11020_Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
LỜI MỞĐẦU
Hiện nay nền kinh tếnước ta đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽtheo đường lối
công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước , vì vậy nhu cầu sửdụng điện trong lĩnh
vực công nghiệp ngày một tăng cao . Hàng loạt khu chếxuất , khu công nghiệp cũng
như các nhà máy , xí nghiệp công nghiệp được hình thành và đi vào hoạt động . Từ
thực tếđó , việc thiết kếcung cấp điện là một việc vô cùng quan trọng và là một
trong những việc đầu tiên cần phải làm .
Việc thiết kếmột hệthống cung cấp điện là không đơn giản vì nó đòi hỏi người thiết
kếphải có kiến thức tổng hợp vềnhiều chuyên ngành khác nhau như cung cấp điện
, thiết bịđiện , an toàn điện ,…Ngoài ra còn phải có sựhiểu biết nhất định vềnhững
lĩnh vực liên quan như xã hội , môi trường , vềcác đối tượng sửdụng điện và mục
đích kinh doanh của họ… Vì vậy đồán môn học Cung cấp điện là bước khởi đầu
giúp cho sinh viên ngành Hệthống điện hiểu được một cách tổng quát những công
việc phải làm trong việc thiết kếmột hệthống cung cấp điện và vềchuyên ngành
Cung cấp điện.
Mặc dù kiến thức còn nhiều hạn chếnhưng em cũng đã cốgắng đểhoàn thành tốt
đồán môn học này. Em rất mong sẽnhận được nhiều lời góp ý của các thầy cô đểđồ
án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sựhướng dẫn tận tình của thầy PHẠM Mạnh Hải đã giúp
đỡem thoàn thành bản đồán môn học này .
Hà Nội, Ngày 24 Tháng 4 Năm 2014
Sinh viên
Đinh Trọng Thủy
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
1
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
BÀI TOÁN THIẾT KẾ
Thiết kếcung cấp điện
“Thiết kếcung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp”
A.Dữkiện
Thiết kếmạng điện cung cấp cho một phân xưởng với sốliệu cho trong bảng số
liệu thiết kếcấp điện phân xưởng. Tỷlệphụtải điện loại I là 70%. Hao tổn điện
áp cho phép trong mạng điện hạáp △Ucp = 3.5%. Hệsốcông suất cần nâng lên
là cosϕ = 0.90. Hệsốchiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện
Sk,MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk = 2.5. Giá thành tổn thất điện
năng c∆= 1500đ/kWh.; Suất thiệt hại do mất điện gth = 8000đ/kWh. Đơn giá tụbù
là 110.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụbằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ
△Pb = 0.0025 kW/kVAr. Giá điện trung bình g = 1250đ/kWh. Điện áp lưới phân phối
là 22kV.
Thời gian sửdụng công suất cực đại TM = 4500 (h). Chiều cao phân xưởng h = 4.7
(m). Khoảng cách từnguồn điện đến phân xưởng L = 150(m).
Các tham sốkhác lấy trong phụlục và sổtay thiết kếcung cấp điện.
Sốhiệu trên
Tên thiết bị
Hệsố
cos ϕ
Công suất đặt
sơ đồ
ksd
kW theo các phương án
A
1;7;10;20;31
Quạt gió
0.35
0.67
3;3;5.5;7.5;7.5
2;3
Máy biến áp hàn , ε = 0.4
0.32
0.58
6;12
4;19;27
Cần cẩu 10T, ε = 0.4
0.23
0.65
18;20;30
5;8
Máy khoan đứng
0.26
0.66
2.8;7.5
6;25;29
Máy mài
0.42
0.62
1.5;2.2;5.5
9;15
Máy tiện ren
0.30
0.58
2.2;7.5
11;16
Máy bào dọc
0.41
0.63
12;18
12;13;14
Máy tiện ren
0.45
0.67
5.5;8.5;10
17
Cửa cơ khí
0.37
0.70
2.8
18;28
Quạt gió
0.45
0.83
10;8
21;22;23;24
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
10;12;15;17
26;30
Máy ép quay
0.35
0.54
4;7.5
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
2
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Hình 1: Sơ đồmặt bằng phân xưởng
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
3
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Mục lục
1
Tính toán phụtải điện
6
1.1
Tính toán phụtải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2
Tính toán phụtải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2.1
Phân chia nhóm thiết bị. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.2.2
Xác định phụtải tính toán cho các nhóm phụtải động lực: . . . 10
1.2.3
Phụtải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2
Xác định sơ đồcấp điện
16
2.1
Xác định vịtrí đặt trạm biến áp cho phân xưởng
. . . . . . . . . . . . . 16
2.2
Chọn sốlượng và công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1
Chọn sốlượng máy biến áp
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.2
Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3
Xác định tâm các nhóm phụtải của phân xưởng
. . . . . . . . . . . . . 18
2.4
Lựa chọn sơ đồnối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.1
Nguyên tắc chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.2
Chọn dạng sơ đồnối điện cho phân xưởng
. . . . . . . . . . . . 20
2.4.3
Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng . . . . . . . . . . 23
2.4.4
Lựa chọn dây dẫn và đi dây trong phân xưởng . . . . . . . . . . . 25
2.4.5
Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . 38
3
Lựa chọn và kiểm tra các thiết bịtrong sơ đồnối điện của phân xưởng
39
3.1
Tính toán chếđộngắn mạch cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.1
Tính ngắn mạch cho phía cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.2
Tính ngắn mạch cho 1 nhánh đại diện phía hạáp
. . . . . . . . 40
3.1.3
Tính ngắn mạch cho toàn bộphân xưởng . . . . . . . . . . . . . 43
3.2
Chọn thiết bịbảo vệ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
3.2.1
Chọn thiết bịbảo vệphía cao áp
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.2
Chọn thiết bịphía hạáp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4
Tính toán bù , nâng cao hệsốcông suất
57
4.1
Khái quát chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.2
Các biện pháp nâng cao hệsốcông suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.2.1
Biện pháp tựnhiên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.2.2
Bù công suất phản kháng
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3
Tính toán bù công suất phản kháng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.1
Xác định dung lượng bù
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.2
Đánh giá hiệu quảvềmặt kinh tếcủa bù công suất phản kháng
63
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
5
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Chương 1
Tính toán phụtải điện
Phụtải tính toán là phụtải giảthiết lâu dài không đổi, tương đương với phụtải
thực tếvềmặt hiệu quảphát nhiệt hoặc mức độhuỷhoại cách điện.
Phụtải tính toán phụthuộc vào các yếu tốnhư: công suất, sốlượng, chếđộlàm
việc của các thiết bịđiện, trình độvà phương thức vận hành hệthống…Vì vậy xác
định chính xác phụtải tính toán là một nhiệm vụkhó khăn nhưng rất quan trọng
Từtrước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính
toán phụtải điện. Song vì phụtải điện phụthuộc vào nhiều yếu tốnhư đã trình bày
ởtrên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện
lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính
xác, còn nếu nâng cao được độchính xác, kểđến ảnh hưởng của nhiều yếu tốthì
phương pháp tính lại phức tạp.
Sau đây là một sốphương pháp tính toán phụtải thường dùng nhất trong thiết
kếhệthống cung cấp điện:
• Phương pháp tính theo hệsốnhu cầu
• Phương pháp tính theo hệsốkM và công suất trung bình
• Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vịsản phẩm
• Phương pháp tính theo suất phụtải trên đơn vịdiện tích sản xuất
Trong thực tếtuỳtheo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳtheo giai đoạn
thiết kếsơ bộhay kỹthuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụtải điện
thích hợp.
6
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
1.1
Tính toán phụtải chiếu sáng
Phụtải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương
pháp suất chiếu sáng trên một đơn vịdiện tích:
Pcs = P0.S = P0.a.b
(1.1)
Trong đó:
– P0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vịdiện tích chiếu sáng,P0 = 15 W/m2.
– S là diện tích được chiếu sáng, m2.
– a là chiều dài của phân xưởng, m
– b là chiều rộng của phân xưởng, m
=> Phụtải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là:
Pcs = 15.24.36
103
= 12, 96(kW)
Ởtrong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt đểthắp sáng nên cos ϕ = 1
Qcs = 0(kV ar)
1.2
Tính toán phụtải động lực
1.2.1
Phân chia nhóm thiết bị
Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bịcó công suất và chếđộlàm việc
khác nhau, muốn xác định phụtải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm
thiết bịđiện. Việc phân nhóm phụtải tuân theo các nguyên tắc sau:
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
7
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
• Các thiết bịđiện trong cùng một nhóm nên ởgần nhau đểgiảm chiều dài
đường dây hạáp. Nhờvậy có thểtiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên
đường dây hạáp trong phân xưởng.
• Chếđộlàm việc của các thiết bịđiện trong nhóm nên giống nhau đểxác định
phụtải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương
thức cung cấp điện cho nhóm.
• Tổng công suất của các nhóm thiết bịnên xấp xỉnhau đểgiảm chủng loại tủ
động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Sốthiết bịtrong
một nhóm cũng không nên quá nhiều đểdễdàng cho việc điều khiển và vận
hành
Tuy nhiên thường rất khó khăn đểthỏa mãn cả3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế
phải tùy thuộc vào điều kiện cụthểcủa phụtải đểlựa chọn phương án tối ưu nhất
trong các phương án có thể.
Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ởtrên và căn cứvào vịtrí, công suất của các thiết
bịđược bốtrí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thểchia các phụtải thành 5 nhóm.
Kết quảphân nhóm phụtải được trình bày ởbảng sau :
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
8
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
STT
Sốhiệu trên
Tên thiết bị
Hệsốksd
cos ϕ
Công suất đặt
sơ đồ
kW
NHÓM 1
1
1
Quạt gió
0.35
0.67
3
2
2
Máy biến áp hàn
0.32
0.58
6
3
3
Máy biến áp hàn
0.32
0.58
12
4
17
Cửa cơ khí
0.37
0.7
2.8
5
18
Quạt gió
0.45
0.83
10
6
19
Cần cẩu 10T
0.23
0.65
20
Tổng công suất
53.8
NHÓM 2
1
5
Máy khoan đứng
0.26
0.66
2.8
2
6
Máy mài
0.42
0.62
1.5
3
7
Quạt gió
0.35
0.67
4
4
8
Máy khoan đứng
0.26
0.66
7.5
5
12
Máy tiện ren
0.45
0.67
5.5
6
4
Cần cẩu 10T
0.23
0.65
18
7
13
Máy tiện ren
0.45
0.67
8.5
Tổng công suất
47.8
NHÓM 3
1
9
Máy tiện ren
0.30
0.58
2.2
2
15
Máy tiện ren
0.30
0.58
7.5
3
10
Quạt gió
0.35
0.67
5.5
4
11
Máy bào dọc
0.41
0.63
12
5
16
Máy bào dọc
0.41
0.63
18
6
20
Quạt gió
0.35
0.67
7.5
7
14
Máy tiện ren
0.45
0.67
10
Tổng công suất
62.7
NHÓM 4
1
21
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
10
2
22
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
12
3
23
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
15
4
25
Máy mài
0.42
0.62
2.2
5
26
Máy ép quay
0.35
0.54
4
6
29
Máy mài
0.42
0.62
5.5
7
30
Máy ép quay
0.35
0.54
7.5
Tổng công suất
56.2
NHÓM 5
1
23
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
15
2
24
Bàn lắp ráp và thửnghiệm
0.53
0.69
17
3
31
Quạt gió
0.35
0.67
7.5
4
26
Máy ép quay
0.35
0.54
4
5
27
Cần cẩu 10T
0.23
0.65
30
Tổng công suất
73.5
Bảng 1.1: Bảng phân nhóm phụtải
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
9
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
1.2.2
Xác định phụtải tính toán cho các nhóm phụtải động lực:
1.2.2.1
Xác định phụtải cho nhóm 1
a, Xác định hệsốsửdụng tổng hợp ksdP
Hệsốsửdụng tổng hợp được xác định theo công thức:
ksdP =
P Pi.ksdi
P Pi
(1.2)
Trong đó
– ksdi là hệsốsửdụng của thiết bị
– Pi là công suất đặt của thiết bị
⇒Hệsốsửdụng tổng hợp của Nhóm 1 là:
ksdP = (3.0, 35) + (6.0, 32) + (12.0, 32) + (2, 8.0, 37) + (10.0, 45) + (20.0, 23)
3 + 6 + 12 + 2, 8 + 10 + 20
⇒ksdP = 0, 31
b, Xác định sốphụtải hiệu quảnhq
– Sốthiết bịhiệu quảcủa nhóm 1 được xác định theo sốthiết bịtương đối n∗và công
suất tương đối P∗trong nhóm
+) Gọi Pnmax là công suất của thiết bịcó công suất lớn nhất trong nhóm.
Ta có :













n∗= n1
n
P∗= P1
P
(1.3)
Trong đó
– n1 : Sốthiết bịcó cống suất lớn hơn 1
2.Pnmax
– P1 : Tổng công suất của các thiết bịcó công suất lớn hơn 1
2.Pnmax
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
10
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
– n : Sốthiết bịtrong nhóm
– P : Tổng công suất của các thiết bịtrong nhóm
Có 2 phương pháp đểtính n∗
hq:
-Tra bảng PL4 Trang 264 [1] .
-Tính theo công thức :
n∗
hq =
0, 95
P 2
∗
n∗
+ (1 −P∗)2
1 −n∗
(1.4)
nhq = n∗
hq.n
(1.5)
Hệsốcực đại kM :
-Tra bảng PL5- Trang 265 [1].
-Tính theo công thức :
kM = 1 + 1, 3
v
u
u
t
1 −ksdP
nhq.ksdP + 2
(1.6)
Theo thảo luận cùng thầy Hải và đểthuận tiện trong tính toán ởđây ta tính n∗
hq theo
công thức và kM được tra theo bảng PL5.
+)Nhìn từbảng sốliệu của nhóm 1 ởbảng trên ta thấy:
– Pnmax= 20 (kW)
– n1 = 2
– n =6
– P1 =20 + 12=32 kW
– P =53,8 kW
⇒n∗= 2
6 = 0, 33; P∗= 0, 59
Ta có :
n∗
hq =
0, 95
P 2
∗
n∗
+ (1 −P∗)2
1 −n∗
⇒nhq =
0, 95
0, 592
0, 33 + (1 −0, 59)2
1 −0, 33
= 0, 7
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
11
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
⇒nhq = n∗
hq.n = 0, 7.6 = 4, 2
+) Tra bảng PL5 [1] với nhq = 4, 2; ksd = 0, 31 ta được kM = 2, 1
⇒Phụtải tính toán của nhóm 1:
Ptt1 = kM.ksd.
6
P
i=1 Pi = 2, 1.0, 31.53, 8 = 35, 59(kW)
+) Hệsốcông suất trung bình của nhóm 1:
cosϕtb =
P Pi. cosϕi
P Pi
= 3.0, 67 + 6.0, 58 + 12.0, 58 + 2, 8.0, 7 + 10.0, 83 + 20.0, 65
3 + 6 + 12 + 2, 8 + 10 + 20
= 0, 66
1.2.2.2
Xác định phụtải tính toán cho các nhóm còn lại
NHÓM
Pmax
0,5.Pmax
n1
P1
n
PP
n*
P*
n∗
hq
nhq
(kW)
(kW)
(kW)
(kW)
1
20
10
2
32
6
53,8
0,33
0,59
0,7
4,2
2
18
9
1
18
7
47,8
0,14
0,38
0,65
4,55
3
18
9
3
40
7
62,7
0,43
0,64
0,77
5,39
4
15
7,5
3
37
7
56,2
0,43
0,66
0,76
5,32
5
30
15
2
47
5
73,5
0,4
0,64
0,77
3,85
Bảng 1.2: Bảng sốthiết bịhiệu quảcủa các nhóm
+) Với sốthiết bịhiệu quảđã tính được,ta có bảng phụtải tính toán cho các nhóm
trong bảng sau:
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
12
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
STT
Tên thiết bị
Sốhiệu
ksd
cosϕ
P(kW)
Pksd
P
.cosϕ
ksd
P
nhq
kM
Ptt
cosϕtb
trên sơ đồ
NHÓM 1
1
Quạt gió
1
0,35
0,67
3,00
1,05
2,01
0,31
4,2
2,1
35,59
0,66
2
Máy biến áp hàn
2
0,32
0,58
6,00
1,92
3,48
3
Máy biến áp hàn
3
0,32
0,58
12
3,84
6,96
4
Cửa cơ khí
17
0,37
0,7
2,80
1,04
1,96
5
Quạt gió
18
0,45
0,83
10,00
4,50
8,30
6
Cần cẩu 10T
19
0,23
0,65
20,00
4,60
13,00
Tổng
53,8
16,95
35,71
NHÓM 2
1
Máy khoan đứng
5
0,26
0,66
2,80
0,73
1,85
0,32
4,55
2,08
33,33
0,66
2
Máy mài
6
0,42
0,62
1,50
0,63
0,93
3
Quạt gió
7
0,35
0,67
4,00
1,40
2,68
4
Máy khoan đứng
8
0,26
0,66
7,50
1,95
4,95
5
Máy tiện ren
12
0,45
0,67
5,50
2,48
3,69
6
Cần cẩu 10T
4
0,23
0,65
18,00
4,14
11,70
7
Máy tiện ren
13
0,45
0,67
8,50
3,83
5,70
Tổng
47,80
15,152
31,49
NHÓM 3
1
Máy tiện ren
9
0,30
0,58
2,20
0,66
1,28
0,39
5,39
1,6
44,88
0,64
2
Máy tiện ren
15
0,30
0,58
7,50
2,25
4,35
3
Quạt gió
10
0,35
0,67
5,50
1,93
3,69
4
Máy bào dọc
11
0,41
0,63
12,00
4,92
7,56
5
Máy bào dọc
16
0,41
0,63
18,00
7,38
11,34
6
Quạt gió
20
0,35
0,67
7,50
2,63
5,03
7
Máy tiện ren
14
0,45
0,67
10,00
4,50
6,70
Tổng
62,70
24,26
39,94
NHÓM 4
1
Bàn lắp ráp
21
0,53
0,69
10,00
5,30
6,90
0,48
5,32
1,57
42,18
0,65
và thửnghiệm
2
Bàn lắp ráp
22
0,53
0,69
12,00
6,36
8,28
và thửnghiệm
3
Bàn lắp ráp
23
0,53
0,69
15,00
7,95
10,35
và thửnghiệm
4
Máy mài
25
0,42
0,62
2,20
0,92
1,36
5
Máy ép quay
26
0,35
0,54
4,00
1,40
2,16
6
Máy mài
29
0,42
0,62
5,50
2,31
3,41
7
Máy ép quay
30
0,35
0,54
7,50
2,63
4,05
Tổng
56,20
26,87
36,51
NHÓM 5
1
Bàn lắp ráp
23
0,53
0,69
15,00
7,95
10,35
0,38
3,85
1,87
52,14
0,66
và thửnghiệm
2
Bàn lắp ráp
24
0,53
0,69
17,00
9,01
11,73
và thửnghiệm
3
Quạt gió
31
0,35
0,67
7,50
2,63
5,03
4
Máy ép quay
26
0,35
0,54
4,00
1,40
2,16
5
Cần cẩu 10T
27
0,23
0,65
30,00
6,90
19,50
Tổng
73,50
27,89
48,77
Bảng 1.3: Bảng phụtải tính toán của các nhóm
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
13
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Nhóm
Ptt (kW)
Cosϕtb
Pttcosϕtb
kđt
1
35,59
0,66
23,49
0,95
2
33,33
0,66
22,00
3
44,88
0,64
28,72
4
42,18
0,65
27,42
5
52,14
0,66
34,41
Tổng
208,12
0,65
136,04
Bảng 1.4: Bảng tổng hợp phụtải tính toán các nhóm
Phụtải tính toán động lực của phân xưởng:
Pttdlpx = kđt.
n
X
i=1
Ptti
(1.7)
Trong đó:
– Pttdlpx : Phụtải động lực tính toán toàn phân xưởng
– kđt : Hệsốđồng thời cực đại của các phân xưởng, lấy kđt=0,95
– Ptti : Công suất tác dụng tính toán nhóm thứi
– n: sốnhóm
+) Phụtải tính toán động lực toàn phân xưởng là :
Pttdlpx=208,12.0,95=197,71(kW)
+) Hệsốcông suất trung bình của các nhóm phụtải động lực là:
cosϕtb =
P Ptti. cosϕi
P Ptti
= 136, 04
208, 12 = 0, 65
1.2.3
Phụtải tính toán tổng hợp
Loại phụtải
Ptt(kW)
cosϕ
Động lực
197,71
0,65
Chiếu sáng
12,96
1
Bảng 1.5: Phụtải tính toán phân xưởng
+)Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng:
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
14
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Pttpx = Pcs + Pttdlpx = 12, 96 + 197, 71 = 210, 67 (kW)
+) Hệsốcông suất của cảphân xưởng:
cos ϕpx =
P Ptti.cosϕi
P Ptti
= 197, 71.0, 65 + 12, 96.1
210, 67
= 0, 67
⇒tan ϕpx = 1, 11
+) Công suất phản kháng tính toán của toàn phân xưởng là:
Qttpx = Pttpx. tan ϕpx = 210, 67.1, 11 = 233, 84(kVar)
+)Công suất tính toán toàn phân xưởng là:
Sttpx =
Pttpx
cosϕpx
= 210, 67
0, 67
= 314, 43(kV A)
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
15
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Chương 2
Xác định sơ đồcấp điện
2.1
Xác định vịtrí đặt trạm biến áp cho phân xưởng
Đểlựa chọn được vịtrí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:
– Vịtrí trạm cần phải được đặt ởnhững nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành
cũng như thay thếvà tu sửa sau này (phải đủkhông gian đểcó thểdễdàng thay
máy biến áp, gần các đường vận chuyển ….)
– Vịtrí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính
của xí nghiệp.
– Vịtrí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tựnhiên (thông gió tốt), có
khảnăng phòng cháy nổtốt đồng thời phải tránh được các bịhoá chất hoặc
các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thểgây ra
Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ởphía sát tường bên trái, phía ngoài, cách góc
trên của phân xưởng 1 khoảng là 14 (m)
2.2
Chọn sốlượng và công suất máy biến áp
2.2.1
Chọn sốlượng máy biến áp
Việc lựa chọn đúng sốlượng MBA dựa trên cơ sởđộtin cậy cung cấp điện. Các phụ
tải thuộc hộtiêu thụloại I, TBA cần đặt từ2 MBA trởlên nối với các phân đoạn khác
nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bịđóng cắt khi cần thiết. Hộtiêu
16
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
thụloại III chỉcần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dựtrữ).
Ởđây sốphụtải loại I chiếm 70%,ta sẽsửdụng 2 máy biến áp làm việc song song.
2.2.2
Chọn công suất máy biến áp
2.2.2.1
Tổng quan cách chọn
Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủđiện
năng cho phụtải và có dựtrữmột lượng công suất đềphòng khi sựcố, đảm bảo độ
an toàn cung cấp điện, tuổi thọmáy, tiêu chuẩn kinh tếkỹthuật. Được tiến hành
dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một sốtiêu chuẩn khác :
ít chủng loại máy, khảnăng làm việc quá tải, đồthịphụtải …
Sau đây là một sốtiêu chuẩn chọn máy biến áp:
+) Khi làm việc ởđiều kiện bình thường:
n.khc.SđmB ≥Stt
(2.1)
+) Kiểm tra khi xảy ra sựcốmột máy biến áp( đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA):
(n −1).khc.kqt.SđmB ≥Sttsc
(2.2)
Trong đó:
• n : Sốmáy biến áp của trạm.
• khc : Hệsốhiệu chỉnh theo nhiệt độmôi trường, ta chọn loại máy chếtạo ởViệt
Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy khc = 1.
• kqt : Hệsốquá tải sựcố, kqt = 1,4 nếu thoảmãn điều kiện MBA vận hành quá
tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt
quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệsốtải không quá 0,93.
• Sttsc : Công suất tính toán sựcố. Khi sựcốmột máy biến áp có thểloại bỏmột
sốphụtải không quan trọng đểgiảm nhẹdung lượng của các MBA(các phụtải
loại III), nhờvậy có thểgiảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng
thái làm việc bình thường.
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
17
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
+) Đồng thời cũng cần hạn chếchủng loại MBA dùng trong nhà máy đểtạo điều kiện
thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế.
2.2.2.2
Chọn máy biến áp cho phân xưởng
Ta có:
– Sốlượng máy biến áp n=2
– Stt = 314, 43(kVA)
⇒SMBA ≥
Stt
n.khc
=314, 43
2.1
= 157, 22(kV A)
Ta sẽchọn 2 máy biến áp do THIBIDI chếtạo, mỗi máy sẽcó công suất 180 kVA(Theo
bảng giá số03/BG/TBĐ/2014 [3])
+) Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sựcố
Khi xảy ra sựcố1 máy biến áp,ta sẽcắt bớt các phụtải loại III ra khỏi hệthống,ta có:
Sttsc
kqt
= 0, 7.Stt
1, 4
= 0, 7.314, 43
1, 4
= 157, 22(kV A)
⇒SMBA ≥Sttsc
kqt
(thỏa mãn)
Vậy ta sẽsửdụng 2 máy biến áp làm việc song song,mỗi máy có công suất 180 kVA.
SMBA
Điện áp
△P0
△Pk
Uk%
I0%
Vốn đầu tư
(kVA)
(kV)
(kW)
(kW)
MBA ( .1000đ)
2x 180
22/0,4
0,315
2,185
4
2
155.494
Bảng 2.1: Bảng thông sốmáy biến áp
2.3
Xác định tâm các nhóm phụtải của phân xưởng
– Tâm qui ước của các nhóm phụtải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M
có toạđộđược xác định : M(X,Y) theo hệtrục toạđộxOy
X =
Pn
1 Pixi
n
P
1 Pi
; Y =
Pn
1 Piyi
n
P
1 Pi
(2.3)
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
18
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Trong đó:
X,Y : là toạđộcủa tâm các nhóm phụtải của phân xưởng.
xi, yi :là tọa độphụtải thứi tính theo hệtrục toạđộxOy đã chọn.
Pi : là công suất của phụtải thứi
Ta có tọa độtâm của các nhóm phụtải :
STT
Tên nhóm
X
Y
1
Nhóm 1
13180.60
33444.10
2
Nhóm 2
5971.99
25527.23
3
Nhóm 3
6505.51
10023.85
4
Nhóm 4
19541.18
20389.10
5
Nhóm 5
18459.04
8088.75
Tâm phụtải của phân xưởng :
X=13120,50
Y=18327,83
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
19
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
2.4
Lựa chọn sơ đồnối điện tối ưu
2.4.1
Nguyên tắc chung
Trong mạng điện phân xưởng,dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc
sau:
• Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép. Trong phân xưởng thì điều
kiện này có thểbỏqua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể
• Kiểm tra độsụt áp khi có động cơ lớn khởi động. Điều kiện này ta cũng có thể
bỏqua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn.
• Đảm bảo điều kiện phát nóng.
Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính là đảm bảo điều kiên phát nóng.Sau đây
ta sẽxét cụthểvềđiều kiện phát nóng.
Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn
k1.k2.Icp ≥Imax
(2.4)
Trong đó:
– k1 : là hệsốhiệu chỉnh theo nhiệt độmôi trường đặt cáp.
– k2 : là sốlượng cáp đi song song trong rãnh.
– Icp : là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).
– Ilvmax : là dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị
điện đơn lẻ.
+) Với cáp từTBA đến các TPP ta đi lộkép, cáp được đặt trong hào cáp, k1 =1.
+) Với cáp từTPP đến các TĐL ta đi lộkép, cáp đặt trong rãnh,k2 =1.
2.4.2
Chọn dạng sơ đồnối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng chính sau:
+ Sơ đồhình tia :
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
20
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Hình 2.1: Sơ đồhình tia
Mạng cáp các thiết bịđược dùng điện được cung cấp trực tiếp từcác tủđộng lực
(TĐL) hoăc từcác tủphân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồCCĐ
có độtin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng ởcác hộloại I và
loại II.
+ Sơ đồđường dây trục chính :
Hình 2.2: Sơ đồphân nhánh dạng cáp
-Kiểu sơ đồphân nhánh dạng cáp. Các TĐL được CCĐ từTPP bằng các đường cáp
chính các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủđộng lực, còn các thiết bị
cũng nhận điện từcác TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài
thiết bị. Ưu điểm của sơ đồnày là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với
các phân xưởng có phụtải nhỏ, phân bốkhông đồng đều. Nhược điểm là độtin cậy
cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộloại III.
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
21
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
Hình 2.3: Sơ đồphân nhánh bằng đường dây
-Kiểu sơ đồphân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà). Từ
các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từcác đường trục chính được nối
bằng cáp riêng đến từng thiết bịhoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồnày thuận tiện cho
việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độtin cậy CCĐ, dễgây sựcố
chỉcòn thấy ởmột sốphân xưởng loại cũ.
Hình 2.4: Sơ đồphân nhánh bằng đường dây trên không
-Kiểu sơ đồphân nhánh bằng đường dây trên không. Bao gồm các đường trục chính
và các đường nhánh. Từcác đường nhánh sẽđược trích đấu đến các phụtải bằng
các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồnày chỉthích ứng khi phụtải khá phân tán công
suất nhỏ(mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bốtrí ngoài trời. Kiểu sơ đồ
này có chi phí thấp đồng thời độtin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộphụtải loại III
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
22
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
ít quan trọng.
+ Sơ đồthanh dẫn :
Hình 2.5: Sơ đồthanh dẫn
TừTPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộthanh dẫn. Từbộthanh dẫn này sẽnối
bằng đường cáp mềm đến từng thiết bịhoặc nhóm thiết bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ
này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi
hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộphụtải khi công suất lớn và tập trung.
+Sơ đồhỗn hợp :
Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồtrên tuỳtheo các yêu cầu riêng của từng phụtải
hoặc của các nhóm phụtải.
⇒Từcác ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồvà sơ đồbốtrí thiết bịtrong phân
xưởng ta chọn dạng sơ đồhỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng.
2.4.3
Lựa chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng
Chọn dây dẫn đến trạm biến áp của xưởng là dây kép cáp lõi đồng
Ta có dòng điện chạy trên đường dây:
Ilv =
Sttpx
2.
√
3.Uđm
= 314, 43
2.
√
3.22 = 4, 13(A)
Mật độdòng kinh tếứng với Tmax = 4500(h) là 3,1 (A/mm2) (Bảng 6.10 Trang 189
[1])
Vậy tiết diện dây cáp là :
SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2
23
Đại học Điện Lực
L
AT
EX
Đồán cung cấp điện
GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải
F = Ilv
Jkt
= 4, 13
3, 1 = 1, 33(mm2)
Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE , đai thép , vỏPVC do hãng FURUKAWA
chếtạo , mã hiệu XLPE.35 có r0 = 0, 524(Ω/km) , x0 = 0, 13(Ω/km) , Icp = 170(A)
(Cáp được đặt trong rãnh ) ( Tra bảng PL23-Trang 300 [2])
-Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Ta có: k1.k2.Icp = 1.1.170 = 170(A) , Imax = Isc = 2.Ilvmax = 2.4, 13 = 8, 26(A)
⇒k1.k2.Icp ≥Imax ( thỏa mãn điều kiện)
Ilv < 170 (thỏa mãn) -Tổn thất điện áp trên đường dây △U = (P.r0 + Q.x0).L 2.Uđm = (210, 67.0, 524 + 233, 84.0, 13).150.10−3 2.22 = 0, 48(V ) -Tổn thất điện năng: △A = P 2 + Q2 U 2 đm .r0.L 2 .τ Với τ = (0, 124 + Tmax.10−4)2.8760 = (0, 124 + 4500.10−4)2.8760 = 2886, 2 (h) ⇒△A = 210, 672 + 233, 842 222 .0, 524.150.10−6 2 .2886, 2 = 23, 22(kWh) -Chi phí tổn thất điện năng hàng năm C = △A.△c = 23, 22.1500 = 34830 (đồng) -Vốn đầu tư đường dây(dây kép) V = 1, 6.v0.L Với v0 = 124, 8.106( đồng/km) ( PLB- bảng 7.pl-Trang 466 [2]) ⇒V = 1, 6.124, 8.106.150.10−3 = 29, 95.106 (đồng). ⇒Z = p.V + C = (atc + avh).V + C Với atc = 1 Ttc = 1 8 = 0, 125, avh = 0, 1 ⇒Z = (0, 125 + 0, 1).29, 95.106 + 34830 = 6773, 6.103(đồng) SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 24 Đại học Điện Lực L AT EX Đồán cung cấp điện GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải 2.4.4 Lựa chọn dây dẫn và đi dây trong phân xưởng 2.4.4.1 Phương án 1 Đặt tủphân phối tại tâm phụtải của phân xưởng. Tủđộng lực đặt tại tâm của các nhóm phụtải. SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 25 Đại học Điện Lực