Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy củ cải đường

trạm biến áp B1 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B2: Cấp điện cho bộ phận cô đặc và phân xưởng thái và nấu củ cải đường, trạm đặt 2 máy làm việc song song: nkhcSđmB³ Stt2 + Stt3 chọn MBA có Sđm = 630(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 630(kVA) là hợp lý. * Trạm biến áp B3: Cấp điện cho kho thành phẩm và phân xưởng tinh chế, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song: nkhcSđmB³ Stt5 + Stt4 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) * Trạm biến áp B4: Cấp điện cho TRạm bơm và phân xưởng CSCK, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt7 + Stt6 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 500(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phụ tải điện thi trấn, trạm đặt 1 máy nkhcSđmB³ Stt9 chọn MBA có Sđm = 3200(kVA) Kết quả chọn MBAPX phương án 1 TT Tên phân xưởng Stt(kVA) Số máy SđmB(kVA) Tên trạm 1 9 Kho củ cải đường,Kho than 760,89 2 400 B1 2 3 Bộ phận cô đặc Phân xưởng thái, nấu CCĐ 1141,83 2 630 B2 4 5 Kho thành phẩm Phân xưởng tinh chế 742,53 2 400 B3 6 7 Trạm bơm Phân xưởng SCCK 752,83 2 400 B4 10 Phụ tải điện thị trấn 4375 1 3200 B5 Phương án 2: Đặt 6 TBA phân xưởng * Trạm biến áp B1: Cấp điện cho kho củ cải đường và kho than, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt1 + Stt9 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ cải đường, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt2 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B3: Cấp điện cho bộ phận cô đặc, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt3 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B3 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B4: Cấp điện cho phân xưởng tinh chế và kho thành phẩm, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt5 + Stt4 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B5: Cấp điện cho phân xưởng SCCK và trạm bơm, trạm đặt 2 máy làm việc song song nkhcSđmB³ Stt7 + Stt6 chọn MBA có Sđm = 400(kVA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sqtsc= 0,7Stt Vậy trạm biến áp B5 đặt 2 máy biến áp với Sđm = 400(kVA) là hợp lý * Trạm biến áp B6: Cấp điện cho phụ tải điện thị trấn, trạm đặt 1 máy nkhcSđmB³ Stt9 chọn MBA có Sđm = 3200(kVA) Kết quả chọn MBAPX phương án 2 TT Tên phân xưởng Stt(kVA) Số máy SđmB(kVA) Tên trạm 1 8 Kho củ cải đường Kho than 760,89 2 400 B1 2 Phân xưởng thái, nấu CCĐ 638,72 2 400 B2 3 Bộ phận cô đặc 503,11 2 400 B3 4 5 Phân xưởng tinh chế Kho thành phẩm 742,53 2 400 B4 6 7 Phân xưởng SCCK Trạm bơm 752,83 2 400 B5 9 Phụ tải điện thị trấn 4375 1 3200 B6 4. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: a.Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm(PPTT) Điện năng từ hệ thống cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua trạm PPTT do đó việc vận hành, quản lý mạng điện cao áp sẽ thuận lợi, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện cũng được gia tăng. Trong thực tế rất hay sử dụng phương án này khi nguồn điện áp không cao (Ê 35KV, công suất phân xưởng tương đối lớn b. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian(BATG) Nguồn 35kV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 10kV để cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng. Do đó có thể giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các trạm biến áp phân xưởng, việc vận hành thuận lợi và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu vốn xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy thuộc hộ loại 1 nên trạm biến áp trung gian phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện chọn MBA có dung lượng 3200kVA do Liên xô chế tạo Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố, với giả thiết các hộ loại 1 trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết Vậy tại trạm BATG sẽ đặt 2 MBA có Sđm = 3200(kVA) là hợp lý c. Lựa chọn các phương án đi dây: Nhà máy thuộc hộ loại 1, nên đường dây từ trạm biến áp trung gian về cung cấp (TBATG hoặc TPPTT) của nhà máy dùng lộ kép Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ đi dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít bị ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện cao dễ thực hiện biện pháp bảo vệ và tự động hoá. Để đảm bảo mỹ quan va an toàn các đường cáp trong nhà máy đều đặt cáp ngầm Từ đó ta đưa ra 4 phương án đi dây mạng cao áp * Phương án 1 * Phương án 2 *Phương án 3 *Phương án 4 5. Tính toán kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án Mục đích của phần tính toán này là so sách tương đối giữa các phương án cấp điện, nên chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án, dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKWA nhật bản Để so sánh tương đối giữa các phương án ta dùng hàm chi phí tính toán Z = (avh+atc)K + 3Imax2RtC Trong đó avh - hệ số vận hành tra trong sổ tay kỹ thuật atc - hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn Imax - dòng điện cực đại chạy trong hệ thống hoặc thiết bị R - điện trở đường dây hoặc hệ thống hoặc trạm biến áp t - thời gian tổn thất công suất max C - giá tiền 1kWh tổn thất điện năng K - vốn đầu tư a. Phương án1 Phương án này sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống 35kV hạ xuống điện áp 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng * Chọn máy biến áp phân xưởng Trên cơ sở đã chọn các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các phân xưởng phương án 1 Tên TBA Số máy Sđm (kVA) Uc/Uh (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) Đơn giá 106(đ) Thành tiền 106(đ) BATG 2 3200 35/10 11,5 37 7,0 363,52 727,04 B1 2 400 10/0,4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B2 2 400 10/0,4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B3 2 400 10/0,4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B4 2 400 10/0.4 0.84 5.75 4 45.44 90.88 B5 2 400 10/0.4 0.84 5.75 4 45.44 90.88 B6 1 3200 10/0.4 11.5 37 7.0 363.2 363,52 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 1544,96.106(đ) * Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức Trong đó n - số máy biến áp ghép song song t - thời gian máy biến áp vận hành, với MBA vận hành suốt năm thì t = 8760h t- thời gian tổn thất công suất lớn nhất, với nhà máy củ cải đường làm việc 3 ca, tra PL1.4 ta có Tmax = 5200h. Giá trị của t đựoc tính theo biểu thức sau DP0, DPN - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA Stt - công suất tính toán của trạm biến áp SđmB - công suất định mức của MBA - Tổn thất điện năng trong trạm BATG Tính tương tự cho các trạm biến áp khác, kết quả ghi trong bảng Tên TBA Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 6200,16 3200 11,5 37 458301,2 B1 2 760,89 400 0,84 5,74 91894,4 B2 2 638,72 400 0,84 5,74 80037,5 B3 2 503,11 400 0,84 5,74 75443,43 B4 2 742,53 400 0,84 5,74 88188,27 B5 2 752,83 400 0,84 5,74 90089 B6 1 4375 3200 11,5 37 352,0059.103 Tổng tổn thất điện năng trong trạm biến áp DAB = 1145780,7(kWh) * Chọn dây dẫn và xác định tổn thất điện năng và tổn thất công suất trong mạng điện Chọn cáp từ TBATG về trạm BAPX được chọn theo mật độ kinh tế dòng điện Jkt. Đối với nhà máy củ cải đường làm việc 3 ca, tra PL1.4 ta có Tmax = 5200h sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 2.10(TL2) ta có Jkt = 2,7A/mm2 - Tiết diện kinh tế của cáp - Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng khc.Icp ³ Isc Trong đó Isc - dòng điện sự cố khi xẩy ra đứt 1 cáp, Isc = 2Imax khc = k1k2 k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1 k2 - hệ số hiệu chỉnh về số đường dây cáp, lấy k2 = 0,93 - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B1 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.21,96 = 443,96 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B2 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.18,44 = 36,88 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B3 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.14,52 = 29,04 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B4 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.21,43 = 42,86 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B5 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.21,73 = 43,46 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B6 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 95mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 300(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.300 = 279 > 2Imax =2.126,295 = 252,59 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x95) Kết quả chọn cáp phương án 1 Đường cáp F(mm2) l(m) Đơn giá Thành tiền TBATG - B1 16 2x210 48000 20,16.106 TBATG - B2 16 2x155 48000 14,88.106 TBATG - B3 16 2x145 48000 13,92.106 TBATG - B4 16 2x140 48000 13,44.106 TBATG - B5 16 2x25 48000 2,4.106 TBATG - B6 95 1x1000 280000 280.106 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 334,8.106(đ) * Xác định tổn thất công suất trên đường dây Tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức - Tổn thất công suất trên đoạn đường dây từ TBATG - B1 Các đường dây khác tính toán tương tự kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) r0(W/km) R(W) Stt(kVA) DP(kW) TBATG - B1 16 2x210 1,47 0,15435 679,856 0,7134 TBATG - B2 16 2x155 1,47 0,113925 577,463 0,3798 TBATG - B3 16 2x145 1,47 0.106575 455.152 0,22 TBATG - B4 16 2x140 1,47 0,1029 636,94 0,432 TBATG - B5 16 2x25 1,47 0,018375 698,657 0,52 TBATG - B6 95 1x1000 0,247 0,247 4375 47,277 Tông tổn thất công suất trên đường dây: DP = 49,5425(kW) *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức Trong đó t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, theo tính toán ở trên ta có t = 3633,08736 Vậy *Vốn đầu tư mua máy cắt (MC) trong mạng điện cao áp phương án 1 - Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10kV từ TBATG đến 6 TBAPX, trạm BATG có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ hai máy BATG - Với 6 TBAPX thì các máy đều nhận điện trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp đặt 11máy cắt điẹn cấp điện áp 10kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 10kV ở trạm BATG và 2 máy cắt ở phía hạ áp của 2 máy BATG, vậy tổng công là đặt 14 máy cắt - Vốn đầu tư mua máy cắt phương án 1 KMC = nM Trong đó n - số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến M - giá tiền mua máy cắt M = 12000USD với điện áp 10kV Vậy KMC = 14.12000.15,8 = 2654,4.106(đ) *Chi phí tính toán phương án 1 - tổng chi phí tính toán cho mạng điện K1 = KB+KD+KMC = 1544,96.106+334,8.106+2654,4.106 = 4534,136.106(đ) - tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp và đường dây ttrong mạng điện Vậy chi phí tính toán phương án 1 Z1 = (avh+ atc)K1+ c.DA1=(0,1+0,2)4534,136.106 + 750.1325773,489 Z1 = 2354,57.106(đ) b. Phương án 2 Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian *Chọn máy biến áp phân xưởng Trên cơ sở đã chọn MBA ở phần trên ta đưa ra bảng chọn máy BAPX của phương án 2 như sau Tên TBA Số máy Sđm (kVA) Uc/Uh (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) Đơn giá 106(đ) Thành tiền 106(đ) BATG 2 3200 35/10 11,5 37 7,0 363,52 727,04 B1 2 400 10/0,4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B2 2 630 10/0,4 1,3 8,2 4,5 72,765 145,53 B3 2 400 10/0,4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B4 2 400 10/0.4 0,84 5,75 4 45,44 90,88 B5 1 3200 10/0,4 11,5 37 7,0 363,52 363,52 Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp : KB = 1508,73.106(đ) *Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DA - Tổn thất điện năng trong trạm BATG - Tổn thất điện năng trong ttrạm biến áp B1 Các trạm khác tính toán tương tự, kết quả ghi trong bảng Tên TBA Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 5901.567 3200 11.5 37 430083,2 B1 2 760,89 400 0,84 5,75 53325,7 B2 2 1141,83 630 1,3 8,2 71706,7 B3 2 742,53 400 0,84 5,75 50710,1 B4 2 752,83 400 0,84 5,75 51006,72 B5 1 4375 3200 11,5 37 352.0059.103 Tổng tổn thất điện năng trong trạm biến áp DAB = 1008838,32 * Chọn dây dẫn và xác định tổn thất điện năng và tổn thất công suất trong mạng điện - Chọn cáp từ TBATG đến trạm B1 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 16mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 110(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.110 = 102,3 > 2Imax =2.21,96= 43,93 Vậy chọn cáp XLPE - 16mm2, 2XLPE(3x16) Các đường dây cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) Đơn giá Thành tiền TBATG - B1 16 2x155 48000 14880000 TBATG - B2 16 2x145 48000 13920000 TBATG - B3 16 2x25 48000 2400000 TBATG - B4 16 2x135 48000 12960000 TBATG - B5 95 1x1000 280000 280000000 Tổng vốn đầu tư cho đường cáp :KD = 324,96.106(đ) * Xác định tổn thất công suất trên đường dây Tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức - Tổn thất công suất trên đoạn đường dây từ TBATG - B1 Tính toán tương tự cho các đoạn đường đây khác, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) r0(W/km) R(W) Stt(kVA) DP(kW) TBATG - B1 16 2x155 1,47 0,113925 760,89 0,66 TBATG - B2 16 2x145 1,47 0,106575 1141,83 1,48 TBATG - B3 16 2x25 1,47 0,018375 742,53 0,4 TBATG - B4 16 2x135 1,47 0,099225 752,83 0,6 TBATG - B5 95 1x1000 0,247 0,247 4375 47,277 Tổng tổn thất công suất trên đường dây DPD = 50,417(kW) *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức Trong đó t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, theo tính toán ở trên ta có t = 3633,08736 Vậy * Vốn đầu tư mua máy cắt Với 5 trạm biến áp thì có 4 ttrạm đặt 2 máy cắt và 1 trạm đặt 1 máy cắt, trạm 2 máy nhận điện từ 2 phân đoạn thanh góp cần đặt 8 máy cắt và 1 máy cắt cho trạm 1 máy. Cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 10kV và 2 máy cắt ở phía hạ áp của 2 máy BATG, vậy tổnh cộng là 12 máy cắt - Vốn đầu tư mua máy cắt là KMC = 12.12000.15,8 = 2275,2.106(đ) *Chi phí tính toán phương án 2 - tổng chi phí tính toán cho mạng điện K2 = KB+KD+KMC = 1508,73.106+322,96.106+2275,2.106 = 4106,89.106(đ) - tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp và đường dây ttrong mạng điện Vậy chi phí tính toán phương án 2 Z2 = (avh+ atc)K2+ c.DA2=(0,1+0,2)4106,89.106 + 750.1192007,68 Z2 = 2126,07.106(đ) d. Phương án 3 : Phương án sử dụng trạm PPTT * Chọn máy biến áp phân xưởng Dựa và công suất đã chọn ở phần trước ta có bảng chọn máy biến áp cho các phân xưởng như sau Tên TBA Số máy Sđm (kVA) Uc/Uh (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) Đơn giá 106(đ) Thành tiền 106(đ) B1 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B2 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B3 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B4 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B5 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B6 1 3200 35/0.4 11,5 37 7,0 363,2 363,2 Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp :KB = 817,6.106(đ) *Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DA - Tổn thất điện năng trong trạm biến áp B1 Các trạm khác tính toán tương tự, kết quả ghi trong bảng Tên TBA Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B1 2 760,89 400 0,92 5,75 53913,67 B2 2 638,72 400 0,92 5,75 42751,07 B3 2 503,11 400 0,92 5,75 32642,57 B4 2 742,53 400 0,92 5,75 52111,7 B5 2 752,83 400 0,92 5,75 53117,19 B6 1 4375 3200 11,5 37 352,0059.103 Tổng tổn thất điện năng trong trạm biến áp DAB = 586542,1(kWh) * Chọn dây dẫn và xác định tổn thất điện năng và tổn thất công suất trong mạng điện - Chọn cáp từ TPPTT đến trạm B1 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 50mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 200(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.200 = 186 > 2Imax =2.6,27 = 12,54 Vậy chọn cáp XLPE - 50mm2, 2XLPE(3x50) Các đường dây cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) Đơn giá Thành tiền PPTT - B1 50 2x210 150000 63.106 PPTT - B2 50 2x155 150000 46,5.106 PPTT - B3 50 2x145 150000 43,5.106 PPTT - B4 50 2x140 150000 42.106 PPTT - B5 50 2x25 150000 7,5.106 PPTT - B6 50 1x1000 150000 150.106 Tổng vốn đầu tư mua cáp :KD = 352,5.106(đ) * Xác định tổn thất công suất trên đường dây Tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức - Tổn thất công suất trên đoạn đường dây từ TPPTT - B1 Tính toán tương tự cho các đoạn đường đây khác, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) r0(W/km) R(W) Stt(kVA) DP(kW) PPTT - B1 50 2x210 0,494 0,05187 760,89 0,024 PPTT - B2 50 2x155 0,494 0,038285 638,72 0,019 PPTT - B3 50 2x145 0,494 0,035815 503,11 0,01 PPTT - B4 50 2x140 0,494 0,03458 742,53 0,02 PPTT - B5 50 2x25 0,494 0,006175 752,83 0,022 PPTT - B6 50 1x1000 0,494 0,494 4375 7,71875 Tổng tổn thất công suất trên đường dây DP = 7,814(kW) *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức Trong đó t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, theo tính toán ở trên ta có t = 3633,08736 Vậy *Vốn đầu tư mua máy cắt Trong phương án này điện áp 35kV từ lưới điện về trạm PPTT cấp điện cho 6 trạm biến áp phân xưởng. Trạm PPTT có 2 phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây trên không từ hệ thống về Với 6 trạm biến áp thì có 5 trạm đặt 2 máy biến áp thì ứng với mỗi trạm này ta đặt 2 máy cắt và 1 trạm có 1 máy biến áp thì mỗi trạm ta đặt 1 máy cắt. Vậy trong mạng cao áp ta đặt 11 máy cắt điện áp 35kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp.Tổng cộng là 12 máy cắt điện - Vốn đầu tư mua máy cắt phương án 4 KMC = nM Trong đó n - số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến M - giá tiền mua máy cắt M = 30000USD với điện áp 35kV Vậy KMC = 12.30000.15,8 = 5688.106(đ) *Chi phí tính toán phương án 3 - tổng chi phí tính toán cho mạng điện K3 = KB+KD+KMC = 817,6.106+352,5.106+5688.106 = 6858,1.106(đ) - tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp và đường dây ttrong mạng điện Vậy chi phí tính toán phương án 3 Z3 = (avh+ atc)K4+ c.DA4=(0,1+0,2)6858,1.106 + 750.614930,13 Z3 = 2518,62.106(đ) c. Phương án 4: Phương án sử dụng trạm PPTT Trạm PPTT nhận điện từ hệ thống cấp điện cho các biến áp phân xưởng * Chọn máy biến áp phân xưởng Dựa và công suất đã chọn ở phần trước ta có bảng chọn máy biến áp cho các phân xưởng như sau Tên TBA Số máy Sđm (kVA) Uc/Uh (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) Đơn giá 106(đ) Thành tiền 106(đ) B1 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B2 2 630 35/0.4 1,3 8,2 4,5 72,756 145,53 B3 1 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B4 2 400 35/0.4 0,92 5,75 4,5 45,44 90,88 B5 1 3200 35/0.4 11.5 37 7,0 363,52 363,52 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp :KB = 781,69.106(đ) *Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DA - Tổn thất điện năng trong ttrạm biến áp B1 Các trạm khác tính toán tương tự, kết quả ghi trong bảng Tên TBA Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B1 2 760,89 400 0,92 7 62130,03 B2 2 1141,83 630 1,3 8,2 71706,71 B3 2 742,53 400 0,92 7 59936,33 B4 2 752,83 400 0,92 7 61160,41 B5 1 4375 3200 11,5 37 352,0059.103 Tổng tổn thất điện năng trong trạm biến áp DAB = 606,94.103(kWh) * Chọn dây dẫn và xác định tổn thất điện năng và tổn thất công suất trong mạng điện - Chọn cáp từ TPPTT đến trạm B1 Tra bảng PL5.16 lựa chọn tiết diện dây dẫn có F = 50mm2, cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, có Icp = 200(A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.Icp = 0,93.200 = 186 > 2Imax =2.6,27 = 12,54 Vậy chọn cáp XLPE - 50mm2, 2XLPE(3x50) Các đường dây cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) Đơn giá Thành tiền PPTT - B1 50 2x155 150000 46500000 PPTT- B2 50 2x145 150000 43500000 PPTT - B3 50 1x25 150000 3750000 PPTT - B4 50 2x135 150000 40500000 PPTT- B5 50 1x1000 150000 150000000 Tổmg vốn đầu tư cho đương dây : KD = 284,25.106(đ) * Xác định tổn thất công suất trên đường dây Tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức - Tổn thất công suất trên đoạn đường dây từ TPPTT - B1 Tính toán tương tự cho các đoạn đường đây khác, kết quả ghi trong bảng Đường cáp F(mm2) l(m) r0(W/km) R(W) Stt(kVA) DP(kW) PPTT - B1 50 2x155 0,494 0,038285 760,89 0,018 PPTT - B2 50 2x145 0,494 0,035815 1141,83 0,035 PPTT- B3 50 1x25 0,494 0,01235 742,53 0,011 PPTT- B4 50 2x135 0,494 0,033345 752,83 0,011 PPTT- B5 50 1x1000 0,494 0,494 4375 7,71875 Tổng tổn thất trên đường dây DPD = 7,793(kW) *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức Trong đó t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, theo tính toán ở trên ta có t = 3633,08736 Vậy *Vốn đầu tư mua máy cắt Trong phương án này điện áp 35kV từ lưới điện về trạm PPTT cấp điện cho 5 trạm biến áp phân xưởng. Trạm PPTT có 2 phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây trên không từ hệ thống về Với 5 trạm biến áp thì có 3 trạm đặt 2 máy biến áp thì ứng với mỗi trạm này ta đặt 2 máy cắt và 2 trạm có 1 máy biến áp thì mỗi trạm ta đặt 1 máy cắt. Vậy trong mạng cao áp ta đặt 8 máy cắt điện áp 35kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp.Tổng cộng là 10 máy cắt điện - Vốn đầu tư mua máy cắt phương án 1 KMC = nM Trong đó n - số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến M - giá tiền mua máy cắt M = 30000USD với điện áp 35kV Vậy KMC = 10.30000.15,8 = 4740.106(đ) *Chi phí tính toán phương án 3 - tổng chi phí tính toán cho mạng điện K4 = KB+KD+KMC = 781,69.106+284,25.106+4740.106 = 5805,94.106(đ) - tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp và đường dây ttrong mạng điện Vậy chi phí tính toán phương án 3 Z4 = (avh+ atc)K3+ c.DA3 =(0,1+0,2)5805,94.106 + 750.635252,61 Z4 = 2015,72.106(đ) * Tổng hợp kết quả tính toán chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án Phương án Vốn đầu tư (106đ) Tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (106đ) Phương án 1 4534,136 1325773,489 2354,57 Phương án 2 4106,89 1192007,68 2126,07 Phương án 3 6858,1 644930,13 2518,62 Phương án 4 5805,94 635252,61 2015,72 Nhận xét : Dựa vào kết quả tính toán ở bảng trên ta thấy phương án 4 là phương án tối ưu nhất, mặc dù vốn đầu tư ban đầu là cao so với phương án 1 và 2 nhung chi phí tính toán kinh tế kỹ thuật lại nhỏ hơn thế nữa tổn thất điện năng hàng năm là nhỏ nhất. Do vậy ta chọn phương án 4 làm phương án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy. 6. Tính toán thiết kế cho phương án đã chọn Đường dây cung cấp điện từ BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 15km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép Tra cẩm nang thì đối với nhà máy củ cải đường, làm việc 3 ca có thời gian sủa dụng công suất lớn nhất là Tmax = 5200h. Với giá trị của Tmax kết hợp với dây dẫn AC tra bảng 2.10(TL2) ta có Jkt = 1A/mm2 Chọn dây nhôm lõi thép có tiết diện 50mm2, AC - 50 - Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện dòng sự cố, ttra bảng PL5.3 day AC - 50 có Icp = 205. Khi bị đứt 1 dây, dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất Isc = 2Ittnm = 2.48,67 = 97,34A Vậy Isc < Icp - Kiểm ttra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp, tra bảng PL5.3 ta có r0 = 0,494(W/km), x0 = 0,35(W/km) Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn là kợp lý 6.1. Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và sơ đồ các trạm BAPX a. Sơ đồ trạm PPTT Trạm PPTT là nơi nhận điện trực tiếp từ hệ thống để cung cấp điện cho toàn nhà máy, vì vậy việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm PPTT có ảnh hưởng rất lớn đến việc vận hành, sửa chữa và vấn đề an toàn cung cấp điện cũng như hợp lý về mặt kinh tế Như đã phân tích ở trên nhà máy củ cải đường thuộc hộ loại 1 lên ta chọn dùng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để đảm bảo chống sét từ đường dây vào trạm ta đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp 1 MBA đo lường 3 pha 5 trụ, có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha. Chọn dùng các tủ hợp bộ của SIEMENS cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, loại 8DV1. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ hợp bộ có dòng định mức 1250A Maý cắt 8DC11được chọn theo điều kiện Điện áp định mức : UđmMC ³ Uđm mạng = 35kV Dòng điện định mức : IđmMC =1250 ³ Ilvmax = 2Ittnm =2.48,576 = 97,35A Dòng điện cắt định mức : Iđmcắt = 25kA ³ IN =1,913kA Dòng điện ổn định động cho phép Iđmđ = 63kA ³ ixk = 4,87kA Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT Loại MC Uđm(kV) Iđm(A) Icắt(kA) IcắtNmax(kA) 8DC11 35 1250 25 63 Sơ đồ ghép nối trạm PPTT * Lựa chọn và kiểm tra máy biến áp đo lường BU BU là máy biến áp đo lường hay còn gọi là máy biến điện áp, nó có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống điện áp 100V hoặc 100 cấp điện cho các mạch đo lường điều khiển và bảo vệ. BU được chọn theo điều kiện, điện áp định mức UđmBU ³ Uđm mạng = 35kV, chọn BU của hãng SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau Loại 4MS36 Uđm(kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1', kV 70 U chịu đựng xung 1.2/50ms, kV 170 U1đm(kV) 35/ U2đm(kV) 120/ Tải định mức, VA 400 * Lựa chọn và kiểm ttra BI BI là máy biến dòng điện có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A(hoặc 1A hoặc 10A) nhằm cấp nguồn cho đo lường, tự động hoá và bảo vệ. BI được chọn theo điều kiện - Điện áp định mức : UđmBI ³ Uđmmạng = 35kV - Dòng điện định mức : Khi sự cố 1 MBA có thể quá tải 30%, BI được chọn theo dòng điện cưỡng bức qua máy biến áp có công suất lớn nhất trong mạng Chọn BI do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau Loại 4ME16 Uđm(kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1', kV 70 U chịu đựng xung 1.2/50ms, kV 170 I1đm, A 5 -1200 I2đm,A 1 hoặc 5 I ổn định nhiệt, kA 80 I ổn định động, kA 120 * Lựa chọn chống sét van Chống sét van là 1 thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối. Chống sét van được làm bằng điện trở phi tuyến. Khi ở điện áp sét điện trở này rất nhỏ dẫn dòng sét thoát xuống đất, khi sét kết thúc thì điện trở của nó bằng vô cùng b. Sơ đồ trạm BAPX Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần trạm PPTT nên chỉ cần đặt cầu chì và dao cách ly. Dao cách ly là để cách ly MBA khi sửa chữa, còn cầu chì là để bảo vệ quá tải, ngắn mạch. Phía hạ áp đặt aptômát tổng và aptômát nhánh, trạm hai máy biến áp đặt thêm aptômát liên lạc giữa hai phân đoạn Ta sẽ dùng chung cùng 1 loại dao cách ly cho các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, vận hành, lắp đặt. Dao cách ly được chọn theo điều kiện sau UđmCL > Uđmmạng = 36kV IđmCL >Ilvmax = 2Ittnm = 2.48,675 = 97,35A Chọn dao cách ly loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau Loại DCL Uđm(kV) Iđm(A) INmax(kA) UNt(kA) 3DC 36 630 - 2500 50 - 80 20 - 31,5 Các MBA do ABB sản xuất tại Việt Nam có các thông số kỹ thuật sau Sđm(kVA) Uc/Uh(kV) DP0(W) DPN(W) uN% 500 35/0,4 1,15 7 4,5 315 35/0,4 0,8 4,85 4,5 và 1 máy do Liên Xô chế tạo Sđm(kVA) Uc/Uh(kV) DP0(W) DPN(W) uN% 3200 35/0,4 11,5 37 7,0 *Sơ đồ đấu nối các trạm biến áp Tủ cao áp 8DH10 Máy BA 35/0,4 Tủ A tổng C801N Tủ A nhánh NS600E Sơ đồ đấu nối trạm biến áp, B5, đặt 1 MBA Sơ đồ đấu nối các trạm biến áp đặt 2 MBA : B1, B2, B3 , B4 *Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp Cầu chì lầ thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch, trong lưới điện áp cao (>1000V) cầu chì thường dùng cho các vị trí sau - bảo vệ MBA đo lường và các cấp điện áp - kết hợp với cầu dao phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường dây trung áp - đặt phía cao áp của các trạm biến áp phân phối để bảo vệ cho MBA Cầu chì được chế tạo thành nhiều loại có các cấp điện áp khác nhau. ở đây ta sử dụng chung 1 loại cầu chì cao áp cho các trạm biến áp có công suất lớn B1, B2, B4 (SđmB = 500kVA) điều kiện để chọn cầu chì là - điện áp định mức dây châỷ UđmCC ³ Uđmmạng = 35kV - Dòng điện định mức : Khi sự cố 1 MBA máy còn lại phải chịu quá tải 30% Chọn cầu chì do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật Loại cầu chì Uđm(kV) Iđm(A) IcắtNmin(A) IcắtN(kA) 3GD1 603-5B 36 16 62 31.5 - Cầu chì cho trạm B3 Chọn cầu chì do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật Loại cầu chì Uđm(kV) Iđm(A) IcắtNmin(A) IcắtN(kA) 3GD1 602-5B 36 10 56 31.5 - Cầu chì cho trạm B5 *Lựa chọn và kiểm tra áptômát Aptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có nhiệm vụ bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Aptômát làm việc chắc chắn, tin cậy hơn cầu chì, ngoài ra nó còn có ưu điểm là cắt đồng thời cả 3 pha và khả năng tự dộng hoá cao Chọn dùng các aptômát của hãng MerlinGerin đặt trong vỏ tủ tự tạo. Với trạm có 1MBA đặt 1 tủ aptômát tổng và một tủ aptômát nhánh, với trạm có 2 MBA đặt 5 tủ : 2 tủ aptômát tổng, 1 tủ aptômát phân đoạn, 2 tủ aptômát nhánh. Cụ thể chọn các aptômát như sau - Dòng điện lớn nhất qua aptômát tổng máy 500kVA - Dòng điện lớn nhất qua aptômát tổng máy 315kVA - Dòng điện lớn nhất qua aptômát tổng máy 3200kVA Kết quả chọn aptômát trong bảng Trạm BA Loại Số cực Uđm(VA) Iđm(A) IcắtN(kA) B1, B2, B4(2x500) C801N 3 - 4 690 800 25 B3(1x315) NS600E 3 500 600 15 B5(1x3200) M50 3 - 4 690 500 85 * Lựa chọn thanh góp Thanh góp là nơi nhận điện từ hệ thống cung cấp điện năng cho các phụ tải, tuỳ theo dòng phụ tải mà thanh góp có cấu tạo khác nhau. Khi dòng nhỏ thì dùng thanh cứng hình chữ nhật, khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ 2 hay 3 thanh dẫn chữ nhật đơn trên mỗi pha. Nếu dòng điện quá lớn thì dùng hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần đồng thời tăng khả năng làm mát 6.2. Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp toàn nhà máy Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau trong mạng trung tính cách điện hoặc khi dây dẫn các pha chạm nhau, chạm đất, chập dây trung tính ở trong mạng trung tính trực tiếp nối đất Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng thường xẩy ra trong hệ thống điện. Khi xẩy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi tuỳ theo vị trí của điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp do vậy dòng điện tăng lên đáng kể gọi lầ dòng ngắn mạch a.Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch Nguyên nhân : - Cách điện bị già cỗi do vận hành lâu ngày, chịu tác động của cơ khí gây vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ phá hỏng môi chất xuất hiện từ trường mạnh gây phóng điện chọc thủng vỏ bọc - Do sét đánh tạo hồ quang điện giữa các day dẫn - Do thao tác nhầm của nhân viên - Do các tác động cơ khí như đào đất, thả diều ... hoặc gió bão làm gẫy cây, đổ cột, dây dẫn chập nhau Hậu quả của ngắn mạch : Khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn chạy vào trong các phần tử của hệ thống dẫn đến một loạt các hậu quả như - phát nóng rất nhanh, nhiệt độ tăng cao gây cháy nổ - sinh ra lực cơ khí giữa các phần tử của thiết bị làm biến dạng hoặc gây vỡ các bộ phận như sứ đỡ, thanh dẫn - gây sụt áp lưới điện làm động cơ quay chậm thậm chí ngừng quay gây hư hỏng sản phẩm - tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng - nhiều phần của mạng bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch làm gián đoạn cung cấp điện b. Các biện pháp hạn chế ngắn mạch - Dùng các thiết bị bảo vệ rơle cắt nhanh sự cố - Dùng các thiết bị tự động điều chỉnh điện áp khi xẩy ra ngắn mạch c. Mục đích của tính toán ngắn mạch Tính toán ngắn mạch nhằm các mục đích sau - Lựa chọn khí cụ điện phù hợp chịu được dòng ngắn mạch trong thời gian tồn tại ngắn mạch - Tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ rơle, tự động cắt phần tử sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống d.Tính toán ngắn mạch Ta chọn điểm ngắn mạch để tính toán sao cho dòng điện ngắn mạch qua các thiết bị của mạch đó là lớn nhất, ở đây cần tính điểm N1 tại thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt, thanh góp và tính các điểm ngắn mạch N2 tại phía cao áp tạm BAPX để kiểm tra cáp và tủ cao áp các trạm Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính ngắn mạch trong mạng cao áp - Điện kháng hệ thống Trong đó Utb - điện áp trung bình đường dây trung áp, vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên có thể coi UHT = const và UHT = Utb, với mạng 35kV thì Utb = UHT = 1,05.35 = 36,75kV SN - công suất cắt của máy cắt, kVA - Tổng trở của đường dây trên không (ĐDK) và cáp Zd, Zc - Điện trở, điện kháng của ĐDK và cáp R = r0l(W), X = x0l(W) Trong đó r0, x0 điện trở và điện kháng 1 km dây dẫn W/km l - chiều dài đường dây, km Kết quả thông số của đường dây trên không và cáp cao áp Đường dây F(mm2) l (km) r0(W/km) x0(W/km) R(W) X(W) BATG-PPTT 50 15 0,494 0,13 3,705 0,975 PPTT - B1 50 0,155 0,494 0,13 0,038285 0,010075 PPTT - B2 50 0,145 0,494 0,13 0,035815 0,009425 PPTT - B3 50 0,025 0,494 0,13 0,01235 0,00225 PPTT - B4 50 0,135 0,494 0,13 0,033345 0,008775 PPTT - B5 50 1 0,494 0,13 0,494 0,13 *Dòng điện ngắn mạch tại N1là *Dòng điện ngắn mạch tại N2là Các điểm N2 khác tính tương tự kết quả ghi trong bảng Điểm tính N IN(kA) ixk(kA) Thanh cái PPTT 5,39 13,722 Thanh cái trạm B1 5,33 13,586 Thanh cái trạm B2 5,34 13,595 Thanh cái tram B3 5,374 13,679 Thanh cái trạm B4 5,34 13,595 Thanh cái trạm B5 4,773 12,151 Từ bảng trên ta so sánh kết quả dòng N với các thông số của tủ máy cắt 8DC11 đặt tại PPTT nhận thấy : máy cắt và thanh góp có khả năng cắt và ổn định dòng N lớn hơn nhiều (25kA và 63kA so với 5,39kA và 13.722kA) Khả năng chịu dòng N của đao cách ly tủ cao áp đầu vào các trạm BAPX cũng lớn hơn nhiều so với trị số dòng N Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn nhà máy chương V tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy củ cải đường V.1. Đặt vấn đề: Trong quá trình làm việc nhà máy tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng đó là động cơ không đồng bộ, các máy biến áp, đường dây trên không va các thiết bị khác ... Công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho các hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện). Do đó để tránh khỏi phải truyền tải một lượng công suất phản kháng lớn trên đường dây ta có thể đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra công suất phản kháng để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản kháng, lượng P không đổi, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống kết quả là cosj tăng lên. Khi đó sẽ đưa ra một loạt những hiệu quả sau - Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện Ta đã biết tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức Từ công thức trên ta thấy khi giảm công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất công suất DP(Q) do Q sinh ra - Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện Tổn thất điện áp được tính Khi giảm lượng công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần DU(Q) do Q gây ra - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trong dây dẫn và máy biến áp được tính Biểu thức này chứng tỏ rằng với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (I = const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng ta phải tải đi Vì những lý do trên mà việc bù công suất phản kháng gần những nơi tiêu thụ có ý nghĩa rất quan trọng về mặt kinh tế kỹ thuật. Để bù công suất phản kháng cho nhà máy củ cải đường ta có thể dùng các thiết bị sau *Máy bù đồng bộ Thực chất là động cơ đồng bộ có kết cấu gọn nhẹ và không mang tải trên trục. Nó có thể làm việc ở chế độ phát công suất phản kháng và tiêu thụ công suất phản kháng - ưu điểm : Có khả năng điều chỉnh trơn và tự động công suất phản kháng phát ra, do đó nó thường đặt ở những điểm cần điều chỉnh điện áp trong hệ thông và có thể phục hồi sửa chữa khi hư hỏng -nhược điểm: Giá thành đắt, vận hành phức tạp và gây tiếng ồn. Trong qúa trình làm việc thì gía tiền đơn vị của máy bù đồng bộ tăng lên đáng kể khi giảm công suất danh định của nó, đồng thời khi đó tổn thất công suất tác dụng cũng tăng lên. Vì vậy chỉ dùng các loại máy có công suất lớn đặt ở các trạm lớn *Động cơ đồng bộ : Động cơ đồng bộ có hệ số công suất cao, có thể làm việc ở chế độ quá kích thích, nhưng động cơ đồng bộ có cấu tạo phức tạp giá thành đắt *Tụ điện : Là thiết bị chuyên dùng để phát ra công suất phản kháng. Chúng tương đương như máy bù đồng bộ quá kích thích và chỉ có thể phát ra công suất phản kháng. Các tụ có thể ghép thành bộ tụ điện có công suất theo yêu cầu. So với những nguồn phát công suất phản kháng khác thì tụ điện có những ưu điểm sau đây - Tổn thất công suất tác dụng ít - Do không có phần quay nên vận hành đơn giản - Lắp đặt đơn giản do khối lượng nhỏ, không cần móng Tuy nhiên tụ điện cũng có những nhược điểm như nhạy cảm với sự biến thiên của điện áp đặt lên cực tụ điện (công suất phản kháng Q là do tụ điện sinh ra tỉ lệ với bình phương điện áp), thời gian phục vụ ngắn (8 đến 10 năm), độ bền kếm(dễ bị hư hỏng, đặc biệt khi ngắn mạch và khi điện áp cao hơn danh định ). Công suất phản kháng phát ra theo hình bậc thang, không thể điều chỉnh trơn được Giá tiền 1kVAr của bộ tụ phụ thuộc vào điẹn áp và không phụ thuộc vào công suất chính của tụ V.2.Xác định dung lượng bù và vị trí đặt thiết bị bù 1.Xác định dung lượng bù Hệ số công suất của nhà máy trước khi bù là 0,825 dự định nâng cao hệ số công suất cosj = 0,9 Dung lượng công suất phản kháng cần bù trong toàn nhà máy là Qbù = Ptt(tgj1 - tgj2), kVAr Trong đó Ptt - công suất tác dụng tiêu thụ trong máy tgj1 - trị số tgj ứng với cosj trước khi bù, cosj1 = 0,825đ tgj1 = 0,685 tgj2 - trị số tgj ứng với cosj trước khi bù, cosj1 = 0,9đ tgj2 = 0,484 Qbù = Ptt(tgj1 - tgj2) = 486,9708(0,685 - 0,484) = 978,663(kVAr) ứng với dung lượng bù như trên ta chọn tụđiện làm thiết bị bù cho nhà máy củ cải đường 2. Vị trí đặt thiết bị bù Thiết bị bù có thể đặt ở phía điện áp cao hoặc ở phía điện áp thấp, nguyên tắc bố trí thiết bị bù làm sao đạt được chi phí tính toán là nhỏ nhất. Có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, điện năng cho đối tượng dùng điện là dặt phân tán thiết bi bù cho từng động cơ. Tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, về quản lý vận hành. Vì vậy đặt tụ bù tập trung hay phân tán và phân tán đến mức nào là phụ thuộc váo cấu trúc hệ thống cung cấp điện của đối tượng Nhà máy thiết kế có quy mô gồm nhiều phân xưởng, nhiều trạm biến áp, để nâng cao hệ số công suất toàn nhà máy, có thể coi như các tụ bù được đặt tập trung tại thanh cái hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng 3. Xác định điện trở các nhánh và điện trở tương đương toàn mạng a. Tính điện trở trên sơ đồ thay thế - Điện trở dây cáp đã tính ở phần trước Đường dây F(mm2) l (km) r0(W/km) x0(W/km) R(W) X(W) BATG-PPTT 50 15 0,494 0,13 3,705 0,975 PPTT - B1 50 0,155 0,494 0,13 0,038285 0,010075 PPTT - B2 50 0,145 0,494 0,13 0,035815 0.009425 PPTT - B3 50 0,025 0,494 0,13 0,01235 0,00225 PPTT - B4 50 0,135 0,494 0,13 0,033345 0,008775 PPTT - B5 50 1 0,494 0,13 0,494 0,13 - Điện trở của MBA được xác định bởi công thức b. Sơ đồ thay thế tổng trở trong toàn nhà máy Sơ đồ thay thế tổng trở trong toàn nhà máy Trong đó DPN - tổn thất công suất trong máy biến áp khi ngắn mạch, kW UđmB - điện áp định mức MB, kV SđmB - công suất định mức của MB, kVAr - Trạm B1, B3, B4 có hai máy biến áp với dung lượng 400kVA, có DPN=5,75(kW) - Trạm B2 có hai máy với dung lượng 630kVA, có DPN = 8,2(kW) - Trạm B5 có một máy với dung lượng 3200kVA, có DPN = 37(kW) Kết quả tính toán điện trở của máy bién áp ghi trong bảng Tên trạm Stt, kVA Sđm(kVA) Số máy RB(W) B1 910,839 500 2 22,01 B2 906,334 500 2 12,6 B3 305,362 315 1 22,01 B4 925,333 500 2 22,01 B5 4375 3200 1 4,426 Kết quả tính toán điện trở các nhánh Đường cáp RB(W) RC(W) R = RC + RB (W) PPTT - B1 34,3 0,038285 17,188285 PPTT - B2 34,3 0,035815 17,185815 PPTT - B3 59,876 0,01235 59,88835 PPTT - B4 34,3 0,033345 17,1833345 PPTT - B5 4,462 0,494 4,956 Điện trở tương đương toàn mạng cáp 4. Xác định dung lượng bù tại thanh cái các trạm biến áp Dung lượng bù của các nhánh xác định theo công suất Trong đó Qbi - công suất bù sẽ đặt tại trạm BAPX thứ i, kVAr Qi - công suất phản kháng tính toán với trạm thứ i, kVAr Q - công suất phản kháng xí nghiệp, kVAr Qb - công suất bù của toàn xí nghiệp, kVAr Ri - điện trở nhánh thứ i, W Rtd - điện trở tương đương, W Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q = 393,307 + 492,144 + 176,958 + 481,227 + 2625 = 4168,636(kVAr) Để thuận tiện trong vận hành và giảm bớt các thiết bị đóng cắt, đo lường cho các nhóm tụ. Nếu dung lượng bù tối ưu của một nhánh nào đó nhỏ hơn 30kVAr thì không đặt tụ điện bù ở nhánh đó nữa mà ta phân phối dung lượng bù đó sang nhánh lân cận Ngoài ra ta còn phải chú ý rằng nếu dung lượng bù tối ưu của nhánh nào có giá trị âm, tức là không nhất thiết phải phân phpối dung lượng bù cho nhánh đó Sau đây ta lần lượt tính dung lượng bù cho từng nhánh Chọn dùng các loại tụ điện bù 0,38kV của Liên Xô chế tạo, các bộ tụ bảo vệ bằng aptômát, trong các tủ điện bù có đặt các bóng đèn làm điện trở phóng điện Kết quả tính toán chọn tụ bù cho các trạm biến áp phân xưởng Tên trạm Qbù(kVAr) Loại tụ Số pha Qđm(kVAr) Số lượng B2 19,974 KC2 - 0,38 - 14 - 3Y3 3 14 2 B3 41,462 KC2 - 0,38 - 14 - 3Y3 3 14 3 B4 8,989 KC2 - 0,38 - 14 - 3Y3 3 14 1 B5 987,667 KC2 - 0,38 - 36 - 3Y3 3 36 27 Từ kết quả chọn tụ bù ở bảng trên ta có thể tính được dung lượng bù thực tế Qbùtt của nhà máy củ cải đường như sau Qbùtt = 2.14 + 3.14 + 1.14 + 36.27 = 1066(kVAr) Hệ số công suất thực tế của nhà máy sau khi đặt tụ điện bù Qbù = Ptt(tgj1 - tgj2) Sở đồ lắp đặt tủ tụ bù cho các phân xưởng Sơ đồ phân bố công suất phản kháng cho nàh máy củ cải đường chương Vi Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí VI.1. đặt vấn đề : Để đảm bảo năng suất lao động với mọi hoàn cảnh và thời tiết, thì bên cạnh chiếu sáng tự nhiên bao giờ cũng đòi hỏi phải có một hệ thống chiếu sáng nhân tạo. Trong các hệ thống chiếu sáng nhân tạo thì hệ thống chiếu sáng điện năng là hiệu quả Trong việc thiết kế chiếu sáng điều quan trọng nhất là phải đáp ứng được yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng, ngoài độ rọi thì hiệu quả chiếu sáng còn được quyết định bởi quang thông mầu sắc ánh sáng của đèn. Sự lựa chọn những chao đèn cũng như sự bố trí các bóng đèn vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật vừa mang tính mỹ quan Tronh thiết kế chiếu sáng người ta chú ý sao cho khi làm việc người công nhân không bị loá mắt do cường độ sáng quá lớn hay do phản xạ, bên cạnh đó phải có độ rọi đồng đều để khi quan sát từ chỗ này đến chỗ khác mắt không phải điều tiết nhiều VI.2.Các phương pháp thiết kế chiếu sáng : 1.Phương pháp hệ số sử dụng(phương pháp quang thông) Phương pháp này dùng để tính chiếu sáng chung không chú ý đến hệ số phản xạ tường, của trần nhà và của vật. Theo phương pháp này quang thông của đèn được tính bởi biểu thức Trong đó E - Độ rọi yêu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật, lx S - Diện tích cần chiếu sáng, m2 kdt - Hệ số dự trữ tính đến suy thoái quang thông của đèn sau một thời gian sử dụng kdt = 1,2 - 1,4 Z - Hệ số tính toán tra trong sổ tay kỹ thuật, trong tính toán thường lấy Z = 0,8 - 1,4 n -Số bóng đèn của hệ thống chiếu sáng ksd - Hệ số sử dụng tra trong các sổ tay kỹ thuật theo quan hệ ksd = f(j) j - Chỉ số phòng a, b - Kích thước phòng H - Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m 2. Phương pháp tính gần đúng Theo phương pháp này thì công suất của hệ thống chiếu sáng được xác định Pcs = P0.F Trong đó P0 - suất chiếu sáng trong một đơn vị diện tích tra trong sổ tay kỹ thuật F - diện tích của mặt được chiếu sáng - Chọn loại đèn cho hệ thống chiếu sáng biết được Pđ và Fđ - Tính số bóng đèn n - Bố trí đèn - Kiểm tra độ rọi Ett > Eyc, Nếu Ett < Eyc thì phải tăng thêm bóng đèn hoặc tăng công suất của đèn - Thiết kế cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng 3. Phương pháp tính từng điểm Phương pháp này dùng để tính chiếu sáng cho các phân xưởng quan trọng, khi tính không quan tâm đến hệ số phản xạ. Để đơn giản trong tính toán ta coi đèn là 1 điểm sáng để áp dụng định luật bình phương khoảng cách. Trong phương pháp này ta phải phân biệt để tính độ rọi cho 3 trường hợp điển hình - Tính độ rọi trên mặt phẳng ngang Eng - Tính độ rọi trên mặt phẳng thẳng đứng Eđ - Tính độ rọi trên mặt phẳng nghiêng một góc q, Engh VI.3.Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí 1.Xác định số lượng và công suất bóng đèn Chọn nguồn sáng : quyết định chọn nguồn sáng là bóng đèn dây tóc vì nó có ưu điểm là chế tạo đơn giản, lắp đặt đơn giản giá thành dẻ, có ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên. ở đây chọn loại đèn vạn năng có chụp bằng thuỷ tinh, Đèn này có thể dùng ở phân xưởng SCCK Chọn hệ thống chiếu sáng : dùng hệ thống chiếu sáng chung tạo nên độ rọi đồng đều trên toàn bộ phân xưởng. Nếu việc bố trí đèn ở bốn góc hình vuông mà độ rọi đặt yêu cầu công nghệ thì chọn công suất chiếu sáng là nhỏ nhất đảm bảo tính kinh tế Sơ đồ bố trí trên mặt phẳng và mặt đứng *Tính toán chọn đèn theo phương pháp quang thông - Diện tích mặt bằng phân xưởng SCCK là : 1300m2 - Bóng đèn sợi đốt chọn độ rọi là 30lx - Xác định độ treo cao của đèn: H = h - h1 - h2 Trong đó h - là độ cao của nhà xưởng h1 - khoảng cách từ trần tới bóng đèn h2 - độ cao mặt bàn làm việc Căn cứ vào trần nhà cao 4m mặt công tác h2 = 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h1 = 0,7m ta có H = h - h1 - h2 = 4 - 0,8 - 0,7 = 2,5m Tra bảng với bóng đèn sợi đốt, vặn năng có L/H = 1,8 ta xác định được khoảng cách giữa các đèn L = 1,8H = 1,8.2,5 = 4,5m Căn cứ vào bề rộng của phân xưởng SCCK 20m và khoảng cách giữa các đèn là L = 4,5m đèn sẽ bố trí làm 5 dãy cách nhau 4,5m và cách tường 1m, tổng cộng là là 70 bóng mỗi dãy 14 bóng Xác định chỉ số phòng - kích thước phòng : ab = 20.65(m2) - Lấy hệ số phản xạ của tường là 50, của trần nhà 30%, tìm được hệ số ksd = 0,4 - Lấy hệ số dự trữ kdt = 1,3 hệ số tính toán Z = 1,2 - Xác định quang thông của mỗi đèn Tra bảng chọn bóng 200W có F = 2528(lumen) 2. Thiết kế mạng điện chiếu sáng Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối của xưởng. Tủ gồm 1 áptômát tổng 3 pha và 14 áptômát nhánh 1 pha. Mỗi áptômát nhánh cấp điện cho 5 bóng đèn - Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ chiếu sáng Chọn cáp đồng 4 lõi, vỏ PVC do CLIPSAL chế tạo có dòng điện cho phép trong nhà Icp = 45A và tiết diện 6mm2đPVC(3x6+1x4) - Chọn áptômát tổng Chọn áptômát tổng 50A, 3 pha do Đài Loan sản xuất loại TO - 50EC - 50A - Chọn áptômát nhánh Các áptômát nhánh chọn giống nhau, mỗi áptômát cấp điện cho 5 bóng Dòng qua áptômát (1pha ) Chọn 14 áptômát có Iđm = 10A, do Đài Loan chế tạo 10.QCE - 10A - Chọn dây dẫ từ áptômát nhánh đến cụm 5 đèn Chọn dây đồng bọc, tiết diện 2,5mm2 đM(2.2,5) có Icp = 27A - Kiểm tra điều kiện chọn dây dẫn kết hợp với áptômát Kiểm tra cáp PVC(1x6 + 1x4) hệ số hiện chỉnh k = 1 Kiểm tra dây 2,5mm2 Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng SCCK Kết luận Với nhiệm vụ : ''Thiết kế cung cấp điên cho nhà máy củ cải đường''. Trong quá trình làm đồ án, giúp em nẵm vững hơn lý thuyết đã học được trong bài giảng của thầy, có thêm nhiều sự hiểu biết về thực tế. Tuy nhiên do nội dung công việc hoàn toàn mới mẻ và tầm hiểu biết còn hạn chế nên đồ án môn học của em không tránh khỏi thiếu sót . Em mong các thầy cô chỉ chỉ bảo và giúp đỡ em . Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Quốc Thống thầy đã tận tình giúp em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn : Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Tân