Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Mục lục Lời mở đầu Điện dạng lượng phổ biến có tầm quan trọng thiếu lĩnh vực kinh tế quốc dân đất nước Như xác định thống kê khoảng 70% điện sản xuất dùng xí nghiệp, nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt cho sản xuất điện làm để cung cấp điện cho phụ tải cách hiệu quả, tin cậy Vì cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa to lớn kinh tế quốc dân Khi nhìn phương diện sản xuất tiêu thụ điện công nghiệp ngành tiêu thụ nhiều Vì cung cấp điện sử dụng điện hợp lý lĩnh vực có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác cách hiệu công suất nhà máy phát điện sử dụng hiệu lượng điện sản xuất Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp hài hòa yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc đảm bảo chất lượng điện nàm phạm vi cho phép Là sinh viên ngành điện,thông qua thiết kế đồ án giúp em bước đầu có kinh nghiệm thiết kế hệ thống cung cấp điện thực tế Trong thời gian làm đồ án với giúp đỡ thầy giáo Bùi Anh Tuấn, người tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án “ Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp ( nhà máy kim loại màu)” Song kiến thức hạn chế nên đồ án cảu em không thê tránh khỏi thiếu sót Do em kính mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo để em bảo vệ đồ án đạt kết tốt [1] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Em xin trân thành cảm ơn! Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP Dữ kiện Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp gồm phân xưởng với kiện cho bảng Công suất ngắn mạch tải điểm đấu điện S k, MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy L, m Cấp điện áp truyền tải 35kV Thời gian sử dụng công suất cực đại T m, h Phụ tải loại I loại II chiếm kI&II, %, Giá thành tổn thất điện c∆ = 1500 đ/kWh; suất thiệt hại điện gth= 12000 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép mạch tính từ nguồn( điểm đấu điện) Ucp= 5% Các số liệu khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế điện Bảng số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy) SkMVA 350 N0 theo sơ đồ mặt KI&II, % 70 Tm, h 4530 L, m 2500 Hướng tới nguồn Đông Tên phân xưởng phụ tải Số lượng thiết bị điện Tổng Hệ số công nhu suất cầu, knc đặt, kW Hệ số công suất, cos Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơngen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhôm Khí nén Máy bơm 80 30 30 10 10 12 700 880 370 250 300 300 0,68 0,53 0,62 0,68 0,56 0,56 [2] SV: Vũ Văn Trường 0,54 0,52 0,41 0,43 0,54 0,52 Đồ án cung cấp điện 10 11 12 13 14 15 GVHD: Bùi Anh Tuấn Phân xưởng đúc Phân xưởng khí-nén Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorur( bột tẩy trắng) Xưởng lượng Nhà điều hành, nhà ăn Garage oto 60 40 40 40 800 550 550 800 10 20 0,41 0,43 0,43 0,43 0,57 0,62 0,78 0,80 0,67 0,72 0,80 0,67 40 30 15 350 150 15 0,43 0,44 0,50 0,72 0,87 0,82 Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu 10 11 15 12 Hình 1.1 Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu [3] SV: Vũ Văn Trường 13 14 Tỷ lệ: 1:1000 Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Hình vẽ kích thước mặt phân xưởng nhà máy : Hình 1.2 Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu [4] SV: Vũ Văn Trường Tỉ lệ: 1:1000 Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Chương I: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Đặt vấn đề Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình (cụ thể nhà máy ta thiết kê) nhiệm vụ người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải công trình đó(hay công suất đặt nhà máy ) Tùy theo quy mô công trình(hay nhà máy…) mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tương lai, cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho xí nghiệp, nhà máy chủ yếu dựa vào máy mọc thực tế đặt phân xưởng xét tới khả phát triển nhà máy tương lai(đối với xí nghiệp nhà máy công nghiệp chủ yếu tương lai gần) công trình có quy mô lớn( thành phố, khu dân cư….) phụ tải phải kể đến tương lai xa Như vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo ngắn hạn (đối với xi nghiệp, nhà máy công nghiệp) dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với thành phố, khu vực…) Nhưng ta xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy ta Dự báo ngắn hạn xác định phụ tải công trình sau công trình vào sử dụng Phụ tải thường gọi phụ tải tính toán Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng, căt, bảo vệ để tính tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn thiết bị bù vậy, phụ tải tính toán số liệu quan trọng để thiết kê cung cấp điện, phụ tỉa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình công nghệ nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành công nhân v.v vậy, xác định xác phụ tải tính toán nhiệm vụ khó khăn quan trọng [5] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Do tính chất quan trọng vậy, nên có nhiều công trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Nhưng phụ tỉa điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp tính toán xác tiện lợi phụ tải điện Nhưng có số phương pháp để xác định phụ tải tính toán: +phương pháp tính theo công suất cực đại hệ số nhu cầu +phương pháp tính theo hệ số cực đại công suất trung bình +phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm +phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tùy theo quy mô đặc điểm công trình, tùy theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tỉa điện thích hợp 1.1Xác định phụ tải tính toán phân xưởng Công thức xác định phụ tải động lực theo hệ số nhu cầu công suất đặt thể sau: Pđl = Knc Pđ (kW) Qđl = Pđl tanφ (kVar) Công thức xác định phụ tải chiếu sáng, lấy suất phụ tải P0 = 0.005(kW/m2) Pcs = P0 D (kW) Dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên: Qcs = (kVAr) Phụ tải tính toán cho phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs (kW) Qtt = Qdl + Qcs (kVAr) Stt = (kVA) [6] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện Itt = Trong đó: GVHD: Bùi Anh Tuấn (A) Ptt: Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (kW) Qtt: Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng(kVAr) Kcs: Hệ số nhu cầu; Pđ: Công suất đặt (kW) D: Diện tích phân xưởng (m2); D = a.b (m2) Itt : Dòng điện tính toán đường dây truyyền tải (A) Thực tính toán cho phân xưởng , phận sau: +Phân xưởng điện phân: Pđl = 0.54 x 700 = 378 (kW) Qđl = Pđl x tan = 378 x 1.078= 407.58 (kVAr) Tính toán phụ tải chiếu sáng ta chọn suất phụ tải chiếu sáng phân xưởng P0= 0.005 kW/m2 Pcs= 0.005 x 14 x 36.5 x102= 255.5 (kW) Chọn loại đèn chiếu sang phân cưởng đèn sợi đốt nên tac có Q cs = (kVAr) Phụ tải điện tổng hợp cho phân xưởng điện phân là: Ptt = Pđl + Pcs= 378 +10.22 = 388.22 (kW) Qtt= Qđl = 407.58 (kVAr) Stt = = 562.88 (kVA) [7] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Tính toán hoàn toàn tương tự với phân xưởng phụ tải khác ta bảng kết phụ tải tính toán sau: Bảng phụ tải tính toán cho phân xưởng [8] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn 1.2 Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp 1.2.1 Tổng hợp phụ taỉ toàn nhà máy Pttnm=Kđt Với Kđt : hệ số đồng thời nhà máy Vậy từ bảng ta có: Pttnm = 0.9 x 2829.25 = 2546.325 (kW) Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy là: Qttnm = 0.9 x 3161.42 = 2845.29 (kVAr) Phụ tải toàn nhà máy là: Sttnm = 0.9 x 4279.32 = 3851.388(kVA) 1.2.2 Hệ số công suất toàn nhà máy Cos ttnm= = = 0.66 1.2.3 Xác định tâm phụ tải nhà máy [9] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn 1, Ý nghĩa tâm phụ tải thiết kế cung cấp điện Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện việc tính toán tìm tâm phụ tải đóng vai trò quan trọng, để ta xác định vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phối, tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí giảm tổn thất lưới điện Tâm phụ tải giúp công tác quy hoạch phát triển nhà máy tương lai nhằm có sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí đạt tiêu kỹ thuật mong muốn Tâm phụ tải điện điểm thỏa mãn điều kiện moomen phụ tỉa đạt giá trị cực tiểu n ∑P l i i → Trong đó: Pi li : Công suất khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải 2, Tọa độ tâm phụ tải nhà máy Tâm qui ước nhà máy xác định điểm M có tọa độ xác định M(X0,Y0) theo hệ trục tọa độ xOy: n n ∑ ∑ S i xi n X0 = S i yi ∑ Si n ; Y0 = ∑ Si Trong : X0, Y0 : Tâm phụ tải điện toàn nhà máy xi , yi : Tọa độ tâm phụ tải phân xưởng thứ i theo trục tọa độ xOy [10] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện IN-5 = = = 5.233(kA) ixk = Kxk IN = 1.8 x GVHD: Bùi Anh Tuấn x 5.233= 13.32(kA) Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B6 Sơ đồ thay tính toán ngắn mạch sau: Trong đó: XHT = 3.85 (Ω) R5 = Rdd + Rc5 = 0,484+ 0,0097 = 0,4937(Ω) X5 = Xdd + X HT + Xc5 = 0,171 + 3.85 + 0,003= 4.024(Ω) X/R=8.15  kxk = 1,8 IN-5 = = = 5.233(kA) ixk = Kxk IN = 1.8 x x 5.233= 13.32(kA) Kết tổng hợp tính toán trường hợp ngắn mạch Điểm ngắn mạch N N1 N2 N3 N4 N5 IN, kA 5.24 5.23 5.237 5.232 5.24 5.233 [50] SV: Vũ Văn Trường Ixk, kA 13.34 13.33 13.33 13.32 13.34 13.32 Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn N6 5.233 4.1.1 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện 13.32 Trong điều kiện vận hành khí cụ điện, sứ cách điện chế độ dẫn điện khác làm việc ba chế độ:  Chế độ làm việc lâu dài;  Chế độ tải;  Chế độ ngắn mạch; Lựa chọn thiết bị điện việc làm thường nhật quan trọng kỹ sư điện trình quy hoạch, thiết kế, cải tạo hệ thống điện Lựa chọn thiết bị điện không gây hậu nghiêm trọng Chọn nhỏ làm tăng lượng tổn thất, gây tải, làm giảm tuổi thọ, dẫn đến cháy nổ hư hỏng công trình, làm tan rã hệ thống điện Chọn lớn gây lãng phí nguyên vật liệu, tăng vốn đầu tư Nếu tất thiết bị điện lựa chọn tạo cho hệ thống điện trở thành cấu đồng bộ, hoàn chỉnh, đảm bảo tiêu kinh tế – kỹ thuật, an toàn  Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: tqđ =0,4s Ick= I”=IN Thì Ftc.min=Ick 103(mm2) Trong đó: C tỷ nhiệt vật liệu làm dây dẫn Vì cáp chọn để truyền tải điện từ trạm PPTT tới BAPX có tiết diện 50 mm2 nên ta cần kiểm tra cáp có dòng ngắn mạch lớn Đó trạm PPTT có dòng ngắn mạch lớn IN5= 5.24 (kA) Tra bảng 7.2.1 trang 234 giáo trình Hệ thống cung cấp điện hệ số C cáp đồng 159 Vậy Ftc.min=5.24 x x 103= 25.5(mm2) Mà cáp chọn có tiết diện Fc= 50 mm2 > Fmin=25.5 mm2 Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt  Kiểm tra máy cắt: [51] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Máy cắt góp đặt tủ hợp loại 8DC11, máy có cắt dòng điện cắt Ic =25kA, góp có dòng ổn định động I ôđđ=63kA lớn so với dòng ngắn mạch cực đại IN=5.24 kA dòng xung kích ixk=13.34 kA góp trạm PPTT Do máy cắt góp đạt yêu cầu kỹ thuật nêu  Lựa chọn kiểm tra dao cách ly: Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu cách ly phần mang điện không mang điện, tạo khoảng cách an toàn trông thấy, phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện Dao cách ly cắt đóng không tải máy biến áp công suất máy không lớn Cầu dao chế tạo cấp điện áp Ta dùng chung loại dao cách ly cho tất trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt thay Dao cách ly chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm.DCL ≥ Uđm.mạng = 35 kV Dòng điện định mức: Iđm.DCL ≥ Ilvmax = 2x Ittnm = 63.53(A) Dòng điện ổn định động cho phép: iđm.đ ≥ ixk = 13.34 (kA) Chọn loại 3DC hãng Siemens chế tạo với thông số cho bên dưới:  Lựa chọn kiểm tra cầu chì Cầu chì thiết bị có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện có dòng điện lớn trị số cho phép qua Vì chức cầu chì bảo vệ qua tải ngắn mạch Trong lưới điện áp cao( >1000 V) cầu chì thường dùng vị trí sau: Bảo vệ máy biến áp đo lường cấp điện áp.Kết hợp với cầu dao phụ tải thành máy cắt phụ tải để bảo vệ đường dây trung áp.Đặt phía cao áp trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp.Cầu chì chế tạo nhiều kiểu, nhiều cấp điện áp khác nhau, cấp điện áp trung áp cao thường sử dụng loại cầu chì ống.Cầu chì chọn theo điều kiện sau: [52] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Điện áp dịnh mức: Uđm.CC ≥ Uđm.m = 35 kV Dòng điện định mức: Với kbvqt=1,25 - Với trạm biến áp B1,B6 có SđmBA=315 kVA Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 602-5B Siemen chế tạo có thông số sau Uđm (kV) 35 Iđm (A) 10 Icắt Nmin (A) 31.5 Icắt N (kA) 56 - Với trạm biến áp B3,B5 có SđmBA=400 kVA Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 602-5B Siemen chế tạo có thông số sau Uđm (kV) 35 - Iđm (A) 10 Icắt Nmin (A) 31.5 Icắt N (kA) 56 Với trạm biến áp B2, B4 có SđmBA=500 kVA Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 603-5B Siemen chế tạo có thông số sau [53] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Uđm (kV) 35 Iđm (A) 16 Icắt Nmin (A) 31.5 Icắt N (kA) 62  Lựa chọn Aptomat kiểm tra: Cấp điện áp lựa chọn aptomat cấp điện áp 22kV: Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm hẳn cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời ba pha khả tự động hoá cao, nên Aptomat dù đắt tiền ngày sử dụng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp lưới điện chiếu sáng sinh hoạt Aptomat tổng, Aptomat phân đoạn Aptomat nhánh chọn dùng Aptomat Nhật chế tạo Aptomat chọn theo điều kiện sau: * Đối với Aptomat tổng Aptomat phân đoạn Uđm.A ≥ Uđm.m = 35 kV Điện áp định mức: Dòng điện định mức: Tính toán tương tự lựa chon cầu chì ta có thông số Aptomat lựa chọn bảng: Tên Loại trạm Số Uđm Iđm Icắt đm lượng V A kA Số cực B1,B6 EA103G 380 14 75 B3,B5 EA103G 380 14 75 B2,B4 EA103G 380 14 75  Lựa chọn kiểm tra máy biến dòng điện BI: [54] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Máy biến dòng điện BI có chức biến đổi dòng điện sơ cấp xuống 5A ( 1A 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lường, tự động hoá bảo vệ rơle BI chọn theo điều kiện sau:  Điện áp định mức: Uđm.BI ≥ Uđm.m = 35 kV  Dòng điện sơ cấp định mức phải lớn dòng điện làm việc lớn mạng: Iđm-BI ≥ Ilv-max Ta chọn BI loại 4ME16, kiểu hình trụ hang SIEMENS chế tạo [1] Thông số kỹ thuật Uđm U chịu đựng tần số công nghiệp Iđm Ixkick Iôđđông (kV) (kV) (A) (kA) (kA) 4ME16 36 70 5-1200 A 80 120  Chọn máy biến áp đo lường BU: Căn vào đặc điểm hệ thống ta chọn máy biến điện áp ba pha năm trụ loại 4MS36 Siemens chế tạo tài liệu [1], để kiểm tra cách điện máy biến áp ba pha trung tính cách ly cấp 35KV Các điều kiện sau cần phải thỏa mãn:  Máy biến điện áp phải có điện áp định mức với điện áp danh định mạng Uđm = 35KV  Công suất định mức phải lớn công suất phụ tải: S tt = 4279.32(kVA)  Cấp xác thiết bị: 0.5  Thông số BU chọn bảng sau: Thông số kỹ thuật BU Uđm (kV) [55] SV: Vũ Văn Trường 4MS36 36 KV Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn U1đm (kV) 35/ U2đm (V) Cấp xác thiết bị Tải định mức U chịu tần số công nghiệp 1’ (VA) (kV) 120/ 0.5 400 70 4.2 Kiểm tra chế độ mở máy động Độ lệch điện áp khởi động động xác định theo biểu thức: Tổng trở động lúc mở máy: Coi hệ số mở máy động K mm= 2,5 UN=380V Nhưng ta chiều dài đường dây hạ áp nối từ biến áp đến phân xưởng phân xưởng cần kiểm tra động nên ta kiểm tra chế độ mở máy động [56] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Chương V TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 5.1.Tính toán bù hệ số công suất để nâng cos�=0.9 Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện sản xuất Hệ số công suất cos chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện Phần lớn thiết bị tiêu dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt thiết bị dùng điện, công suất phản kháng Q công suất từ hoá máy điện xoay chiều, không sinh công Quá trình trao đổi công suất phản kháng náy phát hộ tiêu dùng điện qúa trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dòng điện không Việc tạo công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn Vì để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ tiêu dùng điện máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ, ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số công suất cosϕ mạng nâng cao, P, Q góc ϕ có quan hệ sau: ϕ= arctg [57] SV: Vũ Văn Trường P Q Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc ϕ giảm, kết cosϕ tăng lên Hệ số công suất cosϕ nâng cao lên đưa đến hiệu sau: * Giảm tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện * Giảm tổn thất điện áp mạng điện * Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp * Tăng khả phát máy phát điện Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ * Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên: tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản pháng tiêu thụ như: hợp lý hoá trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có công suất hợp lý hơn, Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên có lợi đưa lại hiệu kinh tế lâu dài mà đặt thêm thiết bị bù * Nâng cao hệ số công suất cosϕ biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất đặt thiết bị bù gần hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu chúng, nhờ giảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải đường dây theo yêu cầu chúng Xác định dung lượng bù cần thiết: Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: Qbù = Ptt ( tgϕ1 - tgϕ2 ) Trong đó: Ptt - phụ tải tác dụng tính toán nhà máy, Ptt=2829.25 kW [58] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Qtt - phụ tải phản kháng tính toán nhà máy, Qtt= 3161.42 kVAr ϕ1 - góc ứng với hệ số công suất trung bình trước bù, cosϕ1 = 0,66 ⇒ tgϕ1 =1,137 ϕ2 - góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù cosϕ2 = 0,9 ⇒ tgϕ2 =0,484 Với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết: Qbù = Ptt ( tgϕ1 - tgϕ2 ) = 2829.25x( 1,137 - 0,484 ) = 1847.5 kVAr Phân bố dung lượng bù cho trạm biến áp phân xưởng: Từ trạm phân phối trung tâm máy biến áp phân xưởng mạng liên thông gồm nhánh có sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay tính toán sau: Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia: Qbi = Qi - Rtđ Trong đó: Qbi - công suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i [kVAr] Qi - công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i [kVAr] Qb - công suất bù toàn nhà máy, Qb = 1847.5 kVAr Qtt - phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy, tính chươngI: Qtt = 3161.42 kVAr Ri - điện trở nhánh thứ i (Ω), Ri = RB +RC [59] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn RB: điện trở máy biến áp (Ω) ∆ PN U dmBA 10 RB = n.S dmBA (Ω) ; RC: điện trở đường cáp (Ω) ; RC =r0 L (Ω) 1 1 + + + Rn Rtđ = R1 R2 Để tính toán, ta có bảng số liệu cụ thể sau Tính điện trở đường cáp cao áp 35 kV Lộ dây Loại cáp Nguồn - PPTT PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 PPTT-B5 B4-B6 XLPE XLPE XLPE XLPE XLPE XLPE XLPE L F (m) (mm2) 2500 50 36 50 19 50 59 50 21 50 50 50 50 50 Số lộ R (Ω) 2 2 2 0.4838 0.007 0.0037 0.0114 0.0041 0.0097 0.0097 ∆ PN U dmBA 10 Tính điện trở máy biến áp: RB = n.S dmBA (Ω) Trong đó: ∆PN – tổn thất công suất ngắn mạch (kW) Uđm - điện áp định mức MBA (kV) SđmBA – công suất định mức MBA (kVA) TBA Sđm, kVA B1 B2 B3 B4 B5 B6 315 500 400 500 400 315 ∆Pn, kW 4.85 5.75 5.75 4.85 UN% 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 [60] SV: Vũ Văn Trường Số máy 2 2 2 R B, Ω 29.938 17.15 22.012 17.15 22.012 29.938 Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn - Tính điện trở nhánh RB RC (Ω) (Ω) TPPTT-B1 29.94 0.007 TPPTT-B2 17.15 0.0037 TPPTT-B3 22.01 0.0114 TPPTT-B4 17.15 0.0041 TPPTT-B5 22.01 0.0097 B4-B6 29.94 0.011 - Điện trở tương đương toàn mạng cao áp Đường cáp Rtđ 1 1  + + R + Rn =  R2 TPPTT-B1 RB (Ω) 29.94 TPPTT-B2 17.15 TPPTT-B3 22.01 TPPTT-B4 17.15 TPPTT-B5 22.01 B4-B6 29.94 Đường cáp RC (Ω) 0.007 0.003 0.011 0.004 0.009 0.011 R =RB+RC (Ω) 29.95 17.15 22.02 17.15 22.02 29.95 −     (Ω) R =RB+RC (Ω) 29.95 17.15 22.02 17.15 22.02 29.95 Rtđ 1/R 0.033 0.058 0.045 0.058 0.045 0.033 3.647 Vậy điện trở tương đương : Rtđ = 3.647 (Ω) Riêng Rtd (29.95x17.15)/ (29.95+17.15) = 10.9 (Ω) Xác định dung lượng bù tối ưu cho nhánh Qbi = Qi - Rtđ (kVAr) Công suất phản kháng tính toán Qi phụ tải: Q1 = Qttpk1 = 407.58kVAr [61] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Q2 = Qttpk2 = 732.158 kVAr Q3 = Qttpk3 = 491.75 kVAr Q4 = Qttpk4 = 1099.83 kVAr Q5 = Qttpk5 = 458.55 kVAr Q6 = Qttpk6 = 349.75kVAr Tính toán bù công suất phản kháng cho nhánh ta có bảng kết dung lượng bù cho nhánh sau: Tên nhánh R B, Ω Qi, kVAr TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 B4-B6 29.94 17.15 22.01 17.15 22.01 29.94 407.5797 732.158 491.7505 748.232 458.5531 349.7573 Qtt, kVAr Qbù tổng, kVAr 3161.42 1847.5 Qbù i, kVAr 247.519 452.744 274.050 468.818 240.853 189.696 1873.680 Do trạm sử dụng hai máy biến áp nên cần chọn tụ chẵn để chia cho hai phân đoạn góp hạ áp Chọn dùng loại tủ điện bù có điện áp định mức 380V, cụ thể với trạm biến áp ghi bảng tài liệu [1] TBA Qi (kVAr) Qbù i (kVAr) B1 B2 B3 B4 B5 B6 407.580 732.158 491.750 748.232 458.553 349.757 247.519 452.744 274.050 468.818 240.853 189.696 Loại tụ Số pha Qtụ (kVAr) Số lượng (n) KC2-0.38-50-3Y3 KC2-1.05-60-2Y1 KC2-1.05-60-2Y1 KC2-1.05-60-2Y1 KC2-0.38-50-3Y3 KC2-0.38-50-3Y3 3 3 3 50 60 60 60 50 50 8 Kết tính toán đặt tụ bù cos trạm BAPX [62] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn * cosϕ nhà máy sau đặt thiết bị bù: -Tổng lượng công suất tụ bù : Qtụ bù = 14x50+21x60 = 1960 (kVAr) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy sau bù Q = Qttnm - Q tụ bù = 3161.42 - 1960 =1201.42kVAr - Hệ số công suất nhà máy sau bù: tgϕ = =1201.42/3161.42 = 0,38 ⇒ cosϕ = 0.935 ∗ Kết luận: Theo quy định EVN hệ số công suất yêu cầu hệ thống tram biến áp nguồn cosϕ ≥ 0.9 Sau lắp đặt bù cho lưới hạ áp nhà máy hệ số công suất cosϕ nhà máy đạt yêu cầu Đánh giá hiệu bù - Ta có hệ số công suất trước bù công suất phản kháng: cosϕ1 = 0.66 - Sau thực bù công suất phản kháng hệ số công suất hệ thông trạm nguồn: cosϕ = 0.935 thỏa mãn yêu cầu đơn vị cung cấp điện - Việc bù công suất phản kháng mang lại hiệu sau: + Giảm tổn thất công suất, ổn định điện áp truyền tải tăng khả tải đường dây Mặt khác không đảm bảo hệ số công suất nhà máy phải trả thêm tiền điện theo quy định nhà cung cấp tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Việc tính toán bù công suất phản kháng thỏa mãn yêu cầu đặt [63] SV: Vũ Văn Trường Đồ án cung cấp điện GVHD: Bùi Anh Tuấn Tài liệu tham khảo: [1] : Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô thị nhà cao tầng (Nguyễn Công Hiền (Chủ biên), Nguyễn Mạnh Hoạch) [2] : Hệ thống Cung cấp điện Trần Quang Khánh [64] SV: Vũ Văn Trường ... 237.02 15 6.50 11 5. 91 177.38 230.79 420 490 490 0 .1 0.08 0.08 0.075 0.073 0.073 13 11 0.08 0.28 0.22 B4-7 329.89 263 .15 365 0 .12 0.077 11 0.23 B5 -13 B5 -14 B5 -15 B6 -11 B6 -12 1 1 15 1.45 67.40 13 .40... 35 2.843 82 91. 885 0 .19 4 35 0.050 14 5.960 0 .19 4 35 0 .11 8 344.540 0 .19 4 35 0.078 226.249 0 .19 4 35 0 .15 5 4 51. 879 0 .19 4 35 0.068 19 8. 314 0 .19 4 35 0.040 11 7 .16 5 Tổng 9775.993 Từ ta tính toán tổng tổn... PPTT-B4 21 990.40 35 8 .17 50 PPTT-B5 50 656 .11 35 5. 41 50 PPTT-B6 57 504. 31 35 4 .16 50 0.38 0.38 0.38 0.38 0 .13 7 205 17 36 0 .13 7 205 17 36 0 .13 7 205 17 36 0 .13 7 205 17 36 Tổn g 204.8 72.9 17 3.6 19 7.9