Đề tài Tìm hiểu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ chính xác

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: NGUYỄN HẢI HƯNG Khoá: 44 Khoa : Điện Ngành học : Hệ thống điện I. Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác Đánh giá hiện trạng và các giải pháp nhằm giảm tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Sơn La - Tỉnh Sơn La . II.Các số liệu ban đầu: Bản đồ và phụ tải điện của nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác cho trong bản vẽ . Danh sách và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí của nhà máy cho trong phụ lục đi kèm . Nhà máy được cung cấp điện từ trạm biến áp trung gian bằng đường dây trên không . Khoảng cách nhà máy đến trạm biến áp là 10 km . Nhà máy làm việc 2 ca Sơ đồ nguyên lý , bảng tổng hợp thông số kỹ thuật các trạm biến áp của các lộ đường dây trung áp thị xã Sơn La , tỉnh Sơn La . III.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác . Đánh giá hiện trạng và các giải pháp nhằm giảm tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Sơn La - Tỉnh Sơn La . IV.Các bản vẽ đồ thị (Các bản vẽ trên giấy khổ A0): Các phương án thiết kế mạng điện cao áp Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí Sơ đồ đi dây mạng điện hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí Sơ đồ chiếu sáng phân xưởng Sửa chữa cơ khí Sơ đồ hiện trạng các lộ đường dây trung áp thị xã Sơn La Sơ đồ lộ đường dây 972 của thị xã Sơn La và các phương án cải tạo V. Cán bộ hướng dẫn: PHẦN HỌ TÊN CÁN BỘ Phần thứ nhất Phần thứ hai TS . Trần Tấn Lợi VI. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: VII. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TS . Trần Tấn Lợi KẾT QUẢ ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: HỌC SINH ĐÃ HOÀN THÀNH - Quá trình thiết kế ........................... (Nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa) - Điểm duyệt .................................... Ngày ....... tháng .......năm 2004 - Bản vẽ thiết kế ............................... (Ký tên). Ngày ........tháng .........năm 2004 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký tên và ghi rõ họ tên). Mặt bằng nhà máy đồng hồ đo chính xác Từ hệ thống điện đến 3 4 1 5 7 8 6 2 9 Tỉ lệ: 1: 5000 Phụ tải của nhà máy đồng hồ đo chính xác Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) 1 Phân xưởng tiện cơ khí 1800 2 Phân xưởng dập 1500 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 900 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 2200 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 850 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 160 7 Phòng thực nghiệm 500 8 Trạm bơm 120 9 Phòng thiết kế 100 10 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích Buồng thông gió Phòng sinh hoạt Kho Kho Phòng sinh hoạt Bộ phận rèn Bộ phận nhiệt luyện máy nén khí Bộ phận quạt gió Bộ phận mộc 35 39 38 34 21 23 20 27 26 25 24 32 31 29 28 30 19 18 33 40 41 47 48 49 42 50 13 17 17 11 12 14 43 43 44 43 37 9 8 3 2 2 4 1 1 7 7 10 46 22 43 36 3 6 5 11 45 45 45 Mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí . Tỉ lệ 1/250 Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất (kW) Ghi chú Bộ phận rèn 1 Búa hơi để rèn 2 M-412 10,0 2 Búa hơi để rèn 2 M-413A 28,0 3 Lò rèn 2 4,5 4 Lò rèn 1 6,0 5 Quạt lò 1 2,8 6 Quạt thông gió 1 2,5 7 Đe 2 mỏ 2 - 8 Máy ép ma sát 1 ÆA124 10,0 9 Lò điện 1 H-15 15,0 10 Bàn 1 - - 11 Dầm treo có pa lăng điện 1 - 4,85 12 Máy mài sắc 1 3M634 3,2 13 Quạt ly tâm 1 BBDM8 7,0 14 Bàn 1 - - 15 Bể nước 1 - - 16 Lò đứng 1 - - 17 Máy biến áp 2 - 2,2 Bộ phận nhiệt luyện 18 Lò băng chạy điện 1 W-30 30,0 19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 W-90 90,0 20 Lò điện 1 H-30 30,0 21 Lò điện để rèn 1 TH-32 36,0 22 Lò điện 1 C-20 20,0 23 Lò điện 1 B-20 20,0 24 Bể dầu 1 MB-40 4,0 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 Y3W 18,0 26 Bể dầu có tăng nhiệt 1 - 3,0 27 Bể nước 1 - - 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 TK 0,6 29 Máy đo độ cứng đầu tròn 1 TW - 30 Bàn 1 - - 31 Máy mài sắc 1 330-2 0,25 32 Bàn 1 - - 33 Cỗu trục cánh có palăng điện 1 1,3 34 Thiết bị cao tần 1 LG-606 80,0 35 Tủ 1 - 36 Bàn 1 - 37 Thiết bị đo bi 1 23,0 38 Tủ đựng bi 1 - 39 Bàn 1 - 40 Máy nén khí 1 25,0 (ở gian máy nén khí) Bộ phận mộc 41 Máy bào gỗ 1 CÆ-4 2,0 4,5 42 Máy khoan 1 CBPA 1,0 3,2 43 Bàn mộc 4 - - 44 Máy cưa đai 1 C80-3 4,5 45 Bàn 3 - - 46 Máy bào gỗ 1 CP6-5G 7,0 1,3 1,7 47 Máy cưa tròn 1 - 7,0 Bộ phận quạt gió 48 Quạt gió trung áp 1 - 9,0 49 Quạt gió số 9,5 1 - 12,0 50 Quạt số 14 1 - 18,0 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 8 PHẦN I . THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC CHƯƠNG I . GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 10 CHƯƠNG II . XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 13 CHƯƠNG III. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 34 CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 68 CHƯƠNG V . TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP 80 CHƯƠNG VI. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 89 CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO MẠNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 108 CHƯƠNG VIII. THIẾT KẾ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG . 120 PHẦN II . ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CỦA THỊ XÃ SƠN LA , TỈNH SƠN LA CHƯƠNG I. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN , ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA THỊ XÃ SƠN LA 127 CHƯƠNG II. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP CỦA THỊ XÃ SƠN LA 132 CHƯƠNG III. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THỊ XÃ SƠN LA 160 PHẦN KIỂM CHỨNG LOADLOW 171 PHỤ LỤC 181 TÀI LIỆU THAM KHẢO 197 LỜI NÓI ĐẦU Nhằm hệ thống hoá kiến thức và vận dụng các kiến thức đã được học tập trong 5 năm ở trường để giải quyết những vấn đề cụ thể thực tế , em được giao thực hiện đề tài thiết kế tốt nghiệp với nội dung : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác . Đánh giá hiện trạng và các giải pháp nhằm giảm tổn thất trên lưới điện trung áp của thị xã Sơn La , Tỉnh Sơn La . Trong những năm học tập ở Trường cũng như trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp em luôn nhận được sự dạy bảo , giúp đỡ rất tận tình của các Thầy , các Cô trong bộ môn Hệ thống điện , Khoa Điện , Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội , đặc biệt là TS. Trần Tấn Lợi . Mặc dù rất cố gắng , song do hạn chế về kiến thức nên chắc chắn bản Đồ án tốt nghiệp của em còn nhiều khiếm khuyết , em rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy , các Cô . Em xin chân thành cảm ơn sự dìu dắt , chỉ bảo của các Thầy , các Cô . Hà Nội ngày 10 tháng 5 năm 2004 SV. Nguyễn Hải Hưng PHẦN I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ ĐO CHÍNH XÁC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1.Quy mô, công nghệ nhà máy. Nhà máy đồng hồ đo chính xác nằm trên địa bàn huyện Gia lâm thành phố Hà Nội. Nhà máy có quy mô khá lớn với 9 phân xưởng sản xuất và nhà làm việc . Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt ( kW) Diện tích (m2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Phân xưởng tiện cơ khí Phân xưởng dập Phân xưởng lắp ráp số 1 Phân xưởng lắp ráp số 2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Phòng thí nghiệm trung tâm Phòng thực nghiệm Trạm bơm Phòng thiết kế Chiếu sáng phân xưởng 1800 1500 900 2200 Theo tính toán 160 500 120 100 Xác định theo diện tích 2250 2475 2750 3150 1800 2325 2125 1575 3400 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo các đồng hồ đo chính xác để cung cấp cho các ngành kỹ thuật trong nước và xuất khẩu . Hiện tại nhà máy làm việc 2 ca với thời gian làm việc tối đa Tmax = 4500h và công nghệ khá hiện đại. Tưong lai nhà máy sẽ mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản suất và cũng không thể qúa dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà máy vẫn không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí.Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại I , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn . Trong nhà máy có : Phòng thiết kế , phân xưởng sửa chữa cơ khí , phòng thực nghiệm là hộ loại III , các phân xưởng còn lại là hộ loại I . 2. Giới thiệu các quy trình công nghệ nhà máy : Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp thì việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại 2 Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. PX TIỆN CƠ KHÍ PX DẬP PX LẮP RÁP SỐ 1 PHÒNG THỰC NGHIỆM PHÒNG THIẾT KẾ PX LẮP RÁP SỐ 2 PX SỬA CHỮA CƠ KHÍ SẢN PHẨM P. THÍ NGHIỆM TRUNG TÂM TRẠM BƠM 3. Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy : 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện : Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải : + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn , điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dảitừ 1 đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz . Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha , công suất không lớn . Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz 4. Nội dung tính toán, thiết kế. Đây là loại đề tài thiết kế tốt nghiệp nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn đòi hỏi thời gian dài , do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình Sau đây là những nội dung chính của bản thiết kế sẽ đề cập : Thiết kế mạng điện phân xưởng. Thiết kế mạng điện xí nghiệp. Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp. Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. e) Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ : Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi , tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện . Nói cách khác , phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra , vì vậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng . Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như : Máy biến áp , dây dẫn , các thiết bị đóng cắt , bảo vệ ... tính toán tổn thất công suất , tổn thất điện năng , tổn thất điện áp ; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng ,... Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất , số lượng , chế độ làm việc của các thiết bị điện , trình độ và phương thức vận hành hệ thống ... Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện , có khả năng dẫn đến sự cố , cháy nổ , ... Ngược lại , các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ... Cũng chính vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện . Những phương pháp cho thấy kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại . Có thể đưa ra đây mộ số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện : 2.1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Theo phương pháp này Ptt = KMax . Ptb = KMax . Ksd . Pđm (1 - 1) Trong đó: Ptb - công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất. Pđm - công suất định mức của phụ tải. Ksd - hệ số sử dụng công suất của phụ tải. KMax - hệ số cực đại công suất tác dụng với khoảng thời gian trung bình hoá T=30 phút. Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng. Nó cho một kết quả khá chính xác nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải số lượng thiết bị trong nhóm (ksdi ; pđmi ; cosji ; .....). 2.1.2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương: Theo phương pháp này Ptt = Ptb ± b . stb (1-2) Trong đó: Ptb - Phụ tải trung bình của đồ thị nhóm phụ tải. b - Bộ số thể hiện mức tán xạ. stb - Độ lệch của đồ thị nhóm phụ tải. Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với các hệ thống đang vận hành. 2.1.3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng: Theo phương pháp này: Ptt = Khd . Ptb (1-3) Qtt = Khdq . Qtb hoặc Qtt = Ptt . tgj (1-4) Trong đó: Ptb ; Qtb - Phụ tải tác dụng và phản kháng trung bình trong ca mang tải lớn nhất. Khd ; Khdq - Hệ số hình dạng (tác dụng và phản kháng) của đồ thị phụ tải. Phương pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái tủ phân phổi phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng. Phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải. 2.1.4. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: theo phương pháp này thì Ptt = Knc . Pđ (1-5) Trong đó: Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải. Pđ - Công suất đặt của nhóm phụ tải. Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoặc .v.v... 2.1.5. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất: theo phương pháp này thì: Ptt = p0 . F (1-6) Trong đó; p0 - Suất phụ tải tính toán cho một đơn vị diện tích sản xuất. F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện. Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó cho kết quả không chính xác. Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng cho một số phụ tải đặc biệt mà chi tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich hoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều trên diện tích sản suất. 2.1.6. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng: theo phương pháp này (1-7) Ptt = KM . Ptb (1-8) Trong đó: a0 - [kWh/1đv] suất chi phí điện cho một đơn vị sản phẩm. M - Tổng sản phẩm sản xuất ra trong khoảng thời gian khảo sát T (1 ca; 1 năm) Ptb - Phụ tải trung bình của xí nghiệp. KM - Hệ số cực đại công suất tác dụng. Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp. 2.1.7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị: Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd . Iđm (max)) (1-9) Trong đó: Ikđ (max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Itt - dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động. ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 4 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi . Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn , nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp . Tuỳ theo yêu cầu tính toánvà những thông tin có thể có được về phụ tải , người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT . Trong đồ án này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu . Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất . 2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SỮA CHỮA CƠ KHÍ :  Phân xưởng sữa chữa cơ khí có diện tích bố trí thiết bị là 1800 m2. Trong phân xưởng có 60 thiết bị ,công suất khác nhau , lớn nhất là 90KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( < 0,5Kw ) . Dựa vào hệ số tải(kt) để xem chế độ làm việc của thiết bị . Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn (có kt=0,9) Với phân xưởng sửa chữa cơ khí theo các đề thiết kế giáo học thường cho các thông tin khá chi tiết về phụ tải và vì vậy để có kết quả chính xác nêu chọn phương pháp tinh toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”. 2.2.1. Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq ) Ptt = KMax . Ptb = KMax . Ksd . Pđm (1-10) Trong đó: Ptb - Công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất. Pđm - Công suất định mức của phụ tải. (tổng công suất định mức của nhóm phụ tải). Ksd - Hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tải (hệ số sử dụng chung của nhóm phụ tải có thể được xác định từ hệ số sử dụng của từng thiết bị đơn lẻ trong nhóm). KMax - Hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy) Như vậy để xác định phụ tải tính toán theo phương pháp này chúng ta cần phải xác định được hai hệ số Ksd và KMax. Hệ số sử dụng: theo định nghĩa là tỷ số giữa công suất trung bình và công suất định mức. Trong khi thiết kế thông thường hệ số sử dụng của từng thiết bị được tra trong các bảng của sổ tay và vì vậy chúng ta có thể xác định được hệ số sử dụng chung của toàn nhóm theo công thức sau: (1-11) Trong đó: pđmi - công suất định mức của phụ tải thứ i trong nhóm thiết bị ksdi - hệ số sử dụng công suất tác dụng của phụ tỉa thứ i trong nhóm. n - tổng số thiết bị trong nhóm. Ksd - hệ số sử dụng trung bình của cả nhóm máy. Cùng một khái niệm tương tự chung ta có thể cũng xác định được hệ số sử dụng đối với công suất phản kháng. Tuy nhiên ít có các tài liệu để tra được hệ số sử công suất phản kháng, nên ở đây không đề cập đến công thức tính toán. Hệ số cực đại KMax: là một thông số phụ thuộc chế độ làm việc của phụ tải và số thiết bị dùng điện có hiệu quả của nhóm máy, Trong thiết kế hệ số này được tra trong bảng theo Ksd và nhq của nhóm máy. Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau”. Số thiết bị điện hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau: (1-12) Các trường hợp riêng để xác định nhanh nhq: Trường hợp 1: Khi và nhq = n Thì Trong đó: pdm max - công suất định mức của thiết bị lớn nhất trong nhóm. pdm min - công suất định mức của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm. Ksd - hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy. Trường hợp 2: Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm. nhq = n - n1 thì Trường hợp 3: Khi m > 3 và Ksd ³ 0,2 (1-13) nhq = n Chú ý: nếu khi tính ra nhq > n thì lấy nhq = n . n Trường hợp 4: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính nhanh nhq thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra. Thông thường các đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa n (số thiết bị hiệu quả tương đối) với các đại lượng n* và P* . Và khi đã tìm được n thì số thiết bị điện hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính; Trong đó: và n1 - số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm máy. Pđm1 - tổng công suất định mức của n1 thiết bị. Pđm - tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm). Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả : nhq , trong 1 số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau : * Nếu n£ 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức : * Nếu n > 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức : Trong đó : kti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i . Nếu không có số liệu chính xác , hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau : kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn kti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại . * Nếu n > 300 và ksd ³ 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức : * Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm , quạt nén khí ... ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình : * Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng , trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương : Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3.Ppha max Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = * Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức : Trong đó : eđm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịch máy . 2.2.2.Trình tự xác định phụ tải tính toán theo phương pháp Ptb và kmax: 1. Phân nhóm phụ tải : Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau: * Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất ...). * Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosj; ... và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng sô thiết bị thực tế và vì vậy việc xác định phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.) * Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ. ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tại một loại tủ động lực và như vậy thì nó sẽ kéo theo là các đường cáp CCĐ cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vậy cũng sẽ được đồng loạt hoá, tạo điều kiện cho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và dự trữ sau này rất thuận lợi...). * Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8). Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị. Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó cũng có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị,(nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy CCĐ ). Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị. * Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng bộ phận trong phân xưởng. Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành : nhóm phụ tải . Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng 2.1 . Bảng 2.1 - Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện . TT Tên thiết bị Số lượng PĐM(Kw) IĐM(A) 1 Máy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 Nhóm 1 1 Búa hơi để rèn 2 10 20 2*25,32 2 Búa hơi để rèn 2 28 56 2*70,9 3 Lò rèn 2 4,5 9 2*13,4 4 Lò rèn 1 6 6 15,2 6 Quạt thông gió 1 2,5 2,5 5,42 9 Lò điện 1 15 15 25,32 11 Dầm treo có palăng điện 1 4,85 4,85 18,42 13 Quạt li tâm 1 7 7 15,2 17 Máy biến áp 2 2,2 4,4 11,14 Cộng nhóm 1 : 13 124,75 309,94 Nhóm 2 18 Lò băng chạy điện 1 30 30 50,64 19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 90 152 22 Lò điện 1 20 20 33,76 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 0,6 0,6 1,52 31 Máy mài sắc 1 0,25 0,25 0,63 33 Cần trục có palăng điện 1 1,3 1,3 4,93 Cộng nhóm 2 : 6 142,15 243,48 Nhóm 3 12 Máy mài sắc 1 3,2 3,2 8,1 5 Quạt lò 1 2,8 2,8 6,07 20 Lò điện 1 30 30 50,64 21 Lò điện để rèn 1 36 36 60,77 23 Lò điện 1 20 20 33,76 24 Bể dầu 1 4,0 4,0 10,13 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 18 18 45,58 26 Bể dầu để tăng nhiệt 1 3 3 7,6 Cộng nhóm 3 : 8 117 222,65 Nhóm 4 8 Máy ép ma sát 1 10 10 25,32 34 Thiết bị cao tần 1 80 80 173,64 37 Thiết bị đo 1 23 23 58,24 Cộng nhóm 4 3 113 257,2 Nhóm 5 41 Máy bào gỗ 1 6,5 6,5 14,46 42 Máy khoan 1 4,2 4,2 10.63 44 Máy cưa đai 1 4,5 4,5 11,4 46 Máy bào gỗ 1 10 10 25,32 47 Máy cưa tròn 1 7 7 17,72 40 Máy nén khí 1 25 25 54,26 48 Quạt gió trung áp 1 9 9 19,53 49 Quạt gió số 9,5 1 12 12 26,04 50 Quạt số 14 1 18 18 39,06 Cộng nhóm 5 9 96,2 218,42 2. Xác định phụ tải tính toán động lực của phân xưởng: Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: _Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. _Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. _Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Do đó phụ tải tính toán được xác định như sau: Ptt = kmax.ksd.SPđmi Trong đó : ksd: hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra bảng kmax : hệ số cực đại, tra bảng theo hhai đại lượng ksd và nhq nhq: là số thiết bị dùng hiệu quả. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1 Bảng phụ tải nhóm 1 TT Tên thiết bị Số lượng PĐM IĐM(A) 1 Máy Toàn bộ 1 Búa hơi để rèn 2 10 20 2*25,32 2 Búa hơi để rèn 2 28 56 2*70,9 3 Lò rèn 2 4,5 9 2*13,4 4 Lò rèn 1 6 6 15,2 6 Quạt thông gió 1 2,5 2,5 5,42 9 Lò điện 1 15 15 25,32 11 Dầm treo có palăng điện 1 4,85 4,85 18,42 13 Quạt li tâm 1 7 7 15,2 17 Máy biến áp 2 2,2 4,4 11,14 Cộng nhóm 1 : 13 124,75 309,94 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được các ksd ; cosj của các thiết bị . Ta có: Tổng số thiết bị trong nhóm 1 là: n = 13 Tổng công suất của nhóm 1 là:PS =124,75 kW Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là: n1 = 3 Tổng công suất của số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là: P1 = 71 kW Tra bảng PL1.4(TL1) ta được nhq* = 0,56 Þ nhq = n . nhq* = 13 . 0,56 = 7,28 Tra bảng PL1.5(TL1) với ksdtb = 0,26 , nhq = 7,28 được kmax = 2 Phụ tải tính toán nhóm 1 là: Iđn = Ikđ (max)+(Itt-ksd . Iđm (max)) = 5.70,9 +( 86,146- 0,26.70,9 ) = 422,2 A Trong đó: Ikđ (max) - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Itt - dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm (max) - dòng định mức của thiết bị đang khởi động. ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. kmm = 5 đối với thiết bị động cơ . Tính toán tương tự đối với các nhóm 2,3,4,5 ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng SCCK : 3 .Xác định phụ tải tính chiếu sáng của toàn phân xưởng: Phụt tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích : Pcs = p0 . F Trong đó : p0 - suất chiếu sáng trên 1 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 bảng PL1.7(TL1) ta được : Diện tích phân xưởng là: 1800 m2 Phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng: Pcs = p0.Spx = 12.1800 = 21600 ( W )= 21,6 kW 4. Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: - Phụ tải tác dụng tính toán của toàn xưởng: - Phụ tải phản kháng tính toán toàn xưởng là: Qpx = 0,8 ( 42,66 + 61,31 + 108,1 + 115,26 + 58,01) = 308,272 (kVAr) Trong đó : kđt - hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy kđt = 0,8 - Phụ tải toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng: 2.3. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG KHÁC 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 Giới thiệu phương pháp hệ số nhu cầu: Theo phương pháp này thì phụ tải tính toán của nhóm hộ tiêu thụ được xác định bằng biểu thức sau: Ptt = Knc. Pđ (1-27) Qtt = Ptt tgj (1-27) Stt = = (1-28) Itt = (1-29) Trong đó: Pđ - Tổng công suất đặt của nhóm hộ phụ tải. Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm hệ phụ tải (có thể tra được trong các tài liệu tra cứu, tương ứng với các nhóm thiết bị điển hình và giá trị của nó còn phụ thuộc vào hệ số sử dụng nữa). tgj - Tương ứng với Cosj đặc trưng riêng của các hộ phụ tải thông số này cũng có thể tra được trong các tài liệu chuyên môn. BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SCCK TT Tên thiết bị Số lượng Công suất đặt Pđm (kW) ksd cosj/tgj nhq kmax IĐM(A) Phụ tải tính toán Ptt (kW) Qtt (kVAr Stt (kVA) Itt (A) Iđn (A) 1 2 3 4 6 Nhóm 1 1 Búa hơi để rèn 2 10´2 0,15 0,6/1,33 2*25,3 2 Búa hơi để rèn 2 28´2 0,15 0,6/1,33 2*70,9 3 Lò rèn 2 4,5´2 0,25 0,7/1,02 2*13,4 4 Lò rèn 1 6 0,25 0,7/1,02 15,2 6 Quạt thông gió 1 2,5 0,6 0,8/0,75 5,42 9 Lò điện 1 15 0,7 0,9/0,48 25,32 11 Dầm treo có palăng điện 1 4,85 0,05 0,5/1,73 18,42 13 Quạt li tâm 1 7 0,6 0,8/0,75 15,2 17 Máy biến áp 2 2,2´2 0,15 0,6/1,33 11,14 Cộng nhóm 1 : 13 124,75 0,26 0,66 7,28 2 309,94 37,42 42,66 56,7 86.14 Nhóm 2 18 Lò băng chạy điện 1 30 0,7 0,9/0,48 50,64 19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 0,7 0,9/0,48 152 22 Lò điện 1 20 0,7 0,9/0,48 33,76 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 0,6 0,15 0,6/1,33 1,52 31 Máy mài sắc 1 0,25 0,15 0,6/1,33 0,63 33 Cần trục có palăng điện 1 1,3 0,05 0,5/1,73 4,93 Cộng nhóm 2 : 6 142,15 0,68 0,89/0,5 2,15 1,4 243,48 127,7 61,31 141,9 215,6 333,1 Nhóm 3 12 Máy mài sắc 1 3,2 0,15 0,6/1,33 8,1 5 Quạt lò 1 2,8 0,6 0,8/0,75 6,07 20 Lò điện 1 30 0,7 0,9/0,48 50,64 21 Lò điện để rèn 1 36 0,7 0,9/0,48 60,77 23 Lò điện 1 20 0,7 0,9/0,48 33,76 24 Bể dầu 1 4,0 0,15 0,6/1,33 10,13 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 18 0,15 0,6/1,33 45,58 26 Bể dầu để tăng nhiệt 1 3 0,15 0,6/1,33 7,6 Cộng nhóm 3 : 8 117 0,56 0,67/1,1 4,8 1,5 222,65 98,28 108,1 146,7 222,8 371,1 Nhóm 4 8 Máy ép ma sát 1 10 0,15 0,6/1,33 25,32 34 Thiết bị cao tần 1 80 0,6 0,8/0,75 173,64 37 Thiết bị đo 1 23 0,15 0,6/1,33 58,24 Cộng nhóm 4: 3 113 0,5 0,7/1,02 1,74 2 257,2 113 115,2 161,4 245,2 679,2 Nhóm 5 41 Máy bào gỗ 1 6,5 0,15 0,6/1,33 14,46 42 Máy khoan 1 4,2 0,15 0,6/1,33 10.63 44 Máy cưa đai 1 4,5 0,15 0,6/1,33 11,4 46 Máy bào gỗ 1 10 0,15 0,6/1,33 25,32 47 Máy cưa tròn 1 7 0,15 0,6/1,33 17,72 40 Máy nén khí 1 25 0,15 0,6/1,33 54,26 48 Quạt gió trung áp 1 9 0,6 0,8/0,75 19,53 49 Quạt gió số 9,5 1 12 0,6 0,8/0,75 26,04 50 Quạt số 14 1 18 0,6 0,8/0,75 39,06 Cộng nhóm 5: 9 96,2 0,33 0,68/ 1,075 6,48 1,7 218,42 53,96 58,01 79,35 120,5 471,8 2.3.2.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng : 1.Phân xưởng tiện cơ khí : Công suất đặt : 1800 kW Diện tích xưởng: 2250 m2 Tra bảng PL1.3(TL1)với phân xưởng cơ khí có knc = 0,4 ; cosj = 0,6 Tra bảng PL1.7(TL1) ta có suất chiếu sáng p0 = 16 , ở đây sử dụng bóng đèn sợi đốt nên cosjcs = 1 * Công suất tính toán động lực : Pđl = knc.Pđ = 0,4 . 1800 = 720 ( kW ) * Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0 . S = 16 . 2250 =36000 ( W )= 36 kW * Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng Ptt = Pđl + Pcs = 756 ( kW ) * Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng: Qtt = Qđl = Pđl . tgj = 720 . 1,33 = 957,6 ( kVar ) * Công suất tính toán của toàn phân xưởng: Các phân xưởng khác được tính toán tương tự kết quả ghi trong bảng: Bảng 1: Phụ tải tính toán các phân xưởng Tên phân xưởng Pđ kW knc cosj p0 Pđl kW Pcs kW Ptt kW Qtt kVar Stt kVA Phân xưởng tiện cơ khí 1800 0,4 0,6 16 720 36 756 957,6 1220 Phân xưởng dập 1500 0,6 0,7 15 900 37,1 937,1 918,18 1312 Phân xưởng lắp ráp số 1 900 0,3 0,6 14 270 38,5 308,5 359,1 473,4 Phân xưởng lắp ráp số 2 2200 0,3 0,6 14 660 44,1 704,1 877,8 1125 Phân xưởng SCCK 12 344,3 21,6 365,9 308,27 478,6 Phòng thí nghiệm trung tâm 160 0,7 0,8 20 112 46,5 158,5 112,83 194,5 Phòng thực nghiệm 500 0,7 0,8 20 350 42,5 392,5 288,85 487,3 Trạm bơm 120 0,6 0,9 15 72 23,6 95,6 95,76 135,3 Phòng thiết kế 100 0,8 0,8 15 80 51 131 91,62 159,8 2.4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY: * Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy: * Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy : * Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: * Hệ số công suất của toàn nhà máy: * Phụ tải tính toán của nhà máy khi kể đến sự phát triển tương lai của xi nghiệp: Để tính phụ tải của nhà máy trong tương lai ta có thể sử dụng công thức sau: SNM(t) = Stt NM.(1+a.t) (1-35) 0 < t < T Trong đó: SNM(t) - Là phụ tải tính toán của xí nghiệp sau t năm. Stt NM - Là phụ tải tính toán của xí nghiệp ở thời điểm khởi động. a - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại. a = 0,09 [0,T] - Khoảng thời gian để đánh giá sự phát triển của phụ tải (thời gian tính toán). Lấy T = 10 năm SNM(t) = Stt NM.(1+a.t) = 4724,7(1+ 0,09.10) = 8976,93 (kVA) PNM(t) = SNM(t) . cosj = 8976,93 . 0,692 = 6212,03 (kW) 2.5.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI: 2.5.1. Tâm phụ tải điện : Trọng tâm phụ tải của xi nghiệp là một số liệu quan trọng giúp người thiết kế tìm vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng. Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp cho xi nghiệp trong việc qui hoạch và phát sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ CCĐ hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật mong muốn. Việc xác định trọng tâm phụ tải là một vấn đề khá phức tạp vì bản thân các phụ tải đã là những hàm không xác định theo thời gian và như vậy thì trọng tâm phụ tải cũng chính là hàm của thời gian (vị trí của nó sẽ không cố định). Tuy nhiên để có một vị trí tương đối thi trong tính toán người ta thường sử dụng công suất tính toán (công suất giả thiết và đã được qui đổi về dài hạn) và được tạm xem như không thay đổi theo thời gian nữa. Và như vậy tâm qui ước của phụ tải có thể được xác định theo biểu thức sau. Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0). x0 = y0 = z0 = (1-38) Trong đó: Stt PXi - Phụ tải tính toán của phân xưởng i. xi , yi , zi - Toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn. m - Số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp. 2.5.2. Biểu đồ phụ tải điện : Biểu đồ phụ tải là một cách biểu hiện về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp, như vậy nó cho ta biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng (tức mật độ phụ tải tại các vị trí khác nhau trên mặt bằng). Điều này cho phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối. Khi biết rõ mật độ phụ tải trên mặt bằng còn giúp cho người thiết kế chọn được một kiểu sơ đồ CCĐ thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh tế tối ưu. Ngoài ra thông qua biểu đò phụ tải còn cho người thiết kế biết được sự phân bố về cơ cấu phụ tải giúp cho sự vạch các phương án CCĐ được hợp lý hơn (thoả mãn được nhiều nhất các yêu cầu của phụ tải).v.v... Bán kính vòng tròn phụ tải có thể được xác định bằng biểu thức sau: RPX i = (1-36) Trong đó: RPX i - [cm hoặc mm] bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i. Stt px i - [kVA] phụ tải tính toán của phân xưởng i. m - [kVA/cm; mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn. Để thể hiện cơ cấu phụ tải trong vòng tròn phụ tải, người ta thường chia vòng tròn phụ tải theo tỷ lệ giữa công suất chiếu sáng và động lực và vì vậy ta có thể tính góc của phần công suất chiếu sáng theo công thức sau: acsi = (1-37) Trong đó: acsi - Góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i. Pcspsi - Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i. Pttpxi - Phụ tải tính toán phân xưởng i. Trên mặt bằng nhà máy vẽ một toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là: ( xi; yi ) ta xác định được các tọa độ tối ưu M0 ( x0; y0) Công thức: ; Kết quả tính toán bán kính R và góc acs của biểu đồ phụ tải cho trong bảng 2 TT Tên phân xưởng Pcs KW Ptt KW Stt KVA Tâm phụ tải R mm x(mm y(mm 1 Phân xưởng tiện cơ khí 36 756 1220 33 42 11,37 17,1 2 Phân xưởng dập 37,1 937,1 1312 57 42 11,8 13,7 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 38,5 308,5 473,4 52 67 7,08 44,9 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 44,1 704,1 1125 116 60 10,92 22,5 5 Phân xưởng SCCK 21,6 365,9 478,6 97 64 7,126 21,2 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 46,5 158,5 194,5 113 29 4,54 105,6 7 Phòng thực nghiệm 42,5 392,5 487,3 112,5 13,5 7,2 39 8 Trạm bơm 23,6 95,6 135,3 22 17 3,8 80 9 Phòng thiết kế 51 131 159,8 59,5 11,5 4,1 140 Hình 2.1. Biểu đồ phụ tải của nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 3.1.YÊU CẦU ĐỐI VỚI CUNG CẤP ĐIỆN: - Yêu cầu đối với cung cấp điện và nguồn điện cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của nhà máy và công suất yêu cầu. Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý các yếu tố đặc trưng cho nhà máy riêng biệt điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quá trình sản suất và quá trình công nghệ ... Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý. - Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ vào độ tin cậy tính kinh tế và an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ để xác định số lượng nguồn cung cấp cho sơ đồ. - Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn cho người và thiết bị trong mọi quá trình vận hành. Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý đến các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản thuận tiện cho vận hàmh, có tính linh hoạt trong sự cố và biện pháp tự động hóa. 3.2. LỰA CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ TRẠM KHU VỰC VỀ XÍ NGHIỆP:PHÂN LOẠI VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY: 3.2.1 Các công thức kinh nghiệm xác định điện áp truyền tải: Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta thường sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau: U = 4,34 (2-1) U = 16 (2-2) U = 17 (2-3) Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV]. l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km]. P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]. Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là : U = 4,34 = 4,34 = 45,39 [kV] Như vậy ta chọn cấp điện áp để cung cấp cho nhà máy là 35 kV 3.3.VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 3.3.1. Phân loại các hộ dùng điện trong nhà máy : - Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta dựa vào tầm quan trong của phân xưởng. Tức là khi ngừng cung cấp điện hay ngừng hoạt động của phân xưởng thì mức độ ảnh hưởng của nó tơí hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp, từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cung cấp điện hợp lý cho phân xưởng trong toàn nhà máy. - Khi đã xác định được hộ tiêu thụ trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào đó để đánh giá cho toàn nhà máy với nhà máy ta có số hộ tiêu thụ loại 1 là: Phân xưởng tiện cơ khí , phân xưởng dập , phân xưởng lắp ráp số 1 , số 2 , trạm bơm ; và số hộ tiêu thụ loại 3 là: PX sửa chữa cơ khí, Phòng thí nghiệm trung tâm , phòng thực nghiệm , phòng thiết kế . 6 – 20 kV Hệ thống ~ Trạm 1 Trạm 2 Trạm 4 Hệ thống ~ 35 - 110 kV Trạm 3 a) b) Hệ thống ~ 35 - 220 kV 6 - 20 kV Hệ thống ~ 35 - 220 kV 20 - 35 kV 6 - 20 kV c) d) NHỮNG SƠ ĐỒ ĐẶC TRƯNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CHỈ TỪ HỆ THỐNG ĐIÊN 3.3.2.Chọn phương án về các trạm biến áp phân xưởng : Các TBA được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau : + Vị trí trạm cần phải gần tâm phụ tải (nhàm giảm tổn thất điện năng, điện áp, ....). + Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dẽ dàng thay máy biến áp, gần các đường vận chuyển ....). + Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xí nghiệp. + Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính xí nghiệp này có thể gây ra. Như vậy việc chọn vị trí các trạm phải dựa trên mặt bằng công nghệ của xí nghiệp, vị trí và hướng gió của xí nghiệp trong mặt bằng tổng thể của khu vực. Việc quyết định chọn vị trí nên phối hợp hài hoà các các nguyên tắc trên vì mỗi một nguyên tắc đều nhằm thoả mãn một yêu cầu cụ thể nào đó mà vì vậy đôi khi chúng lại mâu thuẫn nhau (ví dụ nguyên tắc gần tâm phụ tải nhiều lúc lại làm vi phạm các nguyên tắc khác và ngược lại). Ngoài ra còn có thể vì các lý do đặc biệt khác mà khó có thể thoả mãn được các nguyên tắc trên (lý do quốc phòng, lý do chính trị khác v.v...). + Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện : và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA ( trong trạm có hơn 1 MBA ) : Trong đó : n - số máy biến áp có trong TBA khc - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở VN nên 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 quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải 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 đẻ 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 1 có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc = 0,7Stt Đồng thời cũng 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 . Căn cứ vào vị trí , công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa ra các phương án : Phương án 1 : Đặt 6 TBA phân xưởng , trong đó : Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho Phân xưởng tiện cơ khí và Trạm bơm = 1355,3 (kVA) è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của Phân xưởng tiện cơ khí và phân xưởng lắp ráp số 1: = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm=750 kVA là hợp lý . Trạm B2 : Cấp điện cho phân xưởng dập , phòng thiết kế : =1471,8 è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng dập: = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm=750 kVA là hợp lý . Trạm B3 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1 : = 473,4 è Chọn 2 MBA tiêu chuẩn Sđm = 250 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2 : = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm= 250 kVA là hợp lý . Trạm B4 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 2 : =1125 è Chọn 2 MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2 : = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm= 750 kVA là hợp lý . Trạm B5 : Cấp điện cho phân xưởng SCCK : = 478,6 è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 kVA . Đây là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện Vậy trạm biến áp B5 đặt MBA Sđm= 500 kVA là phù hợp . Trạm B6 : Cung cấp điện cho Phòng thí nghiệm trung tâm , phòng thực nghiệm : = 681,8 è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Đây đều là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm= 750 kVA là phù hợp . Phương án 2 : Đặt 6 TBA phân xưởng , trong đó : Trạm biến áp B1 : Giống TBA B1 của phương án 1 Trạm biến áp B2 : Giống TBA B2 của phương án 1 Trạm biến áp B3 : Giống TBA B3 của phương án 1 Trạm biến áp B5 : Giống TBA B5 của phương án 1 Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số2 , phòng thí nghiệm trung tâm. = 1319,5 (kVA) è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2: = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm=750 kVA là hợp lý Trạm biến áp B6 : Cung cấp điện cho phòng thực nghiệm : = 487,3 è Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 kVA . Đây đều là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm=500 kVA là phù hợp . Phương án 3 : Đặt 7 TBA phân xưởng trong đó : Trạm biến áp B3 : Giống TBA B3 của phương án 2 Trạm biến áp B4 : Giống TBA B4 của phương án 2 Trạm biến áp B5 : Giống TBA B5 của phương án 2 Trạm biến áp B6 : Giống TBA B6 của phương án 2 Trạm biến áp B1 : Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí : =1220 è Chọn 2 MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2 : = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm= 750 kVA là hợp lý . Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho phân xưởng dập : =1312 è Chọn 2 MBA tiêu chuẩn Sđm = 750 kVA . Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng lắp ráp số 2 : = 0,7 Stt è Trạm biến áp đặt 2 MBA Sđm= 750 kVA là hợp lý Trạm biến áp B7 : Cấp điện cho trạm bơm và phòng thiết kế : =295,1 è Chọn 1 MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 kVA . Đây đều là hộ tiêu thụ loại 3 nên khi sự cố có thể tạm ngừng cấp điện Vậy trạm biến áp B6 đặt 1 MBA Sđm=500 kVA là hợp lý . 3.3.3.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng : Trong các nhà máy thường dùng các kiểu TBA 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 một 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 áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của nhà máy 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 TBA phân xưởng cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các TBA đó : Xác định vị trí đặt trạm biến áp B1 ( phương án 1 ) cung cấp điện cho : phân xửởng tiện cơ khí và trạm bơm : Bảng 3.1.Kết quả xác định vị trí đặt các TBA phân xưởng : Phương án Tên trạm Vị trí đặt Xoj Yọj Phương án 1 B1 31,9 39,5 B2 57,27 38,7 B3 52 67 B4 116 60 B5 97 64 B6 112,6 17,9 Phương án 2 B1 31,9 39,5 B2 57,27 38,7 B3 52 67 B4 115,55 55,4 B5 97 64 B6 112,5 13,5 Phương án 3 B1 33 42 B2 57 42 B3 52 67 B4 115,55 55,4 B5 97 64 B6 112,5 13,5 B7 42,3 14 3.3.4. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : 1. Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng : a. Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu : Đưa đường dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng . Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian , 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 . b. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm ( TPPTT) Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT . Nhờ vậy việc quản lý , vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng , song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn . Trong thực tế đây là phương pháp sử dụng khi điện áp nguồn không cao ( £ 22 kV ) , ở đây điện áp nguồn của nhà máy là 35 kV nên phương án này cũng không phù hợp . c. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) : Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng . Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện áp cao trong nhà máy cũng như các trạm biến áp phân xưởng , vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện . Song phải đầu tư 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 loại 1 nên trạm biến áp trung gian phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện : Chọn máy biến áp tiêu chuẩn : 5600 kVA Kiểm tra dung lượng của máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại 1 trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết : Vậy trạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA : 5600 kVA- 35/6,3 kV . 2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian ( TBATG ) : ; 3.4. 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 + c . DA 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 ; c - giá tiền 1 kWh tổn thất điện năng , c = 1000 đ/kWh . DA - Tổn thất điện năng trong máy biến áp Hình 3.1 _ Các phương án thiết kế mạng cao áp của nhà máy 3.4.1 . Phương án I : Hình 3.2 _ Sơ đồ phương án 1 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác đinh tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp : * Chọn máy biến áp phân xưởng : Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo . Bảng 3.2 - Kết quả chọn MBA trong các TBA của phương án 1 TênTBA SĐM (KVA) Uc/UH (KV) DP0 kW DPN kW UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá Đ Thành tiền Đ TBATG 5600 35/6,3 5,27 34,5 7 0,7 2 476000 952000 B1 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B2 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B3 250 6,3/0,4 0,65 3,2 5 1,7 2 42000 84000 B4 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B5 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 B6 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 1 100600 100600 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 1806900.103 đ Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA : Trong đó : n- số máy biến áp ghép song song t - Thời gian máy biến áp vận hành , với mỗi MBA vận hành suốt 1 năm t=8760 h . t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1(TL1) với Tmax=4500h và cosjnm=0,69 è t = 3550 h . Tính cho trạm biến áp trung gian : Sttnm = 8976,93 kVA SđmB = 2500 kVA DP0 = 5,27 kW DPN = 34,5 kW Ta có : [ kWh] = 249691,3888 kWh Các TBA khác cũng tính toán tương tự , kết quả cho trong bảng 3.3 Bảng 3.3 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 1 Tên TBA Số máy Stt(kVA) SĐM(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 8976,93 5600 5,27 34,5 249691,3888 B1 2 1355,3 750 1,27 6,51 59983,9526 B2 2 1471,8 750 1,27 6,51 66749,8267 B3 2 473,4 250 0,65 3,2 31754,895 B4 2 1125 750 1,27 6,51 48249,7125 B5 1 478,6 500 0,97 5,34 25898,733 B6 1 681,8 750 1,27 6,51 30223,768 Tổng tổn thất điện năng trong các TBA : DAB= 512552,2766 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện : * Chọn cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 2 ca , Tmax= 4500 h , sử dụng cáp lõi đồng , tra bảng 5 ( trang 294 , TL1) , tìm được jkt = 3,1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp Các cáp từ TBATG về các trạm phân xưởng đều là lộ kép nên : Dựa vào 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 : Trong đó : isc : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 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 2 cáp , khoảng cách giữa các sợi là 300 mm . Theo PL 4.22 (TL1) , tìm được k2=0,93 . Vì chiều dài cáp từ TBATG è TBAP X 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 B1 : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng PL 4.31 è lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất F = 25 mm2 cáp đồng 3 lõi 6 kV 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=130,4 A. Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng è tăng tiết diện cáp . Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 è Icp= 170 . Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp : 0,93 Icp = 158,1 A > Isc=2 .Imax=130,4 A . Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA , tiết diện 35 mm2 è 2 XPLE ( 3´35 ) . * Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng : 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 DUcp . - Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B1 đến trạm bơm : Trạm bơm được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện : Chỉ có 1 cáp trong rãnh nên k2 = 1 . Điều kiện chọn cáp : Icp ³ Imax Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´70+50) mm2 với Icp = 246 A Tính toán tương tự ta chọn được các đường cáp đến các trạm biến áp phân xưởng khác . Kết quả chọn cáp phương án 1 được ghi trong bảng 3.4 Bảng 3.4 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền 103Đ) TBATG-B1 3´35 220 0,668 0,073 145 63800 TBATG-B2 3´35 95 0,668 0,031 145 27550 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 105 52500 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 125 68750 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,33 110 24750 TBATG-B6 3´25 260 0,927 0,241 125 32500 B1-8 3´70+50 120 0,268 0,032 113 13560 B2-9 3´70+50 110 0,268 0,029 113 12430 B6-6 3´95+50 75 0,193 0,014 151 11325 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 307165 . 103 đ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức : Trong đó : n : Số đường dây đi song song Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG-B1 : Các đường dây khác cũng tính tương tự , kết quả cho trong bảng dưới đây : Bảng 3.5 - Tổn thất công suất trên đường dây của phương án I Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Stt(kVA) DP ( kW) TBATG-B1 3´35 220 0,668 0,073 1355,3 3,724 TBATG-B2 3´35 95 0,668 0,031 1471,8 1,865 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 473,4 1,811 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 1125 4,464 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,33 478,6 2,099 TBATG-B6 3´25 260 0,927 0,241 681,8 3,112 B1-8 3´70+50 120 0,268 0,032 135,3 4,056 B2-9 3´70+50 110 0,268 0,029 159,8 5,128 B6-6 3´95+50 75 0,193 0,014 194,5 3,667 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : åDPD=29,926 kW . Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : DAD= åDPD . t ( kWh ) Trong đó : t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1 (TL1) với Tmax=4500 h và cosjnm = 0,69 tìm được t = 3550 . DAD= åDPD . t = 29,926. 3550 = 106237,3 ( kWh ) 3.Chi phí tính toán của phương án 1 : Vốn đầu tư : K1= KB + KD = (1806900 + 307165 ) . 103 = 2114065. 10 3 ( đ ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA1 = DAB + DAD = 512552,2766 + 106237,3 = 618789,5766 ( kWh ) . Chi phí tính toán : Z1 = (avh + atc ) K1 + c . DA1 = ( 0,1 + 0,2 ) 2114065 . 10 3 +1000 . 618789,5766 = 1253009,077 . 103 ( đ ) . 3.4.2 . Phương án II : Hình 3.3 _ Sơ đồ phương án 2 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác đinh tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp : * Chọn máy biến áp phân xưởng : Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo . Bảng 3.6 - Kết quả chọn MBA trong các TBA của phương án II TênTBA SĐM (KVA) Uc/UH (KV) DP0 kW DPN kW UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá Đ Thành tiền Đ TBATG 5600 35/6,3 5,27 34,5 7 0,7 2 476000 952000 B1 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B2 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B3 250 6,3/0,4 0,65 3,2 5 1,7 2 42000 84000 B4 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B5 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 B6 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 1773000.103 đ Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA : Trong đó : n- số máy biến áp ghép song song t - Thời gian máy biến áp vận hành , với mỗi MBA vận hành suốt 1 năm t=8760 h . t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1(TL1) với Tmax=4500h và cosjnm=0,69 è t = 3550 h . Tính cho trạm biến áp trung gian : Sttnm = 8976,93 kVA SđmB = 2500 kVA DP0 = 5,27 kW DPN = 34,5 kW Ta có : [ kWh] = 249691,3888 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 của phương án II Tên TBA Số máy Stt(kVA) SĐM(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 8976,93 5600 5,27 34,5 249691,3888 B1 2 1355,3 750 1,27 6,51 59983,9526 B2 2 1471,8 750 1,27 6,51 66749,8267 B3 2 473,4 250 0,65 3,2 31754,895 B4 2 1319,5 750 1,27 6,51 58016,8312 B5 1 478,6 500 0,97 5,34 25866,207 B6 1 487,3 500 0,97 5,34 26503,414 Tổng tổn thất điện năng trong các TBA : DAB= 518566,516 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện : * Chọn cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 2 ca , Tmax= 4500 h , sử dụng cáp lõi đồng , tra bảng 5 ( trang 294 , TL1) , tìm được jkt = 3,1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp Các cáp từ TBATG về các trạm phân xưởng đều là lộ kép nên : Dựa vào 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 : Trong đó : isc : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 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 2 cáp , khoảng cách giữa các sợi là 300 mm . Theo PL 4.22 (TL1) , tìm được k2=0,93 . Vì chiều dài cáp từ TBATG è TBAP X 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 B1 : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng PL 4.31 è lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất F = 25 mm2 cáp đồng 3 lõi 6 kV 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=130,4 A. Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng è tăng tiết diện cáp . Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 è Icp= 170 . Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp : 0,93 Icp = 158,1 A > Isc=2 .Imax=130,4 A . Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA , tiết diện 35 mm2 è 2 XPLE ( 3´35 ) . * Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng : 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 DUcp . - Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B1 đến trạm bơm : Trạm bơm được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện : Chỉ có 1 cáp trong rãnh nên k2 = 1 . Điều kiện chọn cáp : Icp ³ Imax Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´70+50) mm2 với Icp = 246 A Tính toán tương tự ta chọn được các đường cáp đến các trạm biến áp phân xưởng khác . Kết quả chọn cáp phương án 1 được ghi trong bảng 3.8 Bảng 3.8 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án II Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền 103Đ) TBATG-B1 3´35 220 0,668 0,073 145 63800 TBATG-B2 3´35 95 0,668 0,031 145 27550 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 105 52500 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 125 68750 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,33 110 24750 TBATG-B6 3´16 260 1,47 0,382 110 28600 B1-8 3´70+50 120 0,268 0,032 113 13560 B2-9 3´70+50 110 0,268 0,029 113 12430 B4-6 3´95+50 130 0,193 0,025 151 19630 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 311570 . 103 đ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức : Trong đó : n : Số đường dây đi song song Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG-B1 : Các đường dây khác cũng tính tương tự , kết quả cho trong bảng dưới đây : Bảng 3.9 - Tổn thất công suất trên đường dây của phương án II Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Stt(kVA) DP ( kW) TBATG-B1 3´35 220 0,668 0,073 1355,3 3,724 TBATG-B2 3´35 95 0,668 0,031 1471,8 1,865 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 473,4 1,811 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 1319,5 6,142 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,33 478,6 2,099 TBATG-B6 3´16 260 1,47 0,382 487,3 2,519 B1-8 3´70+50 120 0,268 0,032 135,3 4,056 B2-9 3´70+50 110 0,268 0,029 159,8 5,128 B4-6 3´95+50 130 0,193 0,025 194,5 6,549 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : åDPD=33,893 kW . Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : DAD= åDPD . t ( kWh ) Trong đó : t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1 (TL1) với Tmax=4500 h và cosjnm = 0,69 tìm được t = 3550 . DAD= åDPD . t = 33,893 . 3550 = 120320,15 ( kWh ) 3.Chi phí tính toán của phương án II : Vốn đầu tư : K2= KB + KD = (1807600 + 311570 ) . 103 = 2084570 . 10 3 ( đ ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA2 = DAB + DAD = 518566,516 + 120320,15 = 638886,67 ( kWh ) . Chi phí tính toán : Z2 = (avh + atc ) K2 + c . DA2 = ( 0,1 + 0,2 ) 2084570 . 10 3 +1000 . 638886,67 = 1264257,67 . 103 ( đ ) . 3.4.3 . Phương án III : Hình 3.4 _ Sơ đồ phương án 3 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác đinh tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp : * Chọn máy biến áp phân xưởng : Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo . Bảng 3.10 - Kết quả chọn MBA trong các TBA của phương án III TênTBA SĐM (KVA) Uc/UH (KV) DP0 kW DPN kW UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá Đ Thành tiền Đ TBATG 5600 35/6,3 5,27 34,5 7 0,7 2 476000 952000 B1 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B2 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B3 250 6,3/0,4 0,65 3,2 5 1,7 2 42000 84000 B4 750 6,3/0,4 1,27 6,51 5 1,4 2 100600 201200 B5 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 B6 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 B5 500 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 1 66700 66700 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 1839700.103 đ Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA : Trong đó : n- số máy biến áp ghép song song t - Thời gian máy biến áp vận hành , với mỗi MBA vận hành suốt 1 năm t=8760 h . t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1(TL1) với Tmax=4500h và cosjnm=0,69 è t = 3550 h . Tính cho trạm biến áp trung gian : Sttnm = 8976,93 kVA SđmB = 2500 kVA DP0 = 5,27 kW DPN = 34,5 kW Ta có : [ kWh] = 249691,3888 kWh Các TBA khác cũng tính toán tương tự , kết quả cho trong bảng 3.11 Bảng 3.11 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án III Tên TBA Số máy Stt (kVA) SĐM(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 8976,93 5600 5,27 34,5 249691,3888 B1 2 1220 750 1,27 6,51 52826,105 B2 2 1312 750 1,27 6,51 57611,396 B3 2 473,4 250 0,65 3,2 31754,895 B4 2 1319,5 750 1,27 6,51 58016,8312 B5 1 478,6 500 0,97 5,34 25866,207 B6 1 487,3 500 0,97 5,34 26503,414 B7 1 295,1 500 0,97 5,34 15100,606 Tổng tổn thất điện năng trong các TBA : DAB= 517370,843 kWh 2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện : * Chọn cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Đối với nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 2 ca , Tmax= 4500 h , sử dụng cáp lõi đồng , tra bảng 5 ( trang 294 , TL1) , tìm được jkt = 3,1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp Các cáp từ TBATG về các trạm phân xưởng đều là lộ kép nên : Dựa vào 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 : Trong đó : isc : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 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 2 cáp , khoảng cách giữa các sợi là 300 mm . Theo PL 4.22 (TL1) , tìm được k2 = 0,93 . Vì chiều dài cáp từ TBATG è TBAP X 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 B1 : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng PL 4.31 è lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất F = 25 mm2 cáp đồng 3 lõi 6 kV 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=117,38 A. Cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA , tiết diện 25 mm2 è 2 XPLE ( 3´25 ) . * Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng : 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 DUcp . - Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B7 đến trạm bơm : Trạm bơm được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện : Chỉ có 1 cáp trong rãnh nên k2 = 1 . Điều kiện chọn cáp : Icp ³ Imax Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´70+50) mm2 với Icp = 246 A Tính toán tương tự ta chọn được các đường cáp đến các trạm biến áp phân xưởng khác . Kết quả chọn cáp phương án 1 được ghi trong bảng 3.12 Bảng 3.12 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án III Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền 103Đ) TBATG-B1 3´25 220 0,927 0,102 125 55000 TBATG-B2 3´25 95 0,927 0,044 125 23750 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 105 52500 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 125 68750 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,382 110 24750 TBATG-B6 3´16 260 1,47 0,382 110 28600 TBATG-B7 3´10 280 2,33 0,32 105 29400 B7-8 3´70+50 95 0,268 0,032 113 10735 B4-6 3´95+50 130 0,193 0,025 151 19630 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 290840. 103 đ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức : Trong đó : n : Số đường dây đi song song Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG-B1 : Các đường dây khác cũng tính tương tự , kết quả cho trong bảng dưới đây : Bảng 3.13 - Tổn thất công suất trên đường dây của phương án III Đường cáp F(mm2) L(m) R0 (W/km) R(W) Stt(kVA) DP ( kW) TBATG-B1 3´25 220 0,927 0,102 1220 4,217 TBATG-B2 3´25 95 0,927 0,044 1312 2,103 TBATG-B3 3´10 250 2,33 0,291 473,4 1,811 TBATG-B4 3´25 275 0,927 0,127 1319,5 6,142 TBATG-B5 3´16 225 1,47 0,33 478,6 2,099 TBATG-B6 3´16 260 1,47 0,382 487,3 2,519 TBATG-B7 3´10 280 2,33 0,652 295,1 1,577 B7-8 3´70+50 95 0,268 0,032 135,3 4,056 B4-6 3´95+50 130 0,193 0,025 194,5 6,549 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây : åDPD=31,126 kW . Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : DAD= åDPD . t ( kWh ) Trong đó : t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra bảng 4-1 (TL1) với Tmax=4500 h và cosjnm = 0,69 tìm được t = 3550 . DAD= åDPD . t = 31,126 . 3550 = 110497,3 ( kWh ) 3.Chi phí tính toán của phương án III : Vốn đầu tư : K3= KB + KD = (1839700 + 290840 ) . 103 = 2130540. 10 3 ( đ ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA3 = DAB + DAD = 517370,843 + 110497,3 = 627868,143 ( kWh ) . Chi phí tính toán : Z3 = (avh + atc ) K3 + c . DA3 = ( 0,1 + 0,2 ) 2130540 . 10 3 +1000 . 627868,143 = 1267030,143 . 103 ( đ ) . 3.4.4. Tính tổn thất điện áp cho các phương án - Các phương án cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng đầu đi theo hình tia từ trạm biến áp trung tâm về phân xưởng cho nên tổn thất điện áp lớn nhất DUmax được xác định theo công thức : DUmax% = max{DUB1%; DUB2%;....;DUB6%} Trong đó : DUmax% là tổn thất điện áp lớn nhất của phương án DUB1% ¸ DUB6% là tổn thất điện áp trên đường cáp từ trạm BATG về trạm biến áp phân xưởng Các DUB được xác định theo công thức: Trong đó : R,X là điện trở và điện kháng của đường cáp ; W U là điện áp định mức của lưới điện ; (KV) PttB;QttB là công suất tác dụng và phản kháng tính toán của trạm biến áp phân xưởng ; MW, Mvar PttB;QttB được xác định : PttB= SttB*CosjtbB QttB= PttB*tgjB Với : SttBlà công suất biểu kiến tính toán của trạm biến áp CosjtbB là Cosj trung bình của trạm biến áp: CosjtbB=SPi* Cosji /SPi tgjB là tgj ứng với Cosj trung bình của trạm . - Đối với các trạm biến áp phân xưởng chung của nhiều phân xưởng thì cần phải tính tổn thất điện áp phía hạ thế từ trạm biến áp phân xưởng đến tận phân xưởng theo công thức: Trong đó : Pttpx là công suất tác dụng tính toán của phân xưởng ; W R là điện trở của dây cáp hạ áp; W U là điện áp định mức của lưới điện hạ áp; V Trong công thức trên đã bỏ qua điện kháng của cáp vì nó rất bé so với điện trở của cáp dẫn . 1) Tính toán tổn thất điện áp cho phương án I a/Tổn thất điện áp từ trên đường cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm B1 - Các số liệu tính toán : SttB1=1355,3 KVA cosjtb = 0,63 -> tgj = 1,23 PttB1=1355,3 ´ 0,63 = 853,839 KW QttB=853,839 ´ 1,23 = 1050,22 KVar Chiều dài cáp 6,3 KV : 220m = 0,22 Km Thông số của cáp : ro=0,668 W/Km Xo=0,105 W/Km - áp dụng công thức (3-16) với các số liệu tính toán trên ta được b/ Tính tổn thất điện áp phía hạ áp của các trạm dùng chung các phân xưởng + Tổn thất điện áp trên đoạn cáp từ trạm biến áp phân xưởng B1 đến trạm bơm : PttTrạmbơm = 95,6 KW Thông số cáp: ro=0,268 W/Km l=120m=0,12Km c/ Tổn thất điện áp trên các đường cáp cao ápvà hạ áp khác được tính toán tương tự như với đường cáp của trạm biến áp B1 và được ghi trong bảng dưới đây : Bảng 3.14 Tổng hợp tổn thất các đường cáp phương án 1 Đường cáp F(mm2) L(m) x0 (W/km) R(W) Stt (kVA) Cosjtb DU% TBATG-B1 3´35 220 0,105 0,073 1355,3 0,63 0,207 TBATG-B2 3´35 95 0,105 0,031 1471,8 0,71 0,104 TBATG-B3 3´10 250 0,127 0,291 473,4 0,6 0,246 TBATG-B4 3´25 275 0,109 0,127 1125 0,6 0,275 TBATG-B5 3´16 225 0,117 0,33 478,6 0,72 0.34 TBATG-B6 3´25 260 0,109 0,241 681,8 0,7 0,357 B1-8 3´70+50 120 0,032 135,3 2,11 B2-9 3´70+50 110 0,029 159,8 2,63 B6-6 3´95+50 75 0,014 194,5 1,53 2) Tính toán tổn thất điện áp cho phương án II và III Tương tự phương án 1 ta có bảng sau : Bảng 3.15. Tổng hợp tổn thất các đường cáp phương án II Đường cáp F(mm2) L(m) x0 (W/km) R(W) Stt (kVA) Cosjtb DU% TBATG-B1 3´35 220 0,105 0,073 1355,3 0,63 0,207 TBATG-B2 3´35 95 0,105 0,031 1471,8 0,71 0,104 TBATG-B3 3´10 250 0,127 0,291 473,4 0,6 0,246 TBATG-B4 3´25 275 0,109 0,127 1319,5 0,61 0,327 TBATG-B5 3´16 225 0,117 0,33 478,6 0,72 0.34 TBATG-B6 3´16 260 0,117 0,382 487,3 0,7 0,391 B1-8 3´70+50 120 0,032 135,3 2,11 B2-9 3´70+50 110 0,029 159,8 2,63 B4-6 3´95+50 130 0,025 194,5 2,74 Bảng 3.16. Tổng hợp tổn thất các đường cáp phương án III Đường cáp F(mm2) L(m) x0 (W/km) R(W) Stt (kVA) Cosjtb DU% TBATG-B1 3´25 220 0,105 0,073 1220 0,6 0,207 TBATG-B2 3´25 95 0,105 0,031 1312 0,7 0,104 TBATG-B3 3´10 250 0,127 0,291 473,4 0,6 0,246 TBATG-B4 3´25 275 0,109 0,127 1319,5 0,61 0,327 TBATG-B5 3´16 225 0,117 0,33 478,6 0,72 0.34 TBATG-B6 3´16 260 0,117 0,382 487,3 0,7 0,391 TBATG-B7 3´10 280 0,127 0,652 295,1 0,708 0,399 B7-8 3´70+50 95 0,029 135,3 1,92 B4-6 3´95+50 130 0,025 194,5 2,74 Bảng 3.17.Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án . Phương án Vỗn đầu tư 106 đ Tổn thất điện năng ( kWh) Chi phí tính toán 106 đ DUmax% Cao áp DUmax% Hạ áp Phương án 1 2114,065 618789,5766 1253,009077 0,357 2,63 Phương án 2 2084,570 638886,67 1264,25767 0,391 2,74 Phương án 3 2130,54 627868,143 1267,030143 0,399 2,74 Nhận xét : Từ kết quả trên ta thấy phương án 1 có chi phí tính toán thấp hơn , số trạm biến áp ít hơn nên thuận lợi hơn trong công tác xây lắp , quản lý và vận hành . Do vậy ta chọn phương án 1 . 3.5. Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh phương án tối ưu : 3.5.1. Sơ đồ nguyên lý : Tủ cao áp CD - CC MBA 10/0,4KV Tủ Aptomat tổng Tủ Aptomat nhánh Hình 3.4. Sơ đồ nối trạm biến áp phân xưởng đặt 1 MBA Sơ đồ đấu nối các trạm phân xưởng đặt 2 MBA Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn nhà máy 35KV CSV MC BATT MC TG 6 KV MCLL TG 6 KV 0,4 KV B5 CC CD B1 B2 B3 B4 B6 MC CSV BU BU BATT PX tiện cơ khí và trạm bơm PX dập và phòng thiết kế PX lắp ráp số 1 PX lắp ráp số 2 P. Thí nghiệm TT và P.thực nghiệm PX SCCK CC MC CC 3.5.2. Các thiết bị và nguyên tắc vận hành: a. Các thiết bị: - Đường dây trên không 35kv dùng dây AC-95, có đặt máy cắt loại SF6. - Phía cao áp của trạm BATT đặt máy cắt SF6 và đầu vào trạm đặt chống sét van. - Phía hạ áp (6,3kv) của trạm BATT sử dụng hệ thống một thanh góp gồm hai phân đoạn, chúng được liên hệ với nhau bằng máy cắt liên lạc (MCLL). + Các máy cắt cấp 6,3kv được sử dụng máy cắt hợp bộ. + Trên mỗi phân đoạn ta đặt các biến điện áp 3 pha 5 trụ ( BU ). - Phía cao áp (6,3Kv) trạm biến áp phân xưởng dùng tủ cầu dao- cầu chì trọn bộ. - Phía hạ áp (0,4Kv) của trạm BAPX đặt Aptomat tổng (AT) và các Aptomat nhánh, trạm 2 MBA ta đặt thêm Aptomat liên lạc (ATLL). b. Nguyên tắc vận hành: - Bình thường các MCLL, ATLL luôn mở, các máy biến áp làm việc độc lập với nhau (vận hành hở). - Khi một trong hai MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD-CC) phía cao áp và MC (AT) hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai phân đoạn - Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 4.1. Mục đích tính ngắn mạch : - Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị . - Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác cao nên có thể dùng những phương pháp gần đúng và ta có số giả thiết sau: + Cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống. + Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt, dao cách ly, aptomat,... + Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng. Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia, mạng điện tính toán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán ngắn mạch đơn giản trực tiếp trong hệ thống có tên. + Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạch, nếu bỏ qua trong tính toán sẽ phải sai số lớn dẫn đến chọn thiết bị không chính xác. 4.2. Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. 4.2.1.Chọn điểm tính ngắn mạch: - Để chọn khí cụ điện cho cấp 35kv, ta cần tính cho điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm biến áp trung tâm 35/6,3kv để kiểm tra máy cắt và thanh góp ở đây ta lấy SN = Scắt của máy cắt đầu nguồn. - Để chọn khí cụ điện cho cấp 6,3kv : + Phía hạ áp của trạm biến áp trung tâm, cần tính điểm ngắn mạch N2 tại thanh cái 6,3kv của trạm để kiểm tra máy cắt, thanh góp. + Phía cao áp trạm biến áp phân xưởng, cần tính cho điểm ngắn mạch N3 để chọn và kiểm tra cáp, tủ cao áp các trạm - Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0,4kv để kiểm tra Tủ hạ áp tổng của trạm. 4.2.2. Tính toán các thông số của sơ đồ: BATG MC ĐDK MC BATT BAPX Cáp DCL CC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ nguyên lý . HT XHT ZD ZBATT ZBAPX ZC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ thay thế . Tính điện kháng hệ thống: SN : Công suất ngắn mạch của MC đầu đường dây trên không (ĐDK), SN = Scắt = . Uđm . Iđm. Máy cắt đầu đường dây trên không là loại SF6, ký hiệu 8DB10 có Uđm=36kv, Iđm = 2500 Am Icđm = 31,5 kA. ® ĐDK Loại AC -95 có r0 = 0,33W/km; x0 = 0,413 W/km; l = 10km. ® RD = r0 . l = 0,33 . 5 = 3,3 (W) XD = x0 . l = 0,413 . 5 = 4,13 (W) Máy BATT: Loại TMH có Sđm = 5600kVA, UC = 35kv; DPN = 34,5kw; UN% = 7. Tính RBATT và XBATT quy đổi về phía 6,3kV. ® Các đường cáp 6,3 kv: - Cáp từ BATT đến trạm B1 : r0 = 0,668W/km; x0 = 0,105W/km; l = 0,22 km. ® RC = r0 . l /2= 0,668 . 0,22/2 = 0,073 (W) XC = x0 . l /2= 0,105 . 0,22/2 = 0,011(W) Các đường cáp khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng B sau: Bảng 4-1 Đường cáp F, mm2 L, km X0 W/km r0 W/km RC, W XC, W BATT-B1 35 0,22 0,105 0,668 0,073 0,011 BATT-B2 35 0,095 0,105 0,668 0,031 0,01 BATT-B3 10 0,25 0,127 2,33 0,291 0,031 BATT-B4 25 0,275 0,109 0,927 0,127 0,015 BATT-B5 16 0,225 0,117 1,47 0,33 0,026 BATT-B6 25 0,26 0,109 0,927 0,241 0,028 Trạm biến áp phân xưởng : Các trạm BAPX ta chọn 3 loại MBA do Công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo , không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. - Loại 750 KVA có: Uc =6,3kv, UH =0,4kv, DP0 =1,27kw; DPN = 6,51kw; UN% =5. ® - Loại 500 KVA có: Uc =6,3 kv, UH = 0,4kv, DP0 =0,97 kw; DPN = 5,34 kw; UN% =5. ® - Loại 250 KVA có: Uc =6,3 kv, UH = 0,4kv, DP0 =0,65 kw; DPN = 3,2 kw; UN% =5. ® - Các máy BAPX khác được tính tương tự, kết quả ghi trong bảng sau Bảng 4-2 Máy biến áp Sđm kVA DPN kw UN% RB, W XB, W B1 750 6,51 5 1,85.10-3 0,053 B2 750 6,51 5 1,85.10-3 0,053 B3 250 3,2 5 8,192.10-3 0,032 B4 750 6,51 5 1,85.10-3 0,053 B5 500 5,34 5 3,4.10-3 0,016 B6 750 6,51 5 1,85.10-3 0,053 4.3. TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH: Ngắn mạch tại điểm N1 : HT XHT ZD N1 - Sơ đồ thay thế Ta có : - - ixk1 = - SN1 = Tính ngắn mạch tại điểm N2 : HT XHT ZBT N2 ZD - Sơ đồ thay thế Ta có : RS2 = R1QĐ + RBTQĐ = 0,101 + 0,04 = 0,105 (W) XS2 = X1QĐ + XBTQĐ = 0,148 + 0,045 = 0,193 (W) - ixk2 = - SN2 = Ngắn mạch tại N3: HT XHT ZBT N3 ZD ZC1 - Sơ đồ thay thế - Tính IN3 cho tuyến BATT - B1: Ta có : R3 = RS2 + RC1 = 0,105 + 0,073 = 0,178 (W) X3 = XS2 + XC1 = 0,193 + 0,011 = 0,204 (W) ® - ixk3-C1 = - SN3 = Tính tương tự cho các đường cáp khác, kết quả được ghi trong bảng sau. Bảng 4-3 Đường cáp R3, W x3, W IN3, kA ixk3; kA SN3 MVA BATT-B1 0,178 0,204 13,43 34,2 146,54 BATT-B2 0,136 0,203 14,88 37,89 162,43 BATT-B3 0,396 0,224 7,99 20,35 87,23 BATT-B4 0,232 0,208 11,67 29,71 127,38 BATT-B5 0,435 0,219 7,46 19.01 81,49 BATT-B6 0,346 0,221 8,86 22,55 96,68 Ngắn mạch tại N4: HT XHT ZBT N4 ZD ZC ZBX - Sơ đồ thay thế ® - ixk4 = - SN4 = Tính tương tự cho các tuyến còn lại ta có bảng sau: Bảng 4-4 Đường cáp R4, W X4, W IN4, kA ixk4; kA SN4 MVA BATT-B1 2,56.10-3 0,0538 4,28 10,9 2,96 BATT-B2 1,85.10-3 0,053 4,35 11,08 3,013 BATT-B3 8,192.10-3 0,032 6,99 17,79 4,84 BATT-B4 1,85.10-3 0,053 4,35 11,08 3,013 BATT-B5 3,4.10-3 0,016 14,11 35,93 9,77 BATT-B6 1,85.10-3 0,053 4,35 11,08 3,013 4.4. CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ: 4.4.1. Chọn và kiểm tra máy cắt . Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kv : UđmMC ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC ³ Icb - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt ³ IN - Dòng ổn định động, kA : Iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt : tđm.nh³ I¥ a. Chọn máy cắt đường dây trên không 35kV: - Chọn máy cắt SF6 loại 8DB10 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm, kv Iđm, A Iđm.C, kA iđ, kA 8DB10 35 2500 31,5 80 - Kiểm tra: Iđm.MC ³ Icb =148,08 (A) Iđm.cắt ³ IN = 3,54 (KA) iđm.đ ³ ixk = 9,01 (kA) Máy cắt có dòng định mức Iđm > 1000A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. b. Chọn máy cắt hợp bộ 6,3kv : - Các máy cắt nối vào thanh cái 6,3kv chọn cùng một loại SF6, ký hiệu 8DC11 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm,kV Iđm, A Iđm.C, 2s kA iđ, kA 8DC11 7,2 1250 25 63 - Kiểm tra : Iđm.MC ³ Icb = 120,23 (A) Iđm.cắt ³ IN = 14,88 (kA) iđm.đ ³ ixk = 37,89 (KA) 4.4.2. Chọn và kiểm tra dao cách li cấp 35 kV: Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kV : UđmDCL ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL ³ Icb - Dòng ổn định động, kA : iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt, kA : tđm.nh.I2 đm.nh ³ tqđ.I2¥ Chọn dao cách li đặt ngoài trời, lưỡi dao quay trong mặt phẳng nằm ngang loại 3DE do SIEMENS chế tạo: Loại Uđm, kv Iđm, A INt, kA IN max, kA 3DC 36 1000 25 60 - Kiểm tra: UđmDCL ³ Uđm.m = 35 kV Iđm.DCL ³ Icb =148,08 A IN max ³ ixk = 37,89 kA 4.4.3. Chọn tủ cao áp trọn bộ cấp 6,3kv : - Chọn tủ cao áp trọn bộ, có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6 do SIEMENS chế tao, loại 8DH10 Loại tủ Uđm, kV Iđm, A INt, kA IN max, kA Thiết bị 8DH10 7,2 200 25 25 Dao cắt phụ tải Cầu chì 4.4.4. Chọn và kiểm tra Aptomat . - Với trạm 2 MBA ta đặt 2 tủ aptomat tổng, 2 tủ aptomat nhánh và 1 tủ aptomat phân đoạn. - Với trạm 1MBA ta đặt 1 tủ aptomat tổng và 1 tủ aptomat nhánh. - Mỗi tủ aptomat nhánh đặt 2 aptomat. Aptomat được chọn theo dòng làm việc lâu dài: - Với aptomat tổng sau máy biến áp, để dự trữ có thể chọn theo dòng định mức của MBA. - Aptomat phải được kiểm tra khả năng cắt ngắn mạch : ICắt đm ³ IN Dòng qua các aptomat: - Dòng lớn nhất qua aptomat tổng, MBA 750 kVA - Dòng lớn nhất qua aptomat tổng, MBA 400 kVA - Dòng lớn nhất qua aptomat tổng, MBA 250 kVA Bảng 4-5 Trạm biến áp Loại Số lượng Uđm ( V ) Iđm (A) ICắt (kA) I”N4 (kA) B1,B2,B4 (2x750 KVA) CM1600N C801N 3 4 690 690 1600 800 50 25 22,35 B3 (2 x 250 KVA) C801N NS400N 3 4 690 690 800 400 25 10 17,24 B5 (1x 500KVA) C801N NS400N 3 4 690 690 800 400 25 10 17,24 B6 (1x 750KVA) C801N NS400N 3 4 690 690 800 400 25 10 17,24 4.4.6. Chọn và kiểm tra thanh dẫn: - Thanh dẫn cấp điện áp 6,3 kv được chọn thanh dẫn đồng cứng. Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: K1 . K2 . ICP ³ Icb. - Thanh dẫn đặt nằm ngang : K1=0,95. - K2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Trong đó : qcp =700c : nhiệt độ cho phép lớn nhất khi làm việc bình thường. q0 =250c : nhiệt độ môi trường thực tế. ® K2 = 0,88 - Chọn Icb theo điều kiện quá tải của máy biến áp: Chọn thanh dẫn đồng, tiết diện tròn 40x5, có dòng Icp =700(A) Kiểm tra điều kiện ổn định động: dcp ³ dtt a h b - Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch : Trong đó : l =100cm : khoảng cách giữa các sứ . a =50cm : khoảng cách giữa các pha. ixk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha, A ta có : ixk =.1,8 . I”N2 =.1,8 . 4,6 = 11,71.103 A ® Ftt =1,76.10-8..(11,71.103 )2 = 4,83 KG. - Mô men uốn : - Ứng suất tính toán : (cm3) Thanh dẫn có b =0,5cm ; h = 4cm ® Ứng suất cho phép của thanh dẫn đồng dcp=1400kG/cm2 ® dcp >> dtt= 36,23(kG/cm2). Kiểm tra ổn định nhiệt : Ta có: a =7; I¥= 4,6 (KA); tqđ = 0,12s ® a. I¥= 7 . 4,6 . = 11,15 mm2 . ® S =40 . 5 = 200mm2>> 11,15mm2 . 4.4.7. Chọn và kiểm tra sứ : Ftt Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo loại OỉH-10-500(ỉH-10) Có Uđm =10kv, Fph =500 KG. - Kiểm tra ổn định động : Fcp ³ Ftt. Thanh dẫn đặt nằm ngang nên lực tác động cho phép trên đầu sứ là Fcp=0,6Fph ® 0,6 Fph ³ Ftt . ® , sứ chọn thoã mãn. 4.4.8. Chọn biến dòng điện BI - Chọn biến dòng do SIEMENS chế tạo loại 4MA72 có thông số kỹ thuật cho ở bảng sau. Ký hieu Uđm kV Uchịu đựng kV Uchịu áp xung kV I1 đm A I2.đm A Iôđ.động kA 4MA72 12 28 75 20 - 2500 1 hoặc 5 120 4.4.9. Chọn máy biến áp BU - Chọn máy biến điện áp 3 pha 5 trụ do Liên Xô chế tạo loại HTM-10 có các thông số kỹ thuật sau: Loại Uđm, V Công suất định mức theo cấp chính xác VA Sđm VA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 HTM-10 10000 100 120 120 200 1200 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP Phần lớn hộ công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động cơ không đồng bộ, tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng điện xí nghiệp, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. Đường dây và các thiết bị khác tiêu thụ khoảng 10%,... tùy thuộc vào thiết bị điện mà xí nghiệp có thể tiêu thụ một lượng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một lượng công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện do đó để có lợi về kinh tế - kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosj làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện . - Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách : + Thay các động cơ non tải bằng các động có công suất nhỏ hơn. + Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải. + Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải. + Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ. - Nếu tiến hành các biện pháp trên để giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ mà hệ số công suất của xí nghiệp vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải dùng biện pháp khác đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 5.1. XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ 5.1.1. Tính hệ số Cosjtb của toàn xí nghiệp. Công thức : Trong đó : + Ptt.Pxi : công suất tính toán của phân xưởng thứ i. Theo Bảng 2-4 (chương 2) ta có : ® Cosjtb .XN =0,678. Hệ số Cosj tối thiểu do nhà nước quy định là từ (0,85¸ 0,9), như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho xí nghiệp để nâng cao hệ số Cosj. 5.1.2. Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp : Công thức tính : Qbå = Ptt.XN ( tgj1 - tgj2 ) Trong đó : + tgj1 : tương ứng với hệ số Cosj1 trước khi bù. + tgj2 : tương ứng với hê số Cosj2 cần bù, ta bù đến Cosj2 đạt giá trị quy định không bị phạt từ (0,85 ¸ 0,95) ta bù đến Cosj2 = 0,9. Cosj1 = 0,678 ® tgj1= 1,084 Cosj2 = 0,9 ® tgj2=0,484 ® Qbå = 3849,2 ( 1,084 - 0,484) = 2309,52 (KVAR) « Qbå = 2309,52 KVAR 5.2. CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT VÀ THIẾT BỊ BÙ: 5.2.1. Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho xí nghiệp có thể dùng các thiết bị bù sau: Máy bù đồng bộ : + Có khả năng điều chỉnh trơn. + Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (có thể tiêu thụ công suất phản kháng). + Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào, chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ + Giá thành cao. + Lắp ráp, vận hành phức tạp. + Gây tiếng ồn lớn. + Tiêu thụ một lượng công suất tác dụng lớn . Tụ điện : + Tổn thất công suất tác dụng ít + Lắp đặt, vận hành đơn giản, ít bị sự cố + Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ. + Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ. + Giá thành rẻ. + Công suất phản kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi được. + Thời gian phục vụ, độ bền kém. Theo phân tích ở trên thì thiết bị Tụ bù thường được dùng để lắp đặt để nâng cao hệ số công suất cho các xí nghiệp. 5.2.2. Vị trí đặt thiết bị bù . Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành . Vì vậy việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán là tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng 5.3. TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI DUNG LƯỢNG BÙ - Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù : 35KV 6KV BATT QbS Cáp BAPXi Pi+JQi Qbi 0,4KV 6KV RCi RBi 0,4KV QbS (Qi - Qbi) - Sơ đồ thay thế . Tính dung lượng bù cho từng mạch : Công thức: phân phối dung lượng bù cho một nhánh của mạng hình tia. ( KVAR ) Trong đó: + Qi : công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh i . (KVAR) + QXN : công suất phản kháng toàn xí nghiệp (KVAR) + Qbå : công suất phản kháng bù tổng (KVAR) Điện trở tương đương của toàn mạng : Trong đó : + Ri = ( RC.i + RB.i ): Điện trở tương đương của nhánh thứ i . ( W ) + RC.i : điện trở cáp của nhánh thứ i. ( W ). + : điện trở của máy biến áp phân xưởng . Điện trở tương đương của nhánh BATT- B1: (ĐD kép) Điện trở tương đương của nhánh BATT- B5: (ĐD đơn) Điện trở các nhánh khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng Bảng 5-1 Tên nhánh RCi, W RBi, W Ri = RCi + RBi, W BATT-B1 0,146 0,416 0,281 BATT-B2 0,062 0,416 0,239 BATT-B3 0,582 1,843 1,212 BATT-B4 0,254 0,416 0,335 BATT-B5 0,33 0,77 1,1 BATT-B6 0,241 0,416 0,657 TBA trung tâm Rtd1 Q1; Qb1 Rtd2 Q1; Qb1 Rtd4 Rtd3 Q1; Qb1 Q4; Qb4 Rtd5 Q5; Qb5 Rtd6 Q6; Qb6 Sơ đồ thay thế mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính toán công suất bù 5.3.1. Phân phối dung lượng bù trong cùng một cấp điện áp: Tính công suất bù Qb1 cho nhánh BATT-B1. Tính tương tự công suất bù cho các nhánh khác, kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 5-2 Tên nhánh Qi, KVAR QXN, KVAR Qbå, KVAR Qb.i, KVAR BATT-B1 1050,22 4010,01 2309,52 620,55 BATT-B2 1036,44 4010,01 2309,52 531,27 BATT-B3 359,1 4010,01 2309,52 259,48 BATT-B4 877,8 4010,01 2309,52 517,39 BATT-B5 308,27 4010,01 2309,52 198,51 BATT-B6 486,9 4010,01 2309,52 303,13 5.3.2 Phân phối dung lượng bù về phía cao và hạ áp của trạm biến áp: Công suất bù tính được ở trên không nhất thiết phải đặt tất cả ở phía hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng. Vì nếu đặt ở đó thông thường ta tránh được tổn thất công suất phải truyền tải qua máy biến áp. Nhưng ngược lại ta phải dùng tụ điện hạ áp có giá 1kVAr đắt hơn ở phía cao áp và vì vậy để giải quyết triệt để vấn đề phân phối dung lượng bù ta tiến hành phân phối dung lượng bù lần nữa cho mỗi trạm xem lượng công suất bù tính được ở trên thì sẽ có tỷ lệ bao nhiêu phần trăm đặt ở phía cao áp, số còn lại sẽ ở hạ áp hay toàn bộ đặt ở hạ áp hoặc ở cao áp của trạm. Có thể tiến hành tính dung lượng bù tối ưu ở phía hạ áp của trạm bằng công thức sau: .103 Trong đó: Q - Công suất phản kháng của phụ tải [kVAr]. avh- Hệ số vận hành (có thể lấy bằng 0,1). atc - Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (có thể lấy bằng 0,2 - 0,14). K = kh - kc (mức chênh giá của 1kVAr tụ bù hạ áp và cao áp) tính [đồng/kVAr]. K = 73 .103 đồng U - Điện áp định mức phía cao áp của máy biến áp [kV]. RB - Điện trở của máy biến áp (tính theo U cao áp). [W]. - Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. [giờ]. C - Giá thành điện năng tổn thất. [đồng/kWh]. C=1000 đ/kWh Khi kết quả tính toán theo công thức trên mà cho giá trị âm thì điều đó có nghĩa là nên đặt toàn bộ dung lượng bù về phía hạ áp của trạm thì xẽ có lợi hơn và không cần đặt tụ bù ở phía cao áp nữa. Trường hợp ngược lại thì sau khi xác định được dung lượng bù hạ áp tối ưu, ta có thể suy ra lượng công suất cần phải bù ở phía cao áp của trạm bằng biểu thức ràng buộc Qbh+ Qbc = Qb. Và vì vậy công suất cần bù ở phía cao áp của trạm có thể được xác định theo công thức sau: + Tính công suất bù Qbh1 cho nhánh BATT-B1. Ta thấy : Qbh1 > Qb1 nên toàn bộ dung lượng bù được đặt ở phía hạ áp của trạm . Tính toán tương tự ta có công suất bù hạ áp tối ưu của các nhánh ở bảng dưới đây : Bảng 5-3 Tên nhánh Qi, KVAr RBi, W Qbhi kVAr Qb.i, KVAr BATT-B1 1050,22 0,416 783,29 620,55 BATT-B2 1036,44 0,416 769,51 531,27 BATT-B3 359,1 1,843 298,85 259,48 BATT-B4 877,8 0,416 610.87 517,39 BATT-B5 308,27 0,77 236,16 198,51 BATT-B6 486,9 0,416 353,43 303,13 Như vậy toàn bộ dung lượng bù được đặt ở phía hạ áp của các trạm . 5.4 CHỌN TỤ VÀ SƠ ĐỒ ĐẤU: Căn cứ kết quả tên chọn dùng các bộ tụ 3 pha do Liên Xô chế tạo, bộ tụ được bảo vệ bằng aptomat, trong tủ có đặt các bóng đèn làm điện trở phóng điện. Chọn loại tụ KC2 - 0,38 - 50 - 3Y1, công suất mỗi bộ là 50KVAR đấu song song. Bảng chọn Tụ bù đặt tại các trạm biến áp phân xưởng Bảng 5- 4. Vị trí đặt Loại tụ Số pha Qb, KVAR Số lượng B1 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 13 B2 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 11 B3 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 6 B4 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 11 B5 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 4 B6 KC2-0,38-50 -Y1 3 50 7 - Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù trong trạm biến áp. - Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt 2 máy. â Tủ aptomat tổng Tủ bù cosj Tủ bù cosj Tủ aptomat tổng Tủ phân phối cho các phân xưởng Tủ aptomat phân đoạn Tủ phân phối cho các phân xưởng â Tủ aptomat tổng Tủ bù cosj Tủ phân phối cho các phân xưởng - Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong trạm đặt 1 máy: CHƯƠNG VI THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ. 6.1. SƠ ĐỒ CUNG CẤP MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG 6.1.1. Đánh giá các phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Tổng công suất định mức (Pđm) của các thiết bị dùng điện trong PXSCCK là 365,9 KW trong đó có 74% là của các thiết bị điện là máy cắt gọt, mài để gia công kim loại vừa và nhỏ, yêu cầu về cung cấp điện không cao lắm, điện áp yêu cầu không có gì đặc biệt mà chỉ là điện áp 0,38 KV . Còn lại 26 % là công suất của các lò điện và bể điện phân, nhóm này có thể được xếp vào phụ tải loại II của phân xưởng. Như vậy qua phân tích trên ta đánh giá phụ tải phân xưởng SC cơ khí là hộ loại III. 6.1.2. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng SC cơ khí : a/ Giới thiệu các kiểu sơ đồ: Có một số kiểu sơ đồ chính như sau: Sơ đồ hình tia. Sơ đồ đường dây chính (phân nhánh) Sơ đồ thanh dẫn. Sơ đồ hỗn hợp. Tủ ĐL Tủ PP Đ Đ HV-6.2 Tủ ĐL Tủ PP Tủ ĐL HV-6.1 Tủ PP HV-6.4 Tủ PP Đ Đ Đ HV-6.3 Tủ PP HV-6.6 HV-6.5 * HV-6.1 và HV-6.2 - Kiểu sơ đồ hình tia mạng cáp, các thiết bị đùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực TĐL hoặc từ các tủ TPP bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ CCĐ này có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng cho các hộ có yêu cầu cao về liên tục CCĐ (hộ loại I hoặc II). * HV-6.3 - Kiểu sơ đồ phân nhánh mạng cáp. Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính, các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ TĐL, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các tủ TĐL, nhưng bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân tán, phân bố không đồng đều. Kiểu sơ đồ CCĐ này có nhược điểm là độ tin cậy CCĐ thấp thường dùng cho các hộ phụ tải loại III. * HV-6.4 - Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính dùng trong nhà). Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính (các đường dây trục chính có thể là các cáp một sợi hoặc đường dây trần được gá trên các sứ bu-li đặt dọc tường nhà xưởng hay nơi có nhiều thiết bị). Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuật tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ. * HV-6.5 - Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không. Bao gồm các đường dây trục chính và các đường nhánh đếu được thực hiện bằng dây trần bắt trên cacs cột có xà sứ (các đường nhánh có thể chỉ gồm hai dây hoặc cả 4 dây). Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán, công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời. Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng. * HV-6.6 - Kiểu sơ đồ CCĐ bằng thanh dẫy (thanh cái). Từ TPP có các đường cáp cấp điện đến các bộ thanh dẫn (bộ thanh dẫn có thể là các thanh đồng trần gá trên các giá đỡ có sứ cách điện hoặc được gá đặt toàn bộ trong các hộp cách điện có nhiều lỗ cắm ra trên dọc chiều dài). Các bộ thanh dẫy này thường được gá dọc theo nhà xưởng hoặc những nơi có mật độ phụ tải cao, được gá trên tường nhà xưởng hoặc thậm chí trên nắp dọc theo các dẫy thiết bị có công suất lớn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mền đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị (việc đấu nối có thể thực hiện trực tiếp lên thanh cái trần hoặc bằng cách cắm vào các ổ đấu nối với trường hợp bộ thanh dẫn là kiểu hộp). Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao). Trong thực tế