Đồ án thiết kế cung cấp điện - Hệ thống điện | Trường đại học Điện Lực

Đồ án thiết kế cung cấp điện | Trường đại học Điện Lực được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

102 51 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Hệ thống điện(HTD350)

Trường: Đại học Điện lực

Thông tin:

49 trang 6 tháng trước

Tác giả:

Profile Nguyễn Vân
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
-------- --------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP
CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện :
Mã sinh viên :
Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN PHÚC HUY
Ngành : CÔNG NGHỆ KT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành HỆ THỐNG ĐIỆN:
Lớp :
Hà Nội, tháng năm 2022
Đồ án môn học cung cấp điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
Nhiệm vụ 1B
I. Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
II. Các số liệu ban đầu:
1. Thông số cơ bản
- Xí nghiệp: Kích thước và tỉ lệ trong hình vẽ, số liệu phụ tải trong bảng. Thời
gian sử dụng công suất cực đại là
M
T
=4500(h).
- Nguồn điện: Nguồn điện 22kV từ hướng Đông tới; công suất ngắn mạch tại
điểm đấu điện = 625 MVA; khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy làS
k
L=1750(m).
- Mạng điện: Hao tổn điện áp cho phép (tính từ điểm đấu điện tới các phân
xưởng) là
U
cp
= 5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,95.
- Kinh tế: Giá thành tổn thất điện năng =1800 đ/kWh; suất thiệt hại do mấtc
điện = 20000 đ/kWh; thời gian mất điện trung bình năm là 24 giờ; hệ số thu hồi vống
th
đầu tư tiêu chuẩn a =0,125; hệ số vận hành sửa chữa lớn là 6%.
tc
- Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện.
2. Số liệu các phân xưởng
Ký
hiệu
Tên phân xưởng và phụ tải
Loại
phụ
tải
Phụ tải tính toán
động lực
Eyc,
lux
Ptt, kW cosφ
1 Phân xưởng điện phân 875 0,8 200
2 Phân xưởng Rơn gen 625 0,7 200
3 Phân xưởng đúc 750 0,8 200
4 Phân xưởng oxyt nhôm 240 0,87 200
5 Khí nén 135 0,76 150
6 Máy bơm 156 0,78 100
7 Phân xưởng đúc 489 0,85 150
8 Phân xưởng cơ khí – rèn 1 3 750 0,67 150
9 Phân xưởng cơ khí – rèn 2 3 750 0,7 150
10 Lò hơi 800 0,75 150
11 Kho nhiên liệu 3 10 0,75 100
12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 3 20 0,7 100
13 Xưởng năng lượng 150 0,64 200
14 Nhà điều hành, nhà ăn 3 70 0,85 250
15 Garage ôtô 3 10 0,75 50
Đồ án môn học cung cấp điện
3. Mặt bằng phân xưởng (tỉ lệ 1:1000)
III. Nội dung
1. Xác định phụ tải tính toán toàn xí nghiệp.
2. Lựa chọn sơ đồ nối điện của hệ thống cung cấp điện
3. Tính toán lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ
4. Tính toán và bù công suất phản kháng nâng cao cos
IV. Các bảng biểu, bản vẽ
1. Sơ đồ nguyên lý mạng điện
2. Sơ đồ mặt bằng đi dây mạng điện
Ngày giao: / / Ngày nộp: / /
Giảng viên hướng dẫn
TS. Nguyễn Phúc Huy
Đồ án môn học cung cấp điện
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.........................................1
1.1. Tính phụ tải chiếu sáng và ổ cắm...........................................................1
1.2. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng.........................................................4
CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP........................7
2.1. Xác định tâm phụ tải toàn xí nghiệp.......................................................7
2.2. Lựa chọn công suất và số lượng MBA...................................................8
2.2.1. Chọn cấp điện áp..............................................................................8
2.2.2. Chọn số lượng và công suất TBA phân xưởng.................................9
2.3. Lựa chọn sơ đồ mạng điện của xí nghiệp.............................................12
2.3.1. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm phân phối trung tâm....................12
2.3.2. Lựa chọn phương án mạng điện trung áp của xí nghiệp.................13
2.3.3. Lựa chọn phương án mạng điện hạ áp của xí nghiệp......................19
CHƯƠNG 3 – TÍNH NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN.....21
3.1. Tính toán ngắn mạch............................................................................21
3.1.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch.............................................................21
3.1.2. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm.................................................21
3.2. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện........................................................23
3.2.1. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện...............................................23
3.2.2. Lựa chọn thiết bị tại vị trí hạ ngầm.................................................24
Chọn Cầu chảy cao áp:...................................................................................25
3.2.3. Lựa chọn thiết bị điện trạm biến áp phân xưởng............................28
3.2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu...............................................30
Sơ đồ trạm PPTT..............................................................................................30
CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG..................33
4.1. Cơ sở tính toán bù công suất phản kháng.............................................33
4.1.1. Các biện pháp bù công suất phản kháng.........................................33
4.1.2. Chọn thiết bị bù..............................................................................33
4.2. Tính toán và lựa chọn mạch tụ bù.........................................................34
4.2.1. Lựa chọn vị trí và công suất bù.......................................................34
i
Đồ án môn học cung cấp điện
Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng..............................35
4.1.1. Đánh giá hiệu quả của bù...............................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................39
ii
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
1.1. Tính phụ tải chiếu sáng và ổ cắm
Công suất chiếu sáng được tính dựa trên số liệu về diện tích và độ rọi yêu cầu:
Hình 1. 1 Bố trí treo đèn
Khoảng cách đèn đến mặt công tác: H = h - h - h ( m)
1 2
Khoảng cách giữa các đèn: L=1,5.H bóng hàng ngang cách tường là , bóng q
hàng dọc cách tường là . số lượng hàng, số cột số bộ đèn ( ), mỗi bộ đèn có sốp N
đèn là ( ≥1 với đèn huỳnh quang).n n
Kiểm tra mức độ đồng đều
3 2
n n
L L
q
và
3 2
d d
L L
p
Độ rọi yêu cầu: khu vực nhà máy E = 200 lux, khu vực văn phòng E = 500 lux.
yc yc
Hệ số sử dụng là: K =0,59; hệ số dự trữ k=1,3; hệ số tính toán Z=1,1
sd
Xác định được quang thông của mỗi đèn/bộ đèn như sau:
. . .
(lumen)
. .
yc
sd
k E S Z
F
n N k
Xét phân xưởng 1 có diện tích: S = 74.27=1998 m
2
Quang thông của mỗi đèn/bộ đèn:
. . .
1,3.200.1998.1,1
= =968522(lumen)
. . 1.1.0,59
yc
sd
k E S Z
F
n N k
1
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 1. 1 Quang thông của một số bộ đèn
STT Loại đèn
Quang thông
(lumen)
1 FL40Wx2 2.800
2 FL40Wx1 1.100
3 Mercury 100w 4.200
4 Mercury 200w 9.000
5 Mercury 400w 20.000
6 Đèn cao áp 100W 6.000
7 Đèn cao áp 200W 16.000
8 Đèn cao áp 400W 36.000
9 Đèn Sodium 150W 15.000
10 Đèn Sodium 250W 30.000
11 Đèn Sodium 450W 45.000
Theo bảng 1.1 Ta chọn loại đèn Đèn Sodium 250W có quang thông 30.000 lm,
cosφ= 0,8
Ta có số đèn tối thiểu N =
968522
=32,28~36(bo)
30000
den
F
F
Công suất chiếu sáng là: P = 250.36=9000W
cs
Xét công suất cho ổ cắm ta có: = N
oc
1998
9,9
200
chọn N = 6, =
oc
P
oc
6.500=3000W
= + =12000W, lấy chung P
csoc
P
cs
P
oc
cos
csoc
=0,85
Tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có:
2
Đồ án môn học cung cấp điện Nguyễn
Bảng 1. 2 tổng hợp kết quả tính chiếu sáng
n Tên phân xưởng và phụ tải
a(m
)
b(m
)
S(m
2
) F(lm)
Quang
thông
của đèn
Công
suất đèn
Số đèn
tối thiểu
Số
bóng
N ổ
cắm
I
tt
(A)
1 Phân xưởng điện phân 74 27
1998,0
0
968522,0
3
30000,00 250,00 32,28 36,00 6,00 3000
2 Phân xưởng Rơngen 27 19 502,20
243439,3
2
30000,00 250,00 8,11 12,00 3,00 1500
3 Phân xưởng đúc 27 13 351,00
170145,7
6
30000,00 250,00 5,67 6,00 2,00 1000
4 Phân xưởng oxyt nhôm 27 9 248,40
120410,8
5
30000,00 250,00 4,01 6,00 2,00 1000
5 Khí nén 11 9 91,16 44189,42 30000,00 250,00 1,47 2,00 1,00 500
6 Máy bơm 11 9 91,16 44189,42 30000,00 250,00 1,47 2,00 1,00 500
7 Phân xưởng đúc 42 19 781,20
378683,3
9
30000,00 250,00 12,62 16,00 4,00 2000
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 1 13 8 104,00 50413,56 30000,00 250,00 1,68 2,00 1,00 500
9 Phân xưởng cơ khí, rèn 2 13 8 104,00 50413,56 30000,00 250,00 1,68 2,00 1,00 500
10 Lò hơi 22 11 246,40 119441,36 30000,00 250,00 3,98 4,00 2,00 1000
11 Kho nhiên liệu 11 9 92,88 45023,19 30000,00 250,00 1,50 2,00 1,00 500
12
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy
trắng)
11 9 92,88 45023,19 30000,00 250,00 1,50 2,00 1,00 500
13 Xưởng năng lượng 20 10 200,00 96949,15 30000,00 250,00 3,23 4,00 1,00 500
14 Nhà điều hành, nhà ăn 31 9 266,60
129233,2
2
30000,00 250,00 4,31 6,00 2,00 1000
15 Gara ôtô 20 9 172,00 83376,27 30000,00 250,00 2,78 3,00 1,00 500
3
Đồ án môn học cung cấp điện
1.2. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng
Phụ tải tính toán của từng phân xưởng: P = P +P .
ttpx đl cs
Xác định theo hệ số đồng thời ( = 0,85):
1
N
ttxnđt ttpxi
P k P
; Với k
dt
=0,85
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:
.cos
cos
ttpxi pxi
tbxn
ttpxi
P
P
Ta có bảng tổng hợp kết quả tính phụ tải phân xưởng:
4
Đồ án môn học cung cấp điện Nguyễn
Bảng 1. 3 tổng hợp kết quả tính phụ tải phân xưởng
n Tên phân xưởng và phụ tải
P
đ
KW
k
nc
cosφ
j
tanφ
j
Q
đl
(kW)
P
cs
(kW)
Q
cs
(kW)
P
tt
(kW)
Q
tt
(kW) S
1 Phân xưởng điện phân 875 1,00 0,80 0,75 656,25 9,00 5,58 884,00 661,83
2 Phân xưởng Rơngen 625 1,00 0,70 1,02 637,63 3,00 1,86 628,00 639,49
3 Phân xưởng đúc 750 1,00 0,80 0,75 562,50 1,50 0,93 751,50 563,43
4 Phân xưởng oxyt nhôm 240 1,00 0,87 0,57 136,01 1,50 0,93 241,50 136,94
5 Khí nén 135 1,00 0,76 0,86 115,45 0,50 0,31 135,50 115,76
6 Máy bơm 156 1,00 0,78 0,80 125,16 0,50 0,31 156,50 125,47
7 Phân xưởng đúc 489 1,00 0,85 0,62 303,05 4,00 2,48 493,00 305,53
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 750 1,00 0,67 1,11 831,00 0,50 0,31 750,50 831,31
9 Xem dữ liệu phân xưởng 750 1,00 0,70 1,02 765,15 0,50 0,31 750,50 765,46
10 Lò hơi 800 1,00 0,75 0,88 705,53 1,00 0,62 801,00 706,15
11 Kho nhiên liệu 10 1,00 0,75 0,88 8,82 0,50 0,31 10,50 9,13
12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 20 1,00 0,70 1,02 20,40 0,50 0,31 20,50 20,71
13 Xưởng năng lượng 150 1,00 0,64 1,20 180,09 1,00 0,62 151,00 180,71
14 Nhà điều hành, nhà ăn 70 1,00 0,85 0,62 43,38 1,50 0,93 71,50 44,31
15 Gara ôtô 10 1,00 0,75 0,88 8,82 0,75 0,46 10,75 9,28
Tổng 5856,25 5115,52
5
Đồ án môn học cung cấp điện
Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10
năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:
1,2. 1,2. 80,85.5856,25 5 73,3
ttxn ttxn
P P
5871kW
5
.cos
c 0,os 7
ttpxi pxi
tbxn
ttpxi
P
P
6
cos
7913,5
ttxn
ttxn
tbxn
P
S
6
2 2 2 2
7913,56 5973,38 5190,68
ttxn ttxn ttxn
Q S P
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP
2.1. Xác định tâm phụ tải toàn xí nghiệp
Xác định tâm của từng phân xưởng, sau đó xác định tâm phụ tải của toàn xí
nghiệp để chọn vị trí đặt trạm phân phối trung tâm.
Tâm phụ tải là điểm thỏa mãn điều kiện momen đạt giá trị cực tiểu.
1
n
i i
PL Min
Trong đó:
- P : Công suất của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải
i
- l : Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải
i
Tọa độ tâm phụ tải của từng phân xưởng
Tâm quy ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi 1 điểm M(X
0
,Y )
0
1 1
0 0
1 1
Y
n n
i i i i
n n
i i
S x S y
X
S S
Trong đó:
- X ; Y : Tọa độ tâm phụ tải của toàn xí nghiệp
0 0
- x ; y : Tọa độ của phụ tải phân xưởng thứ i
i i
- S : Công suất của phụ tải thứ i
i
7
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 1 Tọa độ tâm phụ tải của các phân xưởng trên hệ tọa độ Oxy
T
T
Tên phân xưởng
Công suất
S (KVA)
Tọa độ thực
x.S y.S
x(m) y(m)
1 Phân xưởng điện phân 1104,30 36,5 67,5
40306,8
4
74540,0
5
2 Phân xưởng Rơngen 896,29 95 67,5
85147,1
60499,2
6
3 Phân xưởng đúc 939,26 122 67,5
114589,4 63399,9
4 Phân xưởng oxyt nhôm 277,63 139 67,5
38589,9
3
18739,7
2
5 Khí nén 178,21 58 26
10336,3
5
4633,53
8
6 Máy bơm 200,58 69 26
13840,2
9
5215,18
2
7 Phân xưởng đúc 580,00 21 31
12180 17980
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 1 1119,97 121 37
135516,
1
41438,8
2
9 Phân xưởng cơ khí, rèn 2 1072,00 121 26
129712 27872
10 Lò hơi 1067,83 11,5 5,5
12280,0
1
5873,04
6
11 Kho nhiên liệu 13,91 34 4
473,063
8
55,6545
7
12
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy
trắng)
29,14 56 4
1632,011 116,5722
13 Xưởng năng lượng 235,49 101 31
23784,6
4
7300,23
6
14 Nhà điều hành, nhà ăn 84,12 127 4
10682,9
4
336,470
6
15 Gara ôtô 14,20 82 4
1164,731
56,8161
6
Tổng 7812,93 630235 328057
Xác định tâm phụ tải điện ,Y ) cho toàn nhà máy theo công thức sau:M(X
0 0
X
0
= =80,67 (m)
Y
0
= =41,99 (m)
Vậy tâm phụ tải điện của toàn xí nghiệp là: (80,67 ; 41,99)M
2.2. Lựa chọn công suất và số lượng MBA
2.2.1. Chọn cấp điện áp
Dựa vào công thức kinh nghiệm để thực hiện.
8
Đồ án môn học cung cấp điện
4
16 .
L
U P
n
Trong đó:
P
ttxn
: Công suất tổng hợp của toàn xí nghiệp (MW)
L : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp
n: số mạch song song
P
ttnm
: Công suất tổng hợp của toàn nhà máy kim loại màu [MW]
P
ttnm
= 5,97 MW
L - Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)
Theo đề ra ta có : L = 1,75
- Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:
44
5, 97 27,77
1, 75
16 . 16 .
2
L
U P
n
(kV)
Từ kết quả tính toán ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 22 kV hoặc
35kV. Với cấp điện áp này ta sẽ biến đổi cấp điện áp 110kV từ hệ thống sang trung áp
vì khoảng cách ngắn nên tổn thất điện áp và điện năng không đáng kể,việc chuyển đổi
cấp điện áp 22/0,4 kV giúp việc đầu tư cho trạm biến áp của từng nhóm phân xưởng
được giảm nhiều so với việc chọn cấp biến đổi là 35/0,4 kV,do số lượng máy biến áp
nhiều. Ta sẽ chọn cấp điện áp nguồn là 22kV.
2.2.2. Chọn số lượng và công suất TBA phân xưởng
Vị trí của TBA cần thuận lợi cho giao thông, cảnh quan;
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng. Tiến hành tính toán thiết kế xây
dựng 5 trạm biến áp phân xưởng. Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song
song. Riêng với phụ tải loại 3 cho phép mất điện khi sự cố, vì vậy khi xảy ra sự cố một
trạm biến áp phân xưởng có thể cắt giảm 25% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu
tư cho máy biến áp. Chi tiết như sau:
Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải 1.
Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2, 3, 4
Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 5, 6, 7
Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 8, 9, 13
Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho phụ tải 10, 11, 12, 14, 15
Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt trạm tại vị trí gần
trạm phân phối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng
cắt và không ảnh hưởng đến công trình khác.
9
Đồ án môn học cung cấp điện
Trạm biến áp dùng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằm
tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất công suất trên đường dây. Tâm của trạm
sẽ được xác định qua bảng tọa độ như sau:
Bảng 2. 2 Tâm trạm của các nhóm
ST
T
Tên phân xưởng và phụ tải
Số
hiệu
Stt(kVA
)
tọa độ
x.S y.S
x(m) y(m)
Trạm B1
1 Phân xưởng điện phân 1 1104,30 36,5 67,5 40306,84 74540,05
Tổng 1104,30 40306,84 74540,05
Tọa độ X
B1
,Y
B1
36,50 67,50
Trạm B2
1 Phân xưởng Rơn gen 2 896,29 95,00
67,5
0
85147,10 60499,26
2 Phân xưởng đúc 3 939,26
122,0
0
67,5
0
114589,4
5
63399,90
3 Phân xưởng oxyt nhôm 4 277,63
139,0
0
67,5
0
38589,93 18739,72
Tổng 2113,17
238326,4
9
142638,8
7
Tọa độ X
B2
,Y
B2
112,78 67,50
Trạm B3
1 Khí nén 5 178,21 58,00
26,0
0
10336,35 4633,54
2 Máy bơm 6 200,58 69,00
26,0
0
13840,29 5215,18
3 Phân xưởng đúc 7 580,00 21,00
31,0
0
12180,00 17980,00
tổng 958,80 36356,64 27828,72
Tọa độ X
B3
,Y
B3
37,92 29,02
Trạm B4
1 Phân xưởng cơ khí, rèn 1 8 1119,97
121,0
0
37,0
0
135516,1
3
41438,82
2 Phân xưởng cơ khí, rèn 2 9 1072,00
121,0
0
26,0
0
129711,9
8
27872,00
3 Xưởng năng lượng 13 235,49
101,0
0
31,0
0
23784,64 7300,24
Tổng 2427,46
289012,7
6
76611,05
Tọa độ X
B4
,Y
B4
119,06 31,56
Trạm B5
1 Lò hơi 10 1067,83 11,50 5,50 12280,01 5873,05
2 Kho nhiên liệu 11 13,91 34,00 4,00 473,06 55,65
3
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy
trắng)
12 29,14 56,00 4,00 1632,01 116,57
4 Nhà điều hành, nhà ăn 14 84,12
127,0
0
4,00 10682,94 336,47
5 Gara ôtô 15 14,20 82,00 4,00 1164,73 56,82
tổng 1209,20 26232,75 6438,56
10
Đồ án môn học cung cấp điện
Tọa độ X
B5
,Y
B5
21,69 5,32
Để thuận tiện cho việc đi dây và tránh các thiết bị điện khi đặt TBA phân xưởng, Ta có
tọa độ thực tế đặt cho các phân xưởng:
Bảng 2. 3tọa độ thực tế đặt cho các phân xưởng:
Tọa độ
thực tế
TPPTT B1 B2 B3 B4 B5
x (m) 80 35 115 45 115 30
y (m) 40 50 50 30 30 10
Số lượng và công suất phụ thuộc vào loại phụ tải.
- Các trạm biến áp cấp cho phụ tải loại 3 chỉ dùng 1 máy biến áp;
- Trường hợp còn lại trạm dùng 2 MBA làm việc song song.
Chọn máy biến áp của Việt Nam sản xuất nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ
(khc = 1). Công suất của máy biến áp trong trạm có thể chọn như sau:
- Nếu trạm có 1 MBA: S
đmB
S
tt
- Nếu trạm có 2 MBA: Xét trường hợp một máy biến áp bị sự cố máy biến áp còn
lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian ngắn.
2
( 1)
tt
dmB
sc
dmB
qtsc
S
S
S
S
k n
Xét MBA B1, do trạm có phụ tải loại 1 nên ta sử dụng 2 MBA làm việc song song.
Công suất của máy biến áp trong trạm có thể chọn như sau:
1104,3
552,15
2 2
1104,3
788,78
( 1) 1, 4.(2 1)
tt
dmB
sc
dmB
qtsc
S
S
S
S
k n
Vậy ta chọn MBA 3 pha 2 cuộn dây ONAN/400_22/0,4 có thông số:
Tên trạm
Smba
(kVA)
Uc
(kV)
Uh
(kV)
ΔP0
(W)
ΔPn
(W)
I0
%
Un
%
Giá thành
(10^6đ)
ONAN/400_
22/0,4
100 22 0,4 720 3910
1,
4
5 185,24
Áp dụng công thức trên ta có bảng kết quả tính cho các máy biến áp của các phân
xưởng:
11
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 4 Công suất các máy biến áp của các phân xưởng:
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1
ST
T
Tên phân xưởng
Loại
PT
Ptt(k
W)
Stt(kV
A)
Ssc(kV
A)
Điều
kiện 1
Điều
kiện 2
S (kV
MBA
A)
1
Phân xưởng điện
phân
1
884,0
0
1104,3
0
1104,30 552,15 788,78 1000
Tổng 1
884,0
0
1104,3
0
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2
1
Phân xưởng Rơn
gen
1
628,0
0
896,29
2113,17 1056,58 1509,41 1600
2 Phân xưởng đúc 1
751,5
0
939,26
3
Phân xưởng oxyt
nhôm
1
241,5
0
277,63
Tổng 1
1621,
00
2113,1
7
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3
1 Khí nén 1
135,5
0
178,21
958,80 479,40 684,85 750
2 Máy bơm 1
156,5
0
200,58
3 Phân xưởng đúc 1
493,0
0
580,00
Tổng 1
785,0
0
958,80
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4
1
Phân xưởng cơ khí,
rèn 1
3
750,5
0
1119,9
7
235,49 1213,73 168,21 1600
2
Phân xưởng cơ khí,
rèn 2
3
750,5
0
1072,0
0
3 Xưởng năng lượng 1
151,0
0
235,49
Tổng 1
1652,
00
2427,4
6
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B5
1 Lò hơi 1
801,0
0
1067,8
3
1067,8
3
604,60 762,73 1250
2 Kho nhiên liệu 3 10,50 13,91
3
Kho vật liệu vôi
clorur (bột tẩy
trắng)
3 20,50 29,14
4
Nhà điều hành, nhà
ăn
3 71,50 84,12
5 Gara ôtô 3 10,75 14,20
Tổng
914,2
5
1209,2
0
Tra bảng thông số máy biến áp ta có:
Bảng 2. 5 thông số máy biến áp
Tên
trạm
Smba
(kVA)
Uc
(kV)
Uh
(kV)
ΔP0
(W)
ΔPn
(W)
I0
%
Un
%
Giá thành
(10^6đ)
Chi phí
(10^6đ)
12
Đồ án môn học cung cấp điện
B1 1000 22 0,4 1600 10000 1,4 5 463,1 926,2
B2 1600 22 0,4 2190 17100 1,4 5 740,96 1481,92
B3 750 22 0,4 1270 6510 1,4 5 347,325 694,65
B4 1600 22 0,4 2190 17100 1,4 5 740,96 926,2
B5 1250 22 0,4 1740 13100 1,6 5 578,875 1157,75
Tổng 5186,72
2.3. Lựa chọn sơ đồ mạng điện của xí nghiệp
2.3.1. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm phân phối trung tâm
Đoạn đường dây này từ điểm đấu của nguồn đến trạm trung tâm của xí nghiệp.
Từ điểm đấu điện đến hàng rào nhà máy là đường dây trên không, sử dụng dây AC. Từ
tường rào xí nghiệp vào trạm phân phối trung tâm sử dụng cáp đồng đi ngầm có cấp
điện áp tưng ứng.
Ta có: I = =
đm
4
2. 3.
7
22
913,56
103,8
(A)
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:
103,84
33,50
3,1
dm
kt
I
F
J
mm
2
Để đảm bảo độ bền cơ học ta sẽ chọn tiết diện tối thiểu là 50 mm .
2
Tra bảng 4.41 tài liệu “ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV”-
Ngô Hồng Quang ta được
R = 0,35 Ω/km X = 0,09Ω/km I = 265 A
0 0 cp
Kiểm tra điều kiện phát nóng:
+ Khi làm việc bình thường:
I = 106,1 ≤ k. I = 1. 260 =260 => thỏa mãn
đm cp
+ Khi sự cố:
- Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch đường dây là
I = 2. I = 2. 103,84= 207,68 (A)
sc đm
I ≤ k. I
sc cp
Lấy k = 1: I
sc cp
≤ I 207,68 ≤ 265 => thỏa mãn điều kiện phát nóng
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
+ Khi làm viêc bình thường:
0 0
. . . .. .
2
dm dm
P R l Q X lP R Q X
U
U U
3
5973,38 0,35 5190,68.0,09
1750.10 0, 462% 10%
.
2.22
=> thỏa mãn
+ Khi sự cố:
% 0,494 8.2 %0,924
sc
U
< 20% => thỏa mãn
13
Đồ án môn học cung cấp điện
Vậy dây cáp đã chọn thỏa mãn.
2.3.2. Lựa chọn phương án mạng điện trung áp của xí nghiệp
Sơ bộ đề xuất tối thiểu 2 phương án nối dây từ Trạm PPTT tới các Trạm biến áp
phân xưởng. Hai phương án cần thể hiện rõ sự khác biệt, khả năng cạnh tranh nhau,
trong đó:
- Cấp điện cho phụ tải loại 3 chỉ cần 1 đường cáp;
- Cấp điện cho các phụ tải còn lại cần 2 đường cáp mạch kép, hoặc mạch vòng
kín vận hành hở..;
- Hạn chế trường hợp trạm phụ tải loại 3 liên thông qua trạm phụ tải loại 1&2.
Ta có 2 phương án sau:
Phương án 1: mạch hình tia
4
7
13
10
11
12 15 14
1
2
3
9
8
B1
B3
B2
B4
5
6
B5
Ta tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây trung áp từ trạm phân phối
trung tâm về trạm biến áp phân xưởng theo điều kiện J .
kt
Dự kiến chọn cáp trung áp vặn xoắn 3 lõi đồng cách điện XLPE do CADIVI chế tạo
Tra tài liệu “Quy phạm trang bị điện” ta có J = 3,1 A/mm
kt
2
Bảng 2. 6 Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn trung áp PA1
Tên
Số
lộ
L S
Uđ
m
Iđm Ftt
Ft
c
R X
Ic
p
Giá
(10^3đ/
m)
Tổng
(10^6
đ)
Nguồn-
TPPTT
2
175
0
7913,5
57
22
103,
84
33,4
97
5
0
0,35
0,0
9
26
5
135 472,5
PPTT-B1 2 55
1104,3
0
22
14,4
9
4,67
4
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,2 7,9
14
Đồ án môn học cung cấp điện
PPTT-B2 2 45
2113,1
7
22
27,7
3
8,94
5
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,2 6,5
PPTT-B3 2 45 958,80 22
12,5
8
4,05
8
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,2 6,5
PPTT-B4 2 45
2427,4
6
22
31,8
5
10,2
74
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,2 6,5
PPTT-B5 2 80
1209,2
0
22
15,8
7
5,11
9
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,2 11,6
tổng 511,5
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ∆U% ≤ 5%
15
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 7 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Lộ dây n R
0
X
o
L P
tt
Q
tt
R X ∆U%
Uma
x
Nguồn-
TPPTT
2
0,3
5
0,0
9
175
0
5973,38
5190,6
8
0,306
0,07
9
0,46
2
0,468
PPTT-B1 2
0,5
2
0,1
3
55 884,00
1104,3
0
0,014
0,00
4
0,00
3
PPTT-B2 2
0,5
2
0,1
3
45 1621,00
2113,1
7
0,012
0,00
3
0,00
5
PPTT-B3 2
0,5
2
0,1
3
45 785,00 958,80 0,012
0,00
3
0,00
2
PPTT-B4 2
0,5
2
0,1
3
45 1652,00
2427,4
6
0,012
0,00
3
0,00
5
PPTT-B5 2
0,5
2
0,1
3
80 914,25
1209,2
0
0,021
0,00
5
0,00
5
Kiểm tra điều kiện phát nóng ta có:
Bảng 2. 8 kiểm tra điều kiện phát nóng:
Tên Số lộ S Iđm Isc Icp Kiểm tra
PPTT-B1 2
1414,542
18,561 37,122 170 Thỏa mãn
PPTT-B2 2
2663,292
34,947 69,893 170 Thỏa mãn
PPTT-B3 2
1239,160
16,260 32,520 170 Thỏa mãn
PPTT-B4 2
2936,267
38,529 77,057 170 Thỏa mãn
PPTT-B5 2
1515,925
19,891 39,783 170 Thỏa mãn
Việc lựa chọn dây thỏa mãn yêu cầu.
Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA1 bao gồm đoạn từ trạm
nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến
áp phân xưởng được tính như sau:
K = 511,5 (triệu đồng)
trung áp
Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng.
Tổng tổn thất điện năng trên các lộ dây:
Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng được tính như sau:
∆P =
2 2
dm
P Q
U
. R.10 (kW)
-3
∆A = ∆P . τ (kWh)
τ = (0,124 + 10 . 8760 = (0,124 + 10 . 8760 =2886,21 (h)
-4
.
T
max
)
2 -4
.
4500)
2
16
Đồ án môn học cung cấp điện
17
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 9 Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các lộ dây trung
áp của PA1:
Tên lộ L (m) P (kW) Q (kVAr) U (kV) R denta P denta A
Nguồn-
PPTT
1750 5973,375 5190,681 22 0,306 39625,446 114367,350
PPTT-B1 55 884,000 1104,297 22 0,014 59,573 171,940
PPTT-B2 45 1621,000 2113,169 22 0,012 172,785 498,694
PPTT-B3 45 785,000 958,7969 22 0,012 37,404 107,957
PPTT-B4 45 1652,000 2427,459 22 0,012 210,019 606,160
PPTT-B5 80 914,250 1209,205 22 0,021 99,518 287,230
Tổng 40204,746 113626,2513
Từ trên ta sẽ tính toán được tổng tổn thất điện năng trên đường dây trung áp khi vận
hành hằng năm:
dây
=113626,3 (kWh)
Chi phí tính toán hàng năm của phương án chỉ xét đến vốn đầu tư đường dây trung
áp của toàn hệ thống do phần đầu tư trạm biến áp và cáp hạ áp thì như nhau trong mọi
phương án, để có được phương án tối ưu ta cần có được giá trị của hàm chi phí tính
toán hằng năm của các phương án sẽ vạch ra, chi tiết phương án 1:
Z
1
= (a + a ). + c.
vh tc dây
Với:
a : Hệ số vận hành, lấy a =0,1
vh vh
a : Hệ số tiêu chuẩn( hệ số thu hồi vốn đầu tư), a
tc
=
tc
=0,125
T
tc
: Là thời gian thu hồi vốn đầu tư lấy bằng 8 năm
C: Giá thành 1 KWh tổn thất điện năng, C=1800(đồng/kwh)
Vậy chi phí tính toán hằng năm của phương án thứ nhất là:
Z
1
= (a + a ). + c.
vh tc dây
= (0,1 + 0,125). 511,5.10 + 1800. 113626,3 10
6 6
= 319,612(triệu đồng)
Phương án 2: mạch liên thông nhóm B3 – B5
18
Đồ án môn học cung cấp điện
5
6
B5
4
7
13
10
11
12 15 14
1
2
3
9
8
B1
B3
B2
B4
Tương tự như quy trình tính toán ở PA1, ta có:
Bảng 2. 10 Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn PA2
Tên
Số
lộ
L S
Uđ
m
Iđm Ftt
F
c
R X Icp Giá
Tổn
g
Nguồn-
TPPTT
2
175
0
7913,55
7
22
103,8
4
33,496
8
5
0
0,35
0,0
9
26
5
135
472,
5
PPTT-B1 2 55 1104,30 22 14,49 4,674
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,
2
7,9
PPTT-B2 2 45 2113,17 22 27,73 8,945
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,
2
6,5
PPTT-B3 2 45 958,80 22 12,58 4,058
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,
2
6,5
PPTT-B4 2 45 3636,66 22 47,72 15,394
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,
2
6,5
B4-B5 2 35 1209,20 22 15,87 5,119
3
5
0,52
4
0,1
3
17
0
72,
2
5,1
tổng
505,
0
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
U% ≤ 5%.
19
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 11 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép PA2
Lộ dây n R0 X0 L P Q
R X
∆U% ∆U
max
Nguồn -
PPTT
2 0,35
0,0
9
1750 5973,4 5190,681 0,306 0,079 0,462
0,473
PPTT-B1 2 0,524
0,1
3
55 884,0 1104,297 0,014 0,004 0,003
PPTT-B2 2 0,524
0,1
3
45 1621,0 2113,169 0,012 0,003 0,005
PPTT-B3 2 0,524
0,1
3
45 785,0 958,797 0,012 0,003 0,002
PPTT-B4 2 0,524
0,1
3
45 2566,3 3636,664 0,012 0,003 0,008
B4-B5 2 0,524
0,1
3
35 914,3 1209,205 0,009 0,002 0,002
Bảng 2.4.2.3.Kiểm tra điều kiện phát nóng
Tên Số lộ Iđm Isc Icp Kiểm tra
S
PPTT-B1
2
1414,542
18,561 37,122 170 Thỏa mãn
PPTT-B2
2
2663,292
34,947 69,893 170 Thỏa mãn
PPTT-B3
2
1239,160
16,260 32,520 170 Thỏa mãn
PPTT-B4
2
4452,192
58,420 116,840 170 Thỏa mãn
B4-B5
2
1515,925
19,891 39,783 170 Thỏa mãn
Việc lựa chọn dây thỏa mãn yêu cầu.
Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA2 bao gồm đoạn từ trạm
nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến
áp phân xưởng được tính như sau:
K
trung áp
=505,0triệu đồng)
Bảng 2. 12Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các lộ dây PA2
Tên lộ L (m) P (kW) Q (kVAr) U (kV) R denta P denta A
Nguồn-
PPTT
1750 5973,375 5190,681 22 0,306 39625,446 111989,040
PPTT-B1 55 884 1104,297 22 0,014 59,573 168,365
PPTT-B2 45 1621 2113,169 22 0,012 172,785 488,323
PPTT-B3 45 785 958,7969 22 0,012 37,404 105,712
PPTT-B4 45 2566,25 3636,66 22 0,012 482,585 1363,878
B4-B5
35 914,250 1209,205 22 0,009 43,539 123,050
Tổng 40421,333 114238,4
Tổng tổn thất điện năng trên đường dây trung áp.
dây
= 114238,4 (kWh)
Z
2
= (0,1+0,125). 505,0+1800. 114238,4. 10 =319,25 (triệu đồng)
-6
Ta thấy:
20
Đồ án môn học cung cấp điện
1 2
1
3
1
19,612 31
0
9,25
319
1
,
0
6
1
1
0
2
. 0 .10 ,0
Z Z
Z
% < 5%
2 phương án là tương đương về mặt kinh tế
Ta xét đến chỉ tiêu kĩ thuật của 2 phương án:
∆U = 0,468%
max p/a1
∆U = 0,473 %
max p/a2
Như vậy, 2 phương án tương đương nhau. Ta lựa chọn phương án 1 do đảm bảo tính
cung cấp điện tốt hơn so với phương án 2
2.3.3. Lựa chọn phương án mạng điện hạ áp của xí nghiệp
Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các tủ phân phối phân xưởng
theo điều kiện phát nóng: I ≤ k (k=1)
.I
cp
Dự kiến chọn cáp hạ áp 3 lõi đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo
+ Khi làm việc bình thường: I ≤ k (k=1)
lv
.I
cp
Trong đó:
. 3.
ttdm
lv
dm
S
I
n U
(A) với n là số lộ đường dây
+ Khi sự cố : I ≤ k (k=1)
sc
.I
cp
Tổng vốn đầu tư cho đường dây: Z = Σ K
d d i
(đ)
Bảng 2. 13 .Thông số cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng.
Tên số lộ S
tt (kVA)
U
đ
m
I
đm
Isc F
tc
Icp R
0
X
0
L
Giá
(10^6
đồng/k
m)
Tổn
g
(10^6
đồng)
B2-2 2_2 896,29 0,4
323,4
2
504,53
5
40
0
62
5
0,04
8
0,2
1
0,01
4
1848,15
103,49
6
B2-4 2 277,63 0,4
200,3
6
312,56
2
30
0
40
0
0,09
9
0,2
7
0,02
4
1448,15 69,511
B3-5 2 178,21 0,4
128,6
1
200,63
2
18
5
29
8
0,09
9
0,2
7
0,00
8
1448,15 23,170
B3-6 2 200,58 0,4
144,7
6
225,82
6
18
5
29
8
0,09
9
0,2
7
0,01
9
1448,15 55,030
B4-8 2_2
1119,9
7
0,4
404,1
3
630,44
3
40
0
62
5
0,12
4
0,2
5
0,00
9
1848,15 66,533
B4-
13
2 235,49 0,4
169,9
5
265,12
2
15
0
27
0
0,12
4
0,2
5
0,00
4
1210 9,680
B5-
10
2_2_
2
1067,8
3
0,4
256,8
8
400,73
3
40
0
62
5
0,12
4
0,2
5
0,00
7
1848,15 51,748
B5-
12
1 29,14 0,4 42,06 65,614 35 97
0,63
5
0,0
6
0,04
4
284,68 12,526
B5- 1 84,12 0,4 121,4 189,40 18 29 0,09 0,2 0,01 1448,15 27,515
21
Đồ án môn học cung cấp điện
14 1 0 5 8 9 7 9
B5-
15
1 14,20 0,4 20,5 31,980 2,5 22 7,41
0,0
6
0,08
3
27,72 2,301
tổng
421,51
1
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ∆U% ≤ 5%
22
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 14 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp
Tên Số lộ P
tt
Q
tt
Ud
m
R
0
X
0
L R
DU%
B2-2 2_2
884,00
0
661,82
8
0,4
0,04
8
0,2
1
0,014 0,00017 0,440 thỏa mãn
B2-4 2
751,50
0
563,43
0
0,4
0,09
9
0,2
7
0,024 0,00324 1,882 thỏa mãn
B3-5 2
241,50
0
136,94
4
0,4
0,09
9
0,2
7
0,008 0,00108 0,169 thỏa mãn
B3-6 2
135,50
0
115,75
7
0,4
0,09
9
0,2
7
0,019 0,00257 0,294 thỏa mãn
B4-8 2_2
493,00
0
305,53
4
0,4
0,12
4
0,2
5
0,009 0,00028 0,214 thỏa mãn
B4-
13
2 20,500 20,714 0,4
0,12
4
0,2
5
0,004 0,00025 0,011 thỏa mãn
B5-
10
2_2_
2
750,50
0
765,46
3
0,4
0,12
4
0,2
5
0,007 0,00022 0,345 thỏa mãn
B5-
12
1 10,500 9,129 0,4
0,63
5
0,0
6
0,044 0,01397 0,220 thỏa mãn
B5-
14
1
151,00
0
180,70
8
0,4
0,09
9
0,2
7
0,019 0,00094 0,839 thỏa mãn
B5-
15
1 71,500 44,312 0,4
7,41
0
0,0
6
0,083 0,30752
30,60
6
thỏa mãn
Các dây dẫn đã lựa chọn đều thỏa mãn yêu cầu.
Từ bảng trên ta tìm được tổng vốn đầu tư đường dây cáp hạ áp cho toàn bộ xí nghiệp:
K
d hạ áp
= = 421,511 (triệu đồng)
23
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 3 – TÍNH NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN
3.1. Tính toán ngắn mạch
3.1.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch
Dựa trên sơ đồ cấp điện tối ưu đã chọn ta tính toán 6 vị trí ngắn mạch
X
H
Z
d
Z
c2
N
2
HT
N
Z
c3
N
3
Z
c1
N
1
Z
c5
N
5
Z
c4
N
4
Hình 3.1 vị trí các điểm ngắn mạch
3.1.2. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm
Điện kháng gần đúng của hệ thống được xác định theo công thức:
X =
H
tb
k
U
S
Trong đó: U = 1,05U ; S =625(MVA).
tb đm k
Trị số dòng ngăn mạch 3 pha được xác định theo công thức:
I =
N
3.
tb
N
U
Z
Trong đó: Z là tổng trở ngắn mạch hay là tổng trở từ nguồn đến điểm ngắn
N
mạch. Dòng điện xung kích được tính theo công thức:
i = k . . I
xk xk N
Trong đó: dòng điện xung kích (kA)
i
xk :
k
xk
: hệ số dòng xung kích
Theo chương 2 ta có bảng thông số dây như sau:
24
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 1 bảng thông số dây
Tên lộ N L(m) R(Ω) X(Ω)
Nguồn –
PPTT
2 1750 0,306 0,079
PPTT-B1
2 55 0,014 0,004
PPTT-B2
2 45 0,012 0,003
PPTT-B3
2 45 0,012 0,003
PPTT-B4
2 45 0,012 0,003
PPTT-B5
2 80 0,021 0,005
Tại điểm ngắn mạch N:
X
HT
=
2
tb
k
U
S
=
2
0,8464
(1, 05. 22)
625
(Ω)
R = R = 0,306 (Ω)
d
X = X + X = 0,079+0,8464= 0,925 (Ω)
d H
Dòng điện ngắn mạch :
I
N
= =
2 2
13,983
0,306 0
23,1
3. ,925
(kA)
Dòng điện ngắn mạch xung kích:
i = k . . I = 1,9
xk xk N
.
2
.13,983= 37,566 (kA)
Tại điểm ngắn mạch N1:
R
= R + Rc1 = 0,306+0,014=0,321 (Ω)
d
X
= X + X =0,846+0,079+0,004= 0,929 (Ω)
d H
Dòng điện ngắn mạch :
I
N
= =
2 2
13, 756
0,321 0
23,1
3. ,929
(kA)
Dòng điện ngắn mạch xung kích:
i = k . . I = 1,9
xk xk N
.
2
.13,756=37,735 (kA)
Tương tự cho các điểm ngắn mạch N2, N3, N4, N5 ta có bảng tính:
25
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 2 kết quả tính toán ngắn mạch
Điểm ngắn
mạch
Điện trở Điện kháng I
N
, kA I
xk
, kA
N 0,306 0,925 13,983 37,566
N
1
0,321 0,929 13,756 36,957
N
2
0,318 0,928 13,797 37,068
N
3
0,318 0,928 13,797 37,068
N
4
0,318 0,928 13,797 37,068
N
5
0,327 0,930 13,653 36,681
3.2. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện
3.2.1. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện
Tiến hành kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện đã chọn ở phần trước cho phương
án tối ưu. Tiết diện cáp đã cần thỏa mãn điều kiện
N c
t
I t
F
C
(3.1)
Trong đó:
I
N
: Dòng ngắn mạch chạy qua đoạn cáp cần kiểm tra, A;
t
c
: thời gian tồn tại ngắn mạch, s; (có thể lấy = 0,5s) ;
C
t
: hệ số hiệu chỉnh theo loại cáp, tra sổ tay. Thường dung cáp Cu/PVC
(C
t
=117) và Cu/XLPE (C
t
=143)
Kiểm tra dây từ Nguồn tới tủ phân phối trung tâm:
F
min
= 13,983.
0,4
143
.10 =61,84 (mm )
3 2
Mà cáp đã chọn có tiết diện F = 50 mm < F = 61,84 mm . Vậy cáp đã chọn chưa
c
2
min
2
thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, ta tăng tiết diện dây lên 70mm với thông số dây là:
2
R
0
= 0,26 Ω/km,X = 0,07Ω/km,I = 380 A.
0 cp
Kiểm tra dây từ tủ phân phối trung tâm tới trạm biến áp 1:
F
min
= 13,756.
0,4
143
.10 = 60,84 (mm )
3 2
Mà cáp đã chọn có tiết diện F = 50 mm < F = 60,84 mm . Vậy cáp đã chọn chưa
c
2
min
2
thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, ta tăng tiết diện dây lên 70mm với thông số dây là:
2
R
0
= 0,26 Ω/km,X = 0,07Ω/km,I = 380 A.
0 cp
26
Đồ án môn học cung cấp điện
Tương tự cho các lộ còn lại:
Tên IN, kA Fmin
Fs R X
Icp
Nguồn-
TPPTT 13,983 61,843 380
70 0,26 0,07
PPTT-B1 13,756 60,840 380
70 0,26 0,07
PPTT-B2 13,797 61,022 380
70 0,26 0,07
PPTT-B3 13,797 61,022 380
70 0,26 0,07
PPTT-B4 13,797 61,022 380
70 0,26 0,07
PPTT-B5 13,653 60,385 380
70 0,26 0,07
Tính toán lại giá trị ngắm mạch ta có:
Điểm
ngắn
mạch
Điện trở
Điện
kháng
I
N
, kA I
xk
, kA
N 0,228 0,908 15,166 40,746
N
1
0,235 0,910 15,049 40,432
N
2
0,233 0,909 15,071 40,489
N
3
0,233 0,909 15,071 40,489
N
4
0,233 0,909 15,071 40,489
N
5
0,238 0,910 14,996 40,289
Kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt của cáp ta có:
Vị trí Ftt Fmin kiểm tra
Fs
Fsmin
Kiểm tra
PPTT-
B1
35
61,84 Chưa thỏa mãn
70 66,56 Thỏa mãn
PPTT-
B2
35
60,84 Chưa thỏa mãn
70 66,65 Thỏa mãn
PPTT-
B3
35
61,02 Chưa thỏa mãn
70 66,65 Thỏa mãn
PPTT-
B4
35
61,02 Chưa thỏa mãn
70 66,65 Thỏa mãn
PPTT-
B5
35
61,02 Chưa thỏa mãn
70 66,33 Thỏa mãn
Vậy sau khi tăng thiết diện, cáp đã thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt
3.2.2. Lựa chọn thiết bị tại vị trí hạ ngầm
Lựa chọn và kiểm tra máy cắt:
- Điện áp định mức: U ≥ U
đmMC đm mạng
- Dòng điện định mức: I ≥ I
đmMC sc
- Điều kiện ổn định nhiệt: I ≥ I .
ôd N
k
od
t
t
- Điều kiện ổn định động: i ≥ I
MC xk
27
Đồ án môn học cung cấp điện
- Điều kiện cắt: I ≥ I
c N
Theo điều kiện chọn máy cắt ta có bảng kết quả chọn máy cắt:
Bảng 3. 3 Lựa chọn máy cắt cho các trạm biến áp
Tên
trạm
U
đm
I
sc
I
N
IN.
k
od
t
t
I
xk
Loại
Ud
m
Id
m
I
odd
Ic
(kV
)
(A) (kA) kA máy cắt kV A kA kA
TPPTT 22
110,98
0
15,16
6
9,592
37,56
6
C-35M-
630
24 630 40 20
B1 22 14,49
15,04
9
9,518
36,95
7
C-35M-
100
24 100 26 20
B2 22 27,73
15,07
1
9,532
37,06
8
C-35M-
100
24 100 26 20
B3 22 12,58
15,07
1
9,532
37,06
8
C-35M-
100
24 100 26 20
B4 22 31,85
15,07
1
9,532
37,06
8
C-35M-
100
24 100 26 20
B5 22 22,86
14,99
6
9,484
36,68
1
C-35M-
100
24 100 26 20
Chọn dao cách ly phía cao áp:
Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly:
+ Điện áp định mức:
đmDCL đmHT
U U
+ Dòng điện định mức:
đmDCL cb
I I
+ Dòng điện ổn định động:
.đ đm xkN
I I
+ Dòng điện ổn định nhiệt:
.
.
k
Nnhđm
nh đm
t
I I
t
Theo các điều kiện chọn ta có bảng kết quả loại dao cách ly:
Bảng 3. 4 bảng kết quả loại dao cách ly:
Tên
trạm
U
đm
I
sc
IN.
k
od
t
t
I
xk
Loại Udm Idm I
odd
(kV) (A) kA máy cắt kV A kA
TPPTT 22
110,979
6
9,592 37,566
3DC/63
0
24 630 26
B1 22 14,49 9,518 36,957
3DC/10
0
24 100 26
B2 22 27,73 9,532 37,068
3DC/10
0
24 630 26
B3 22 12,58 9,532 37,068
3DC/10
0
24 630 26
28
Đồ án môn học cung cấp điện
B4 22 31,85 9,532 37,068
3DC/10
0
24 630 26
B5 22 22,86 9,484 36,681
3DC/10
0
24 630 26
Kiểm tra điều kiện ta thấy tất cả các máy cắt đều thỏa mãn điều kiện.
Chọn Cầu chảy cao áp:
Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TPPTT:
Cầu chảy được chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức: U U = 22 (kV)
đm.CC
đm.mạng
+ Dòng điện định mức: I I
đm.CC
lv.max
= = \f(kqt.sc.SMBA,.Uđm
1, 4.1000
14,49
3.22
(A)
+ Điều kiện cắt: I ≥ I
c N
Chọn Cầu chảy cao áp
KT do Nga chế tạo :
Bảng 3. 5 Cầu chảy cao áp
Vị trí
Smba Ilvmax In
Cầu
chảy
Số
lượng
U
đm.CC
I
đm.CC
I
cắt
Đơn
giá
kVA A kA
kV A kA 10 đ
6
B1 1000 14,49 15,166

2 24 40 16 13,5
B2 1600 27,73 15,049

2 24 40 16 13,5
B3 750 12,58 15,071

2 24 40 16 13,5
B4 1600 31,85 15,071

2 24 40 16 13,5
B5 1250 22,86 15,071

2 24 40 16 13,5
Chọn thanh góp phía cao áp trạm biến áp:
Điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp:
+ Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép:
1 2
.
cb
cp
I
I
k k
Với nhóm 1 ta có:
I
cp
Vậy ta chọn ba thanh góp bằng đồng mỗi thanh có kích thước
60 5
(mm) và
dòng điện cho phép I = 600 (A)
cp
Bảng 3. 6Thông số thanh góp bằng đồng
Vị trí Ilv Icp Kích thước Icp
29
Đồ án môn học cung cấp điện
A A mm) A
B1 14,49 28,03 60x5 600
B2 27,73 54,51 60x5 600
B3 12,58 24,21 60x5 600
B4 31,85 62,75 60x5 600
B5 22,86 44,77 60x5 600
Chọn máy biến áp đo lường BU:
Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU được chọn theo điều kiện sau :
Điện áp định mức U ≥ U =22 kV
đmBU đm,m
Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS34 ,kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo có
thông số kỹ thuật như sau :
Bảng 3. 7 Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34
Thông số kỹ thuật 4MS34
U
đm
( kV) 24
U chịu đựng tần số công nghiệp 1( kV) 50
U chịu đựng xung 1,2 /50µs (kV) 125
U
1đm
( kV)
22/
3
U
2đm
( kV)
110/
3
Tải định mức (VA) 400
Ta dùng 5 máy biến điện áp cho 5 trạm biến áp phân xưởng
Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI
Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp bất kỳ xuống
5A ( đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lường, tự động hoá và bảo
vệ rơle. BI được chọn theo các điều kiện sau:
+Điện áp định mức: U U = 22 kV
đm.BI
đm.m
+Dòng điện sơ cấp định mức phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc
lớn nhất của mạng:
I
đm-BI
≥ I
lv-max
Kiểm tra với trạm biến áp có công suất lớn nhất trạm B2:
30
Đồ án môn học cung cấp điện
U ≥ U =22 Kv
đmBI đm,m
2. 2.1600
83,9
3.22 3.22
dmB
lv dm
S
I I A
Chọn BI loại 4ME14 ,kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như
sau
31
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 8 Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME14
Thông số kỹ thuật 4ME14
U
đm
(kV) 24
U chịu đựng tần số công nghiệp 1 (kV) 50
U chịu đựng xung 1,2 / 50µ (kV) 125
I
1dm
(kA) 5-2000
I
2dm
(kA) 1 hoặc 5
I
odnhiet
(kA) 80
I
oddong
(kA) 120
Ta dung 5 máy biến dòng cho 5 trạm biến áp phân xưởng
Chống sét van
Mục đích chọn chống sét van dùng để bảo vệ cho máy biến áp chống sét đánh
lan truyền vào trạm gây hư hỏng thiết bị và tải động lực.Vị trí đặt chống sét van tại
thanh góp phía sơ cấp của máy biến áp để thuận tiện cho việc kiểm tra that thế bảo
dưỡng chống sét van, mỗi pha ta đặt 1 CSV
Điều kiện chọn: U U = 22 kV
đm cs đm. lưới
Ta chọn chống sét van theo bảng sau:
Loại Số lượng U (kV) I (kA)
đm đm
3EA1 3 24 5
3.2.3. Lựa chọn thiết bị điện trạm biến áp phân xưởng
Lựa chọn Aptomat hạ áp và kiểm tra:
Cấp điện áp lựa chọn aptomat là cấp điện áp hạ áp 0,4 kV: Aptomat là thiết bị
đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu
chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời ba pha và khả
năng tự động hoá cao, nên Aptomat dù đắt tiền vẫn ngày càng được sử dụng rộng rãi
trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như trong lưới điện chiếu sáng sinh hoạt.
Aptomat tổng, Aptomat phân đoạn và Aptomat nhánh đều chọn dùng các Aptomat do
hãng Merlin Gerin chế tạo. Aptomat được chọn theo các điều kiện sau:
* Đối với Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn
Điện áp định mức: U
đm.A đm.m
U = 0,4 kV
Dòng điện định mức: I I với: I =
đm.A
lvmax lvmax
.
3.
qtđmBA
đm
k S
U
32
Đồ án môn học cung cấp điện
- Với trạm biến áp B1,có S =1600 kVA
đmBA
. max
.
1, 4.1600
2
3.
023,
3.0,4
1
qtđmBA
đm CC
đm
k S
I I A
U
Ta có bảng kết quả chọn Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn:
Bảng 3. 9 Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn
Vị trí
Smba Ilv
Loại
Số
lượng
U I
đm đm
I
cắt đm
Số cực
kVA A V A kA
B1 1000 2023,1 C26001N 3 690 2600 52 3
B2 1600 3237,0 C40001N 3 690 4000 120 3
B3 750 1517,3 C18001N 3 690 1800 52 3
B4 1600 3237,0 C40001N 3 690 4000 120 3
B5 1250 2528,9 C26001N 3 690 2600 52 3
Kiểm tra điều kiện dòng cắt của aptomat ta thấy các at đều thỏa mãn điều kiện
Lựa chọn Aptomat phân xưởng và kiểm tra:
Aptomat phân xưởng được chọn theo các điều kiện sau:
Điện áp định mức: U
đm.A đm.m
U = 0,4 kV
Dòng điện định mức: I I
đm.A
lvmax
Ta có bảng kết quả chọn Aptomat phân xưởng:
33
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 10 Aptomat phân xưởng:
STT Tên trạm
Iddm
Loại
Số
lượng
U
đm
I
đm
I
cắt
đm
Số
cực
A V A kA
1 Phân xưởng điện phân 1593,96 C18001N 1 690 1800 52 3
2 Phân xưởng Rơngen 1293,71 C18001N 1 690 1800 52 3
3 Phân xưởng đúc 1355,74 C18001N 1 690 1800 52 3
4 Phân xưởng oxyt nhôm 400,73 C6001N 1 690 600 65 3
5 Khí nén 257,24 C6001N 1 690 600 65 3
6 Máy bơm 289,53 C6001N 1 690 600 20 3
7 Phân xưởng đúc 837,18 C10001N 1 690 1000 40 3
8 Phân xưởng cơ khí, rèn 1 1616,58 C18001N 1 690 1800 52 3
9 Phân xưởng cơ khí, rèn 2 1547,34 C18001N 1 690 1800 52 3
10 Lò hơi 2311,14 C25001N 1 690 2500 65 3
11 Kho nhiên liệu 20,08 C2501N 1 690 250 20 3
12
Kho vật liệu vôi clorur (bột
tẩy trắng)
42,07 C2501N 1 690 250 20 3
13 Xưởng năng lượng 339,91 C6001N 1 690 600 65 3
14 Nhà điều hành, nhà ăn 121,42 C6001N 1 690 600 65 3
15 Gara ôtô 20,50 C2501N 1 690 250 20 3
Kiểm tra điều kiện dòng cắt của aptomat ta thấy các at đều thỏa mãn điều kiện
3.2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu
Sơ đồ trạm PPTT
Trạm phân phối trung tâm là nới nhận điện năng từ hệ thống và phân phối cho
các tải phia sau nó. Chính vì vậy trạm phân phối trung tâm quyết định đến việc cấp
điện. Lựa chọn sơ đồ nối dây cho trạm phan phối trung tâm ảnh hưởng trực tiếp đến độ
tin cây cung cấp điện. Sơ đồ nguyên lý trạm phân phối trung tâm phải thỏa mãn một số
tiêu chí cơ bản trước khi đưa vào vận hành như đảm bảo cấc chỉ tiêu kỹ thuật, bố trí
các thiết bị khoa học thuận tiện trong khâu vận hành và xử lý sự cố. Đảm bảo an toàn
cho thiết bị và con người. Chỉ tiêu không kém phần quan trọng khác đó là hợp lý về
mặt kinh tế.
Căn cứ vào đặc điểm vạn hành của phụ tải mà ta tiến hành cấp điện cho trạm
phân phối trung tâm trên lộ kép với hệ thống thanh cái có máy cắt liên lạc đảm bảo độ
tin cậy cung cấp điện ở mức cao nhất. Trên thanh cái là máy biến áp đo lường. Máy
biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm phục vụ cho công tác đo lường và
quá trình vận hành. Sơ đồ nguyên lý của trạm được thể hiện trong hình vẽ dưới đây:
34
Đồ án môn học cung cấp điện
Sơ đồ nguyên lý mạng điện toàn nhà máy
Thiết kế cho trạm biến áp phân xưởng:
Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp do Công ty Cổ phần thiết
bị điện Đông Anh sản xuất. Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm phân phối
trung tâm nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì.
Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa.
Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp.
Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh, thanh cái hạ áp được phân
đoạn bằng aptômát phân đoạn.
Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ
ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập (áptômát phân đoạn của
thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt). Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử
dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị
sự cố. Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt 2MBA.
35
Đồ án môn học cung cấp điện
Trạm biến áp phân xưởng sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song. Sơ đồ
đấu nối được thể hiện như bên dưới, các tủ AT đảm nhiệm chức năng bảo vệ quá
dòng đỗi với các nhánh đấu nối qua nó.
36
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
4.1. Cơ sở tính toán bù công suất phản kháng
4.1.1. Các biện pháp bù công suất phản kháng
Nâng cao hệ số công suất tự nhiên.
Nâng cao hệ số cos tự nhiên bằng cách xí nghiệp giảm bớt lượng công suất phản
kháng Q tiêu thụ. Cụ thể là :
- Thay đổi và cải thiện quy trình công nghệ để thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý
nhất ,
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
- Thay thế những MBA làm việc non tải bằng nhưng MBA dung lượng lớn
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
Bù công suất phản kháng
Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp ông suất
phản kháng cho chúng. Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây.
Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cos mà còn có tác
dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện.
4.1.2. Chọn thiết bị bù
Tụ điện
Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh
ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng
Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác dụng bé, việc tháo lắp dễ dàng,hiệu quả
cao, vốn đầu tư nhỏ.
Nhược điểm : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện, cơ
cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện áp tăng. Khi
tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện khỏi tụ nhưng
trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm.
Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những nhà
máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm.
Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải
37
Đồ án môn học cung cấp điện
Ưu điểm : là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường đặt để điều chỉnh
điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, rẻ tiền…
Nhựơc điểm : Lắp giáp vận hành khó khăn
Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở những
nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.
Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá
Ưu điểm : Có khả năng sinh ra công suất lớn
Nhược điểm :Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém
4.2. Tính toán và lựa chọn mạch tụ bù
4.2.1. Lựa chọn vị trí và công suất bù
Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí
thiết bị bù sao cho chi phi tính toán là nhỏ nhất.
Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên thường đặt ở những nơi quan trọng
của hệ thông điện.
Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp.
Tụ điện áp cao thường đặt tập chung ở thanh cái của trạm trung gian hay trạm
phân phối.
Tụ điện áp thấp có thể đặt theo các cách là : tập chung ở thanh cái hạ áp của
trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực, hay đặt riêng lẻ
từng thiết bị dùng điện.
Dung lượng bù tính theo công thức :
Q
bù
= P(tgφ - tgφ )
1 2
Trong đó tgφ : góc ứng vi hệ số cos φ (trước khi bù )
1 1
tgφ :góc ứng với hệ số cosφ muốn đạt được(sau khi bù)
2 2
Hệ số công suất cosφ do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt
2
được
Q
bù
= P(tgφ- tgφ )= 6381,375.(tanacos(0,75)- tanacos(0,95))= 3453,04 kVAr
2
38
Đồ án môn học cung cấp điện
Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng
Từ trạm phân phối trung tâm về các máy biến áp phân xưởng là mạng hình tia
gồm 5 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán như sau:
Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia:
Q
bi
= Q -
i
td
i
bttnm
R
R
QQ
.
)(
Trong đó:
Q
bi
- công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i [kVAr]
Q
i
- công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i [kVAr]
Q
b
- công suất bù của toàn nhà máy, Q =3453,04kVAr
b
Q
ttnm
- phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy, đã tính ở chươngI:
Q = 5283,19 kVAr.
ttnm
R
i
- điện trở của nhánh thứ i [ ], R = R +R
i B C
( ) R = R : điện trở máy biến áp
B
B
3
2
2
10.
.
.
dmBA
dmBAN
Sn
UP
( )
R : điện trở của đường cáp
C
( ) R =r .L ( )
C 0
R
tđ
=
n
RRR
1
...
11
1
21
Bảng 4. 1Tính toán điện trở của các lộ đường dây trung áp:
Tên Số lộ L (m) F
tc
(mm
2
) R(




PPTT-B1 2 55 35 0,01441
PPTT-B2 2 45 35 0,01179
PPTT-B3 2 45 35 0,01179
PPTT-B4 2 45 35 0,01179
PPTT-B5 2 80 35 0,02096
Tính điện trở các máy biến áp:
R =
B
3
2
2
10.
.
.
dmBA
dmBAN
Sn
UP
()
Trong đó: P
N
– tổn thất công suất khi ngắn mạch (kW)
U - điện áp định mức của MBA (kV)
đm
S – công suất định mức của MBA (kVA)
đmBA
39
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 4. 2 Điện trở máy biến áp
TBA S
đm
, kVA
P
n
, kW U % Số máy R ,
N B
B1 1000 10 5 2 2,42
B2 1600 17,1 5 2 1,62
B3 750 6,51 5 2 2,80
B4 1600 17,1 5 2 1,62
B5 1250 13,1 5 2 2,03
* Tính điện trở các nhánh
Bảng 4. 3 Điện trở các nhánh
Đường cáp R , Ω R , Ω R =R , Ω 1/R
B d B
+R
d
TPPTT-B1 2,42 0,01 2,43 0,41
TPPTT-B2 1,62 0,01 1,63 0,61
TPPTT-B3 2,80 0,01 2,81 0,36
TPPTT-B4 1,62 0,01 1,63 0,61
TPPTT-B5 2,03 0,02 2,05 0,49
R
tđ
0,403
Xác định dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh
Q
bi
= Q -
i
td
i
bttnm
R
R
QQ
.
)(
(kVAr)
Bảng 4. 4 Dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh
Tên nhánh R , kVAr Q , kVAr Q , kVAr
i
Q
i ttnm b
Q
bi
,
kVAr
TPPTT-B1 2,43 661,8277
5550,4923 3.453,0
314,76
TPPTT-B2 1,63
1355,669
6
836,77
TPPTT-B3 2,81
550,5147
9
250,11
TPPTT-B4 1,63
1778,610
4
1.259,7
1
TPPTT-B5 2,05 1144,197 732,02
Do trạm sử dụng hai máy biến áp nên cần chọn bộ tụ là chẵn để chia đều cho
hai phân đoạn thanh góp hạ áp. Chọn dùng các loại tủ điện bù có điện áp định mức
380V, cụ thể với từng trạm biến áp (Thông số kỹ thuật theo tài liệu cung cấp điện Trần
Quang Khánh bảng 40.pl trang 309).
40
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 4. 5 Chọn tụ bù
TBA Qi, kVAr
Qbù i,
kVAr
loại tụ số pha
Qi,
kVAr
số tụ
B1 661,8277 315 KKY-22-V 3 100 4
B2
1355,669
6
837 KKY-22-V 3 100 9
B3
550,5147
9
250 KKY-22-V 3 100 3
B4
1778,610
4
1.260 KKY-22-V 3 100 13
B5 1144,197 732 KKY-22-V 3 100 8
Sơ đồ đặt hệ thống tụ bù công suất phản kháng trong trạm biến áp:
Sơ đồ lắp đặt tụ bù cho trạm đặt 2 máy biến áp
4.1.1. Đánh giá hiệu quả của bù
Tổng lượng công suất của các tụ bù :
Q
tụ bù
= 3700 (kVAr)
- Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy sau khi bù
là
Q = Q - Q = 5550,4923-3700=1850,49kVAr
ttnm tụ bù
- Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù:
tg =
1850, 49
0,29
6381,38
Q
P
cos = 0,96
41
Đồ án môn học cung cấp điện
Kết luận: Theo quy định của EVN thì hệ số công suất yêu cầu của hệ thống
tram biến áp nguồn cos 0.9. Sau khi lắp đặt bù cho lưới hạ áp của nhà máy hệ số ≥
công suất cos của nhà máy đã đạt yêu cầu.
42
Đồ án môn học cung cấp điện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Hồng Quang: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV;
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2002.
[2]. Vũ Văn Tẩm – Ngô Hồng Quang: Giáo trình thiết kế cấp điện; Dùng cho các
trường Đại học và Cao đẳng kỹ thuật; Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009.
[3]. PGS. TS. Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2006.
[4]. TS. Trần Quang Khánh: Bài tập cung cấp điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật.
[5]. TS. Trần Quang Khánh: Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật.
[6]. Trần Bách: Lưới điện và hệ thống điện tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội.
[7]. Tiêu chuẩn ngành – Quy pham trang bị điện – 2006 – Bộ công nghiệp.
[8]. Tiêu chuẩn xây dựng việt nam TCXDVN 46:2007: Chống sét cho công trình xây
dựng.
[9]. Tiêu chuẩn xây dựng việt nam TCXDVN 394:2007: Tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt
trang thiết bị điện trong các công trình xây dựng – Phần an toàn điện.
[10]. Electrical Instalation Guide 2009 - According to IEC international standards –
Schneider.
43
Đồ án môn học cung cấp điện
44
| 1/49
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ----------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP
Sinh viên thực hiện : Mã sinh viên :
Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN PHÚC HUY
Ngành : CÔNG NGHỆ KT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
Chuyên ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Lớp :
Hà Nội, tháng năm 2022
Đồ án môn học cung cấp điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Nhiệm vụ 1B
I. Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp
II. Các số liệu ban đầu: 1. Thông số cơ bản
- Xí nghiệp: Kích thước và tỉ lệ trong hình vẽ, số liệu phụ tải trong bảng. Thời
gian sử dụng công suất cực đại là TM =4500(h).
- Nguồn điện: Nguồn điện 22kV từ hướng Đông tới; công suất ngắn mạch tại
điểm đấu điện Sk= 625 MVA; khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L=1750(m).
- Mạng điện: Hao tổn điện áp cho phép (tính từ điểm đấu điện tới các phân
xưởng) là Ucp= 5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,95.
- Kinh tế: Giá thành tổn thất điện năng c =1800 đ/kWh; suất thiệt hại do mất
điện gth = 20000 đ/kWh; thời gian mất điện trung bình năm là 24 giờ; hệ số thu hồi vốn
đầu tư tiêu chuẩn atc=0,125; hệ số vận hành sửa chữa lớn là 6%.
- Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện.
2. Số liệu các phân xưởng Loại Phụ tải tính toán Ký
Tên phân xưởng và phụ tải động lực Eyc, hiệu phụ tải lux Ptt, kW cosφ 1 Phân xưởng điện phân 875 0,8 200 2 Phân xưởng Rơn gen 625 0,7 200 3 Phân xưởng đúc 750 0,8 200 4 Phân xưởng oxyt nhôm 240 0,87 200 5 Khí nén 135 0,76 150 6 Máy bơm 156 0,78 100 7 Phân xưởng đúc 489 0,85 150 8
Phân xưởng cơ khí – rèn 1 3 750 0,67 150 9
Phân xưởng cơ khí – rèn 2 3 750 0,7 150 10 Lò hơi 800 0,75 150 11 Kho nhiên liệu 3 10 0,75 100 12
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 3 20 0,7 100 13 Xưởng năng lượng 150 0,64 200 14 Nhà điều hành, nhà ăn 3 70 0,85 250 15 Garage ôtô 3 10 0,75 50
Đồ án môn học cung cấp điện
3. Mặt bằng phân xưởng (tỉ lệ 1:1000) III. Nội dung
1. Xác định phụ tải tính toán toàn xí nghiệp.
2. Lựa chọn sơ đồ nối điện của hệ thống cung cấp điện
3. Tính toán lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ
4. Tính toán và bù công suất phản kháng nâng cao cos
IV. Các bảng biểu, bản vẽ
1. Sơ đồ nguyên lý mạng điện
2. Sơ đồ mặt bằng đi dây mạng điện Ngày giao: / / Ngày nộp: / / Giảng viên hướng dẫn TS. Nguyễn Phúc Huy
Đồ án môn học cung cấp điện MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.........................................1 1.1.
Tính phụ tải chiếu sáng và ổ cắm...........................................................1 1.2.
Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng.........................................................4
CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP........................7 2.1.
Xác định tâm phụ tải toàn xí nghiệp.......................................................7 2.2.
Lựa chọn công suất và số lượng MBA...................................................8
2.2.1. Chọn cấp điện áp..............................................................................8
2.2.2. Chọn số lượng và công suất TBA phân xưởng.................................9 2.3.
Lựa chọn sơ đồ mạng điện của xí nghiệp.............................................12
2.3.1. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm phân phối trung tâm....................12
2.3.2. Lựa chọn phương án mạng điện trung áp của xí nghiệp.................13
2.3.3. Lựa chọn phương án mạng điện hạ áp của xí nghiệp......................19
CHƯƠNG 3 – TÍNH NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN.....21 3.1.
Tính toán ngắn mạch............................................................................21
3.1.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch.............................................................21
3.1.2. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm.................................................21 3.2.
Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện........................................................23
3.2.1. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện...............................................23
3.2.2. Lựa chọn thiết bị tại vị trí hạ ngầm.................................................24
Chọn Cầu chảy cao áp:...................................................................................25
3.2.3. Lựa chọn thiết bị điện trạm biến áp phân xưởng............................28
3.2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu...............................................30
Sơ đồ trạm PPTT..............................................................................................30
CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG..................33 4.1.
Cơ sở tính toán bù công suất phản kháng.............................................33
4.1.1. Các biện pháp bù công suất phản kháng.........................................33
4.1.2. Chọn thiết bị bù..............................................................................33 4.2.
Tính toán và lựa chọn mạch tụ bù.........................................................34
4.2.1. Lựa chọn vị trí và công suất bù.......................................................34 i
Đồ án môn học cung cấp điện
Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng..............................35
4.1.1. Đánh giá hiệu quả của bù...............................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................39 ii
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
1.1. Tính phụ tải chiếu sáng và ổ cắm
Công suất chiếu sáng được tính dựa trên số liệu về diện tích và độ rọi yêu cầu:
Hình 1. 1 Bố trí treo đèn
Khoảng cách đèn đến mặt công tác: H = h - h1 - h2 ( m)
Khoảng cách giữa các đèn: L=1,5.H  bóng hàng ngang cách tường là q, bóng
hàng dọc cách tường là p. số lượng hàng, số cột  số bộ 
đèn (N), mỗi bộ đèn có số
đèn là n ( ≥1 với đèn huỳnh quang). n L L L L n n q   d dp
Kiểm tra mức độ đồng đều 3 2 và 3 2
Độ rọi yêu cầu: khu vực nhà máy Eyc = 200 lux, khu vực văn phòng Eyc= 500 lux.
Hệ số sử dụng là: Ksd=0,59; hệ số dự trữ k=1,3; hệ số tính toán Z=1,1
Xác định được quang thông của mỗi đèn/bộ đèn như sau:
k.E .S.Z yc F  (lumen) n.N .ksd
Xét phân xưởng 1 có diện tích: S = 74.27=1998 m2
Quang thông của mỗi đèn/bộ đèn: . k E . . S Z yc 1,3.200.1998.1,1 F  = =968522(lumen) n .N .k 1.1.0,59 sd 1
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 1. 1 Quang thông của một số bộ đèn Quang thông STT Loại đèn (lumen) 1 FL40Wx2 2.800 2 FL40Wx1 1.100 3 Mercury 100w 4.200 4 Mercury 200w 9.000 5 Mercury 400w 20.000 6 Đèn cao áp 100W 6.000 7 Đèn cao áp 200W 16.000 8 Đèn cao áp 400W 36.000 9 Đèn Sodium 150W 15.000 10 Đèn Sodium 250W 30.000 11 Đèn Sodium 450W 45.000
Theo bảng 1.1 Ta chọn loại đèn Đèn Sodium 250W có quang thông 30.000 lm, cosφ= 0,8 F 968522  =32,28~36(bo)
Ta có số đèn tối thiểu N = Fden 30000
 Công suất chiếu sáng là: Pcs = 250.36=9000W 1998 9  ,9
Xét công suất cho ổ cắm ta có: N 200 oc = chọn Noc = 6, Poc = 6.500=3000W
Pcsoc = Pcs+ Poc =12000W, lấy chung cos csoc=0,85
Tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có: 2
Đồ án môn học cung cấp điện Nguyễn
Bảng 1. 2 tổng hợp kết quả tính chiếu sáng a(m b(m Quang Công Số đèn Số N ổ I n
Tên phân xưởng và phụ tải S(m2) F(lm) tt ) ) thông suất đèn tối thiểu bóng cắm (A) của đèn 1998,0 968522,0 1 Phân xưởng điện phân 74 27 30000,00 250,00 32,28 36,00 6,00 3000 0 3 243439,3 2 Phân xưởng Rơngen 27 19 502,20 30000,00 250,00 8,11 12,00 3,00 1500 2 170145,7 3 Phân xưởng đúc 27 13 351,00 30000,00 250,00 5,67 6,00 2,00 1000 6 120410,8 4 Phân xưởng oxyt nhôm 27 9 248,40 30000,00 250,00 4,01 6,00 2,00 1000 5 5 Khí nén 11 9 91,16 44189,42 30000,00 250,00 1,47 2,00 1,00 500 6 Máy bơm 11 9 91,16 44189,42 30000,00 250,00 1,47 2,00 1,00 500 378683,3 7 Phân xưởng đúc 42 19 781,20 30000,00 250,00 12,62 16,00 4,00 2000 9 8
Phân xưởng cơ khí, rèn 1 13 8 104,00 50413,56 30000,00 250,00 1,68 2,00 1,00 500 9
Phân xưởng cơ khí, rèn 2 13 8 104,00 50413,56 30000,00 250,00 1,68 2,00 1,00 500 10 Lò hơi 22 11 246,40 119441,36 30000,00 250,00 3,98 4,00 2,00 1000 11 Kho nhiên liệu 11 9 92,88 45023,19 30000,00 250,00 1,50 2,00 1,00 500
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy 12 11 9 92,88 45023,19 30000,00 250,00 1,50 2,00 1,00 500 trắng) 13 Xưởng năng lượng 20 10 200,00 96949,15 30000,00 250,00 3,23 4,00 1,00 500 129233,2 14 Nhà điều hành, nhà ăn 31 9 266,60 30000,00 250,00 4,31 6,00 2,00 1000 2 15 Gara ôtô 20 9 172,00 83376,27 30000,00 250,00 2,78 3,00 1,00 500 3
Đồ án môn học cung cấp điện
1.2. Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng
Phụ tải tính toán của từng phân xưởng: Pttpx = Pđl +Pcs. N P k  P ttxnđt ttpxi
Xác định theo hệ số đồng thời ( = 0,85): 1 ; Với kdt=0,85  P .cos cos ttpxi pxi   tbxnP
Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng: ttpxi
Ta có bảng tổng hợp kết quả tính phụ tải phân xưởng: 4
Đồ án môn học cung cấp điện Nguyễn
Bảng 1. 3 tổng hợp kết quả tính phụ tải phân xưởng P P P n
Tên phân xưởng và phụ tải đ k cs Q tt Q KW nc cosφj tanφj Qđl (kW) (kW) cs (kW) (kW) tt (kW) S 1 Phân xưởng điện phân 875 1,00 0,80 0,75 656,25 9,00 5,58 884,00 661,83 2 Phân xưởng Rơngen 625 1,00 0,70 1,02 637,63 3,00 1,86 628,00 639,49 3 Phân xưởng đúc 750 1,00 0,80 0,75 562,50 1,50 0,93 751,50 563,43 4 Phân xưởng oxyt nhôm 240 1,00 0,87 0,57 136,01 1,50 0,93 241,50 136,94 5 Khí nén 135 1,00 0,76 0,86 115,45 0,50 0,31 135,50 115,76 6 Máy bơm 156 1,00 0,78 0,80 125,16 0,50 0,31 156,50 125,47 7 Phân xưởng đúc 489 1,00 0,85 0,62 303,05 4,00 2,48 493,00 305,53 8 Phân xưởng cơ khí, rèn 750 1,00 0,67 1,11 831,00 0,50 0,31 750,50 831,31 9 Xem dữ liệu phân xưởng 750 1,00 0,70 1,02 765,15 0,50 0,31 750,50 765,46 10 Lò hơi 800 1,00 0,75 0,88 705,53 1,00 0,62 801,00 706,15 11 Kho nhiên liệu 10 1,00 0,75 0,88 8,82 0,50 0,31 10,50 9,13 12
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 20 1,00 0,70 1,02 20,40 0,50 0,31 20,50 20,71 13 Xưởng năng lượng 150 1,00 0,64 1,20 180,09 1,00 0,62 151,00 180,71 14 Nhà điều hành, nhà ăn 70 1,00 0,85 0,62 43,38 1,50 0,93 71,50 44,31 15 Gara ôtô 10 1,00 0,75 0,88 8,82 0,75 0,46 10,75 9,28 Tổng 5856,25 5115,52 5
Đồ án môn học cung cấp điện
Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10
năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là: P 1  , 2.P 1  ,2.0,85.5856,25 5 73,38 ttxnttxn 5871kW P .cos cos ttpxi pxi   0  ,75 tbxnPttpxi Pttxn S    ttxn 7913, 6 5 costbxn 2 2 2 2 QSP  7913,56  5973,38 5  190,68 ttxnttxnttxn 6
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 2 – THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP 2.1.
Xác định tâm phụ tải toàn xí nghiệp
Xác định tâm của từng phân xưởng, sau đó xác định tâm phụ tải của toàn xí
nghiệp để chọn vị trí đặt trạm phân phối trung tâm.
Tâm phụ tải là điểm thỏa mãn điều kiện momen đạt giá trị cực tiểu. nPL Min i i 1 Trong đó:
- Pi: Công suất của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải
- li: Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải
Tọa độ tâm phụ tải của từng phân xưởng
Tâm quy ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi 1 điểm M(X0,Y ) 0 n nS xS y i i i i 1 1 X  Y  0 n 0 nSS i i 1 1 Trong đó:
- X0; Y0 : Tọa độ tâm phụ tải của toàn xí nghiệp
- xi; yi : Tọa độ của phụ tải phân xưởng thứ i
- Si: Công suất của phụ tải thứ i 7
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 1 Tọa độ tâm phụ tải của các phân xưởng trên hệ tọa độ Oxy T Công suất Tọa độ thực Tên phân xưởng T x.S y.S S (KVA) x(m) y(m) 40306,8 74540,0 1 Phân xưởng điện phân 1104,30 36,5 67,5 4 5 2 Phân xưởng Rơngen 896,29 95 67,5 60499,2 85147,1 6 3 Phân xưởng đúc 939,26 122 67,5 114589,4 63399,9 38589,9 18739,7 4 Phân xưởng oxyt nhôm 277,63 139 67,5 3 2 10336,3 4633,53 5 Khí nén 178,21 58 26 5 8 13840,2 5215,18 6 Máy bơm 200,58 69 26 9 2 7 Phân xưởng đúc 580,00 21 31 12180 17980 135516, 41438,8 8
Phân xưởng cơ khí, rèn 1 1119,97 121 37 1 2 9
Phân xưởng cơ khí, rèn 2 1072,00 121 26 129712 27872 12280,0 5873,04 10 Lò hơi 1067,83 11,5 5,5 1 6 473,063 55,6545 11 Kho nhiên liệu 13,91 34 4 8 7
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy 12 29,14 56 4 trắng) 1632,011 116,5722 23784,6 7300,23 13 Xưởng năng lượng 235,49 101 31 4 6 10682,9 336,470 14 Nhà điều hành, nhà ăn 84,12 127 4 4 6 56,8161 15 Gara ôtô 14,20 82 4 1164,731 6 Tổng 7812,93 630235 328057
Xác định tâm phụ tải điện M(X ,Y 0
0 ) cho toàn nhà máy theo công thức sau: X0 = =80,67 (m) Y0 = =41,99 (m)
Vậy tâm phụ tải điện của toàn xí nghiệp là: M(80,67 ; 41,99) 2.2.
Lựa chọn công suất và số lượng MBA
2.2.1. Chọn cấp điện áp
Dựa vào công thức kinh nghiệm để thực hiện. 8
Đồ án môn học cung cấp điện L 4 U 1  6 P. n Trong đó:
Pttxn : Công suất tổng hợp của toàn xí nghiệp (MW)
L : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp n: số mạch song song
Pttnm : Công suất tổng hợp của toàn nhà máy kim loại màu [MW] Pttnm = 5,97 MW
L - Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)
Theo đề ra ta có : L = 1,75
- Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là: L 1, 75 4 4 U 1  6 . P 1  6 5, 97. 2  7,77 n 2 (kV)
Từ kết quả tính toán ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 22 kV hoặc
35kV. Với cấp điện áp này ta sẽ biến đổi cấp điện áp 110kV từ hệ thống sang trung áp
vì khoảng cách ngắn nên tổn thất điện áp và điện năng không đáng kể,việc chuyển đổi
cấp điện áp 22/0,4 kV giúp việc đầu tư cho trạm biến áp của từng nhóm phân xưởng
được giảm nhiều so với việc chọn cấp biến đổi là 35/0,4 kV,do số lượng máy biến áp
nhiều. Ta sẽ chọn cấp điện áp nguồn là 22kV.
2.2.2. Chọn số lượng và công suất TBA phân xưởng
Vị trí của TBA cần thuận lợi cho giao thông, cảnh quan;
Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng. Tiến hành tính toán thiết kế xây
dựng 5 trạm biến áp phân xưởng. Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song
song. Riêng với phụ tải loại 3 cho phép mất điện khi sự cố, vì vậy khi xảy ra sự cố một
trạm biến áp phân xưởng có thể cắt giảm 25% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu
tư cho máy biến áp. Chi tiết như sau:
Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải 1.
Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2, 3, 4
Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 5, 6, 7
Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 8, 9, 13
Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho phụ tải 10, 11, 12, 14, 15
Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt trạm tại vị trí gần
trạm phân phối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng
cắt và không ảnh hưởng đến công trình khác. 9
Đồ án môn học cung cấp điện
Trạm biến áp dùng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằm
tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất công suất trên đường dây. Tâm của trạm
sẽ được xác định qua bảng tọa độ như sau:
Bảng 2. 2 Tâm trạm của các nhóm ST Số Stt(kVA tọa độ
Tên phân xưởng và phụ tải T hiệu ) x.S y.S x(m) y(m) Trạm B1 1 Phân xưởng điện phân 1 1104,30 36,5 67,5 40306,84 74540,05 Tổng 1104,30 40306,84 74540,05 Tọa độ XB1,YB1 36,50 67,50 Trạm B2 67,5 1 Phân xưởng Rơn gen 2 896,29 95,00 85147,10 60499,26 0 122,0 67,5 114589,4 2 Phân xưởng đúc 3 939,26 63399,90 0 0 5 139,0 67,5 3 Phân xưởng oxyt nhôm 4 277,63 38589,93 18739,72 0 0 238326,4 142638,8 Tổng 2113,17 9 7 Tọa độ XB2,YB2 112,78 67,50 Trạm B3 26,0 1 Khí nén 5 178,21 58,00 10336,35 4633,54 0 26,0 2 Máy bơm 6 200,58 69,00 13840,29 5215,18 0 31,0 3 Phân xưởng đúc 7 580,00 21,00 12180,00 17980,00 0 tổng 958,80 36356,64 27828,72 Tọa độ XB3,YB3 37,92 29,02 Trạm B4 121,0 37,0 135516,1 1
Phân xưởng cơ khí, rèn 1 8 1119,97 41438,82 0 0 3 121,0 26,0 129711,9 2
Phân xưởng cơ khí, rèn 2 9 1072,00 27872,00 0 0 8 101,0 31,0 3 Xưởng năng lượng 13 235,49 23784,64 7300,24 0 0 289012,7 Tổng 2427,46 76611,05 6 Tọa độ XB4,YB4 119,06 31,56 Trạm B5 1 Lò hơi 10 1067,83 11,50 5,50 12280,01 5873,05 2 Kho nhiên liệu 11 13,91 34,00 4,00 473,06 55,65
Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy 3 12 29,14 56,00 4,00 1632,01 116,57 trắng) 127,0 4 Nhà điều hành, nhà ăn 14 84,12 4,00 10682,94 336,47 0 5 Gara ôtô 15 14,20 82,00 4,00 1164,73 56,82 tổng 1209,20 26232,75 6438,56 10
Đồ án môn học cung cấp điện Tọa độ XB5,YB5 21,69 5,32
Để thuận tiện cho việc đi dây và tránh các thiết bị điện khi đặt TBA phân xưởng, Ta có
tọa độ thực tế đặt cho các phân xưởng:
Bảng 2. 3tọa độ thực tế đặt cho các phân xưởng: Tọa độ TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 thực tế x (m) 80 35 115 45 115 30 y (m) 40 50 50 30 30 10
Số lượng và công suất phụ thuộc vào loại phụ tải.
- Các trạm biến áp cấp cho phụ tải loại 3 chỉ dùng 1 máy biến áp;
- Trường hợp còn lại trạm dùng 2 MBA làm việc song song.
Chọn máy biến áp của Việt Nam sản xuất nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ
(khc = 1). Công suất của máy biến áp trong trạm có thể chọn như sau:
- Nếu trạm có 1 MBA: SđmB Stt
- Nếu trạm có 2 MBA: Xét trường hợp một máy biến áp bị sự cố máy biến áp còn
lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian ngắn.  Stt S   dmB  2  SscSdmBk (n  1) qtsc
Xét MBA B1, do trạm có phụ tải loại 1 nên ta sử dụng 2 MBA làm việc song song.
Công suất của máy biến áp trong trạm có thể chọn như sau:  S 1104,3 tt S   552,15   dmB  2 2  S 1104,3 scS   788,  78 dmB
k (n  1) 1, 4.(2 1)  qtsc
Vậy ta chọn MBA 3 pha 2 cuộn dây ONAN/400_22/0,4 có thông số: Smba Uc Uh ΔP0 ΔPn I0 Un Giá thành Tên trạm (kVA) (kV) (kV) (W) (W) % % (10^6đ) ONAN/400_ 1, 100 22 0,4 720 3910 5 185,24 22/0,4 4
Áp dụng công thức trên ta có bảng kết quả tính cho các máy biến áp của các phân xưởng: 11
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 4 Công suất các máy biến áp của các phân xưởng:
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1 ST Loại Ptt(k Stt(kV Ssc(kV Điều Điều SMBA(kV Tên phân xưởng T PT W) A) A) kiện 1 kiện 2 A) Phân xưởng điện 884,0 1104,3 1 1 phân 0 0 1104,30 552,15 788,78 1000 884,0 1104,3 Tổng 1 0 0
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2 Phân xưởng Rơn 628,0 1 1 896,29 gen 0 751,5 2 Phân xưởng đúc 1 939,26 0 2113,17 1056,58 1509,41 1600 Phân xưởng oxyt 241,5 3 1 277,63 nhôm 0 1621, 2113,1 Tổng 1 00 7
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3 135,5 1 Khí nén 1 178,21 0 156,5 2 Máy bơm 1 200,58 0 958,80 479,40 684,85 750 493,0 3 Phân xưởng đúc 1 580,00 0 785,0 Tổng 1 958,80 0
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4 Phân xưởng cơ khí, 750,5 1119,9 1 3 rèn 1 0 7 Phân xưởng cơ khí, 750,5 1072,0 2 3 rèn 2 0 0 235,49 1213,73 168,21 1600 151,0 3 Xưởng năng lượng 1 235,49 0 1652, 2427,4 Tổng 1 00 6
Bảng tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B5 801,0 1067,8 1 Lò hơi 1 0 3 2 Kho nhiên liệu 3 10,50 13,91 Kho vật liệu vôi 3 clorur (bột tẩy 3 20,50 29,14 1067,8 trắng) 604,60 762,73 1250 3 Nhà điều hành, nhà 4 3 71,50 84,12 ăn 5 Gara ôtô 3 10,75 14,20 914,2 1209,2 Tổng 5 0
Tra bảng thông số máy biến áp ta có:
Bảng 2. 5 thông số máy biến áp Tên Smba Uc Uh ΔP0 ΔPn I0 Un Giá thành Chi phí trạm (kVA) (kV) (kV) (W) (W) % % (10^6đ) (10^6đ) 12
Đồ án môn học cung cấp điện B1 1000 22 0,4 1600 10000 1,4 5 463,1 926,2 B2 1600 22 0,4 2190 17100 1,4 5 740,96 1481,92 B3 750 22 0,4 1270 6510 1,4 5 347,325 694,65 B4 1600 22 0,4 2190 17100 1,4 5 740,96 926,2 B5 1250 22 0,4 1740 13100 1,6 5 578,875 1157,75 Tổng 5186,72 2.3.
Lựa chọn sơ đồ mạng điện của xí nghiệp
2.3.1. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm phân phối trung tâm
Đoạn đường dây này từ điểm đấu của nguồn đến trạm trung tâm của xí nghiệp.
Từ điểm đấu điện đến hàng rào nhà máy là đường dây trên không, sử dụng dây AC. Từ
tường rào xí nghiệp vào trạm phân phối trung tâm sử dụng cáp đồng đi ngầm có cấp điện áp tưng ứng. 7913, 56 103  ,84 Ta có: I 2. 3.22 đm = = (A) I 103,84 dm F   3  3,50
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết: J 3,1 kt mm2
Để đảm bảo độ bền cơ học ta sẽ chọn tiết diện tối thiểu là 50 mm2.
Tra bảng 4.41 tài liệu “ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV”- Ngô Hồng Quang ta được R = 0,35 Ω/km X 0 = 0,09Ω/km I 0 cp = 265 A
 Kiểm tra điều kiện phát nóng:
+ Khi làm việc bình thường:
Iđm = 106,1 ≤ k. Icp = 1. 260 =260 => thỏa mãn + Khi sự cố:
- Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 mạch đường dây là
Isc = 2. Iđm = 2. 103,84= 207,68 (A) Isc ≤ k. Icp Lấy k = 1: Isc ≤ Icp
207,68 ≤ 265 => thỏa mãn điều kiện phát nóng 
 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
+ Khi làm viêc bình thường: . P R  . Q X P.R .l Q  .X .l 0 0 U    U 2U dm dm 5973,38 0 . ,35 5190,68.0,09  3  1750.10 0  , 462%  10% 2.22 => thỏa mãn + Khi sự cố: % U    sc
0,494.2 0,9248% < 20% => thỏa mãn 13
Đồ án môn học cung cấp điện
Vậy dây cáp đã chọn thỏa mãn.
2.3.2. Lựa chọn phương án mạng điện trung áp của xí nghiệp
Sơ bộ đề xuất tối thiểu 2 phương án nối dây từ Trạm PPTT tới các Trạm biến áp
phân xưởng. Hai phương án cần thể hiện rõ sự khác biệt, khả năng cạnh tranh nhau, trong đó:
- Cấp điện cho phụ tải loại 3 chỉ cần 1 đường cáp;
- Cấp điện cho các phụ tải còn lại cần 2 đường cáp mạch kép, hoặc mạch vòng kín vận hành hở..;
- Hạn chế trường hợp trạm phụ tải loại 3 liên thông qua trạm phụ tải loại 1&2. Ta có 2 phương án sau:
Phương án 1: mạch hình tia 1 2 3 4 B1 B2 8 7 13 B4 5 6 9 B3 B5 10 11 12 15 14
Ta tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây trung áp từ trạm phân phối
trung tâm về trạm biến áp phân xưởng theo điều kiện Jkt.
Dự kiến chọn cáp trung áp vặn xoắn 3 lõi đồng cách điện XLPE do CADIVI chế tạo
Tra tài liệu “Quy phạm trang bị điện” ta có J 2 kt = 3,1 A/mm
Bảng 2. 6 Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn trung áp PA1 Số Uđ Ft Ic Giá Tổng Tên L S Iđm Ftt R X lộ m c p (10^3đ/ (10^6 m) đ) Nguồn- 175 7913,5 103, 33,4 5 0,0 26 2 22 0,35 135 472,5 TPPTT 0 57 84 97 0 9 5 1104,3 14,4 4,67 3 0,52 0,1 17 PPTT-B1 2 55 22 72,2 7,9 0 9 4 5 4 3 0 14
Đồ án môn học cung cấp điện 2113,1 27,7 8,94 3 0,52 0,1 17 PPTT-B2 2 45 22 72,2 6,5 7 3 5 5 4 3 0 12,5 4,05 3 0,52 0,1 17 PPTT-B3 2 45 958,80 22 72,2 6,5 8 8 5 4 3 0 2427,4 31,8 10,2 3 0,52 0,1 17 PPTT-B4 2 45 22 72,2 6,5 6 5 74 5 4 3 0 1209,2 15,8 5,11 3 0,52 0,1 17 PPTT-B5 2 80 22 0 7 9 5 4 3 72,2 11,6 0 tổng 511,5
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ∆U% ≤ 5% 15
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 7 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Uma Lộ dây n R0 Xo L Ptt Qtt R X ∆U% x Nguồn- 0,3 0,0 175 5190,6 0,07 0,46 2 5973,38 0,306 TPPTT 5 9 0 8 9 2 0,5 0,1 1104,3 0,00 0,00 PPTT-B1 2 2 55 884,00 0,014 3 0 4 3 0,5 0,1 2113,1 0,00 0,00 PPTT-B2 2 45 1621,00 0,012 2 3 7 3 5 0,468 0,5 0,1 0,00 0,00 PPTT-B3 2 45 785,00 958,80 0,012 2 3 3 2 0,5 0,1 2427,4 0,00 0,00 PPTT-B4 2 45 1652,00 0,012 2 3 6 3 5 0,5 0,1 1209,2 0,00 0,00 PPTT-B5 2 80 914,25 0,021 2 3 0 5 5
Kiểm tra điều kiện phát nóng ta có:
Bảng 2. 8 kiểm tra điều kiện phát nóng: Tên Số lộ S Iđm Isc Icp Kiểm tra PPTT-B1 2 1414,542 18,561 37,122 170 Thỏa mãn PPTT-B2 2 2663,292 34,947 69,893 170 Thỏa mãn PPTT-B3 2 1239,160 16,260 32,520 170 Thỏa mãn PPTT-B4 2 2936,267 38,529 77,057 170 Thỏa mãn PPTT-B5 2 1515,925 19,891 39,783 170 Thỏa mãn
Việc lựa chọn dây thỏa mãn yêu cầu.
Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA1 bao gồm đoạn từ trạm
nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến
áp phân xưởng được tính như sau:
Ktrung áp = 511,5 (triệu đồng)
Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng.
 Tổng tổn thất điện năng trên các lộ dây:
Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng được tính như sau: 2 2 P Q
∆P = Udm . R.10-3 (kW) ∆A = ∆P . τ (kWh) τ = (0,124 + 10-4 . T -4
max)2 . 8760 = (0,124 + 10 . 4500)2 . 8760 =2886,21 (h) 16
Đồ án môn học cung cấp điện 17
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 9 Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các lộ dây trung áp của PA1: Tên lộ L (m) P (kW) Q (kVAr) U (kV) R denta P denta A Nguồn- 1750 5973,375 5190,681 22 0,306 39625,446 114367,350 PPTT PPTT-B1 55 884,000 1104,297 22 0,014 59,573 171,940 PPTT-B2 45 1621,000 2113,169 22 0,012 172,785 498,694 PPTT-B3 45 785,000 958,7969 22 0,012 37,404 107,957 PPTT-B4 45 1652,000 2427,459 22 0,012 210,019 606,160 PPTT-B5 80 914,250 1209,205 22 0,021 99,518 287,230 Tổng 40204,746 113626,2513
Từ trên ta sẽ tính toán được tổng tổn thất điện năng trên đường dây trung áp khi vận hành hằng năm: dây =113626,3 (kWh)
Chi phí tính toán hàng năm của phương án chỉ xét đến vốn đầu tư đường dây trung
áp của toàn hệ thống do phần đầu tư trạm biến áp và cáp hạ áp thì như nhau trong mọi
phương án, để có được phương án tối ưu ta cần có được giá trị của hàm chi phí tính
toán hằng năm của các phương án sẽ vạch ra, chi tiết phương án 1: Z1 = (avh + atc). + c. dây Với:
a : Hệ số vận hành, lấy a vh =0,1 vh
atc = : Hệ số tiêu chuẩn( hệ số thu hồi vốn đầu tư), atc=0,125
Ttc : Là thời gian thu hồi vốn đầu tư lấy bằng 8 năm
C: Giá thành 1 KWh tổn thất điện năng, C=1800(đồng/kwh)
Vậy chi phí tính toán hằng năm của phương án thứ nhất là: Z1 = (a + a vh tc). + c. dây
= (0,1 + 0,125). 511,5.106+ 1800. 113626,3 106 = 319,612(triệu đồng)
Phương án 2: mạch liên thông nhóm B3 – B5 18
Đồ án môn học cung cấp điện 4 1 2 3 B1 B2 8 7 13 B4 5 6 9 B3 B5 10 11 12 15 14
Tương tự như quy trình tính toán ở PA1, ta có:
Bảng 2. 10 Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn PA2 Số Uđ F Tổn Tên L S Iđm Ftt R X Icp Giá lộ m c g Nguồn- 175 7913,55 103,8 33,496 5 0,0 26 472, 2 22 0,35 135 TPPTT 0 7 4 8 0 9 5 5 3 0,52 0,1 17 72, PPTT-B1 2 55 1104,30 22 14,49 4,674 5 4 3 0 7,9 2 3 0,52 0,1 17 72, PPTT-B2 2 45 2113,17 22 27,73 8,945 5 4 3 0 6,5 2 3 0,52 0,1 17 72, PPTT-B3 2 45 958,80 22 12,58 4,058 6,5 5 4 3 0 2 3 0,52 0,1 17 72, PPTT-B4 2 45 3636,66 22 47,72 15,394 6,5 5 4 3 0 2 3 0,52 0,1 17 72, B4-B5 2 35 1209,20 22 15,87 5,119 5,1 5 4 3 0 2 505, tổng 0
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp  U% ≤ 5%. 19
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 11 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép PA2 Lộ dây n R0 X0 L P Q R X ∆U% ∆Umax Nguồn - 0,0 2 0,35 1750 5973,4 5190,681 0,306 0,079 0,462 PPTT 9 0,1 PPTT-B1 2 0,524 55 884,0 1104,297 0,014 0,004 0,003 3 0,1 PPTT-B2 2 0,524 45 1621,0 2113,169 0,012 0,003 0,005 3 0,473 0,1 PPTT-B3 2 0,524 45 785,0 958,797 0,012 0,003 0,002 3 0,1 PPTT-B4 2 0,524 45 2566,3 3636,664 0,012 0,003 0,008 3 0,1 B4-B5 2 0,524 35 914,3 1209,205 0,009 0,002 0,002 3
Bảng 2.4.2.3.Kiểm tra điều kiện phát nóng Tên Số lộ S Iđm Isc Icp Kiểm tra PPTT-B1 2 1414,542 18,561 37,122 170 Thỏa mãn PPTT-B2 2 2663,292 34,947 69,893 170 Thỏa mãn PPTT-B3 2 1239,160 16,260 32,520 170 Thỏa mãn PPTT-B4 2 4452,192 58,420 116,840 170 Thỏa mãn B4-B5 2 1515,925 19,891 39,783 170 Thỏa mãn
Việc lựa chọn dây thỏa mãn yêu cầu.
Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA2 bao gồm đoạn từ trạm
nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến
áp phân xưởng được tính như sau:
Ktrung áp =505,0triệu đồng)
Bảng 2. 12Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các lộ dây PA2 Tên lộ L (m) P (kW) Q (kVAr) U (kV) R denta P denta A Nguồn- 1750 5973,375 5190,681 22 0,306 39625,446 111989,040 PPTT PPTT-B1 55 884 1104,297 22 0,014 59,573 168,365 PPTT-B2 45 1621 2113,169 22 0,012 172,785 488,323 PPTT-B3 45 785 958,7969 22 0,012 37,404 105,712 PPTT-B4 45 2566,25 3636,66 22 0,012 482,585 1363,878 B4-B5 35 914,250 1209,205 22 0,009 43,539 123,050 Tổng 40421,333 114238,4
Tổng tổn thất điện năng trên đường dây trung áp. dây= 114238,4 (kWh) Z -6
2 = (0,1+0,125). 505,0+1800. 114238,4. 10 =319,25 (triệu đồng) Ta thấy: 20
Đồ án môn học cung cấp điện Z Z 319,612  319, 25 1 2 1 . 0 0  .1 0 0 0  , 0 1 1 Z 319, 612 1 % < 5% 
2 phương án là tương đương về mặt kinh tế
Ta xét đến chỉ tiêu kĩ thuật của 2 phương án: ∆Umax p/a1 = 0,468% ∆Umax p/a2 = 0,473 %
Như vậy, 2 phương án tương đương nhau. Ta lựa chọn phương án 1 do đảm bảo tính
cung cấp điện tốt hơn so với phương án 2
2.3.3. Lựa chọn phương án mạng điện hạ áp của xí nghiệp
Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các tủ phân phối phân xưởng
theo điều kiện phát nóng: I ≤ k.Icp (k=1)
Dự kiến chọn cáp hạ áp 3 lõi đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo
+ Khi làm việc bình thường: Ilv ≤ k.Icp (k=1) Sttdm I lv Trong đó: .
n 3.Udm (A) với n là số lộ đường dây
+ Khi sự cố : Isc ≤ k.Icp (k=1)
Tổng vốn đầu tư cho đường dây: Zd = Σ Kd i (đ)
Bảng 2. 13 .Thông số cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng. Giá Tổn U Tên số lộ S đ (10^6 g tt (kVA) Iđm Isc Ftc Icp R0 X0 L m đồng/k (10^6 m) đồng) 323,4 504,53 62 0,04 0,2 0,01 103,49 B2-2 2_2 896,29 0,4 40 1848,15 2 5 0 5 8 1 4 6 200,3 312,56 30 40 0,09 0,2 0,02 B2-4 2 277,63 0,4 6 2 1448,15 69,511 0 0 9 7 4 128,6 200,63 18 29 0,09 0,2 0,00 B3-5 2 178,21 0,4 1448,15 23,170 1 2 5 8 9 7 8 144,7 225,82 18 29 0,09 0,2 0,01 B3-6 2 200,58 0,4 6 6 1448,15 55,030 5 8 9 7 9 1119,9 404,1 630,44 40 62 0,12 0,2 0,00 B4-8 2_2 0,4 1848,15 66,533 7 3 3 0 5 4 5 9 B4- 169,9 265,12 27 0,12 0,2 0,00 2 235,49 0,4 15 1210 9,680 13 5 2 0 0 4 5 4 B5- 2_2_ 1067,8 256,8 400,73 40 62 0,12 0,2 0,00 10 2 0,4 1848,15 51,748 3 8 3 0 5 4 5 7 B5- 0,63 0,0 0,04 1 29,14 0,4 42,06 65,614 35 97 284,68 12,526 12 5 6 4 B5- 1 84,12 0,4 121,4 189,40 18 29 0,09 0,2 0,01 1448,15 27,515 21
Đồ án môn học cung cấp điện 14 1 0 5 8 9 7 9 B5- 0,0 0,08 1 14,20 0,4 20,5 31,980 2,5 22 7,41 15 27,72 2,301 6 3 421,51 tổng 1
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ∆U% ≤ 5% 22
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 2. 14 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp Ud Tên Số lộ Ptt Qtt R m 0 X0 L R DU% 884,00 661,82 0,04 0,2 B2-2 2_2 0,014 0,00017 0,440 thỏa mãn 0 0,4 8 8 1 751,50 563,43 0,09 0,2 B2-4 2 0,024 0,00324 1,882 thỏa mãn 0 0,4 0 9 7 241,50 136,94 0,09 0,2 B3-5 2 0,008 0,00108 0,169 thỏa mãn 0 0,4 4 9 7 135,50 115,75 0,09 0,2 B3-6 2 0,4 0,019 0,00257 0,294 thỏa mãn 0 7 9 7 493,00 305,53 0,12 0,2 B4-8 2_2 0,4 0,009 0,00028 0,214 thỏa mãn 0 4 4 5 B4- 0,12 0,2 2 20,500 20,714 0,4 0,004 0,00025 0,011 thỏa mãn 13 4 5 B5- 2_2_ 750,50 765,46 0,12 0,2 0,007 0,00022 0,345 thỏa mãn 10 2 0 0,4 3 4 5 B5- 0,63 0,0 1 10,500 9,129 0,4 0,044 0,01397 0,220 thỏa mãn 12 5 6 B5- 151,00 180,70 0,09 0,2 1 0,4 14 0,019 0,00094 0,839 thỏa mãn 0 8 9 7 B5- 7,41 0,0 30,60 1 71,500 44,312 0,4 0,083 0,30752 thỏa mãn 15 0 6 6
Các dây dẫn đã lựa chọn đều thỏa mãn yêu cầu.
Từ bảng trên ta tìm được tổng vốn đầu tư đường dây cáp hạ áp cho toàn bộ xí nghiệp: Kd hạ áp = = 421,511 (triệu đồng) 23
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 3 – TÍNH NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 3.1.
Tính toán ngắn mạch
3.1.1. Sơ đồ tính toán ngắn mạch
Dựa trên sơ đồ cấp điện tối ưu đã chọn ta tính toán 6 vị trí ngắn mạch Z N1 c1 Z N2 c2 X N N H HT Zd Z 3 c3 Z N4 c4 Z N5 c5
Hình 3.1 vị trí các điểm ngắn mạch
3.1.2. Tính dòng ngắn mạch tại các điểm
Điện kháng gần đúng của hệ thống được xác định theo công thức: Utb X Sk H =
Trong đó: Utb = 1,05Uđm ; Sk =625(MVA).
Trị số dòng ngăn mạch 3 pha được xác định theo công thức: Utb I 3.Z N = N
Trong đó: ZN là tổng trở ngắn mạch hay là tổng trở từ nguồn đến điểm ngắn
mạch. Dòng điện xung kích được tính theo công thức: ixk = k . xk . IN
Trong đó: ixk : dòng điện xung kích (kA)
kxk : hệ số dòng xung kích
Theo chương 2 ta có bảng thông số dây như sau: 24
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 1 bảng thông số dây Tên lộ N L(m) R(Ω) X(Ω) Nguồn – 2 1750 0,306 0,079 PPTT PPTT-B1 2 55 0,014 0,004 PPTT-B2 2 45 0,012 0,003 PPTT-B3 2 45 0,012 0,003 PPTT-B4 2 45 0,012 0,003 PPTT-B5 2 80 0,021 0,005
Tại điểm ngắn mạch N: 2 U 2 tb (1, 05. 22) 0,  8464 X Sk 625 HT = = (Ω) R = Rd = 0,306 (Ω) X = X + X d H = 0,079+0,8464= 0,925 (Ω) Dòng điện ngắn mạch : 23,1 13  , 983 2 2 I 3. 0,306  0,925 N = = (kA)
Dòng điện ngắn mạch xung kích: i = k xk . xk
. IN = 1,9. 2 .13,983= 37,566 (kA)
Tại điểm ngắn mạch N1:
R = R + Rc1 = 0,306+0,014=0,321 (Ω) d
X = Xd + X H =0,846+0,079+0,004= 0,929 (Ω) Dòng điện ngắn mạch : 23,1 13, 756 2 2 I 3. 0,321  0,929 N = = (kA)
Dòng điện ngắn mạch xung kích: i = k xk . xk
. IN = 1,9. 2 .13,756=37,735 (kA)
Tương tự cho các điểm ngắn mạch N2, N3, N4, N5 ta có bảng tính: 25
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 2 kết quả tính toán ngắn mạch Điểm ngắn Điện trở Điện kháng I mạch N, kA Ixk, kA N 0,306 0,925 13,983 37,566 N1 0,321 0,929 13,756 36,957 N2 0,318 0,928 13,797 37,068 N3 0,318 0,928 13,797 37,068 N4 0,318 0,928 13,797 37,068 N5 0,327 0,930 13,653 36,681 3.2.
Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện
3.2.1. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện
Tiến hành kiểm tra ổn định nhiệt của cáp điện đã chọn ở phần trước cho phương
án tối ưu. Tiết diện cáp đã cần thỏa mãn điều kiện I t N c F Ct (3.1) Trong đó:
IN : Dòng ngắn mạch chạy qua đoạn cáp cần kiểm tra, A;
tc: thời gian tồn tại ngắn mạch, s; (có thể lấy = 0,5s) ;
Ct: hệ số hiệu chỉnh theo loại cáp, tra sổ tay. Thường dung cáp Cu/PVC
(Ct=117) và Cu/XLPE (Ct=143)
Kiểm tra dây từ Nguồn tới tủ phân phối trung tâm: 0, 4 F 143 3 2 min = 13,983. .10 =61,84 (mm )
Mà cáp đã chọn có tiết diện F 2 2 c = 50 mm < Fmin =
61,84 mm . Vậy cáp đã chọn chưa
thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, ta tăng tiết diện dây lên 70mm2 với thông số dây là:
R0 = 0,26 Ω/km,X = 0,07Ω/km,I 0 cp = 380 A.
Kiểm tra dây từ tủ phân phối trung tâm tới trạm biến áp 1: 0, 4 F 143 3 2 min = 13,756. .10 = 60,84 (mm )
Mà cáp đã chọn có tiết diện F 2 2 c = 50 mm < Fmin =
60,84 mm . Vậy cáp đã chọn chưa
thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, ta tăng tiết diện dây lên 70mm2 với thông số dây là:
R0 = 0,26 Ω/km,X = 0,07Ω/km,I 0 cp = 380 A. 26
Đồ án môn học cung cấp điện
Tương tự cho các lộ còn lại: Tên IN, kA Fmin Fs R X Icp Nguồn- 70 0,26 0,07 TPPTT 13,983 61,843 380 PPTT-B1 13,756 60,840 70 0,26 0,07 380 PPTT-B2 13,797 61,022 70 0,26 0,07 380 PPTT-B3 13,797 61,022 70 0,26 0,07 380 PPTT-B4 13,797 61,022 70 0,26 0,07 380 PPTT-B5 13,653 60,385 70 0,26 0,07 380
Tính toán lại giá trị ngắm mạch ta có: Điểm Điện ngắn Điện trở I kháng N, kA Ixk, kA mạch N 0,228 0,908 15,166 40,746 N1 0,235 0,910 15,049 40,432 N2 0,233 0,909 15,071 40,489 N3 0,233 0,909 15,071 40,489 N4 0,233 0,909 15,071 40,489 N5 0,238 0,910 14,996 40,289
Kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt của cáp ta có: Vị trí Ftt Fmin kiểm tra Fs Fsmin Kiểm tra PPTT- 35 61,84 Chưa thỏa mãn B1 70 66,56 Thỏa mãn PPTT- 35 60,84 Chưa thỏa mãn B2 70 66,65 Thỏa mãn PPTT- 35 61,02 Chưa thỏa mãn B3 70 66,65 Thỏa mãn PPTT- 35 61,02 Chưa thỏa mãn B4 70 66,65 Thỏa mãn PPTT- 35 61,02 Chưa thỏa mãn B5 70 66,33 Thỏa mãn
Vậy sau khi tăng thiết diện, cáp đã thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt
3.2.2. Lựa chọn thiết bị tại vị trí hạ ngầm
Lựa chọn và kiểm tra máy cắt:
- Điện áp định mức: UđmMC ≥ Uđm mạng
- Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Isc tk
- Điều kiện ổn định nhiệt: I ≥ I tod ôd N.
- Điều kiện ổn định động: iMC ≥ Ixk 27
Đồ án môn học cung cấp điện
- Điều kiện cắt: Ic ≥ IN
Theo điều kiện chọn máy cắt ta có bảng kết quả chọn máy cắt:
Bảng 3. 3 Lựa chọn máy cắt cho các trạm biến áp Ud Id U I I Tên đm Isc IN IN. xk Loại odd Ic t m m trạm k (kV (A) (kA) t kA máy cắt kV A kA kA od ) 110,98 15,16 37,56 C-35M- TPPTT 22 24 630 40 20 0 9,592 6 6 630 15,04 36,95 C-35M- B1 22 14,49 9,518 24 100 26 20 9 7 100 15,07 37,06 C-35M- B2 22 27,73 9,532 1 24 100 26 20 8 100 15,07 37,06 C-35M- B3 22 12,58 9,532 24 100 26 20 1 8 100 15,07 37,06 C-35M- B4 22 31,85 9,532 24 100 26 20 1 8 100 14,99 36,68 C-35M- B5 22 22,86 9,484 6 24 100 26 20 1 100
Chọn dao cách ly phía cao áp:
Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly: + Điện áp định mức: U UđmDCL đmHT + Dòng điện định mức: II đmDCL cb
+ Dòng điện ổn định động: II đ .đm xkN tk I In . hđm N t
+ Dòng điện ổn định nhiệt: nh.đm
Theo các điều kiện chọn ta có bảng kết quả loại dao cách ly:
Bảng 3. 4 bảng kết quả loại dao cách ly: Tên Uđm Isc t I k xk Loại Udm Idm Iodd trạm (kV) (A) t IN. od kA máy cắt kV A kA 110,979 3DC/63 TPPTT 22 9,592 37,566 6 24 630 26 0 3DC/10 B1 22 14,49 9,518 36,957 24 100 26 0 3DC/10 B2 22 27,73 9,532 37,068 24 630 26 0 3DC/10 B3 22 12,58 9,532 37,068 24 630 26 0 28
Đồ án môn học cung cấp điện 3DC/10 B4 22 31,85 9,532 37,068 24 630 26 0 3DC/10 B5 22 22,86 9,484 36,681 24 630 26 0
Kiểm tra điều kiện ta thấy tất cả các máy cắt đều thỏa mãn điều kiện. Chọn Cầu chảy cao áp:
Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TPPTT:
Cầu chảy được chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức: Uđm.CC Uđm.mạng = 22 (kV) 1, 4.1000 14,  49
+ Dòng điện định mức: I 3.22
đm.CC Ilv.max = \f(kqt.sc.SMBA,.Uđm = (A)
+ Điều kiện cắt: Ic ≥ IN
Chọn Cầu chảy cao áp KT do Nga chế tạo :
Bảng 3. 5 Cầu chảy cao áp Đơn Smba Ilvmax In Cầu Số Uđm.CC Iđm.CC Icắt Vị trí giá chảy lượng kVA A kA kV A kA 106đ B1 1000 14,49 15,166  2 24 40 16 13,5 B2 1600 27,73 15,049  2 24 40 16 13,5 B3 750 12,58 15,071  2 24 40 16 13,5 B4 1600 31,85 15,071  2 24 40 16 13,5 B5 1250 22,86 15,071  2 24 40 16 13,5
Chọn thanh góp phía cao áp trạm biến áp:
Điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp: I cb I cp
+ Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: k .k 1 2 Với nhóm 1 ta có: Icp
Vậy ta chọn ba thanh góp bằng đồng mỗi thanh có kích thước 60 5  (mm) và
dòng điện cho phép Icp = 600 (A)
Bảng 3. 6Thông số thanh góp bằng đồng Vị trí Ilv Icp Kích thước Icp 29
Đồ án môn học cung cấp điện A A mm) A B1 14,49 28,03 60x5 600 B2 27,73 54,51 60x5 600 B3 12,58 24,21 60x5 600 B4 31,85 62,75 60x5 600 B5 22,86 44,77 60x5 600
Chọn máy biến áp đo lường BU:
Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU được chọn theo điều kiện sau :
Điện áp định mức UđmBU ≥ Uđm,m =22 kV
Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS34 ,kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo có
thông số kỹ thuật như sau :
Bảng 3. 7 Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34 Thông số kỹ thuật 4MS34 Uđm ( kV) 24
U chịu đựng tần số công nghiệp 1( kV) 50
U chịu đựng xung 1,2 /50µs (kV) 125 U1đm ( kV) 22/ 3 U2đm ( kV) 110/ 3 Tải định mức (VA) 400
Ta dùng 5 máy biến điện áp cho 5 trạm biến áp phân xưởng
Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI
Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp bất kỳ xuống
5A ( đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lường, tự động hoá và bảo
vệ rơle. BI được chọn theo các điều kiện sau:
+Điện áp định mức: Uđm.BI  Uđm.m = 22 kV
+Dòng điện sơ cấp định mức phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc lớn nhất của mạng: Iđm-BI ≥ Ilv-max
Kiểm tra với trạm biến áp có công suất lớn nhất trạm B2: 30
Đồ án môn học cung cấp điện UđmBI ≥ Uđm,m =22 Kv 2.S 2.1600 dmB I I   83  , 9A lv dm 3.22 3.22
Chọn BI loại 4ME14 ,kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau 31
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 8 Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME14 Thông số kỹ thuật 4ME14 Uđm (kV) 24
U chịu đựng tần số công nghiệp 1 (kV) 50
U chịu đựng xung 1,2 / 50µ (kV) 125 I1dm (kA) 5-2000 I2dm (kA) 1 hoặc 5 Iodnhiet (kA) 80 Ioddong (kA) 120
Ta dung 5 máy biến dòng cho 5 trạm biến áp phân xưởng Chống sét van
Mục đích chọn chống sét van dùng để bảo vệ cho máy biến áp chống sét đánh
lan truyền vào trạm gây hư hỏng thiết bị và tải động lực.Vị trí đặt chống sét van tại
thanh góp phía sơ cấp của máy biến áp để thuận tiện cho việc kiểm tra that thế bảo
dưỡng chống sét van, mỗi pha ta đặt 1 CSV
Điều kiện chọn: Uđm cs Uđm. lưới = 22 kV
Ta chọn chống sét van theo bảng sau: Loại Số lượng Uđm (kV) Iđm (kA) 3EA1 3 24 5
3.2.3. Lựa chọn thiết bị điện trạm biến áp phân xưởng
Lựa chọn Aptomat hạ áp và kiểm tra:
Cấp điện áp lựa chọn aptomat là cấp điện áp hạ áp 0,4 kV: Aptomat là thiết bị
đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu
chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời ba pha và khả
năng tự động hoá cao, nên Aptomat dù đắt tiền vẫn ngày càng được sử dụng rộng rãi
trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như trong lưới điện chiếu sáng sinh hoạt.
Aptomat tổng, Aptomat phân đoạn và Aptomat nhánh đều chọn dùng các Aptomat do
hãng Merlin Gerin chế tạo. Aptomat được chọn theo các điều kiện sau:
* Đối với Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn Điện áp định mức: Uđm.A  Uđm.m = 0,4 kV k .S qtđmBA Dòng điện định mức: I 3.U
đm.A  Ilvmax với: Ilvmax = đm 32
Đồ án môn học cung cấp điện
- Với trạm biến áp B1,có SđmBA=1600 kVA k .S qtđmBA 1, 4.1600 I I    2  023,1A đm.CC max 3.U 3.0,4 đm
Ta có bảng kết quả chọn Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn:
Bảng 3. 9 Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn Smba Ilv Số Uđm I Vị trí Loại đm Icắt đm Số cực lượng kVA A V A kA B1 1000 2023,1 C26001N 3 690 2600 52 3 B2 1600 3237,0 C40001N 3 690 4000 120 3 B3 750 1517,3 C18001N 3 690 1800 52 3 B4 1600 3237,0 C40001N 3 690 4000 120 3 B5 1250 2528,9 C26001N 3 690 2600 52 3
Kiểm tra điều kiện dòng cắt của aptomat ta thấy các at đều thỏa mãn điều kiện
Lựa chọn Aptomat phân xưởng và kiểm tra:
Aptomat phân xưởng được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm.A  Uđm.m = 0,4 kV
Dòng điện định mức: Iđm.A  Ilvmax
Ta có bảng kết quả chọn Aptomat phân xưởng: 33
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 3. 10 Aptomat phân xưởng: I Iddm Số U cắt Số STT Tên trạm Loại đm Iđm lượng đm cực A V A kA 1 Phân xưởng điện phân 1593,96 C18001N 1 690 1800 52 3 2 Phân xưởng Rơngen 1293,71 C18001N 1 690 1800 52 3 3 Phân xưởng đúc 1355,74 C18001N 1 690 1800 52 3 4 Phân xưởng oxyt nhôm 400,73 C6001N 1 690 600 65 3 5 Khí nén 257,24 C6001N 1 690 600 65 3 6 Máy bơm 289,53 C6001N 1 690 600 20 3 7 Phân xưởng đúc 837,18 C10001N 1 690 1000 40 3 8
Phân xưởng cơ khí, rèn 1 1616,58 C18001N 1 690 1800 52 3 9
Phân xưởng cơ khí, rèn 2 1547,34 C18001N 1 690 1800 52 3 10 Lò hơi 2311,14 C25001N 1 690 2500 65 3 11 Kho nhiên liệu 20,08 C2501N 1 690 250 20 3
Kho vật liệu vôi clorur (bột 12 42,07 C2501N 1 690 250 20 3 tẩy trắng) 13 Xưởng năng lượng 339,91 C6001N 1 690 600 65 3 14 Nhà điều hành, nhà ăn 121,42 C6001N 1 690 600 65 3 15 Gara ôtô 20,50 C2501N 1 690 250 20 3
Kiểm tra điều kiện dòng cắt của aptomat ta thấy các at đều thỏa mãn điều kiện
3.2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu Sơ đồ trạm PPTT
Trạm phân phối trung tâm là nới nhận điện năng từ hệ thống và phân phối cho
các tải phia sau nó. Chính vì vậy trạm phân phối trung tâm quyết định đến việc cấp
điện. Lựa chọn sơ đồ nối dây cho trạm phan phối trung tâm ảnh hưởng trực tiếp đến độ
tin cây cung cấp điện. Sơ đồ nguyên lý trạm phân phối trung tâm phải thỏa mãn một số
tiêu chí cơ bản trước khi đưa vào vận hành như đảm bảo cấc chỉ tiêu kỹ thuật, bố trí
các thiết bị khoa học thuận tiện trong khâu vận hành và xử lý sự cố. Đảm bảo an toàn
cho thiết bị và con người. Chỉ tiêu không kém phần quan trọng khác đó là hợp lý về mặt kinh tế.
Căn cứ vào đặc điểm vạn hành của phụ tải mà ta tiến hành cấp điện cho trạm
phân phối trung tâm trên lộ kép với hệ thống thanh cái có máy cắt liên lạc đảm bảo độ
tin cậy cung cấp điện ở mức cao nhất. Trên thanh cái là máy biến áp đo lường. Máy
biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm phục vụ cho công tác đo lường và
quá trình vận hành. Sơ đồ nguyên lý của trạm được thể hiện trong hình vẽ dưới đây: 34
Đồ án môn học cung cấp điện
Sơ đồ nguyên lý mạng điện toàn nhà máy
Thiết kế cho trạm biến áp phân xưởng:
Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp do Công ty Cổ phần thiết
bị điện Đông Anh sản xuất. Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm phân phối
trung tâm nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì.
Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa.
Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp.
Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh, thanh cái hạ áp được phân
đoạn bằng aptômát phân đoạn.
Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ
ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập (áptômát phân đoạn của
thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt). Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử
dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị
sự cố. Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt 2MBA. 35
Đồ án môn học cung cấp điện
Trạm biến áp phân xưởng sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song. Sơ đồ
đấu nối được thể hiện như bên dưới, các tủ AT đảm nhiệm chức năng bảo vệ quá
dòng đỗi với các nhánh đấu nối qua nó. 36
Đồ án môn học cung cấp điện
CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 4.1.
Cơ sở tính toán bù công suất phản kháng
4.1.1. Các biện pháp bù công suất phản kháng
Nâng cao hệ số công suất tự nhiên.
Nâng cao hệ số cos tự nhiên bằng cách xí nghiệp giảm bớt lượng công suất phản
kháng Q tiêu thụ. Cụ thể là :
- Thay đổi và cải thiện quy trình công nghệ để thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất ,
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
- Thay thế những MBA làm việc non tải bằng nhưng MBA dung lượng lớn
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
Bù công suất phản kháng
Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp ông suất
phản kháng cho chúng. Ta giảm được lượng Q tổn hao trên đường dây.
Bù công suất phản kháng không những nâng cao hệ số cos mà còn có tác
dụng quan trọng khác là điều chỉnh và ổn định điện áp cho mạng cung cấp điện.
4.1.2. Chọn thiết bị bù Tụ điện
Là loại thiết bị bù tĩnh làm việc với dòng vượt mức điện áp do dó có thể sinh
ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng
 Ưu điểm : Suất tổn thất công suất tác dụng bé, việc tháo lắp dễ dàng,hiệu quả cao, vốn đầu tư nhỏ.
 Nhược điểm : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện, cơ
cấu kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch xảy ra khi điện áp tăng. Khi
tụ điện đóng vào mạng sẽ có dòng điện xung, hay khi cắt điện khỏi tụ nhưng
trong tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm.
Với những ưu và nhược điểm trên thì tụ bù thường được sử dụng ở những nhà
máy xí nghiệp vừa và nhỏ, cần lượng bù không lớn lắm. Máy bù đồng bộ
Máy bù đồng bộ là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải 37
Đồ án môn học cung cấp điện
 Ưu điểm : là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường đặt để điều chỉnh
điện áp trong hệ thống và chế tạo gọn nhẹ, rẻ tiền…
 Nhựơc điểm : Lắp giáp vận hành khó khăn
Với những ưu và nhược điểm trên để kinh tế thì máy bù đồng bộ cần đặt ở những
nơi cần bù tập chung với dung lượng lớn.
Động cơ không đồng bộ Rôto dây quấn được đồng bộ hoá
 Ưu điểm : Có khả năng sinh ra công suất lớn
 Nhược điểm :Tổn thất công suất lớn ,khả năng quá tải kém 4.2.
Tính toán và lựa chọn mạch tụ bù
4.2.1. Lựa chọn vị trí và công suất bù
Thiết bị bù có thể đặt ở mạng cao áp hoặc mạng hạ áp với nguyên tắc bố trí
thiết bị bù sao cho chi phi tính toán là nhỏ nhất.
Máy bù đồng bộ do có công suất lớn nên thường đặt ở những nơi quan trọng của hệ thông điện.
Tụ điện có thể đặt ở mạng cao áp hoặc điện áp thấp.
Tụ điện áp cao thường đặt tập chung ở thanh cái của trạm trung gian hay trạm phân phối.
Tụ điện áp thấp có thể đặt theo các cách là : tập chung ở thanh cái hạ áp của
trạm biến áp phân xưởng, đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực, hay đặt riêng lẻ
từng thiết bị dùng điện.
Dung lượng bù tính theo công thức : Qbù = P(tgφ - tgφ 1 ) 2
Trong đó tgφ1 : góc ứng vi hệ số cos φ1(trước khi bù )
tgφ2 :góc ứng với hệ số cosφ2 muốn đạt được(sau khi bù)
Hệ số công suất cosφ2 do quản lý hệ thống quy định cho hộ tiêu thụ phải đạt được
Qbù = P(tgφ- tgφ )= 6381,375.(tanacos(0,75)- tanaco 2 s(0,95))= 3453,04 kVAr 38
Đồ án môn học cung cấp điện
Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng
 Từ trạm phân phối trung tâm về các máy biến áp phân xưởng là mạng hình tia
gồm 5 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán như sau:
Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia: Q ( Q) ttnm b R . td Q R bi = Qi - i Trong đó:
Qbi - công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i [kVAr]
Qi - công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i [kVAr]
Qb - công suất bù của toàn nhà máy, Qb =3453,04kVAr
Qttnm - phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy, đã tính ở chươngI: Qttnm = 5283,19 kVAr.
Ri - điện trở của nhánh thứ i [], Ri = RB +RC 2 P  .U N dmBA 3 10 . 2 R . dmBA S n
B: điện trở máy biến áp () RB = ()
RC: điện trở của đường cáp () RC =r .L 0 () 1 1 1 1  .  .. R R R R 1 2 tđ = n
Bảng 4. 1Tính toán điện trở của các lộ đường dây trung áp: Tên Số lộ L (m) Ftc (mm2) R( PPTT-B1 2 55 35 0,01441 PPTT-B2 2 45 35 0,01179 PPTT-B3 2 45 35 0,01179 PPTT-B4 2 45 35 0,01179 PPTT-B5 2 80 35 0,02096
Tính điện trở các máy biến áp: 2 P  .U N dmBA 3 10 . 2 R .S n dmBA B = ()
Trong đó: PN – tổn thất công suất khi ngắn mạch (kW)
Uđm - điện áp định mức của MBA (kV)
SđmBA – công suất định mức của MBA (kVA) 39
Đồ án môn học cung cấp điện
Bảng 4. 2 Điện trở máy biến áp TBA Sđm, kVAPn, kW UN% Số máy RB, B1 1000 10 5 2 2,42 B2 1600 17,1 5 2 1,62 B3 750 6,51 5 2 2,80 B4 1600 17,1 5 2 1,62 B5 1250 13,1 5 2 2,03
* Tính điện trở các nhánh
Bảng 4. 3 Điện trở các nhánh Đường cáp RB, Ω Rd, Ω R =RB+Rd, Ω 1/R TPPTT-B1 2,42 0,01 2,43 0,41 TPPTT-B2 1,62 0,01 1,63 0,61 TPPTT-B3 2,80 0,01 2,81 0,36 TPPTT-B4 1,62 0,01 1,63 0,61 TPPTT-B5 2,03 0,02 2,05 0,49 Rtđ 0,403
Xác định dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh Q ( Q) ttnm b R . td Q R bi = Qi - i (kVAr)
Bảng 4. 4 Dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh Q Tên nhánh R bi, i Qi, kVAr Qttnm, kVAr Qb, kVAr kVAr TPPTT-B1 2,43 661,8277 314,76 1355,669 TPPTT-B2 1,63 836,77 6 550,5147 TPPTT-B3 2,81 5550,4923 3.453,0 250,11 9 1778,610 1.259,7 TPPTT-B4 1,63 4 1 TPPTT-B5 2,05 1144,197 732,02
Do trạm sử dụng hai máy biến áp nên cần chọn bộ tụ là chẵn để chia đều cho
hai phân đoạn thanh góp hạ áp. Chọn dùng các loại tủ điện bù có điện áp định mức
380V, cụ thể với từng trạm biến áp (Thông số kỹ thuật theo tài liệu cung cấp điện Trần
Quang Khánh bảng 40.pl trang 309). 40
Đồ án môn học cung cấp điện Bảng 4. 5 Chọn tụ bù Qbù i, TBA Qi, kVAr Qi, loại tụ số pha số tụ kVAr kVAr B1 661,8277 315 KKY-22-V 3 100 4 1355,669 B2 837 KKY-22-V 3 100 9 6 550,5147 B3 250 KKY-22-V 3 100 3 9 1778,610 B4 1.260 KKY-22-V 3 100 13 4 B5 1144,197 732 KKY-22-V 3 100 8
Sơ đồ đặt hệ thống tụ bù công suất phản kháng trong trạm biến áp:
Sơ đồ lắp đặt tụ bù cho trạm đặt 2 máy biến áp
4.1.1. Đánh giá hiệu quả của bù
Tổng lượng công suất của các tụ bù : Qtụ bù = 3700 (kVAr)
- Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy sau khi bù là
Q = Qttnm - Q tụ bù = 5550,4923-3700=1850,49kVAr
- Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù: Q 1850, 49  0,  29 tg = P 6381,38  cos = 0,96 41
Đồ án môn học cung cấp điện
Kết luận: Theo quy định của EVN thì hệ số công suất yêu cầu của hệ thống
tram biến áp nguồn cos ≥ 0.9. Sau khi lắp đặt bù cho lưới hạ áp của nhà máy hệ số
công suất cos của nhà máy đã đạt yêu cầu. 42
Đồ án môn học cung cấp điện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Hồng Quang: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV;
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2002.
[2]. Vũ Văn Tẩm – Ngô Hồng Quang: Giáo trình thiết kế cấp điện; Dùng cho các
trường Đại học và Cao đẳng kỹ thuật; Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009.
[3]. PGS. TS. Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà Nội 2006.
[4]. TS. Trần Quang Khánh: Bài tập cung cấp điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[5]. TS. Trần Quang Khánh: Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật.
[6]. Trần Bách: Lưới điện và hệ thống điện tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[7]. Tiêu chuẩn ngành – Quy pham trang bị điện – 2006 – Bộ công nghiệp.
[8]. Tiêu chuẩn xây dựng việt nam TCXDVN 46:2007: Chống sét cho công trình xây dựng.
[9]. Tiêu chuẩn xây dựng việt nam TCXDVN 394:2007: Tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt
trang thiết bị điện trong các công trình xây dựng – Phần an toàn điện.
[10]. Electrical Instalation Guide 2009 - According to IEC international standards – Schneider. 43
Đồ án môn học cung cấp điện 44