Đồ án Tình hình thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác

TRƯỜNG ĐHBK HN THIẾT KẾ MÔN HỌC BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1. Tên đề tài thiết kế: Thiết kế Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác. 2. Sinh viên thiết kế: Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 -K 48. 3. Cán bộ hướng dẫn: PGS - TS Đặng Quốc Thống. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Mở đầu: 1.1 Giới thiệu chung về nhà máy: Vị trí địa lý, kinh tế; Đặc điểm công nghệ; Đặc điểm và phân bố của phụ tải; Phân loại phụ tải điện … 1.2 Nội dung tính toán thiết kế; Các tài liệu tham khảo … 2. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: 3.1. Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng. 3.2. Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (Trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung tâm. 3.3. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. 4. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. 5. Tính toán bù công suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện của nhà máy. 6. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa cơ khí. CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A0 1. Sơ đồ nguyên lý Hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy. 2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xưởng Sữa chữa cơ khí. CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY 1. Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn (trạm biến áp khu vực) đến nhà máy. 2. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn. 3. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250 MVA. 4. Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: dùng loại dây AC hoặc cáp XLPE. 5. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 10 km. 6. Nhà máy làm việc 3 ca. Ngày tháng năm 2006. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS – TS ĐẶNG QUỐC THỐNG CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy đồng hồ đo chính xác được xây dựng trên địa bàn huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội, với quy mô tương đối lớn, bao gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc. Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) Diện tích (m2) 1 Phân xưởng tiện cơ khi 1800 3400 2 Phân xưởng dập 1500 3400 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 900 3200 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 1000 5400 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 2250 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 160 3400 7 Phòng thực nghiệm 500 3950 8 Trạm bơm 120 1700 9 Phòng thiết kế 100 6300 Nhà máy có nhiệm vụ chế tạo ra các loại đồng hồ đo để cung cấp cho các ngành kinh tế trong nước và xuất khẩu. Đứng về mặt tiêu thụ điện năng thì nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ lớn. Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta xếp nhà máy vào hộ tiêu thụ loại I, có nghĩa là nhà máy cần được đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn. Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cấp điện từ trạm biến áp (TBA) trung gian đặt cách nhà máy 10 km, ằng đường dây trên không lộ kép, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực là 250 MVA. Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại TMAX = 5500 h. Trong nhà máy có phòng thiết kế, phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ loại III, còn lại là các hộ tiêu thụ loại I. Các nội dung tính toán trong Đồ án môn học này bao gồm: Giới thiệu chung về nhà máy. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng. Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Tính toán bù công suất phản kháng đểnâng cao hệ số công suất của nhà máy. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK) Ở đây ta sử dụng phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số kmaxvà Ptb (còn được gọi là phương pháp sử dụng số thiết bị hiệu quả nhq ) 2.1.1.Giới thiệu phương pháp a› Ưu điểm Phương pháp này có độ chính xác tương đối cao bởi vì khi xác định số thiết bị hiệu quả nhq chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất, cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Đây là phương pháp hay dùng trong thực tế. Khối lượng tính toán không lớn nhưng kết quả đủ tin cậy. b› Nội dung phương pháp Phương pháp này có thể được sử dụng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị hoặc nhiều nhóm thiết bị tại một nút của lưới điện. Phụ tải này được tính bằng công thức sau: Trong đó Pđmi - Công suất của thiết bị thứ i trong nhóm ( hoặc nhóm thứ i tại nút đang xét) n - Số thiết bị trong nhóm ( hoặc số nhóm thiết bị tại nút đang xét ) ksd - Hệ số sử dụng của nhóm thiết bị ( hay tại nút tính toán) kmax - Hệ số cực đại, xác định theo quan hệ kmax=f (nhq ,ksd) nhq - Số thiết bị dùng điện hiệu quả (ta sẽ xem xét các phương pháp tính toán nhq ở phần sau) Các trường hợp riêng để xác định nhanh nhq: Trường hợp 1: Khi và Thì nhq = n Trong đó : Pđmmax và Pđmmin lần lượt là công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất và thiết bị có công suất 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. thì nhq = n – n1 Trường hợp 3: Khi m > 3 và ksd ³ 0,2 * Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq phải căn cứ vào các đường cong nhq*= f (n*, P*) trong các sổ tay kỹ thuật. Trình tự như sau: + Tính n & n2 + Tính và + Tính và + Tra đồ thị hoặc bảng ta tìm được nhq* + Xác định nhq = n . nhq* Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả : nhq , trong một 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 . 2.1.2.Phân nhóm và xác định phụ tải tính toán Mục đích của việc phân nhóm phụ tải là nhằm làm cho việc thiết kế tính toán, bảo vệ, quản lý và vận hành thiết bị trong phân xưởng được thuận tiện và kinh tế hơn, khi số thiết bị trong phân xưởng quá nhiều. Ngoài ra còn giúp việc xử lý sự cố được nhanh chóng và chính xác. Khi phân nhóm phụ tải trong một phân xưởng, có những nguyên tắc sau đây cần được quan tâm đến : + Các phụ tải ở trong cùng một nhóm thì nên đặt ở gần nhau để hạn chế chiều dài đường dây nối từ tủ động lực đến phụ tải hoặc nhóm phụ tải. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư và tổn thất rơi trên đường dẫn. + Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và dễ lựa chọn phương thức cấp điện. + Công suất tổng của các thiết bị trong các nhóm khác nhau thì nên xấp xỉ nhau để hạn chế chủng loại tủ động lực dùng trong phân xưởng và nhà máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, quản lý và vận hành. Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm thì không nên quá nhiều để hạn chế số đầu ra của tủ động lực (12- 16 đầu). Kết quả phân nhóm phụ tải điện Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM(KW) IĐM (A) Một máy Toàn bộ 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm 1 1 Máy cưa kiểu đai 1 1 1,0 1,0 2,53 2 Khoan bàn 1 3 0,65 0,65 1,65 3 Máy mài thô 1 5 2,8 2,8 7,09 4 Máy khoan đứng 1 6 2,8 2,8 7,09 5 Máy bào ngang 1 7 4,5 4,5 11,40 6 Máy xọc 1 8 2,8 2,8 7,09 Tổng cộng 14,55 93,31 Nhóm 2 7 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,09 8 Máy phay răng 1 10 4,5 4,5 11,40 9 Máy phay vạn năng 1 11 7,0 7,0 17,73 10 Máy tiện ren 1 12 8,1 8,1 20,51 11 Máy tiện ren 1 13 10,0 10,0 25,32 12 Máy tiện ren 1 14 14,0 14,0 35,45 13 Máy tiện ren 1 15 4,5 4,5 11,40 14 Máy tiện ren 1 16 10,0 10,0 25,32 15 Máy tiện ren 1 17 20,0 20,0 50,64 Tổng cộng 80,90 204,86 Nhóm 3 16 Máy khoan đứng 1 18 0,85 0,85 2,15 17 Cầu trục 1 19 20,96 20,96 53,06 18 Máy khoan bàn 1 22 0,85 0,85 2,15 19 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 2,5 6,33 20 Máy cạo 1 27 1,0 1,0 2,53 21 Máy mài thô 1 30 2,8 2,8 7,09 Tổng cộng 28,96 73,33 Nhóm 4 22 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 5,44 23 Máy mài phá 1 33 2,8 2,8 7,09 24 Quạt lò rèn 1 34 1,5 1,5 3,80 25 Máy khoan đứng 1 38 0,85 0,85 2,15 Tổng cộng 6,85 17,35 Nhóm 5 26 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3,0 3,0 7,60 27 Bể ngâm nước nóng 1 42 3,0 3,0 7,60 28 Máy cuốn dây 1 46 1,2 1,2 3,04 29 Máy cuốn dây 1 47 1,0 1,0 2,53 30 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1 48 3,0 3,0 7,6 31 Tủ xấy 1 49 3,0 3,0 7,6 32 Máy khoan bàn 1 50 0,65 0,65 1,65 33 Máy mài thô 1 52 2,8 2,8 7,09 34 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 53 7,0 7,0 17,73 35 Chỉnh lưu selonium 1 69 0,6 0,6 1,52 Tổng cộng 25,25 63,94 Nhóm 6 36 Bể khử dầu mỡ 1 55 3,0 3,0 7,60 37 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5,0 5,0 12,66 38 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10,0 10,0 25,32 39 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 3,5 8,86 40 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 1,5 3,80 41 Máy khoan bàn 1 62 0,65 0,65 1,65 42 Máy uốn các tấm mỏng 1 64 1,7 1,7 4,30 43 Máy mài phá 1 65 2,8 2,8 7,10 44 Máy hàn điểm 1 66 13 13 32,92 Tổng cộng 41,15 104,2 1. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải: Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải tính toán cho theo bảng Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 1 Máy cưa kiểu đai 1 1 1,0 2,53 2 Khoan bàn 1 3 0,65 1,65 3 Máy mài thô 1 5 2,8 7,09 4 Máy khoan đứng 1 6 2,8 7,09 5 Máy bào ngang 1 7 4,5 11,40 6 Máy xọc 1 8 2,8 7,09 Tổng cộng 6 14,55 93,31 Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 Từ bảng n = 6 , n2 = 4 Tra bảng PL 1.4 ta có n*hq = 0,75 è nhq = n*hq . n = 0,75. 6 = 4,5 Tra bảng PL 1.5 ta có kmax = H(nhq, ksd) = H (4,5 ; 0,15) = 2,9 Phụ tải tính toán nhóm 1 : Tính toán cho nhóm 2 : Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 7 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 7,09 8 Máy phay răng 1 10 4,5 11,40 9 Máy phay vạn năng 1 11 7,0 17,73 10 Máy tiện ren 1 12 8,1 20,51 11 Máy tiện ren 1 13 10,0 25,32 12 Máy tiện ren 1 14 14,0 35,45 13 Máy tiện ren 1 15 4,5 11,40 14 Máy tiện ren 1 16 10,0 25,32 15 Máy tiện ren 1 17 20,0 50,64 Tổng cộng 9 80,90 204,86 Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 n = 9 , n2 = 4 Tra bảng PL 1.4 ta có n*hq = 0,82 è nhq = n*hq . n = 0,82. 9 = 7,38 Tra bảng PL 1.5 ta có kmax = H(nhq, ksd) = H (7,38 ; 0,15) = 2,45 Phụ tải tính toán nhóm 2 : Tính toán cho nhóm 3 : Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 16 Máy khoan đứng 1 18 0,85 2,15 17 Cầu trục 1 19 20,96 53,06 18 Máy khoan bàn 1 22 0,85 2,15 19 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 2,5 6,33 20 Máy cạo 1 27 1,0 2,53 21 Máy mài thô 1 30 2,8 7,09 Tổng cộng 6 28,96 73,33 Trong nhóm có thiết bị cầu trục là thiết bị 1 pha sử dụng điện áp dây và làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Ta cần quy đổi nó về phụ tải 3 pha tương đương, chế độ làm việc dài hạn. Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 Vì n = 6 > 3 và nhq < 4 Phụ tải tính toán được tính theo công thức : Tính toán cho nhóm 4 : Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 22 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 5,44 23 Máy mài phá 1 33 2,8 7,09 24 Quạt lò rèn 1 34 1,5 3,80 25 Máy khoan đứng 1 38 0,85 2,15 Tổng cộng 4 6,85 17,35 Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 Vì n = 4 > 3 và nhq < 4 Phụ tải tính toán được tính theo công thức : Tính toán cho nhóm 5 : Số liệu tính toán cho trong bảng sau Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 26 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3,0 7,60 27 Bể ngâm nước nóng 1 42 3,0 7,60 28 Máy cuốn dây 1 46 1,2 3,04 29 Máy cuốn dây 1 47 1,0 2,53 30 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1 48 3,0 7,6 31 Tủ xấy 1 49 3,0 7,6 32 Máy khoan bàn 1 50 0,65 1,65 33 Máy mài thô 1 52 2,8 7,09 34 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 1 53 7,0 17,73 35 Chỉnh lưu selonium 1 69 0,6 1,52 Tổng cộng 10 25,25 63,94 Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 n = 10 , n2 = 1 Tra bảng PL 1.4 ta có n*hq = 0,7 è nhq = n*hq . n = 0,7. 10 = 7 Tra bảng PL 1.5 ta có kmax = H(nhq, ksd) = H (7 ; 0,15) = 2,48 Phụ tải tính toán nhóm 5 : Tính toán cho nhóm 6 : Thứ tự Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu trên mặt bằng PĐM (KW) IĐM (A) 36 Bể khử dầu mỡ 1 55 3,0 7,60 37 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5,0 12,66 38 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10,0 25,32 39 Lò điện để mạ thiếc 1 58 3,5 8,86 40 Quạt lò đúc đồng 1 60 1,5 3,80 41 Máy khoan bàn 1 62 0,65 1,65 42 Máy uốn các tấm mỏng 1 64 1,7 4,30 43 Máy mài phá 1 65 2,8 7,10 44 Máy hàn điểm 1 66 13 32,92 Tổng cộng 9 41,15 104,2 Trong nhóm có thiết bị máy hàn điểm là thiết bị 1 pha sử dụng điện áp dây và làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Ta cần quy đổi nó về phụ tải 3 pha tương đương, chế độ làm việc dài hạn. Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6 n = 9 , n2 = 2 Tra bảng PL 1.4 ta có n*hq = 0,55 è nhq = n*hq . n = 0,55. 9 = 4,95 Tra bảng PL 1.5 ta có kmax = H(nhq, ksd) = H (4,95 ; 0,15) = 2,87 Phụ tải tính toán nhóm 6 : 2. Tính phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí : Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được tính toán theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích Pcs = p0. F Trong đó : p0 : Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng [] F: Diện tích được chiếu sáng. [] Phân xưởng SCCK sử dụng đèn sợi đốt, tra bảng PL1.7 (TL1) ta tìm được p0 = 12 [] Phụ tải chiếu sáng phân xưởng (Vì đèn sợi đốt có cosφ = 1) Về phía động lực: Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng: Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng: Phụ tải toàn phần của phân xưởng sửa chữa cơ khí 3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại . Phân xưởng tiện cơ khí Công suất đặt 1800 KW Diện tích 3400 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phân xưởng tiện cơ khí, ta có knc = 0,6 và cosφ = 0,7 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 13 [], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1 Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng - Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng Phân xưởng dập Công suất đặt 1500 KW Diện tích 3400 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phân xưởng dập ta có knc = 0,6 và cosφ = 0,7 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 15 [], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1. Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng - Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng Phân xưởng lắp ráp số 1 Công suất đặt 900 KW Diện tích 3200 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phân xưởng lắp ráp ta có knc = 0,4 và cosφ = 0,6 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 14 [], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1. Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng - Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng Phân xưởng lắp ráp số 2 Công suất đặt 1000 KW Diện tích 5400 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phân xưởng lắp ráp ta có knc = 0,4 và cosφ = 0,6 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 14 [], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1. Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng - Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng Phòng thí nghiệm trung tâm Công suất đặt 160 KW Diện tích 3400 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phòng thí nghiệm trung tâm, ta có knc = 0,8 và cosφ = 0,8 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 20 [], sử dụng đèn huỳnh quang với cosφcs = 0,85 Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng - Công suất tính toán phản kháng Công suất tính toán toàn phần của phòng thí nghiệm Phòng thực nghiệm Công suất đặt 500 KW Diện tích 3950 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phòng thực nghiệm, ta có knc = 0,8 và cosφ = 0,8 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 15 [], sử dụng đèn huỳnh quang với cosφcs = 0,85 Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng - Công suất tính toán phản kháng Công suất tính toán toàn phần của phòng thực nghiệm Trạm bơm Công suất đặt 120 KW Diện tích 1700 m2 Tra bảng PL 1.3 , với trạm bơm, ta có knc = 0,7 và cosφ = 0,8 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 12 [], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1. Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng - Công suất tính toán phản kháng Công suất tính toán toàn phần của trạm bơm Phòng thiết kế Công suất đặt 100 KW Diện tích 6300 m2 Tra bảng PL 1.3 , với phòng thiết kế, ta có knc = 0,8 và cosφ = 0,8 Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 15 [], sử dụng đèn huỳnh quang với cosφcs = 0,85 Công suất tính toán động lực Công suất tính toán chiếu sáng Công suất tính toán tác dụng - Công suất tính toán phản kháng Công suất tính toán toàn phần của phòng thiết kế. Xác định phụ tải tính toán của nhà máy Tên phân xưởng PĐ (KW) knc cosφ P0 (W/m2) PĐL (KW) PCS (KW) PTT (KW) QTT (KVAR) STT (KVA) 1. Phân xưởng tiện cơ khí 1800 0,6 0,7 13 1080 44,2 1124,2 1101,82 1574,11 2. Phân xưởng dập 1500 0,6 0,7 15 900 51 951 918,18 1322,00 3. Phân xưởng lắp ráp số 1 900 0,4 0,6 14 360 44,8 404,8 480 627,9 4. Phân xưởng lắp ráp số 2 1000 0,4 0,6 14 400 75,6 475,6 532 713,6 5. Phân xưởng sửa chữa cơ khí 12 76,32 27 103,32 98,66 141,86 6. Phòng thí nghiệm trung tâm 160 0,8 0,8 20 128 68 196 138,14 239,79 7. Phòng thực nghiệm 500 0,8 0,8 15 400 59,25 459,25 336,74 569,48 8. Trạm bơm 120 0,7 0,8 12 84 20,4 104,4 63 121,94 9. Phòng thiết kế 100 0,8 0,8 15 80 94,5 174,5 118,6 211,00 Tổng cộng 3993 3787 4402,56 Phụ tải tính toán tác dụng của nhà máy Trong đó, hệ số đồng thời ta chọn giá trị kdt = 0,8 Vậy Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy Phụ tải tính toán toàn nhà máy Hệ số công suất toàn nhà máy 4. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải 4.1. Tâm phụ tải điện: Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu Trong đó Pi và li lần lượt là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải. Để xác định tọa độ của tâm phụ tải, ta có thể sử dụng các biểu thức sau: Với x0, y0 , z0 là tọa độ tâm phụ tải điện xi, yi , zi là tọa độ của phụ tải thứ i, tính theo một hệ trục tọa độ xyz tùy ý Si là công suất của phụ tải thứ i Trong thực tế, ta thường ít quan tâm đến tọa độ z. 4.2. Biểu đồ phụ tải điện: Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích tùy ý. Nó cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện. Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 thành phần: Phụ tải động lực (Gạch chéo) Phụ tải chiếu sáng (Để trắng) Ta coi phụ tải của các phân xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng. Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định bởi biểu thức: Với M là tỉ lệ xích , ta chọn m = 3 KVA/mm2 Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đố xác định bởi Kết quả tính toán Ri và αCS của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng sau STT Tên phân xưởng PCS (KW) PTT (KW) STT (KVA) Tâm phụ tải R (mm) αCS x (mm) y (mm) 1 Phân xưởng tiện cơ khí 44,2 1124,2 1574,11 19 57 12,92 14,15 2 Phân xưởng dập 51 951 1322 19 44 11,84 19,31 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 44,8 404,8 627,9 40 52 8,16 39,84 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 75,6 475,6 713,6 60 54 8,7 57,22 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 27 103,32 141,86 15 25 3,88 94,08 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 68 196 239,79 40 30 5,04 124,89 7 Phòng thực nghiệm 59,25 459,25 569,48 70 30 7.77 46,45 8 Trạm bơm 20,4 104,4 121,94 82 51 3,6 70,34 9 Phòng thiết kế 94,5 174,5 211 39 11 4,73 194,96 Tâm PTTT nhà máy 4402,56 44 58 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY 3.1. Đặt vấn đề Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện phải thỏa mãn những yêu cầu sau: Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. An toàn cho người và thiết bị. Dễ dàng phát triển, đáp ứng được nhu cầu phát triển của phụ tải. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế. Trình tự thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: Vạch phương án cung cấp điện. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án. Tính toán kinh tế – kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lí. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. 3.2. Vạch các phương án cung cấp điện Biểu thức kinh nghiệm để chọn lựa cấp điện áp truyền tải Trong đó P : công suất tính toán của nhà máy [KW] l : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km] Vậy, cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy là Trạm biến áp trung gian có các cấp điện áp ra là 22 KV và 6 KV. Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp 22 KV để cung cấp cho nhà máy. 3.2.1. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng: Các trạm biến áp được lựa chọn trên các nguyên tắc sau: Vị trí đặt phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển , lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế. Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp trạm biến áp chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy không cao. Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 máy biến áp, hộ loại III có thể chỉ nên đặt 1 máy biến áp. Dung lượng các máy biến áp được chọn theo biểu thức: Và kiểm tra theo điều kiện sự cố 1 máy biến áp trong trạm có nhiều hơn 1 máy biến áp : Trong đó: n là số máy biến áp có trong trạm biến áp. khc là hệ số hiệuc hỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, chọn khc = 1. kqt là hệ số quá tải sự cố kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện máy biến áp vận hành quátải không quá 5 ngày đêm,thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h trước khi quá tải máy biến áp vận hành với hệ số quá tải Sttsc là công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của máy biến áp, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc = 0,7.Stt. Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại máy biến áp dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế, vận hành, sửa chữa và kiểm tra định kì. Phương án 1: Đặt 5 TBA phân xưởng, trong đó: Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 800 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B1 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý. Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dập, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 800 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B2 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý. Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1 và phòng thí nghiệm trung tâm. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B3 đặt 2 MBA loại 500 KVA là hợp lý. Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 2 và trạm bơm. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B4 đặt 2 MBA loại 500 KVA là hợp lý. Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Phòng thực nghiệm và phòng thiết kế. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B5 đặt 2 MBA loại 500 KVA là hợp lý. Phương án 2: Đặt 4 TBA phân xưởng, trong đó: Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 800 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B1 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý. Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dập, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 800 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B2 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý. Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1, phân xưởng lắp ráp số 2 và trạm bơm. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 800 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B3 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý. Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, phòng thí nghiệm trung tâm, phòng thực nghiệm và phòng thiết kế. Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 630 KVA Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA) Vậy trạm B4 đặt 2 MBA loại 630 KVA là hợp lý. 3.2.2. Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng: Để lựa chọn được vị trí đặt các TBA phân xưởng, ta cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng được xung cấp điện từ TBA đó. Vị trí đặt các TBA phân xưởng được ghi trong bảng sau Phương án Tên trạm Vị trí đặt X0i Y0i 1 B1 19 57 B2 19 44 B3 40 46 B4 63 54 B5 54 25 2 B1 19 57 B2 19 44 B3 53 53 B4 51 26 3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: Các phương án cấp điện cho các TBA phân xưởng: Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu Đưa đường dây trung áp 22 KV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào TBAPX sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng TBATG hoặc TPPTT, giảm được tổn thất điện năng 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 có giá thành đắt và vận hành phức tạp, nó chỉ phù hợp với các nhà máy quy mô lớn và các phân xưởng nằm tập trung gần nhau. Do đó ở đây ta không xét đến phương án này. Phương án sử dụng TBA trung gian Nguồn 22KV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 6 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng. Nhờ vậy, sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp cho nhà máy cũng như các TBAPX, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương pháp này, vì nhà máy là hộ loại 1 nên TBATG phải đặt 2 MBA với công suất được chọn theo điều kiện Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 3200 KVA Kiểm tra lại dung lượng MBA theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại I trong nhà máy đều có 30% phụ tải loại 3, có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết : Vậy TBATG sẽ đặt 2 MBA 3200 - 22/6 KV Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT. Nhờ vậy, việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ được thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng. Song vốn đầu tư cho mạng lớn hơn. Trong thực tế, đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (dưới 22 KV), công suất các phân xưởng tương đối lớn. Xác định vị trí đặt TBA trung gian, trạm phân phối trung tâm: Dựa trên hệ trục tọa độ Oxy đã chọn, ta có thể xác định tâm phụ tải điện của nhà máy. Với Si là công suất tính toán của phân xưởng thứ i xi , yi là tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT có tọa độ M (44,58) Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp: Nhà máy thuộc hộ loại 1, nên đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp (TBATG hoặc TPPTT ) của nhà máy sẽ sử dụng lộ kép. Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép. Sơ đồ này cú ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các TBA đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hóa và dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ. 3.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật- Lựa chọn phương án hợp lý. Để so sánh những phần khác nhau trong các phương án, ta sử dụng hàm tính toán chi phí Trong đó : avh Hệ số vận hành, chọn avh = 0,1 atc Hệ số tiêu chuẩn, chọn atc = 0,125 K : Vốn đầu tư cho TBA, đường dây, máy cắt điện. Imax : Dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị. R : Điện trở của thiết bị τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất c : Giá tiền 1KWh tổn thất điện năng, c = 1000 đ/KWh. 3.3.1. Phương án 1: Sử dụng TBA trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 KV, sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện áp từ 6 KV xuống 0,4 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA Chọn MBA phân xưởng Kết quả chọn lựa MBA cho các TBA phân xưởng: Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN (%) Số máy Đơn giá (106Đ) Thành tiền (106Đ) TBATG 3200 22/6,3 11,5 37 7 2 242 484 B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B2 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B3 500 6,3/0,4 1 7 4 2 38 76 B4 500 6,3/0,4 1 7 4 2 38 76 B5 500 6,3/0,4 1 7 4 2 38 76 Tổng 1024 Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các MBA Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA được tính theo công thức [KWh] Trong đó N : số MBA ghép song song t : Thời gian MBA vận hành, t = 8760 h (suốt năm) τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, tra bảng với Tmax = 5500 h và cosφnm = 0,73. Ta tìm được τ = 4300 h ΔP0, ΔPN Tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt : Công suất tính toán của MBA. SdmB : Công suất định mức của MBA. Tính toán cho TBATG: Sttnm = 4402,56 KVA SdmB = 3200 KVA ΔP0 = 11 KW ΔPN = 37 KW Ta có : Tính toán tương tự ta có tổn thất Tên TBA Số máy STT (KVA) SĐM (KVA) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) ΔA (KWh) TBATG 2 4402,56 3200 11,5 37 343294,23 B1 2 1574,11 800 1,4 10,5 111929,31 B2 2 1322 800 1,4 10,5 86174,82 B3 2 867,69 500 1 7 70613,52 B4 2 835,54 500 1 7 66751,92 B5 2 922,34 500 1 7 77512,15 Tổng 756275,95 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện Chọn cáp cao áp từ TBATG về các TBA phân xưởng Nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 (Trang 294, TL1), tìm được jkt = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp: Các cáp từ TBATG về TBA phân xưởng đều là cáp lộ kép nên Dựa vào trị số Fkt tính được, ta tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Điều kiện kiểm tra phát nóng Trong đó : ISC : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt cáp, ISC = 2.IMAX KHC = k1. k2 k1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, chọn 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 cáplà 300 mm. Theo PL 4.22, ta tìm được k2 = 0,93 Vì chiều dài cáp từ TBATG đến TBA phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, ta có thể bỏ qua, không cần kiểm tra lại theo điều kiện ΔUCP. Chọn cáp từ TBATG đến B1 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng (Không thỏa mãn) Tăng tiết diện cáp lên 35 mm2, ICP = 170A thì thỏa mãn điều kiện trên. 0,93.170 = 158,1 (A) > 151,46 (A) Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 35 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B2 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 25 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B3 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 110A do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 16 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B4 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 110A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 16 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B5 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 110A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 16 mm2. Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng. Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án. Các đoạn giống nhau bỏ qua, không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Đối với PA I, ta chỉ cần chọn cáp từ TBA B3 đến Phòng thí nghiệm trung tâm (số 6 trên mặt bằng), từ TBA B4 đến phân xưởng lắp ráp số 2 (số 4) và trạm bơm (số 8). Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đường cáp ở đây ngắn, tổn thất điện áp là không đáng kể. Do đó, ta có thể bỏ qua việc kiểm tra điều kiện ΔUCP. - Chọn cáp từ TBA B3 đến đến phòng thí nghiệm trung tâm, sử dụng cáp lộ kép . Điệu kiện chọn cáp : . Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x70+35)mm2, với ICP = 246 A. Chọn cáp từ TBA B4 đến phân xưởng lắp ráp số 2, sử dụng cáp lộ kép. Điệu kiện chọn cáp : . Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi (cáp 3 lõi + trung tính ) cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x240+95)mm2, với ICP = 538 A. Chọn cáp từ TBA B4 đến trạm bơm, sử dụng cáp lộ kép. Điệu kiện chọn cáp : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x35 + 25) mm2 , với ICP = 158 A. Đường cáp F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103 Đ/m) Thành tiền (103 Đ) TBATG-B1 (3x35) 225 0,668 0,08 84 37800 TBATG-B2 (3x25) 115 0,927 0,05 70 16100 TBATG-B3 (3x16) 75 1,47 0,06 60 9000 TBATG-B4 (3x16) 150 1,47 0,11 60 18000 TBATG-B5 (3x16) 150 1,47 0,11 60 18000 B3-6 3x70 + 35 115 0,268 0,02 120 27600 B4-4 3x240 + 95 30 0,0754 0,001 380 22800 B4-8 3x35+25 190 0,524 0,05 80 30400 Tổng 173400 Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo Trong đó: n : Số đường dây đi song song. Tổn thất trên đoạn TBATG – B1: Tính toán tương tự cho các đường dây khác. Đường cáp L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) STT (KVA) ΔP (KW) TBATG-B1 225 0,668 0,08 1574,11 5,51 TBATG-B2 115 0,927 0,05 1322 2,43 TBATG-B3 75 1,47 0,06 867,69 1,25 TBATG-B4 150 1,47 0,11 835,54 2,13 TBATG-B5 150 1,47 0,11 922,34 2,6 B3-6 115 0,268 0,02 239,79 7,96 B4-4 30 0,0754 0,001 713,6 3,53 B4-8 190 0,524 0,05 121,94 5,1 Tổng ΣΔP 30,51 Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây. Tổn thất điện năng trên các đường dây tính theo công thức: Trong đó: τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 4300 h. Lựa chọn máy cắt và kiểm tra cầu chì Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp. Dòng điện cưỡng bức qua lộ 1 và lộ 2 chính là dòng quá tải sự cố khi cắt một MBA. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DJ20, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 630 A. Kết quả tính toán Tên trạm Loại máy cắt Cách điện IĐM (A) UĐM (KV) ICẮT N3S (KA) ICẮT NMAX (KV) Số lượng Thành tiền (106 Đ) TBATG 8DJ20 SF6 630 24 7,2 31,5 63 250 125 3 3 960 630 B1 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B2 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B3 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B4 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B5 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 Tổng 3690 Chi phí tính toán: Khi tính toán vốn đầu tư xây sựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các loại cáp, MBA và máy cắt điện,… khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD + KMC ), những phần giống nhau không xét tới.Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây : ΔA1 = ΔAB + ΔAD Chi phí tính toán của PA1 - Vốn đầu tư K1 = KB + KD + KMC = (1024 + 173,4 + 3690).106 = 4887,4. 106 ( VN đồng) - Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây ΔA1 = ΔAB + ΔAD = 756275,95 + 131193 = 887468,95 KWh. Chi phí tính toán 3.3.2. Phương án 2: Sử dụng TBA trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 KV, sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1, B2, B3, B4 hạ điện áp từ 6 KV xuống 0,4 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA Chọn MBA phân xưởng Kết quả chọn lựa MBA cho các TBA phân xưởng: Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN (%) Số máy Đơn giá (106Đ) Thành tiền (106Đ) TBATG 3200 22/6,3 11,5 37 7 2 242 484 B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B2 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B3 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B4 630 6,3/0,4 1,2 8,2 4 2 65 130 Tổng 1082 Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các MBA Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA được tính theo công thức [KWh] Tên TBA Số máy STT (KVA) SĐM (KVA) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) ΔA (KWh) TBATG 2 4402,56 3200 11,5 37 343294,23 B1 2 1574,11 800 1,4 10,5 111929,31 B2 2 1322 800 1,4 10,5 86174,82 B3 2 1463,44 800 1,4 10,5 100071,59 B4 2 1162,13 630 1,2 8,2 58238,21 Tổng 699708,16 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện Chọn cáp cao áp từ TBATG về các TBA phân xưởng Nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 (Trang 294, TL1), tìm được jkt = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp: Các cáp từ TBATG về TBA phân xưởng đều là cáp lộ kép nên Dựa vào trị số Fkt tính được, ta tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Điều kiện kiểm tra phát nóng Trong đó : ISC : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt cáp, ISC = 2.IMAX KHC = k1. k2 k1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, chọn 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 cáp là 300 mm. Theo PL 4.22, ta tìm được k2 = 0,93 Vì chiều dài cáp từ TBATG đến TBA phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, ta có thể bỏ qua, không cần kiểm tra lại theo điều kiện ΔUCP. Chọn cáp từ TBATG đến B1 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng (Không thỏa mãn!) Tăng tiết diện cáp lên 35 mm2, ICP = 170A thì thỏa mãn điều kiện trên. 0,93.170 = 158,1 (A) > 151,46 (A) Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 35 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B2 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 25 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B3 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng (Không thỏa mãn). Ta tăng tiết diện cáp lên 35 mm2, ICP = 170 A thì thỏa mãn được điều kiện trên. (0,93.170 = 158,1 > 140,82) Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 35 mm2. Chọn cáp từ TBATG đến B4 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Kiểm tra điều kiện phát nóng (Thỏa mãn) Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 25 mm2. Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng. Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án. Các đoạn giống nhau ta bỏ qua, không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Đối với PA II, ta chỉ cần chọn cáp từ TBA B3 đến phân xưởng lắp ráp số 2 (số 4 trên mặt bằng) và đến trạm bơm (số 8); từ TBA B4 đến phòng thí nghiệm trung tâm (số 6) . Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đường cáp ở đây ngắn, tổn thất điện áp là không đáng kể. Do đó, ta có thể bỏ qua việc kiểm tra điều kiện ΔUCP. - Chọn cáp từ TBA B3 đến đến phân xưởng lắp ráp số 2, sử dụng cáp lộ kép . Điệu kiện chọn cáp : . Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x300)mm2, với ICP = 621 A. Chọn cáp từ TBA B3 trạm bơm, sử dụng cáp lộ kép. Điệu kiện chọn cáp : . Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi (cáp 3 lõi + trung tính ) cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x35 + 25) mm2, với ICP = 158 A. Chọn cáp từ TBA B4 đến phòng thí nghiệm trung tâm, sử dụng cáp lộ kép. Điệu kiện chọn cáp : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x70 + 50)mm2 , với ICP = 246 A. Kết quả thu được trong bảng sau. Đường cáp F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103 Đ/m) Thành tiền (103 Đ) TBATG-B1 (3x35) 225 0,668 0,08 84 37800 TBATG-B2 (3x25) 115 0,927 0,05 70 16100 TBATG-B3 (3x35) 75 0,668 0,03 84 12600 TBATG-B4 (3x25) 150 0,927 0,07 70 21000 B3-4 3x300 150 0,06 0,005 480 144000 B3-8 3x35+25 300 0,524 0,08 80 48000 B4-6 3x70+50 75 0,268 0,01 120 18000 Tổng 297500 Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo Trong đó: n : Số đường dây đi song song. Đường cáp L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) STT (KVA) ΔP (KW) TBATG-B1 225 0,668 0,08 1574,11 5,51 TBATG-B2 115 0,927 0,05 1322 2,43 TBATG-B3 75 0,668 0,03 1463,44 1,78 TBATG-B4 150 0,927 0,07 1162,13 2,63 B3-4 150 0,06 0,005 713,6 17,63 B3-8 300 0,524 0,08 121,94 8,24 B4-6 75 0,268 0,01 239,79 3,98 Tổng ΣΔP 42,2 Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây. Tổn thất điện năng trên các đường dây tính theo công thức: Trong đó: τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 4300 h. Lựa chọn máy cắt và kiểm tra cầu chì Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp. Dòng điện cưỡng bức qua lộ 1 và lộ 2 chính là dòng quá tải sự cố khi cắt một MBA. Chọn dùng các tư hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DJ20, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 630 A. Kết quả tính toán Tên trạm Loại máy cắt Cách điện IĐM (A) UĐM (KV) ICẮT N3S (KA) ICẮT NMAX (KV) Số lượng Thành tiền (106 Đ) TBATG 8DJ20 SF6 630 24 7,2 31,5 63 250 125 3 3 960 630 B1 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B2 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B3 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 B4 8DJ20 SF6 630 7,2 63 125 2 420 Tổng 3270 Chi phí tính toán Khi tính toán vốn đầu tư xây sựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các loại cáp, MBA và máy cắt điện,… khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD + KMC ), những phần giống nhau không xét tới.Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và trên đường dây : ΔA1 = ΔAB + ΔAD Chi phí tính toán của PA2 - Vốn đầu tư K2 = KB + KD + KMC = 1082 + 297,5 + 3270 = 4649,5 .106 ( VN đồng) - Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây ΔA2 = ΔAB + ΔAD = 699708,16 + 181460 = 881168,16 KWh. Chi phí tính toán 3.3.3. Phương án 3: Sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhận điện từ hệ thống về cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện áp từ 22 KV xuống 0,4 KV để cấp điện cho các phân xưởng. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA Chọn MBA phân xưởng Kết quả chọn lựa MBA cho các TBA phân xưởng: Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN (%) Số máy Đơn giá (106Đ) Thành tiền (106Đ) B1 800 22/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B2 800 22/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B3 500 22/0,4 1 7 4 2 38 76 B4 500 22/0,4 1 7 4 2 38 76 B5 500 22/0,4 1 7 4 2 38 76 Tổng 540 Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các MBA Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA được tính theo công thức [KWh] Tính toán tương tự ta có tổn thất Tên TBA Số máy STT (KVA) SĐM (KVA) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) ΔA (KWh) B1 2 1574,11 800 1,4 10,5 111929,31 B2 2 1322 800 1,4 10,5 86174,82 B3 2 867,69 500 1 7 70613,52 B4 2 835,54 500 1 7 66751,92 B5 2 922,34 500 1 7 77512,15 Tổng 412981,72 Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện * Chọn cáp từ PPTT đến B1 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn F = 16 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 110A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Các đường cáp khác ta chọn tương tự. Vì ta đã chọn tiết diện cáp vượt cấp nên không cần kiểm tra thêm điều kiện ΔU và ICP. Đường cáp F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103 Đ/m) Thành tiền (103 Đ) TPPTT-B1 16 225 1,47 0,17 60 27000 TPPTT-B2 16 115 1,47 0,08 60 13800 TPPTT-B3 16 75 1,47 0,06 60 9000 TPPTT-B4 16 150 1,47 0,11 60 18000 TPPTT-B5 16 150 1,47 0,11 60 18000 B3-6 3x70 + 35 115 0,268 0,02 120 27600 B4-4 3x240 + 95 30 0,0754 0,001 380 22800 B4-8 3x35 + 25 190 0,524 0,05 80 30400 Tổng 166600 Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo Trong đó: n : Số đường dây đi song song. Tổn thất trên đoạn TPPTT – B1: Tính toán tương tự cho các đường dây khác. Đường cáp L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) STT (KVA) ΔP (KW) TBATG-B1 225 1,47 0,17 1574,11 0,87 TBATG-B2 115 1,47 0,08 1322 0,41 TBATG-B3 75 1,47 0,06 867,69 0,09 TBATG-B4 150 1,47 0,11 835,54 0,16 TBATG-B5 150 1,47 0,11 922,34 0,19 B3-6 115 0,268 0,02 239,79 7,19 B4-4 30 0,0754 0,001 713,6 3,18 B4-8 190 0,524 0,05 121,94 4,65 Tổng ΣΔP 16,74 Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây. Tổn thất điện năng trên các đường dây tính theo công thức: Trong đó: τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 4300 h. Lựa chọn máy cắt và kiểm tra cầu chì Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp. Dòng điện cưỡng bức qua lộ 1 và lộ 2 chính là dòng quá tải sự cố khi cắt một MBA. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DJ20, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 630 A. Kết quả tính toán Tên trạm Loại máy cắt Cách điện IĐM (A) UĐM (KV) ICẮT N3S (KA) ICẮT NMAX (KV) Số lượng Thành tiền (106 Đ) B1 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B2 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B3 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B4 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B5 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 Tổng 2100 Chi phí tính toán Khi tính toán vốn đầu tư xây sựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các loại cáp, MBA và máy cắt điện,… khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD + KMC ), những phần giống nhau không xét tới.Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây : ΔA1 = ΔAB + ΔAD Chi phí tính toán của PA3 - Vốn đầu tư K3 = KB + KD + KMC = (540 + 166,6 + 2100).106 = 2806,6. 106 ( VN đồng) - Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây ΔA3 = ΔAB + ΔAD = 412981,72 + 71982 = 484963,72 KWh. Chi phí tính toán 3.3.4. Phương án 4: Sử dụng TPPTT nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho các TBA phân xưởng. Các TBA B1, B2, B3, B4 hạ điện áp từ 22 KV xuống 0,4 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA Chọn MBA phân xưởng Kết quả chọn lựa MBA cho các TBA phân xưởng: Tên TBA SĐM (KVA) UC/UH (KV) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) UN (%) Số máy Đơn giá (106Đ) Thành tiền (106Đ) B1 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B2 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B3 800 6,3/0,4 1,4 10,5 5 2 78 156 B4 630 6,3/0,4 1,2 8,2 4 2 65 130 Tổng 598 Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các MBA Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA được tính theo công thức [KWh] Tên TBA Số máy STT (KVA) SĐM (KVA) ΔP0 (KW) ΔPN (KW) ΔA (KWh) B1 2 1574,11 800 1,4 10,5 111929,31 B2 2 1322 800 1,4 10,5 86174,82 B3 2 1463,44 800 1,4 10,5 100071,59 B4 2 1162,13 630 1,2 8,2 58238,21 Tổng 356413,93 2- Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện * Chọn cáp từ PPTT đến B1 Dòng điện cực đại Tiết diện kinh tế của cáp: Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn F = 16 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 110A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.) Các đường cáp khác ta chọn tương tự. Vì ta đã chọn tiết diện cáp vượt cấp nên không cần kiểm tra thêm điều kiện ΔU và ICP. Đường cáp F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) Đơn giá (103 Đ/m) Thành tiền (103 Đ) PPTT-B1 16 225 1,47 0,17 60 27000 PPTT-B2 16 115 1,47 0,08 60 13800 PPTT-B3 16 75 1,47 0,06 60 9000 PPTT-B4 16 150 1,47 0,12 60 18000 B3-4 3x300 150 0,06 0,005 480 144000 B3-8 3x35+25 300 0,524 0,08 80 48000 B4-6 3x70+50 75 0,268 0,01 120 18000 Tổng 277800 Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo Trong đó: n : Số đường dây đi song song. Đường cáp L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) STT (KVA) ΔP (KW) TPPTT-B1 225 1,47 0,17 1574,11 0,87 TPPTT-B2 115 1,47 0,08 1322 0,41 TPPTT-B3 75 1,47 0,06 1463,44 0,31 TPPTT-B4 150 1,47 0,12 1162,13 0,61 B3-4 150 0,06 0,005 713,6 15,91 B3-8 300 0,524 0,08 121,94 7,43 B4-6 75 0,268 0,01 239,79 3,59 Tổng ΣΔP 29,13 Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây. Tổn thất điện năng trên các đường dây tính theo công thức: Trong đó: τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, τ = 4300 h. Lựa chọn máy cắt và kiểm tra cầu chì Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp. Dòng điện cưỡng bức qua lộ 1 và lộ 2 chính là dòng quá tải sự cố khi cắt một MBA. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DJ20, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 630 A. Kết quả tính toán Tên trạm Loại máy cắt Cách điện IĐM (A) UĐM (KV) ICẮT N3S (KA) ICẮT NMAX (KV) Số lượng Thành tiền (106 Đ) B1 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B2 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B3 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 B4 8DJ20 SF6 630 24 63 125 2 420 Tổng 1680 Chi phí tính toán Khi tính toán vốn đầu tư xây sựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các loại cáp, MBA và máy cắt điện,… khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD + KMC ), những phần giống nhau không xét tới.Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và trên đường dây ΔA4 = ΔAB + ΔAD Chi phí tính toán của PA4 - Vốn đầu tư K4 = KB + KD + KMC = (598 + 277,8 + 1680). 106 = 2555,8 .106 ( VN đồng) - Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây ΔA4 = ΔAB + ΔAD = 356413,93 + 125259 = 481672,93 KWh. Chi phí tính toán Bảng tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án PHƯƠNG ÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CHI PHÍ TÍNH TOÁN (106 Đ) PA I 887468,95 1987,13 PA II 881168,16 1927,31 PA III 484963,72 1116,45 PA IV 481672,93 1056,73 Nhận xét: Từ những kết quả tính toán trên, ta thấy phương án 3 và 4 tương đương nhau về mặt kinh tế, do có chi phí tính toán chênh nhau không đáng kể ( ≤ 5%). Phương án 4 có số trạm biến áp ít hơn nên sẽ thuận lợi hơn trong công tác xây lắp, quản lý và vận hành. Do vậy, ta chọn phương án này làm phương án thiết kế. 3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 3.4.1. Chọn dây dẫn từ TBATG về TPPTT: Đường dây cung cấp từ TBA trung gian về TPPTT của nhà máy dài 10 km, sử dụng đường dây trên không, dây nhôm, lõi thép, lộ kép. Với mạng cao áp có Tmax lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jKT , tra theo bảng 5 (trang 294, TL 1), dây dẫn AC, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4300 h, ta có jKT = 1,1 mm2. Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn Tiết diện kinh tế Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2 . Tra bảng 4.12 (TL1) dây dẫn AC- 50 có ICP = 225 A. Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Với dây dẫn AC- 50 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 2, theo PL 4.6 (TL1), có r0 = 0,65 Ω/km, x0 = 0,392 Ω/km. Dây đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép Vậy ta chọn dây AC- 50. 3.4.2. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện: 1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp: Sơ đồ nguyên lý BATG MC ĐDK MC BATT BAPX Cáp DCL CC N1 N2 N3 N4 Sơ đồ thay thế HT XHT ZD ZBATT ZBAPX ZC N1 N2 N3 N4 Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 5 điểm ngắn mạch như sau: N : Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp. N1 , N2, … N4 : Điểm ngắn mạch phía cao áp các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp trong các trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức Trong đó : SN là công suất ngắn mạch về phía hạ áp của MBA trung gian. SN = 250 MVA U = Utb = 24 KV. Điện trở và điện kháng của đường dây Trong đó: r0 , x0 là điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn. (Ω/km). l : Chiều dài đường dây. Do ngắn mạch nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định nên có thể viết Trong đó: ZN – Tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i (Ω) U – Điện áp của đường dây. (KV) Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo : ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) X0 (Ω/km) R (Ω) X (Ω) TPPTT-B1 (3x35) 225 0,668 0,105 0,08 0,012 TPPTT-B2 (3x25) 115 0,927 0,109 0,05 0,006 TPPTT-B3 (3x35) 75 0,668 0,105 0,03 0,004 TPPTT-B4 (3x25) 150 0,927 0,109 0,07 0,008 TBATG- TPPTT AC-50 10000 0,65 0,392 3,25 1,96 - Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp TPPTT - Tính tương tự cho các điểm ngắn mạch khác, ta có kết quả tính toán ngắn mạch: ĐIỂM NGẮN MẠCH IN (KA) IXK (KA) N1 2,56 6,51 N2 2,56 6,51 N3 2,57 6,54 N4 2,56 6,51 N 2,59 6,59 2. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện: Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT: Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau: + Điện áp định mức + Dòng điện định mức + Dòng điện cắt định mức + Dòng điện động ổn định cho phép Thanh dẫn chọn loại vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU: BU được chọn theo điều kiện : Điện áp định mức Chọn loại BU 3 pha 2 cuộn dây 4MS34, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo. Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 4MS34 UĐM (KV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp (KV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50µ 125 U1đm (KV) 22√3 U2đm (KV) 110/ √3 Tải định mức (VA) 400 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI: BI được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức Dòng điện sơ cấp định mức Chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo. Thông số lỹ thuật của BI loại 4ME14 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 4ME14 UĐM (KV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1(KV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50µ (KV) 125 I1đm (KV) 5- 2000 I2đm (KV) 1 hoặc 5 Iôđ nhiệt 1s (KA) 80 Iôđ ng 1s (KA) 120 Lựa chọn chống sét van: Chống sét van lựa chọn theo cấp điện áp Uđm.m = 22 KV. Chọn loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Uđm = 24 KV, đỡ ngang AZLP501B24. 3.4.3. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng. 1. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp: Ta sẽ dùng một loại dao cách ly cho tất cả các TBA để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức Uđm.MC ≥ Uđm.m = 22 KV. Dòng điện định mức Iđm. CL ≥ Ilvmax = 2. Ittnm = Dòng điện ổn định cho phép : iđm.đ ≥ ixk = 6,59 KA. Chọn loại 3DC do Siemens chế tạo Thông số kỹ thuật UĐM (KV) IĐM (A) INT (KA) INMAX (KA) 24 630 16- 31,5 40 - 80 2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp: Ta sẽ dùng chung một loại cầu chì cao áp cho tất cả các TBA để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức Uđm.CC ≥ Uđm.m = 22 KV. Dòng điện định mức Dòng điện ổn định cho phép : iđm.đ ≥ iN = 6,59 KA. Chọn loại cầu chì 3GD1 413- B4 do Siemens sản xuất. Thông số kỹ thuật UĐM (KV) IĐM (A) I CẮTNMIN (KA) ICẮTN (KA) 24 63 16 - 31,5 31,5 3. Lựa chọn thanh góp: Các thanh góp được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép. Dòng điện cưỡng bức tính với TBA B1 có STT = 1574,11 KVA. . Chọn loại thanh dẫn bằng đồng có kích thước (100 x 10) mm2 , mỗi pha ghép 3 thanh, với ICP = 4650 A. 4. Lựa chọn và kiểm tra Aptomat: MCCB tổng, MCCB phân đoạn và MCCB nhánh đều chọn dùng các MCCB của Merlin Gerin chế tạo. MCCB được chọn theo các điều kiện sau. - Đối với MCCB tổng và MCCB phân đoạn. Điện áp định mức Uđm.CC ≥ Uđm.m = 0,38 KV. Dòng điện định mức Iđm. A ≥ Ilvmaxi Với TBA B1, B2, B3 : TBA B4: Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phân đoạn. TÊN TRẠM LOẠI UĐM (V) IĐM (A) ICẮT N (KA) SỐ CỰC B1,B2,B3 CM1600N 690 1600 50 3-4 B4 CM1250N 690 1250 50 3-4 - Đối với MCCB nhánh Điện áp định mức Uđm.CC ≥ Uđm.m = 0,38 KV. Dòng điện định mức Trong đó, n là số MCCB nhánh đưa điện về phân xưởng. Kết quả lựa chọn. Tên phân xưởng STT (KVA) ITT (A) Loại Số lượng UĐM (V) IĐM (A) 1. Phân xưởng tiện cơ khí 1574,11 2392 AM25 2 690 2500 2. Phân xưởng dập 1322 2008 AM25 2 690 2500 3. Phân xưởng lắp ráp số 1 627,9 954 AM10 2 690 1000 4. Phân xưởng lắp ráp số 2 713,6 1084 AM12 2 690 1250 5. Phân xưởng sửa chữa cơ khí 141,86 215,53 NS 225E 2 500 225 6. Phòng thí nghiệm trung tâm 239,79 364,32 NS 400E 2 500 400 7. Phòng thực nghiệm 569,48 865,23 AM10 2 690 1000 8. Trạm bơm 121,94 185,26 NS 225E 2 500 225 9. Phòng thiết kế 211 320,58 NS 400E 2 500 400 5. Kiểm tra cáp đã chọn: Để đơn giản ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN = 2,59 KA Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt Trong đó: α : Hệ số nhiệt độ, cáp lõi đồng α = 6. : Dòng điện ngắn mạch ổn định. tqđ : Thời gian quy đổi, được xác định như tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện, tqđ = f(β’’,t) Ở đây, t là thời gian tồn tại ngắn mạch , lấy t = 0,5 s. β ’’ =1 ( ngắn mạch xa nguồn) Tra đồ thị ta tìm được tqđ = 0,4. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp Vậy cáp 16 mm2 đã chọn cho các tuyến là hợp lý. 6. Kết luận : Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ. 4.1. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối: Sơ đồ tủ phân phối AT A6 A1 4.1.1. Chọn cáp từ TBA B4 về tủ phân phối của phân xưởng Theo kết quả tính toán chương III, ta có: Chọn cáp từ TBA B4 về phân xưởng sửa chữa cơ khí, sử dụng cáp lộ kép. Điệu kiện chọn cáp : . Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi (cáp 3 lõi + trung tính ) cách điện PVC do hãng Lens chế tạo, tiết diện (3x35 + 25) mm2, với ICP = 158 A. Trong tủ hạ áp của TBA B4 , ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt 1 MCCB loại NS 225E do Merlin Gerin chế tạo, Iđm.A = 225 A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với MCCB Vậy tiết diện cáp chọn là hợp lý. 4.1.2. Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối Các MCCB được chọn theo các điều kiện tương tự đã trình bày ở chương III. Kết quả được ghi trong bảng sau. Tuyến cáp ITT (A) Loại IĐM (A) UĐM (V) ICẮT N (A) Số cực TPP- ĐL1 16,03 C60L 25 440 20 4 TPP- ĐL2 75,28 NC100H 100 440 6 4 TPP- ĐL3 66 NC100H 100 440 6 4 TPP- ĐL4 15,62 C60L 25 440 20 4 TPP- ĐL5 23,78 C60L 25 440 20 4 TPP- ĐL6 44,87 C60N 63 440 6 4 MCCB TỔNG 215,53 NS225E 225 500 7,5 4 4.1.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng. Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua việc kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Điều kiện cho cáp khc . ICP ≥ ITT Trong đó: ITT : Dòng điện tính toán của nhóm phụ tải. ICP : Dòng điện phát nóng cho phép, tương tứng với từng loại dây, từng tiết diện. khc : Hệ số hiệu chỉnh, ở đây ta lấy bằng 1. Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng Aptomat. Chọn cáp từ tủ phân phối đến ĐL1. Kết hợp 2 điều kiện trên, ta chọn cáp đồng 1 lõi PVC do Lens chế tạo, tiết diện 1,5 mm2, với ICP = 24 A. Các tuyến cáp khác chọn tương tự, kết qua như sau. Tuyến cáp ITT (A) ICKDT/1,5 FCÁP (mm2) ICP (A) TPP- ĐL1 16,03 20,83 1,5 24 TPP- ĐL2 75,28 83,33 16 107 TPP- ĐL3 66,00 83,33 16 107 TPP- ĐL4 15,62 20,83 1,5 24 TPP- ĐL5 23,78 20,83 1,5 24 TPP- ĐL6 44,87 52,5 66 58 4.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và Aptomat 4.2.1 Các thông số của sơ đồ thay thế - Điện trở và điện kháng MBA: - Thanh góp trong tủ phân phối- TG1 Kích thước 100 x 10 mm2 mỗi pha ghép 3 thanh. Chiều dài : l = 1,2 m. Khoảng cách trung bình hình học. D = 300 mm. Tra PL 4.11 (TL1), tìm được: - Thanh góp trong tủ phân phối – TG2 Chọn theo điều kiện Chọn loại thanh cái bằng nhôm có kích thước 25 x 3 mm2 với ICP = 265 A. Chiều dài l = 1,2 m. Khoảng cách trung bình hình học D = 300 mm. Tra phụ lục 4.11 (TL1), tìm được : Điện trở và điện kháng của MCCB Tra PL 3.12 và 3.13 (TL 1) ta tìm được: MCCB loại CM1250N : RA1 = 0,07 mΩ XA1 = 0,048 mΩ MCCB loại NS225E: RA2 = 0,38 mΩ XA2 = 0,31 mΩ RT2 = 0,6 mΩ MCCB loại NC100H: RA3 = 1,3 mΩ XA3 = 0,86 mΩ. RT3 = 0,75 mΩ. Cáp đồng tiết diện ( 3x35+25 ) mm2 – C1 (Từ B4 về PXSCCK) Chiều dài l = 190 m. Tra phụ lục 4.7 (TL 1), tìm được Cáp đồng tiết diện 16 mm2 – C2 (Từ tủ phân phối đến ĐL3) Chiều dài l = 30 m. Tra phụ lục 4.7 (TL 1), tìm được 4.2.2. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn 1. Tính ngắn mạch tại N1 Kiểm tra lại MCCB NS225E có ICẮTN = 7KA (Thỏa mãn) Kiểm tra cáp C1. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp Vậy ta chọn cáp ( 3x35+25 ) mm2 là hợp lý. 2. Tính ngắn mạch tại N2 Kiểm tra lại MCCB NC100H có ICẮTN = 6 KA (Thỏa mãn) Kiểm tra cáp C2, tiết diện 16 mm2 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp Vậy ta chọn cáp 16 mm2 là hợp lý. 4.3. Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng 4.3.1. Các MCCB tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các aptomat nhánh tương ứng trong tủ phân phối, kết quả lựa chọn ghi trong bảng sau. Tủ động lực ITT (A) Loại IĐM (A) UĐM (V) ICẮT N (KV) Số cực ĐL1 16,03 C60L 25 440 20 4 ĐL2 75,28 NC100H 100 440 6 4 ĐL3 66,00 NC100H 100 440 6 4 ĐL4 15,62 C60L 25 440 20 4 ĐL5 23,78 C60L 25 440 20 4 ĐL6 44,87 C60N 63 440 6 4 4.3.2. Các MCCB và dây dẫn đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong các tủ động lực cũng được chọn theo các điều kiện đã nêu ở phần trên. Ví dụ, trong nhóm 1, khi chọn MCCB cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến máy bào ngang có PĐM = 4,5 KW. Ta chọn MCB loại NC45A do Merlin Gerin chế tạo có IĐM = 25 A. Chọn dây dẫn từ tủ ĐL 1 đến máy cưa kiểu đai. Điều kiện phát nóng cho phép 0,95.ICP ≥ IĐM = 2,53 A. è ICP ≥ 2,66 A Kết hợp với điều kiện khi chọn MCB, ta chọn dây có F = 1,5 mm2, với ICP = 24A. Đối với các thiết bị có PĐM nhỏ hơn 4,5 KW, để đơn giản, ta có thể chọn vượt cấp, tất cả đều dùng dây 1,5 mm2. Các MCCB và đường cáp khác chọn tương tự như trên, kết quả cho trong bảng sau. Tên máy Số trên hình vẽ Phụ tải Dây dẫn MCB PĐM (KW) IĐM (A) F (mm2) ICP (A) D Mã hiệu IĐM (A) IKDDT/1,5 (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nhóm 1 Máy cưa kiểu đai 1 1,0 2,53 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 5,06 Khoan bàn 3 0,65 1,65 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 3,3 Máy mài thô 5 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Máy khoan đứng 6 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Máy bào ngang 7 4,5 11,40 1,5 24 3/4" NC45A 25 22,8 Máy xọc 8 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Nhóm 2 Máy mài tròn vạn năng 9 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Máy phay răng 10 4,5 11,40 1,5 24 3/4" NC45A 25 22,8 Máy phay vạn năng 11 7,0 17,73 4 45 3/4" V40H 40 35,46 Máy tiện ren 12 8,1 20,51 4 45 3/4" C60N 63 41,02 Máy tiện ren 13 10,0 25,32 6 58 3/4" C60N 63 50,64 Máy tiện ren 14 14,0 35,45 10 80 3/4" NC100H 100 70,9 Máy tiện ren 15 4,5 11,40 1,5 24 3/4" NC45A 25 22,8 Máy tiện ren 16 10,0 25,32 4 45 3/4" C60N 63 50,64 Máy tiện ren 17 20,0 50,64 25 138 3/4" NC125H 125 101,28 Nhóm 3 Máy khoan đứng 18 0,85 2,15 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 4,3 Cầu trục 19 20,96 53,06 25 138 3/4" NC125H 125 106,12 Máy khoan bàn 22 0,85 2,15 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 4,3 Bể dầu có tăng nhiệt 26 2,5 6,33 1,5 24 3/4" NC45A 25 12,66 Máy cạo 27 1,0 2,53 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 5,06 Máy mài thô 30 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Nhóm 4 Máy nén cắt liên hợp 31 1,7 5,44 1,5 24 3/4" NC45A 25 10,88 Máy mài phá 33 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Quạt lò rèn 34 1,5 3,80 1,5 24 3/4" NC45A 25 7,6 Máy khoan đứng 38 0,85 2,15 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 4,3 Nhóm 5 Bể ngâm dung dịch kiềm 41 3,0 7,60 1,5 24 3/4" NC45A 25 15,2 Bể ngâm nước nóng 42 3,0 7,60 1,5 24 3/4" NC45A 25 15,2 Máy cuốn dây 46 1,2 3,04 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 6,08 Máy cuốn dây 47 1,0 2,53 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 5,06 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 48 3,0 7,6 1,5 24 3/4" NC45A 25 15,2 Tủ xấy 49 3,0 7,6 1,5 24 3/4" NC45A 25 15,2 Máy khoan bàn 50 0,65 1,65 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 3,3 Máy mài thô 52 2,8 7,09 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Bàn thử nghiệm thiết bị điện 53 7,0 17,73 4 45 3/4" V40H 40 35,46 Chỉnh lưu selonium 69 0,6 1,52 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 3,04 Nhóm 6 Bể khử dầu mỡ 55 3,0 7,60 1,5 24 3/4" NC45A 25 15,2 Lò điện để luyện khuôn 56 5,0 12,66 2,5 33 3/4" V40H 40 25,32 Lò điện để nấu chảy babit 57 10,0 25,32 6 58 3/4" C60N 63 50,64 Lò điện để mạ thiếc 58 3,5 8,86 1,5 24 3/4" NC45A 25 17,72 Quạt lò đúc đồng 60 1,5 3,80 1,5 24 3/4" NC45A 25 7,6 Máy khoan bàn 62 0,65 1,65 1,5 24 3/4" AΠ-25-3 6,4 3,3 Máy uốn các tấm mỏng 64 1,7 4,30 1,5 24 3/4" NC45A 25 8,6 Máy mài phá 65 2,8 7,10 1,5 24 3/4" NC45A 25 14,18 Máy hàn điểm 66 13 32,92 10 80 3/4" NC100H 100 65,84 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY. 5.1. Đặt vấn đề Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện năng sản xuất ra. Hệ số công suất là một trong các chỉ tiêu đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất coslà chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối sử dụng điện. Phần lớn thiết bị tiêu thụ điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa nhà máy và hộ tiêu thụ là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện Q thay đổi 4 lần, giá trị trung bình của Q trong một nửa chu kỳ của dòng điện bằng 0. Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ không nhất thiết phải là nguồn. Vì vậy để tránh phải truyền tải một lượng Q lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy phát sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ …) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch giữa dòng điện và điện áp giảm đi, do đó hệ số công suất của mạng được nâng cao, giữa P, Q và cos có quan hệ sau: Khi lượng P không đổi nhờ bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc giảm, kết quả là cos tăng lên. Hệ số công suất nâng cao đưa lại các hiệu quả sau: + Giảm được tổn thất công suất và điện năng trong mạng điện. + Giảm tổn thât điện áp trong mạng điện. + Tăng khả năng truyển tải của đường dây và máy biến áp. + Tăng khả năng phát của máy phát điện. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất: Nâng cao hệ số công suất tự nhiên: là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt lượng công suất phản kháng tiêu thụ: như hợp lý hóa các quá trình sản suất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn ,… Nâng cao hệ số công suất tự nhiên rất có lợi vì đem lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù. 5.2. Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích,… ở đây ta lựa chọn các tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ có ưu điểm là tiêu hao ít cống suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp, vận hành, bảo dưỡng dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vỡ thế tuỳ theo sự phỏt triển của phụ tải mà ta lắp được tụ điện vào mạng khiện hiệu suất sử dụng cao mà không phải bỏ vốn cùng một lúc. Tuy nhiên tụ điện cũng có nhược điểm nhất định. Trong thực tế đối với nhà máy có công suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng. Vị trí thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở trạm phân phối trung tâm, thanh cái cao áp hạ áp của trạm biến áp phân xưởng, tại các tủ phân phối tủ động lực, hoặc tại các đầu cực của phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuất cho từng phương án đặt bù cho hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản khỏng của nhà máy, thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết tại thanh cái hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng để giảm nhẹ vốn đầu tư và công tác quản lý vận hành. 5.3. Xác định và phân bố đơn vị bù. 5.3.1. Xác định dung lượng bù. Như đã tính toán ở chương II, ta có: Phụ tải tính toán toàn nhà máy STTNM = 4402,56 KVA Hệ số công suất của toàn nhà máy cosφNM = 0,73 Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau Qbù = PTTNM . (tgφ1 – tgφ2).α Trong đó PTTNM – Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy (KW) φ1 - Góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù. (cos φ1 = 0,74) φ2 – Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc trước khi bù (cos φ2 = 0,95) α – Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, φ = 0,9 – 1. Như vậy, dung lượng bù cần thiết của nhà máy đồng hồ đo chính xác là: Qbù = PTTNM . (tgφ1 – tgφ2).α = 3194,4 .(0,91 – 0,33).1 = 1852,75 KVAR. 5.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các TBA phân xưởng. Từ trạm PPTT về các TBA phân xưởng là mạng hình tia với 5 nhánh. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán như sau Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia Trong đó: Qbi – Công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i (KVAR) Qi – Công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i (KVAR). Rtđ – Điện trở tương đương của mạng. (Ω) ( 1/Ω) Với Ri = RBi + RCi . RBi – Điện trở của TBA (Ω). RCi – Điện trở đường cáp (Ω). Công thức tính toán Điện trở đường cáp ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (Ω/km) X0 (Ω/km) RC (Ω) TPPTT-B1 (3x35) 225 0,668 0,105 0,08 TPPTT-B2 (3x25) 115 0,927 0,109 0,05 TPPTT-B3 (3x35) 75 0,668 0,105 0,03 TPPTT-B4 (3x25) 150 0,927 0,109 0,07 TBATG - TPPTT AC-50 10000 0,65 0,392 3,25 Điện trở máy biến áp Tên TBA Số máy STT (KVA) SĐM (KVA) ΔPN (KW) RB (mΩ) B1 2 1574,11 800 10,5 2,67 B2 2 1322,00 800 10,5 2,67 B3 2 1463,44 800 10,5 2,67 B4 2 1162,13 630 8,2 2,08 Kết quả tính toán điện trở của các nhánh Tên trạm RC (Ω) RB (Ω) R = RB + RC (Ω) PPTT – B1 0,08 0,00267 0,08267 PPTT – B2 0,05 0,00267 0,05267 PPTT – B3 0,03 0,00267 0,03267 PPTT – B4 0,07 0,00208 0,07267 Điện trở tương đương : Dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh Với QBÙ = 1852,75 KVAR đã tính ở trên, ta có : Kết quả phân bố dung lượng bù cho từng nhánh được ghi trong bảng sau Tuyến cáp QBÙ (KVAR) Loại tụ QTỤ (KVAR) Số lượng PPTT – B1 790,64 KC2-0,38-50-3Y3 50 16 PPTT – B2 429,75 KC2-0,38-50-3Y3 50 9 PPTT – B3 287,56 KC2-0,38-50-3Y3 50 6 PPTT – B4 338,14 KC2-0,38-50-3Y3 50 7 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CHO PHÂN XƯỞNG SỦA CHỮA CƠ KHÍ 6.1. Đặt vấn đề Trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khoẻ người lao động. Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết quả là hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc. Cũng vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : + Không bị lóa mắt + Không bị lóa mắt do phản xạ + Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất + Phải có độ rọi đồng đều + Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 6.2. Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung - Hệ thống chiếu sáng chung của PXSCCK sẽ sử dụng bóng đèn sợi đốt do Việt Nam sản xuất. - Diện tích cần chiếu sáng S = 2250 m2 ( chiều dài phân xưởng 75m, chiều rộng 30m, lấy theo tỉ lệ mặt bằng chung của toàn xí nghiệp) - Nguồn điện sử dụng U = 220V lấy từ tủ chiếu sáng của PXSCCK - Độ rọi đèn yêu cầu: 30 lx - Hệ số dự trữ k = 1,3 - Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác H = h - hc - hlv = 4,5 - 0,7 - 0,8 = 3 (m) Trong đó h - Chiều cao của phân xưởng (tính đến trần của phân xưởng) hc- Khoảng cách từ trần đến đèn, hc = 0,7m. hlv - Chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0,8 m. * Để tính toán chiếu sáng cho PXSCCK, ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng - Công thức tính toán F - Quang thông mỗi đèn (lumen) E - Độ rọi yêu cầu (lux) S - Diện tích cần chiếu sáng (m2) Z - Hệ số, phụ thuộc loại đèn & tỉ số L/H, thông thường lấy Z = 0,8 -1,4 K - Hệ số dự trữ n - Số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng chung ksd - Hệ số sử dụng Tra bảng 10-7 (TL 1) ta tìm được L/H =1,8 àL = 1,8.H = 1,8.3 = 5,4 m Căn cứ vào chiều rộng của PXSCCK ( = 30m), ta chọn L = 5m - Do đó ta sẽ bố trí đèn như sau: PX SCCK bố trí 15 dãy đèn, mỗi dãy 6 bóng, khoảng cách giữa các đèn là 5m; khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất theo chiều dài phân xưởng là 2,5m, theo chiều rộng phân xưởng là 2,5 m. - Tổng số bóng đèn cần dùng là N = 15.6 = 90 bóng - Chỉ số của phòng Ở đây do có sự không đồng bộ về kích thước giữa hai bản vẽ mặt bằng chung của xí nghiệp và bản vẽ chi tiết PXSCCK nên ta ưu tiên chọn kích thước đã được chỉ ra trong bản vẽ mặt bằng chung của xí nghiệp. Do đó, ta nhận được chỉ số phòng φ có giá trị > 5. Tại đây ta chọn ksd = 0,6 ứng với giá trị φ = 5. Lấy Z = 1,2 và kdt = 1,3 - Tra sổ tay, lựa chọn loại đèn sợi đốt của Pháp U = 220/230V; P = 100W; F = 1390 (lm) - Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs= P.n = 100.90 = 9000 (W) = 9 ( KW) Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng trong phân xưởng gồm 1 aptomat tổng, 3 pha, 4 cực và 15 aptomat nhánh, 1 pha, 2 cực cấp cho 15 dãy đèn dọc phân xưởng. * Lựa chọn aptomat tổng Ta lựa chọn aptomat theo điều kiện sau : + Điện áp định mức Uđm ≥ Uđm.m = 380V + Dòng điện định mức Chọn loại aptomat C60a 0,5 à 63 (A) do Merlin Gerin sản xuất có các thông số sau Uđm = 440V Iđm = 40 A INmax = 3 KA. * Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng - Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép khc.Icp ≥ Itt = 13,67 A Trong đó Itt- Dòng điện tính toán của hệ thống chiếu sáng chung Icp- Dòng điện cho phép của cáp khc- Hệ số hiệu chỉnh, lấy = 1 - Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng aptomat ta có - Chọn cáp CVV (3x14) có Icp = 62 (A) * Lựa chọn aptomat nhánh Mỗi dãy đèn có n = 6 bóng. UđmA ≥ Uđm.m = 380V - Chọn aptomat 4GCB2010C do Clipsal sản xuất, có các thông số sau Uđm= 230/400V, Iđm = 10(A), INđm = 6 KA. * Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn - Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép khc.Icp ≥ Itt = P/U = 100/220 = 0,45 (A) - Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ. Khi bảo vệ bằng aptomat ta có - Chọn cáp CVV (2x1) có Icp = 15(A) MỤC LỤC Trang Chương I: 3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Chương II: 5 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Chương III: 23 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY Chương IV: 58 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Chương V: 65 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY Chương VI: 70 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng Tác giả : Nguyễn Công Hiền (chủ biên) Nguyễn Mạnh Hoạch Thiết kế cung cấp điện Tác giả : Ngô Hồng Quang Mạng điện Tác giả : Bùi Ngọc Thư