Đồ án Nguyên lý hệ thống cung cấp điện của nhà máy và phân xưởng Sửa chữa cơ khí

chọn biến áp phân xưởng: a) Phương án 1: Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó : 1- Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Kho củ cải đường” và “Kho than”. Tính toán công suất của máy biến áp trong một trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 2- Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng thái và nấu củ cải đường ” và “Bộ phận cô đặc”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 750 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 750 (kVA) là hợp lý. 3- Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng tinh chế ” và “Kho thành phẩm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 4- Trạm biến áp 4 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng sửa chữa cơ khí ” và “Trạm bơm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. b) Phương án 2: Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó : 1- Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng thái và nấu củ cải đường ” và “Kho củ cải đường”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 630 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 630 (kVA) là hợp lý. 2- Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Bộ phận cô đặc ” và “Kho thành phẩm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 500 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 3- Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng tinh chế ”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 500 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 4- Trạm biến áp 4 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng sửa chữa cơ khí ” ,“Trạm bơm” và “ Kho than”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 750 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 750 (kVA) là hợp lý. 4.2.4. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau, tùy thuộc điều kiện của khí hậu, của nhà máy cũng như kích thước của trạm biến áp. Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất, tránh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại. Song trạm biến áp cũng có thể đặt ngoài trời,đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản suất. Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn. Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo mỹ quan, không ảnh hưởng đến quá trình sản suất cũng như phải thuận tiện cho vận hành, sửa chữa. Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình vận hành. Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp. Ta đã có công thức tổng quát xác định tâm phụ tải : ; ; Với + Slà công suất của phân xưởng thứ i + x; y là toạ độ của phân xưởng thứ i, được cho trên sơ đồ mặt bằng + Z là trục toạ độ tính đến độ cao bố trí của thiết bị so với chiều dài và chiều rộng. Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy, vị trí của các phân xưởng được ghi trong bảng sau ( hàng ngang là ký hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ , hàng dọc là toạ độ của chúng theo trục X và Y ) 1 2 3 4 5 6 7 9 X 32 75 92 105 105 78 49 12 Y 9 9 9 9 21 48 48 51 Từ đó ta có bảng tổng kết về tâm các phụ tải như sau (Trang bên): 4.2.4. Các phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng : 1. Các phương án cấp điện: a) Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Đây là phương án đưa trực tiếp đường dây cung cấp 35 (kV) đến từng máy biến áp phân xưởng, và máy biến áp phân xưởng thực hiện hạ điện áp trực tiếp từ 35 (kV) xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Do đó phương án này giảm được vốn đầu tư xây trạm biến áp trung gian, giảm tổn thất và Phương án Tên trạm Vị trí trạm X Y Phương án 1 B1 22,5 28,94 B2 82,7 9 B3 105 11,4 B4 60 48 Phương án 2 B1 59,4 9 B2 95,1 11,85 B3 105 9 B4 44,7 49 nâng cao năng lực truyền tải của mạng điện. Tuy nhiên độ tin cậy của sơ đồ này không cao, thiết bị sử dụng đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao. b) Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian: Theo phương án này, điện áp 35 (kV) từ nguồn tới sẽ được hạ xuống 6 (kV), nhờ biến áp trung gian, và từ đó được đưa tới các trạm biến áp phân xưởng, lại được hạ xuống 0.4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Phương án này có ưu điểm là vận hành an toàn, độ tin cậy cao. Tuy nhiên làm tăng giá thành cho việc xây dung trạm biến áp trung gian và gây tổn hao trên đường dây. Với phương án này, phải chọn trạm biến áp trung gian gồm có hai máy làm việc song song và công suất mỗi máy phải đảm bảo: n.S ≥ S Vậy ta chọn MBATG loại có công suất S = 2500 (kVA). Kiểm tra điều kiện sự cố một máy biến áp: Thay số vào ta có: Vậy ta chọn MBATG có công suất S = 2500 (kVA) là hợp lý. Vị trí đặt TBATG nên để gần với tâm phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Có toạ độ (theo tính toán tương tự như trên): X=70,8 Y=22,15 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm: Theo phương pháp này, điện năng từ hệ thống được đưa về trạm phân phối trung tâm, từ đó điện được đưa tới các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 0,4 (kV) cung cấp cho phụ tải. Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản, an toàn hơn phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu mà vẫn đảm bảo tổn thất thấp. Song phương án này có nhược điểm là thiết bị đắt tiền. Từ các phương án đã đưa ra ta có các phương án đi dây như sau (hình vẽ) : 2. Lựa chọn phương án đi dây cho mạng điện phân xưởng: Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loại 2, nên điện cung cấp cho nhà máy được truyền tải bằng đường dây tren không lộ kép. Mạng cao áp nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép. Sơ đồ này có ưu điểm sau: + Độ tin cậy cấp điện cao. + Dễ vận hành , sửa chữa. + Các phân xưởng không bị ảnh hưởng lẫn nhau khi xảy ra sự cố. + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Mặt khác, để đảm bảo mỹ quan các dây dẫn được đặt trong các hào bê tông chìm dưới đất và chạy dọc đường giao thông chính trong nhà máy. 4.3.Tính toán chi tiết cho từng phương án: a) Phương án 1: Phương án này sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống điện đến, hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng và biến áp tổng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) TBATG 2500 35/6,3 3,3 21,5 6,5 0,8 2 270.300 540.600 B1 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B2 750 6,3/0,4 1,3 6,5 5 1,4 2 83.300 166.600 B3 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B4 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp :1.100.200.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức sau: (kWh) Trong đó : + n : số máy biến áp trong trạm. + t : thời gian vận hành của MBA. Với máy vận hành cả năm t=8760 h + τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Do nhà máy làm việc 3 ca (T= 6000 h) và hệ số công suất của nhà máy cosφ = 0,71 nên do đó τ = 4300 h + ∆P, ∆P: tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của máy biến áp + S : công suất tính toán của trạm biến áp + S : công suất định mức của MBA * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: + Tính toán cho trạm biến áp trung gian: Có S = 3708,6 (kVA) S= 2500 (kVA) ∆P = 21,5 (kW) ∆P = 3,3 (kW) Thay vào ta có : (kWh) (kWh) Tính toán tương tự cho các tạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau: (Trang bên) Tên trạm Số máy S (kVA) S (kVA) ∆P (kW) ∆P (kW) ∆A(kWh) TBATG 2 3708,53 2500 21,5 3,3 159538,5 B1 2 853 560 5,34 0,97 43632,4 B2 2 1429,45 750 6,5 1,3 73541,3 B3 2 1025,73 560 5,34 0,97 55513 B4 2 930,74 560 5,34 0,97 48709,1 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 380934,3 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất : + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng: Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nên cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế J. Đối với nhà máy sản xuất đường làm việc 3 ca có thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 6000 h, chọn cáp lõi đồng và tra bảng ta có mật độ dòng kinh tế : J= 2,7. Mặt khác do cáp từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên : Sau khi chọn cáp ta phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng : Trong đó : k: hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp, ở đây k=1. k: hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong 1 rãnh. ễÛ đây, mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm. Có k= 0.93. Do khoảng cách từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp ∆U của dây cáp. + Tiến hành tính toán chi tiết cáp cho từng trạm: a) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B1: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65(A) > I= 2.I = 82,36 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) b) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B2: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi, XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 35 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.170 = 158,1(A) > I= 2.I = 133,56 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 35 mm và có I= 170 (A) c) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B3: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2 > I= 2.I = 98,8 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A) d) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B4: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2 > I= 2.I = 89,56 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A). + Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về các phân xưởng: Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán. Với phương án 1 ta không cần tính. Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên, ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) Đơn giá (10đ/m ) Thành tiền (10đ) TBGTG → B1 316 244 1,47 56 13.664 TBGTG → B2 335 88,5 0,668 175 15.487,5 TBGTG → B3 325 213,5 0,927 110,6 23.613,1 TBGTG → B4 325 138,5 0,927 110,6 15.318,1 Tổng vốn đầu tư dây cáp: 68.082.700 đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: Trong đó : (Ω) với n là số đường dây đi song song. Từ đó có tổn thất trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là: (kW) Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại, ta có kết quả sau : ( Bảng trang bên) Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) S (kVA) ∆P (kW) TBGTG → B1 316 244 1,47 853 3,328 TBGTG → B2 335 88,5 0,668 1429,45 1,68 TBGTG → B3 325 213,5 0,927 1025,73 2,9 TBGTG → B4 325 138,5 0,927 930,74 1,54 Tổng tổn thất tác dụng trên dây dẫn : ∑∆P = 9,45 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : ∆A = ∑∆P.τ (kWh) Với τ là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có τ = 4300 h. Từ đó ta có : ∆A =∑∆P.τ = 9,45.4300 = 40635 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 1 : Tổng số vốn đầu tư của phương án 1: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và đường dây. K = K + K= 1.100.200.000 + 68.082.700 = 1.168.282.700 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ∆A = ∆A + ∆A = 380.934,3 + 40.635 = 421.569,3 (kW) Chi phí tính toán của phương án 1: Z = (a + a). K + c. ∆A = ( 0,1 + 0,2) 1.168.282.700 + 1000. 421.569,3 = 772.054.110 (đ) b) Phương án 2: Phương án này sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống điện đến, hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng và biến áp tổng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) TBATG 2500 35/6,3 3,3 21,5 6,5 0,8 2 270.300 540.600 B1 630 6,3/0,4 1,1 6 5 1,4 2 76.200 152.400 B2 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B3 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B4 750 6,3/0,4 1,3 6,5 5 1,4 2 83.300 166.600 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp :1.121.600.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức đã có ở trên và thực hiện tính toán chi tiết cho từng trạm. * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: + Tính toán cho trạm biến áp trung gian: Có S = 3708,6 (kVA) S= 2500 (kVA) ∆P = 21,5 (kW) ∆P = 3,3 (kW) Thay vào ta có : (kWh) (kWh) Tính toán tương tự cho các tạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau: Tên trạm Số máy S (kVA) S (kVA) ∆P (kW) ∆P (kW) ∆A(kWh) TBATG 2 3708,53 2500 21,5 3,3 159538,5 B1 2 1231,2 630 6 1,1 68540,1 B2 2 847,85 560 5,34 0,97 43936,2 B3 2 824,13 560 5,34 0,97 41859,8 B4 2 1335,74 750 6,5 1,3 67103,5 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 380978,1 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất : + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng: Các công thức tính toán như trên. + Tiến hành tính toán chi tiết cáp cho từng trạm: a) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B1: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2(A) > I= 2.I = 118,48 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A) b) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B2: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi, XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65(A) > I= 2.I = 81,6 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) c) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B3: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65 > I= 2.I = 79,3 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) d) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B4: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2 > I= 2.I = 128,54 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A). + Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về các phân xưởng: Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán. Với phương án 2 này ta chỉ cần tính cho đoạn từ trạm biến áp 2 đến kho thành phẩm. Chọn cáp từ trạm biến áp 2 đến kho thành phẩm. Do kho thành phẩm là hộ loại 3 nên ta chỉ cần dùng cáp lộ đơn để cấp điện. Do chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k= 1. Điều kiện chọn cáp là : . Dựa vào đó ta chọn loại cáp đồng 4 lõi (1 trung tính) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có I= 450 (A) Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên, ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) Đơn giá (10đ/m ) Thành tiền (10đ) TBGTG → B1 325 87 0,927 110,6 9.622,2 TBGTG → B2 316 132 1,47 56 7.392 TBGTG → B3 316 183,2 1,47 56 10.259,2 TBGTG → B4 325 187,25 0,927 110,6 20.709,85 B2 → Kho TP 3180+75 67,5 0,991/0,193 512,82 34.615,4 Tổng vốn đầu tư cho dây cáp : 82.598.650 (đ) + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: Trong đó : (Ω) với n là số đường dây đi song song. Từ đó có tổn thất trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là: (kW) Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại, ta có kết quả sau (bảng): Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) S (kVA) ∆P (kW) TBGTG → B1 325 87 0,927 1231,2 1,7 TBGTG → B2 316 132 1,47 847,85 1,94 TBGTG → B3 316 183,2 1,47 824,13 2,54 TBGTG → B4 325 187,25 0,927 1335,74 4,3 B2 → Kho TP 3180+75 67,5 0,991/0,193 295,86 0,163 Tổng tổn thất tác dụng trên đường dây : ∑∆P = 10,643 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : ∆A = ∑∆P.τ (kWh) Với τ là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có τ = 4300 h. Từ đó ta có : ∆A =∑∆P.τ = 10,643.4300 = 45764,9 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 2 : Tổng số vốn đầu tư của phương án 2: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và đường dây. K = K + K= 1.121.600.000 + 82.598.650 = 1.204.198.650 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ∆A = ∆A + ∆A = 380.978,1 + 45.764,9 = 426743 (kW) Chi phí tính toán: Z = (a + a). K + c. ∆A = ( 0,1 + 0,2) 1.204.198.650 + 1000. 426743 = 788.002.595 (đ) c) Phương án 3: Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống điện đến, cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp trực tiếp từ 35 (kV) xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) B1 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 2 84.000 168.000 B2 750 35/0,4 1,35 7,1 5,5 1,4 2 99.500 199.000 B3 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 2 84.000 168.000 B4 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 2 84.000 168.000 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp : 703.000.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức đã có ở trên và thực hiện tính toán chi tiết cho từng trạm. * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: Tính toán tương tự cho các trạm biến áp như phần trên ta có : Tên trạm Số máy Sttnm (kVA) SđmB (kVA) ∆PN (kW) ∆P0 (kW) ∆A (kWh) B1 2 853 560 5,47 1,06 43.632,4 B2 2 1429,45 750 7,1 1,35 79.103,4 B3 2 1025,73 560 5,47 1,06 58.027,5 B4 2 930,74 560 5,47 1,06 51.058 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 231.821,3 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất : + Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp phân xưởng: Tương tự như trên, để chọn cáp cao áp ta cũng dựa vào mật độ dòng kinh tế J: Với J= 2,7. Mặt khác do cáp từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên : Sau khi chọn cáp ta phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng : Trong đó : k: hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp, ở đây k=1. k: hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong 1 rãnh. ễÛ đây, mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm. Có k= 0.93. Do khoảng cách từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp ∆U của dây cáp. + Tiến hành tính toán chi tiết cáp cho từng trạm: a) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B1: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 14,08 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) b) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B2: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 23,6 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) c) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B3: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 16,92 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) d) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B4: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 15,36 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) + Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về các phân xưởng: Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán. Với phương án 3 ta không cần tính. Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên, ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) Đơn giá (10đ/m ) Thành tiền (10đ) TPPTT → B1 350 244 0,494 175,4656 42.813,6 TPPTT → B2 350 88,5 0,494 175,4656 15.528,7 TPPTT → B3 350 213,5 0,494 175,4656 37.461,9 TPPTT → B4 350 138,5 0,494 175,4656 24.302 Tổng vốn đầu tư dây cáp: 120.106.200 đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: Trong đó : (Ω) với n là số đường dây đi song song. Từ đó có tổn thất trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là: (kW) Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại, ta có kết quả sau (bảng): Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) S (kVA) ∆P (kW) TPPTT → B1 350 244 0,494 853 0,0358 TPPTT → B2 350 88,5 0,494 1429,45 0,0365 TPPTT → B3 350 213,5 0,494 1025,73 0,0453 TPPTT → B4 350 138,5 0,494 930,74 0,0242 Tổng tổn thất tác dụng trên dây dẫn : ∑∆P = 0,1418 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : ∆A = ∑∆P.τ (kWh) Với τ là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có τ = 4300 h. Từ đó ta có : ∆A =∑∆P.τ = 0,1418.4300 = 609,74 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 3 : Tổng số vốn đầu tư của phương án 3: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và đường dây. K = K + K= 703.000.000 + 120.106.200 = 823.106.200 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ∆A = ∆A + ∆A = 231.821,3 + 609,74 = 232.431,04 (kW) Chi phí tính toán của phương án 3: Z = (a + a). K + c. ∆A = ( 0,1 + 0,2) 823.106.200 + 1000. 232.431,04 = 479.362.900 (đ) d) Phương án 4: Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống điện đến để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp trực tiếp từ 35 kV xuống 0,4 kV để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) B1 630 35/0,4 1,25 6,21 5.5 1,4 2 95.500 191.000 B2 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 2 79.100 158.200 B3 560 35/0,4 1,06 5,47 5 1,5 2 79.100 158.200 B4 750 35/0,4 1,35 7,1 5.5 1,4 2 102.400 204.800 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp :712.200.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức đã có ở trên và thực hiện tính toán chi tiết cho từng trạm. * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: Tính toán tương tự cho các trạm biến áp như phần trên ta có : Tên trạm Số máy Sttnm (kVA) SđmB (kVA) ∆PN (kW) ∆P0 (kW) ∆A (kWh) B1 2 1231,2 630 6,21 1,25 72.892,5 B2 2 847,85 560 5,47 1,06 45.529,2 B3 2 824,13 560 5,47 1,06 44.041,9 B4 2 1335,74 750 7,1 1,35 72.071,3 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 234.534,9 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất : + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng: Các công thức tính toán như trên. + Tiến hành tính toán chi tiết cáp cho từng trạm: a) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B1: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 20,31 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) b) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B2: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 14 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) c) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B3: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 13,6 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) d) Từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp B4: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp 35 kV , cách điện XPLE đai thép , bọc PVC do hãng FURUKAWA chế tạo. Cáp có tiết diện F = 50 mm dòng cho phép I= 205 A Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.205 = 190,65 (A) > I= 2.I = 22,04 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 50 mm và có I= 205 (A) + Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về các phân xưởng: Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán. Với phương án 2 này ta chỉ cần tính cho đoạn từ trạm biến áp 2 đến kho thành phẩm. * Chọn cáp từ trạm biến áp 2 đến kho thành phẩm. Do kho thành phẩm là hộ loại 3 nên ta chỉ cần dùng cáp lộ đơn để cấp điện. Do chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k= 1. Điều kiện chọn cáp là : . Dựa vào đó ta chọn loại cáp đồng 4 lõi (1 trung tính) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có I= 450 (A) Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên, ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) Đơn giá (10đ/m ) Thành tiền (10đ) TPPTT → B1 350 87 0,494 175,4656 15.265,5 TPPTT → B2 350 132 0,494 175,4656 23.161,5 TPPTT → B3 350 183,2 0,494 175,4656 32.145,3 TPPTT → B4 350 187,25 0,494 175,4656 32.856 B2 → Kho TP 3180+75 67,5 0,991/0,193 512,82 34.615,4 Tổng vốn đầu tư cho dây cáp : 138.043.700 (đ) + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: Trong đó : (Ω) với n là số đường dây đi song song. Từ đó có tổn thất trên đoạn cáp từ TPPTT tới B1 là: (kW) Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại, ta có kết quả sau : (Bảng trang bên) Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) S (kVA) ∆P (kW) TPPTT → B1 350 87 0,494 1231,2 0,0266 TPPTT → B2 350 132 0,494 847,85 0,019 TPPTT → B3 350 183,2 0,494 824,13 0,025 TPPTT → B4 350 187,25 0,494 1335,74 0,0674 B2 → Kho TP 3180+75 67,5 0,991/0,193 295,86 0,163 Tổng tổn thất tác dụng trên dây dẫn : ∑∆P = 0,301 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : ∆A = ∑∆P.τ (kWh) Với τ là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có τ = 4300 h. Từ đó ta có : ∆A =∑∆P.τ = 0,301.4300 = 1294,3 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 4 : Tổng số vốn đầu tư của phương án 4: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và đường dây. K = K + K= 712.200.000 + 138.043.700 = 850.243.700 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ∆A = ∆A + ∆A = 234.534,9 + 1.294,3 = 235.829,2 (kW) Chi phí tính toán: Z = (a + a). K + c. ∆A = ( 0,1 + 0,2) 850.243.700 + 1000. 235.829,2 = 490.902.310 (đ) Từ các tính toán ở trên ta có bảng tổng kết cho các phương án như sau: Phương án Vốn đầu tư ( đ ) Tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán ( đ ) Phương án 1 1.168.282.700 421.569,3 772.054.110 Phương án 2 1.204.198.650 426.743 788.002.595 Phương án 3 823.106.200 232.431,04 479.362.900 Phương án 4 850.243.700 235.829,2 490.902.310 + Nhận xét: Qua kết quả tính toán trong bảng trên ta có thể thấy ngay phương án 3 là phương án kinh tế nhất. Phương án này có tổn thất điện năng, tổng số vốn đầu tư thấp nhất trong 4 phương án đã đưa ra. Vậy ta chọn phương án 3 làm phương án thiết kế. 4.2.5. Thiết ké chi tiết cho phương án được chọn: 1- Chọn dây dẫn từ hệ thống điện về trạm phân phối trung tâm: Như ta đã biết, do đường dây cung cấp điện của nhà máy được truyền từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 km, nên ta sử dụng đường dây trần trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. Với nhà máy làm việc 3 ca có thời gian sử dụng lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng kinh tế. Tra bảng với Tmax = 6000 h, ta có Jkt = 1 A/ mm. - Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn : - Tiết diện kinh tế của cáp : Từ đó ta chọn dây cáp nhôm lõi thép AC-35, có tiết diện 35 mmvà có Icp = 170 A. - Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố đứt 1 dây : Isc = 2.Ittnm = 61,18 A < Icp = 170 A. Nhận thấy dây đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố . - Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép : Dây dẫn đã chọn có X0 = 0,35 Ω/km và R0 = 0,85 Ω/km. Ta có tổn thất điện áp là: Ta thấy ∆U < ∆Ucp = 5%.Uđm = 1750 V. Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy ta chọn dây AC-35. 2- Sơ đồ trạm phân phối trung tâm: Với phương án đã chọn, ta sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện trực tiếp từ hệ thống về để cấp điện cho nhà máy. Do đó, việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ cần thoả mãn các điều kiện như : cung cấp điện liên tục tho yêu cầu của phụ tải , đơn giản ,thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố, hợp lý về mặt kinh tế , đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ... Nhà máy đường đang xét thuộc loại phụ tải loại II song được cấp điện như loại I, vì vậy trạm phân phối được cung cấp bởi hai đường dây với hệ thống , 01 thanh góp có phân đoạn , liên lạc giữa hai phân đoạn của thanh góp bằng máy cắt hợp bộ. Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 35 kV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm, đặt chống sét van trên phân đoạn thanh góp. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn thành dòng nhỏ (5A) để cung cấp cho mạch đo lường và bảo vệ. Ta chọn các tủ hợp bộ của SIEMENS , máy cắt loại 8DC11 có các thông số sau : Loại MC Cách điện Iđm (A) Uđm (V) IN (kA) max IN (kA) 1-3s 8DC11 SF6 1250 36 63 25 3- Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện: 3.1- Tính toán ngắn mạch phía cao áp: Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thể của mạng lưới điện quốc gia nên ta tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch phía cao hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế được trình bày trên hình vẽ sau: Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các thiết bị điện cần tính toán 5 điểm ngắn mạch sau: N - Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp. N- Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp để kiểm tra cáp và các thiết bị cao áp trong trạm. + Điện kháng hệ thống : SN - Công suất ngắn mạch về phía hạ áp của TBATG. SN = 250 MVA U - Điện áp của nguồn . U = 36 kV. + Điện trở và điện kháng của đường dây : Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn siêu quá độ I” bằng dòng ngắn mạch ổn định I∞ , nên có thể viết : Trong đó : ZN - Tổng trở hệ thống đến điểm ngắn mạch cần tính. U - Điện áp của đường dây. + Trị số dòng ngắn mạch xung kích: (kA) Ta có bảng tính toán điện trở và kháng của các đường dây trong xí nghiệp sau: Đường cáp F (mm) L (Km) R0 (Ω/Km) X0 (Ω/Km) R (Ω) X (Ω) TPPTT→ B1 350 0,244 0,494 0,124 0,11 0,0303 TPPTT→ B1 350 0,0885 0,494 0,124 0,044 0,011 TPPTT→ B1 350 0,2135 0,494 0,124 0,1055 0,0265 TPPTT→ B1 350 0,1385 0,494 0,124 0,0684 0,0172 HT→TPPTT AC-35 15 0,85 0,35 12,75 5,25 Tính toán ngắn mạch tại thanh góp của trạm phân phối : R∑ = RHT =12,75 (Ω) X∑ = XD + XHT = 5,25 + 0,021 = 5,271 (Ω) (kA) Tính toán tương tự như trên cho các điểm mgắn mạch tại các trạm biến áp phân xưởng , ta có bảng sau : Điểm ngắn mạch IN (kA) Ixk (kA) N 1,51 3,84 N1 1,495 3,8 N2 1,5 3,82 N3 1,495 3,8 N4 1,5 3,82 3.2- Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện : a) Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của trạm PPTT: - Máy cắt loại 8DC11 được chọn theo các tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : UđmMC ≥ Uđmmạng = 35 kV Dòng điện định mức : IđmMC ≥ Ilvmax = 2.Ittnm = 61,18 A Dòng điện cắt định mức : Iđmcắt = 25 kA ≥ IN = 1,51 kA Dòng ổn định động cho phép : Iôđđ = 63 kA ≥ Ixk = 3,64 kA - Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. b) Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU: - Máy biến điện áp được chọn theo các tiêu chuẩn sau: Điện áp định mức : UđmBU ≥ Uđmmạng = 35 kV Với tiêu chuẩn trên ta chọn loại BU 3 pha 5 trụ có ký hiệu 4MS46 do SIEMENS chế tạo và có các thông số sau : Uđm = 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp = 75 kV U chịu đựng xung 1,2/50 μs = 170 kV Uđm1 = 35 kV Uđm2 = 100 , 110 ,120 V Tải định mức : 900 VA c) Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện : - Máy biến dòng điện được chọn theo các tiêu chuẩn sau: Điện áp định mức : UđmBI ≥ Uđmmạng = 35 kV Với tiêu chuẩn trên ta chọn loại BI có ký hiệu 4MA76 do SIEMENS chế tạo và có các thông số sau : Uđm = 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp = 70 kV U chịu đựng xung 1,2/50 μs = 170 kV Iđm1 = 20 - 2000 A Iđm2 = 1 hoặc 5 A I ổn định động 120 kA I ổn định nhiệt 80 A d) Lựa chọn chống sét van : Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Uđmm = 35 kV Vậy ta chọn loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Uđm = 35 kV 4 - Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp do hãng ABB sản xuất. Do các trạm biến áp phân xưởng đều đặt rất gần trạm phân phối trung tâm nên phía cao aps chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì bảo vệ . Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa, cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp. Phía hạ áp, ta sẽ đặt Aptomat tổng và các Aptomat nhánh , thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng Aptomat phân đoạn. Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp và để đơn giản hoá việc bảo vệ, ta lựa chọn phương thức cho hai máy làm việc độc lập. Chỉ khi một máy bị sự cố mới sử dụng Aptomat phân đoạn để cắt điện cho phụ tải của phân đoạn có máy biến áp bị sự cố. 4.1. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp: Để dễ dàng cho việc mua sắm, thay thế lắp đặt , ta quyết định sử dụng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm bién áp. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : Điện áp định mức UđmCL ≥ Uđmm = 35 kV Dòng điện định mức IđmCL ≥ Ilvmax = 2.Ittmn = 61,18 A Dòng ổn định động cho phép Iôđđ ≥ Ixk = 3,84 kA Để thoả mãn các điều kiện trên , ta chọn dao cách ly loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số sau : Uđm = 36 kV Iđm = 630 - 2500 A INt = 20 - 31,5 kA INmax = 50 - 80 kA 4.2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì hạ áp : Ta sử dụng chung một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp. Việc lựa chọn cầu chì hạ áp được tính dựa vào các điều kiện sau : Điện áp định mức : UđmCC ≥ Uđmm =35 kV Dòng điện sơ cấp định mức : Để tính dòng điện sơ cấp định mức ta thực hiện tính cho điểm có dòng ngắn mạch lớn nhất . ễÛ đây chính là tại máy biến áp B2: Dòng điện cắt định mức : Iđmcắt ≥ IN2 = 1,5 kA Do đó ta chọn cầu chì loại 3GD1 604-5B do hãng SIEMENS chế tạo, có các thông số sau : Uđm = 36 kV Iđm = 20 A Icắt N = 31,5 kA Icắt Nmin = 120 A 4.3. Lựa chọn và kiểm tra Aptomat: Với Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn : Điện áp định mức : UđmA ≥ Uđmm = 35 (V) Dòng điện định mức : (A) + Tính cho các trạm biến áp : - Trạm biến áp B1 ,B3 , B4: có SđmBA = 560 kVA - Trạm biến áp B2: có SđmBA = 750 kVA Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng chọn Aptomat sau , các Aptomat được chọn do hãng Merlin Gerin chế tạo : Tên trạm Loại Số lượng Uđm (V) Iđm (A) Icắt N (kA) Số cực B1 CM2000N 3 690 2000 50 3 - 4 B2 CM2000N 3 690 2000 50 3 - 4 B3 CM2000N 3 690 2000 50 3 - 4 B4 CM2000N 3 690 2000 50 3 - 4 Với Aptomat nhánh : Điện áp định mức : UđmA ≥ Uđmm = 0,38 (V) Dòng điện định mức : (A) Trong đó n là số Aptomat nhánh đưa điện về phân xưởng. Kết quả lựa chọn Aptomat nhánh được thể hiện trong bảng sau : Tên phân xưởng Stt (kVA) Itt (A) Loại SL Uđm (V) Iđm (A) Icắt (kA) Kho củ cải đường 444,8 675,8 C 801N 2 690 800 25 PX thái và nấu CCĐ 783,2 1190 CM 1250N 2 690 1250 50 Bộ phận cô đặc 646,25 982 C 1001N 2 690 1000 25 PX tinh chế 824,13 1252,13 CM 1600N 2 690 1600 50 Kho thành phẩm 201,6 306,3 NS 400N 2 690 400 10 PX sửa chữa cơ khí 318,74 484,3 NS 630N 2 690 630 10 Trạm bơm 612 930 C 1001N 2 690 1000 25 Kho than 405 615,34 NS 630N 2 690 630 10 4.2. Lựa chọn thanh góp: Tiêu chuẩn lựa chọn thanh góp : Với Stt : là công suất tính toán lớn trong các trạm biến áp được tính toán. Theo đó Stt = SttB2 = 1429,45 kVA. Thay vào công thức trên ta có Icp của thanh dẫn : Vậy ta chọn thanh cái bằng đồng có tiết diện 12010 có l=1,2 m ; Icp = 5200A ; mỗi pha ghép 3 thanh. Khoảng cách tung bình hình học: D=300 mm . 4.4. Kiểm tra cáp đã chọn : Ta kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: Với : α : Hệ số nhiệt độ, cáp lõi đồng có α = 6 I∞ : Dòng ngắn mạch ổn định . tqđ : Thời gian quy đổi , được xác định bằng tổng thời gian tác động của bảo vệ chính tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện. Với ngắn mạch xa nguồn , ta lấy thời gian quy đổi bằng thời gian tồn tại ngắn mạch , lấy tqđ = 0,4 s. Ta chỉ cần tính toán cho đoạn cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất đó là IN2 = 1,5 kA Với cáp đã chọn có tiết diện F = 50 mm2 ta thấy cáp đã chọn là thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. Kết luận: Từ các kết quả đã tính toán ở trên ta thấy các phương án và thiết bị điện chọn cho mạng cao áp là thoả mãn các chỉ tiêu về kinh tế , kỹ thuật đã đề ra. CHƯƠNG V: THIEÁT KEÁ BUỉ COÂNG SUAÁT PHAÛN KHAÙNG ẹEÅ NAÂNGCAO HEÄ SOÁ COÂNG SUAÁT CUÛA NHAỉ MAÙY 5.1. Đặt vấn đề : Phần lớn các hộ công nghiệp khi làm việc trong khi làm việc ngoài công suất tác dụng P còn tiêu thụ một lượng lớn công suất phản kháng Q. Phần công suất tác dụng P được chuyển hoá thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị điện và đó là phần công suất có ích. Còn phần công suất phản kháng Q chính là công suất từ hoá trong các thiết bị điện xoay chiều và đó là phần công suất không có ích. Mà công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q lại quan hệ với công suất S theo tam giác điện kháng, nếu P càng lớn thì Q càng nhỏ và ngược lại. Từ đó ta thấy việc bù công suất phản kháng Q (giảm Q) để nâng cao công suất có ích và giảm công suất vô ích là một vấn đề rất quan trọng. Để thể đánh giá mức độ tiêu thụ điện hợp lý của một thiết bị điện, người ta đưa ra hệ số công suất cosφ. Giữa cosφ, P, Q có quan hệ sau: Từ đó ta nhận thấy, khi P không đổi mà Q càng nhỏ thì cosφ sẽ càng lớn. 5.2. Xác định và phân bố dung lượng bù : 5.1.1. Xác định dung lượng bù: Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định như sau: Qb = Pttnm.(tgφ1 - tgφ2).α Trong đó : Pttnm : Phụ tải tính toán nhà máy φ1 : Góc ứng với hệ số công suất của nhà máy trước khi bù cosφ1 = 0,71 φ2 : Góc ứng với hệ số công suất của nhà máy sau khi bù cosφ2 = 0,95 α : Hệ số xét tới khả năng nâng cao hệ số công suất bằng các biện pháp không đòi hỏi thiết bị bù. α = 0,91. Như vậy đối với nhà máy sản xuất đường ta có Qb = Pttnm.(tgφ1 - tgφ2).α = 2617,32.(0,992 - 0,33) = 1732,7 kVAr 5.2.1. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng: Sơ đồ cung cấp điện từ trạm phân phối trng tâm về các trạm biến áp phân xưởng là sơ đồ hình tia gồm 4 nhánh. Ta có sơ đồ thay thế như sau: Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia: Trong đó : Qbi : Công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i (kVAr) Qi : Công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i (kVAr) Q : Công suất phản kháng toàn nhà máy. Q = 3284,15 (kVAr) Ri : Điện trở của nhánh thứ i (Ω) Rtđ : Điện trở tương đương của mạng Thực hiện thay số vào ta có : Do đó ta có : Có nhiều phương án bù như dùng tụ điện tĩnh hoặc dùng động cơ đồng bộ. Mỗi phương án lại có những ưu nhược điểm riêng. Động cơ đồng bộ thì có thể phát và tiêu thụ công suất phản kháng song lại phức tạp ,dễ gây sự cố do có phần quay và đặc biệt nó tiêu thụ một lượng công suất tác dụng khá lớn (0,015 - 0,032 kW/ kVAr). Còn tụ điện tĩnh phát ra công suất phản kháng không ổn định (phụ thuộc điện áp đặt vào tụ) song vận hành đơn giản, tiêu thụ ít công suất tác dụng hơn máy điện đồng bộ… Từ những phân tích ở trên ta sẽ dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng trong nhà máy. Ta có bảng tính chọn bù bằng tụ điện cho nhà máy như sau : Tuyến cáp R (Ω) Qtt (kVAr) Qbù (kVAr) Loại tụ Qtụ (kVAr) Số lượng TPPTT → B1 0.11 446,26 193,8 KC2-0,38-50-3Y3 50 4 TPPTT → B2 0,044 834 202,84 KC2-0,38-50-3Y3 50 5 TPPTT → B3 0,1055 573,755 310,5 KC2-0,38-50-3Y3 50 7 TPPTT → B4 0,0684 773,3 367,3 KC2-0,38-50-3Y3 50 8 Từ đó ta có sơ lắp ráp tụ bù Cosφ cho trạm hai máy biến áp như sau : CHƯƠNG VI: THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG CHIEÁU SAÙNG CHO PHAÂN XệễÛNG SệÛA CHệếA Cễ KHÍ 6.1. Đặt vấn đề : Trong một nhà máy hay một phân xưởng bất kỳ, vấn đề chiếu sáng luôn luôn chiếm một vai trò rất quan trọng. Nó ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sản xuất, sinh hoạt bên nhà máy hay phân xưởng. Do đó, việc thiết kế hợp lý mạng chiếu sáng có vai trò rất quan trọng, góp phần nâng cao năng suất , chất lượng sản phẩm. Một hệ thống chiếu sáng hợp lý và đủ tiêu chuẩn phải đảm bảo một số cácyêu cầu sau: + Người lao động không bị chói hay loá mắt. + Không tạo ra những khoảng tối tạo nên bởi các vật che chắn. + Tạo ra ánh sáng càng gần tự nhiên. 6.2. Lựa chọn số lượng và công suất bóng đèn: Phân xưởng cơ khí có diện tích 17,565 =1137,5 m. Do là phân xưởng sản xuất nên ta dùng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam có độ rọi E = 30 lx. Do trần nhà cao h = 4 m, độ cao treo cách trần h= 0,7 m, mặt công tác h= 0,8 m , nên ta xác định được độ cao treo đèn : H = h - h- h= 4- 0,7- 0,8 = 2,5 m. Tra bảng với đèn sợi đốt , bóng vạn năng có L/H = 1,8 ta có thể xác định được khoảng cách giữa các đèn : L = 1,8H = 1,82,5 = 4,5 m . Căn cứ vào chiều rộng của phân xưởng là 17,5 m nên ta đặt 4 dãy bóng, mỗi bóng cách nhau 4,375 m . Căn cứ vào chiều dài của phân xưởng là 65 m nên ta đặt mỗi dãy 15 bóng, mỗi bóng cách nhau 4,3 m. Vậy đèn sẽ được bố trí làm 4 dãy mỗi dãy 15 bóng , cách tường 2,5 m tổng cộng 60 bóng. Xác địng chỉ số phòng : Chọn độ phản xạ của tường là 50% và của trần là 30 % , kết hợp với chỉ số phòng ta tìm được hệ số sử dụng k= 0,48. Xác định quang thông của mỗi đèn : ( lumen) Trong đó: E - độ rọi yêu cầu. S - diện tích cần chiếu sáng k- hệ số dự trữ n- số bóng đèn k- hệ số sử dụng Z- hệ số phụ thuộc loại đèn và chỉ số L/H Lấy k = 1,3 ; Z= 1,1 ta xác định được quang thông của mỗi đèn : (lumen) . Do các bóng đèn được bố trí khá sát nhau nên ta chọn loại bóng 150W và có quang thông F = 1722 lumen. Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng là : P= 60.150 = 9000 W = 9 kW. 6.3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung: Ta để riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào và lấy điện từ tủ phân phối của xưởng. Tủ có 1 lộ vào 15 lộ ra gồm 1 Aptomat tổng 3 pha và 15 Aptomat nhánh, mỗi Aptomat nhánh cấp điện cho 4 bóng đèn. 1\ Chọn Aptomat tổng. Aptomat tổng được chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức U ≥ U - Dòng điện định mức Từ các thông số trên ta chọn Aptomat tổng loại C60-L do hãng Merlin- Gerin chế tạo có các thông số: I= 25 A ; U= 440 V ; I= 20 kA ; 4 cực 2\ Chọn Aptomat nhánh. Các Aptomat nhánh được chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức U ≥ U= 220 V - Dòng điện định mức Vậy chọn loại Aptomat loại NC45A do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thống số sau : I= 6 A ; U= 400 V ; I= 4,5 kA ; 2 cực. 3\ Chọn từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng. Cáp được chọn theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ. Khi bảo vệ bằng Aptomat có : Ta chọn loại cáp 4G1,5 cách điện PVC của LENS có I= 23 A. 4\ Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn : Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép : k.I≥ I Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với bảo vệ bằng Aptomat ta có : Ta chọn cáp đồng 2 lõi tiết diện F= 1,5 mmcó I= 26 A do hãng LENS chế tạo. Từ các kết quả tính toán chiếu sáng cho mạng điện như trên ta có sơ đồ đi dây mạng điện phân xưởng như sau : MụC LụC trang Chương 1: Giới thiệu chung về nhà máy. 1 Chương 2: Xác định phụ tải tính toán. 3 2.1. Đặt vấn đề . 3 2.2. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 6 2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại. 21 2.4. Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy. 26 2.5. Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải nhà máy. 26 Chương 3: Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 30 3.1. Giới thiệu chung về phân xưởng. 30 3.2. Lựa chọn phương án cấp điện. 30 3.3. Lựa chọn các thiết bị cho mạng hạ áp. 34 Chương 4: Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy. 44 4.1. Đặt vấn đề. 44 4.2. Vạch các phương án cấp điện. 44 4.3. Tính toán chi tiết cho từng phương án. 55 Chương 5: Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất của nhà máy. 88 5.1. Đặt vấn đề. 88 5.2. Xác định và phân bố dung lượng bù. 88 Chương 6: Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 92 6.1. Đặt vấn đề. 92 6.2. Lựa chọn số lượng và công suất bóng đèn. 92 6.3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung. 93