đồ án 2 hệ thống cung cấp điện đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện nhà máy dệt hoàng thị loan

Giới thiệu chung về nhà máy dệt

Giới thiệu chung về ngành dệt may Việt Nam

Ngành dệt may Việt Nam đã trở thành một trong những lĩnh vực xuất khẩu chủ lực trong nhiều năm qua Nhờ vào sự phát triển công nghệ và đội ngũ lao động tay nghề cao, ngành này đã đạt được những kết quả đáng khích lệ Bên cạnh việc tạo ra giá trị hàng hóa, ngành dệt may còn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và thúc đẩy xuất khẩu, nhờ vào các chính sách ưu đãi từ chính phủ.

Ngành dệt may Việt Nam có thể tận dụng một số điểm mạnh.

Ngành may mặc đã trải qua quá trình đổi mới và hiện đại hóa với 90% trang thiết bị được nâng cấp, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm Nhờ đó, các sản phẩm này ngày càng được thị trường khó tính như Hoa Kỳ, EU và Nhật Bản chấp nhận.

Các doanh nghiệp dệt may Việt Nam đã thiết lập mối quan hệ chặt chẽ với nhiều nhà nhập khẩu và tập đoàn tiêu thụ lớn toàn cầu Họ được đánh giá cao về lợi thế chi phí lao động cùng với kỹ năng và tay nghề may tốt.

Việt Nam được đánh giá cao về ổn định chính trị và an toàn xã hội, thu hút sự quan tâm của thương nhân và nhà đầu tư nước ngoài Sự tham gia tích cực của Việt Nam vào hội nhập kinh tế khu vực và toàn cầu đã mở rộng cơ hội tiếp cận thị trường cho hàng xuất khẩu, đặc biệt là hàng dệt may Trong giai đoạn 2000-2007, đầu tư trực tiếp nước ngoài vào Việt Nam có xu hướng tăng, mặc dù đã giảm mạnh vào năm 2008.

Tuy nhiên, ngành dệt may Việt Nam vẫn phải đối mặt với nhiều hạn chế, thách thức.

Ngành may xuất khẩu chủ yếu theo phương thức gia công, với thiết kế mẫu chưa phát triển và tỷ lệ làm hàng FOB thấp, dẫn đến hiệu quả sản xuất không cao Ngành dệt và công nghiệp phụ trợ yếu kém, không phát triển tương xứng với ngành may, thiếu nguồn nguyên phụ liệu chất lượng cho xuất khẩu, làm giảm giá trị gia tăng Theo phân tích, giá trị sản phẩm ngành dệt tăng chậm hơn so với ngành may mặc, cho thấy sự phụ thuộc của ngành may vào nguyên phụ liệu nhập khẩu.

Hầu hết các doanh nghiệp dệt may hiện nay là vừa và nhỏ, với khả năng huy động vốn đầu tư hạn chế, dẫn đến khó khăn trong việc đổi mới công nghệ và trang thiết bị Quy mô nhỏ khiến họ không thể đạt hiệu quả kinh tế tối ưu và chỉ có thể phục vụ một thị trường nhất định Khi thị trường gặp khó khăn, các doanh nghiệp dệt may sẽ gặp trở ngại trong việc điều chỉnh chiến lược thâm nhập hoặc chuyển đổi sang thị trường khác Đặc biệt, những khó khăn ban đầu trong việc chuyển hướng sang thị trường nội địa khi các thị trường xuất khẩu chính như Hoa Kỳ và EU đang suy thoái kinh tế là minh chứng rõ ràng cho thách thức mà ngành dệt may phải đối mặt.

Kỹ năng quản lý sản xuất và kỹ thuật trong ngành dệt may còn yếu kém, đào tạo chưa được thực hiện bài bản dẫn đến năng suất thấp và sản phẩm chưa đa dạng Hơn nữa, năng lực tiếp thị của các doanh nghiệp cũng hạn chế, phần lớn chưa xây dựng được thương hiệu và chiến lược dài hạn cho sự phát triển.

Vị trí địa lý, kinh tế

 33 Nguyễn Văn Trỗi, Bến Thủy, Tp Vinh, Nghệ An

Hình 1.1 Công ty cổ phần dệt may Hoàng Thị Loan 1.2.2 Tiềm năng kinh tế

Ngành dệt may, đặc biệt là nhà máy dệt Hoàng Thị Loan, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Việt Nam Nhà máy này chuyên cung cấp các sản phẩm như vải sợi, khăn tắm, khăn tay, khăn mặt, quần áo và bít tất, phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.

Nhà máy dệt Hoàng Thị Loan sở hữu nhiều hệ thống máy móc đa dạng và phức tạp, bao gồm các thiết bị kéo sợi, dệt không thoi, dệt kim, nhuộm và in hoa Để đảm bảo hoạt động hiệu quả cho các máy móc công nghệ cao và hiện đại này, việc cung cấp điện phải đạt tiêu chuẩn chất lượng và độ tin cậy cao.

1.2.3 Quy mô, năng lực của nhà máy

Nhà máy dệt Hoàng Thị Loan có quy mô lớn với 9 phân xưởng, bao gồm phân xưởng sợi đơn nồi cọc, phân xưởng OE, phân xưởng đậu xe, phân xưởng cơ khí, trạm khí nén, trạm bơm, kho sợi, bản quản lý, phòng thí nghiệm và kho bông Nhà máy này có công suất đặt vượt quá 6MW, đảm bảo hiệu quả sản xuất cao.

Bảng 1.1 Bảng phụ tải của nhà máy

TT Tên phân xưởng Công suất đặt

Diện tích Loại hộ tiêu dùng

1 Phân xưởng đơn nồi cọc 3780 6480 I

3 Phân xưởng đậu xe 310 810 III

4 Phân xưởng cơ khí - 1000 II

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm

8 Từ hệ thống điện đến

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng nhà máy.

Giới thiệu về quy trình sản xuất của nhà máy dệt

1.3.1 Tóm tắt quy trình sản xuất

Hình 1.3 Quy trình sản xuất của nhà máy

1.3.2 Chức năng của các khối trong quy trình sản xuất

Khâu chuẩn bị nguyên liệu là rất quan trọng trong quá trình kéo sợi, bao gồm các loại nguyên liệu chính như bông, đay, gai, lanh, len và xơ hoá học Mỗi loại nguyên liệu này được sử dụng cho các hệ thống kéo sợi khác nhau, với thiết bị phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

 Bộ phận sợi : Nhiệm vụ của bộ phận sợi là kéo sợi để cấp cho bộ phận dệt

Bộ phận dệt là nơi tiếp nhận sợi từ bộ phận sợi để tiến hành quá trình dệt Quá trình dệt bao gồm việc đan sợi dọc và sợi ngang, tạo thành các sản phẩm vải.

 - Sợi dọc : Sợi được quấn ống -> mắc sợi -> hồ sợi -> luồn go ->

- Sợi ngang: Sợi được quấn ống -> quấn suốt -> làm ẩm

 Phân xưởng nhuộm: Có nhiệm vụ nhuộm mầu và in hoa văn theo chỉ tiêu và đơn đặt hàng.

 Phân xưởng là: Có nhiệm vụ làm phẳng khổ vải và cuộn thành súc.

 Phân xưởng nhuộm: Có nhiệm vụ nhuộm mầu và in hoa văn theo chỉ tiêu và đơn đặt hàng.

 Phân xưởng là: Có nhiệm vụ làm phẳng khổ vải và cuộn thành súc.

 Phòng thí nghiệm: Có nhiệm vụ kiểm tra nguyên liệu, phụ liệu, các tái chế phẩm, bán thành phẩm, thành phẩm để chỉ đạo sản xuất.

 Phân xưởng sửa chữa cơ khí có nhiệm vụ kiểm tra sửa chữa các thiết bị trong nhà máy đáp ứng kịp thời cho sản xuất.

 Trạm bơm: Có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ nước theo yêu cầu sản xuất

1.3.3 Mức độ tin cậy từ quy trình cung cấp điện Để cho quá trình sản xuất của nhà máy đảm bảo tốt thì việc cung cấp điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng của nhà máy như bộ phận sợi,dệt,nhuộm, phân xưởng là… phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cao.

Việc ngừng cung cấp điện tại nhà máy sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm và gây thiệt hại kinh tế lớn, đồng thời làm rối loạn các quy trình công nghệ Vì vậy, nhà máy cần đảm bảo nguồn điện liên tục để duy trì hoạt động sản xuất hiệu quả.

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí và toàn nhà máy 12 2.1 Đặt vấn đề

Xác định các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là giá trị phụ tải giả định, không thay đổi theo thời gian, của các thành phần trong hệ thống điện như máy biến áp và đường dây Nó tương đương với phụ tải thực tế trong điều kiện tác động nhiệt độ nặng nề nhất.

Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm:

+ Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp dưới 1000V trở lên.

+ Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp.

+ Chọn thiết bị thanh dẫn của thiết bị phân phối.

+ Chọn thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

2.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.2.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm

Đối với các hộ tiêu thụ điện có đồ thị phụ tải thay đổi ít hoặc không thay đổi, phụ tải tính toán được xác định bằng giá trị trung bình của các phụ tải lớn nhất Hệ số đóng điện của các hộ này được lấy bằng 1, trong khi hệ số phụ tải có sự biến đổi rất nhỏ.

Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải ổn định, phụ tải tính toán được xác định dựa trên công suất tiêu hao điện năng cho mỗi sản phẩm, sử dụng giá trị trung bình Điều này áp dụng khi biết tổng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian nhất định.

W / 0 tt ca tt ca ca

M ca : Số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca

T ca : Thời gian của ca phụ tải lớn nhất

W 0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Khi biết W 0 và tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm của phân xưởng hay xí nghiệp, phụ tải tính toán sẽ là : P tt M W / 0 T max a

T max : Thời gian sử dụng dụng công suất lớn nhất

2.2.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị sản phẩm

F : Diện tích bố trí nhóm tiêu thụ

P o : Xuất phụ tải trên một đơn vị sản xuất là m2, kw/m2

Suất phụ tải phụ thuộc vào dạng sản xuất và được phân tích theo số lượng thống kê.

2.2.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị làm việc được tính theo biểu thức :

( ) / cos tt tt tt tt

S  P  Q  P  Ở đây ta lấy P d  P đ m thì ta được : P tt  k nc  P đmi

Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ năng lượng, ký hiệu là K nc, được xác định dựa trên cos φ đặc trưng của nhóm thiết bị Thông tin này có thể được tìm thấy trong các tài liệu tra cứu và cẩm nang liên quan.

Nếu hệ số cos φ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình.

Cos tb  P cosP cos P n cosn P P/   P n

Phụ tải tính toán tại điểm mút của hệ thống cung cấp điện được xác định bằng tổng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị Trong quá trình này, hệ số đồng thời cũng được tính toán để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc phân bổ nguồn điện.

Trong đó : P tt : Tổng phụ tải tác dụng của nhóm thiết bị

Tổng phụ tải phản kháng tính toán của nhóm thiết bị k đ t được xác định dựa trên hệ số đồng thời, với giá trị nằm trong giới hạn 0,85 Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản và thuận lợi trong việc tính toán, do đó thường được sử dụng rộng rãi.

Nhược điểm : phương pháp này kém chính xác vì K nc tra ở sổ tay.

2.2.2.4 Phương pháp xác dịnh phụ tải theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình P tb ( còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả N hp hay phương pháp sắp xếp biểu đồ)

Khi cần cải thiện độ chính xác trong tính toán phụ tải hoặc khi thiếu số liệu cần thiết cho các phương pháp đơn giản, phương pháp này là lựa chọn tối ưu.

Công thức như sau : max max tt ca sd đm

Cơ sở để xác định tính toán là sử dụng phụ tải trung bình cực đại trong khoảng thời gian gần bằng 3T.

P tt (30) : Phụ tải tác dụng tính toán của nhóm thiết bị trong thời gian 30 phút hay còn gọi là phụ tại cực tải nửa giờ.

P ca : Công suất trung bình của nhóm thiết bị ở ca phụ tải max.

K max(30) : Hệ số cực đại của công suất tác dụng ứng với thời gian trung bình 30 phút.

2.2.2.5 Tính phụ tải đỉnh nhọn Đối với một máy, dòng điện đỉnh nhọn chính là dòng điện mở máy : n mm đm

Trong đó: k mm là hệ số mở máy của động cơ

Khi không có số liệu chính xác thì hệ số mở máy có thể lấy như sau :

+ Đối với động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc : k mm   5 7

+ Đối với động cơ một chiều hay động cơ không đồng bộ roto dây quấn mm 2.5 k 

+ Đối với máy biến áp và lò điện hồ quang k mm  3.

Đối với một số nhóm máy, hiện tượng dòng điện đỉnh nhọn xảy ra khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm, trong khi các máy khác hoạt động bình thường Công thức tính dòng điện này được xác định như sau: max (max) đ n mm đ m i đ m.

I mm max : Dòng điện mở máy lớn nhất trong các dòng điện mở máy cúa các động cơ trong nhóm.

I đm i : Tổng dòng điện tính toán của các máy trừ máy có dòng điện mở máy lớn nhất.

I đm 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.

Phụ tải tính toán động lực : P tt l đ  P tti

Công thức tính toán động lực của toàn phân xưởng :

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí

Hình 2.1.Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí

Bảng 2.1 Danh sách máy của phân xưởng cơ khí.

TT Tên thiết bị Số Lượng P đm (kW)

13 Bàn gia công chi tiết 1 -

32 Bàn gia công chi tiết 2 -

2.3.1 Phụ tải tính toán nhóm 1

Bảng 2.2 Phụ tải tính toán nhóm 1

STT Tên thiết bị Số lượng Pđm, kW

 Tra bảng PL 1.1 ta tìm được k sd  0, 2, cos   0, 6

 Từ bảng số liệu ta có n  9, n 1  2 (số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất lớn nhất)

 Tra theo bảng PL 1.4 ta được: n hq   0, 47

 Số thiết bị hiệu quả: n hp  n hq  n  0, 47.9 4, 23  (lấy n hp  5 )

 Tra theo bảng PL 1.5: Lấy k sd  0, 2và n hp  5 ta được k max  2, 42

 Công suất tác dụng tính toán:

 Công suất phản kháng tính toán:

2.3.2 Phụ tải tính toán nhóm 2

Bảng 2.3 Phụ tải tính toán nhóm 2

STT Tên thiết bị Số lượng P đm (kW)

 Tra bảng PL 1.1 ta tìm được k sd  0, 2và cos   0, 6 max min

 Từ bảng số liệu ta có:

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất: n 1  2

Tổng công suất của n thiết bị: 88 ( k W)

Tổng công suất của n1 thiết bị: 60 ( k W)

  P   Tra theo bảng PL 1.4 ta được: n hq   0,51

 Số thiết bị hiệu quả: n hp  n hq  n  0,51.7 3,57  (lấy n hp  5 )

 Tra theo bảng PL 1.5: Lấy k sd  0, 2và n hp  5 ta được k max  2,64

 Công suất tác dụng tính toán:

 Công suất phản kháng tính toán:

2.3.3 Phụ tải tính toán nhóm 3

Bảng 2.4 Phụ tải tính toán nhóm 3

STT Tên thiết bị Số lượng Pđm, kW

PL 1.1 ta tìm được k sd  0, 2, cos   0, 6

 Từ bảng số liệu ta có n  7, n 1  7 (số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất lớn nhất)

 Tra theo bảng PL 1.4 ta được: n hq   0,95

 Số thiết bị hiệu quả: n hp  n hq  n  0,96.7 6, 65  (lấy n hp  7 )

 Tra theo bảng PL 1.5: Lấy k sd  0, 2 và n hp  7 ta được k max  2,1

 Công suất tác dụng tính toán:

 Công suất phản kháng tính toán:

Bảng 2.5 Phụ tải tính toán nhóm 4

STT Tên thiết bị Số lượng Pđm, kW

 Tra bảng PL 1.1 ta tìm được k sd  0, 2, cos   0, 6 max min

 Từ bảng số liệu ta có n  9, n 1  2 (số thiết bị có công suất lớn hơn một nửa công suất lớn nhất)

 Tra theo bảng PL 1.4 ta được: n hq   0,54

 Số thiết bị hiệu quả: n hp  n hq  n  0,54.9 4,86  (lấy n hp  5 )

 Tra theo bảng PL 1.5: Lấy k sd  0, 2 và n hp  5 ta được k max  2, 42

 Công suất tác dụng tính toán:

 Công suất phản kháng tính toán:

2.3.5 Phụ tải tính toán chiếu sáng

 Diện tích phân xưởng cơ khí: S pxck  1000( m 2 )

 Suất phụ tải chiếu sáng phân xưởng xưởng cơ khí: p 0  15W / m 2

 Phụ tải chiếu sáng tính toán:

2.3.6 Phụ tải tính toán toàn xưởng

 Dựa vào PL 1.3, trị số trung bình của phân xưởng cơ khí là: k dt  0,85

 Phụ tải tác dụng tính toán phân xưởng cơ khí:

0,85.(56,144 46, 464 52,92 50,97) 15 190,52( W) tt dt tti cs tt tt tt tt

2.3.7 Phụ tải phản kháng tính toán toàn xưởng

 Phụ tải phản kháng toàn phân xưởng cơ khí:

2.3.8 Phụ tải toàn phần của xưởng

 Phụ tải toàn phần của xưởng (kể cả chiếu sáng) là:

Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

2.4.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán các phân xưởng còn lại

Để xác định phụ tải cho các phân xưởng, ta cần dựa vào công suất đặt và hệ số nhu cầu, vì chỉ biết trước diện tích và công suất của chúng.

Có thể lấy gần đúng P đ  P đm

Trong đó : P P đi , đ m i : Công suất dặt, công suất định mức thứ i k nc : Hệ số nhu cầu

2.4.2 Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng còn lại

Bảng 2.6 Bảng số liệu tra bảng PL phụ tải các phân xưởng còn lại của nhà máy

TT Tên phân xưởng Pđ

1 Phân xưởng đơn nồi cọc 3780 6480 0,7 0,8 15

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm

Bảng 2.7 Bảng phụ tải tính toán các phân xưởng còn lại của nhà máy

TT Tên phân xưởng Pđl

1 Phân xưởng đơn nồi cọc 2646 97,2 2743,2 2057,25 3429

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm

2.4.3 Tính toán phụ tải toàn nhà máy

 Dựa vào bảng PL1.1 ta được: k dt  0,8

 Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy :

 Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy:

 Phụ tải tính toán toàn phần toàn nhà máy:

 Hệ số công suất của nhà máy:

Xác định biểu đồ phụ tải

Bảng 2.8 Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các PX

1 Phân xưởng đơn nồi cọc

8 Ban quản lý và 27,14 123,14 92,355 154,133 7 79,344 phòng thí nghiệm

- Xác định biểu đồ phụ tải:

+ Chọn tỷ lệ xích m  1 kVA mm / 2 , từ đó tìm được bán kính của biểu đồ phụ tải:

+ Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức:

Hình 2.2 Biểu đồ phụ tải của nhà máy cơ khí.

Xác định tâm của phụ tải điện nhà máy

Trên mặt bằng sơ đồ nhà máy, vẽ một hệ tọa độ xOy, vậy trọng tâm của phụ tải nhà máy được xác định theo tọa độ M(x, y) sau: i i ; i i i i x S y S x y

Bảng 2.9 Tọa độ các phân xưởng trong nhà máy

TT Tên phân xưởng S tt (kVA) Trọng tâm phụ tải của các phân xưởng x y

1 PX sợi đơn nối cọc 3429 17,16 12

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 154,133 12,10 4,26

Bảng 2.6: Trọng tâm phụ tải của các phân xưởng trong nhà máy

Thay vào công thức ta có:

Vậy chọn trung tâm phụ tải nhà máy là điểm M (19,66;12,53)

Quy đổi đơn vị ra thực tế ta có trọng tâm phụ tải nhà máy là tại điểm có tọa độ[194,6(m); 127,3(m)].

Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

Đặt vấn đề

Xác định phương án cung cấp điện là một bước quan trọng trong thiết kế hệ thống điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và khai thác Việc lựa chọn phương án hợp lý giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống, trong khi phương án không phù hợp có thể dẫn đến hậu quả tiêu cực lâu dài Để tìm ra phương án tối ưu, cần xây dựng và so sánh nhiều lựa chọn khác nhau.

Nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp 35 kV cách 1 km, và do có nhiều phân xưởng với công suất lớn, cần xây dựng trạm phân phối trung gian 35 kV để cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Để tối ưu hóa chi phí, trạm phân phối nên được đặt tại tâm phụ tải của nhà máy, giúp giảm chi phí đầu tư dây dẫn và tổn thất điện năng.

Các phương án cung cấp điện

3.2.1 Phương pháp dùng sơ đồ dẫn sâu Đưa đường dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải Nhưng nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng theo sơ đồ này rất đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ta không xét đến phương án này.

3.2.2 Phương pháp sử dụng trạm biển áp trung

Nguồn điện 35kV từ hệ thống được hạ áp xuống 0,4kV tại trạm biến áp trung gian để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng, giúp giảm vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện Tuy nhiên, việc xây dựng trạm biến áp trung gian cần đầu tư và có thể gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Do nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I, tại trạm biến áp trung gian sẽ được lắp đặt hai máy biến áp.

3.2.3 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phần xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy thuận lợi hơn, vốn đầu tư giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn

3.2.4 Trình tự thiết kế mạng cao áp

Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau:

1 Xác định vị trí trạm PPTT

2 Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX

3 Phương án đi dây mạng cao áp.

4 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng.

5 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX

6 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn

3.2.5 Lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý

Trong nhà máy dệt có:

Phân xưởng sợi đơn nồi cọc, phân xưởng OE, trạm khí nén và trạm bơm là những bộ phận quan trọng trong quy trình công nghệ của nhà máy Việc ngừng cấp điện cho các phân xưởng này có thể gây hư hỏng thiết bị, gián đoạn sản xuất và lãng phí nhân công Do đó, các phân xưởng này được phân loại vào hộ phụ tải loại I.

Phân xưởng sửa chữa cơ khí, ban quản lý, phòng thí nghiệm, kho bông và kho sợi là những bộ phận thiết yếu trong quy trình sản xuất, do đó, chúng được phân loại vào hộ tiêu thụ loại II.

Phân xưởng đậu xe xếp vào hộ tiêu thụ loại III, vì được phép mất điện

Qua phân tích đánh giá, trong nhà luyện kim có 9 phân xưởng, trong đó các phân xưởng loại I và loại II chiếm đến 95% công suất Phần còn lại thuộc về loại III, do đó nhà máy được phân loại vào hộ phụ tải loại I.

Vì vậy ta chọn phương án 3: Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm BAPX

 Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 4 trạm biến áp phân xưởng.

Đối với các phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại I, cần lắp đặt 2 máy biến áp hoạt động song song với cùng công suất Hộ tiêu thụ điện loại II phải được cấp điện từ ít nhất một nguồn chính và một nguồn dự phòng, cho phép tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết để chuyển sang nguồn dự phòng Đối với hộ tiêu thụ loại III, chỉ cần lấy nguồn từ trạm phân xưởng gần nhất.

Vạch ra phương án đi dây, xác định dung lượng MBA

 Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc

 Trạm B2 cấp điện cho PX OE, đậu xe

 Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm

 Trạm B4 cấp điện cho PX cơ khí, kho sợi, kho bông, ban quản lý và phòng thí nghiệm

Hình 3.1 Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA1)

 Lựa chọn dung lượng máy biến áp

Trạm B1 Trạm B1 đặt hai máy biến áp làm việc song song mB 1,4 đ S tt

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn S đm 3200 kVA

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 máy S đm 3200 kVA, 35/0,4 kV

Các trạm biến áp chọn tương tự, trong bảng sau:

Bảng 3.1 kết quả chọn MBA cho trạm BAPX

TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy SđmB, kVA Tên trạm Nhà cung cấp

1 Phân xưởng sợi đơn nối cọc

2 PX OE, đậu xe 1495,025 2 1000 B2 VN

3 Trạm khí nén, trạm bơm 371,965 2 320 B3 VN

4 PX cơ khí, kho sợi, kho bông, ban quản lí và phòng thí nghiệm

Lựa chọn cáp từ trạm BATG đến trạm PPTT của nhà máy dài 1km, sử dụng đường dây trên không với dây nhôm lõi thép và lộ kép Đối với nhà máy dệt, cần tham khảo cẩm nang để xác định thời gian sử dụng công suất lớn nhất.

T max B00h, với giá trị của T max , ứng với dây dẫn AC tra bảng 5 tìm được mật độ dòng điện kinh tế J kt =1,1 vậy:

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 35 mm 2 , AC-35 Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố.

Tra bảng PL 4.12 dây dẫn AC-35 có I cp 0A

Khi đứt một dây, dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất

Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-35 có khoảng cách trung bình D = 1,26 m Tra bảng PL 4.6 được

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp nên tiết diện dây dẫn chọn AC-35

 Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc

 Trạm B2 cấp điện cho PX OE

 Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm, PX cơ khí

 Trạm B4 cấp điện cho PX đậu xe, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm

Hình 3.2 Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA2)

Các trạm biến áp chọn tương tự, trong bảng sau:

Bảng 3.2 kết quả chọn MBA cho trạm BAPX

TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy SđmB, kVA Tên trạm Nhà cung cấp

1 Phân xưởng sợi đơn nối cọc

3 Trạm khí nén, trạm bơm,

4 PX đậu xe, kho bông, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm

 Trạm B1 cấp điện cho PX sợi đơn nối cọc

 Trạm B2 cấp điện cho PX OE

 Trạm B3 cấp điện cho trạm khí nén, trạm bơm

 Trạm B4 cấp điện cho PX cơ khí, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm, PX đậu xe

Hình 3.3 Sơ đồ mạng cao áp của nhà máy (PA3) Bảng 3.3 kết quả chọn MBA cho trạm BAPX

TT Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy SđmB, kVA Tên trạm Nhà cung cấp

1 Phân xưởng sợi đơn nối cọc

3 Trạm khí nén, trạm bơm 381,965 2 320 B3 VN

4 PX cơ khí, kho sợi, ban quản lý và phòng thí nghiệm, PX đậu xe

Tính toán lựa chọn phương án

3.5.1.1 Tính toán chi phí máy biến áp

 Vốn đầu tư ban đầu

Bảng 3.4 giá thành máy biến áp

Tên trạm Số lượng Công suất

 Xác định tổn thất công suất tác dụng của mạng cao áp

Bảng 3.5 Kết quả tính ∆ P m của mạng cao áp Đường cáp F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆ P m , kW

Tổn thất điện năng trong mạng cao áp

 Tổn thất điện năng, tổn thất công suất:

 Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có hai máy làm việc song song được xác định:

Trạm B1 đặt hai máy 3200kVA , 34/0,4 kV do VN chế tạo, tra bảng PL 2.2 tìm được

 Tổn thất điện năng trong trạm có 2 MBA làm việc song song

Trong đó: t = 8760h: thời gian vận hành của máy biến áp, lấy bằng 1 năm τ = 3000h: thời gian tổn thất công suất lớn nhất

Tổn thất điện năng trong trạm B1:

Các trạm khác xác định tương tự, kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 3.6 Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng

STT Tên trạm Số lượng Công suất (kW)

 Tổn thất điện năng của toàn nhà máy

3.5.1.2 Lựa chọn cáp cho phương án

Nhà máy thuộc hộ loại 1, do đó, hệ thống cung cấp điện từ trạm BATG đến trạm PPTT sử dụng đường dây trên không lộ kép Để nâng cao tính thẩm mỹ và đảm bảo an toàn cho mạng cao áp, nhà máy đã lựa chọn sử dụng cáp ngầm.

Do tính chất quan trọng của phụ tải loại 1 nên dùng sơ đồ cung cấp điện hình tia.

Từ trạm PPTT đến các trạm biến áp B1, B2, B3, B4 dùng cáp lộ kép.

Các trạm BAPX dùng loại trạm kề, có một mặt tường tiếp giáp với tường phân xưởng.

Vị trí trạm PPTT, các trạm BAPX và sơ đồ mạng cao áp của nhà máy cho trên hình 3.1.

 Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến các trạm BAPX

Chọn cáp từ trạm PPTT đến B1: max 1

Với cáp đồng vàT max 4200 h tra bảng được j kt 3,1 / A mm 2

Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 m m 2 → 2XLPE (3x16)

Bảng 3.7 Trị số mật độ dòng điện kinh tế Jkt, A/m m 2

Loại dây dẫn T max 5000h

Bảng 3.8 Chi phí máy biến áp của phương án 1 Đường cáp F(m m 2 ) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền

Tương tự phương án 1, ta tính được kết quả của phương án 2

3.5.2.1 Tính toán chi phí MBA

Bảng 3.9 giá thành máy biến áp

Tên trạm Số lượng Công suất (kVA) Đơn giá

Bảng 3.10 Kết quả tính ∆ P m của mạng cao áp Đường cáp

Tổn thất điện năng trong mạng cao áp

Bảng 3.11 Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng

STT Tên trạm Số lượng Công suất (kW)

 Tổn thất điện năng của toàn nhà máy

3.5.2.2 Lựa chọn cáp cho phương án

Bảng 3.12 Chi phí cáp của phương án 2 Đường cáp F(m m 2 ) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền

Tương tự phương án 1, ta tính được kết quả của phương án 3

3.5.3.1 Tính toán chi phí MBA

Bảng 3.13 Chi phí máy biến áp của phương án 3

Tên trạm Số lượng Công suất (kVA) Đơn giá

Bảng 3.14 kết quả tính ∆ P m của mạng cao áp Đường cáp

Tổn thất điện năng trong mạng cao áp

Bảng 3.15 Kết quả tính ∆A của trạm biến áp phân xưởng

 Tổn thất điện năng của toàn nhà máy

3.5.3.2 Lựa chọn cáp cho phương án

Bảng 3.16 Chi phí máy biến áp của phương án 1 Đường cáp F(m m 2 ) L (m) Đơn giá(đ/m) Thành tiền

3.5.4 Thống kê lựa chọn phương án

 Tính toán chi phí hàng năm

Chi phí tính toán hàng năm của phương án 4 là:

1 tt vh tc MBA C nm

Bảng 3.17 Kết quả thống kê các phương án

PA Tổn thất điện năng Tổn thất công suất Giá thành

MBA (10 3 ) Giá thành cáp Ztt

Kết luận: Dựa vào bảng thống kê, ta thấy phương án tối ưu là phương án 2

Hình 3.4 Sơ đồ mạng cao áp phương án 2

Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX

3.6.1 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm

Nhà máy dệt được thiết kế với hệ thống thanh góp phân đoạn cho trạm PPTT, trong đó mỗi tuyến dây vào, ra đều sử dụng máy cắt hợp hộ Để bảo vệ chống sét, van chống sét được lắp đặt trên từng phân đoạn thanh góp Mỗi phân đoạn cũng được trang bị máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ với cuộn tam giác, có khả năng báo chạm đất pha trên cấp 35 kV Các máy cắt hợp hộ của hãng SIEMENS, model 8DA10, được lựa chọn do tính năng cách điện bằng SF6 và không cần bảo trì Hệ thống thanh góp có dòng định mức 2500 A và được lắp đặt trong các tủ Sơ đồ trạm PPTT và mạng cao áp được thể hiện trong hình 3.5 và 3.6.

Bảng 3.18 Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT

Loại MC Uđm, kV Iđm, A IcắtN3s, kA IcắtNmax, kA Ghi chú

8DA10 36 2500 40 110 Không cần bảo trì

3.6.2 Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng, BAPX

Các trạm biến áp phân xưởng thường nằm gần trạm PPTT, do đó, ở phía cao áp chỉ cần lắp cầu chì và dao cách ly Ở phía hạ áp, cần lắp đặt APTOMAT tổng cùng các áptômát nhánh Đối với trạm có hai máy biến áp, cần bổ sung áptômát liên lạc giữa hai phân đoạn, như được minh họa trong hình 3.5.

- Đặt một tủ đầu vào 35 kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo loại 8DA10.

Bảng 3.19 Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DA10

Loại tủ Uđm, kV Iđm, A Ucđ, kV INcđ1s, kA

Các máy biến áp chọn loại do Việt Nam sản xuất Thông số kỹ thuật của các MBA cho trong bảng PL 2.2.

Bảng 3.20 Thông số kỹ thuật các BA do VN sản xuất.

Sđm, kVA UC, kV UH, kV ∆ P 0 , W ∆ P N , W U N ,%

Phía hạ áp chọn dùng các APTOMAT của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo

Với trạm 2 máy đặt 5 tủ: 2 tủ APTOMAT tổng, 1 tử APTOMAT phân đoạn và 2 tủ APTOMAT nhánh (hình 3.7).

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý trạm PPTT và mạng cao áp toàn nhà máy

Hình 3.6 Sơ đồ ghép nối trạm phân phối trung tâm.

Tất cả các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, model 8DA10, sử dụng công nghệ cách điện bằng khí SF6 và không cần bảo trì Dao cách ly của tủ có ba vị trí: hở mạch, nối mạch và tiếp đất.

Hình 3.7 Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 BA: B1, B2, B3, B4

Cụ thể chọn các APTOMAT như sau:

Dòng lớn nhất qua APTOMAT tổng của máy biến áp 3200 kVA: max

Dòng lớn nhất qua APTOMAT tổng của máy biến áp 1000 kVA: max

Dòng lớn nhất qua APTOMAT tổng của máy biến áp 560 kVA: max

Chủng loại và số lượng các APTOMAT ghi trong bảng 3.21.

Bảng 3.21 APTOMAT đặt trong các trạm BAPX.

Trạm BA Loại Số cực Uđm, V Iđm, A IcắtNM, kA

Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn

Để kiểm tra máy cắt và thanh góp, cần thực hiện tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái của trạm PPTT Đồng thời, cần tính các điểm ngắn mạch N2 tại phía cao áp của trạm BAPX để kiểm tra cáp và tủ cao áp của các trạm như hình dưới.

Thông số của đường dây trên không (ĐDK) và cáp ghi trong bảng 3.22

Dòng điện ngắn mạch tại N1:

Dòng điện ngắn mạch N2 tại trạm B1:

Các điểm N2 khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng 15.

Bảng 3.22 Thông số của ĐDK và cáp cao áp Đường dây F, mm 2 l, km r0, Ω /km x0, Ω /km R, Ω X, Ω BATG-

Bảng 3.23 Kết quả tính dòng điện ngắn mạch Điểm tính N I N i xkN

3.7.2 Kiểm tra các thiết bị đã chọn

Máy cắt 8DA10 có khả năng cắt dòng điện IC lên đến 40 kA, trong khi thanh cái tại trạm PPTT có dòng ổn định động Iôđ đạt 110 kA, vượt xa dòng điện ngắn mạch IN là 1,29 kA và dòng xung kích Ixk là 3,28 kA tại điểm ngắn mạch Do đó, máy cắt 8DCII và thanh cái đã được chọn đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật.

 Kiểm tra cáp, chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng N lớn nhất,

Tiết diện ổn định nhiệt của cáp:

Vậy chọn cáp 16 mm cho các tuyến là hợp lý.

Phụ tải chiếu sáng phân xưởng cơ khí

Phụ tải chiếu sáng phân xưởng cơ khí có thể tham khảo số liệu trong bảng 3.24.

Bảng 3.24 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng trong nhà máy.

Tên phân xưởng Suất phụ tải chiếu sáng W/ m 2 Độ rọi chiếu sáng chung, lx Độ cao treo đèn,

Công suất một bóng đèn, W Gia công cơ khí, lắp ráp 12 50 3-6 200

Trạm bơm, trạm khí nén 9 20 3-5 100

Kho 7 10 3-6 100 Ở phân xưởng cơ khí ngoài chiếu sáng chung còn phải đặt thêm chiếu sáng cục bộ tại nơi gia công và lắp ráp các chi tiết.

Trong trường hợp chung cần phân biệt các kích thước:

 Lớn hơn 1 mm yêu cầu có độ rọi 150 lx

 1 -0,3 mm yêu cầu có độ rọi 500 lx

 0,3 – 0,1 mm yêu cầu có độ rọi 1000 lx

Môi trường làm việc trong phân xưởng thường khô ráo và ít chất ăn mòn, nhưng lại có nhiều bụi kim loại và tiếng ồn do các va đập cơ khí.

Thiết kế mạng điện hạ áp của phân xưởng cơ khí

Các số liệu ban đầu

Máy biến áp B3 được đặt gần trạm khí nén do phụ tải của phân xưởng cơ khí tương đối Lưới điện kết nối từ trạm B3 đến phân xưởng cơ khí và trạm bơm, với trạm biến áp B3 xây dựng kề bên trạm khí nén như thể hiện trong hình 4.1.

4.1.2 Phụ tải của phân xưởng cơ khí

Phụ tải của phân xưởng cơ khí cho trong bảng 2.1 Phân bố các máy móc trên mặt bằng phân xưởng cơ khí cho trên hình 4.1.

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng cơ khí

Dựa vào vị trí và công suất của các máy móc trong phân xưởng cơ khí, chúng ta có thể phân loại thành bốn nhóm phụ tải khác nhau.

Tính toán cho từng nhóm cụ thể trong chương 2 Số liệu tính toán thống kê tại bảng 4.1 và bảng 4.2.

Sơ đồ cung cấp điện của phân xưởng sữa chữa cơ khí

Để cấp điện cho toàn phân xưởng dự định đặt một tủ phân phối ngay gần góc phân xưởng.

Trong tủ phân phối, có 5 APTOMAT cung cấp điện cho 4 tủ động lực (ĐL1 đến ĐL4) và 1 tủ chiếu sáng, mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải riêng biệt Đầu vào của tủ ĐL được trang bị cầu dao và cầu chì, trong khi các đường ra cấp điện cho các máy được bảo vệ bằng cầu chì Mỗi tủ động lực có 8 đường dây ra, do đó, nếu nhóm phụ tải có số máy lớn hơn 8, một số máy có công suất nhỏ sẽ phải kết nối chung vào một đường dây Động cơ của máy công cụ được điều khiển bằng khởi động từ, được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì trên đường dây ra của tủ động lực.

Tất cả các dây dẫn và thiết bị điện trong PXCK đều được dùng thiết bị của Liên Xô (cũ) hiện có trên thị trường Việt Nam.

Chọn cáp từ B5 về tủ phân phối của phân xưởng:

Chọn cáp đồng 4 lõi với cách điện bằng giấy tẩm nhựa thông và nhựa không cháy, có vỏ chì hoặc nhôm, phù hợp cho việc đặt trong đất Loại cáp này được sử dụng cho điện áp dưới 1 kV, theo bảng PL 4.15, là loại CPT (3.240 + 1.185).

Chọn APTOMAT và cáp từ tủ phân phối trung tâm đến tủ động lực ĐL

I tt  A Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B3 ở đầu đường dây đến tủ phân phối đặt 1 aptomat đầu nguồn loại AB-10 của Liên Xô chế tạo cóI đm 1000A

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật APTOMAT tổng và các nhánh cho các tủ động lực

Aptomat Loại Số cực Iđm, A Uđm, U IcatN,(kA)

4.4.2 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực

 Cáp từ tủ PP tới tủ ĐL1:

Vì cáp chon dưới đất riêng từng tuyến nên k hc  1

Kết hợp hai điều kiện trên chọn cáp đồng bốn lõi tiết diện 120mm 2

Các tuyến cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng 4.4.

Bảng 4.4 Kết quả chọn cáp từ tủ PP tới các tủ ĐL

Tuyến cáp Itt, A Fcáp, mm 2 Icp, A

Lựa chọn các tủ ĐL

Các tủ động lực chọn loại tủ Liên Xô cũ chế tạo đầu vào cầu dao – cầu chì600A, 10 đầu ra 200A: 10 x 200A

 Chọn cầu chì cho ĐL1:

 Cầu chì bảo vệ máy tiện tự động 35 kW: c đm 88,6

 Cầu chì bảo vệ máy mài 2 kW: c đm 5,06

 Cầu chì bảo vệ máy phay 4 kW:

 Cầu chì bảo vệ máy bào 9 kW:

 Cầu chì bảo vệ máy phay đứng 14 kW:

Các nhóm khác chọn Idc cầu chì tương tự, kết quả ghi trong bảng.

Lựa chọn dây dẫn từ các tủ tới từng động cơ

Tất cả dây dẫn trong xưởng chọn loại dây bọc do Liên Xô sản xuất πPTOPTO đặt trong ống sắt kớch thước ắ, khc=0,95 Tra bảng PL 4.13.

- Dây từ ĐL1 đến máy tiện tự động 35 kW

Chọn dây 95mm 2 có I cp 255 A

Bảng 4.5 Bảng lựa chọn cầu chì và dây dẫn của tủ ĐL.

Tên máy Phụ tải Dây dẫn Cầu chì

Ptt, kW Itt, A Mã hiệu Tiết diện Đường kính ống thép

Mỏy tiện tự động 35 88,6 Π PTO 50 ắ * Π H-2 250/200

Máy phay lăn răng 7 17,72 Π PTO 4 ắ * Π H-2 100/40

Mỏy tiện tự động 30 75,94 ΠPTO 50 ắ * ΠH-2 250/200

Máy khoan vạn năng 5 12,65 Π PTO 4 ắ * Π H-2 100/40

Lũ đốt kiểu đưng 25 63,29 Π PTO 50 ắ * Π H-2 250/200

35 88,6 ΠPTO 50 ắ * ΠH-2 250/200 Điều hòa văn phòng

Hình 4.2 Mặt bằng đi dây phân xưởng cơ khí

D ay c ho D H K ho ng uo n tu tr am B 5 K ho V an ph on g ph an xu on g

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Thiết kế bù công suất phản kháng

Ý nghĩa nâng cao hệ số công suất

 Làm giảm tổn thất trên lưới điện tức là nâng cao chất lượng điện năng.

Giảm dòng điện trên dây dẫn có nghĩa là giảm khả năng mang tải của đường dây trong quá trình vận hành hoặc giảm tiết diện dây dẫn trong thiết kế.

 Giảm ∆ P và ∆ A trên lưới là giảm chi phí vận hành là nâng cao chỉ tiêu kinh tế.

Biện pháp nâng cao hệ số công suất

5.2.1 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên

 Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.

 Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.

 Hạn chế động cơ chạy không tải.

 Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ.

 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.

5.2.2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ

Hiện nay thiết bị bù chủ yếu là: tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ và thiết bị bù tĩnh (SVC).

 Các thông số chính của tụ điện là:

 Dung lượng định mức kVAr

 Điện áp định mức (V, kV)

 Tổn thất điện môi (W/kVAr)

 Dòng điện làm việc cực đại (A)

 Điện áp thử nghiệm giữa 2 cực và giữa cực với vỏ (kV)

 Tụ bù có các ưu điểm như sau:

 Vận hành và lắp đặt đơn giản

 Tổn thất công suất trong tụ điện rất nhỏ, khoảng 0,5 W/kVAr

 Có thể đặt ở nhiều nơi và ở cấp điện áp bất kỳ.

 Tụ bù có các nhược điểm như sau:

 Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ: Q = ω.C.U 2

 Không có khả năng điều chỉnh trơn tru dung lượng bù (điều chỉnh theo từng cấp cố định)

 Tuổi thọ ngắn (8 đến 10 năm) và độ bền kém (dễ hư hỏng)

 Có khẳ năng phát ra công suất phản kháng mà không có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng.

Máy bù đồng bộ là động cơ đồng bộ hoạt động ở chế độ không tải, có khả năng cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng tùy thuộc vào chế độ quá kích thích hoặc thiếu kích thích Thiết bị này rất hiệu quả trong việc điều chỉnh điện áp và thường được lắp đặt tại các điểm cần điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện.

 Hiện nay, máy bù đồng bộ thường được chế tạo với công suất định mức từ vài trăm kVAr đến hàng MVAr.

 Máy bù đồng bộ có ưu điểm sau:

 Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc điện áp của mạng

 Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng bằng cách thay đổi giá trị dòng kích từ

 Độ bền cơ, nhiệt cao

 Có thể phát hay thu công suất phản kháng

 Máy bù đồng bộ có nhược điểm như sau:

 Tổn thất công suất trong máy bù khá lớn (15 đến 35) W/kVAr

 Chỉ đặt được ở cấp trung áp vì máy bù thường được chế tạo với cấp điện áp này

 Đắt và vận hành phức tạp

5.2.2.3 Thiết bị bù tĩnh (SVC – Static Var Compensator)

Ngày nay, sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn đã thúc đẩy việc ứng dụng các thiết bị bù tĩnh trong hệ thống điện Những thiết bị này có cấu trúc đa dạng, cho phép phát và thu công suất phản kháng với tốc độ nhanh, đáp ứng hiệu quả nhu cầu điều khiển công suất phản kháng tức thời.

 Thiết bị bù tĩnh có các ưu điểm chính là:

 Có khả năng phát, thu, điều chỉnh nhuyễn công suất phản kháng tại nút mà nó nối vào

SVC có khả năng điều chỉnh công suất riêng biệt cho từng pha, giúp hệ thống hoạt động ổn định trong chế độ tải không đối xứng Điều này không chỉ hỗ trợ cân bằng tải mà còn giảm thiểu các giao động ở tần số công nghiệp và tần số cao.

SVC giúp duy trì điện áp ổn định bằng cách phát và thu Q đúng thời điểm, góp phần hiệu quả vào việc giải quyết các vấn đề ổn định tĩnh, ổn định động và quá áp trong hệ thống.

 Tuy nhiên khi sử dụng các bộ nguồn công suất tĩnh cũng còn tồn tại nhiều vấn đề kỹ thuật cần nghiên cứu hoàn chỉnh.

Sau khi xác định dung lượng bù và chọn thiết bị bù hiệu quả về kinh tế, việc xác định vị trí lắp đặt thiết bị là rất quan trọng Thiết bị bù có thể được đặt ở phía cao áp hoặc hạ áp, tùy thuộc vào nguyên tắc bố trí tụ bù nhằm đạt được chi phí tính toán tối ưu nhất.

 Tụ điện có thế được đặt ở mạng điện áp cao hoặc ở mạng điện áp thấp

Tụ bù cao áp được lắp đặt tại thanh góp của trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối, giúp dễ dàng theo dõi và tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù Phương pháp bù tập trung ở mạng điện áp cao tận dụng tối đa khả năng bù của tụ điện và hoạt động liên tục, phát ra công suất bù tối đa Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không thể bù công suất phản kháng trên mạng điện áp thấp.

Tụ bù hạ áp được phân phối theo ba cách: bù tập trung, bù nhóm và bù riêng lẻ.

 Bù tập trung là bù tại thanh góp hạ áp trạm biến áp Bù tập trung được áp dụng khi tải ổn định và liên tục.

Bù tập trung mang lại lợi ích như giảm tiền phạt do hệ số cosφ thấp và giảm công suất biểu kiến yêu cầu, từ đó tăng khả năng mang tải cho máy biến áp.

 Nhược điểm của bù tập trung: Không cải thiện được kích cỡ của dây dẫn và tổn thất công suất trong mạng hạ áp.

Bù nhóm là quá trình điều chỉnh tại các tủ phân phối điện, được áp dụng khi mạng điện có quy mô lớn và khi mức tiêu thụ điện thay đổi theo thời gian giữa các tủ phân phối.

Bù nhóm mang lại nhiều lợi ích như giảm tiền phạt do hệ số công suất (cosφ), tăng khả năng tải cho máy biến áp và cáp nối từ trạm biến áp đến tủ phân phối, đồng thời giảm tổn thất công suất trên máy biến áp và các tuyến cáp này.

Nhược điểm của bù nhóm là không thể giảm dòng phản kháng tiếp tục đi vào tất cả các dây dẫn từ tủ phân phối đến các thiết bị Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

Bù riêng lẻ là việc mắc bộ tụ trực tiếp vào các đầu dây nối của thiết bị điện có tính cảm, chủ yếu là động cơ Phương pháp này chỉ được áp dụng khi công suất của động cơ có ý nghĩa đáng kể so với công suất của mạng điện.

 Ưu điểm chính của bù riêng lẻ là các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong mạng điện.

Xác định tổng dung lượng bù

Để tăng hiệu quả của việc bù công suất phản kháng ta chọn phương án đặt tụ điện bù ở phía hạ áp của máy biến áp phân xưởng.

Hệ số công suất trung bình của phân xưởng sợi đơn nồi cọc

Đây là hệ số công suất khá thấp, cần phải đặt thiết bị bù để đạt được hệ số công suất tiêu chuẩn theo Cos  2 0,95.

Dung lượng bù có thể được xác định theo công thức :

Do đây là thiết kế mới nên ta không xét tới khả năng nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp tự nhiên nên chọn   1.

Xác định dung lượng bù của trạm biến áp phân xưởng

Từ các trạm PPTT về các trạm BAPX là mạng hình tia gồm 4 nhánh có sơ đồ thay thế tính toán sau:

5.4.1 Xác định điện trở tương đương

Theo tính toán của chương IV ta đã xác định được điện trở của cáp cao áp từ trạm PPTT và trạm BAPX. Đường dây lộ kép:

Bảng 5.1 Điện trở của cáp cao áp Đường cáp F (mm 2 ) l (m) r 0 (Ω/km) R c (Ω)

Điện trở của máy biến áp

Với trạm biến áp làm việc song song thì:

Trạm B1 có S dmB 3200  kVA  với P N 37  kW 

Trạm B2 có S dmB 1000  kVA  với P N 15  kW 

Trạm B3 có S dmB 560  kVA  với P N 9, 4  kW 

Trạm B4 có S dmB 560  kVA  với P N 9, 4  kW 

Điện trở của các nhánh. Điện trở của mỗi nhánh được xác định: R R  B  R C

Bảng 5.2 Kết quả tính điện trở các nhánh Đường cáp RC(Ω)) RB(Ω)) R(Ω))

Điện trở tương đương toàn mạng cao áp.

Xác định dung lượng bù tại các thanh cái của trạm biến áp BAPX là một bước quan trọng Để tính toán dung lượng bù trong mạng hình tia, cần áp dụng công thức cụ thể cho từng thanh cái Việc này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của trạm biến áp.

Q : Dung lượng bù cho nhánh i, kVAr.

Q i : Công suất phản kháng khi chưa bù của nhánh i, kVAr.

Q bù : Tổng dung lượng bù, kVAr.

Q: Tổng công suất phản kháng trước khi bù, kVAr

R t : Điện trở tương đương mạng cao áp, Ω).

Tương tự, ta có kết quả bảng 5.3.

Căn cứ vào công suất bù cần đặt tại mỗi trạm biến áp phân xưởng ta chọn tụ chế tạo sẵn của Liên Xô Ta có bảng kết quả:

Bảng 5.3 Kết quả phân bố dung lượng bù trong nhà máy Đường cáp QI(kVAr) R(Ω)) Qbù(kVAr) Loại tủ Qtụ(kVAr) Số lượng PPTT-B1 2057,25 3,211 905,95 KC2-6,3-75-

Tổng dung lượng bù cho nhà máy: Q Q bù _ bù i 1671,89 kVAr 

Hệ số cos φ sau khi bù:

0, 91 ttnm sau bù s ttnm au bù

Vậy sau khi bù hệ số công suất đã đạt yêu cầu.

Các trạm đặt hai máy biến áp thì dung lượng bù chia đôi đặt về hai phía của thanh cái hạ áp.

Hệ thống nối đất an toàn và chống sét

Nối đất an toàn

6.1.1 Nối đất và trang bị nối đất

Nối đất là một biện pháp an toàn thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện, giúp bảo vệ con người và thiết bị Khi cách điện bị hư hỏng, vỏ thiết bị điện có thể mang điện áp và dẫn đến dòng rò chảy xuống hệ thống nối đất Nếu người vận hành chạm vào vỏ thiết bị điện trong tình huống này, điện trở của người sẽ mắc song song với điện trở nối đất, dẫn đến việc dòng điện chạy qua người sẽ được tính toán dựa trên các điện trở này.

Trong đó: I đ là dòng điện chạy qua điện trở nối đất.

Để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện, việc thực hiện nối đất hiệu quả là rất quan trọng, với điện trở nối đất (Rđ) phải nhỏ hơn nhiều so với điện trở người (Rng) Nếu Rđ