Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp Ucp = 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,90. Hệ số chiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk=2,5. Giá thành tổn thất điện năng c=1500 đkWh; suất thiệt hại do mất điện gth=8000 đkWh. Đơn giá tụ bù là 110.103 đkVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ ∆Pb=0,0025 kWkVAr. Giá điện trung bình g=1250 đkWh. Điện áp lưới phân phối là 22 kV.
Đồ án cung cấp điện Lời Mở Đầu Như biết, kinh tế nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề để bước vào thời kỳ mới, thời kì công nghiệp hóa đại hóa đất nước mà ngành điện đóng vai trò chủ đạo Cũng vai trò vô quan trọng ngành điện mà người kỹ sư hệ thống điện phải có vốn kiến thức vững ngành để tạo nên hệ thống chất lượng, thỏa mãn yêu cầu kinh tế kỹ thuật đưa vào vận hành thực tế Các tiêu đặt tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật - Độ tin cậy cung cấp điện cao - Vốn đầu tư nhỏ Các yêu cầu mang tính chất đối lập nhau, câu hỏi đặt làm để có hệ thống tối ưu Câu trả lời có môn học “ Hệ thống cung cấp điện” Sau gần năm học tập trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC” em phần nắm bắt kiến thức ngành điện công việc người kỹ sư hệ thống điện tương lai nhiều môn học thiết thực mang tính ứng dụng cao Với vốn kiến thức nhỏ bé với giúp đỡ tận tình thầy giáo môn, em thực nghiên cứu tính toán thiết kế hoàn chỉnh hệ thống cung cấp điện mang tính chất thực tế cao từ hoàn thành xong đồ án môn học “ Hệ thống cung cấp điện” Do kiến thức nắm bắt ngành kiến thức thực tế có hạn nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô để em có đồ án hoàn chỉnh đưa vào thực tế làm tài liệu phục vụ hữu ích cho công việc em sau Em Xin chân thành cảm ơn! _Trang _ Đồ án cung cấp điện BÀI 5B: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP A.Dữ kiện Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp gồm phân xưởng với liệu cho bảng Công suất ngắn mạch điểm đấu điện S k (MVA) Khoảng cách đấu điện đến nhà máy L(m) cấp điện áp truyền tải 110KV 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 ∆ = 1500đ/kwh Suất thiệt hại điện gth = 1000đ/kwh Tổn hao điện áp cho phép 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 ngiệp 310 78 4480 350 Đông Theo sơ Tên phân xưởng Số lượng Tổng công Hệ số nhu Hệ số công đồ mặt phụ tải thiết bị suất đặt cầu knc suất, cosϕ (n) 10 11 12 13 14 15 Bộ phận điện Phân xưởng Rơngen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhôm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc Phân xưởng khí, rèn Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu Vôi clorua Xưởng lượng Nhà điều hành, nhà ăn Gara ôtô điện 80 30 30 10 10 12 60 40 40 40 40 30 15 kW 700 880 370 250 300 300 800 550 550 800 10 20 350 150 25 0.54 0.52 0.41 0.43 0.54 0.52 0.41 0.43 0.43 0.43 0.57 0.62 0.43 0.44 0.5 0.68 0.53 0.62 0.68 0.56 0.56 0.78 0.8 0.67 0.72 0.8 0.67 0.72 0.87 0.82 Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu _Trang _ Đồ án cung cấp điện 13 10 11 12 15 14 O B Nhiệm vụ thiết kế I Tính toán phụ tải II Xác đinh sơ đồ nối dây mạng điện nhà máy III Tính toán điện IV Chọn kiểm tra thiết bị điện V Tính toán bù hệ số công suất C Yêu cầu vẽ Sơ đồ mặt xí nghiệp với bố trí thiết bị biểu đồ phụ tải Sơ đồ mạng điện mặt xí nghiệp (gồm sơ đồ phương án so sánh) Sơ đồ nguyên lý mạng điện Sơ đồ trạm biến áp nguồn Bảng số liệu kết tính toán CHƯƠNG I – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Nhà máy, xí nghiệp sản xuất nhiều loại sản phẩm trình hoạt động Những sản phẩm luôn đòi hỏi tính cạnh tranh cao đặc biệt giá thành Trong giá thành sản phẩm, chi phí tiêu thụ điện thời _Trang _ Đồ án cung cấp điện gian thu hồi vốn đầu tư đóng góp phần đáng kể vào giá thành sản phẩm Chính lý việc tính tón thiêt kế cấp điện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt ý đến vốn đầu tư công trình vấn đề tiết kiệm lượng tránh lãng phí với thiết bị không cần thiết Quan trọng việc xác định tâm phụ tải xác để có phương án dây tối ưu Ngoài phải tính đến khả phát triển phụ tải nhà máy xí nghiệp tương lai Để làm tất nhiệm vụ bước đàu tiên cần làm xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy Để xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy trước hết ta cần xác định phụ tải tính toán phân xưởng khu vực 1.1 Xác 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: Pdl = Knc×Pđ (KW) Qdl = Pdl x tanφ (KVar) Công thức xác định phụ tải chiếu sáng, lấy P0 = 0.015(kW/m2) Pcs = P0 x D (KW) Vì 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 = Itt = (KVA) (A) Trong đó: Ptt: Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (Kw) Qtt: Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng(Kvar) Knc: Hệ số nhu cầu; Pđ: Công suất đặt (KW) _Trang _ Đồ án cung cấp điện D: Diện tích phân xưởng (m2); D = a×b (m2) Itt : Dòng điện tính toán đường dây truyyền tải (A) Hình vẽ kích thước chi tiết phân xưởng nhà máy thực tế 7.0000 2.2000 1.8000 1.1500 1.8000 0.5500 1.8000 1.0000 1.0000 2.2000 11 1.1000 0.8000 1.0000 10 0.3500 13 0.8500 0.5000 0.9000 1.0500 1.0000 1.7000 0.8000 1.0000 1.8000 2.0000 4.0000 1.2000 0.5000 1.3000 0.8500 12 1.1000 15 1.9000 14 1.9000 2.9000 Thực tính toán cho phân xưởng, phận sau: • Bộ phận điện: Pdl = 0.54x700 = 378 (KW) Qdl = Pdl x tanφ = 378 x 1.078 = 407.58 (Kvar) Tính toán phụ tải chiếu sáng: Pcs = 0.015 × 2.2× 10 ×7 ×10 = 23.1 (KW); Qcs = (Kvar) Phụ tải điện tổng hợp cho phận điện là: Ptt = Pdl + Pcs = 378 + 23.1 = 401.1 (KW) ; Qtt = Qdl + Qcs = 407.58 (Kvar); Stt = = 571.841 (KVA); _Trang _ Đồ án cung cấp điện 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 Số thiết bị Pđ K W knc cosφ tanφ a (m) b(m) D(m2) Pdl (KW) Qdl (Kvar) Pcs (KW) Qcs (Kvar) Ptt (KW) Qtt (Kvar) Stt (KVA) Bộ phận điện 80 700 0.54 0.68 1.08 70.00 22.00 1540.00 378.00 407.58 23.10 0.00 401.10 407.58 571.84 Phân xưởng Rơngen 30 880 0.52 0.53 1.60 18.00 22.00 396.00 457.60 732.16 5.94 0.00 463.54 732.16 866.56 Phân xưởng đúc 30 370 0.41 0.62 1.27 17.00 22.00 374.00 151.70 191.97 5.61 0.00 157.31 191.97 248.19 Phân xưởng oxyt nhôm 10 250 0.43 0.68 1.08 9.00 22.00 198.00 107.50 115.91 2.97 0.00 110.47 115.91 160.12 Khí nén 10 300 0.54 0.56 1.48 10.50 8.50 89.25 162.00 239.67 1.34 0.00 163.34 239.67 290.04 Máy bơm 12 300 0.52 0.56 1.48 10.50 8.50 89.25 156.00 230.79 1.34 0.00 157.34 230.79 279.32 Phân xưởng đúc 60 800 0.41 0.78 0.80 40.00 18.00 720.00 328.00 263.15 10.80 0.00 338.80 263.15 428.99 Phân xưởng khí, rèn 40 550 0.43 0.80 0.75 13.00 8.00 104.00 236.50 177.38 1.56 0.00 238.06 177.38 296.87 Xem liệu phân xưởng 40 550 0.43 0.67 1.11 13.00 8.00 104.00 236.50 262.04 1.56 0.00 238.06 262.04 354.03 10 Lò 40 800 0.43 0.72 0.96 22.00 12.00 264.00 344.00 331.57 3.96 0.00 347.96 331.57 480.64 11 Kho nhiên liệu 10 0.57 0.80 0.75 11.00 8.50 93.50 5.70 4.28 1.40 0.00 7.10 4.28 8.29 12 Kho vật liệu Vôi clorua 20 0.62 0.67 1.11 11.00 8.50 93.50 12.40 13.74 1.40 0.00 13.80 13.74 19.47 13 Xưởng lượng 40 350 0.43 0.72 0.96 10.00 18.00 180.00 150.50 145.06 2.70 0.00 153.20 145.06 210.98 14 Nhà điều hành, nhà ăn 30 150 0.44 0.87 0.57 29.00 8.50 246.50 66.00 37.40 3.70 0.00 69.70 37.40 79.10 15 Gara ôtô 15 25 0.50 0.82 0.70 19.00 8.50 161.50 12.50 8.73 2.42 0.00 14.92 8.73 17.29 2874.70 3161.42 4311.74 n Tên phân xưởng phụ tải Tổng 2804.90 _Trang _ Đồ án cung cấp điện 1.2 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt nhà máy dạng hình tròn bán kính r 1.2.1 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy Pttnm=Kđt Với: Kđt=0,9 hệ số đồng thời toàn nhà máy Vậy từ bảng ta có: Pttnm=0.9×(2874.705)=2587.23 (Kw) Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy Qttnm=Kđt ∑ Qtti =0.9×(3161.423)=2845.28 (KVar) Phụ tải toàn nhà máy với hệ số đồng thời kđt = 0.9: Sttnm = = 3845.696(KVA) 1.2.2 Hệ số công suất toàn nhà máy Cos ϕ ttnm = = = 0,673 1.2.3 Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy: 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 qua trọng, để ta xác định vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phối, tủ 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 tranh lãng phí đạt tiêu kỹ thuật nhưn mong muốn Tâm phụ tải điện điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu Trang Đồ án cung cấp điện n ∑P l i i → Trong đó: Pi li : Công suất khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Tính toạ độ tâm phụ tải nhà máy Tâm qui ước phụ tải nhà máy xác định điểm M có toạ độ xác định M(X0,Y0) theo hệ trục toạ độ xOy n n X0 = ∑ S i xi ; n ∑S ∑S y i Y0 = i i n ∑S i Trong đó: X0 ; Y0 : Toạ độ tâm phụ tải điện toàn nhà máy xi ; yi : Toạ độ phụ tải phân xưởng thứ i theohệ trục toạ độ xOy Si : Công suất phụ tải thứ i Bảng Tọa độ tâm phụ tải phân xưởng hệ tọa độ xOy TT Tên phân xưởng Công suất S Tọa độ x(m) y(m) 69 69 69 26.3 26.3 31 20014.4 78423.59 28170.13 21056.17 16024.6 18365.49 8579.8 39457.03 59792.57 17125.46 11048.49 7613.498 7332.229 13298.69 116 37.5 34288.95 11132.78 354.032 480.637 8.29 116 11 32.5 26 4.25 40890.7 5287.007 269.425 9204.832 2883.822 35.2325 Kho vật liệu Vôi clorua 19.475 53.5 4.25 Xưởng lượng Nhà điều hành, nhà ăn Gara ôtô 210.98 79.1 17.286 96 122 78.5 31 4.25 4.25 1041.913 20254.08 9610.65 1356.951 82.76875 6540.38 336.175 73.4655 Bộ phận điện 571.841 35 69 Phân xưởng Rơngen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhôm Khí nén Máy bơm Phân xưởng đúc 866.559 248.195 160.123 290.038 279.323 428.99 90.5 114 132 55.3 65.8 20 Phân xưởng khí, rèn 296.874 10 11 Xem liệu phân xưởng Lò Kho nhiên liệu 12 13 14 15 Trang Đồ án cung cấp điện Xác định tâm phụ tải điện M(X0 ,Y0 ) cho toàn nhà máy theo công thức sau: X0 = = = 70.42(m) Y0 = = = 43.13(m) Vậy tâm phụ tải điện toàn xí nghiệp là: M(70.2 ; 43.13) 1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng đường tròn bán kính r Biểu đồ phụ tải điện hình tròn vẽ mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất phụ tải theo tỉ lệ xích định tùy ý Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung phân bố phụ tải phạm vi khu vực cần thiết kế, từ có sở để lập phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải chia thành phần: - Phụ tải động lực: phần hình quạt màu trắng - Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt màu đen Để vẽ biểu đồ phụ tải cho phân xưởng, ta coi phụ tải phân xưởng phân bố theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải lấy trùng với tâm hình học phân xưởng mặt Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phụ tải thứ i xác định qua biểu thức: Ri = S ttpxi m ∏ Trong : m tỉ lệ xích, chọn m = 5(KVA/m2) Góc phụ tải chiếu sáng nằm biểu đồ xác định theo công thức sau: Trang Đồ án cung cấp điện αcs = (độ) Kết tính toán Ri αcs-i biểu đồ phụ tải phân xưởng ghi bảng sau : Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải STT Pcs Pdl n (kW) (kW) 10 11 12 13 14 15 Stt (kVA) 23.1 378 571.841 5.94 457.6 866.559 5.61 151.7 248.195 2.97 107.5 160.123 1.34 162 290.038 1.34 156 279.323 10.8 328 428.99 1.56 236.5 296.874 1.56 236.5 354.032 3.96 344 480.637 1.4 5.7 8.29 1.4 12.4 19.475 2.7 150.5 210.98 3.7 66 79.1 2.42 12.5 17.286 Tâm phụ R tải (m) X,m Y,m 35 69 90.5 69 7.4 113.5 69 131.5 69 3.2 55.25 26.25 4.3 65.75 26.25 4.2 20 31 5.2 115.5 37.5 4.4 115.5 26 4.8 11 5.5 32.5 4.25 0.7 53.5 4.25 1.1 96 31 3.7 121.5 4.25 2.2 78.5 4.25 1.1 αcs (độ) 22 13 10 3 12 2 88 41 20 70 • Vòng tròn phụ tải: Trang 10 Đồ án cung cấp điện 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.MC ≥ Uđm.m = 22 kV Dòng điện định mức: Iđm.CL ≥ Ilvmax = Ittnm = 101.8385 (A) Dòng điện ổn định động cho phép: iđm.đ ≥ ixk = 20.647 (kA) Chọn loại 3DC hãng Siemens chế tạo với thông số cho bên dưới: Bảng thông số kỹ thuật dao cách ly 3DC Uđm (kV) 22 Iđm (A) 630 INt (kA) 35 INmax (kA) 40 - 80 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: Điện áp dịnh mức: Uđm.CC ≥ Uđm.m = 22 kV k qtbt S đmBA I ≥ I = A Dòng điện định mức: đm.CC max 3.U đm - Với trạm biến áp B1,B5,B7 có SđmBA=320 kVA k S 1,3.320 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 10.92 A 3.U đm 3.22 Chọn cầu chì cao áp siemens chế tạo có thông số sau: Trang 55 Đồ án cung cấp điện Uđm (kV) 22 Iđm (A) 16 Icắt Nmin (A) 40 Icắt N (kA) 62 - Với trạm biến áp B2 có SđmBA=560 kVA k qtbt S đmBA 1,3.560 I đm.CC ≥ I max = = = 19.105( A) 3.U đm 3.22 Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 604-5B Siemen chế tạo có thông số sau: Uđm (kV) 22 - Iđm (A) 20 Icắt Nmin (A) 120 Icắt N (kA) 31,5 Với trạm biến áp B3 có SđmBA=630 kVA k S 1,3.630 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 21.49 A 3.U đm 3.22 Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 606-5D Siemen chế tạo có thông số sau: Uđm (kV) 22 Iđm (A) 32 Icắt Nmin (A) 230 Icắt N (kA) 31,5 - Với trạm biến áp B4 có SđmBA= 250 kVA k S 1,3.250 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 8,53 A 3.U đm 3.22 Chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 604-5B Siemen chế tạo có thông số sau: Uđm (kV) 22 Iđm (A) 16 Icắt Nmin (A) 40 Icắt N (kA) 62 - Với trạm biến áp B6 có SđmBA=180kVA k S 1,3.180 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 6.141A 3.U đm 3.22 Chọn cầu chì cao áp loại Siemen chế tạo có thông số sau: Uđm (kV) 22 Iđm (A) 16 Icắt Nmin (A) 40 Icắt N (kA) 62 Lựa chọn Aptomat kiểm tra: Trang 56 Đồ án cung cấp điện Cấp điện áp lựa chọn aptomat cấp điện áp hạ áp 0,4 kV: 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 hãng Merlin Gerin chế tạo Aptomat chọn theo điều kiện sau: * Đối với Aptomat tổng Aptomat phân đoạn Điện áp định mức: Uđm.A ≥ Uđm.m = 0,38 kV Dòng điện định mức: Iđm.A ≥ Ilvmax với: Ilvmax = k qtbt S dm.BA 3.U dm , m - Với trạm biến áp B1,B5,B7 có SđmBA=320 kVA k S 1,3.320 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 10.92 A 3.U đm 3.22 - Với trạm biến áp B2 có SđmBA=560 kVA k S 1,3.560 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 19.1A 3.U đm 3.22 - Với trạm biến áp B3 có SđmBA=630 kVA k S 1,3.630 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 21.49 A 3.U đm 3.22 - Với trạm biến áp B4 có SđmBA= 250 kVA k S 1,3.250 I đm.CC ≥ I max = qtbt đmBA = = 8,53 A 3.U đm 3.22 - Với trạm biến áp B6 có SđmBA=180kVA k qtbt S đmBA 1,3.180 I đm.CC ≥ I max = = = 6.14 A 3.U đm 3.22 Ta có bảng kết chọn Aptomat tổng Aptomat phân đoạn: Trang 57 Đồ án cung cấp điện Tên Loại trạm Số Uđm Iđm Icắt đm Số lượng V A kA cực B1,B5,B7 1020C 230/400 25 75 B2 1020C 230/400 25 55 B3 1020C 230/400 25 55 B4 1020C 230/400 25 40 B6 1020C 230/400 25 40 Lựa chọn kiểm tra máy biến dòng điện BI: 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 = 22 kV Dòng điện sơ cấp định mức phải lớn dòng điện làm việc lớn mạng: Iđm-BI ≥ Ilv-max = 50.462 (A) Theo phụ lục 27 tài liệu cung cấp điện TS Trần Quang Khánh ta chọn BI loại 4MA74 , kiểu hình trụ hãng Siemens chế tạo Thông số kỹ thuật Uđm U chịu đựng tần số công nghiệp Iđm Ixkick Iôđđông (kV) (hz) (A) (kA) (kA) 4MA74 24 70 20/2500 A 80 120 Chọn máy biến áp đo lường BU: Căn vào đặc điểm hệ thống tài liệu Cung cấp điện TS Trần Quang Khánh ta chọn máy biến điện áp ba pha năm trụ loại 4MS34 Siemens chế tạo để kiểm tra cách điện Trang 58 Đồ án cung cấp điện máy biến áp ba pha trung tính cách ly cấp 22KV 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 = 22KV Công suất định mức phải lớn công suất phụ tải: Stt = 3845.696 KVA Cấp xác thiết bị: 0.5 Thông số BU chọn bảng sau: Thông số kỹ thuật BU 4MS34 22 KV Uđm U1đm (kV) (kV) U2đm (V) 100/ (VA) 0.5 800 Cấp xác thiết bị Tải định mức 22/ 4.3 Kiểm tra chế độ mở máy động Ta kiểm tra chế độ khởi động động lớn phân xưởng Độ lệch điện áp khởi động động xác định theo biểu thức: ∆U kd = Z mba + Z dd 100 Z mba + Z dd + Z dc Tổng trở động lúc mở máy: Coi hệ số mở máy động Kmm= 4,5 Z dc = X dc = Un 3.I n K mm = 380 = 2.363Ω × 20.63 × 4,5 Z ba + Z dd = (0,042 + 0,005) + (0,89 + 0,0415 + 0,0387) = 0,98Ω Z ba + Z dd + Z dc = (0,042 + 0,005) + (0,89 + 0,0415 + 0,0387 + 2,363) = 2.532Ω ∆U kd = Z mba + Z dd 100 = 0,98 100 = 41.67% Z mba + Z dd + Z dc 2.532 45 % Vậy chế độ khởi động động ổn định Trang 59 Đồ án cung cấp điện 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 cosϕ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosϕ 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 Trang 60 Đồ án cung cấp điện 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: P ϕ = arctg Q 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 Trang 61 Đồ án cung cấp điện * 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 CSPK 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 = Pttnm ( tgϕ1 - tgϕ2 ) Trong đó: Pttnm - phụ tải tác dụng tính toán nhà máy (kW), Pttnm=2874.77 kW ϕ1 - góc ứng với hệ số công suất trung bình trước bù, cosϕ1 = 0,673 ⇒ tgϕ1 =1.099 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 = Pttnm ( tgϕ1 - tgϕ2 ) = 2587.23x( 1.099- 0,484 ) = 1591 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 - (Q ttnm −Q ) Ri b Rtd 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] Trang 62 Đồ án cung cấp điện Qb - công suất bù toàn nhà máy, Qb =4051,116 kVAr Qttnm - phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy, tính chươngI: Qttnm = 3161.42 kVAr Ri - điện trở nhánh thứ i [Ω], Ri = RB +RC RB: điện trở máy biến áp (Ω) RB = ∆PN U dmBA 10 (Ω) n.S dmBA RC: điện trở đường cáp (Ω) RC =r0 L (Ω) Rtđ = + + + R1 R2 Rn Để tính toán, ta có bảng số liệu cụ thể sau Tính điện trở đường cáp cao áp 22 kV Đường cáp PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 PPTT-B5 PPTT-B6 B4 - B7 Loại cáp F, mm2 L, m XLPE 35 38.08 XLPE 35 18.9 XLPE 35 46.01 XLPE 35 30.15 XLPE 35 15.7 XLPE 35 29.7 XLPE 35 47 Số lộ 2 2 2 R, Ω 0.0100 0.0050 0.0121 0.0079 0.0041 0.0078 0.0123 ∆PN U dmBA 10 (Ω) Tính điện trở máy biến áp: RB = n.S dmBA Trong đó: ∆PN – tổn thất công suất ngắn mạch (kW) Uđm - điện áp định mức MBA (kV) SđmBA – công suất định mức MBA (kVA) Trang 63 Đồ án cung cấp điện TBA Sđm, kVA B1 320 B2 560 B3 630 B4 250 B5 320 B6 180 B7 320 Số máy 2 2 2 ∆Πν, κΩ 3.85 6.35 6.45 3.2 3.85 2.45 3.85 R B, Ω 9.0986 4.9002 3.9327 12.39 9.0986 18.299 9.0986 * Tính điện trở nhánh Đường cáp RB, Ω R C, Ω R =RB+RC, Ω TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TPPTT-B6 B7-B4 9.0986 4.9002 3.9327 12.39 9.0986 18.299 9.0986 0.01 9.1086 4.9052 3.9448 12.3979 9.1027 18.3068 9.1109 0.005 0.0121 0.0079 0.0041 0.0078 0.0123 ∗ Điện trở tương đương toàn mạng cao áp: Rtđ 1 + + = + Rn R1 R2 −1 (Ω) Tính toán excel ta kết sau : Đường cáp RB, Ω TPPTT-B1 9.0986 4.900 3.9327 12.39 9.0986 18.299 9.0986 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TPPTT-B6 B7-B4 RC, Ω 0.01 R =RB+RC Ω 9.1086 0.005 4.9052 0.0121 3.9448 12.3979 9.1027 18.3068 9.1109 0.0079 0.0041 0.0078 0.0123 1/Ri 0.10979 0.20387 0.2535 0.08066 0.10986 0.05462 0.10976 Trang 64 Đồ án cung cấp điện Rtd 1.085 Vậy điện trở tương đương : Rtđ = 0.922 (Ω) Xác định dung lượng bù tối ưu cho nhánh Qbi = Qi - × Rtđ (Kvar) Công suất phản kháng tính toán Qi phụ tải: Q1 = Qttpx1 = 407.58 kVAr Q2 = Qttpx2 = 732.16 kVAr Q3 = QttB3 = 747.3 kVAr Q4 = Qttpx7 = 263.15 kVAr Q5 = QttB5 = 470.47 kVAr Q6 = Qttpx6 = 191.19 kVAr Q7 = QttB7 = 349.58 kVAr Tính toán bù công suất phản kháng cho nhánh ta có bảng kết dung lượng bù cho nhánh sau: Tên nhánh Ri TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 TPPTT-B6 B7-4 9.098632813 4.900191327 3.932728647 12.3904 9.098632813 18.29938272 9.098632813 Qi, kVAr 407.58 732.16 747.3 263.15 470.46 190.83 349.59 Tổng Qttnm, kVAr Qbù tổng, kVAr 2845.28 1768 Qbù i, kVAr 298 529 495 183 361 137 240 2,244 Trang 65 Đồ án cung cấp điện 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 DAE YEONG, cụ thể với trạm biến áp ghi bảng (Thông số kỹ thuật theo tài liệu cung cấp điện Ngô Hồng Quang Phụ lục 34) Tên Qi, kVAr Qbù i, kVAr Loại Số Qtụ, Số lượng trạm B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Tính toán Tối ưu 407.58 298 732.16 529 747.3 495 263.15 183 470.46 361 190.83 137 349.59 240 tụ DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T DLE-3H10K6T pha 3 3 3 kVAr 75 75 75 75 75 75 75 (n) 4 2 Kết tính toán đặt tụ bù cosϕ trạm BAPX * cosϕ nhà máy sau đặt thiết bị bù: -Tổng lượng công suất tụ bù : Qtụ bù = 24x75 = 1800 (kVAr) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy sau bù Q = Qttnm - Q tụ bù = 2845.28 - 1800 = 1045.28 kVAr - Hệ số công suất nhà máy sau bù: tgϕ = = = 0.404 ⇒ cosϕ = 0.927 ∗ 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 5.2 Đánh giá hiệu bù Ta có hệ số công suất trước bù công suất phản kháng: cosϕ1 = 0.673 Sau thực bù công suất phản kháng hệ số công suất hệ thông trạm nguồn: cosϕ = 0.927 thỏa mãn yêu cầu đơn vị cung cấp điện Trang 66 Đồ án 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 Nội Dung Trang LỜI NÓI ĐẦU Đề CHƯƠNG I – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng 1.2 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy, dựng biểu đồ phụ tải CHƯƠNG II – THIẾT KẾ SƠ BỘ, CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Chọn cáp điện áp phân phối 2.2 Xác định phương án cấp điện, vị trí đặt trạm phân phối trung tâm 2.3 Chọn công suất, số lượng MBA TBA phân xưởng 2.4 Lựa chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm Phương án Phương án Phương án Chọn phương án tối ưu CHƯƠNG III – TÍNH TOÁN ĐIỆN 3.1 Xác định tổn thất điện áp tgrên đường dây 4 12 12 12 13 19 23 27 31 36 37 38 Trang 67 Đồ án cung cấp điện 3.2 Xác định tổn thất công suất tổn thất điện 3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu – phương án Trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp phân xưởng Chương – CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 4.1 Tính toán ngắn mạch lựa chọn thiết bị 4.2 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn – khí cụ điện 4.3 Kiểm tra chế độ mở máy động Chương - TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 5.1 Tính toán bù công suất đảm bảo hệ số công suất 1.1 Đánh giá hiệu bù MỤC LỤC Nội Dung 39 41 41 43 46 46 52 58 60 60 66 67 Trang LỜI NÓI ĐẦU Chương - TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN 1.1 Phân tích nguồn phụ tải 1.2 tính toán cân công suất 1.3 Xây dựng phương án nối dây Chương - TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Phương án 2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 2.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu 2.3.1 Hàm chi phí tính toán Phương án 2.1 Tính toán phân bố công suất sơ bộ, chọn cấp điện áp 1 10 10 12 17 17 19 Trang 68 Đồ án cung cấp điện 2.2 Chọn tiết diện dây dẫn 2.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án tối ưu 2.3.1 Hàm chi phí tính toán 2.3.2 So sánh kinh tế kỹ thuật cho hai phương án - chọn phương án ưu Chương - CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 3.1 Chọn máy biến áp 3.2 Chọn sơ đồ nối điện Chương - TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA LƯỚI 4.1 Tính toán chế độ phụ tải max 4.2 Tính toán chế độ cố phụ tải max Chương - TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐẦU PHÂN ÁP 5.1 Tính bổ sung cho chế độ phụ tải 5.2 Chọn đầu phân áp Chương - TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT Nhận xét đánh giá thầy cô MỤC LỤC 21 29 29 30 31 31 33 36 36 46 56 57 60 63 65 66 Trang 69 .. .Đồ án cung cấp điện BÀI 5B: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP A.Dữ kiện Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp gồm phân xưởng với liệu cho bảng Công suất... B1: Cung cấp điện cho phụ tải Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 3, 4, 8, Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải Trạm biến áp B5: Cung. .. nghiệp công nghiệp hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn Điện cấp cho xí nghiệp lấy từ trạm biến áp trung gian đường dây trung áp Cấp điện áp phạm vi đồ án xác định cấp 22KV Trong xí nghiệp