Tài liệu đồ án cung cấp điện đại học điện lực

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay nền kinh tế nước ta đang trên đà tăng trưởng mạnh mẽ theo đường lối công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước , vì vậy nhu cầu sử dụng điện trong lĩnh vực công nghiệp ngày một tăng cao . Hàng loạt khu chế xuất , khu công nghiệp cũng như các nhà máy , xí nghiệp công nghiệp được hình thành và đi vào hoạt động . Từ thực tế đó , việc thiết kế cung cấp điện là một việc vô cùng quan trọng và là một trong những việc đầu tiên cần phải làm . Việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện là không đơn giản vì nó đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức tổng hợp về nhiều chuyên ngành khác nhau như cung cấp điện , thiết bị điện , an toàn điện ,. . . Ngoài ra còn phải có sự hiểu biết nhất định về những lĩnh vực liên quan như xã hội , môi trường , về các đối tượng sử dụng điện và mục đích kinh doanh của họ. . . Vì vậy đồ án môn học Cung cấp điện là bước khởi đầu giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu được một cách tổng quát những công Cung cấp điện. LAT EX việc phải làm trong việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện và về chuyên ngành Mặc dù kiến thức còn nhiều hạn chế nhưng em cũng đã cố gắng để hoàn thành tốt đồ án môn học này. Em rất mong sẽ nhận được nhiều lời góp ý của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy PHẠM Mạnh Hải đã giúp đỡ em thoàn thành bản đồ án 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 GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện BÀI TOÁN THIẾT KẾ Thiết kế cung cấp điện "Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp" A.Dữ kiện Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp 4Ucp = 3.5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cosϕ = 0.90. Hệ số chiết 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 tụ bù là 110.103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ 4Pb = 0.0025 kW/kVAr. Giá điện trung bình g = 1250đ/kWh. Điện áp lưới phân phối là 22kV. LAT EX Thời gian sử dụng công suất cực đại TM = 4500 (h). Chiều cao phân xưởng h = 4.7 (m). Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 150(m). Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. Số hiệu trên sơ đồ 1;7;10;20;31 2;3 4;19;27 5;8 6;25;29 9;15 11;16 12;13;14 17 18;28 21;22;23;24 26;30 Tên thiết bị Hệ số cos ϕ Công suất đặt ksd kW theo các phương án A Quạt gió 0.35 0.67 3;3;5.5;7.5;7.5 Máy biến áp hàn , ε = 0.4 0.32 0.58 6;12 Cần cẩu 10T, ε = 0.4 0.23 0.65 18;20;30 Máy khoan đứng 0.26 0.66 2.8;7.5 Máy mài 0.42 0.62 1.5;2.2;5.5 Máy tiện ren 0.30 0.58 2.2;7.5 Máy bào dọc 0.41 0.63 12;18 Máy tiện ren 0.45 0.67 5.5;8.5;10 Cửa cơ khí 0.37 0.70 2.8 Quạt gió 0.45 0.83 10;8 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0.53 0.69 10;12;15;17 Máy ép quay 0.35 0.54 4;7.5 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 2 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải LAT EX Đồ án cung cấp điện Hình 1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 3 Đại học Điện Lực Mục lục 1 Tính toán phụ tải điện 6 1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Tính toán phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Phân chia nhóm thiết bị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: . . . 10 1.2.3 Phụ tải tính toán tổng hợp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2 Xác định sơ đồ cấp điện LAT EX 1.2.1 7 16 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 16 2.2 Chọn số lượng và công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.1 Chọn số lượng máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.2 Chọn công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 18 2.4 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.1 Nguyên tắc chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.2 Chọn dạng sơ đồ nối 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 bị trong sơ đồ nối điện của phân xưởng 39 3.1 Tính toán chế độ ngắn 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 hạ áp . . . . . . . . 40 3.1.3 Tính ngắn mạch cho toàn bộ phân xưởng . . . . . . . . . . . . . 43 3.2 Chọn thiết bị bảo vệ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4 GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện 3.2.1 Chọn thiết bị bảo vệ phía cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.2.2 Chọn thiết bị phía hạ áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4 Tính toán bù , nâng cao hệ số công suất 57 4.1 Khái quát chung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.2.1 Biện pháp tự nhiên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 quả về mặt kinh tế của bù công suất phản kháng LAT EX 63 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 5 Đại học Điện Lực Chương 1 Tính toán phụ tải điện 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 huỷ hoại cách điện. LAT EX Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống...Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên 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 độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp. Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu • Phương pháp tính theo hệ số kM và công suất trung bình • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm • Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp. 6 GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện 1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích: (1.1) Pcs = P0 .S = P0 .a.b Trong đó: - P0 là suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng,P0 = 15 W/m2 . - S là diện tích được chiếu sáng, m2 . LAT EX - a là chiều dài của phân xưởng, m - b là chiều rộng của phân xưởng, m => Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa là: Pcs = 15.24.36 = 12, 96(kW ) 103 Ở trong trường hợp này ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng nên cos ϕ = 1 Qcs = 0(kV ar) 1.2 1.2.1 Tính toán phụ tải động lực Phân chia nhóm thiết bị 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 được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 7 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện • Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng. • Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải 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 bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều để dễ dàng cho việc điều khiển và vận hành Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể. LAT EX Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng sau : SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 8 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện Số hiệu trên sơ đồ 1 2 3 4 5 6 1 2 3 17 18 19 1 2 3 4 5 6 7 5 6 7 8 12 4 13 1 2 3 4 5 6 7 9 15 10 11 16 20 14 1 2 3 4 5 6 7 21 22 23 25 26 29 30 1 2 3 4 5 23 24 31 26 27 Tên thiết bị NHÓM 1 Quạt gió Máy biến áp hàn Máy biến áp hàn Cửa cơ khí Quạt gió Cần cẩu 10T Tổng công suất NHÓM 2 Máy khoan đứng Máy mài Quạt gió Máy khoan đứng Máy tiện ren Cần cẩu 10T Máy tiện ren Tổng công suất NHÓM 3 Máy tiện ren Máy tiện ren Quạt gió Máy bào dọc Máy bào dọc Quạt gió Máy tiện ren Tổng công suất NHÓM 4 Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Máy mài Máy ép quay Máy mài Máy ép quay Tổng công suất NHÓM 5 Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Quạt gió Máy ép quay Cần cẩu 10T Tổng công suất Hệ số ksd cos ϕ Công suất đặt kW 0.35 0.32 0.32 0.37 0.45 0.23 0.67 0.58 0.58 0.7 0.83 0.65 3 6 12 2.8 10 20 53.8 0.26 0.42 0.35 0.26 0.45 0.23 0.45 0.66 0.62 0.67 0.66 0.67 0.65 0.67 2.8 1.5 4 7.5 5.5 18 8.5 47.8 0.30 0.30 0.35 0.41 0.41 0.35 0.45 0.58 0.58 0.67 0.63 0.63 0.67 0.67 2.2 7.5 5.5 12 18 7.5 10 62.7 0.53 0.53 0.53 0.42 0.35 0.42 0.35 0.69 0.69 0.69 0.62 0.54 0.62 0.54 10 12 15 2.2 4 5.5 7.5 56.2 0.53 0.53 0.35 0.35 0.23 0.69 0.69 0.67 0.54 0.65 15 17 7.5 4 30 73.5 LAT EX STT Bảng 1.1: Bảng phân nhóm phụ tải SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 9 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải động lực: 1.2.2.1 Xác định phụ tải cho nhóm 1 a, Xác định hệ số sử dụng tổng hợp ksd P Hệ số sử dụng tổng hợp được xác định theo công thức: P ksd P = Pi .ksdi Pi (1.2) P Trong đó - ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị - Pi là công suất đặt của thiết bị ⇒ Hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: (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 ⇒ ksd P = 0, 31 LAT EX ksd P = b, Xác định số phụ tải hiệu quả nhq - Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1 được xác định theo số thiết bị tương đối n∗ và công suất tương đối P∗ trong nhóm +) Gọi Pnmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Ta có : n1 n        n∗ =       P1 P∗ = P (1.3) Trong đó 1 - n1 : Số thiết bị có cống suất lớn hơn .Pnmax 2 1 - P1 : Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn .Pnmax 2 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 10 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện - n : Số thiết bị trong nhóm - P : Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm Có 2 phương pháp để tính n∗hq : -Tra bảng PL4 Trang 264 [1] . -Tính theo công thức : n∗hq = 0, 95 (1 − P∗ )2 + n∗ 1 − n∗ (1.4) P∗2 nhq = n∗hq .n (1.5) Hệ số cực đại kM : -Tra bảng PL5- Trang 265 [1]. -Tính theo công thức : 1 − ksd P (1.6) LAT EX kM = v u u 1 + 1, 3t nhq .ksd P + 2 Theo thảo luận cùng thầy Hải và để thuận tiện trong tính toán ở đây ta tính n∗hq theo công thức và kM được tra theo bảng PL5. +)Nhìn từ bảng số liệu của nhóm 1 ở bảng 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 0, 95 = 0, 7 2 ⇒ nhq = 2 (1 − P∗ ) 0, 59 (1 − 0, 59)2 + + n∗ 1 − n∗ 0, 33 1 − 0, 33 P∗2 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 11 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện ⇒ 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 ⇒ Phụ tải tính toán của nhóm 1: Ptt1 = kM .ksd . 6 P Pi = 2, 1.0, 31.53, 8 = 35, 59(kW) i=1 +) Hệ số P công suất trung bình của nhóm 1: 3.0, 67 + 6.0, 58 + 12.0, 58 + 2, 8.0, 7 + 10.0, 83 + 20.0, 65 Pi . cosϕi = = 0, 66 cosϕtb = P Pi 3 + 6 + 12 + 2, 8 + 10 + 20 NHÓM 1 2 3 4 5 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm còn lại Pmax 0,5.Pmax (kW) (kW) 20 10 18 9 18 9 15 7,5 30 15 n1 2 1 3 3 2 P1 n (kW) 32 6 18 7 40 7 37 7 47 5 PP (kW) 53,8 47,8 62,7 56,2 73,5 n* P* n∗hq nhq 0,33 0,14 0,43 0,43 0,4 0,59 0,38 0,64 0,66 0,64 0,7 0,65 0,77 0,76 0,77 4,2 4,55 5,39 5,32 3,85 LAT EX 1.2.2.2 Bảng 1.2: Bảng số thiết bị hiệu quả của các nhóm +) Với số thiết bị hiệu quả đã tính được,ta có bảng phụ tải tính toán cho các nhóm trong bảng sau: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 12 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ ksd cosϕ 1 2 3 4 5 6 Quạt gió Máy biến áp hàn Máy biến áp hàn Cửa cơ khí Quạt gió Cần cẩu 10T 1 2 3 17 18 19 0,35 0,32 0,32 0,37 0,45 0,23 0,67 0,58 0,58 0,7 0,83 0,65 Tổng P(kW) Pksd NHÓM 1 3,00 1,05 6,00 1,92 12 3,84 2,80 1,04 10,00 4,50 20,00 4,60 53,8 16,95 NHÓM 2 2,80 0,73 1,50 0,63 4,00 1,40 7,50 1,95 5,50 2,48 18,00 4,14 8,50 3,83 47,80 15,152 NHÓM 3 2,20 0,66 7,50 2,25 5,50 1,93 12,00 4,92 18,00 7,38 7,50 2,63 10,00 4,50 62,70 24,26 NHÓM 4 P.cosϕ 0,66 1,85 0,93 2,68 4,95 3,69 11,70 5,70 31,49 0,32 4,55 2,08 33,33 0,66 1,28 4,35 3,69 7,56 11,34 5,03 6,70 39,94 0,39 5,39 1,6 44,88 0,64 0,48 5,32 1,57 42,18 0,65 0,38 3,85 1,87 52,14 0,66 1 2 3 4 5 6 7 Máy tiện ren Máy tiện ren Quạt gió Máy bào dọc Máy bào dọc Quạt gió Máy tiện ren 9 15 10 11 16 20 14 0,30 0,30 0,35 0,41 0,41 0,35 0,45 0,58 0,58 0,67 0,63 0,63 0,67 0,67 21 0,53 0,69 10,00 5,30 6,90 22 0,53 0,69 12,00 6,36 8,28 23 0,53 0,69 15,00 7,95 10,35 25 26 29 30 0,42 0,35 0,42 0,35 0,62 0,54 0,62 0,54 2,20 0,92 4,00 1,40 5,50 2,31 7,50 2,63 56,20 26,87 NHÓM 5 1,36 2,16 3,41 4,05 36,51 23 0,53 0,69 15,00 7,95 10,35 24 0,53 0,69 17,00 9,01 11,73 31 26 27 0,35 0,35 0,23 0,67 0,54 0,65 7,50 4,00 30,00 73,50 2,63 1,40 6,90 27,89 5,03 2,16 19,50 48,77 LAT EX 4 5 6 7 Tổng 1 2 3 4 5 Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Quạt gió Máy ép quay Cần cẩu 10T Tổng cosϕtb 35,59 0,66 0,62 0,67 0,66 0,67 0,65 0,67 3 Ptt 2,1 0,26 0,42 0,35 0,26 0,45 0,23 0,45 2 kM 4,2 5 6 7 8 12 4 13 Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Bàn lắp ráp và thử nghiệm Máy mài Máy ép quay Máy mài Máy ép quay nhq 0,31 Máy khoan đứng Máy mài Quạt gió Máy khoan đứng Máy tiện ren Cần cẩu 10T Máy tiện ren Tổng 1 P 2,01 3,48 6,96 1,96 8,30 13,00 35,71 1 2 3 4 5 6 7 Tổng ksd Bảng 1.3: Bảng phụ tải tính toán của các nhóm SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 13 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện Nhóm Ptt (kW) Cosϕtb 1 35,59 0,66 2 33,33 0,66 3 44,88 0,64 4 42,18 0,65 5 52,14 0,66 Tổng 208,12 0,65 Ptt cosϕtb 23,49 22,00 28,72 27,42 34,41 136,04 kđt 0,95 Bảng 1.4: Bảng tổng hợp phụ tải tính toán các nhóm Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng: Pttdlpx = kđt . n X Ptti (1.7) i=1 Trong đó: - Pttdlpx : Phụ tải động lực tính toán toàn phân xưởng LAT EX - kđt : Hệ số đồng thời cực đại của các phân xưởng, lấy kđt =0,95 - Ptti : Công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i - n: số nhóm +) Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng là : Pttdlpx =208,12.0,95=197,71(kW) +) Hệ số công suất trung bình của các nhóm phụ tải động lực là: P cosϕtb = 1.2.3 136, 04 Ptti . cosϕi = = 0, 65 P Ptti 208, 12 Phụ tải tính toán tổng hợp Loại phụ tải Ptt (kW) cosϕ Động lực 197,71 0,65 Chiếu sáng 12,96 1 Bảng 1.5: Phụ tải tính toán phân xưởng +)Công suất tác dụng tính toán của toàn phân xưởng: SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 14 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện Pttpx = Pcs + Pttdlpx = 12, 96 + 197, 71 = 210, 67 (kW) +) Hệ số công suất của cả phân xưởng: P cos ϕpx = 197, 71.0, 65 + 12, 96.1 Ptti .cosϕi = = 0, 67 P Ptti 210, 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: 210, 67 Pttpx = = 314, 43(kV A) cosϕpx 0, 67 LAT EX Sttpx = SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 15 Đại học Điện Lực Chương 2 Xác định sơ đồ cấp điện 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau: LAT EX - Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễ dàng thay máy biến áp, gần các đường vận chuyển ....) - Vị trí trạm phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xí nghiệp. - Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng phòng cháy nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường bên trái, phía ngoài, cách góc trên của phân xưởng 1 khoảng là 14 (m) 2.2 2.2.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp Chọn số lượng máy biến áp Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện. Các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết. Hộ tiêu 16 GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ). Ở đây số phụ tải loại I chiếm 70%,ta sẽ sử dụng 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 đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật. Được tiến hành dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải ... Sau đây là một số tiêu chuẩn chọn máy biến áp: +) Khi làm việc ở điều kiện bình thường: n.khc .SđmB ≥ Stt LAT EX (2.1) +) Kiểm tra khi xảy ra sự cố một máy biến áp( đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA): (n − 1).khc .kqt .SđmB ≥ Sttsc (2.2) Trong đó: • n : Số máy biến áp của trạm. • khc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy khc = 1. • kqt : Hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải không quá 0,93. • Sttsc : Công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA(các phụ tải loại III), nhờ vậy có thể giảm 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 GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện +) Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế. 2.2.2.2 Chọn máy biến áp cho phân xưởng Ta có: - Số lượng máy biến áp n=2 - Stt = 314, 43(kVA) Stt 314, 43 = = 157, 22(kV A) n.khc 2.1 Ta sẽ chọn 2 máy biến áp do THIBIDI chế tạo, mỗi máy sẽ có công suất 180 kVA(Theo ⇒ SMBA ≥ bảng giá số 03/BG/TBĐ/2014 [3]) +) Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sự cố Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp,ta sẽ cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống,ta có: LAT EX Sttsc 0, 7.Stt 0, 7.314, 43 = = = 157, 22(kV A) kqt 1, 4 1, 4 Sttsc (thỏa mãn) ⇒ SM BA ≥ kqt Vậy ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song,mỗi máy có công suất 180 kVA. SM BA (kVA) 2x 180 Điện áp (kV) 22/0,4 4P0 4Pk Uk % I0 % (kW) (kW) 0,315 2,185 4 2 Vốn đầu tư MBA ( .1000đ) 155.494 Bảng 2.1: Bảng thông số máy biến áp 2.3 Xác định tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng - Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định : M(X,Y) theo hệ trục toạ độ xOy Pn X= SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 1 Pi x i ;Y n P Pi 1 18 Pn 1 = P n 1 Pi y i (2.3) Pi Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện Trong đó: X,Y : là toạ độ của tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng. xi , yi :là tọa độ phụ tải thứ i tính theo hệ trục toạ độ xOy đã chọn. Pi : là công suất của phụ tải thứ i Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải : 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 phụ tải của phân xưởng : Y=18327,83 LAT EX X=13120,50 SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 19 Đại học Điện Lực GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ án cung cấp điện 2.4 Lựa chọn sơ đồ nối 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 thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể • Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động. Điều kiện này ta cũng có thể bỏ qua 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 sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng. LAT EX Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn k1 .k2 .Icp ≥ Imax Trong đó: (2.4) - k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp. - k2 : là số lượng 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 từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, k1 =1. +) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh,k2 =1. 2.4.2 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng chính sau: + Sơ đồ hình tia : SVTH : Đinh Trọng Thủy -D6H2 20 Đại học Điện Lực