo PL V.3 và PL V.4 (TL1) có r0 = 0,132 W/Km , x0 = 0,374 W/Km (V) DU < DUcp = 5%Uđm = 1750 V Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy ta chọn dây AC-185 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện: Tính toán ngắn mạch phía cao áp: 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 điện 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 trung gian 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 sau: Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 6 điểm ngắn mạch: N : Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp. N1 á N7 : Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp trong các trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau: [W] Trong đó: SN : Công suất ngắn mạch về phía hạ áp của MBA khu vực. SN = 250MVA Utb : Điện áp trung bình của đường dây, Utb = 1,05.Uđm=36,75 KV. Điện trở và điện kháng của đường dây: [W] [W] Trong đó: r0, x0 : Điện trở và điện kháng trên 1 Km dây dẫn [W/Km l : chiều dài đường dây [Km] Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định IƠ , nên có thể viết: Trong đó: ZN : Tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch thứ i (W) U : Điện áp của đường dây (KV) Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: (KA) Bảng 3.18: Thông số của đường dây trên không và cáp Đường cáp F(mm2) L(m) r0 () X0 () R () X () TBATG-PPTT AC-185 15Km 0,132 0,374 1,98 5,6 PPTT-B1 2(3x50) 260 0,494 0,14 0,064 0,0182 PPTT-B2 2(3x50) 200 0,494 0,14 0,05 0,014 PPTT-B3 2(3x50) 80 0,494 0,14 0,02 0,0056 PPTT-B4 2(3x50) 320 0,494 0,14 0,079 0,0224 PPTT-B5 2(3x50) 250 0,494 0,14 0,062 0,0175 PPTT-B6 2(3x50) 290 0,494 0,14 0,072 0,0203 PPTT-B7 2(3x50) 40 0,494 0,14 0,01 0,0028 Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp trạm phân phối trung tâm: (W) R = RddAC =r0.l=1.98 (W) X = Xdd + XHT = 5,6+5,4 =11 (W) (kA) (kA) Tính điểm ngắn mạch tại N1 (tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B1) (W) R1 = Rdd + RC1 = 1,98 + 0,064 = 2,044 (W) X = Xđd + XHT + XC1 = 11+0,0182= 11,0182(W) (kA) (kA) Tính tương tự đối với các điểm ngắn mạch khác, ta có kết quả tính toán ngắn mạch ghi trong bảng 3.19. Bảng 3.19: Kết quả tính toán ngắn mạch Điểm ngắn mạch IN (kA) Ixk (kA) N 1,898 4,832 N1 1,893 4.82 N2 1,895 4,823 N3 1,897 4,829 N4 1,892 4,817 N5 1,894 4,82 N6 1,893 4,818 N7 1,898 4,83 3.4.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: 1. Trạm phân phối trung tâm: Trạm PPTT là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh 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 cơ bản như: đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải, phải rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật. Nhà máy Luyện Kim được xếp vào phụ tải loại I, do tính chất quan trọng của nhà máy nên trạm phân phối được cung cấp bởi hai đường dây với hệ thống một thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai phân đoạn của thanh góp bằng máy cắt hợp bộ. Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một MBA đo lường ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35 KV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các đoạn thanh góp. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) thành dòng điện 5 A để cung cấp điện cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ. Bảng 3.20. Thông số máy cắt đặt tại TPPTT Loại mc Cách điện Iđm (A) Uđm (kv) Icắt (KVA) Icắt max (KA) 8DA10 SF6 3150 36 40 110 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của trạm PPTT Máy cắt đặt tại trạm PPTT gồm có hai máy cắt nối đường dây trên không cấp điện cho trạm và hai phân đoạn thanh góp.Trên mỗi phân đoạn có 7 máy cắt nối thanh góp với các tuyến cáp cấp điện cho 7 trạm biến áp phân xưởng. Một máy cắt nối giữa hai phân đoạn thanh góp. Các máy cắt có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện cao áp đồng thời cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện. Căn cứ vào các số liệu kỹ thuật đã tính toán được của nhà máy ta chọn các tủ máy cắt hợp bộ của SIEMENS loại 8DC 11 cách điện SF6, không cần bảo trì.Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A. * Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm MC ³ Uđm m = 35 KV Dòng điện định mức: Iđm MC = 1250A ³ Ilv max = 2 Itt nm = 2. 181,6 = 363,2 A Dòng điện cắt định mức: Iđm cắt = 25 KA ³ IN=1,898 kA Dòng điện ổn định động cho phép: iđm d=63 KA³ ixk=4,832 KA *Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. Bảng 3.21. Thông số máy cắt đặt tại TPPT Loại mc Cách điện Iđm (A) Uđm (kv) Icắt (KVA) Icắt max (KA) 8DC11 SF6 1250 36 25 63 Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU: Máy biến áp đo lường còn gọi là biến điện áp, ký hiệu là BU, có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100 V hoặc 100/ cấp nguồn áp cho các mạch đo lường, điều khiển tí