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 khẳng định vị thế là một trong những ngành xuất khẩu chủ lực của đất nước trong nhiều năm qua Nhờ vào sự phát triển công nghệ, lực lượng lao động tay nghề cao ngày càng đông đảo và các chính sách ưu đãi từ chính phủ, ngành dệt may đã đạt được nhiều thành tựu ấn tượng Ngành không chỉ tạo ra giá trị hàng hóa lớn mà còn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu hiệu quả.

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 trang thiết bị lên đến 90%, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm Nhờ đó, các sản phẩm của ngành này ngày càng được chấp nhận tại những thị trường khó tính như Hoa Kỳ, EU và Nhật Bản.

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 nhờ vào sự ổn định chính trị và an toàn xã hội, điều này thu hút thương nhân và nhà đầu tư nước ngoài Sự tích cực trong hội nhập kinh tế khu vực và thế giới của Việt Nam đã mở rộng cơ hội tiếp cận thị trường cho hàng xuất khẩu, đặc biệt là hàng dệt may Mặc dù đầu tư trực tiếp nước ngoài vào Việt Nam có sự giảm sút mạnh trong năm 2008, nhưng xu hướng tăng vẫn được ghi nhận trong giai đoạn 2000-2007.

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

Ngành may xuất khẩu chủ yếu dựa vào phương thức gia công và thiết kế mẫu, nhưng chưa phát triển mạnh mẽ, với tỷ lệ hàng hóa theo phương thức FOB còn 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 liệu đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, khiến giá trị gia tăng thấp 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 liệu nhập khẩu.

Hầu hết các doanh nghiệp dệt may 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 đạt được 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 gặp trở ngại trong việc điều chỉnh chiến lược thâm nhập hoặc chuyển đổi sang thị trường khác Những khó khăn ban đầu trong việc chuyển đổi sang thị trường nội địa, đặc biệt khi các thị trường xuất khẩu chính như Hoa Kỳ và EU đang suy thoái, là minh chứng rõ nét cho vấn đề này.

Kỹ năng quản lý sản xuất và kỹ thuật trong ngành dệt may còn yếu kém, đào tạo chưa được bài bản, dẫn đến năng suất thấp và sản phẩm chưa đa dạng Năng lực tiếp thị hạn chế khiến nhiều doanh nghiệp 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 công nghiệp dệt, đặc biệt là nhà máy dệt Hoàng Thị Loan, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Việt Nam hiện nay 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 hiện đại và phức tạp, bao gồm các thiết bị kéo sợi, dệt không thoi, dệt kim và nhuộm in hoa Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, việc cung cấp điện cho nhà máy này cần đạt 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 và phòng thí nghiệm, cũng như kho bông, với tổng công suất đặt vượt quá 6MW.

Bảng 1.1 Bảng phụ tải của nhà máy

TT Tên phân xưởng Công suất đặt Diện tích Loại hộ tiêu

1 Phân xưởng đơn nồi cọc 3780 6480 dùngI

3 Phân xưởng đậu xe 310 810 III

4 Phân xưởng cơ khí - 1000 II

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 120 1357 II

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 bước quan trọng trong quy trình kéo sợi, với các loại nguyên liệu chủ yếu 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, tương ứng với các thiết bị phù hợp nhằm tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

 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, diễn ra theo một trình tự nhất định.

 - 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, gây thiệt hại kinh tế lớn và làm rối loạn 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 trong thời gian dài của các thành phần trong hệ thống như máy biến áp và đường dây, tương ứng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác động nhiệt độ khắc nghiệt 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 hoặc ít 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 là 1, trong khi hệ số phụ tải chỉ thay đổi rất ít.

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 thụ điện năng trung bình cho mỗi sản phẩm, với điều kiện tổng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian xác định.

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 : 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 : Ở đây ta lấy thì ta được :

: Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ năng lượng đặc trưng

: ứng với cos φ đặc trưng trong nhóm thiết bị trong các tài liệu tra cứu ở cẩm năng

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

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 Hệ số đồng thời là yếu tố quan trọng trong quá trình tính toán này.

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

: Tổng phụ tải phản kháng tính toán của nhóm thiết bị

: Hệ số đồng thời, nó nằm trong giới hạn 0,85 Ưu điểm : đơn giản tính toán thuận lợi, nên nó là phương pháp thường dùng.

Nhược điểm : phương pháp này kém chính xác vì 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 thiếu số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp đơn giản, phương pháp này sẽ được sử dụng.

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

: 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.

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

: 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 :

Trong đó: 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 :

+ Đối với động cơ một chiều hay động cơ không đồng bộ roto dây quấn

+ Đối với máy biến áp và lò điện hồ quang

Đối với một số nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy khởi động với dòng điện lớn nhất trong nhóm, trong khi các máy khác hoạt động bình thường Công thức tính dòng điện này được xác định như sau:

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

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

: 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 :

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 ,

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

 Tra theo bảng PL 1.4 ta được:

 Số thiết bị hiệu quả: (lấy )

 Tra theo bảng PL 1.5: Lấy và ta được

 Công suất tác dụng tính toán:

 Công suất phản kháng tính toán:

STT Tên thiết bị Số lượng P đm (kW)

 Tra bảng PL 1.1 ta tìm được và

 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:

Tổng công suất của n thiết bị: 88 ( )

Tổng công suất của n1 thiết bị: 60 ( )

Tra theo bảng PL 1.4 ta được:

2.3.5 Phụ tải tính toán chiếu sáng

 Diện tích phân xưởng cơ khí:

 Suất phụ tải chiếu sáng phân xưởng xưởng cơ khí:

 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:

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

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 của các phân xưởng, chúng ta chỉ cần biết diện tích và công suất của chúng, từ đó áp dụng phương pháp tính toán dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Có thể lấy gần đúng

Trong đó : : Công suất dặt, công suất định mức thứ i

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

(kW) Diện tích knc cosφ P0

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

8 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 120 1357 0,8 0,8 20

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 96 27,14 123,14 92,355 154,133

2.4.3 Tính toán phụ tải toàn nhà máy

 Dựa vào bảng PL1.1 ta được:

 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 97,2 2743,2 2057,25 3429 33,04 12,8

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

- Xác định biểu đồ phụ tải:

+ Chọn tỷ lệ xích , 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:

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 khâu quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới việc vận hành khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống Việc lựa chọn phương án cung cấp điện không hợp lý có thể dẫn đến những hậu quả xấu lâu dài về sau Do đó, để xác định phương án hợp lý, cần phải vạch ra nhiều phương án khác nhau và so sánh chúng với nhau để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

Nhà máy sử dụng điện từ trạm biến áp 35 kV cách 1 km, do có nhiều phân xưởng với công suất lớn, cần xây dựng trạm phân phối trung gian 35 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Để tiết kiệm chi phí, trạm phân phối nên được đặt ở vị trí trung 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

Hệ thống điện 35kV được hạ áp xuống 0,4kV qua trạm biến áp trung gian, cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng, giúp giảm vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy Phương án này cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và thuận lợi trong vận hành, tuy nhiên, cần đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian và có thể gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Đối với nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I, trạm biến áp trung gian sẽ được trang bị 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 phân xưởng 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, ngừng trệ sản xuất và lãng phí nguồn nhân lực Do đó, các phân xưởng này được phân loại là 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 dây chuyền sản xuất, do đó, chúng được phân loại là hộ tiêu thụ loại II.

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

Qua phân tích, trong nhà luyện kim có 9 phân xưởng, trong đó phân xưởng loại I và II chiếm đến 95% công suất Phần còn lại thuộc về loại III, do đó nhà máy được xếp 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 có công suất tương đương làm việc song song Hộ tiêu thụ điện loại II yêu cầu ít nhất một nguồn cung cấp chính và một nguồn dự phòng, cho phép tạm ngừng cung cấp điện để chuyển sang nguồn dự phòng Trong khi đó, các phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại III chỉ cần kết nối với 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 vậy Chọn máy biến áp tiêu chuẩn

Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 máy , 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

1 Phân xưởng sợi đơn nối cấp cọc 3429 2 3200 B1 VN

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 cho nhà máy dệt dài 1km sử dụng đường dây trên không với dây nhôm lõi thép và lộ kép Thời gian sử dụng công suất lớn nhất cần được tham khảo trong cẩm nang để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

T max = 4200 h , 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 0 A

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 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

3 Trạm khí nén, trạm bơm,

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

 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

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

 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, đường dây cung cấp điện từ trạm BATG đến trạm PPTT được thiết kế bằng đường dây trên không lộ kép Để đảm bảo tính mỹ quan và an toàn cho mạng cao áp trong nhà máy, việc sử dụng cáp ngầm là cần thiết.

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:

Với cáp đồng và tra bảng được

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 5000 h

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 F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆ P m ,kW

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 F, mm 2 L, m r0, Ω/km R, Ω S, kVA ∆ P m ,kW

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:

Bảng 3.17 Kết quả thống kê các phương án

TênPA 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 sử dụng sơ đồ hệ thống thanh góp phân đoạn cho trạm PPTT, với máy cắt hợp hộ tại mỗi tuyến dây vào, ra và giữa các phân đoạn Để bảo vệ chống sét, van chống sét được lắp đặt trên mỗi phân đoạn Mỗi phân đoạn còn có máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ với cuộn tam giác cho cấp 35 kV Máy cắt hợp hộ của hãng SIEMENS, loại 8DA10, được chọn vì không cần bảo trì và cách điện bằng SF6 Hệ thống thanh góp được lắp đặt trong các tủ với dòng định mức 2500 A Sơ đồ trạm PPTT và mạng cao áp được thể hiện trong hình 3.5 và hình 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 gần trạm PPTT chỉ cần lắp đặt cầu chì và dao cách ly ở phía cao áp Ở phía hạ áp, cần có APTOMAT tổng và các áptômát nhánh Đối với trạm có hai máy biến áp, nên lắp thêm áptômát liên lạc giữa hai phân đoạn.

- 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 , %

Tại phía hạ áp, chúng tôi lựa chọn sử dụng APTOMAT của hãng Merlin Gerin, được lắp đặt trong vỏ tủ tự tạo Đối với trạm có 2 máy, cần bố trí 5 tủ, bao gồm 2 tủ APTOMAT tổng, 1 tủ 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, loại 8DA10, được cách điện bằng SF6 và không cần bảo trì Dao cách ly của tủ có 3 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:

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

Cần thực hiện tính toán điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái của trạm PPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp 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 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

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 đều đáp ứng các 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

Công suất một bóng đèn, Gia công cơ khí, lắp W 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, ít bị ảnh hưởng bởi chất ăn mòn, nhưng lại có nhiều bụi kim loại và tiếng ồn do va chạm 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 được kéo từ trạm B3 đến phân xưởng cơ khí và trạm bơm, với vị trí xây dựng của trạm biến áp B3 kề bên trạm khí nén như minh họa 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 trên vị trí và công suất của các máy móc trong phân xưởng cơ khí, 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.

Tủ phân phối bao gồm 5 APTOMAT, cung cấp điện cho 4 tủ động lực từ ĐL1 đến ĐL4 và 1 tủ chiếu sáng, với mỗi tủ động lực phục vụ một nhóm phụ tải riêng Cầu dao và cầu chì được đặt ở đầu vào tủ ĐL, trong khi các đường ra cấp điện cho các máy được trang bị cầu chì Mỗi tủ động lực có 8 đường dây ra, do đó, nếu nhóm máy có số lượng 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 để đặt trong đất Loại cáp này được sử dụng cho điện áp dưới 1 kV, theo bảng PL 4.15, thuộc loại CPT (3.240 + 1.185).

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

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 có

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

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:

 Cầu chì bảo vệ máy mài 2 kW:

 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 πPTO 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 Kết hợp lại

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 ống thépkính

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 Π PTO 50 ắ * Π H-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

Máy tiện vạn năng 35 88,6 Π PTO 50 ắ * Π H-2 250/200 Điều hòa văn phũng 2 11,5 Π PTO 6 ắ * Π H-2 100/50

Hình 4.2 Mặt bằng đi dây phân xưởng cơ khí

Da y ch o D H Kh o ng uo n t u tra m B 5 Kh o Va n 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 ảnh hưởng đến khả năng mang tải của đường dây trong quá trình vận hành, đồng thời cũng liên quan đến việc 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 phát ra công suất phản kháng khi ở chế độ quá kích thích và tiêu thụ công suất phản kháng khi ở chế độ thiếu kích thích Thiết bị này rất hiệu quả trong việc điều chỉnh điện áp và thường được lắp đặt tại những vị trí cần kiểm soát 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 rộng rãi các thiết bị bù tĩnh trong hệ thống điện Những thiết bị này có cấu trúc đa dạng và khả năng phát, thu công suất phản kháng với tốc độ nhanh, giúp đáp ứng 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 cho phép SVC thực hiện nhiều chức năng, bao gồm việc giảm thiểu các quá trình dao 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 và động, cũng như các tình huống 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 lựa chọn thiết bị bù hiệu quả về mặt kinh tế, bước tiếp theo là xác định vị trí lắp đặt thiết bị bù Thiết bị bù có thể được lắp đặt ở phía cao áp hoặc hạ áp, với nguyên tắc bố trí tụ bù nhằm tối ưu hóa chi phí tính toán.

 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, đảm bảo vận hành liên tục và 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 nhiều lợi ích, bao gồm việc giảm thiểu tiền phạt do hệ số cosφ thấp, giảm yêu cầu về công suất biểu kiến, 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 ở các tủ phân phối.

Bù nhóm mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc giảm tiền phạt do hệ số công suất cosφ, nâng cao khả năng tải của máy biến áp và các cáp nối từ trạm biến áp đến tủ phân phối Ngoài ra, nó còn giúp giảm tổn thất công suất trên cả máy biến áp và các tuyến cáp này.

Nhược điểm của bù nhóm là không thể giảm thiểu dòng phản kháng tiếp tục đi vào tất cả các dây dẫn từ tủ phân phối đến các thiết bị.

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 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

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 cos φ bằng phương pháp tự nhiên nên chọn

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:

Điện trở của các nhánh. Điện trở của mỗi nhánh được xác định:

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.

Để xác định dung lượng bù tại các thanh cái của trạm biến áp BAPX, cần áp dụng công thức tính dung lượng bù trong mạng hình tia Dung lượng bù tại mỗi thanh cái sẽ được tính toán dựa trên công thức này.

: Dung lượng bù cho nhánh i, kVAr.

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

: Tổng dung lượng bù, kVAr.

: Tổng công suất phản kháng trước khi bù, kVAr

: 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:

Hệ số cos φ sau khi 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 biện pháp an toàn thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện, giúp bảo vệ người sử dụng khi cách điện bị hư hỏng Khi vỏ thiết bị điện mang điện áp do sự cố, dòng rò sẽ chạy từ vỏ xuống thiết bị nối đất Nếu người vận hành chạm vào vỏ thiết bị, điện trở của người sẽ mắc song song với điện trở nối đất, dẫn đến dòng điện chạy qua cơ thể người.

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

Để đảm bảo an toàn điện, việc thực hiện nối đất tốt là rất quan trọng, với điện trở nối đất (Rđ) cần phải nhỏ hơn nhiều so với điện trở cơ thể (Rng) để dòng điện qua người không gây hại Điện trở của cơ thể người thường dao động từ 800 đến 500.000 Ω, tùy thuộc vào độ ẩm của da Theo quy định, điện trở nối đất an toàn phải nằm trong khoảng từ 4 đến 10 Ω.

 Trang bị nối đất bao gồm:

 Các điện cực nối đất: có thể là cực hoặc thanh được chôn trực tiếp trong đất.

 Các dây dẫn nối đất: nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất.

Điện trở nối đất là chỉ số đo lường điện trở của khối đất giữa điện cực và bề mặt có thế bằng không Khi bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối đất, điện trở nối đất được xác định theo một biểu thức cụ thể.

Trong đó là điện áp của trang bị nối đất đối với đất.

 Trong hệ thống cung cấp điện có 3 loại nối đất:

 Nối đất an toàn: Thiết bị nối đất loại này được nối vào vỏ thiết bị điện

 Nối đất làm việc: Thiết bị nối đất loại này được nối vào trung tính của máy biến áp.

 Nối đất chống sét: Thiết bị nối đất loại này được nối vào kim thu lôi.

6.1.2 Tính toàn trang bị nối đất

Có hai loại nối đất là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.

Nối đất tự nhiên là phương pháp sử dụng ống dẫn nước hoặc các ống kim loại khác (ngoại trừ ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy) được chôn trong đất Các cấu trúc kim loại của nhà cửa, công trình có nối đất, cùng với các vỏ bọc kim loại của cáp đặt dưới đất, đều được xem là thiết bị nối đất.

Nối đất nhân tạo thường sử dụng cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hoặc thép góc dài từ 2 đến 3 m, được chôn sâu xuống đất với đầu trên cách mặt đất khoảng 0,5 đến 0,7 m Phương pháp này giúp giảm thiểu sự biến đổi của điện trở nối đất theo điều kiện thời tiết.

 Tính toán nối đất nhân tạo:

Xác định điện trở nối đất Rđ theo quy định của quy phạm về nối đất.

Xác định điện trở nối đất của một cọc:

– điện trở suất của đất, Ω.m

- hệ số max – đường kính ngoài của cọc, m – chiều dài của cọc, m

– độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc, m

 Đối với thép góc có bề rộng của cạnh là b, đường kính ngoài đẳng trị được tính:

 Nếu ρ là số liệu đo trong mùa mưa thì phải nhân thêm hệ số kmax để tìm được giá trị nhất, tra bảng PL 6.3 và PL6.4:

Xác định sơ bộ số cọc: o Số cọc được xác định theo kinh nghiệm, đổng thời cũng có thể xác định theo sơ bộ theo công thức:

– điện trở nối đất của 1 cọc, Ω ; – điện trở của thiết bị nối đất theo quy định, Ω;

– hệ số sử dụng cọc;

 Bước 4: o Xác định điện trở của thanh nối nằm ngang:

– điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh nằm ngang, Ω.m;

– chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên bởi các thanh nối, m;

– chiều sâu chôn thanh nối, m; o Điện trở của thanh nối thực tế còn cần phải xét đến hệ số sử dụng thanh ηt

Xác định điện trở (khuếch tán) của n cọc chôn thẳng đứng Rc:

Xác định điện trở (khuếch tán) của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và các thanh nối nằm ngang:

So sánh điện trở nối đâts tính được với điện trở nối đất theo quy định ,nếu thì phải tăng số cọc lên và tính lại.

Chống sét

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây tích điện và mặt đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu Năng lượng sét rất lớn với điện áp từ 25kV đến 30kV, dòng điện đạt từ 50kA đến 100kA, và nhiệt độ có thể lên tới 10.000 độ C Thời gian xảy ra sét rất ngắn, chỉ từ 20 đến 30 micro giây, điều này khiến sét trở thành một mối nguy hiểm lớn cho con người và thiết bị.

6.2.1 Chống sét đánh trực tiếp

 Sử dụng kim thu sét: để thu dòng điện sét, sau đó nhanh chóng dẫn dòng điện sét xuống đất.

 - Sử dụng lưới chống sét: thu dòng điện bằng hệ thống nhiều kim thu sét lập thành lưới rồi dẫn dòng điện sét xuống đất.

Để bảo vệ hệ thống điện khỏi hiện tượng sét đánh, cần thiết lập một đường dây chống sét song song với đường dây tải điện Đường dây này có nhiệm vụ thu nhận sét và dẫn dòng điện sét an toàn xuống đất.

6.2.2 Chống sét đánh lan truyền từ đường dây vào trạm biến áp

Khe hở phóng điện là thiết bị chống sét cơ bản nhất, bao gồm hai điện cực, một điện cực kết nối với mạch điện và điện cực còn lại nối với đất.

 Ưu điểm: Chi phí cho hệ thống này đơn giản, ít tiền.

Nhược điểm của thiết bị này là do không có bộ phận dập hồ quang, dẫn đến việc phóng điện với dòng và áp lực cực lớn Điều này có thể gây ra hiện tượng ngắn mạch tạm thời, làm cho các rơle bảo vệ có nguy cơ hoạt động sai lệch.

Khe hở phóng điện S1 và S2 được thiết kế trong một ống làm từ vật liệu sinh khí như fibrrobakelit vinipolat Khi xuất hiện sóng quá điện áp, cả hai khe hở S1 và S2 đều thực hiện quá trình phóng điện Sự phóng điện này tạo ra hồ quang, làm cho chất sinh khí trong ống nóng lên và sinh ra nhiều khí, dẫn đến áp suất trong ống tăng cao tới hàng chục atm, từ đó làm tắt hồ quang.

 Ưu điểm: Hiệu quả hơn khe hở phóng điện.

 Nhược điểm: Khả năng dập hồ quang còn hạn chế.

Chống sét van bao gồm hai thành phần chính: khe hở phóng điện và điện trở làm việc Khe hở phóng điện được cấu thành từ một chuỗi các khe hở, trong khi điện trở làm việc là loại điện trở phi tuyến với đặc tính đặc biệt: khi điện áp tăng, điện trở giảm để nâng cao khả năng dẫn điện; ngược lại, khi điện áp trở về mức bình thường, điện trở sẽ tăng lên nhằm đảm bảo khả năng cách điện.

 Ưu điểm: Có khả năng dập hồ quang, nâng cao độ tin cậy và an toàn trong quá trình vận hành.

 Nhược điểm: Giá thành cao.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Nhà Máy Dệt Hoàng Thị Loan
Tác giả	Lâm Văn Ngọc, Thái Phương Nam, Trịnh Văn Lương, Nguyễn Hồng Long, Lobouaphone Maichanh
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Tiến Dũng
Trường học	Trường Đại Học Vinh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện – Điện Tử
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Nghệ An

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	1,65 MB