›

Đồ án môn Thiết kế cung cấp điện

doc 58 trang yendo 6511
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án môn Thiết kế cung cấp điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docdo_an_mon_thiet_ke_cung_cap_dien.doc

Nội dung text: Đồ án môn Thiết kế cung cấp điện

  1. Đồ án thiết kế cung cấp điện
  2. Đồ án thiết kế cung cấp điện Mục lục Trang Lời nói đầu 3 Chương I: Tổng quan về thiết kế cung cấp điện 4 1.1. ý nghĩa của việc thiết kế hệ thống cung cấp điện 4 1.2. Phân loại phụ tải 4 1.3. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện5 1.4. Các bước thiết kế cung cấp điện5 1.5. Các phương pháp xác định phụ tải điện6 1.6. Các phương án cung cấp điện 9 1.7. Trạm biến áp 9 1.8. Tính toán ngắn mạch 14 1.9. Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện 17 1.10. Chống sét và nối đất 19 1.11. Bảo vệ rơle trong hệ thống cung cấp điện 20 1.12. Tiết kiệm và nâng cao hệ số công suất cos 20 1.13. Chiếu sáng trong công nghiệp 22 CHƯƠNG 2: Xác định phụ tải tính toán 24 2.1 Tổng quan về công trình cần thiết kế cung cấp điện 24 2.2.Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp 40 CHƯƠNG 3 Phương án cung cấp điện 3.1.Vị trí đặt biến áp 42 3.2.Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp 42 3.3.Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng 42 3.4 Chọn công suất và số lượng máy biến áp 49 3.5 Hao tổn điện áp lớn nhất trong mạng điện 50 CHƯƠNG 4 : Chọn và kiểm tra thiết bị 52 4.1 Tính toán ngắn mạch 52 4.2. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện 53 4.3 Tính toán hệ số bù cos 59 4.4 Tính toán nối đất trạm biến áp 60 4.5 Mặt bằng mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp 63 Kết kuận 64 Tài liệu tham khảo 65 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 2
  3. Đồ án thiết kế cung cấp điện Lời nói đầu Xã hội hiện nay ngày càng phát triển, mức sống của con người ngày một nâng cao dẫn đến nhu cầu tiêu dùng cũng như việc làm ngày một tăng; các công ty, nhà máy, xí nghiệp mọc lên đáp ứng ngày càng nhiều những nhu cầu đó. Bất kỳ một công ty, nhà máy nào cũng phải có một hệ thống cung cấp điện cho toàn bộ hoạt động sản xuất kinh doanh của mình và hệ thống cung cấp điện đó phải được thiết kế sao cho tối ưu và hợp lý nhất. Quyển thiết kế môn học này trình bày việc thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp bao gồm các nội dung như sau: Chương 1 : Tổng quan về thiết kế cung cấp điện Chương 2 : Xác định phụ tải tính toán Chương 3 : Phương án cung cấp điện Chương 4 : Chọn và kiểm tra thiết bị Việc thực hiện thiết kế môn học đã giúp em có thêm nhiều kiến thức bổ ích, bổ sung những kiến thức về môn học cung cấp điện của mình. Tuy nhiên do hạn chế về kiến thức nên quyển thiết kế còn nhiều thiếu sót, em mong các thầy, cô góp ý kiến xây dựng để hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Hải Phòng năm 2012 Sinh viên: Tr GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 3
  4. Đồ án thiết kế cung cấp điện Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. ý nghĩa của việc thiết kế hệ thống cấp điện Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong nền kinh tế công nghiệp hiện nay, các nhà máy, xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hạch toán kinh doanh trong cuộc sống cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm.điện năng thực sự đóng góp một phần qun trọng vào lãi lỗ của xí nghiệp. Nếu trong quá trình sản xuất thỉnh thoảng lại mất điện sẽ dẫn đến thiệt hại cho nhà sản xuất: chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Chất lượng điện đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế tạo lắp giáp cơ khí, điện tử chính xác. Vì thế việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện và nâng cấp chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. 1.2. Phân loại phụ tải Tuỳ theo tầm quan trọng trong nền kinh tế và xã hội, hộ tiêu thụ được cung cấp điện với mức độ khác nhau và phân thành ba loại. Hộ loại 1: là những hộ tiêu thụ mà khi sự cố ngừng cung cấp điện có thể gây nên hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn về kinh tế, dẫn đến hư hỏng thiết bị, gây rối loạn các quá trình công nghệ phức tạp, hoặc hỏng hóc hàng loạt sản phẩm; hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính trị. Đối với hộ loại 1 phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao, thường dùng với hai nguồn đi đến, đường dây hai lộ đến, có nguồn dự phòngv.v nhằm hạn chế đến mức thấp nhất việc mất điện. Thời gian mất điện được coi bằng thời gian tự động đóng nguồn dự phòng. Hộ loại 2: là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cấp điện chỉ liên quan đến hàng loạt sản phẩm không sản xuất được, tức là dẫn đến thiệt hại kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm và lãng phí lao động, tạo nên thời gian chết nhân viên v.v Để cấp điện cho hộ loại 2, ta có thể dung phương án có hoặc không có nguồn dự phòng, đường dây một lộ hoặc đường dây kép. Hộ loại 3: là tất cả những hộ tiêu thụ còn lại ngoài hộ loại 1 và hộ loại 2, tức là những hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không cho phép quá một ngày đêm (24 giờ). Để cung cấp điện cho hộ loại 3, ta có thể dùng 1 nguồn điện, hoặc đường dây một lộ. Ngoài ra, các hộ tiêu thụ điện xí nghiệp cũng được phân loại theo chế độ làm việc như sau: GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 4
  5. Đồ án thiết kế cung cấp điện 1. Loại hộ tiêu thụ có chế độ làm việc dài hạn, khi đó phụ tải không thay đổi hay thay đổi rất ít. Các thiết bị có thể làm việc lâu dài mà nhiệt độ không vượt quá giá trị cho phép. 2. Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn: thời gian làm việc không đủ dài để nhiệt độ của thiết bị đến giá trị qui định cho phép. 3. Loại hộ tiêu thụ có chế độ phụ tải ngắn hạn lặp lại, thiết bị làm việc ngắn hạn xen kẽ với thời kỳ nghỉ ngắn hạn. 1.3. Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép. Một phương án cung cấp điện xí nghiệp được xem là hợp lý khi thoả mãn những yêu cấu sau: - Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý và vật tư hiếm. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hô tiệu thụ. - Chi phí vận hành hàng năm thấp. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. - Thuận tiện vận hành, sửa chữa v.v - Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất và nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức. 1.4. Các bước thiết kế cung cấp điện 1. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng và của toàn xí nghiệp để đánh giá nhu cầu và chọn phương thức cung cấp điện. 2. Xác định phụ tải điện. 3. Xác định phương án cung cấp điện. 4. Trạm biến áp, lựa chọn vị trí, số lượng và dung lượng của máy biến áp. Định ra chế độ công tác vận hành các máy biến áp, tính toán tổn thất trong máy biến áp, tính toán điện năng tiêu thụ. 5. Lựa chọn thiết bị điện trong hệ thống cung cấp, lựa chọn tiết diện cáp và dây cáp. Tính ngắn mạch và kiểm tra lại các thiết bị điện đã lựa chọn. 6. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cụ thể đối với mạng lưới điện sẽ thiết kế (các tổn thất, hệ số cos , dung lượng bù v.v ). 7. Tính toán hệ thống bảo vệ rơle bao gồm các hình thức bảo vệ, các thông số cần bảo vệ, sơ đồ điều khiển hệ thống bảo vệ 8. Tính chống sét, nối đất chống sét và nối đất an toàn cho người vận hành và thiết bị. 9. Thiết kế các biện pháp tiết kiệm điện năng. 10. Thiết kế chiếu sáng cho công trình bao gồm: các hình thức chiếu sáng và các loại chiếu sáng. 11. Hoàn tất hồ sơ thiết kế bao gồm các hồ sơ kĩ thuật, chế độ vận hành, bảo dưỡng định kì hàng năm, bảo vệ hoà công, sơ đồ đi dây v.v GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 5
  6. Đồ án thiết kế cung cấp điện 1.5. Các phương pháp xác định phụ tải điện 1.5.1. Xác định phụ tải tính toán Nguyên tắc chung để tính phụ tải của hệ thống điện là tính từ thiết bị cùng điện ngược trở về nguồn. Mục đích của việc tính toán phụ tải điện các điểm nút nhằm: - Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp của trạm biến áp. - Chọn số lượng và công suất máy biến áp cảu trạm biến áp. - Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối. - Chọn các thiết bị bảo vẹ và chuyển mạch. Xác định phụ tải điện theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc. Phụ tải tính toán của nhóm thiêt bị có cùng chế độ làm việc được tính theo biểu thức sau: n Ptt = knc .  Pđi (1.1) i 1 Qtt = Ptt . tg (1.2) P S = P 2 Q 2 = tt (1.3) tt tt tt cos tg - ứng với cos , đặc trưng cho nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm nang. Nếu hệ số cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức: P cos P cos P cos cos = 1 1 2 2 n n (1.4) P1 P2 Pn Phụ tải tính toán ở điểm nút của hệ thống cung cấp điện được xác định bằng tổng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị nối đến điểm nút này có kể đến hệ số đồng thời, tức là tính như sau: 2 2 n n Stt = kđồng thời  Ptti  Ptti (1.5) i 1 i 1 n Trong đó  Ptti : tổng phụ tải tác dụng tính toán của các nhóm thiết bị i 1 n Qtti : tổng phụ tải phản kháng tính toán của nhóm thiết bị i 1 kđồng thời : hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn 0.85  1. Xác định phụ tải điện theo cống suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị diện tích sản xuất. Công thức tính: Ptt = po . F (1.6) F - diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ, [m2] 2 2 Po - suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là 1m , đơn vị [kW/m ] GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 6
  7. Đồ án thiết kế cung cấp điện Suất phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất và được phân tích theo số liệu thống kê. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đồng đều. Xác định phụ tải điện theo suất phụ tải cho 1 đơn vị sản phẩm. Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không đổi hoặc thay đổi ít, phụ tải tính toán lấy bằng giá trị trung bình của ca phụ tải lớn nhất đó. Hệ số đóng điện của các hộ tiêu thụ này lấy bằng 1, hệ số phụ tải thay đổi rất ít. Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, phụ tải tính toán bằng phụ tải trung bình và được xác dịnh theo suất tiêu hao trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong khoảng thời gian. M ca.Wo Ptt = Pca = (1.7) Tca Trong đó: Mca - số lượng sản phẩm sản xuất trong 1 ca Tca - thời gian của ca phụ tải lớn nhất, [h] Wo - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phảm: kWh/1 đơn vị sản phẩm. Khi biết Wo và tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm M của phân xưởng hay xí nghiệp, phụ tải tính toán sẽ là: M .Wo Ptt = (1.8) Tmax Tmax - thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ [h]. Xác định phụ tải điện theo số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. Khi cần nâng cấp độn chính xác của phụ tải tính toán hoặc khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên thì ta dùng phương pháp này. Công thức tính như sau: Ptt = kmax . Pca = kmax . ksd . Pđm (1.9) hay Ptt = knc . Pđm Cơ sở để xác định phụ tải tính toán là sử dụng phụ tải trung bình cực đại trong thời gianT gần bằng 3T o (T 3T o; với T o 10 phút do đó T 30 phút). Trên cơ sở đó, người ta đã đưa ra công thức tính gần đúng và xây dựng đường cong kmax = f(kcđ, nnc) để xác định kmax. Vậy, một cách chính xác, có thể viết như sau: Ptt (30) = kmax(30) . Pca (1.10) Trong đó: Ptt(30) - phụ tải tác dụng tính toán của nhóm thiết bị trong thời gian 30 phút hay còn gọi là phụ tải cực đại nửa giờ. Ptt(30)công suất tác dụng trung bình của nhóm thiết bị ở ca phụ tải lớn nhất. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 7
  8. Đồ án thiết kế cung cấp điện kmax (30) - hệ số cực đại của công suất tác dụng ứng với thời gian trung bình 30 phút được xác định theo đường cong: kmax = f(kcđ, nnc) (1.11) Khi hằng số thời gian đốt nóng dây dẫn T o lớn hơn 10 phút nhiều thì phải tính lại k max với thời gian lớn hơn, khi đó: k 1 k = 1 + max (1.12) max,T>30ph 2T trong đó: kmax- hệ số cực đại khi T = 30phút khi đó công thức (5.10) sẽ là: Ptt,T>30phút = kmax,t>30phút. Pca (1.13) Ta chỉ có thể xác định phụ tải tính toán theo (1.10) và (1.13) khi số các thiết bị hiệu quả của nhóm lớn hơn hoặc bằng4 (nnc ≥ 4). Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. 1.5.2. Tính một số phụ tải đặc biệt Tính phụ tải điện cho thiết bị điện một pha Nếu trong mạng có các thiết bị điện 1 pha thì ta phải phân phối các thiết bị đó lên ba pha của mạng sao cho mức độ không cân bằng trên các pha là nhỏ nhất. Khi đó: Nếu tại điểm cung cấp phần công suất không cân bằng bé hơn 15% tổng công suất tại điểm đó thì các thiết bị một pha được coi như thiết bị ba pha có công suất tương đương. Nếu phần công suất không cân bằng lớn hơn 15% tổng công suất các thiết bị ở điển xét, thì phụ tải tính toán quy đổ về ba pha Ptt (3 pha) của các thiết bị thiết bị một pha được tính như sau: - Trường hợp thiết bị một pha nối vào điện áp pha của mạng điện thì: Ptt (3 pha) = 3P1 pha (max) (1.14) Với P1 pha (max) - tổng công suất các thiết bị một pha có pha phụ tải lớn nhất. - Trường hợp thiết bị 1 pha nối vào điện áp dây của mạng thì: Ptt (3pha) = 3 . P1 pha (1.15) Trường hợp trong mạng vừa có thiết bị một pha nối vào điện áp pha, vừa có thiết bị điện một pha nối vào điện áp dây, thì ta phải quy đổi các thiết bị nối vào điện áp dây thành thiết bị nối vào điện áp pha. Phụ tải tính toán một pha bằng tổng phụ tải của thiết bị một pha nối vào điện áp pha và phụ tải quy đổi của thiết bị một pha nối vào điện áp dây. Sau đó, ta sẽ tính phụ tải ba pha bằng 3 lần phụ tải của pha có phụ tải lớn nhất. Tính phụ tải đỉnh nhọn Phụ tải cực đại kéo dài trong thời gian từ 1  2 giây thì gọi là phụ tải đỉnh nhọn, phụ tải dỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn Iđn. dòng điện này dùng GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 8
  9. Đồ án thiết kế cung cấp điện để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính toán tự lhởi động của động cơ - Đối với một má dòng điện dỉnh nhọn chính là dòng điện mở máy. Iđn = Imm = kmm . Iđm (1.16) Trong đó: kmm là bội số mở máy của động cơ; Khi không có số liệu chính xác thì bội số mở máy có thể lấy như sau: kmm = 5 7 - Đối với động cơ điện một chiều hoặc động cơ không đồng bộ rôto dây quấn: kmm = 2,5. - Đối với máy biến áp và lò hồ quang kmm 3(theo lí lịch máy) - Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác hoạt động bình thường. Do đó công thức tính như sau: Iđn = Imm(max + (Itt - ksd Iđm(max)) (1.17) Trong đó: Imm - dòng diện mở máy lớn nhất trong các dòng điện mở máy của các động cơ trong nhóm. Itt - dòng điện tính toán của nhóm máy. Ksd - hệ số sử dụng của động cơcó dòng điện mở máy lớn nhất. Iđm(max) - dòng điện định mức của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn. 1.6. Các phương án cung cấp điện 1.6.1. Chọn điện áp định mức của mạng điện Lựa chọn hợp lý cấp cách điện định mức là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện; bởi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật như vốn đầu tư, tổn thất điện năng, chi phí tổn thất kim loại màu, chi pí vận hành Trong thực tế, để sơ bộ xác định trị số điện áp người ta thường sử dụng một số công thức thực nghiệm. Một số công thức như sau: Công thức Still (Mỹ) : U = 4.34l 16P , [KV] (1.18) Trong đó, P - công suất cần truyền tải, [KM] l - khoảng cách truyền tải, [km] Công thức này cho kết quả tin cây ứng với l 250 km và S 60 MVA. Khi khoảng cách lớn hơn và công suất truyền tải lớn hơn ta nên dùng công thức Zalesski (Nga): U = P (0,1 0,015 l ) , [KV]; (1.19) Ta cũng có thể tính theo công thức của Vaykert (Đức) U = 3S = 0,5l ; [KV] (1.20) S tính bằng [MVA] và l tính bằng [Km] 1.6.2. Chọn nguồn điện Trong hệ thống cung cấp điện, nguồn điện nói chung có quan hệ mật thiết với: phụ tải, cấp điện áp, sơ đồ cung cấp điện, bảo vệ, tự động hoá và chế độ vận hành. Do vậy, GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 9
  10. Đồ án thiết kế cung cấp điện phải xem xét toàn diện khi xác định nguồn điện. Khi có nhiều phương án thì việc chọn nguồn điện phải dựa trên cơ sở thính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật. Tuỳ theo quy mô của hệ thống cung cấp điện mà nguồn điện có thể là: nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, trạm phát diezen, trạm biến áp khu vực, trạm biến áp trung gian hoặc các trạm phân phối, và trạm biến áp phân xưởng. 1.6.3. Sơ đồ mạng điện áp cao Việc cung cấp điện năng ở điện áp cao của các xí nghiệp công nghiệp thực hiện qua hai bộ phận sau: - Bộ phận được nối đến nguồn cung cấp Hình 6-1 Sơ đồ nối dây của trạm điện xí nghiệp với hệ thống năng lượng điện khi điện áp 6  10 KV, với hai đường dây cung cấp đưa đến xí nghiệp - Bộ phận trạm phân phố điện năng đến các thiết bị của xí nghiệp. Nếu nhìn về sơ đồ phân phối điện áp cao, ta thường gặp hai dạng sau: + Dạng hình tia (hay còn gọi là dạng hình cây) - hình 6.1 + Dạng phân nhánh (còn gọi là dạng trục chính) - hình 6.2 6-10kV 35kV 4,4kV 3a 3b 3c Hình 6.1 Hình 6.2 1.6.4. Sơ đồ mạng điện áp thấp GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 10
  11. Đồ án thiết kế cung cấp điện 1.6.5. Kết cấu mạng điện 1.7. Trạm biến áp 1.7.1. Khái quát và phân loại Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Theo nhiệm vụ, người ta phân trạm biến áp ra làm hai loại: - Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Trạm này nhận điện từ hệ thống điện có điện áp 35KV 220KV biến đổi thành điện áp 10KV hay 6KV. Cá biệt có khi xuống tới 0,4KV. - Trạm biến áp phân xưởng: trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 10Kv, 6KV, hoặc 15KV, 35KV, còn phía thứ cấp có các loại điện áp 220/127V, 380/220V hoặc 660V. Về phương diện cấu trúc người ta chia ra trạm ngoài trời và trạm trong nhà: - Trạm biến áp ngoài trời : các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài trời, còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế. - Trạm biến áp trong nhà: ở trạm này tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà 1.7.2. Chọn vị trí, số lượng và công suất của trạm Khi chọn vị trí , số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp cần phải so sánh kinh tế và kỹ thuật. Nhìn chung, vị trí của trạm biến áp phải thoả mãn những yêu cầu sau đây: - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến. - An toàn, liên tục cung cấp điện. - Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng. - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bế nhất. - Ngoai ra nếu có yêu cầu đặc biệt như có khí ăn mòn, bụi băm nhiều, môi trường dễ cháy cũng cần lưu ý. Khi xác định số lượng trạm biến áp của xí nghiệp, số lượng và công suất trạm biến áp trong một trạm chúng ta cần chú ý đên mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tính chất quan trọng của tải về phương diện cung cấp điện. Muốn vậy chúng ta phải tiến hành nghiên cứu: - Đồ thị phụ tải hàng ngày, xác định cho một ngày làm việc bình thường và xác định cho một ngày nghỉ, ở mùa nắng và mùa mưa, hoặc mùa hè và mùa đông. - Đồ thị phụ tải hàng năm; tính theo thời gian là 12 tháng hoặc số lượng giờ trong một năm Số lượng và công suất của máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật sau đây: - An toàn liên tục cung cấp điện. - Vốn đầu tư bé nhát - Chi phí vận hành hàng năm là bé nhất. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 11
  12. Đồ án thiết kế cung cấp điện - Tiêu tốn kim loại màu ít nhất. - Các thiết bị và khí cụ điện phải được nhập dẽ dàng - Dung lượng của máy biến ảptong một xí nghịêp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng. - Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này. 1.7.3. Sơ đồ nối dây của trạm trạm biến áp Sơ đồ nối dây của trạm biến áp phải thoả mãn các điều kiện sau: - Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và sửa chữa lúc sự cố. - An toàn lúc vận hành và sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế, trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật. Trạm hạ áp trung gian hay trạm hạ áp chính. Sơ đồ nối dây phía sơ cấp phụ thuộc vào nhiều thông số: điện áp cung cấp đưa đến, công suất và số lượng máy biến áp, chế độ làm việc và mức độ bảo đảm yêu cầu của hộ tiêu thụ, có trạm phát điện riêng không, sơ đồ phân phối ở bên trong xí nghiệp. Do vậy có rất nhiều phương án để giải quyết và cũng rất khó để chọn được phương án thoả mãn đầy đủ các yêu cầu nêu trên. Thông thường, các trạm này được thực hiện theo dạng sau: - Nối đến hệ thống năng lượng bằng một hay hai lộ, với điện áp định mức bao gồm giữa 15, 35 và 110 KV. - Phía điện áp từ hệ thông đưa đến, người ta dùng sơ đồ không có thanh cái. - Phía điện áp thứ cấp người ta dùng sơ đồ nối thanh cái đơn hay kép. - Số lượng máy biến áp được biến thiên giữa một, ba và thông dụng nhất là trạm với hai máy biến áp. Trạm phân phối chính Đối với trạm này, ta chấp hành sơ đồ thanh cái có phân đoạn. Người ta nối thanh cái của trạm phân phối chính với các trạm điện của hệ thống năng lượng và nối với các nhà máy điện của địa phương hoặc tổ máy phát riêng. Khi các nguồn điện nối đến thanh cái của trạm này lớn và nhiều nguồn thi ta phải tìm các phương án để giới hạn dòng điện ngắn mạch; nếu các nguồn này xét ra ảnh hưởng lớn đến tính ổn định của các khí cụ và thiết bi phía sau thì chúng ta sẽ nối mỗi lộ qua một cuộn kháng điện. Trạm phân phối trung gian hay còn được gọi là điểm phân phối Đối với các xí nghiệp có nhiều xưởng nằm giải rác và phân tán thì theo tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật, có khi các trạm biến áp phân xưởng không được cung cấp trực tiếp từ trạm phân phối chính mà từ một trạm phân phối trung gian vì như vậy sẽ giảm được tiêu tốn kim loại màu đối với dây dẫn và sẽ làm đơn giản hoá sơ đồ của trạm phân phối chính . Việc nối giữa trạm phân phối trung gian với trạm phân phối chính sẽ được thực hiện qua trung gian giữa các đường dây chính đi từ trạm phân phối chính đến trạm phân phối trung gian. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 12
  13. Đồ án thiết kế cung cấp điện Trạm hạ áp phân xưởng. Thông thường, sự cung cấp năng lưọng điện cho trạm hạ áp phân xưởng thực hiện ở cấp điện áp 6 15 KV. Trạm này được trang bị với hai hay nhiều máy biến áp. ở phía sơ cấp, người ta dùng sơ đồ rất đơn giản là sơ đồ khối. Người ta chấp nhận sơ đồ thanh cái chỉ khi số lượng máy biến áp lớn (ít nhất là 3 máy). - Trạm hạ áp với một máy biến áp Để giảm bớt số lượng máy biến áp dự trữ cho trạm thì các trạm hạ áp phân xưởng nên dùng ít chủng loại máy biến áp. Nên nối máy biến áp với đường dây cung cấp điện qua dao cách ly và máy cắt điện. Do máy cắt điện khá đắt và khó bố trí ở trạm nên phạm vi sử dụng được giới hạn trong những trường hợp mà người ta không thể áp dụng những biện pháp sau: + Nối qua dao cách ly và cầu chì. + Nối qua dao cách ly, cầu chì việc tổ hợp cầu chì và máy cắt phụ tải tạo nên tính đảm bảo cao giống như máy cắt nhưng giảm được vốn đầu tư cho trạm. Vì bộ phận dập tắt hồ quang của máy cắt phụ tải có cấu tạo đơn giản nên máy cắt phụ tải chỉ đóng cắt được dòng điện phụ tải, còn cắt dòng điện ngắn mạch do cầu chì đảm nhiệm. - Trạm hạ áp với nhiều máy biến áp phục vụ cho tất cả các loại hộ dùng điện. Sơ đồ nối dây của nó khác nhau tuỳ theo số lượng của máy biến áp , tuỳ mức độ an toàn yêu cầu và tuỳ theo việc có hay không có những hộ tiêu thụ ở phía điện áp sơ cấp đưa đến. Đối với trạm hạ áp phân xưởng có số máy biến thế nhiều hơn hai, thì thông thường phía điện áp cao, người ta dùng sơ đồ thanh cái đơn và có phân đoạn. Việc sử dụng thanh cái kép là rất hiếm . 1.7.4. Cấu trúc của trạm Đối với trạm hạ áp phân xưởng, khi thiết kế phải luôn có cách nhìn giới hạn đến tối thiểu các trang thiết bị điện và các vật liệu tiêu dùng trong việc lắp ráp và xây dựng vì như vậy giảm được vốn đầu tư đối với xây dựng trạm. Trong một số trường hợp chúng ta phải đảm bảo khả năng phát triển các trang thiết bị phân phối về sau này. Tương tự, chúng ta phải tôn trọng tất cả các quy định , quy tắc quy phạm về cấu trúc trạm điện, phải am hiểu và tôn trọng quy phạm về vận hành, về an toàn và về hoả hoạn Để thoả mãn những điều kiện kỹ thuật nêu trên , thì ngoài việc thiết kế đúng, đạt được chất lượng xây dựng và lắp ráp trạm, thì còn phải : - Lựa chọn đúng trang thiết bị điện tuỳ theo các tham số về điện mà ta biết, phải lắp ráp trạm đúng quy phạm và đúng với tất cả các yêu cầu vận hành thuận tiện. - Phải tôn trọng khoảng cách giữa các pha và giữa các phần dẫn điện đến cấu trúc nối đất và xung quanh. - Khả năng loại nhanh hoả hoạn và các sự cố xảy ra ở trang bị điện. - Thuận tiện trong thao tác và trong vận chuyển các trang thiết bị điện để lắp ráp và sửa chữa, túc là phải đảm bảo các kích thước cần thiết của các lối đi và các hành lang. - Phải thực hiện nối đất bảo vệ. - Phải xử dụng các tín hiệu cần thiết GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 13
  14. Đồ án thiết kế cung cấp điện 1.7.5. Vận hành trạm biến áp Thực hiện thao tác máy cắt điện và dao cách ly phải tôn trọng các thứ tự sau: - Đóng đường dây cung cấp điện: + Đóng dao cách ly thanh cái. + Đóng dao cách ly đường dây. + Đóng máy cắt điện. - Mở đường dây cung cấp điện. + Mở máy cắt điện. + Mở dao cách ly đường dây. + Mở dao cách ly thanh cái. - Đóng máy biến áp ba dây quấn: + Đóng dao cách ly thanh cái trên phần điện áp cao, phần điện áp trung và phần điện áp thấp. + Đóng máy cắt điện phía cuộn dây cao, trung, hạ áp. - Mở máy biến áp ba dây quấn: + Mở máy cắt điện trên phần điện áp hạ, điện áp trung và điện áp cao. + Mở dao cách ly thanh cái trên phần điện áp hạ, điện áp trung và điện áp cao. - Trình tự thao tác để đưa máy cắt điện của đường dây cáp 6 KV ra khỏi lưới để sửa chữa: + Mở máy cắt điện. + Mở dao cách ly lộ phủ tải. + Mở dao cách ly thanh cái. Các trường hợp khác làm tương tự. 1.8. Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch là hệ thống các pha chập nhau hay nói cách khác đó là hiên tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở rất nhỏ có thể coi là bằng không.Vì vậy các phần tử trong hệ thống cung cấp điện phải được tính toán và lựa chọn sao cho không những làm việc tốt mà còn có thể chịu đựng được trạng thái sự cố trong giới hạn quy định cho phép. 1.8.1 Tính toán ngắn mạch bằng phương pháp xếp chồng riêng sự cố lên tình trạng trước lúc ngắn mạch Điều kiện ngắn mạch 3 pha sẽ không thay đổi nếu tại điểm ngắn mạch ta đặt hai sức điện động bằng nhau nhưng ngược pha. Trị số của chúng nói chung nấy tuỳ ý nhưng thường lấy bằng điện áp của điểm ngắn mạch trước lúc xẩy ra ngắn mạch nếu sức điện động của các máy phát điện trong sơ đồ là của tình trạng trước lúc ngắn mach sẽ là sự xếp chồng của hai tình trạng: một tình trạng là sét đến tất cả các sức điện động và sức điện động được phụ thêm có giá trị dương U ko đặt tại điểm ngắn mạch, tình trạng thứ hai là sét đến tất cả các sức điện động và sức điện động được phụ thêm có giá trị âm GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 14
  15. Đồ án thiết kế cung cấp điện Uko đặt tại điểm ngắn mạch tình trạng này gọi là tình trạng riêng sự cố lúc đó ta sẽ tính được thành phần dòng điện và điện áp sự cố khi ngắn mạch (Isự cố ,Usu cố). Các dòng điện và điện áp thực tế khi ngắn mạch 3 pha là sự xếp chồng của các giá trị số trước khi sự cố tìm được trong tình trạng riêng sự cố, tức là I = Io + Isự cố U = Uo + Usự cố ở đây U < Uo tức là Usự cố < 0. Từ đây ta thấy nếu nhìn về dòng điện thì dòng điện sự cố ở máy phát điện (dòng Isự cố ) sẽ cùng chiều với dòng điện I o còn trong các nhánh khác thì cùng chiều hay khác chiều với dòng điện Io. Vậy dùng nguyên lý xếp chồng ở dạng này có lợi khi tình trạng trước khi sự cố là đã biết vì lúc đó chỉ cần tính đơn giản của tình trạng riêng sự cố. 1.8.2 Tính toán ngắn mạch bằng phương pháp sử dụng tổng trở (hay tổng dẫn) đầu vào và tổng trở (hay tổng dẫn) tương hỗ Giả sử một hệ thống điện có n máy phát điện với các sức điện động là : E 1,E2 ,En theo nguyên lý sếp chồng thì dòng điện phát ra bởi các máy phát điện, trong nhánh máy phát điện một sẽ là: E1 E2 En I1 I11 I12 I1n Y11 * E1 Y12 * E2 Y1n * En (1.21) Z11 Z12 Z1n ở đây: I1 là dòng điện trong nhánh máy phát một I11 là dòng điện trong nhánh máy phát một chỉ do sưc điện động E 1 sinh ra lúc các sức điện đông khác bằng không (nhưng vẫn giữ lại điện kháng ) I11,I12, ,I1n là dòng điện trong nhánh máy phát điện một lần lượt do sức điện động 2, n, sinh ra khi các sức điện động khác bằng không. Z11,Y1 : tổng trở hay tổng dẫn đầu vào của máy phát điện một Z12,Y12: tổng trở hay tổng dẫn tương hỗ giữa máy điện một và máy điện hai. Cách tính các tổng trở tổng dẫn, tổng trở đầu vào Z 11,Y11 và các tổng trở và tổng dẫn tương hỗ Z12,Z13 ,Y12,Y13 ta căn cứ vào định nghĩa E1 1 E2 1 Z11 ,Y11 ;Z12 ,Y12 (1.22) j * I11 Z11 j * I12 Z12 Chú ý : Z12=Z21 , Z1n=Zn1 Y12=Y21,Y1n=Yn1 1.8.3. Tính dòng điện ngắn mạch 3 pha đối xứng bằng cách dùng ma trận tổng dẫn của thanh góp Chúng ta khảo sát thanh góp tức là chúng ta vừa khảo sát các thanh góp của hệ thống vừa khảo sát các nút ở phía sau các điện kháng của máy phát theo phương phát điện thế vủa các nút,ta có thể viết cho mỗi một thanh góp tham số là n Yjj*Uj -  Ykj*Uk=Ij (j k). (1.23) j 1 ở đây : Ykj là tổng dẫn tương hỗ giữa thanh góp k và thanh góp j GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 15
  16. Đồ án thiết kế cung cấp điện Ujj là tổng dẫn đầu vào nút j Uk và Uj là điện áp của thanh góp k và j đối với nút chuẩn đã chọn. Ij là dòng điện được đưa vào nút j Phụ tải là tuyến tính được thay bằng tổng trở ta có thể viết được 0 0 0 I G I G I G Trong đó: Sức điện động của máy phát điện là E Gi và điện áp của thanh góp hộ tiêu thụ là US đều biết được Giả sử sự cố ở nút k và loại trừ các thanh góp không tham gia vào sự cố ngắn mạch ta được Dùng phương pháp Gauss tao có hệ số aij mới kí hiệu aij đã được tính : a1 a a *b ij ij i1 1 j moi cu Nếu đặt i = m, j = n và trị số một chính là I đồng thời thay hệ số a vào tổng dẫn Y (3) ' Vậy I ngm Ykk *U k (1.24) ' Trong đó: Y kk là số hạng đường chéo của ma trận tổng dẫn của thanh cái nhận được sau khi loại trừ các thanh góp không tham gia vào ngắn mạch Sự góp phần của mỗi máy phát có thể biểu diễn rõ theo cách viết sau. (3) I ngm Yki * EGi (1.25) áp dụng định luật kirchoff 1 ta có: (3) ' Ingm Ykk *Uk Yki *EGi (1.26) 1.9. Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện 1.9.1. Đặt vấn đề Trong hệ thống vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện, khí cụ điện và các bộ phận khác có thể ở ba chế độ cơ bản: - chế độ làm việc lâu dài sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn đúng giá trị dòng điện và điện áp định mức. - chế độ quá tải .dòng điện chạy qua lớn hơn dòng định mức vậy để đảm bảo hoạt động tin vậy phảI quy định giá trị và thời gian dòng điện áp tăng cao không vươt quá gới hạn cho phép. - chế độ ngắn mạch lựa chọn đúng theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. 1.9.2. Các phương pháp chọn các khí cụ, thiết bị điện các phần có dòng điện chạy qua - Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 16
  17. Đồ án thiết kế cung cấp điện - Chọn theo điện áp định mức :điện áp định mức của khí cụ được nghi trên nhãn hay lý lịch máy phù hợp với độ cách điện của nó - Chọn theo dòng điện định mức :phải đảm bảo dòng điện mức của khí cụ điện lớn hơn hoặc bằng dòng điện cực đại của máy điện IIvmax 1.9.3. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải 1.9.4. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly Dao cách ly được chọn treo điều kiện định mức chúng đươc kiểm tra theo điều kiên ổn định lực điện động và ổn định nhiệt 1.9.5. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì - Cầu chì dùng để bao vệ ngắn mạch vì vậy dòng điện chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức 1.9.6. Lựa chọn và kiểm tra sứ cách điện Có tác dụng làm giá đỡ và cách điện giữa các thiết bị có hai loại là sứ đỡ hay sứ xuyên Tuỳ theo chất lương cảu vật liệu làm sứ mỗi loại sứ chịu được một lực phá hỏng khác nhau 1.9.7. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn Thường sử dụng thanh dẫn nhôm đồng thép trong các thiết bị phân phối điện năng - Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng điện kinh tế - Tiết diện dây dẫn chọn theo điều kiện phát nóng - Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện ổn định động 1.9.8. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp và dây cáp - Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng - Lựa chọn tiết diện cáp và dây cáp theo tổn thất điện áp cho phép + Xác định tiết diện khi toàn bộ đường dây cùng một tiết diện + Xác định tiết diện theo điều kiện dòng điện không đổi + Xác định tiết diện theo điều kiện phí tổn kim loại màu ít nhất 1.9.9. Lựa chọn và kiểm tra kháng điện Cuộn kháng là cuộn dây không lõi thép điện kháng lớn hơn rất nhiều so với điện trở tác dụng và dùng để hạn chế dòng ngắn mạch dòng khởi động cơ. Chọn cuộn kháng theo diện áp định mức, dòng điện định mức, kiểm tra theo ổn định động và ổn định nhiệt. 1.9.10. Lựa chọn và kiểm tra máy biến áp dòng 1.9.11. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp 1.10. Chống sét và nối đất 1.10.1. Quá điện áp thiên nhiên và đặc tính của sét Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất ,giữa các đám mây mang điện trái dấu các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các đặc tính trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây vì vậy mây GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 17
  18. Đồ án thiết kế cung cấp điện và đất tạo thành một tụ điện ,phần trên của đám mây tích điện dương ,còn phần dưới của đám mây tích điện tích âm. 1.10.2. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp và vùng bảo vệ Biện pháp tốt nhất bảo vệ sét đánh tốt nhất là dùng cột thu lôi Khi có một đám mây đI qua đỉnh của cột thu lôi (có chiều cao so với đất và có điện thế đối với đất xem như bằng không). Nhờ cảm ứng tích điện làm đỉnh của cột thu lôi sẽ nạp môt điện tích dương và tạo nên một kênh phóng điện từ đầu cột thu lôi đến đám mây tích điện âm tạo thành dòng điện từ đám mây suống đất và gọi là set đánh . Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là hình nón có tiết diện ngang là hình tròn ở độ cao hx có bán kính Rx 2 h ở độ cao: h h , R =0,75.h.(1- x ).p x 3 x h (2.27) 1.10.3. Bảo vệ chóng sét đường dây tải điện - Để bảo vệ choóng sét cho đường dây ta cheo dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây đây là biện pháp tốt nhất song rất tốn kém vì vậy nó chỉ được sử dùng cho các đường dây 110 KV 220 KVcột sắt và cột bê tông cốt sắt - Tuỳ theo cách bố trí dây mà cần một dây hay hai dây chống sét các dây chống sét được treo ở bên trên đường dây tảo điện sao cho dây dẫn của cả 3 pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của dây chống sét. 1.10.4. Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện có nối với chúng đều phai chịu tac dụng của sang sét truyền từ đường dây đến, biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị và làm chọc thủng cách điện của thiết bị. Vì vậy cần phải dùng các thiết bị để giảm biên độ sóng quá áp đến trị số an toàn cho cách điện. Thường dùng là chống sét van (csv) kết hợp với chống sét ống (cso) và khe hở phóng điện. 1.11. Bảo vệ rơ le trong hệ thống cung cấp điện 1.11.1. Những vấn đề chung Các hệ thống điện hiện đại không thể làn việc bình thường nếu thiếu thiết bị bảo vệ rơ le. Bảo vệ rơle theo rõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử của hệ thống điện. Khi suất hiện sự cố, bảo vệ rơ le phát hiện và cắt phần hư hỏng loại nó ra khỏi mạng điện nhờ các máy cắt. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 18
  19. Đồ án thiết kế cung cấp điện Sự cố làm rối loạn sự hoạt động bình thường của hệ thống điện nói chung và của hộ tieu thụ nói riêng còn các chế độ làm việc không bình thường có thể tạo nguy cơ suất hiện sự cố vì vậy cần có rơ le để bảo vệ. 1.11.2. Những loại bảo vệ chính bằng rơ le Bảo vệ dòng điện Bảo vệ điện áp Bảo vệ điện áp cự tiểu Bảo vệ điện áp cực đại Bảo vệ có hướng Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ bằng bộ lọc Bảo vệ tần số cao Bảo vệ bằng rơ le nhiệt Bảo vệ bằng rơ le khí (còn gọi là rơ le hơi) 1.12. Tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số cos 1.12.1. đặt vấn đề Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa rất lớn. Hệ số công suất cos của các xí nghiệp nước ta hiện nay nói chung còn thấp (khoảng 0,6 - 0.7), ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên (đến trên 0.9). 1.12.2. các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên. Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như áp dụng các công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất. Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần sắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp lý nhất. Việc giảm bớt những động tác và áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến đều đưa tới hiệu quả tiết kiệm điện, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm. Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn. Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải. Công suất phản kháng mà động cơ không đồng bộ tiêu thụ được tính như sau: U 2 Q k fV (1.28)  Trong đó: k: là hằng số; GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 19
  20. Đồ án thiết kế cung cấp điện U: điện áp trên cực động cơ;  : hệ số dẫn từ ; f: tần số của dòng điện; V: thể tích mạch từ. Từ biểu thức (1.28) chúng ta thấy rằng công suất phản kháng Q tỉ lệ với bình phương điện áp U, vì vậy nếu ta giảm U thì Q giảm đi rõ dệt và do đó cos của động cơ được nâng lên. Hạn chế động cơ chạy không tải Biện pháp hạn chế động cơ chạy không tải được thực hiện theo hai hướng: - Hướng thứ nhất là vận động công nhân hợp lý hoá các thao tác hạn chế đến mức thấp nhất thời gian máy chạy không tải. - Hướng thứ hai là đặt bộ hạn chế chạy không tải trong sơ đồ khống chế động cơ. Thông thường nếu động cơ chạy không tải thì thời gian chỉnh định t 0 nào đó thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng. Dùng động cơ đồng bộ thay thế động sơ không đồng bộ. - Vì động cơ đồng bộ có những ưu điểm rõ dệt so với động cơ không đồng bộ. - Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá độ quá kích từ để trở thành một máy bù cung cấp thêm công suất phản kháng cho mạng. - Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ. Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn. Máy biến áp là một trong những máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng (sau động cơ không đồng bộ ). Vì vậy, trong tương lai tương đối dài mà hệ số phụ tải của máy biến áp không có khả năng vượt quá 0.3 thì nên thay nó bằng máy có dung lượng nhỏ hơn. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos Nói chung hệ số cos tự nhiên của các xý nghiệp cao nhất cũng không đạt tới 0.9 (thường vào 0.7 0.8) vì thế ở các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng phải đặt thiết bị bù. - Đương lượng công suất phản kháng Đương lượng của công suất phản kháng K kt là lương công suất tác dụng(KW) tiết kiệm được khi bù KVAR công suất phản kháng . Như vậy nếu biết được K kt và lượng công suất bù Qbù thì chúng ta tính được công suất tác dụng tiết kiệm đươc do bù là : Ptiết kiệm =Kkt .Qbù (1.29) - Xác định dung lượng bù Dung lượng bù được xác định theo công thức sau: Qbù = P(tg 1 - tg 2) ,KVAR (1.30) Trong đó P - phụ tải tính toán củ hộ tiêu thụ điện, KW; 1 - góc ứng với hệ số công suất trung bình (cos 1) trước khi bù ; 2 - góc ứng với hệ số công suất (cos 2) muốn đạt được sau khi bù. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 20
  21. Đồ án thiết kế cung cấp điện - Chọn thiết bị bù Thiết bị bù phải được chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế kỹ thuật . Tụ điện là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng. Máy bù đồng bộ: ở chế độ quá kích thích máy bù sản suất ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng, ở chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. 1.13. Chiếu sáng trong công nghiệp 1.13.1. Khái niệm về ánh sáng ánh sáng là những bức xạ điện từ có chiều dài sang lằm giữa khoảng 400 và 760 nm hay m , mà mắt con người có thể cảm nhận trực tiếp đó là ánh sáng nhìn thấy gọi đơn giản là ánh sáng. 1.13.2. Dụng cụ chiếu sáng - Đèn điện với dây tóc nóng sáng còn gọi cung nóng - Những bóng đèn với khí trơ - Những bóng hơi natri - Những bóng đèn với hơi thuỷ ngân - Đèn huỳnh quang - Các đèn dụa trên cơ sở hồ quang điện 1.13.3. Những điều kiện của chiếu sáng tốt - Độ rọi phải đảm bảo, tức là bề mặt làm việc và môi trường nhìn thấy phải thoả mãn độ chói để cho mắt có thể phân biệt các chi tiết cần thiết một cách rõ ràng và không bị mệt mỏi. - Quang thông xác định sự che tối và tỷ lệ của độ chói cần phai được định hướng sao cho mắt người thu nhận được hình ảnh rõ ràng về hình dáng và chung quanh của mục tiêu mà ta nhìn - ánh sáng cần phải được thoả mãn đồng đều - Màu của ánh sáng cần phải thích hợp với dạng lao động được tiến hành. - Việc bố trí dặt các đèn và độ chói của đèn phải chọn sao cho mắt người ta không bị mệt mỏi ro chiếu sáng trực tiếp hay ánh sáng phản xạ. - Trong một số trường hợp nhất định, cần phải có nhưng đèn an toàn, bố trí sao cho trong trường hợp ánh sáng chung bị ngắt, thì hệ thống đèn an toàn phải có khả năng tạo cho mỗi người có thể tìm thấy con đường để thoát khỏi khu vực ra ngoài. độ rọi an toàn không được bé hơn 0.3 lx. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 21
  22. Đồ án thiết kế cung cấp điện Chương 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 2.1. Tổng quan về công trình cần thiết kế cấp điện Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm có 7 phân xưởng: - Thời gian sử dụng công suất cực đại là: TM=5100h. - Phụ tải loại I và II chiếm 75%. - Hao tổn điện áp cho phép trong mạng hạ áp = 5%. kdt: là hệ số đồng thời núi lên mức độ hoạt động đồng thời của các thiết bị trong phân xưởng.Ta chọn kđt=0,85 2.1.1.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng V theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả *Phụ tải động lực Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng theo biểu thức GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 22
  23. Đồ án thiết kế cung cấp điện k ksdi Pi 0,62.6,5 0,41.10 0,66.4 0,37.10 0,67.4.5 sdtb = = = 0,5  Pi 6,5 4 10 4 10 4,5 Xác định hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cos .P 0,73.6,5 0,65.10 0,77.4 0,8.10 0,73.4.5 cs =  i i = = 0,73 tb  Pi 6,5 4 10 4 10 4,5 Ta có: n=5, n1 =3 Nên n* =5 = 0,6 1 6  pdmn =6,5+4+10+4+10+4,5 = 35KW  pdmn1 =6,5+10+10= 26,5 KW P* =26,5 = 0,76 35 * * Từ n1 , P tra bảng 3-1 ta có: nhq* = 0,87 Mà nhq = nhq* .n= 0,87.5 = 4 Từ nhq =4, k sdtb = 0,5 tra bảng(hình 3-9) ta có kmax· = 1,65  Ptt = kmax· .k sdtb . Pdmn = 1,65.0,5.35 = 28,875 KW Công suất phản kháng được tính 1 0,732 Q P .tg 28,875. 27,03 (KVAR) tt tt 0,73 Công suất toàn phần được tính 2 2 2 2 Stt Ptt Qtt 28,875 27,03 39,55(KVA) *Phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo suất tiêu thụ công suất P 0 3 Pcs = P0 .a.b = 12.14.22.10 = 3,696 ( KW) Tổng công suất tác dụng của phân xưởng: PPX = Ptt + Pcs = 28,875+3,696 = 32,57 (KW) Hệ số công suất tổng hợp của phân xưởng là: 28,875.0,73 3,696.0,95 cos = = 0,76 v 28,875 3,696 Công suất biểu kiến: PPX 32,57 S PX = = 42,9 (kVA) cos V 0.76 Công suất phản kháng QPX = PPX tgửv =32,57.0,855 =27,03 ( KVAR) GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 23
  24. Đồ án thiết kế cung cấp điện - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m= 0,35(KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=42,9 = 6,25 (mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.3,696 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = = 40,85 PPX 32,57 2.1.2. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng U theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. *Phụ tải động lực P .cos cos  i i tb P  i 8,5.0,81 4,5.0,75 6,5.0,73 10.0,65 4.0,77 10.0,8 4,5.0,73 3.0,75 cos 0,77 tb 8,5 4,5 6,5 10 4 10 4,5 3 - Xác định hệ số sử dụng của phân xưởng  Pi .k sdi k sdU  Pi 8,5.0,55 4,5.0,56 6,5.0,62 10.0,41 4.0,66 10.0,37 4,5.0,67 3.0,75 k 0,53 sdU 8,5 4,5 6,5 10 4 10 4,5 3 - Xác định số thiết bị hiệu quả nhq : n=8 ; n1=4 * n = n1/ n = 4/8 = 0,5   Pđmn = 51(KW) ; Pđmn1 = 35 (KW) P P* =  dmn1 = 35 / 51= 0.69  Pdmn * Tra bảng 3.3 [2] ta được nhq = 0,82 * Vậy nhq = n. nhq = 0,82.8 =6,56 = 7 Tra bảng 3.2 [2] ta có: kmax=1,40 - Công suất tính toán của phân xưởng: P 1,40.0,53.51 37,84 ttU (KW) - Xỏc định công suất phản kháng QttU PttU .tg 37,84.0,73 31,35(KVAr) 2 2 =>SttU 37,84 31,35 49,14(KVA) *Phụ tải chiếu sáng Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công thức P p .a.b 3 cs o 12.18.34.10 7,344 (KW) GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 24
  25. Đồ án thiết kế cung cấp điện Hệ số công suất của cả phân xưởng là: 37,84.0,77 7,344.0,95 cos 0,8 U 37,84 7,344 Tổng công suất toàn phân xưởng là:PPX PttU Pcs 37,84 7,344 45,184 (KW) => S toàn phân xưỏng PPX 45,184 S PX 56,48 (KVA) cos U 0,8 Công suất phản kháng của phân xưởng 2 2 2 2 QPX S PX PPX 56,48 45,184 33,888 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m= 0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=56,48 =7,16 (mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.7,344 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = =58,51 PPX 45,184 2.1.3.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng X theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. *Phụ tải động lực : -Xác định hệ số sử dụng của phân xưởng  Pi .ksdi ksdX  Pi 10.0,41 4.0,66 10.0,37 4,5.0,67 3.0,75 5.0,63 4,5.0,56 6.0,65 3,6.0,72 k 0,55 sdX 10 4 10 4,5 3 5 4,5 6 3,6 - Xác định hệ số công suất của phân xưởng  Pi .cos i 10.0,65 4.0,77 10.0,76 4,5.0,73 3.0,75 5.0,76 4,5.0,8 6.0,82 3,6.0,67 cos tb 0,74  Pi 10 4 10 4,5 3 5 4,5 6 3,6 - Xác định số thiết bị hiệu quả nhq n=9 ; n1=4 * n = n1/ n = 4/9 = 0,45   Pmn = 50,6(KW) ; Pmn1 = 31(KVA) Ta có P P* = dmn1 = 31/50.6= 0,6  Pdmn GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 25
  26. Đồ án thiết kế cung cấp điện * Tra bảng 3.3 [2] ta được nhq = 0,87 * Vậy nhq = n. nhq = 0,87.9 = 7,74 8 Tra bảng 3.2 [2] ta có: kmax=1,42 - Công suất tính toán của phân xưởng PttX = kmax ksd .Pdmn =1,42.0,55.50,6= 39,51 (KVA) 1 0,742 Q(KVAR) P .t g 3 9 , 5 1 . 3 5 ,91 ttX ttX 0,74 2 2 2 2 SttX PttX QttX 39,51 35,91 53,39 (KVA) *Phụ tải chiếu sáng -3 Pcs P0 .a.b 12.16.28.10 =5,37(KW) Hệ số công suất toàn phân xưởng PttX .cos tb PCS .cos cs 39,51.0,74 5,37.0,95 cos X 0,76 PttX Pcs 39,51 5,37 Công suất toàn phân xưởng X là: PPX PttX Pcs 39,51 5,37 44,88 (KW) => S toàn phân xưởng PPX 44,88 S PX 59,05(KVA) cos U 0,76 Công suất phản kháng của phân xưởng 2 2 2 2 QPX S PX PPX 59,05 44,88 38,37 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m=0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=59,05 =7,3 (mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.5,37 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = = 43,07 PPX 44,88 2.1.4.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng Ă theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. *Phụ tải động lực : Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phân xưởng theo biểu thức ksdi Pi 4,5.0,67 3.0,75 5.0,63 4,5.0,56 6.0,65 ksdtb = 0,65  Pi 4,5 3 5 4,5 6 Xác định hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng cos i .Pi 4,5.0,73 3.0,75 5.0,76 4,5.0,8 6.0,82 cos tb = = = 0,78  Pi 4,5 3 5 4,5 6 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 26
  27. Đồ án thiết kế cung cấp điện Ta có: n=5, n1 =5 Nên n* =5 =1 1 5  pdmn =23 KW  pdmn1 =23 KW P* =1 * * Từ n1 , P tra bảng 3-1 ta có: nhq* =0,87 hq Mà n = nhq* .n=0,87.5 =4 Từ nhq =4, k sdtb =0,65 tra bảng(hình 3-9) ta có kmax· = 1,65  Ptt = kmax· .k sdtb . pdmn = 1,65.0,5.23 = 21 KW *Phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo suất tiêu thụ công suất P 0 3 Pcs P0 .a.b = 12.16.30.10 = 5,76 KW Công suất phản kháng của phân xưởng là 1 0,782 Q P .tg 21. 14,88 (KVA) tt tt 0,78 Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng là: 2 2 Stt 21 14,88 25,74 (KVAR) Hệ số công suất toàn phân xưởng 21.0,78 5,76.0,95 cos 0,816 X 21 5,76 Công suất toàn phân xưởng X là: PPX PttX Pcs 21 5,76 26,76 (KW) => S toàn phân xưởng PPX 26,76 S PX 32,79 (KVA) cos U 0,816 Công suất phản kháng của phân xưởng 2 2 2 2 QPX S PX PPX 32,79 26,76 18,95 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m= 0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=32,79 = 5,5 (mm) 3,14.0,35 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 27
  28. Đồ án thiết kế cung cấp điện 360.Pcs 360.5,76 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = = 77,48 PPX 26,76 2.1.5.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng N theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. *Phụ tải động lực : Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của các phân xưởng xác định theo biểu thức: ksdi Pi 5,6.0,65 4,5.0,62 10.0,46 7,5.0,56 10.0,68 2,8.0,87 5.0,83 7,5.0,38 ksdtb 0,594  Pi 5,6 4,5 10 7,5 10 2,8 5 7,5 Xác định hệ số cos trung bình của cả phân xưởng  Pi .cos i cos TB =  Pi 5,6.0,78 4,5.0,81 10.0,68 7,5.0,64 10.0,79 2,8.0,84 5.0,77 7,5.0,69 0,73 5,6 4,5 10 7,5 10 2,8 5 7,5 Ta cú n = 8 n1 = 6 n 6 n* = 1 0,75 n 8 Lại cú  Pdmn1 5,6 10 7,5 10 5 7,5 45,6 (KW)  Pdmn 52,9 (KW) 45,6 P* = 0,86 52,9 * Tra bảng ta được nhq = 0, 9 * nhq = nhq .n = 0, 9.8 =7 Tra bảng với nhq = 7 và ksdtb = 0,55 kmax = 1,38 knc kmax .ksdtb 1,38.0,59 0,81 Công suất tính toán của phân xưởng PttN 1,38.0,59.52,9 43 (KW) Khi đó SttN được tính P 43 S ttN 58,9 (KVA) ttN cos 0.73 Công suất phản kháng được tính GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 28
  29. Đồ án thiết kế cung cấp điện 2 2 2 2 QttN SttN PttN 58,9 43 40,25 (KVAR) *Phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo công suất tiêu thụ P0 và cos 3 Pcs P0 .a.b 12.14.22.10 3,7 (KW) Xác định phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng N Tổng công suất tác dụng của phân xưởng xác định PPX PttN Pcs 43 3,7 46,7 (KW) Hệ số công suất tổng hợp của toàn phân xưởng PttN .cos tb Pcs .cos cs 43.0,73 3,7.0,95 cos N 0,74 PttN Pcs 43 3,7 Công suất biểu kiến của toàn phân xưởng là PPX 46,7 S PX 63,1 (KVA) cos N 0,74 Xác định công suất phản kháng 2 2 2 2 QPX S PX PPX 63,1 46,7 42,43 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m= 0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=63,1 = 7,6 (mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.3,7 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = 28,5 PPX 46,7 2.1.6.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng T theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. Hệ số cụng suất trung bỡnh của phõn xưởng T được xác định theo công thức sau: P1 cos 1 P2 cos 2 Pn cos n CosửTB= = = P1 P2 Pn 6,3.0,7 8,5.0,81 4,5.0,76 6,5.0,73 10.0,65 4.0,77 0,72 6,3 8,5 4,5 6,5 10 4 Hệ số sử dụng trung bỡnh được tính theo công thức: GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 29
  30. Đồ án thiết kế cung cấp điện ksd1P1 ksd 2 P2 ksdn Pn 6,3.0,45 0,55.8,5 0,56.4,5 0,62.6,5 0,41.10 0,66.4 ksdTB= 0,52 P1 P2 Pn 6,3 8,5 4,5 6,5 10 4 3 Tổng số thiết bị trong phân xưởng T là n = 6 Số thiết bị có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của công suất lớn nhất trong phân xưởng là n1= 4 Tỡm giỏ trị n*= 4/6 = 0,67  pdmn1 6,3 8,5 6,5 10 P*= 0,79  pdmn 39,8 * Tra bảng 3-1 ta được n hq= 0,88 * Do đó nhq= n hq.n = 0,88.6 = 5,28 Từ nhq= 5,28 và ksd TB= 0,523, tra đồ thị hỡnh 3-5 ta được: kmax= 1,56 Suy ra công suất tác dụng tính toán của phân xưởng T sẽ là: Ptt= kmax.ksd TB.∑pđm= 1,56.0,523.39,8 = 32,47 kW Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng T là: Ptt 32,47 Stt= 44,47 kVA cos TB 0,73 Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng T là: 2 2 Qtt= Stt Ptt 30,38 (KVAR) Cụng suất tỏc dụng chiếu sỏng là: -3 Pcs= P0.a.b = 12.10 .16.20 = 3,84 (KW) Khi đó tổng công suất tác dụng của phân xưởng là: P∑ PX= Ptt+ Pcs= 32,47+3,84 = 36,31 (KW) Tính được hệ số công suất của toàn xí nghiệp là PttT .cos TB Pcs .cos cs 32,47.0,72 3,84.0,95 cos T 0,74 PttT Pcs 32,47 3,84 Công suất biểu kiến toàn phân xưởng là: PPX 36,31 S PX 49,06 (KVA) cos T 0,74 Công suất phản kháng của phân xưởng là: 2 2 2 2 QPX S PX PPX 49,06 36,31 32,99 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m=0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 30
  31. Đồ án thiết kế cung cấp điện R=49,06 = 6,7 (mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.3,84 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = 38,07 PPX 36,31 2.1.7.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng Ư theo phương pháp số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả. *Phụ tải động lực Hệ số cụng suất trung bỡnh của phõn xưởng Ư được tính như sau 0,76.4,5 0,73.6,5 0,65.10 0,77.4 8 0,73.4,5 0,75.3 0,76.5 Cos tb1 47,5 = 0,739 Hệ số sử dụng trung bỡnh của toàn phõn xưởng được tính như sau: ksd1P1 ksd 2 P2 ksdn Pn ksdTB= P1 P2 Pn 0,56.4,5 0,62.6,5 10.0,41 4.0,66 10.0,37 4,5.0,67 3.0,75 5.0,63 0,534 4,5 6,5 10 4 10 4,5 3 5 Ta cú n 8 n 4 1 * n 4 1 0, 5 n n 8  Pdmn 4,5 6,5 10 4 10 4,5 3 5 47,5 (KW)  Pdmn1 6,5 10 10 5 31,5(KW) Ta tính toán được P 31,5 P*  dmn1 0,66  Pdmn 47,5 Tra bảng 3-1 ta được n * 0, 8 9  h q  nhd 0,89.8 7,12 Từ nhq 7,12 và ksdTB 0,534 tra bảng 3-5 ta tỡm được kmax 1,5 Suy ra công suất tác dụng tính toán của phân xưởng Ư sẽ là: GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 31
  32. Đồ án thiết kế cung cấp điện Ptt= kmax.ksd TB.∑pđm= 1,5.0,534.47,5 = 38,04 kW Công suất biểu kiến tính toán của phân xưởng T là: P 38,04 Stt tt 51,47 (KVA) cos TB 0,739 Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng T là: 2 2 Qtt= Stt Ptt 51,47 38,04 34,67 (KVAR) *Phụ tải chiếu sáng Cụng suất tỏc dụng chiếu sỏng là: -3 Pcs= P0.a.b = 12.10 .14.28 = 4,7 (KW) Khi đó tổng công suất tác dụng của phân xưởng là: P∑ PX= Ptt+ Pcs= 38,04+4,7 = 42,74 (KW) Tính được hệ số công suất của toàn xí nghiệp là Ptt .cos TB Pcs .cos cs 38,04.0,739 4,7.0,95 cos U ' 0,76 Ptt Pcs 38,04 4,7 Công suất biểu kiến toàn phân xưởng là: PPX 42,74 S PX 56,23 (KVA) cos T 0,76 Công suất phản kháng của phân xưởng là: 2 2 2 2 QPX S PX PPX 56,23 42,74 36,53 (KVAR) - Bán kính tỉ lệ của biểu đồ phụ tải R=S chọn m= 0,35 (KVA/mm2 ) ta có 3,14.m R=56,23 = 7,15(mm) 3,14.0,35 360.Pcs 360.4,7 0 - Góc phụ tải chiếu sáng chiếu sáng ỏcs1 = = 39,6 PPX 42,74 2.2. Tổng hợp phụ tải toàn xớ nghiệp 2.2.1. Tổng hợp phụ tải + Phụ tải tỏc dụng P P (V ) P (U ) P (X ) P (Ă ) P (N) P (T ) P (U ') 32,57 45,184 44,88 26,76 xn px px px px px px px 46,7 36,31 42,74 275,144(KW ) + Phụ tải phản khỏng GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 32
  33. Đồ án thiết kế cung cấp điện Q Q (V ) Q (U ) Q (X ) Q (Ă ) Q (N) Q (T) Q (U ') 27,03 33,888 38,37 18,95 42,43 xn px px px px px px px 32,99 36,53 230,188(KVAR) + Phụ tải toàn phần S S (V ) S (U ) S (X ) S (Ă ) S (N) S (T ) S (U ') 42,9 56,48 59,05 32,79 63,1 xn px px px px px px px 49,06 56,23 359,61(KVA) + Hệ số cos Áp dụng cụng thức: Pxn Pxn 275,44 S xn cos 0,76 cos S xn 359,61 2.2.2. Xây dựng biểu đồ phụ tải + Công thức tính bán của biểu đồ phụ tải S R m. Trong đó: S – công suất toàn phần của phân xưởng [KVA] KVA m – tỉ lệ xớch [KVA/mm2], chọn m 0,35 mm2 + Cụng thức tớnh gúc của phụ tải chiếu sỏng P cs .360 Pxn Trong đó: Pcs – phụ tải chiếu sáng của phân xưởng. Ptt – phụ tải tính toán của phân xưởng. Bảng 2.2.2 – Kết quả tính toán phụ tải của các phân xưởng STT PX Ptt Pcs Ppx Qpx Spx cos R ỏ (KW) (KW) (KW) (KW) (KVA) (mm) 1 V 28,875 3,696 32,57 27,03 42,9 0,76 6,25 40,85 2 U 37,84 7,344 45,184 33,888 56,48 0,8 7,16 58,51 3 X 39,51 5,37 44,88 38,37 59,05 0,76 7,3 43,07 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 33
  34. Đồ án thiết kế cung cấp điện 4 Ă 21 5,76 26,76 18,95 32,79 0,816 5,5 77,48 5 N 43 3,7 46,7 42,43 63,1 0,74 7,6 28,5 6 T 32,47 3,84 36,31 32,99 49,06 0,74 6,7 38,07 7 Ư 44,47 4,7 42,74 36,53 56,23 0,76 7,15 39,6  247,165 34,41 275,144 230,188 359,61 0,76 Chương 3 : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP 3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp Tọa độ của trạm biến áp được xác định theo biểu thức: S .x 39887 X  i i 111(m) (2.1)  Si 359,61 S .y 25257,42 Y  i i 70,23(m) (2.2)  Si 359,61 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 34
  35. Đồ án thiết kế cung cấp điện Trong đó: xi,yi là toạ độ của các phân xưởng thứ i Vậy toạ độ của trạm biến áp là O(111;70). Tuy nhiờn, do tọa độ trạm biến áp gần một số phân xưởng nên không thuận tiện cho việc xây dựng và vận hành nên ta di chuyển vị trí đặt trạm biến áp đến tọa độ mới là (150;130) 3.2. Thiết kế cung cấp điện từ trạm BA đến các phân xưởng 3.2.1. Phương án 1 Từ trạm biến áp đi các đường dây trực tiếp đến các phân xưởng, các đường dây này được di theo đường bẻ góc. 3.2.2. Phương án 2 Từ trạm biến áp ta xây dựng các trục chính, các phân xưởng ở gần trục đường sẽ được cấp điện từ trục này qua các trạm phân phối trung gian. Ở phương án này ta sử dụng 2 tủ phõn phối: + Tủ phân phối 1 đặt tại phân xưởng V cung cấp điện cho 4 phân xưởng N,V,U và T. + Tủ phân phối 2 đặt tại phân xưởng Ă cung cấp điện cho 3 phân xưởng Ă,X,Ư. 3.3. Lựa chọn công suất và số lượng mỏy biến ỏp Xí nghiệp gồm 7 phân xưởng trong đó có 03 phân xưởng là các hộ loại 1 là các phân xưởng N,U và X do đó ta sử dụng 2 máy BA để cung cấp nguồn cho các phân xưởng và thực hiện luôn chức năng dự phũng cho cỏc phân xưởng được vào hộ loại 1 + Máy biến áp số 1 cung cấp cho các phân xưởng: N,V,U và T. Đồng thời, làm chức năng dự phũng cho phõn xưởng X. + Máy biến áp số 2 cung cấp cho các phân xưởng Ă, X và Ư. Đồng thời làm chức năng dự phũng cho 2 phõn xưởng: N và U. Tớnh toỏn cụng suất mỏy biến ỏp: S BA1 S px (N ) S px (V ) S px (U ) S px (T ) S px (X ) 63,1 42,9 56,48 49,06 59,05 270,59(kVA) (3.3) S BA2 S px (Ă ) S px (X ) S px (U ') S px (N) S px (U ) 32,79 59,05 56,23 63,1 56,48 267,65(kVA) Tra bảng 1.5 (T25_[1]), chọn 02 máy biến áp phân phối hai cấp điện áp do Công ty Thiết bị điện Đông Anh chế tạo Cỏc thụng số: + Công suất định mức: Sđm= 320 (kVA) + Điện áp định mức : Uđm= 22/0,4 (kV) + Tổ đấu dây :Y /Y0 0 hoặc /Y0 11 + Tổn hao cụng suất tỏc dụng khụng tải: P0 700(W ) 0,7(kW ) + Tổn hao cụng suất ngắn mạch: Pk 3670(W ) 3,67(kW ) + Dũng điện không tải: I 0 1,6% + Điện áp ngắn mạch: U N 4% + Kích thước máy: - chiều dài 1590 mm - chiều rộng 880 mm - chiều cao 1750 mm GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 35
  36. Đồ án thiết kế cung cấp điện Trọng lượng: 1600 kg. 3.3.1. Tổn thất điện áp trong máy biến áp. Áp dụng cụng thức : P.R Q.X U T T (3.4) T U 2 3 Pk .U đm .10 - Điện trở của máy biến áp : RT 2 (3.5) Sđm 2 U k .%.U đm .10 - Điện kháng của máy biến áp: X T (3.6) Sđm + Tổn thất điện áp máy biến áp khi quy về phía sơ cấp : 3,67.222.103 - R 17,34() T 3202 4.222.10 - X 60,5() T 320 275,144.17,34 230,188.60,5 U 850(V ) T 22 + Tổn thất điện áp máy biến áp khi quy về phía thứ cấp: 3,67.0,42.103 - R 5,7.10 3 () T 3202 4.0,42.10 - X 0,02() T 320 275,144.5,7.10 3 230,188.0,02 U 15,43(V ) T 0,4 3.3.2. Tổn thất cụng suất trong mỏy biến ỏp. + Tổn thất cụng suất tỏc dụng: 2 S 359,61 2 pt P P0 Pk 0,7 3,67. 1,86(kW ) (3.7) Sđm 320.2 + Tổn thất cụng suất phản khỏng: 2 2 S I %.S U %.S S Q Q Q pt 0 đm k đm pt 0 k S 100 100 S đm đm (3.8) 2 1,6.320 4.320 359,61 . 9,16(kVA) 100 100 320.2 + Tổn thất cụng suất toàn phần: GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 36
  37. Đồ án thiết kế cung cấp điện S P 2 Q 2 1,862 9,162 9,35(kVAR) (3.9) 3.3.3. Tổn thất điện năng của máy biến áp 2 1 S 359,67 2 pt A n. P0 .t . Pk . . 0,7.8760 3,67. .4000 10766,78(kWh) (3.10) n Sđm 320.2 Trong đó: P0 : tổn hao cụng suất tỏc dụng khụng tải [kW]. Pk : tổn hao cụng suất ngắn mạch [kW]. t : thời gian vận hành thực tế của mỏy biến ỏp [h].  : thời gian chịu tổn thất cụng suất lớn nhất [h]. n : số mỏy biến ỏp làm việc song song. Chương 4 : TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN 4.1. Lựa chọn dây dẫn từ điểm đấu điện đến trạm biến áp. Lựa chọn tiết diện theo điều kiện dũng điện phát nóng cho phép. Áp dụng cụng thức: I cp Ilv max - I cp : dũng điện cho phép chạy qua dây dẫn ứng với loại dây đó chọn. - Ilv max : dũng điện làm việc cực đại. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 37
  38. Đồ án thiết kế cung cấp điện Ta cú: S xn 359,61 Ilv max 9,43(A) (4.1) 3.U đm 3.22 Trong đó: S xn : cụng suất tớnh toỏn của toàn xớ nghiệp. U đm : điện áp định mức. Tra bảng 2-55 (T654_[4]) I cp 130(A) Chọn dây dẫn nhôm trần ( nhiệt độ lớn nhất cho phép là 700C) do Liờn Xụ sản xuất. Chọn dõy A - 25 + Dây dẫn đặt theo kiểu nằm ngang khoảng cách trung bỡnh hỡnh học giữa cỏc dõy dẫn : Dtb 1,26D (4.2) Chiều dài dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xác định theo biểu thức Chọn vị trớ của nguồn là (457;57) L (457 81) 2 (57 91) 2 377,5(m) Tiết diện dây cao áp có thể chọn theo mật độ dũng điện kinh tế.Căn cứ vào số liệu ban đầu ứng với dây cáp lừi nhụm theo bảng 9.pl.BT ta cú : j = 1,2A/mm2 Dũng điện chạy trên dây dẫn được xác định như sau: S 543,1 I XN 14,25(A) 3U 3.22 Tiết diện dõy dẫn cần thiết là: I 14,25 F 11,88(mm2 ) jkt 1,2 Đối với đường dây cao áp tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35 mm 2 do đó ta chän dây dẫn AC -35 nối từ nguồn đến trạm biến áp. Tiết diện dây được chọn theo mật độ dòng kinh tế,đồng thời tiết diện chọn lớn hơn tính toán nhiều nên ta không cần kiểm nghiệm lại điều kiện tổn thất điện áp. 3.3.Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng 3.3.1.Sơ bộ vạch các tuyến dây Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp các tuyến dây sẽ được xây dựng bằng đường cáp.Từ yêu cầu thiết kế ta có thể đưa ra hai phương án đi dây như sau: * Phương án 1:Từ trạm biến áp kéo dây trực tiếp đến các phân xưởng,nhưng theo đường bẻ góc.Vỡ thế cỏc đường cáp sẽ được xây dựng dọc theo mép đường và nhà xưởng.Do đó sẽ thuận lợi cho việc xây dựng,vận hành và phát triển mạng điện. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 38
  39. Đồ án thiết kế cung cấp điện N O H V ¥ TBA ¤ £ ¡ U G I Y T A Sơ đồ đi dây của phương án 1 * Phương án 2 Từ trạm biến áp xây dựng các đường trục chính ,các phân xưởng ở gần các đường trục sẽ được cung cấp điện từ đuờng trục này qua các tủ phân phối trung gian .Tuy nhiên do khoảng cách không lớn và việc đặt các tủ phân phối trung gian cũng đòi hỏi chi phí vận hành nên trong phương án này ta chỉ cần dặt 2 tủ phân phối tại 2 diểm 1 và 2.Tử phân phối 1 cung cấp cho 6 phân xưởng N H Ô V G Y, và tủ 2 phân phối cho 4 phân xưởng O Ơ I A các phân xưởng còn lại được lấy trực tiếp từ trạm biến áp nhưng tuyến đi bẻ góc dọc theo đường trục. Phương án này giảm được số lượng dây dẫn và tổng chiều dài dây nhưng tiết diện dây dẫn của các đườn trục chính sẽ lớn hơn. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 39
  40. Đồ án thiết kế cung cấp điện .Sơ đồ đi dây của phương án 2 Như vậy ta cần tính toán so sánh hai phương án để chọn ra được phương án tối ưu nhất. 3.3.2.Sơ bộ xác đỡnh tiết diện dõy dẫn Khi lựa chọn phương án ta có thể chọn tiết diện dây theo phương án đơn giản nhất theo dũng điện đốt nóng cho phép,nhưng sau khi xác định phương án tối ưu thỡ tiết diện dõy phải được kiểm tra lại theo tổn hao điện áp cho phép.Vỡ đối với mạng hạ áp chất lượng điện phải được đặt lên hàng đầu.Ta tiến hành chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp tổn hao điện áp cho phép víi Ucp = 5% (Với cấp điện áp U = 380 V thỡ Ucp = 19V).Khi tính toán sơ bộ ta chọn xo = 0,07/km 3.3.2.1.Phương án 1 +Phân xưởng N Chiều dài đường dây từ trạm biến áp đến phân xưởng N theo đường bẻ góc được xác định theo công thức: 2 2 LON (X ba xN ) (Yba yN ) 2 2 LON (81 29) (91 157) 118 (m) Thành phần tổn hao điện áp phản kháng được xác định theo biểu thức: 3 Q.xo .lN 38,7.0,07.118.10 U x 0,84V U dm 0,38 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 40
  41. Đồ án thiết kế cung cấp điện Thành phần tổn hao điện áp tác dụng: U R 19 0,84 18,16 V Từ cụng thức UR ta suy ra tiết diện dõy dẫn : Đối với dây nhôm thỡ =31,5mm2/km => = = 32 P.l . 46,226.112 F N 24,705(mm2 ) U dm . U R . 32.0,38.18,202 Ta chọn cỏp loại ABBG cú tiết diện chuẩn là F = 35 mm2 Tra bảng PL4.7 [2] ta cú ro = 0,95 /km ; xo = 0,06 /km Tổn hao điện áp trên thực tế là : P.R Q.X 46,226.0,95 38,7.0,06 U .11210 3 14,36(V ) < 19 (V) U dm 0,38 Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng kết quả tính tiết diện dây dẫn của phương án 1 Bảng 3 : Kết quả tính toán tiết diện của phương án 1 3.3.2.2.Phương án 2 +Xột tủ phõn phối 1 Công suất chạy trên đường dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối 1(hay là đoạn 01) bằng tổng công suất của phân xưởng H ¤ V G Y N P01 = 40,23+51,05+32,57+57,08+46,71+45,11=272,75(KVA) Q01= 38,7+32,77+27,03+52,2+34,8+35,5=221 (KVAR) Tiết diện của đường trục 01 phải thoả món : Tổn hao điện áp từ trạm biến áp đến các điểm tải xa nhất U≤ Ucp = 19 V GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 41
  42. Đồ án thiết kế cung cấp điện Vỡ vậy ta có thành phần phản kháng của tổn hao điện áp từ trạm biến áp đến phân xưởng N : Q01.l01 QY .lY U x .xo U dm 221.61 38,7.66 U .0,07.10 3 2,96 (V) x 0,38 U R 19 2,96 16,04 (V) Thành phần tác dụng của tổn hao điện áp cho phép trên đoạn 01 được xác định theo biểu thức : U U R 01 4 2 Pi .li 1 1 1 2 P01.l01 Trong đó : li là chiều dài dây dẫn từ tủ phân phối đến 1 đến các phân xưởng K,N,H,Y,G, ễ Pi là công suất tác dụng của các phân xưởng K,N,H,Y,G, ễ 16,04 U 01 9,1 V (V) 46,03.662 51,05.492 32,57.432 57,08.282 46,71.362 42,11.512 1 272,75.612 Tiết diện của dây dẫn trên đoạn 01 là : P01.l01. 272,75.61 2 F01 150(mm ) U dm . U R . 0,38.32.9,1 2 Theo bảng PL4.7 [2] ta chọn dõy cỏp cú tiết diện F =185 mm với ro = 0,18/km ; xo = 0,06 /km Tổn hao điện áp t¸c dông thực tế trên đoạn 01 là : P .l .r 272,75.61.0,18.10 3 U 01 01 o 7,9 (V) R01 0,38 U dm Thành phần tác dụng của tổn hao điện áp cho phép từ tủ phân phối đến các phân xưởng K,N,H,Y,G, Ô bằng nhau và được tính như sau: URpx = U R U R01 =16,04-7,9=8,14(V) Từ đây ta có tiết diện dây dẫn trên đoạn 1K là : PN .lN . 46,23.66 2 F1N 30,8(mm ) U dm . U R . 0,38.32.8,14 Ta chọn dây cáp F = 35mm2 Bảng 4 : Kết quả tính toán tiết diện của phương án 2 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 42
  43. Đồ án thiết kế cung cấp điện Ta chọn phương án đi dây số 1 vỡ đơn giản và tiện lợi cho việc giám sát và sửa chữa Bảng 5:Tính toán tổn thất và cho từng đoạn dây n (KVA) (KVAr) 0N 2.82183251 0.178221 0G 3.03125622 0.1595398 0U 2.51085203 0.05278067 0Y 3.39921985 0.17890631 0ấ 1.35921366 0.07153756 0O 2.16904441 0.11416023 0V 1.98297438 0.04168415 0Ă 1.74133189 0.02823781 0Ơ 4.89209056 0.43809766 0T 2.2480593 0.0472565 0H 3.05050592 0.16055294 0A 1.75042576 0.11055321 0ễ 3.85743886 0.2030231 0I 2.18319305 0.03540313 36.9974384 1.81995408 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 43
  44. Đồ án thiết kế cung cấp điện 3.4. Chọn công suất và số lượng máy biến áp Từ kết quả tính toán hao tổn công suất ta có tổng công suất tính toán có kể đến hao tổn công suất trên đường dây Vậy tổng công suất tính toán có kể đến hao tổn trên đường truyền là: S S XN S = 430,47+37+j(355,05+1,82) =467,47+j356,87 =588,12 (KVA) Công suất trung bình : = = = 342,4 KVA Hệ số điền kín của phụ tải : = = = 0,58 < 0,75 Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40 trong 1 thơig gian xác định Phương án 1 : Dùng 1 máy biến áp 22/0,4 KV có công suet 500 KVA. Theo phương án này hệ số quá tải của máy bién áp là: = = 1,17 < 1,4 Phương án 2: Dùng 1 máy biến áp 22/0,4 KV có công suất 630KVA Phương án 3 :Dùng 2 máy biến áp có công suất 2*315 KVA GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 44
  45. Đồ án thiết kế cung cấp điện Kiểm tra khả năng làm việc quá tải của máu biến áp ở chế độ sự cố :khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp thì máy biến áp còn lại sẽ gánh toàn bộ phụ tải loại I và II bằng SSC = 0,75 * 588,12 = 411,68 KVA Hệ số quá tải khi 1 máy biến áp bị sự cố : = = 1,3< 1,4 Như vậy máy biến áp có thể đảm bảo làm việc quá tải khi xảy ra sự cố , Bảng 6: Các tham số máy biến áp 22/0,4 KV định mức Hao tổn công suất (KW) Điện áp nm (KVA) (W) (W) (%) 500 1 7 4 630 1,2 8,2 4 2*315 0,72 4,85 4 * Khi so sánh thiệt hại do mất điện ta chỉ cần xét đến phụ tải loại I và II mà thôi,vì có thể phụ tải loại III ở các phương án là như nhau. Phương án I: Tổn thất trong máy biến áp được xác định theo biểu thức sau: = ( . ) = 42860,12 KWh Tính toán tương tụ như vậy ta được Phương án II: =35673,16KWh Phương án III: 65834,8KWh Vậy ta lựa chọn phương án dùng 2 máy biến áp cho tiện lợi và linh hoạt 3.5.Hao tổn điện áp lớn nhất trong mạng điện 3.5.1.Trên đường dây Như tính toán ở trên hao tổn điện áp lớn nhất trên đường dây của mạng điện sẽ được xây dựng là hao tổn trên đoạn 0Y với U0Y = 18,41 (V) 3.5.2.Trong máy biến áp 2 2 PK .U 4,85.0,4 3 Ta có : RBA1 = 2 2 3 7,8.10 () S BA 315 .10 2 2 U N .U 4.0,4 ZBA1 = 3 0,02() 100.S BA 100.315.10 2 3 2 X BA1 0,02 (7,8.10 ) 0,0184() Khi hai máy biến áp làm việc song song ta có: GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 45
  46. Đồ án thiết kế cung cấp điện -3 RBA = 7,8. /2 = 3,9.10 () -3 XBA = 0,0184/2 = 9,2.10 () Vậy hao tổn điện áp trong máy biến áp là: P.R Q.X 398,13.3,9.10 3 330,54.9,2.10 3 U BA BA BA U 0,4 = 11,48 (V) 3.5.3.Hao tổn công suất - Hao tổn công suất tác dụng tren đoạn ON được xác định theo công thức : . r0 .l = . 0,95.122. = 2,8 KW - Hao tổn công suất phản kháng trên đoạn ON được xác định như sau : . x0 .l = 0,18 KVAr Tính toán tương tự ta se có bảng tính tổn thất điện năng ,công suất cho phương án I ,II theo bảng 7 và bảng 8 3.5.4.Tổn thất điện năng + Vậy tông tổn thất điện năng trong toàn mạng điện:  A Add ABA 130267.981+ 65834,8 = 196102,78 (kWh) Giá trị :tổng tổn thất điện năng trên đường dây dẫn GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 46
  47. Đồ án thiết kế cung cấp điện Chương 4 : Chọn và kiểm tra thiết bị 4.1.Tính toán ngắn mạch 4.1.1.Tính ngắn mạch phía cao áp Xác định điện trở của các phần tử tính trong hệ đơn vị có tên ,chọn UCB = = 22KV Theo số liệu đầu bài ,công suất mạch tại điểm đấu điện là = 250 MVA. Vởy điện trở của hệ thống là : = = = 2,69 () các điện trở và được xác định : = 3,9. () () Điện trở của dây từ nguồn đến trạm biến áp r0 . l = 0,950. 0,3775 = 0,359 () = 0,06.0,3775= 0,023() Tổng trở ngắn mạch thanh cao áp: = 2,74() GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 47
  48. Đồ án thiết kế cung cấp điện Dòng ngắn mạch 3 pha : = + Trị số dòng xung kích: iXK 1,8. 2 4,6 11,8 (kA) 4.1.2.Tính ngắn mạch phía hạ áp Ta tiến hành xác định dòng ngắn mạch tại điểm N1,N2(tại 1 phân xưởng xa nhất là phân xưởng Ư).Để đơn giản ta có thể bỏ qua điện trở của các thiết bi phụ. Thiết lập sơ đồ thay thế tính toán : Điện trở hệ thống : = = = 8,89 . () + Tổng trở ngắn mạch 2 2 3 ZHT +ZBA = (3,9) (9,2 0,889) .10 0,011() + Dòng ngắn mạch 3 pha: U 0,4 I 21 (kA) 3.Zk 3.0,011 + Trị số dòng xung kich: iXK1 1,2. 2.21 35,64 (kA) 4.2.Lưa chọn và kiểm tra thiết bị điện 4.2.1.Chọn thiết bị phân phối phía cao áp Để chọn và kiểm tra thiết bị điện ta giả thiết thời gian cắt của bảo vệ là tK = 2s 4.2.1.1.Cầu chì tự rơi Dòng điện bình thường phía cao áp : S 588,12 I =  15,43(A) 3U 3.22 Trị số dòng điện mà tại đó dây chẩy bắt đầu chảy đứt là giá trị dòng tới hạn Ith = 1,3Ilv = 1,3.15,43= 20,059(A) Dựa vào dòng điện làm việc bình thường phía cao áp ,ta chọn cầu chì cao áp do Nga chế tạo loại dòng khởi động của cầu trì là 35KA 4.2.1.2.Dao cách ly Ta chọn loại dao cách ly 3DC do SIEMENS chế tạo với các thông số : GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 48
  49. Đồ án thiết kế cung cấp điện Điện áp định mức : 24KV Dòng điện định mức :630-2500 A Dòng ổn định lực điện động : 40-80 KA Dòng ổn định nhiệt :16-31,5KA 4.2.1.3.Van chống sét Ta Chọn chống sét van loại AZLP501B24 do hãng Cooper Mỹ chế tạo Có Uđm = 24(kV) giá đỡ ngang 4.2.1.4 Thanh cái cao áp: Dòng chạy qua thanh cái cao áp : = = 588,12/( Dự định chọn thanh cái dẹp bằng đồng có = 1,8A/ Tiết diện cần có của thanh cái cao áp là F= = = 8,6 Ta chọn thanh cái có kích thước 25*3 *Kiểm tra ổn định nhiệt Thanh cái làm bằng đồng => =6 = . = 6.4,6 . Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo. 4.2.2 Chọn thiết bị phía hạ áp. 4.2.2.1 Thanh cái hạ áp của trạm biến áp Dòng chạy qua thanh cái dược xác định : S 588,12 =  848,88(A) 3U 3.0,4 2 Dự định chọn thanh cái dẹp bằng nhôm jkt= 1,8A/mm Tiết diện cần thiết của thanh cái: I lv 848,88 2 Ftc= 471,6 (mm ) jkt 1,8 Chọn thanh cái có kích thước 80x8 mm *Kiểm tra ổn định nhiệt + Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện Thanh cái làm bằng đồng => =6 = . = 6.21 . < 360 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 49
  50. Đồ án thiết kế cung cấp điện Kiểm tra ổn định động :Chọn khoảng vượt của thanh cái là l=125 cm, khoảng cách giữa các pha là 60 cm Mômem uốn M=1,76. . =1,76. . = 582,18(Kg.cm) Mômen chống uốn : W= = = 0,86 ( ) ứng suất tính toán: = = = 680,88(kg/ ) Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo. 4.2.2.2.Chọn sứ cách điện Ta chọn xứ O 22- 375 có U = 22 (kV) ; Lực phá huỷ Fph = 375 kG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp = 0,6Fph = 0,6.375 = 225 kG 2 2 8 l.ixk1 8 125.35640 Lực tính toán Ftt=1,76.10 . 1,76.10 . 46,57 kG a 60 Hệ số điều chỉnh k= = = 1,17 Lực tính toán sau điều chỉnh : = 1,17. 46,57 = 54,99(kg) < 225 (kg) Vậy sứ chọn đảm bảo. 4.2.2.4.Chọn aptomat - Aptomat tổng có dòng điện chạy qua là I = 848,88(A) ,ta chọn aptomat loại AB- 10 có dòng định mức là 1000A,dòng xung kích là 42KA ,thời gian cắt tức thời là 0,06s -Aptomat nhánh cho riêng từng phan xưởng trong nhà máy * Phân xưởng N Dòng điện định mức của động cơ thứ nhất được xác định theo biểu thức = = 10,91 A Các dòng điện của động cơ khác cũng được xác định trong bảng sau: Bảng 9 : Kết quả tính toán dòng điện của các máy trong phân xưởng N Máy P .KW cos I(A) 1 5,6 0,78 10,91 2 4,5 0,81 8,44 3 10,00 0,68 22,34 4 7,5 0,64 17,8 5 10,00 0,79 19,23 6 2,8 0,84 5,06 7 5,00 0,77 9,87 8 7,5 0,69 16,51 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 50
  51. Đồ án thiết kế cung cấp điện Dòng điện khởi động của Aptomat được xác định như sau: = + Trong 8 máy công tác tại phân xưởng N ta chọn ra 1 máy có công suất lớn nhất là máy thứ 3 = 10KW (máy số 3 và máy số 5 có cùng công suất nhưng máy số 3 có cos nhỏ hơn nên có dòng định mức lớn hơn ).Để xác định ở chế độ nặng nề nhất ta coi hệ số đồng thời =1 .coi hệ số mở máy của động cơ = 4,5 động cơ có chế độ mở máy nhẹ với = 2,5.Khi đó dòng mở máy của động cơ lớn nhất là : = = 4,5 . 22,34 = 100,53 A = + (10,91+8,44+17,8+19,23+5,06+9,87+16,51) = 128,05 A Ta chọn Aptomat loại A3134 có dòng định mức là = 200A ,dòng khởi động là = 150 A , dòng khởi động tức thời của móc bảo vệ là 1050A Bảng 10 : Kết quả tính chọn Aptomat do Liên Xô chế tạo PX Loại N 128.05 A3134 200 150 1050 G 153.64 A3134 200 200 1400 U 146.26 A3134 200 150 1050 Y 129.88 A3134 200 150 1050 Ê 97.704 A3113/1 100 100 1000 O 139.45 A3134 200 150 1050 V 115.2273 A3134 200 150 1050 Ă 65.11316 A3113/1 100 100 1000 Ơ 182.182 A3134 200 200 1400 T 125.49 A3134 200 150 1050 H 170.142 A3134 200 200 1400 A 98.94 A3113/1 100 100 1000 Ô 187.95 A3134 200 200 1400 I 126.94 A3134 200 150 1050 4.2.2.4 Chọn máy biến dòng - Máy biến dòng cho công tơ tổng Căn cứ vào giá trị dòng điện chạy qua đoạn dây tổng = 848,88 A ta chọn máy biến dòng loại THO-10 có điện áp định mức là 10KV ,dòng điện định mức sơ cấp là 1000A ,dòng định mức phía thứ cấp là 5A .Hệ số biến dòng là : = = 200 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 51
  52. Đồ án thiết kế cung cấp điện Cấp chính xác là 10%. Kiểm tra chế độ làm việc của công tơ khi phụ tải cực tiểu .Công tơ làm viẹc bình thường nếu dòng thứ cấp lớn hơn dòng sai số 10%( = 0,1.5 = 0,5 A) Dòng dfdiện khi phụ tải lớn nhất là (=25% phụ tải tính toán) = 0,25. = 0,25 . 848,88 = 212,22 A Dòng điện thứ cấp khi phụ tải cực tiểu = = = 1,06 A > = 0,1.5 = 0,5 A Vậy máy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu. Tương tự như vậy ta chọn máy biến dòng cho các phân xưởng khác . Bảng 11 : Kết quả tính chọn máy biến dòng do Liên Xô chế tạo PX Loại N 128.05 TKM-0,5 150 1.07 G 113.43 TKM-0,5 150 0.95 U 104.14 TKM-0,5 110 1.18 Y 104.36 TKM-0,5 110 1.19 Ê 60.75 TKM-0,5 75 1.01 O 99.24 TKM-0,5 100 1.24 V 73.17 TKM-0,5 75 1.2 Ă 45.10231 TKM-0,5 75 1.01 Ơ 141.97 TKM-0,5 150 1.18 T 83.37 TKM-0,5 100 1.04 H 129.93 TKM-0,5 150 1.08 A 64.74 TKM-0,5 75 1.079 Ô 145.83 TKM-0,5 150 1.2 I 86.73 TKM-0,5 10 1.08 4.2.2.5.Chọn tủ phân phối,tủ động lực Ta chọn tủ động lực do háng SIEMEN chế tạo cấp cho động cơ của các phân xưởng với các thông số dài 2200,rộng 1000 sâu 400. Khi chọn tủđộng lực ta cần quan tâm cầu chì tại các tủ đó * Phân xưởng N Phân xưởng N có 8 máy tất cả nên trên tủ động lực của phân xưởng N có 8 đầu ra của cầu chì. -Cỗu chì bảo vệ cho động cơ số 1: > = 10,91 A GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 52
  53. Đồ án thiết kế cung cấp điện > = = 17,05 A Ta chọn cầu chì loại HH do Liên Xô chế tạo. Tính toán tương tự ta có bảng 12 Bảng 12:Kết quả tính chọn cầu chì cho các máy của các phân xưởng còn lại Chọn cầu chì tổng cho phân xưởng N > = 128,05 A > = = = 68,2 A => chọn cầu chì P-2 do Liên Xô chế tạo có dòng dịnh mức là 100A Tính tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng sau Bảng 13 : Bảng tính chọn cầu chì cho các phân xưởng còn lại: PX Loại N 128.05 61.94 HH 100 G 113.43 61.8 HH 100 U 104.14 60.37 HH 100 Y 104.36 56.68 P-2 60 Ê 60.75 39.6 HH 40 O 99.24 56.76 P-2 60 V 73.17 48 P-2 60 Ă 45,1 30,6 HH 40 Ơ 141.97 75.06 HH 100 T 83.37 51.8 P-2 60 H 129.93 69.8 HH 100 A 64.74 40.6 P-2 60 Ô 145.83 76.4 HH 100 I 86.73 65.1 HH 100 4.3 Tính toán hệ số bù cos 4.3.1 Xác định dung lượng bù Giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng cao hệ số công suất hiện tại của phân xưởng N lên giá trị cos = 0,9 => tg = 0,48 được xác định theo công thức : = (tg - tg )= 46,226(0,9-0,48)=19,38KVAr Ta chọn loại tụ điện 3 pha loại KC1-0,38-25-3Y hoặc loại tụ điện có công suất định mức tương ứng = 28KVAr. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 53
  54. Đồ án thiết kế cung cấp điện Tính toán tương tự ta có bảng sau: Bảng 14: Kết quả tính chọn tụ bù cho các phân xưởng PX cos tg (KVAr) (KVAr) Loại tụ N 0.74 0.9 19.83 28 KC1-0,38-28-3Y G 0.77 0.83 16.35 28 KC1-0,38-28-3Y U 0.77 0.83 15.814 28 KC1-0,38-28-3Y Y 0.76 0.86 17.14 28 KC1-0,38-28-3Y Ê 0.77 0.83 13.6 14 KC1-0,38-14-3Y O 0.73 0.94 20.7 28 KC1-0,38-28-3Y V 0.73 0.94 14,98 28 KC1-0,38-28-3Y Ă 0.78 0.802281 8.624251 14 KC1-0,38-14-3Y Ơ 0.73 0.94 25.06 28 KC1-0,38-28-3Y T 0.74 0.91 15.35 28 KC1-0,38-28-3Y H 0.82 0.69 11 14 KC1-0,38-14-3Y A 0.78 0.8 9.95 14 KC1-0,38-14-3Y Ô 0.72 0.96 27.4 28 KC1-0,38-28-3Y I 0.78 0.8 12.25 14 KC1-0,38-14-3Y 4.4. Tính toán chống sét ,nối đất trạm biến áp 4.4.1. Tớnh toỏn chống sột cho TBA Vỡ cỏc tuyến đường dõy đều là cỏp ngầm do đú chỉ tớnh chống sột đỏnh trực tiếp vào trạm. Hệ thống thiết bị chống sột cơ bản bao gồm: một bộ phận thu đún và bắt sột đặt trong khụng trung, được nối đến một dõy dẫn đưa xuống một hệ thống tiếp địa an toàn nằm sõu trong đỏt. Vai trũ của bộ phận đún và bắt sột nằm trong khụng trung rất quan trọng và sẽ trở thành điểm đỏnh thớch ứng nhất của sột. Dõy dẫn từ bộ phận đún bắt sột cú nhiệm vụ đưa dũng sột xuống hệ thống tiếp địa một cỏch nhanh nhất và an toàn nhất để hệ thống tiếp địa cú thể kịp thời phõn tỏn nhanh luồng sột vào trong đất. Hai TBA cú diện tớch giống nhau do đú ta tớnh chung cho cả hai trạm. Cú kết cấu 1 trạm gồm:: hai mỏy biến ỏp đặt trong hai tủ riờng cú kớch thước 2,6 x 2,1 x 2 m. Đặt cỏch nhau 1,5 m. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 54
  55. Đồ án thiết kế cung cấp điện m 5 , 4 = h m 2 = x h 2,1 m 1,5 m 2,1 m 1,5.h Rx = 4,5 m m 6 , 2 Phạm vi bảo vệ chống sột cho TBA của cột thu lụi. * Chọn 1 cột chống sột đặt ở giữa hai MBA 1,5 2.2,1 => bỏn kớnh bảo vệ cần thiết ở độ cao hx là : R 2,85 m x 2 Chọn Rx = 3 m hx 2 Cú Rx 1,5h 1 .p 3 1,5.h 1 h 4,5(m) 0,8.h 0,8h Trong đú : h - chiều cao của cột thu lụi, m hx - chiều cao của thiết bị cần bảo vệ, m p - hệ số, chọn p = 1 Vậy chiều cao cộ thu lụi h = 4,5 m. * Dõy dẫn dũng điện sột và kim thu sột : Dõy dẫn dũng điện sột bằng thộp cú tiết diện 50mm2. Để chống hiện tượng ăn mũn kim loại thỡ cần được quột sơn hay trỏng kẽm dõy trần. Khụng dựng dõy thộp nhiều sợi nhỏ xoắn lại để trỏnh hiện tượng ăn mũn kim loại. Kim thu sột làm bằng cỏc ống thộp cú tiết diện khỏc nhau và luồn vào nhau để tăng tớnh cứng cho kim thu sột và tăng cường điện tớch õm ở đầu 4.4.2. Tính toán nối đất trạm biến áp GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 55
  56. Đồ án thiết kế cung cấp điện Điện trở nối đất cho phếp đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn 100KVA là = 4 .Để tiết kiệm ta sử dụng hệ thống móng của nhà xưởng và hệ thống ống nước làm tiếp điểm tự nhiên,với điện trở nối đất đo được là = , điện trở suất của đất sét, dất sét pha sỏi là = 1.104- /cm đo trong điều kiện độ ẩm trung bình , hệ số hiệu chỉnh của cọc tiếp đất là =1,5(cọc đóng sâu xuống khoảng 0,5 - 0,8 m) và đối với thanh nối = 2. - Xác định điện trở nhân tạo = = = 4.68 Chọn các cọc tiếp đất bằng thép tròn dài 2,5 m ,đường kính d= 5,6 cm đóng sâu cách mặt đất h= 0,5 m .Điện trở tiếp xúc của cọc này có giá trị: = (ln + ln ) Mà = h + = 50+ = 175 cm => = .(ln + ln ) =45 Sơ bộ chọn số cọc : n= = = 9,6 chọn n= 10 cọc Số cọc này đóng xung quanh trạm biến áp có chu vi L= 2(4+6)=20 m Khoảng cách trung bình giữa hai cọc = L/n=20/10=2m ứng với tỉ lệ =2/2,5= 0,8 và số cọc là 10 ta xác định được hệ số sử dụng các cọc tiếp đất là = 0,55 và = 0,34 Chọn thanh cái nối tiếp đất bằng thép có kích thước b*c = 50*6 cm Điện trở thanh cái nối ngang: = ln = .ln = 12,85 Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số sử dụng là ' Rnga 12,85 Rnga 37,8 t 0,34 Điện trở cầnthiết của hệ thống tiếp đất nhân tạo có tính đến điện trở của thah nối : = = =5,34 Số lượng cọc chính thức là : = = = 15,32 cái = 16 cái Vậy hệ thống nối đất cho trạm biến áp gồm 16 cọc là thoả mãn. 4.5 Mặt bằng,mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 56
  57. Đồ án thiết kế cung cấp điện Kết luận Sau một học kì làm thiết kế môn học môn Cung cấp điện , với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đặng Hồng Hải cuối cùng em cũng đã được hoàn hành. Việc làm thiết kế đã giúp em củng cố thêm kiến thức cho môn học Cung cấp điện của mình và dựa vào đó để giải quyết những vấn đề trong công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện. Do trình độ kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm còn mắc nhiều sai sót. Kính mong được sự góp ý của các thầy cô trong khoa điện và các bạn để được hoàn thiện hơn. GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 57
  58. Đồ án thiết kế cung cấp điện Một lần nữa em xin cảm ơn thầy Đặng Hồng Hải đã giúp đỡ em hoàn thành quyển thiết kế môn học này. Hải Phòng tháng5/2009 Sinh viên : Nguyễn Văn Thành Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công HIền - Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện Nhà xuất khoa học và kĩ thuật 2005 [2]. Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật 2005 [3]. Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm Thiết kế cấp điện Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2005 GVHD: Th.s Đặng Hồng Hải SVTH : Nguyễn Đức Tại 58