›
›

Đồ án môn Cung cấp điện - Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

pdf 71 trang hapham 2820
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án môn Cung cấp điện - Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_mon_cung_cap_dien_thiet_ke_cung_cap_dien_cho_mot_xi_ng.pdf

Nội dung text: Đồ án môn Cung cấp điện - Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

  1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP 
  2. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rất quan trọng. Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống. Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng lên không ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy. Với đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”, sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Phúc Huy, đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn, đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phúc Huy đã giúp em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 4 năm 2011 Sinh viên thực hiện: Vũ Tuấn Minh Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 1
  3. ĐỒ ÁN 2 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP A. Dữ kiện. Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng 2.1, lấy theo vần alphabê của họ và tên người thiết kế. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 100kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM, h. Phụ tải loại I và loại II chiếm kI&II, %. Giá thành tổn thất điện năng △ = 1000 đ/kWh; suất thiệt hại do mất điện gth = 7500 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔU = 5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện. Số liệu thiết kế cung cấp điện cho nhà máy: Họ Tên đệm Tên Alphabe Nhà Phân xưởng S , K , Hướng tới k I&II T , h L, m máy Số hiệu Phương án MVA % M của nguồn V 4 3 A T 250 75 5400 M 249,73 Đông Nam B. Nhiệm vụ thiết kế. I . Tính toán phụ tải. 1.1 . Xác định phụ tải tính toán phân xưởng. - Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng. 2 - Xác định phụ tải chiếu sáng (lấy p0 = 15 W/m ) và thông thoáng. - Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng. 1.2 . Xác định phụ tải của các phân xưởng khác. 1.3 . Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 2
  4. II . Xác định sơ đồ nối của mạng điện nhà máy. 2.1. Chọn cấp điện áp phân phối. 2.2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp ( hoặc trạm phân phối trung tâm – TPPTT). 2.3. Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến áp phân xưởng. 2.4. Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy ( hoặc TPPTT). 2.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phân xưởng (so sánh ít nhất 2 phương án). III. Tính toán điện. 3.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp. 3.2. Xác định hao tổn công suất. 3.3. Xác định tổn thất điện năng. IV. Chọn và kiểm tra thiết bị điện. 4.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng ( chọn điểm ngắn mạch phù hợp). 4.2. Chọn và kiểm tra thiết bị: - Cáp điện lực. - Thanh cái và sứ đỡ. - Máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptomat - Máy biến dòng và các thiết bị đo lường. 4.3. Kiểm tra chế độ mở máy động cơ. V. Tính toán bù hệ số công suất. 5.1. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất lên giá trị cosφ2 = 0,9. 5.2. Đánh giá hiệu quả bù. VI. Tính toán nối đất và chống sét. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 3
  5. VII. Hạch toán công trình. 7.1. Liệt kê thiết bị. 7.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế. - Tổng vốn đầu tư của công trình. - Vốn đầu tư trên 1 đơn vị công suất đặt. - Tổng chí phí trên một đơn vị điện năng Bản vẽ: 1. Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải. 2. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghiệp (gồm cả các sơ đồ của các phương án so sánh). 3. Sơ đồ nguyên lý mạng điện (với đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa chọn). 4. Sơ đồ trạm biến áp gồm : sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp, sơ đồ nối đất. 5. Bảng số liệu và các kết quả tính toán. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 4
  6. CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán. Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn 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 chọn lựa và kiểm tra các thiết bị trong HTĐ 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 các yếu tố như: công suất, số lượng các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân. Vì vậy xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫn đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quá nhiều thì các thiết bị điện(đóng ngắt,máy biến áp ) và tiết diện dây dẫn sẽ phải làm lớn hơn so với yêu cầu do đó làm gia tăng vốn đầu tư, gây lãng phí. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Do tính chất quan trọng của phụ tải tính toán nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên chưa thể có phương pháp nào tính toán một cách toàn diện và chính xác. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho tính toán thì lại thiếu độ chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì khối lượng tính toán lại rất lớn, phức tạp, thậm chí là không thực hiện được trong thực tế. Tùy thuộc đặc điểm của từng loại phụ tải, có thể áp dụng những phương pháp sau: - Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu - Phương pháp tính theo công suất trung bình - Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm - Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 5
  7. Xác định phụ tải tính toán phân xưởng. Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán chính xác cần phải phân nhóm các thiết bị. Việc phân nhóm các thiết bị tuân theo các nguyên tắc sau: - Mỗi nhóm có n thiết bị (n<12) để đảm bảo số thiết bị trong 1 nhóm là không quá nhiều vì số đầu ra của các tủ động lực thường ≤12. - Các thiết bị trong cùng 1 nhóm phải gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp, tiết kiệm được vốn đầu tư, tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng - Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng 1 nhóm nên giống nhau để việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm - Tổng công suất đặt các nhóm nên tương đương nhau để giảm chủng loại các tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Tuy nhiên rất khó để thỏa mãn cùng một lúc các nguyên tắc trên, do đó khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án phù hợp nhất. Bảng 1.1 : Phụ tải phân xưởng cơ khí – sửa chữa N03 Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd cosφ Công suất đặt P,kW 1; 7;10;20;31 Quạt gió 0,35 0,67 3;4; 5,5; 6;6 2; 3 Máy biến áp hàn ε = 0,65 0,32 0,58 7,5; 10 4; 19; 27 Cần cẩu 10 T, ε = 0,4 0,23 0,65 11; 22; 30 5; 8 Máy khoan đứng 0,26 0,66 2,8; 5,5 6; 25; 29 Máy mài 0,42 0,62 1,1; 2,2; 4,5 9; 15 Máy tiện ren 0,30 0,58 2,8; 5,5 11; 16 Máy bào dọc 0,41 0,63 10; 12 12; 13; 14 Máy tiện ren 0,45 0,67 6,5; 8; 10 17 Cửa cơ khí 0,37 0,70 1,5 18; 28 Quạt gió 0,45 0,83 8,5; 12 21; 22; 23; 24 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 10; 12; 16; 18 26; 30 Máy ép quay 0,35 0,54 5,5; 7,5 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 6
  8. Mặt bằng phân xưởng cơ khí – sửa chữa N03: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 7
  9. 1.1. Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng . Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chóp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế, mỹ thuật. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không bị lóa. - Không có bóng tối. - Phải có độ rọi đồng đều. - Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày. Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỉ lệ với diện tích nên phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa thiết bị điện N0 3 có diện tích A=864 m2 được xác định theo công thức: Pcs = p0.A Trong đó: 2 p0: suất phụ tải chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích,(W/m ) 2 2 Theo bài p0 = 15W/m = 0,015 (kW/m ) Mặt khác ta có đèn chiếu sáng trong phân xưởng là đèn sợi đốt nên cosφcs=1. Vậy phụ tải chiếu sáng trong phân xưởng cơ khí là: 2 Pcs 0,015.864 12,96 kW / m P 12,96 S cs 12,96 kVA cs cos 1 cs Q 0 kVAr (vì cosφ =1 nên sinφ =0). cs cs cs 1.2. Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát . Trong phân xưởng sửa chữa thiết bị điện cần phải có hệ thống thông thoáng, làm mát nhằm giảm nhiệt độ trong phân xưởng do trong quá trình sản xuất các thiết bị động lực, Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 8
  10. chiếu sáng và nhiệt độ cơ thể người tỏa ra làm tăng nhiệt độ phòng. Nếu không được trang bị hệ thống thông thoáng và làm mát sẽ gây ảnh hưởng đến năng suất lao động, sản phẩm, trang thiết bị, ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân làm việc trong phân xưởng. Lưu lượng gió tươi cần cấp vào phân xưởng là: 3 Q nV. 6.4320 25920( m / h ) Trong đó: n: tỷ số đổi không khí (1/h), với phân xưởng cơ khí ta lấy n=6(1/h). V: thể tích của phân xưởng (m3); V=a.b.h=24.36.5=4320(m3). Từ Q =25920 ta chọn được loại quạt tương ứng có q = 4500 m³/h 6 quạt. Bảng 1.2: Thông số kĩ thuật của quạt hút công nghiệp Thiết bị Công suất (W) Lượng gió (m³/h) Số lượng cos ksd Quạt hút 300 4500 6 0,7 0,8 qh 1 ksd 1 0,7 Hệ số nhu cầu của quạt hút là: knc k sd 0,7 0,822 n 6 Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng – làm mát : n qh Plm k nc P dmqi 0,822.6.0,3 1,48( kW ) i 1 Plm 1,48 Slm 1,85( kVA ) cos 0,8 Q S2 P 2 1,85 2 1,48 2 1,11( kVAr ) lm lm lm 1.3. Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng. Phân xưởng sửa chữa thiết bị điện N0 3 là phân xưởng số 3 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích là 864m2, trong phân xưởng có 32 thiết bị. Mỗi thiết bị có công suất khác nhau: thiết bị có công suất lớn nhất là cần cẩu 10T (30 kW) có số hiệu 27 trên sơ đồ mặt bằng, thiết bị có công suất nhỏ nhất là máy mài (1,1kW) có số hiệu 6 trên sơ đồ mặt bằng. Dựa vào các nguyên tắc chia nhóm ở trên, đồng thời dựa vào vị trí, công Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 9
  11. suất của các thiết bị trong phân xưởng bố trí trên sơ đồ mặt bặng phân xưởng, ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng cơ khí sửa chữa thành 4 nhóm: - Nhóm 1: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 1;2;3;4;5;6;7;8;12;13;14. - Nhóm 2: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 9;10;11;15;16;20. - Nhóm 3: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 17;18;19;21;22;23 . - Nhóm 4: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 31. Để xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực của phân xưởng, ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu. Nội dung chính của phương pháp này như sau: - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu thức sau :  P. k k ni sdi sd  P ni  Trong đó: ksd : là hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị Pni : là công suất đặt của từng thiết bị trong nhóm, (kW) ksdi : là hệ số sử dụng của từng thiết bị trong nhóm - Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd theo công thức sau: 2  P n ni hd 2  P ni Pmax Nếu số lượng tiêu thụ điện n > 4, ta xác định tỷ số k , so sánh k với kb là hệ số Pmin  ứng với ksd của nhóm. Nếu k < kb , lấy nhd = n , với n là số lượng thiết bị thực tế của nhóm - Xác định hệ số nhu cầu của nhóm theo biểu thức sau :   1 ksd knc k sd nhd - Cuối cùng phụ tải tính toán của cả nhóm là : P k. P nhom nc ni - Hệ số công suất phụ tải của nhóm là: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 10
  12.  P. c os cos ni i n hom  P ni - Công suất biểu kiến của nhóm là: Pn hom Sn hom cos n hom - Công suất phản kháng : 2 Qnhom S n hom. 1 c os n hom Sau đó, tổng hợp phụ tải động lực của toàn phân xưởng: N  P. c os N nhom i n hom i P k.  P ; cos i 1 dl nc nhom i dl N i 1  Pnhom i i 1 Pdl 2 Sdl ; Qdl S dl. 1 c os dl cos dl Trong đó: N là số nhóm thiết bị trong toàn phân xưởng. Xác định phụ tải cho nhóm 1: Bảng 1.3: Phụ tải nhóm 1 của phân xưởng sửa chữa N0 3 Ký hiệu trên Công suất đặt STT Tên thiết bị Hệ số k cosφ mặt bằng sd P, kW 1 Quạt gió 1 0,35 0,67 3 2 Máy biến áp hàn ε = 0,65 2 0,32 0,58 7,5 3 Máy biến áp hàn ε = 0,65 3 0,32 0,58 10 4 Cần cẩu 10 T, ε = 0,4 4 0,23 0,65 11 5 Máy khoan đứng 5 0,26 0,66 2,8 6 Máy mài 6 0,42 0,62 1.1 7 Quạt gió 7 0,35 0,67 4 8 Máy khoan đứng 8 0,26 0,66 5,5 9 Máy tiện ren 12 0,45 0,67 6,5 10 Máy tiện ren 13 0,45 0,67 8 11 Máy tiện ren 14 0,45 0,67 10 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 11
  13. Tổng số thiết bị của nhóm là 11, hệ số sử dụng tổng hợp: 11  Pni. k sdi 24, 225 k i 1 0,349 sd1 11 69, 4  Pni i 1 Do đó kb = 3,5 11 Tỉ số giữa công suất lớn nhất và công suất bé nhất: k 10 k 1.1 b 2 2 Pi 69,4 Vậy : n  8,792 hd1 2 547,8  Pi   1 ksd1 1 0,349 knc1 k sd 1 0,349 0,569 nhd 8,792 Tổng công suất phụ tải nhóm 1 : 11 Pnhom1 k nc 1. P ni 0,714.69,4 49,552 kW i 1 Hệ số công suất phụ tải nhóm 1: 11  Pni. c os i 44,565 cos i 1 0,642 n hom1 11 69, 4  Pni i 1 Công suất biểu kiến của nhóm phụ tải 1: P 49,552 S n hom1 77,184 kVA n hom1 cos 0,642 n hom1 Công suất phản kháng của nhóm phụ tải 1: 2 2 Qnhom1 S n hom1. 1 c os n hom1 77,184. 1 0,642 59,177 kVAr Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 12
  14. Tính toán tương tự với các nhóm phụ tải động lực còn lại, ta có kết quả như sau: Nhóm 2: Bảng 1.4: Phụ tải nhóm 2 của phân xưởng sửa chữa N0 3 STT Tên thiết bị Ký hiệu trên mặt bằng Hệ số ksd cosφ Công suất đặt P, kW 1 Máy tiện ren 9 0,30 0,58 2,8 2 Quạt gió 10 0,35 0,67 5,5 3 Máy bào dọc 11 0,41 0,63 10 4 Máy tiện ren 15 0,30 0,58 5,5 5 Máy bào dọc 16 0,41 0,63 12 6 Quạt gió 20 0,35 0,67 6 k 0,372 sd2 P 27,254 kW S 43,192 kW n 5,016 ; n hom 2 ; n hom 2 hd2 cos 0,631 Q 33,508 kW n hom 2 n hom 2 knc2 0,652 Nhóm 3: Bảng 1.5: Phụ tải nhóm 3 của phân xưởng sửa chữa N0 3: Ký hiệu trên Công suất đặt STT Tên thiết bị Hệ số k cosφ mặt bằng sd P, kW 1 Cửa cơ khí 17 0,37 0,70 1,5 2 Quạt gió 18 0,45 0,83 8,5 3 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 21 0,53 0,69 10 4 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 22 0,53 0,69 12 5 Quạt gió 23 0,45 0,83 10  ksd3 0,489 Pn hom3 31,996 kW Sn hom3 42,548 kW nhd3 4,215 ; ; cos n hom3 0,752 Qn hom3 28,046 kW knc3 0,738 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 13
  15. Nhóm 4: Bảng 1.5: Phụ tải nhóm 4 của phân xưởng sửa chữa N0 3 Ký hiệu trên Công suất đặt STT Tên thiết bị Hệ số k cosφ mặt bằng sd P, kW 1 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 23 0,53 0,69 16 2 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 24 0,53 0,69 18 3 Máy mài 25 0,42 0,62 2,2 4 Máy ép quay 26 0,35 0,54 5,5 5 Cần cẩu 10 T, ε = 0,4 27 0,23 0,65 30 6 Quạt gió 28 0,45 0,83 12 7 Máy mài 29 0,42 0,62 4,5 8 Máy ép quay 30 0,35 0,54 7,5 9 Quạt gió 31 0,35 0,67 6  ksd4 0,391 Pn hom 4 65,393 kW Sn hom 4 97,601 kW nhd 4 5,838 ; ; cos n hom 4 0,670 Qn hom 4 72, 455 kW knc4 0,643 Tổng hợp các nhóm phụ tải động lực toàn phân xưởng: Bảng 1.6: Tổng hợp phụ tải động lực toàn phân xưởng Σ Tên nhóm ksd nhd Cosφnhom knc Pnhom, kW Snhom, kVA Qnhom, kVAr Nhóm 1 0,349 8,792 0,642 0,569 49,552 77,184 59,177 Nhóm 2 0,372 5,016 0,631 0,652 27,254 43,192 33,508 Nhóm 3 0,489 4,215 0,752 0,738 31,996 42,548 28,046 Nhóm 4 0,391 5,838 0,670 0,643 65,393 97,601 72,455 - Hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm phụ tải động lực: 4   Pnhom i. k sdi 68,647 k i 1 0,394 sd 4 174,195  Pnhom i i 1 - Số lượng thiết bị hiệu dụng của nhóm phụ tải động lực: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 14
  16. 2  P 174,195 n nhom i 3,571 hd 2 8498,170  Pnhom i   1 ksd 1 0,394 - Hệ số nhu cầu: knc k sd 0,394 0,715 nhd 3,571 - Tổng công suất phụ tải động lực của toàn phân xưởng: 4 Pdl k nc. P nhom i 0,715.174,195 124,549 kW i 1 - Hệ số công suất phụ tải của nhóm phụ tải động lực: 4  Pnhom i. c os n hom i 116,884 cos i 1 0,671 dl 4 174,195  Pnhom i i 1 - Công suất biểu kiến của phụ tải động lực: Pdl 124,549 Sdl 185,617 kVA cos dl 0,671 - Công suất phản kháng của phụ tải động lực: 2 2 Qdl S dl. 1 c os dl 185,617. 1 0,671 137,627 kVAr 1.4. Tổng hợp phụ tải của phân xưởng cơ kh Ta có bảng tổng hợp số liệu tính toán: Bảng 1.7: Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng STT Phụ tải Ptt, kW cosφ Stt, kVA Qtt, kVAr 1 Động lực 124,549 0,671 185,617 137,627 2 Chiếu sáng 12,96 1 12,96 0 3 Thông thoáng, làm mát 3,52 0,8 4,4 2,64 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 15
  17. Công suất tác dụng toàn phân xưởng: Pttpx k dt.( P ttdl P cs P lm ) 141,029( kW ) với kdt 1 Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:  Pi. c os i 124,549.0,671 12,96.1 3,52.0,8 Cos tb 0,704 Pi 124,549 12,96 3,52 Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm (10%), ta có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là: Pttpx 1,2. P ttpx 1,2.141,029 169,235( kW ) Pttpx 169, 235 Sttpx 240,391( kVA ) Cos tb 0,704 2 2 Qttpx S Q ttpx 170,726( kVAr ) ttpx 1.5. Xác định phụ tải các phân xưởng còn lại trong nhà máy Bảng 1.8: Phụ tải của nhà máy cơ khí N0 theo Số lượng Tổng công Hệ số nhu Hệ số công sơ đồ mặt Tên phân xưởng và phụ tải thiết bị suất đặt, cầu, k suất, Cosφ bằng điện kW nc 1 Phân xưởng đúc 73 2500 0,38 0,75 2 Bộ phận điện phân 136 1200 0,36 0,76 3 Xem dữ liệu phân xưởng 4 Lò hơi 32 350 0,42 0,78 5 Khối các phân xưởng phụ trợ 35 700 0,42 0,70 6 Máy nén 1 14 800 0,49 0,62 7 Máy nén 2 14 850 0,49 0,64 8 Máy bơm 1 40 85 0,41 0,57 9 Máy bơm 2 35 70 0,42 0,61 10 Nhà hành chính, sinh hoạt 6 60 0,59 0,86 11 Kho OKC 6 32 0,59 0,81 12 Kho than 5 30 0,61 0,86 13 Kho vật liệu xỉ 7 30 0,56 0,82 14 Kho dụng cụ 4 20 0,65 0,88 15 Kho khác 1 8 70 0,55 0,86 16 Kho khác 2 8 70 0,55 0,86 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 16
  18. a. Phân xưởng đúc Tên phân Số lượng Tổng công N0 theo sơ Diện Hệ số nhu Hệ số công xưởng và thiết bị suất đặt , đồ mặt bằng tích cầu, knc suất cosφ phụ tải điện kW Phân xưởng 1 350 m2 73 2500 0,38 0,75 đúc Công suất tính toán động lực của phân xưởng đúc: P k. P 0,38.2500 950 kW dl nc d Pdl 950 Sdl 1266,667 kVA cos 0,75 2 2 Qdl S dl. 1 c os dl 1266,667. 1 0,75 837,821 kVAr Công suất tính toán chiếu sáng của phân xưởng đúc là: 2 Ta dùng đèn sợi đốt có cosφ=1, nên Qcs=0, p0=0,015(kW/m ) Pcs p0. A 0,015.350 5, 25( kW ) Công suất tính toán toàn phân xưởng: Ptt P dl P cs 950 5, 25 955, 25( kW ) Hệ số công suất trung bình của phân xưởng: Pdl. c os dl P cs . c os cs 950.0,75 5,25.1 Cos tb 0,751 PPdl cs 950 5, 25 Công suất toàn phần của phân xưởng: Ptt 955, 25 Stt 1271,971( kVA ) cos tb 0,751 Các phân xưởng còn lại tính tương tự,ta có bảng tổng kết sau: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 17
  19. Bảng 1.9:Phụ tải tính toán các phân xưởng của nhà máy cơ khí Pd, Pcs, Q∑, N0 Tên phân xưởng F,m2 knc cosφ Pdl, kW PΣ, kW cosφΣ SΣ, kVA kW kW kVAr 1 PX Đúc 350 2500 0,38 0,75 950 5,25 955,25 0,751 1271,97 839,89 2 Bộ Phận Điện Phân 3280 1200 0,36 0,76 432 49,2 481,2 0,785 612,99 379,75 3 PX Cơ Khí 864 277 0,715 0,671 124,549 12,96 137,509 0,704 195,33 138,72 4 Lò hơi 200 350 0,42 0,78 147 3 150 0,784 191,33 118,77 5 Khối các PX phụ trợ 780 700 0,42 0,70 294 11,7 305,7 0,711 429,96 302,34 6 Máy nén 1 60 800 0,49 0,62 392 0,9 392,9 0,621 632,69 495,91 7 Máy nén 2 60 850 0,49 0,64 416,5 0,9 417,4 0,641 651,17 499,8 8 Máy bơm 1 50 85 0,41 0,57 34,85 0,75 35,6 0,579 61,49 50,13 9 Máy bơm 2 50 70 0,42 0,61 29,4 0,75 30,15 0,620 48,63 38,15 10 Nhà h.chính, sinh hoạt 340 60 0,59 0,86 35,4 5,1 40,5 0,878 46,13 22,08 11 Kho OKC 1330 32 0,59 0,81 18,88 19,95 38,83 0,908 42,76 17,92 12 Kho than 600 30 0,61 0,86 18,3 9 27,3 0,906 30,13 12,75 13 Kho vật liệu xỉ 90 30 0,56 0,82 16,8 1,35 18,15 0,833 21,79 12,06 14 Kho dụng cụ 280 20 0,65 0,88 13 4,2 17,2 0,909 18,92 7,89 15 Kho khác 1 60 70 0,55 0,86 38,5 0,9 39,4 0,863 45,65 23,06 16 Kho khác 2 90 70 0,55 0,86 38,5 1,35 39,85 0,865 46,07 23,12 Tổng 3126,94 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 18
  20. 1.6. Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp. 16 Pttxn k dt. P tti 0,85.3126,94 2657,898( kW ) i 1 16  cos tbi . P tti 2272,52 cos i 1 0,855 tbxn 16 2657,898  Ptti i 1 Pttxn 2657,898 Sttxn 3108,652( kVA ) cos tbxn 0,855 Q S2 P 2 1612, 233( kVAr ) ttxn ttxn ttxn 1.7. Biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp. Biểu đồ phụ tải là 1 hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện; có diện tích tỷ lệ tương ứng với công suất tính toán của phụ tải đó theo 1 tỷ lệ xích nào đó. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế từ đó vạch ra những phương án thiết kế thích hợp và kinh tế. Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy là 1 vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng đã chọn theo tỷ lệ đã chọn: S r i i .m Trong đó: ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phân xưởng i (mm). Si là công suất tính toán của phụ tải phân xưởng tương ứng (kVA). m là tỷ lệ xích (kVA/mm2), chọn m=5. Mỗi phân xưởng có 1 biểu đồ phụ tải, tâm vòng tròn biểu đồ phụ tải trùng tâm phụ tải phân xưởng. Các trạm biến áp được đặt gần sát tâm phụ tải. Mỗi biểu đồ phụ tải trên Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 19
  21. vòng tròn được chia làm 2 phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng, thông thoáng làm mát. Góc chiếu sáng , làm mát tính như sau: 360.Pcsi csi Ptti Ta có bảng tính toán biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 20
  22. Bảng 1.10: Tính toán biểu đồ phụ tải toàn xí nghiệp. STT Tên phân xưởng Ptt , kW Stt , kW Pcs , kW XG, mm YG, mm Rpx, mm αcs 1 PX Đúc 955,25 1271,97 5,25 100 65 11,62 1,98 2 Bộ Phận Điện Phân 481,2 612,99 49,2 94 107 8,06 36,81 3 PX Cơ Khí 137,509 195,33 12,96 106 42 4,55 33,93 4 Lò hơi 150 191,33 3 72 32 4,51 7,2 5 Khối các PX phụ trợ 305,7 429,96 11,7 52,5 13 6,75 13,78 6 Máy nén 1 392,9 632,69 0,9 41 102 8,19 0,82 7 Máy nén 2 417,4 651,17 0,9 49 102 8,31 0,78 8 Máy bơm 1 35,6 61,49 0,75 17 22,5 2,55 7,58 9 Máy bơm 2 30,15 48,63 0,75 17 15 2,27 8,96 10 Nhà h.chính , sinh hoạt 40,5 46,13 5,1 132 109 2,21 45,33 11 Kho OKC 38,83 42,76 19,95 36 67 2,13 184,96 12 Kho than 27,3 30,13 9 24 41 1,79 118,68 13 Kho vật liệu xỉ 18,15 21,79 1,35 64 20 1,52 26,78 14 Kho dụng cụ 17,2 18,92 4,2 32 53 1,42 87,91 15 Kho khác 1 39,4 45,65 0,9 90 20 2,20 8,22 16 Kho khác 2 39,85 46,07 1,35 136 43 2,21 12,20 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 21
  23. Hình vẽ biểu đồ phụ tải của nhà máy cơ khí: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 22
  24. CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 2.1. Chọn cấp điện áp phân phối. Trong mạng điện phân phối phạm vi xí nghiệp, sử dụng cấp điện áp theo công thức kinh nghiệm của Zalesski : 3 Uop P(0,1 0,015 L ) 2657,898(0,1 0,015 249,73.10 ) 16,9( kV ) Trong đó: Uop [kV] – điện áp tối ưu của mạng điện. P [kW] - công suất tính toán của xí nghiệp cần cấp điện. L [km] – chiều dài của đường dây từ nguồn đến xí nghiệp. Vậy ta chọn cấp điện áp cung cấp cho xí nghiệp là : 22 kV Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế- kỹ thuật của HTĐ. Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau: - Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật - Đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện - Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành - An toàn cho người vận hành và thiết bị - Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải 2.2. Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm ( TPPTT), trạm biến áp phân xưởng. 2.2.1. Vị trí đặt trạm phân phối trung tâm. Vị trí đặt TPPTT phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải càng tốt. Vị trí của trạm phải đảm bảo đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến dây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra,đồng thời phải đáp ứng được cho sự phát triển trong tương lai. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 23
  25. Vị trí của trạm được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây nhỏ nhất. Vị trí của trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.  Si. x i  SYi. i Tọa độ TPPTT: XB và YB  Si  Si Trong đó: Si là công suất của phân xưởng thứ i (kVA). Xi và Yi là tọa độ của tâm phụ tải phân xưởng thứ i. Bảng 2.1: Tính toán vị trí tọa độ các phân xưởng. Phân xưởng Tọa độ X Tọa độ Y Si , kVA Si.X Si.Y 1 100 65 1271,97 127197 82678,05 2 94 107 612,99 57621,06 65589,93 3 106 42 195,33 20704,98 8203,86 4 72 32 191,33 13775,76 6122,56 5 52.5 13 429,96 22572,9 5589,48 6 41 102 632,69 25940,29 64534,38 7 49 102 651,17 31907,33 66419,34 8 17 22.5 61,49 1045,33 1383,525 9 17 15 48,63 826,71 729,45 10 132 109 46,13 6089,16 5028,17 11 36 67 42,76 1539,36 2864,92 12 24 41 30,13 723,12 1235,33 13 64 20 21,79 1394,56 435,8 14 32 53 18,92 605,44 1002,76 15 90 20 45,65 4108,5 913 16 136 43 46,07 6265,52 1981,01 Tổng 4346,71 322317,02 314711,565  SX. 322317,02 X i i 74,15 B  S 4346,71 i  SY. 314711,565 Y i i 72,40 B  S 4346,71 i Vậy vị trí tốt nhất đặt TPPTT là: O (74,15 ; 72,40) Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 24
  26. 2.2.2. Vị trí đặt TBA phân xưởng. Các xí nghiệp thường sử dụng các loại máy biến áp phân xưởng: - Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác. - Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ 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 xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất. Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng. - Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu ở trên.Để đảm bảo an toàn cho người cũng như các thiết bị,mỹ quan công nghiệp.Ở đây sử dụng loại trạm biến áp xây, đặt gần tâm phụ tải, gần các trục giao thông trong nội bộ xí nghiệp. Mặt khác cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất. Trong nhà máy tùy theo nhiệm vụ mà công suất của các phân xưởng có thể chênh lệch nhau khá nhiều, căn cứ vào công suất của các phân xưởng và vị trí của nó trong nhà máy ta có thể bố trí 5 trạm biến áp phân xưởng như sau: - Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng số 1. - Trạm biến áp B2 cấp điện cho phân xưởng số 2,10. - Trạm biến áp B3 cấp điện cho phân xưởng số 3, 4,15,16. - Trạm biến áp B4 cấp điện cho phân xưởng số 8, 9, 5, 12, 13. - Trạm biến áp B5 cấp điện cho phân xưởng số 6, 7, 11, 14. Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi điện áp 22kV xuống cấp điện áp phân xưởng 0,4 kV cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng. Trạm biến áp phân xưởng có thể đặt ở những vị trí sau: - Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất , chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 25
  27. - Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao và chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ - Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, đề phòng cháy nổ dễ dàng Từ những nhận xét trên, ta thấy xây dựng trạm biến áp phân xưởng ở kề bên phân xưởng là hợp lý nhất. Ta tiến hành xác định tọa độ đặt các các trạm biến áp phân xưởng như sau: Vị trí tọa độ tâm phụ tải của trạm biến áp được tính theo công thức: SXSYi i  i i XYBB ; SSi  i Ta có tọa độ tâm phụ tải các trạm biến áp phân xưởng như sau: Bảng 2.2: Bảng tính toán tọa độ tâm phụ tải các trạm biến áp phân xưởng. Phân xưởng Trạm biến áp Tọa độ X Tọa độ Y 1 B1 100 65 2, 10 B2 96,66 107,14 3, 4, 15, 16 B3 93,76 36,00 5, 8, 9, 12, 13 B4 44,87 15,83 6, 7, 11, 14 B5 44,59 100,20 2.3. Chọn số lượng và công suất máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng. 2.3.1. Trạm phân phối trung tâm. Vì xí nghiệp có tỉ lệ phụ tải loại I&II là rất cao nên để cấp điện cho xí nghiệp, ta xây dựng đường dây trên không mạch kép, sử dụng dây AC, hạ ngầm ở hàng rào nhà máy. Mạng điện cao áp trong xí nghiệp là mạng cáp ngầm đi từ điểm hạ ngầm tới gian phân phối trung áp trong nhà và tới các trạm biến áp phân xưởng. 2.3.2. Trạm biến áp phân xưởng. Do các trạm biến áp đặt tại các phân xưởng đều quan trọng với nhà máy nên tại mỗi trạm sẽ đặt 2 máy biến áp làm việc song song. Ta chọn MBA như sau:  S S ttpxi dmB 1,4 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 26
  28. Dựa vào công thức trên ta tính toán chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng (mỗi trạm biến áp đều đặt 2 máy biến áp làm việc song song). Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.3: Bảng tính toán chọn MBA cho các TBA phân xưởng. TBA ∑Sttpxi , kVA SttBA , kVA SdmB , kVA B1 1271,97 908,55 1000 B2 659,12 470,80 500 B3 478,38 341,70 400 B4 592 422,86 500 B5 1345,54 961,10 1000 2.4. Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng. 2.4.1. Sơ bộ chọn phương án. Phương án 1 : Mỗi trạm biến áp được cấp từ một mạch đơn Ta kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng theo đường bẻ góc,các đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo các mép đường và nhà xưởng. Như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng,vận hành và phát triển mạng điện. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 27
  29. Sơ đồ nối dây phương án 1: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 28
  30. Phương án 2: Ta đấu nối liên thông trạm 4 qua trạm 3 và trạm 2 qua trạm 1. Ưu điểm của phương án này là giảm được số lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn. Nhưng nhược điểm là tiết diện dây đấu nối liên thông sẽ lớn hơn do chịu tải lớn hơn. Sơ đồ nối dây phương án 2: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 29
  31. 2.4.2. Tính toán lựa chọn phương án tối ưu. Lựa chọn dây từ điểm đấu điện về đến tường rào của xí nghiệp theo hệ số Jkt. Ta có: Sttxn 3108,652 IAlvmax 40,79( ) 2. 3.Udm 2. 3.22 2 Tmax = 5400h ⟹Jkt = 1(A/mm ) Ilvmax 40,79 2 Fkt 40,79( mm ) Jkt 1 Ta chọn dây AC-50 có: r0 = 0,64(Ω/km); x0 = 0,405(Ω/km); Icp = 210(A). Kiểm tra tổn thất điện áp thực tế: 3 3 3 Pttxn r0 Q ttxn x 0 l 2657,898.10 .0,64 1612,233.10 .0,405 249,73.10 UNT . . 0,0134( kV ) Udm 2 22 2 Lựa chọn cáp ngầm từ tường rào xí nghiệp về trạm phân phối trung tâm Ta xác định chiều dài đoạn cáp từ tường rào xí nghiệp về TPPTT: LTOOTOT | X X | | Y Y | | 74,15 150 | | 72, 40 72,40 | 75,85( m ) 2 Từ số liệu TM = 5400 h, tra bảng với cáp điện lực ta có Jkt = 1,4(A/mm ). Ilvmax 40,79 2 Fkt 29,14( mm ) Jkt 1,4 2 Tra bảng ta chọn Ftc = 35 mm , cáp đồng vặn xoắn 3 lõi,điện áp 110 kV, cách điện XLPE có Icp = 126 (A) , r0=0,668(Ω/km);x0 = 0,13(Ω/km). - Kiểm tra điều điện phát nóng: Khi có sự cố trên 1 lộ dây thì dòng điện sự cố chạy trên đoạn còn lại là: Isc = 2.Imax = 2.22,8 = 45,6 (A) < 0,93.0,95.Icp = 0,93.105=98,6(A) - Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 30
  32. 3 3 3 Pttxn r0 Q ttxn x 0 l 2657,898.10 .0,668 1612,233.10 .0,13 75,85.10 UTO . . 0,0034( kV ) Udm 2 22 2 ⟹ UNONTTO U U 0,0134 0,0034 0,0168( kV ) 0,0168 UU% .100 0,0764% 5% (thỏa mãn) N O22 cp 1. Phương án 1: Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xưởng 1. Chiều dài đường dây từ TPPTT đến TBA B1 được xác định: L0 1 | XBBBB X 1 | | Y Y 1 | | 74,15 100 | | 72,40 65 | 33, 25( m ) Dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn: S0 1 1271,97 IAlvmax 16,69( ) 2. 3.U dm 2. 3.22 Ilv max 16,69 2 Fkt 6,18( mm ) Jkt 2,7 Đổi với mạng điện 22kV, tiết diện dây tối thiểu là 35mm2. Vậy ta chọn cáp đồng 3 lõi,tiết diện 35mm2, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC.Thông số cáp như sau: Icp = 170(A); r0=0,668(Ω/km); x0 = 0,13(Ω/km). Kiểm tra điều kiện sự cố 1 mạch: IIAIAsc 2. lvmax 2.16,69 33,38( ) cp 170( ) (thỏa mãn) Hao tổn điện áp thực tế: 3 P0 1 r 0 1 Q 0 1 x 0 1 L 0 1 955,25.0,668 839,89.0,13 33,25.10 UV0 1 . . 0,56( ) Udm 2 22 2 Tính toán tương tự ta có bảng chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 1: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 31
  33. Bảng 2.4: Bảng chọn tiết diện dây theo phương án 1. Li, m I , Jkt, Fkt, Fch, r0, x0, ΔU, Đoạn P, kW Q, kVAr n lvmax A A/mm2 mm2 mm2 Ω/km Ω/km V N-T 2657,898 1612,233 249,73 2 40.79 1 40,79 50 0,64 0,405 13,4 T-0 2657,898 1612,233 75,85 2 40,79 1,4 29,14 35 0,668 0,13 3,4 0-1 955,25 839,89 33,25 2 16,69 2,7 6,18 35 0,668 0,13 0,56 0-2 521,7 401,83 57,25 2 8,65 2,7 3,2 35 0,668 0,13 0,52 0-3 366,76 303,67 56,01 2 6,28 2,7 2,33 35 0,668 0,13 0,36 0-4 416,9 415,43 85,85 2 7,77 2,7 2,88 35 0,668 0,13 0,65 0-5 866,33 1021,5 57,36 2 17,66 2,7 6,54 35 0,668 0,13 0,93 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 32
  34. Tổn hao điện áp cực đại phương án 1: Umax1 U N O max{ U i } 16,8 0,93 17,73( V ) 17,73.10 3 UU% .100 0,081% % 5% (thỏa mãn) max1 22 cp Tổn thất điện năng: S2 l 1271,972 33,25 A 0 1. r . 0 1 . .0,668.10 3 . .(0,124 5400.10 4 ).8760.10 2 3 0 12 0 1 2 Udm 222 2 143,370(kWH ) Chi phí cho tổn thất điện năng 1 năm: 3 C0 1 A 0 1. c 143,370.1000 143,370.10 (đ) i(1 i )Th 0,14(1 0,14)25 Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vổn đầu tư: atc 0,15 (1 i )Th 1 (1 0,14)25 1 Với đường dây 22kV ta có hệ số khấu hao của đường dây: kkh = 0,04. Vậy hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn khấu hao là: p = atc + kkh = 0,15+0,04 = 0,19 Vốn đầu tư cho đoạn dây: 3 6 V0 1 ( a b . F 0 1 ). L 0 1 (194,60 1,11.35).33,25.10 7,762.10 (đ) Chi phí quy đổi: 6 3 6 Z0 1 pV. 0 1 C 0 1 0,19.7,762.10 143,37.10 1,618.10 (đ) Tính toán tương tự ta có bảng kết quả tính toán kinh tế phương án 1: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 33
  35. Bảng2.5:Bảng tính toán kinh tế phương án 1. Đoạn P, kW Q, kVAr Li, Fch, r0, a, b, pVi, Ci , Zi , m mm2 Ω/km đ/km đ.mm2/km 106đ 106đ 106đ N-T 2657,898 1612,233 249,73 50 0,64 194,6 1,11 11,867 6,162 18,029 T-0 2657,898 1612,233 75,85 35 0,668 194,6 1,11 3,364 1,953 5,317 0-1 955,25 839,89 33,25 35 0,668 194,6 1,11 1,4748 0,1434 1,6182 0-2 521,7 401,83 57,25 35 0,668 194,6 1,11 2,5394 0,0663 2,6057 0-3 366,76 303,67 56,01 35 0,668 194,6 1,11 2,4844 0,0342 2,5186 0-4 416,9 415,43 85,85 35 0,668 194,6 1,11 3,8079 0,0802 3,8881 0-5 866,33 1021,5 57,36 35 0,668 194,6 1,11 2,5442 0,2768 2,821 Tổng 28,0817 8,7159 36,7976 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 34
  36. 2. Phương án 2. Xét đường dây liên thông 0-1-2: - Đoạn đường dây 0-1: Chiều dài đường dây từ TPPTT đến TBA B1: L0-1 = 33,25(m) S0 1 SttB 1 S ttB 2 1271,97 659,12 1931,09( kVA ) Dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn: S0 1 1931,09 IAlvmax 25,34( ) 2. 3.Udm 2. 3.22 Ilvmax 25,34 2 Fkt 9,39( mm ) Jkt 2,7 Vậy ta chọn cáp đồng 3 lõi, tiết diện 35mm2, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC. Thông số cáp như sau: Icp = 170(A); r0=0,668(Ω/km); x0 = 0,13(Ω/km). Kiểm tra điều kiện sự cố 1 mạch: IIAIAsc 2. lvmax 2.25,34 50,68( ) cp 170( ) (thỏa mãn) Hao tổn điện áp thực tế: 3 P0 1 r 0 1 Q 0 1 x 0 1 L 0 1 1476,95.0,668 1241,72.0,13 33,25.10 UV0 1 . . 0,87( ) Udm 2 22 2 - Đoạn đường dây 1-2: Chiều dài đường dây từ TBA 1 đến TBA 2: L1 2 | XBBBB 1 X 2 | | Y 1 Y 2 | |100 96,66 | | 65 107,14 | 45, 48( m ) S1 2 SttB 2 659,12( kVA ) Dòng điện lớn nhất chạy trên dây dẫn: S1 2 659,12 IAlvmax 8,65( ) 2. 3.Udm 2. 3.22 Ilvmax 8,65 2 Fkt 3,2( mm ) Jkt 2,7 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 35
  37. Vậy ta chọn cáp đồng 3 lõi,tiết diện 35mm2, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC. Thông số cáp như sau: Icp = 170(A); r0=0,668(Ω/km); x0 = 0,13(Ω/km) Kiểm tra điều kiện sự cố 1 mạch: IIAIAsc 2. lvmax 2.8,65 17,3( ) cp 170( ) (thỏa mãn) Hao tổn điện áp thực tế: 3 P1 2 r 1 2 Q 1 2 x 1 2 L 1 2 521,7.0,668 401,83.0,13 45,48.10 UV1 2 . . 0,41( ) Udm 2 22 2 Tính toán tương tự với đường dây liên thông 0-3-4 và các đường dây còn lại ta có bảng chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 2: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 36
  38. Bảng 2.6: Bảng tính toán chọn tiết diện dây dẫn theo phương án 2: Li, I , Jkt , Fkt, Fch , r0 , x0 , ΔU; Đoạn P, kW Q, kVAr n lvmax m A A/ mm2 mm2 mm2 Ω/km Ω/km V N-T 2657,898 1612,233 249,73 2 40.79 1 40,79 50 0,64 0,405 13,4 T-0 2657,898 1612,233 75,85 2 40,79 1,4 29,14 35 0,668 0,13 3,4 0-1 1476,95 1241,72 33,25 2 25,34 2,7 6,18 35 0,668 0,13 0,87 1-2 521,7 401,83 45,48 2 8,65 2,7 3,2 35 0,668 0,13 0,41 0-3 783,66 719,1 56,01 2 14,05 2,7 2,33 35 0,668 0,13 0,79 3-4 416,9 415,43 69,06 2 7,77 2,7 2,88 35 0,668 0,13 0,52 0-5 866,33 1021,5 57,36 2 17,66 2,7 6,54 35 0,668 0,13 0,93 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 37
  39. Tổn hao điện áp cực đại phương án 2: Umax1 U N O max{ U i } 16,8 0,93 17,73( V ) 17,73.10 3 UU% .100 0,081% % 5% (thỏa mãn) max1 22 cp Tổn thất điện năng: S2 l 1931,092 33,25 A 0 1. r . 0 1 . .0,668.10 3 . .(0,124 5400.10 4 ).8760.10 2 3 0 12 0 1 2 Udm 222 2 330, 45(kWH ) Chi phí cho tổn thất điện năng 1 năm: 3 C0 1 A 0 1. c 330,45.1000 330,45.10 (đ) i(1 i )Th 0,14(1 0,14)25 Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vổn đầu tư: atc 0,15 (1 i )Th 1 (1 0,14)25 1 Với đường dây 22kV ta có hệ số khấu hao của đường dây: kkh = 0,04 Vậy hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn khấu hao là: p = atc + kkh = 0,15+0,04 = 0,19 Vốn đầu tư cho đoạn dây: 3 6 V0 1 ( a b . F 0 1 ). L 0 1 (194,60 1,11.35).33,25.10 7,762.10 (đ) Chi phí quy đổi: 6 3 6 Z0 1 pV. 0 1 C 0 1 0,19.7,762.10 330,45.10 1,805.10 (đ) Tính toán tương tự ta có bảng kết quả tính toán kinh tế phương án 2: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 38
  40. Bảng 2.7: Bảng tính toán kinh tế phương án 2. F , r , a, b,đ.mm2 ∆A,kW C Đoạn P, kW Q, kVAr L , m ch 0 pV 106đ i Z 106đ i mm2 Ω/km đ/km /km H i 106đ i N-T 2657,898 1612,233 249,73 50 0,64 194,6 1,11 6162,14 11,867 6,162 18,029 T-0 2657,898 1612,233 75,85 35 0,668 194,6 1,11 1953,50 3,364 1,953 5,317 0-1 1476,95 1241,72 33,25 35 0,668 194,6 1,11 330,45 1,4748 0,3305 1,8053 1-2 521,7 401,83 45,48 35 0,668 194,6 1,11 52,66 2,0173 0,0527 2,07 0-3 783,66 719,1 56,01 35 0,668 194,6 1,11 171,02 2,4844 0,171 2,6554 3-4 416,9 415,43 69,06 35 0,668 194,6 1,11 64,5 3,0632 0,0645 3,1277 0-5 866,33 1021,5 57,36 35 0,668 194,6 1,11 276,77 2,5442 0,2768 2,821 Tổng 9011,04 26,8149 9,0105 35,8254 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 39
  41. 3. So sánh hai phương án. Hai phương án trên đều có UUmax1% m ax2 % 0,081% Vậy ta so sánh 2 phương án về mặt kinh tế: Bảng 2.8: Bảng so sánh kinh tế phương án 1 và phương án 2. Phương án Vốn đầu tư V, Chi phí hàng năm, 106 đ 106 đ p.V C Z Phương án 1 147,798 28,0817 8,7159 36,7976 Phương án 2 141,131 26,8149 9,0105 35,8254 Dựa vào bảng so sánh trên, ta chọn phương án 2. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 40
  42. CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 3.1. Hao tổn điện áp trên đường dây và trong MBA. Tổn thất điện áp lớn nhất trên đường dây là: UVmax 17,73( ) Tổn thất điện áp trong MBA phân xưởng: Tổn thất điện áp trong các MBA phân xưởng được tính như sau: PRQXttpxi Bi ttpxi Bi UVBi Uđm Trong đó: PU  2 UU%. 2 R Ni đm .103  , kW, kV, kVA ; X Ni dm .103  , %, kV, kVA Bi 2   B   n. SBi n.100. SBi (n là số lượng MBA trong TBA) Ta có bảng tính toán tổn thất điện áp trong các MBA phân xưởng : Bảng 3.1:Bảng tính toán tổn thất điện áp trong các MBA phân xưởng. TBA P, kW Q, kVAr Stt ,kVA SdmB, kVA ∆PN, kW UN% RB, Ω XB, Ω ∆UB, V B1 955,25 839,89 1271,97 1000 13 5 3,15 12,1 598,71 B2 521,7 401,83 659,12 500 7 4 6,78 19,36 514,39 B3 366,76 303,67 478,38 400 5,75 4 8,70 24,2 479,07 B4 416,9 415,43 592 500 7 4 6,78 19,36 494,06 B5 866,33 1021,5 1345,54 1000 13 5 3,15 12,1 685,87 3.2. Tổn thất công suất và điện năng trong mạng. Tổn thất điện năng. Tổng tổn thất điện năng trên đường dây: ∑∆Add = 9011,04 (kWH) Thời gian tổn thất công suất cực đại:  (0,124 5400.10 4 ) 2 .8760 3862(h ) Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 41
  43. Tổn thất điện năng trong máy biến áp: Ta có công thức tính tổn thất điện năng trong MBA: 2 PNi Sttpxi ABi  n P0 i t kWh (n là số lương MBA trong 1 trạm) n SBi Tính toán theo công thức ta có bảng tính toán tổn thất điện năng trong các MBA: Bảng 3.2: Bảng tính toán tổn thất điện năng trong các MBA. TBA Stt ,kVA SdmB(kVA) ∆PN(kW) ∆P0(kW) ∆A (kWH) B1 1271,97 1000 13 1,75 71274,34 B2 659,12 500 7 1,0 41009,26 B3 478,38 400 5,75 0,84 30597,74 B4 592 500 7 1,0 36468,89 B5 1345,54 1000 13 1,75 76108,43 Tổng 255458,66 Vậy tổn thất điện năng trong toàn mạng: A  A  A 9011,04 255458,66 264469,7( kWH )  dd B Tổn thất công suất. - Tổn thất công suất trên đường dây: SL2 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: P r0 kW U 2 2 SL2 Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây: Q x0 kVAr U 2 2 Tính toán theo công thức trên ta có bảng tính toán tổn thất công suất trên các đường dây: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 42
  44. Bảng 3.3: Bảng tính toán tổn thất công suất trên các đường dây. Đoạn Stt , kVA Li, m r0 ,Ω/km x0, Ω/km ΔP, kW ΔQ, kVAr N-T 3108,652 249,73 0,64 0,405 1,5956 1,0097 T-0 3108,652 75,85 0,668 0,13 0,5058 0,0984 0-1 1931,09 33,25 0,668 0,13 0,0856 0,0167 1-2 659,12 45,48 0,668 0,13 0,0136 0,0027 0-3 1070,38 56,01 0,668 0,13 0,0443 0,0086 3-4 592 69,06 0,668 0,13 0,0167 0,0033 0-5 1345,54 57,36 0,668 0,13 0,0717 0,0139 Tổng 2,3333 1,1533 - Tổn thất công suất trên máy biến áp: Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song 1 S được xác định theo công thức sau: PPP 2. . .(tt )2 B0 2 n S dmB Tính toán theo công thức trên ta có bảng tính toán tổn thất công suất tác dụng trên máy biến áp: Bảng 3.4: Bảng tính toán tổn thất công suất tác dụng trên máy biến áp. TBA Stt , kVA SdmB , kVA ∆PN , kW ∆P0 , kW ∆PB , kW B1 1271,97 1000 13 1,75 14,02 B2 659,12 500 7 1,0 8,08 B3 478,38 400 5,75 0,84 5,79 B4 592 500 7 1,0 6,91 B5 1345,54 1000 13 1,75 15,27 Tổng 50,07 Ta có bảng số liệu tổng hợp: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 43
  45. Bảng 3.5: Bảng tổng hợp tổn thất mạng điện nhà máy. Đoạn F, r0, x0, ∆U∑, ΔP∑ , P, kW Q, kVAr S, kVA L, m ∆A, kWH dây mm2 Ω/km Ω/km V kW N-T 2657,898 1612,233 3108,652 50 249,73 0,64 0,405 16,8 6162,14 1,5956 T-0 2657,898 1612,233 3108,652 35 75,85 0,668 0,13 0,93 1953,5 0,5058 0-1 1476,95 1241,72 1931,09 35 33,25 0,668 0,13 599,58 71604,79 14,1056 1-2 521,7 401,83 659,12 35 45,48 0,668 0,13 514,8 41061,92 8,0936 0-3 783,66 719,1 1070,38 35 56,01 0,668 0,13 479,86 30768,76 5,8343 3-4 416,9 415,43 592 35 69,06 0,668 0,13 494,58 36533,39 6,9267 0-5 866,33 1021,5 1345,54 35 57,36 0,668 0,13 686,8 76385,2 15,3417 Tổng 264469,7 52,4033 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 44
  46. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: Umax U N O max{ U i } 17,73 686,8 704,53( V ) 704.10 3 UU% .100 3,2% % 5% (thỏa mãn) max1 22 cp Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 45
  47. CHƯƠNG IV : CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 4.1. Tính toán ngắn mạch. Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch. AC Cáp 1 Cáp 2 MC Thanh cái 22kV 0,4 kV TPPTT RH XH RN-T XN-T RT-0 XT-0 R0-i X0-i RBi XBi N1 N2 N3 Ta tính ngắn mạch tại 3 điểm: - Điểm N1: Tại thanh cái TPPTT - Điểm N2: Tại thanh cái cao áp các TBA phân xưởng - Điểm N3: Tại thanh cái hạ áp các TBA phân xưởng Điện kháng thay thế tính từ điểm đấu điện về: 2 2 2 UUtb1,05. dm 1,05.22 X H 1,059(  ) Sk 480 480 1. Tính ngắn mạch tại N1: Tổng trở tại điểm ngắn mạch N1: 2 2 2 2 2 2 2 ZRXRXXRRXXXk1 1 1 NNH 0 ()() 0 NTTNTTH 0 0 249,73.10 3 75,85.10 3 249,73.10 3 75,85.10 3 (0,64. )2 (0,668. ) 2 (0,405. 0,13. 1,059) 2 2 2 2 2 1,12(  ) Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 46
  48. (3) Utb 1,05.22 Dòng điện ngắn mạch 3 pha: Ik1 11,91( kA ) 3.Zk1 3.1,12 (3) Dòng điện xung kích: ixk1 1,8. 2. Ik1 1,8. 2.11,91 30,32( kA ) 2. Tính ngắn mạch tại N2: Xét điểm ngắn mạch N2 tại thanh cái cao áp TBA B1: Tổng trở tại điểm ngắn mạch: 2 2 2 2 ZRXRRRXXXXk2 2 2 ()() N T T 0 0 1 N T T 0 0 1 H 1,1234(  ) (3) Utb 1,05.22 Dòng điện ngắn mạch 3 pha: Ik2 11,8718( kA ) 3.Zk2 3.1,1234 (3) Dòng điện xung kích: ixk 2 1,8. 2. Ik 2 1,8. 2.11,91 30,221( kA ) Tính toán tương tự tại thanh cái của các TBA còn lại , ta có bảng tính toán ngắn mạch đối với các điểm N2: Bảng 4.1: Bảng tính toán ngắn mạch tại các điểm N2. Đoạn Li, m R2, Ω X2, Ω Zk2 , Ω IN2 , kA IxkN2 , kA 0-1 33,25 0,1021 1,1188 1,1234 11,8718 30,2207 1-2 45,48 0,1062 1,1196 1,1246 11,8591 30,1883 0-3 56,01 0,1097 1,1202 1,1256 11,8486 30,1616 3-4 69,06 0,1141 1,1211 1,1269 11,8349 30,1267 0-5 57,36 0,1102 1,1203 1,1257 11,8476 30,1591 3. Tính ngắn mạch tại N3: Xét điểm ngắn mạch N3 tại thanh cái hạ áp TBA B1: Tổng trở tại điểm ngắn mạch: 2 2 2 2 ZRXRRRRXXXXXk333 ()() N T T 0011 B N T T 0011 B H 13,6130(  ) (3) Utb 1,05.22 Dòng điện ngắn mạch 3 pha: Ik3 0,9797( kA ) 3.Zk3 3.13,6130 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 47
  49. Quy đổi dòng điện ngắn mạch về phía hạ áp: (3) (3) UdmCA 22 Ik3 HA I k 3 . 0,9797. 53,8842( kA ) UdmHA 0, 4 (3) Dòng điện xung kích: ixk3 1,8. 2. Ik3 HA 1,8. 2.53,8842 137,1667( kA ) Tính toán tương tự tại thanh cái của các TBA còn lại , ta có bảng tính toán ngắn mạch đối với các điểm N3: Bảng 4.2: Bảng tính ngắn mạch tại các điểm N3. Đoạn Li, m RB, Ω XB , Ω R3 , Ω X3 , Ω Zk3 , Ω IN3 , kA IxkN3 , kA 0-1 33,25 3,15 12,1 3,2521 13,2188 13,6130 53,8842 137,1667 1-2 45,48 6,78 19,36 6,8862 20,4796 21,6063 33,9495 86,4212 0-3 56,01 8,70 24,2 8,8097 25,3202 26,809 27,3611 69,650 3-4 69,06 6,78 19,36 6,8941 20,4811 21,6103 33,9433 86,4055 0-5 57,36 3,15 12,1 3,2602 13,2203 13,6164 53,8708 137,1325 4.2. Chọn và kiểm tra các thiết bị bảo vệ đo lường. Kiểm tra cáp trung thế đã chọn. Ta kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: F Fodn I t qd 2 Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm ). - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng = 6). I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha ). tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán. Thời gian quy đổi toàn phần tính theo biểu thức: tqđ = tqđck+ tqđkck Trong đó: tqđck- thời gian quy đổi đối với thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch . tqđkck- thời gian quy đổi đối với thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch . Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên : tqđ = tcắt + 0,05"2 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 48
  50. 2 I" = t + 0,05. (ngắn mạch xa nguồn I’’ = I = IN1 ). cắt I = tcắt + 0,05 Với tcắt = tBV + tMC Nếu tBV lấy bằng 0,05s và máy cắt là loại tác động nhanh thì tMC = 0,1s thì : tqđ = tcắt + 0,05 = 0,05 + 0,1 + 0,05 = 0,2s 2 Kiểm tra: F Fodn . I . t qd 6.11,91. 0, 2 31,958( mm ) (thỏa mãn) 4.3. Chọn và kiểm tra thiết bị chính của TPPTT. Máy cắt TPPTT: Máy cắt được chọn cần thỏa mãn các điều kiện sau: Bảng 4.3: Bảng điều kiện chọn máy cắt. STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện 1 Điện áp định mức, kV UđmMC U đmMĐ 22( kV ) 2 Dòng điện định mức, A IIAđmMC lvmax 40,79( ) " 3 Dòng cắt định mức, kA Icđm I 11,91( kA ) "" 4 Công suất cắt định mức, MVA Scđm S 3 U tb I 275( MVA ) " 5 Dòng ổn định động, kA Iđ. đmMC i xk 1,8 2 I 30,32( kA ) tqđ 6 Dòng ổn định nhiệt, kA IIn.đmMC tn.đm Dựa vào bảng điều kiện trên ta chọn máy cắt cho TPPTT là: MK II-35 do Liên Xô chế tạo. 4.4. Chọn và kiểm tra thiết bị chính của trạm biến áp phân xưởng. 1. Chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ. Dao cách ly: Dao cách ly được chọn cần thỏa mãn các điều kiện: Bảng 4.4: Bảng điều kiện chọn dao cách ly. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 49
  51. STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện 1 Điện áp định mức, kV UđmDCL U đmMĐ 22( kV ) 2 Dòng điện định mức, A IIđmDCL lv max " 3 Dòng ổn định động, kA Iđ. đmDCL i xk 1,8 2 I tqđ 4 Dòng ổn định nhiệt, kA IIn.đmDCL tn.đm - Xét TBA B1: cung cấp điện cho phân xưởng 1: S0 1 1271,97 IAlvmax 16,69( ) 2. 3.Udm 2. 3.22 ixk 30, 2207( kA ) Vậy ta chọn dao cách ly cho TBA B1 là DN-24/200. Tính toán tương tự với các TBA còn lại ta có bảng chọn dao cách ly cho các TBA phân xưởng như sau: Bảng 4.4: Bảng chọn dao cách ly cho các TBA phân xưởng. TBA Ilvmax, A ixk, kA Mã dao cách Thông số dao ly Udm, kV Idm, A INt, kA B1 16,69 30,2207 DN-24/200 24 200 23 B2 8,649 30,1883 DN-24/200 24 200 23 B3 6,277 30,1616 DN-24/200 24 200 23 B4 7,768 30,1267 DN-24/200 24 200 23 B5 17,656 30,1591 DN-24/200 24 200 23 Cầu chì cao áp: Cầu chì cao áp được chọn cần thỏa mãn các điều kiện: Bảng 4.5: Bảng điều kiện chọn cầu chì cao áp. STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện 1 Điện áp định mức, kV UUđmCC đmMĐ 2 Dòng điện định mức dây chảy, A IIdmcc cb " 3 Dòng cắt định mức cầu chì, kA IIcđmCC Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 50
  52. - Xét TBA B1 : cung cấp điện cho phân xưởng 1. Dòng điện lớn nhất lâu dài đi qua cầu chì chính là dòng quá tải của biến áp, thường trong những giờ cao điểm cho phép máy biến áp quá tải 25%. Vậy dòng điện cưỡng bức là: 1000 IIAcb 1,25. dmB 1,25. 32,8( ) 3.22 " IcđmCC I 11,8718( kA ) Vậy ta chọn cầu chì cho TBA B1 là 3GD1-413-4B Tính toán tương tự ta có bảng chọn cầu chì cao áp cho các TBA phân xưởng như sau: Bảng 4.6: Bảng chọn cầu chì cao áp cho các TBA phân xưởng. TBA I  , kA Icb, A Loại cầu chì Thông số cầu chì Udm, kV Idm, A IcắtNmin, A IcắtN, kA B1 11,8718 32,8 3GD1-408-4B 24 40 315 31,5 B2 11,8591 16,4 3GD1-404-4B 24 20 62 40 B3 11,8486 13,12 3GD1-404-4B 24 20 62 40 B4 11,8349 16,4 3GD1-404-4B 24 20 62 40 B5 11,8476 32,8 3GD1-408-4B 24 40 315 31,5 2. Chọn cáp điện: Việc tính toán chọn cáp điện từ trạm phân phối phân xưởng về từng phân xưởng được tiến hành như sau: S px Ilvmax 2. 3.Udm Dòng điện cho phép của dây dẫn hạ thế sau MBA phân xưởng: Ilv max Icp k1. k 2 Trong đó: k1 là hệ số tính đến môi trường đặt dây, ở đây lấy k1 = 0,95 k2 là hệ số xét tới điều kiện ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau, ở đây lấy k2 = 0,8 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 51
  53. Từ các công thức trên ta có bảng tính toán chọn cáp: Bảng 4.7: Bảng tính toán chọn cáp. Đường cáp Spx, kVA Ilvmax, A Icp, A Ftc B1-PX1 1271,97 917,97 1207,9 185 B2-PX2 612,99 442,39 582,09 185 B2-PX10 46,13 33,29 43,8 35 B3-PX3 195,33 140,97 185,49 70 B3-PX4 191,33 138,08 181,68 70 B3-PX15 45,65 32,95 43,36 35 B3-PX16 46,07 33,25 43,75 35 B4-PX5 429,96 310,3 408,29 185 B4-PX8 61,49 44,38 58,39 35 B4-PX9 48,63 35,1 46,18 35 B4-PX12 30,13 21,74 28,61 35 B4-PX13 21,79 15,73 20,7 35 B5-PX6 632,69 456,6 600,79 185 B5-PX7 651,17 469,94 618,34 185 B5-PX11 42,76 30,86 40,61 35 B5-PX14 18,92 13,65 17,96 35 3. Chọn thanh cái Xét TBA B1: Thanh góp hạ áp của TBA B1 chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép có xét đến điều kiện quá tải sự cố : kqtsc. S dmBA 1,3.1000 IAcp 1899,18( ) k1. k 2 . 3. Udm 0,95.1,04. 3.0,4 Trong đó : k1 – Hệ số hiệu chỉnh nêu thanh dẫn đặt đứng k1 =1 ,đặt ngang k1=0,95 k2 - Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường 0 Icp – Dòng điện cho phép chạy qua thanh dẫn khi t=25 C Chọn thanh cái có tiết diện: S ttpx 1271,97 2 2 FTC 1019,96 (mm ) (với Jkt = 1,8 A/mm ) jkt. 3.0, 4 1,8 3.0, 4 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 52
  54. Ta chọn thanh cái hình máng kích thước 125x55x6,5x10 có dòng điện lâu dài cho phép là Icp=4640 (A) - Ta kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: F Fodn I t qd 2 Trong đó: Fođn - Tiết diện cáp theo ổn định nhiệt; (mm ) - Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo lõi cáp, (với đồng = 6) I - Dòng điện ngắn mạch ổn định( lấy là ngắn mạch 3 pha ) tqđ - là thời gian tác động qui đổi của dòng điện ngắn mạch theo tính toán, (tqđ =0,3s hoặc 0,5s) F F . I . t 6.11,8718. 0,3 39,01 mm2 odn qd Vậy thanh cái thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt - Kiểm tra ổn định động: Chọn khoảng vượt của thanh cái là: l=125cm, khoảng cách giữa các pha là a=60cm l2 Mômen uốn : M F. l 1,76.10 8 . i 2 . 418,59( kG . cm ) tt xk 10a Mômen chống uốn : W 1,67.b2 . h 1,67( cm 3 ) M 418,59 Ứng suất :  250,65(kG / cm2 )  1400( kG / cm 2 ) ttW 1,67 cp Vậy thanh cái đảm bảo yêu cầu ổn định động. Tính toán tương tự ta chọn thanh cái cho các TBA phân xưởng còn lại như sau: Bảng 4.8:Bảng tính toán chọn thanh cái cho các TBA phân xưởng. 2 2 TBA Stt ,kVA SdmB(kVA) Icp, A Ftc , mm Fch , mm Thanh cái chọn B1 1271,97 1000 1899,18 1019,96 1370 125x55x6,5x10 B2 659,12 500 949,59 528,53 695 75x35x5,5x6 B3 478,38 400 759,67 383,6 695 75x35x5,5x6 B4 592 500 949,59 474,71 695 75x35x5,5x6 B5 1345,54 1000 1899,18 1078,96 1370 125x55x6,5x10 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 53
  55. 4. Chọn sứ đỡ: Tính toán cho TBA B1: ixk = 30,2207 (kA) Chọn sứ O -35-1000 có Un = 35 kV;lực phá hủy là Fph = 1000 kG. Lực cho phép trên đầu sứ là:Fcp = 0,6.Fph = 0,6.1000 = 600 Kg. 2 3 2 -8 ixk -8 (30,2207.10 ) Lực tính toán:Ftt = 1,76.10 . l. = 1,76.10 .150. = 40,45 kG a 60 Hệ số hiệu chỉnh: k=H’/H= 17,5/15 = 1,17 Lực tính toán hiệu chỉnh: k.Ftt = 1,17.40,45 = 47,33 kG < Fcp = 600 kG. Vậy sứ đỡ đảm bảo yêu cầu. Các TBA còn lại chọn sứ đỡ như TBA B1. 5. Lựa chọn và kiểm tra Aptomat: Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp: có hai phần tử bảo vệ là cuộn điện từ - có nhiệm vụ là bảo vệ mạch khi có ngắn mạch và rơle nhiệt - có nhiệm vụ là bảo vệ chống quá tải. Aptomat có ưu điểm hơn so với cầu chì vì khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha; khả năng tự động hóa cao. Aptomat ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lưới điện hạ áp trong sinh hoạt cũng như trong lưới điện chiếu sáng, sinh hoạt. Aptomat tổng: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 54
  56. - Xét TBA B1: Stt 1271,97 Dòng điện chạy qua Aptomat là: IA 1835,93( ) 3.0, 4 3.0, 4 Ta chọn loại Aptomat AM20 có dòng định mức là 2000A. Tính toán tương tự với các TBA phân xưởng còn lại, ta có bảng chọn Aptomat: Bảng 4.9: Bảng tính toán chọn Aptomat tổng cho các TBA phân xưởng. TBA Stt ,kVA Itt;A Loại áptomat Idm;A Ibv;A B1 1271,97 1835,93 AM 20 2000 2000 B2 659,12 951,36 AM10 1000 1000 B3 478,38 690,48 AM10 1000 1000 B4 592 854,48 AM10 1000 1000 B5 1345,54 1942,12 AM20 2000 2000 Aptomat nhánh: Aptomat nhánh được chọn riêng cho từng phân xưởng dựa theo dòng tính toán: - Phân xưởng 1: Dòng điện của phân xưởng: Sttpx 1272 IA 1835,93 ) tt 3.0,4 3.0,4 Imm k mm. I tt Dòng khởi động của aptomat được xác định như sau: Icp mm mm Để xác định ở chế độ nặng nề nhất, ta coi hệ số đồng thời =1. Coi hệ số mở máy của động cơ là kmm=4,5; động cơ có chế độ mở máy nhẹ với αmm=2,5 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 55
  57. Tính toán tương tự ta có bảng chọn Aptomat nhánh cho các phân xưởng: Bảng 4.10: Bảng chọn Aptomat nhánh cho các phân xưởng: Phân xưởng Stt, kVA Itt, A Loại aptomat Idm, A IN, kA 1 1272 1835,93 AM20 2000 55 2 612,99 884,77 AM10 1000 40 3 195,33 281,93 A-NS400E 400 15 4 191,33 276,16 A-NS400E 400 15 5 429,96 620,59 AM10 1000 40 6 632,69 913,21 AM10 1000 40 7 651,17 939,88 AM10 1000 40 8 61,49 88,75 A-C100E 100 7,5 9 48,63 70,19 A-C100E 100 7,5 10 46,13 66,58 A-C100E 100 7,5 11 42,76 61,72 A-C100E 100 7,5 12 30,13 43,49 A-C60N 63 6 13 21,79 31,45 A-C60N 63 6 14 18,92 27,31 A-C60N 63 6 15 45,65 65,89 A-C100E 100 7,5 16 46,07 66,5 A-C100E 100 7,5 6. Chọn thiết bị đo lường: Máy biến dòng BI: Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp bất kỳ xuống 5A ( đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lường, tự động hoá và bảo vệ rơle. Ta kiểm tra với MBA có công suất lớn nhất là TBA B1, BI được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức: UđmBI UđmM =22 kV - Dòng điện sơ cấp định mức: khi sự cố MBA có thể quá tải 40%, BI chọn theo dòng cưỡng bức qua MBA có công suất lớn nhất trong mạng là 1000 kVA. k. S Imax qt dmBA 1,4.1000 IAdmB1 30,62( ) 1,2 1,2.22. 3 1,2. 3.22 Ta chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ có các thông số như sau (chọn 5 máy biến dòng cho 5 trạm biến áp phân xưởng): Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 56
  58. Bảng 4.11: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến dòng 4ME14. Thông số kỹ thuật 4ME14 Uđm (kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1' (kV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50 s (kV) 125 I1đm (A) 5-1200 I2đm (A) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđđông (kA) 120 Máy biến điện áp BU: Máy biến điện áp đo lường hay còn gọi là máy biến điện áp (BU) có nhiệm vụ là biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100V/ 3 cấp nguồn áp cho các mạch đo lường; điều khiển tín hiệu bảo vệ. BU thường được chọn theo các điều kiện: - Điện áp định mức: UđmBI UđmM = 22 kV Ta chọn BU 3 pha 5 trụ loại 4MS34,kiểu hình trụ có các thông số sau (chọn 5 máy biến điện áp cho 5 trạm biến áp phân xưởng): Bảng 4.12: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến điện áp 4MS34. Thông số kỹ thuật 4MS34 Uđm (kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1(kV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50 s (kV) 125 U1đm (kV) 22/ 3 U2đm (V) 110/ 3 Tải định mức (VA) 400 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 57
  59. CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế. Hệ số công suất cos là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suất cos là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. 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 dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn. Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các máy sinh ra 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 pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cos của P mạng được nâng cao, giữa P, Q và góc có quan hệ sau: = arctg Q Khi lượng P không đổi, nhờ có 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 cos được nâng cao lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau: - Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. - Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện. - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. - Tăng khả năng phát của các máy phát điện. Các biện pháp nâng cao cosφ - Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: Là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản pháng tiêu thụ như: hợp lý hoá các quá trình sản Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 58
  60. xuất, 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 cos tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không phải đặt thêm thiết bị bù. - Nâng cao hệ số công suất cos bằng biện pháp bù công suất phản kháng: Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng CSPK phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng. 5.1. Xác định dung lượng bù cần thiết. Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức: Qbù P ttnm.( tg 1 tg 2 ) Với Pttnm là phụ tải tính toán của nhà máy( kW ). 1 góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù: cos 1 = 0,855 tg 1 = 0,607. 2 góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù: cos 2 = 0,95 tg 2 = 0,329. Thay số ta có Qbù =2657,898.(0,607 – 0,329) = 738,896 (kVAr) 5.2. Lựa chọn thiết bị bù. Ta có thể chọn các loại thiết bị bù sau:tụ điện tĩnh;máy bù đồng bộ;động cơ không đồng bộ rôto dây quấn được đồng bộ hóa . Máy bù đồng bộ: Là loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. - Ưu điểm của máy bù đồng bộ: Đây là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, thường để điều chỉnh điện áp trong hệ thống. - Nhược điểm : Lắp đặt, vận hành khó khăn. Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn được đồng bộ hóa: - Ưu điểm : Có khả năng sinh công lớn. - Nhược điểm : Tổn thất công suất lớn và khả năng quá tải kém. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 59
  61. Ở đây ta chọn loại tụ bù tĩnh để làm thiết bị bù cho máy: Đây là thiết bị làm việc với dòng vượt mức điện áp do đó có thể tạo ra được công suất phản kháng. Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPP, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn. - Ưu điểm : Tiêu hao ít công suất tác dụng,việc tháo lắp dễ dàng. Hiệu suất sử dụng cao,vốn đầu tư ít. - Nhược điểm : Là nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực của tụ điện, cơ cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi có sự cố ngắn mạch. Khi đóng tụ vào mạng,trong mạng sẽ có dòng xung;khi ngắt ra khỏi mạng trên cực tụ điện vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành. Mặt khác việc bố trí lắp đặt tụ bù cũng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả bù. Bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ bù tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích Ở đây ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện tĩnh có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên việc lắp ráp, vận hành và bảo quản dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế có thể tùy theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng điện khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư nhiều ngay một lúc. Tuy nhiên , tụ điện cũng có 1 số nhược điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy, xí nghiệp có công suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất. Vị trí đặt các thiết bị bù cũng ảnh hưởng 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 phối, tại các tủ đông lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn. 5.3. Phân phối dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng. Từ trạm phân phối trung tâm về các máy biến áp phân xưởng là mạng điện liên thông, 3 nhánh tia chính có sơ đồ như sau: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 60
  62. RC1 RC3 1 2 3 4 RC5 RB1 RB3 RC2 RC4 RB5 RB2 RB4 QQ QQ QQ QQ QQ 1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 5.3.1. Tính toán thông số của sơ đồ. Ta có bảng thông số trở : Bảng 5.1: Bảng thông số trở. Nhánh Đoạn r0, Ω/km L, m RB, Ω RC, Ω 0-1-2 0-1 0,668 33,25 3,15 0,0111 1-2 0,668 45,48 6,78 0,0152 0-3-4 0-3 0,668 56,01 8,70 0,0187 3-4 0,668 69,06 6,78 0,0231 0-5 0-5 0,668 57,36 3,15 0,0192 1 1 1 Điện trở tương đương của toàn mạng:  RRtd i  - Xét mạch liên thông 0-1-2: RRR2 CB 2 2 6,78 0,0152 6,7952(  ) 3,15.6,7952 RRRtd1 B 1/ / 2 2,1523(  ) 3,15 6,7952 RRR1 C 1 td 1 0,0111 2,1523 2,1634(  ) Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 61
  63. - Xét mạch liên thông 0-3-4: RRR4 CB 4 4 6,78 0,0231 6,8031(  ) 8,70.6,8031 RRRtd3 B 3/ / 4 3,818(  ) 8,70 6,8031 RRR3 C 3 td 3 0,0187 3,818 3,8367(  ) - Xét nhánh 0-5: RRR5 CB 5 5 0,0192 3,1692 3,1884(  ) Vậy điện trở tương đương toàn mạng: 1 1 1 1 1 1  1,0365( ) Rtd 0,9648(  ) RRRRRtd i 1 3 5  5.3.2. Phân phối dung lượng bù. Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh tia chính của mạng : Rtd Qbi Q i Q nm Q bu . kVAr Ri Trong đó:Qbi là công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i. Qi là công suất phản kháng của trạm biến áp thứ i. Qnm là CSPK của tính toán của toàn xí nghiệp, Qnm=1612,233 (kVAr). QbuΣ là công suất bù của toàn nhà máy, QbuΣ=738,896 (kVAr). Tính toán như trên ta có bảng tổng kết dung lượng bù như sau: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 62
  64. Bảng 5.2: Bảng tổng kết dung lượng bù Nhánh Qi, kVAr Qbi, kVAr Ri , Ω 0-1-2 1241,7 852,223 2,1634 0-3-4 719,1 499,485 3,8367 0-5 1021,5 757,231 3,1884 - Xét nhánh liên thông 0-1-2: Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh liên thông: n n Rtd m QQQQbm m ( i  bi ). i m i m Rm Trong đó : Qm là công suất phụ tải nút m. n n QQi;  bi là tổng công suất tải và công suất bù từ nút m về cuối lưới. i m i m Rtdm là điện trờ tương đương của phần lưới từ điểm m về cuối lưới. Từ các công thức trên ta tính toán được dung lượng bù trên từng điểm tải của 2 nhánh liên thông 0-1-2 và 0-3-4 như sau: Bảng 5.3: Bảng tính toán dung lượng bù trên từng điểm tải của 2 nhánh liên thông. Điểm tải Qm, kVAr Qbm, kVAr Rm , Ω 1 839,89 573,78 3,15 2 401,83 278,453 6,7952 3 303,67 207,292 8,70 4 415,43 292,193 6,8031 Vậy ta chọn các bộ tụ bù cụ thể cho từng TBA như sau: Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 63
  65. Bảng 5.4: Bảng lựa chọn tụ bù cho các TBA. Trạm biến áp Loại tụ Qb, (kVAr) Số bộ Tổng Qb , kVAr Qb yêu cầu B1 DLE-3H150K6T 150 4 600 573,78 B2 DLE-3H150K6T 150 2 300 278,453 B3 DLE-3H125K6T 125 2 250 207,292 B4 DLE-3H150K6T 150 2 300 292,193 B5 DLE-3H175K6T 175 5 875 757,231 Sơ đồ lắp đặt tụ bù cosφ cho các trạm biến áp: Tủ Tủ phân Tủ bù Tủ aptomat Tủ bù Tủ phân Tủ aptomat phối cho các cos phân đoạn cos phối cho các aptomat tổng PX PX tổng Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 64
  66. CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Vì vậy đặc điểm quan trọng của hệ thống cung cấp điện là phân bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện. Cách điện của thiết bị điện có thể bị hỏng, người vận hành không tuân theo các quy trình về an toàn điện đó là những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn về điện. Sét đánh trực tiếp hoăc gián tiếp vào các thiết bị điện không những làm hư hỏng thiết bị điện mà mặt khác còn gây nguy hiểm cho người vận hành. Vì vậy trong hệ thống điện nhất thiết phải có những biện pháp an toàn có hiệu quả, đơn giản là thực hiện nối đất, đặt thiết bị chống sét. Để dễ dàng cho việc mua thiết bị và thi công ta chọn 1 kiểu thiết kế hệ thông nối đất cho toàn bộ các trạm biến áp. Để nối đất cho trạm biến áp phân xưởng, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đất làm bằng thép góc L 60 x 60 x 6mm, dài 2,5m chôn sâu 0,8m. Các cọc chôn cách nhau 5m và được nối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất. Các thanh nối được chôn sâu 0,8m. - Xác định điện trở nối đất của một cọc. Điện trở suất .cm (tra theo loại đất) của đất biến đổi trong phạm vi rộng. Trị số mùa mưa và mùa khô khác xa nhau nên trong tính toán phải chỉnh theo hệ số mùa. Bảng 6.4: Đặc điểm của một số loại đất. Loại đất 104  .cm Loại đất 104  .cm Cát 7 Đất vườn 0,4 Cát lẫn đất 3 Đất đen 2 Đất sét 0,6 Đất bùn 0,2 Ở đây ta lấy khu vực đường dây đi qua có điện trở suất vào mùa mưa là : 0,2.104 (  .cm ) Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 65
  67. Tra bảng 2-1: Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp của tác giả Nguyễn Minh Chước, với nối đất an toàn và làm việc ta có: Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =2,0) . Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7 (lấy =3,0). Điện trở nối đất của 1 cọc: R1c 0,00298. . k mua (Ω). 4 Thay số: R1c = 0,00298.0,2.10 .2 = 11,92(Ω). - Xác định sơ bộ số cọc: R Số cọc được xác định theo công thức sau: n tc c.R d Trong đó: Rtc: Điện trở nối đất của 1 cọc, Ω. Rd: Điện trở nối đất của thiết bị nối đất theo quy định, Ω. ηc: Hệ số sử dụng của cọc, tra bảng ηc = 0,6 Thay số: 11,92 n 4,97 0,6.4 Vậy ta lấy tròn là 5 cọc. - Xác định điện trở của thanh nối 0,366. .k 2. l2 Điện trở của thanh nối được xác định theo công thức: R .lg t l b. t Trong đó: Ρmax: Điện trở suất của đất ở độ chôn sâu thanh nằm ngang, Ω/km. l: Chiều dài mạch vòng tạo bởi các thanh nối, cm. b: Bề rộng thanh nối, cm. Lấy b = 4cm. t: Chiều sâu chôn thanh nối, t = 0,8m Tra bảng tìm được ηt = 0,45. Mạch vòng nối đất sẽ chôn bên trong tường trạm có chu vi (5+6).2 = 22m. Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 66
  68. 0,366.0,2.104 .3 2.2200 2 Vậy : R .lg( ) 4,47(  ) t 2200 4.80 ' Rt 4,47 Điện trở thực tế của thanh nối đất: Rt 9,93(  ) t 0, 45 4R' 4.9,93 Điện trở của toàn bộ số cọc: R t 6,698(  ) . c ' Rt 4 9,93 4 R 17,88 Số cọc thực tế phải đóng: n 1c 4,5 c.R c 0,6.6,698 Tóm lại ta thiết kế hệ thống nối đất cho trạm như sau : Dùng 5 cọc thép góc L 60.60.6 dài 2,5 m chôn thành mạch vòng 22m nối với nhau bằng thanh thép dẹt 4.40 đặt cách mặt đất 0,8m. Kiểm tra lại: Điện trở của hệ thống nối đất RR1c. t 17,88.4,47 Rht 1,3  < Ryc = 4. R1c. t . n R t .  c 17,88.0,45.8 4,47.0,6 Hình vẽ: Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của hệ thống nối đất. Sơ đồ mặt bằng nối đất Sơ đồ mặt cắt nối đất Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 67
  69. CHƯƠNG VII: HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH 7.1. Danh mục các thiết bị. Đơn giá V STT Thiết bị Quy cách Đơn vị Số lượng 106 đ 106 đ 1 TBA B1 1000 Cái 2 194,4 388,8 2 TBA B2 500 Cái 2 163,8 327,6 3 TBA B3 400 Cái 2 149 298 4 TBA B4 500 Cái 2 163,8 327,6 5 TBA B5 1000 Cái 2 194,4 388,8 6 Dây dẫn AC 50 mm2 m 568,9 84,25 47,93 7 Cáp cao áp 35 mm2 m 655,29 176,4 115,593 35 mm2 355 124,8 44,304 70 mm2 50 188,8 9,44 8 Cáp hạ áp m 185 mm2 85 374,4 31,824 3GD1-404-4B 3 1,2 3,6 9 Cầu chì cao áp 3GD1-408-4B Cái 2 1,7 3,4 AM10 7 4,8 33,6 AM20 2 6,4 12,8 10 A-NS400-2 2 2,2 4,4 Áptomat A-C100E Cái 6 0,45 2,7 A-C60N 3 0,3 0,9 11 Máy cắt MK-II35 Cái 1 160 160 12 Dao cách ly DN24-200 Bộ 5 2,6 13 13 Máy biến dòng 4ME14 Cái 5 0,9 4,5 14 Máy biến điện áp 4MS34 Cái 5 0,7 3,5 15 Sứ cách điện OФ-35-1000 cái 5 0,05 0,25 16 Cọc tiếp địa L60.60.6 Cọc 5 0,1 0,5 17 Thanh góp hạ áp 125x5,5x6,5x10 kg 2 0,1 0,2 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 68
  70. 18 75x35x5,5x6 3 0,07 0,21 Thanh nối tiếp địa 40.4 m 5.22 0,015 1,65 DLE-3H125K6T 2 25 50 19 Tụ bù DLE-3H150K6T Bộ 8 40 320 DLE-3H175K6T 5 60 300 Tổng ∑V = 2895,101.106 (đ) 7.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế. -Tổng giá thành công trình : ∑V = 2895,101.106 (đ) - Tổng giá thành có tính đến chi phí lắp đặt: 6 6 VΣ = klđ. ΣV =1,1. 2895,101.10 =3184,61.10 (đ) -Giá thành 1 đơn vị công suất đặt: 6 V 3184,61.10 6 gd 1,024.10 (đ/kVA) Sd 3108,652 -Tổng chi phí quy đổi: 6 6 Z pV.  Cht  pV .  A  . c 0,19.3184,61.10 264469,7.1000 869,55.10 (đ) -Tổng điện năng tiêu thụ là: 6 A PM. T max 2657,898.5400 14,353.10 ( kWh ) -Tổng chi phí trên 1 đơn vị điện năng là: Z 869,55.106 g  60,58(đ/kWh)  A 14,353.106 Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 69
  71. Lời kết luận của bản thân Em được nhận đồ án 2 với nội dung là: “ Cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”. Trong quá trình làm đồ án do trình độ còn hạn chế, chưa có nhiều kinh nghiệm nên nhiều phần em cảm thấy rất khó. Nhưng qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Phúc Huy em đã hoàn thành đồ án của mình. Qua việc làm đồ án em đã lĩnh hội được thêm nhiều kỹ năng, kinh nghiệm, mở mang thêm tầm hiểu biết của mìn. Việc được làm đồ án môn Cung Cấp Điện là một cơ hội quý báu giúp em có thêm hành trang sau khi tốt nghiệp để có thể công tác tốt, hoàn thành tốt công việc của mình. Sinh viên: Vũ Tuấn Minh Đồ Án Môn Học Cung Cấp Điện Page 70