Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương BKHN

Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

1.1 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm

Dựa vào các nguyên tắc sau:

- Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc

- Các thiết bị trong nhóm ở gần nhau về vị trí

- Mỗi nhóm đảm bảo trên dưới 10 thiết bị trong trưởng hợp hợp lý

Do có nhiều phụ tải, chúng ta quyết định tính toán phụ tải dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại Sau khi tham khảo bảng sổ tay kỹ thuật và tính toán trung bình, kết quả thu được là:

Ta có danh sách chia các nhóm thiết bị như sau:

Bảng 1 1: Bảng phân chia nhóm thiết bị của PXSCCK

Tên nhóm và thiết bị điện Số lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

Hệ số sử dụng Cosφ/tagφ

Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 0,16 0,6/1,33

Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 0,16 0,6/1,33

Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3 0,16 0,6/1,33

Bể tẩm ngâm có tăng nhiệt 1 48 3 0,16 0,6/1,33

Bàn thử nghiệm thiết bị 1 53 7 0,16 0,6/1,33

Chỉnh lưu sê-lê-nium 1 69 0,6 0,16 0,6/1,33

Lò điện để luyện khuôn 1 56 5 0,16 0,6/1,33

Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10 0,16 0,6/1,33

Lò điện để nạp thiếc 1 58 3,5 0,16 0,6/1,33

Máy uốn các tấm nóng 1 64 1,77 0,16 0,6/1,33

Trong đó Iđm được tính theo công thức Iđm= 0

U  với U"0V Quy đổi các thiết bị chế độ dài hạn 3 pha:

Máy uốn các tấm mỏng có Sđm=1,7 kVA quy đổi về chế độ dài hạn với

 Phụ tải 3 pha tương đương: Po= 3*1,02=1,77 kW a Phụ tải tính toán của nhóm 1

Bảng 1 2: Bảng các thiết bị nhóm 1 của PXSCCK

Thứ tự Tên thiết bị SL Ký hiệu trên mặt bằng

P = Tra bảng số liệu n * hq với n * =0,667 và P * =0,887, ta có:

0,7 0,86 0,80 Áp dụng công thức nội suy, tính được: n * hq=0,78 Suy ra: nhq= n * hq*n=0,78*6=4,68

Tra bảng số liệu Kmax với Ksd=0,16 và nhq=4,58, ta có: nhq

5 2,87 2,42 Áp dụng công thức nội suy, tính được: Kmax=2,90

Từ đó ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 1:

Ptt=Kmax*cosφ*Pdm.nh1=2,90*0,16*14,55=6,75 kW

3∗220 ,02 A b Phụ tải tính toán của nhóm 2

1 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,07

P = Tra bảng số liệu n * hq với n * =0,556 và P * =0,80, ta có: n * P *

0,60 0,81 Áp dụng công thức nội suy, tính được: n * hq=0,76 Suy ra: nhq= n * hq*n=0,76*9=6,84

Tra bảng số liệu Kmax với Ksd=0,16 và nhq=6,84, ta có:

Ptt=Kmax*cosφ*Pdm.nh2=2,43*0,16*61,75$,01 kW

3∗220 `,53 A c Phụ tải tính toán của nhóm 3

8 Máy nén cắt liên hợp 1 31 1,7 1,7 4,29

0,20 0,33 Áp dụng công thức nội suy, tính được: n * hq=0,30 Suy ra: nhq= n * hq*n=0,30*11=3,3

Vì nhq=3,33, ta có công thứctình phụ tải tính toán của nhóm 3:

Với kt.i=0,9 (các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn)

3∗220 3,99 A d Phụ tải tính toán của nhóm 4

Thứ tự Tên thiết bị SL

1 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 41 3 3 7,58

5 Bể tẩm ngâm có tăng nhiệt 1 48 3 3 7,58

9 Bàn thử nghiệm thiết bị 1 53 7 7 17,68

10 Chỉnh lưu sê-lê-nium 1 69 0,6 0,6 1,52

Tra bảng số liệu n * hq với n * =0,10 và P * =0,28, ta có: n * P *

0,10 0,76 0,66 Áp dụng công thức nội suy, tính được: n * hq=0,70 Suy ra: nhq= n * hq*n=0,70*10=7

Tra bảng số liệu Kmax với Ksd=0,16 và nhq=7, ta có: nhq

7 2,48 2,10 Áp dụng công thức nội suy, tính được: Kmax=2,40,

Ptt=Kmax*cosφ*Pdm.nh4=2,40*0,16*25,25=9,70 kW

3∗220 $,44 A e Phụ tải tính toán của nhóm 5

2 Lò điện để luyện khuôn 1 56 5 5 12,63

3 Lò điện để nấu chảy babit 1 57 10 10 25,25

4 Lò điện để nạp thiếc 1 58 3,5 3,5 8,84

7 Máy uốn các tấm nóng 1 64 1,77 1,77 4,47

26 Áp dụng công thức nội suy, tính được: n * hq=0,78 Suy ra: nhq= n * hq*n=0,78*6=4,68

Tra bảng số liệu Kmax với Ksd=0,16 và nhq=4,58, ta có: nhq

Ptt=Kmax*cosφ*Pdm.nh5=2,41*0,16*53,22 ,52 kW

Bảng 1 7: Bảng tổng hợp kết quả tính toán phụ tải động lực của các nhóm thiết trong trong PXCSCK

Nhóm Pdm.nh n Ksd cosφ nhq Kmax Ptt(kW) Qtt(kVAr) Stt(kVA) Itt(A)

1.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích: F92 m 2

Vậy ta có Px=0.80*(6,75+24,01+53,15+9,70+20,52) ,30 kW

Phụ tải phản kháng toàn phân xưởng:

Ta dùng đèn sợi đốt có cosφ=1 và Qcs=0

Chọn công suất chiếu sáng cho phân xưởng là 15 W/m 2

Với phụ tải tính toán toàn xưởng là:

PPX=Px+Pcs,30+20,882,18 kW Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

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

2.1 Phân xưởng tiện cơ khí

Theo bản vẽ, phân xưởng tiện cơ khí có:

Công suất đặt: PĐ(00 kW

Công suất tính toán động lực là:

Tra bảng Knc, cosφ cho các phân xưởng ta có

Chọn công suất chiếu sáng cho phân xưởng là 15 W/m2

Công suất tính toán tác dụng là:

Công suất phản kháng tính toán là:

Phụ tải toàn phần của phân xưởng tiện cơ khí là:

Theo bản vẽ, phân xưởng dập có:

Công suất đặt: PĐ%00 kW

Phụ tải toàn phần của phân xưởng dập là:

S = 2.3 Phân xưởng lắp ráp số 1

Theo bản vẽ, phân lắp ráp số 1 có:

Công suất đặt: PĐ%00 kW

Phụ tải toàn phần của phân lắp ráp số 1 là:

S = 2.4 Phân xưởng lắp ráp số 2

Theo bản vẽ, phân lắp ráp số 2 có:

Công suất đặt: PĐ0kW

Phụ tải toàn phần của phân lắp ráp số 2 là:

2.5 Phòng thí nghiệm trung tâm

Theo bản vẽ, phòng thí nghiệm trung tâm có:

Công suất đặt: PĐ00 kW

Phụ tải toàn phần của phòng thí nghiệm trung tâm là:

S = 2.6 Phòng kiểm định thử nghiệm

Theo bản vẽ, phòng kiểm điện thực nghiệm có:

Công suất đặt: PĐP0 kW

Phụ tải toàn phần của phòng kiểm điện thực nghiệm là:

Theo bản vẽ, trạm bơm có:

Công suất đặt: PĐ50 kW

Phụ tải toàn phần của trạm bơm là:

Theo bản vẽ, phòng thiết kế có:

Công suất đặt: PĐ 0 kW

Phụ tải toàn phần của phòng thiết kế là:

Kết quả tổng kết trong bảng sau:

Bảng 1 8: Bảng tổng hợp thông số phụ tải của nhà máy

STT Tên PX Pđặ t(kW) Fpx(m2 ) Knc cosφ P0(W/m2 ) PĐL(kW) QĐL(kVAr) Pcs(kW) Qcs(kVAr) PPX(kW) Qpx(kVAr) Spx(kVA)

5 PX sửa chữa cơ khí - 2382 - 0,60 15 91,30 121,43 20,88 0 112,78 121,43 165,32

6 Phòng thí nghiệm trung tâm 1400 1392 0,75 0,75 15 1050 924 20,88 0 1070,88 924 1414,41

7 Phòng kiểm định thử nghiệm 500 1392 0,65 0,65 15 375 330 20,88 0 395,88 330 515,38

Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy – Biểu đồ phụ tải

3.1 Xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

Trong đó: Kdt là hệ số dự trữ, lấy Kdt=0,8

Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

Hệ số công suất của nhà máy:

 = S = 3.2 Vẽ biểu đồ phụ tải

Biểu đồ phụ tải là hình tròn thể hiện công suất của phụ tải điện, giúp người thiết kế dễ dàng hình dung sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế Với diện tích tương ứng với công suất theo tỉ lệ xích, biểu đồ này cho phép lập kế hoạch thiết kế hợp lý và kinh tế nhất.

Tính toán bán kính R và góc chiếu sáng của từng phân xưởng: Để xác định biểu đồ toàn nhà máy, ta chọn tỷ lệ xích là m KVA/mm

Bảng 1 9: Bảng tổng kết tính toán phụ tải của nhà máy

STT Tên PX PCS(kW) SPX(kVA) R(mm) αCS(°)

5 PX sửa chữa cơ khí 20,88 112,78 1,50 66,65

6 Phòng thí nghiệm trung tâm 20,88 1414,41 5,30 5,31

7 Phòng kiểm định thử nghiệm 20,88 515,38 3,20 14,58

Biểu đồ phụ tải cảu toàn nhà máy:

Hình 1 1: Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy

Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực

Thiết kế mạng cao áp của nhà máy

Chọn điện áp nguồn điện cấp cho nhà máy

Để cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ lớn như nhà máy, xí nghiệp, cụm công nghiệp và khu dân cư, cần sử dụng lưới điện áp cao để đảm bảo nguồn cung cấp ổn định, đặc biệt khi các hộ tiêu thụ nằm xa nguồn điện và không thể kết nối trực tiếp với lưới điện áp thấp.

Công thức kinh nghiệm lựa chọn cấp điện áp:

Trong đó: l km: Khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp trung gian của hệ thống điện

P=PNMP51,520 kW: Công suất tính toán của phụ tải nhà máy

 Từ số liệu tính được, ta chọn cấp điện áp trung áp 35 kV từ hệ thống cấp cho nhà máy.

Đề xuất các phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy

2.1 Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện về nhà máy

Từ nguồn (tức là từ TBATG của hệ thống điện) có thể cung cấp điện đến nhà máy theo hình thức sau:

Do TBATG nằm xa nhà máy, chúng ta sử dụng phương pháp dẫn điện qua dây từ TBATG của hệ thống điện đến trạm trung tâm của nhà máy, từ đó phân phối điện đến các phân xưởng.

Tâm phụ tải của nhà máy được xác định như sau:

Trong đó: x0, y0: Tọa độ của tâm phụ tải nhà máy xi, yi: Tọa độ của phân xưởng thứ I có công xuất SPX.i

Bảng 2 1: Bảng tọa độ và công suất của các phân xưởng

Tọa độ của tâm phụ tải nhà máy là: M (47,34;55,51)

Có thể chọn hai phương án kết cấu trạm trung tâm như sau:

Tại tâm phụ tải của nhà máy, một trạm biến áp hạ điện áp từ 35 kV xuống 10 kV được lắp đặt để cung cấp điện cho các phân xưởng thông qua các trạm biến áp phân xưởng.

Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một TPPTT không có máy biến áp, chỉ gồm các thiết bị đóng cắt phân phối tới các TBAPX

2.2 Chọn phương án trạm biến áp phân xưởng

Nguyên tắc chọn phương án trạm biến áp phân xưởng

Khi lựa chọn máy biến áp, nên chọn ít chủng loại công suất và tránh chọn máy biến áp phân phối (MBAPP) có công suất trên 1000 kVA, vì loại máy này không phổ biến trong sản xuất.

• Các phụ tải công suất lớn (trên 2000 kVA) có thể được cấp điện từ 2 TBAPX trở lên

Các phụ tải công suất nhỏ có thể được cấp điện chung qua một TBAPX Để tối ưu hóa hiệu suất, vị trí của TBAPX nên được đặt tại phân xưởng có công suất lớn nhất và có nhu cầu cung cấp điện cao nhất.

Số lượng máy biến áp trong một trạm biến áp phân phối (TBAPX) được xác định dựa trên nhu cầu cung cấp điện của phụ tải quan trọng nhất Cụ thể, đối với phụ tải loại I và II, cần lắp đặt 2 máy biến áp, trong khi phụ tải loại III chỉ yêu cầu 1 máy.

Bảng 2 2: Bảng phân loại phụ tải của nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

TT Tên phân xưởng Loại hộ tiêu thụ

5 PX sửa chữa cơ khí III

6 Phòng thí nghiệm trung tâm I

7 Phòng kiểm định thử nghiệm I

Chọn công xuất máy biến áp phân xưởng:

Khi lựa chọn công suất máy biến áp (TBATT) cho phương án sử dụng, cần xác định công suất của TBAPX dựa trên các phương án trạm biến áp phân xưởng và sơ đồ kết nối từ trạm trung tâm đến TBAPX Điều này đảm bảo rằng máy biến áp được chọn phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện hoạt động.

STBA, hay phụ tải cực đại của trạm biến áp, là chỉ số quan trọng trong tính toán điện năng Đối với trạm biến áp TBATT, STBA đại diện cho phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy Trong khi đó, đối với trạm biến áp TBAPX, STBA là phụ tải tính toán riêng của trạm đó Giá trị của STBA phụ thuộc vào công suất và hệ số công suất (cosφ) của các phân xưởng mà TBAPX cung cấp điện.

Số lượng máy biến áp trong trạm là yếu tố quan trọng, với hệ số hiệu chỉnh SđmB theo nhiệt độ vận hành được tính bằng công thức khc = 1 - (t - t0)/100 Điều kiện kiểm tra này chỉ áp dụng cho các trạm biến áp có ít nhất 2 máy biến áp.

Trong chế độ 1 của trạm biến áp (TBA), phụ tải cực đại không hoạt động khi MBA gặp sự cố Để giảm nhẹ dung lượng MBA, có thể cắt một số phụ tải không quan trọng, được phân loại là phụ tải loại III Đối với TBA, công suất có thể tính theo công thức S TBA SC = 0,7 * S TBA Đối với TBA PX, giả thiết cho thấy khoảng 30% phụ tải loại III có thể bị cắt điện trong trường hợp xảy ra sự cố Việc cắt điện các phụ tải loại III là cho phép nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống.

S TBA I là tổng công suất của các phụ tải loại I được cung cấp điện từ trạm biến áp (TBAPX) đang được lựa chọn Hệ số quá tải kqt được sử dụng trong thiết kế là 1,4.

NB : Số máy biến áp trong trạm a Phương án 1: Ở phương án 1 ta dùng 6 trạm biến áp phân xưởng trong đó:

• TBAPX B1 cấp điện cho PX tiện cơ khí (1)

• TBAPX B2 cấp điện cho PX dập (2)

• TBAPX B3 cấp điện cho PX lắp ráp số 1 (3)

• TPAPX B4 cấp điện cho PX lắp ráp số 2 (4)

• TBAPX B5 cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí (5), phòng thí nghiệm trung tâm (6), phòng thiết kế (9)

• TBAPX B6 cấp điện cho phòng kiểm định thử nghiệm (7) và trạm bơm (8)

❖ Chọn công suất cho TBAPX B1

Trạm cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí Do phân xưởng là phụ tải loại I nên ta có trạm 2 máy Công suất mỗi máy:

Vậy MBA B1 chọn loại Sdm50 kW Kiểm tra điều kiện khi có sự cố:

Tính toán tương tự cho 5 TBAPX còn lại (B1; B2; B3; B4; B5) (Kết quả ghi ở bảng

2.3) b Phương án 2: Ở phương án 1 ta dùng 6 trạm biến áp phân xưởng trong đó:

• TBAPX B1 cấp điện cho PX tiện cơ khí (1)

• TBAPX B2 cấp điện cho PX dập (2) và PX sửa chữa cơ khí (5)

• TBAPX B3 cấp điện cho PX lắp ráp số 1 (3)

• TPAPX B4 cấp điện cho PX lắp ráp số 2 (4)

• TBAPX B5 cấp điện cho phòng thí nghiệm trung tâm (6), phòng thiết kế (9)

• TBAPX B6 cấp điện cho phòng kiểm định thử nghiệm (7) và trạm bơm (8)

Tính toán tương tự phương án 1 cho 6 TBAPX (Kết quả ghi ở bảng 2.3)

Bảng 2 3: Bảng tổng kết 2 phương án chọn TBAPX

Phân xưởng(PX) Phụ tải tính toán Phụ tải tính toán TBAPX Chọn công suất TBAPX

(loại phụ tải) TT PPX

PX sửa chữa cơ khí (loại III) 5 112,78 121,43

Phòng thí nghiệm trung tâm (loại I) 6 1070,88 924

Phòng kiểm định thử nghiệm (loại I) 7 395,88 330

PX sửa chữa cơ khí (loại III) 5 112,78 121,43

Phòng thí nghiệm trung tâm (loại I) 6 1070,88 924

Phòng kiểm định thử nghiệm (loại I) 7 395,88 330

2.3 Chọn sơ đồ cấp điện từ trạm trung tâm đến các TBAPX a Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm Điện năng từ hệ thống cấp cho các TBAPX thông qua TBATT

• Ưu điểm: Vận hành an toàn, độ tin cậy cao

• Nhược điểm: Làm tăng giá thành cho việc xây dựng trạm biến áp trung gian và gây tổn hao trên đường dây

Theo phương án này, điện áp 35 kV sẽ được hạ xuống 10 kV nhờ TBATT tại vị trí tâm phụ tải, sau đó được phân phối tới các TBAPX và hạ xuống 0,4 kV để cung cấp cho phụ tải Hệ thống điện năng sẽ được cấp cho các TBAPX thông qua TPPTT.

• Ưu điểm: Việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy thuận lợi , tổn thất trong mạng giảm, đọ tin cậy cung cấp điện được gia tăng

• Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn do phải xây dựng TPPTT

Theo phương pháp này, điện năng từ hệ thống được chuyển về trạm phân phối trung tâm (TPPTT) tại vị trí phụ tải, sau đó được hạ xuống 0,4 kV thông qua các trạm biến áp (TBAPX) từ 35 kV để cung cấp cho phụ tải.

2.4 Vẽ các phương án cấp điện mạng cao áp của nhà máy

Do nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I, đường dây từ trạm biến áp TBATG – 110/35kV về trung tâm cung cấp (TBATT và TPPTT) dài 10 km sẽ sử dụng loại đường dây nhôm lõi thép, lộ kép Tiết diện dây được lựa chọn dựa trên mật độ dòng điện kinh tế để đảm bảo hiệu quả truyền tải.

Dựa trên tầm quan trọng của các phân xưởng và sơ đồ bố trí của chúng, mạng cao áp trong nhà máy được thiết kế theo sơ đồ hình tia lộ kép Sơ đồ này mang lại nhiều ưu điểm như nối dây rõ ràng, đảm bảo mỗi trạm biến áp phân xưởng được cấp điện từ hai đường dây, tăng độ tin cậy và dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hóa, cũng như vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, tất cả các đường dây trong nhà máy được đặt trong hầm cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích này, chúng tôi đề xuất bốn phương án thiết kế mạng cao áp.

Hình 2 1: Phương án 1 cấp điện mạng cao áp của nhà máy

Chọn các thiết bị điện và tính toán kinh tế

Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn máy biến áp, tiết diện dây dẫn và máy cắt phù hợp là rất quan trọng Cần tính toán tổng vốn đầu tư và tổn thất điện năng cho từng phương án nhằm xác định phương án tối ưu nhất.

Ta có một số công thức sử dụng để tính toán như sau:

❖ Xác định tổn thất điện năng của trạm biến áp

Tổng thất điện năng của mỗi trạm biến áp được xác định như sau:

NB: Số máy biến áp trong trạm biến áp

STBA: Công suất tính toàn của trạm biến áp

 : Thời gian tổn thất công suất cực đại

Do nhà máy làm việc 3 ca và TmaxE00 h Tính được  P28,24 h

D D : Tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA

STBA: Công suất định mức của MBA

❖ Lựa chọn thết diện và tính toán vốn đầu tư của đường dây cáp

Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nên cao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt

Đối với nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương hoạt động 3 ca với thời gian sử dụng công suất tối đa 4500 giờ, việc lựa chọn cáp lõi đồng bọc PVC và tham khảo bảng mật độ dòng kinh tế cho thấy Jkt đạt 2,5 A/mm².

Mặt khác do cáp từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên:

Dựa vào giá trị Fkt đã tính, ta tra bảng để chọn tiết diện cáp gần nhất Sau khi lựa chọn cáp, cần kiểm tra điều kiện phát nóng với công thức k1*k2*Icp ≥ ISC.

Isc: Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp ISC=2*Ilv.max

K1: Hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp, ở đây ta lấy K1=1

K2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh Ở đây, mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm Ta lấy K2=0,93

Icp: Dòng điện cho phép của dây dẫn được chọn

Do khoảng cách ngắn giữa trạm biến áp trung gian và các trạm biến áp phân xưởng, tổn thất điện áp ∆Ucp của dây cáp có thể được xem nhẹ.

❖ Xác định tổn thất điện năng của đường dây cáp

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

𝑛 *r0*L Ω n: Số lộ đường dây song song

Tổn thất điện năng trên đường dây

❖ Xác định vốn đầu tư mua sắm máy cắt

Trong đó: n: Số máy cắt trong mạch cần xét đến

M: Giá máy cắt, M10kV0*10 6 đ, M35kV 0*10 6 đ

❖ Hàm chi phí tính toán

Khi so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, cần tính toán hàm chi phí và chỉ xem xét những điểm khác biệt giữa các phương án Điều này giúp giảm khối lượng tính toán và lựa chọn phương án có chi phí thấp nhất.

Trong đó: avh: Hệ số khấu hao vận hành, với đường cáp và trạm lấy avh=0,1

46 atc: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, ở Việt Nam lấy atc=0,2

∆A: Tổn thất điện năng trong mạng cao áp và hạ áp của xí nghiệp c: Giá tiền 1 kWh tổn thất điện năng (đ/kWh) Ở đây lấy c39đ/kWh

Theo phương án này, điện áp 35 kV sẽ được hạ xuống 10 kV thông qua thiết bị TBATT đặt tại vị trí trung tâm phụ tải Từ đó, điện áp sẽ được truyền đến các TBAPX và tiếp tục hạ xuống 0,4 kV để cung cấp cho phụ tải Do đó, việc lựa chọn thiết bị là rất cần thiết.

• MBA cho cả TBATT được đặt ở tâm phụ tải và MBA cho 6 TBAPX

• Cáp cao áp 10 kV từ TBATT về các TBAPX và cáp hạ áp 0,4 kV về các phân xưởng loại 3

• Máy cắt được sử dụng để bảo vệ MBA và các thiết bị điện khi xảy ra sự cố

Xác định chi phí cho toàn bộ thiết bị trong phương án 1 bao gồm việc chọn công suất máy biến áp, xác định vốn đầu tư cần thiết và tính toán tổn thất điện năng.

❖ Chọn công suất MBA và tính toán vốn đầu tư o Chọn công suất MBA cho TBATT

Trạm cấp điện cho toàn bộ nhà máy cơ khí công nghiệp Do nhà máy là phụ tải loại I nên ta có trạm 2 máy Công suất mỗi máy:

Vậy MBA B1 chọn loại SdmB@00 kW Kiểm tra điều kiện khi có sự cố:

S =  S = = KVA o Chọn công suất MBA cho TBAPX

Lựa chọn công suất MBA cho các TBAPX lựa chọn theo phương án 1 đã đề xuất ở mục

2.2 (kết quả đã được ghi ở bảng 2.3) o Tính toán vốn đầu tư

Dựa trên cơ sở chọn được công suất của MBA phân xưởng (mục 2.2) và MBA trung tâm, ta có:

Bảng 2 4: Bảng tổng kết lựa chọn MBA và tính toán vốn đầu tư cho phương án sơ đồ thiết kế 1

(kV) Số máy Đơn giá

Tổng vốn đầu tư vào trạm biến áp (K B ) 2355,2

❖ Tính toán tổn thất điện năng máy biến áp

Tính toán tổn thất điện năng máy biến áp cho TBATT

Tính toán tương tự cho các TBAPX (kết quả tính được ghi lại vào bảng 2.5)

Bảng 2 5: Bảng tính toán tổn thất điện năng của MBA cho phương án sơ đồ thiết kế 1

Tổng tổn thất điện năng,∆A B 1048383,51 b Chọn tiết diện dây dẫn, xác định vốn đầu tư và tổn thất điện năng

Khi chọn tiết diện cáp cao áp, chúng ta sử dụng cáp đồng 3 lõi 10 kV với cách điện XLPE, đai thép và vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuất để đảm bảo hiệu suất và độ bền Việc tính toán vốn đầu tư cho loại cáp này là cần thiết để đảm bảo tính khả thi của dự án.

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp TBATT-B1

Tiết diện kinh tế của cáp

Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp chế tạo có tiết diện F= 25 mm 2 và có

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

0,93*Icp=0,93*1400,2 A < Ics=2*Ilv.max8,22 A Vậy ta chọn cáp có tiết diện F5 mm 2 và có Icp0 A

Tính toán tương tự với các trạm cao áp của các TBAPX còn lại (kết quả tính được ghi ở bảng 2.6)

49 o Lựa chọn tiết diện cáp hạ áp, ta sử dụng cáp đồng hạ áp 1 lõi và 4 lõi cách điện PVC do LENS sản xuất

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp B5-5

= U = = A Điều kiện chọn cáp Icp ≥ Imax Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn dây có tiết diện

Tính toán tương tự với các cáp hạ áp B5-9 và B6-8 (kết quả tính được ghi ở bảng 2.6)

Bảng 2 6: Bảng tổng kết lựa chọn dây cáp và tính toán vốn đầu tư cho phương án sơ đò thiết kế 1

Cáp cao áp Đường cáp STBA

(10 6 đ/m) TBATT-B1 2394,11 69,11 27,64 2(3x35) 170 102 145 29,58 TBATT-B2 2140,18 61,78 24,47 2(3x25) 140 78 125 19,50 TBATT-B3 1615,82 46,64 18,66 2(3x16) 110 69 110 15,18 TBATT-B4 636,90 18,39 7,36 2(3x16) 110 195 110 42,90 TBATT-B5 1775,66 51,26 20,50 2(3x16) 110 119 110 26,18 TBATT-B6 828,39 23,91 9,56 2(3x16) 110 327 110 71,94

Cáp hạ áp Đường cáp SPX

Tổng vốn đầu tư đường dây, K D 297,70

❖ Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng của dây cáp Đường cáp TBATT-B1 tiết diện 2xXLPE (3x50) có r0=0,927 Ω/km, L2 m

2 *0,668*102*10 -3 =0,034 Ω Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này là:

Tính toán tương tự với những đoạn cáp còn lại (kết quả tính được ghi ở bảng 2.7)

Bảng 2 7: Bảng tổn thất công suất tác dụng lên dây cáp cho phương án sơ đồ thiết kế 1

Cáp cao áp Đường cáp F (mm 2 ) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) STBA

Cáp hạ áp Đường cáp F (mm 2 ) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) SPX

Tổng tổn thất công suất 25,79

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

 =   = = kWh c Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

Hình 2 5: Sơ đồ máy cắt của phương án sơ đồ thiết kế 1

Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 3 5kV đặt ở những vị trí sau:

MC- 10kV MC- 10kV MCLL-10kV

• 12 máy cắt 10 kV cấp cho 6 TBAPX nhận trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp phía sau TBATT

• 1 máy cắt liên lạc đặt ở phân đoạn thanh góp 10kV ở TBATT

• 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp TBATT

• 2 máy cắt 35 kV ở phía cao áp TBATT

Tổng vốn đầu tư cho máy cắt

KMC=n*M=2*200*10 6 +15*120*10 6 "00*10 6 đ d Chi phí tính toán cho phương án sơ đồ thiết kế 1

Tổng vốn đầu tư bằng:

Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp của nhà máy:

Chi phí tính toán của phương án thiết kế 1

Theo phương án này, điện áp 35 kV từ nguồn sẽ được hạ xuống mức điện áp trung gian

Hệ thống 10kV được thiết lập với TBATT đặt tại vị trí trung tâm của phụ tải, từ đó điện năng sẽ được chuyển tiếp tới các TBAPX và hạ xuống mức 0,4 kV để cung cấp cho các phụ tải Việc lựa chọn thiết bị phù hợp là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả trong quá trình cung cấp điện.

• MBA cho cả TBATT được đặt ở tâm phụ tải và MBA cho 6 TBAPX

Để xác định chi phí cho toàn bộ thiết bị trong phương án 3, cần lựa chọn công suất máy biến áp phù hợp Việc này sẽ giúp xác định vốn đầu tư cần thiết cũng như tổn thất điện năng dự kiến.

❖ Chọn công suất MBA và tính toán vốn đầu tư o Chọn công suất MBA cho TBATT

Lựa chọn MBA trung tâm cho TBATT giống phương án sơ đồ thiết kế 1 (mục 3.1) o Chọn công suất MBA cho TBAPX

Lựa chọn công suất MBA cho các TBAPX lựa chọn theo phương án 2 đã đề xuất ở mục 2.2 (kết quả đã được ghi ở bảng 2.3) o Tính toán vốn đầu tư

Tính toán tổn thất điện năng máy biến áp cho TBATT

Khi chọn tiết diện cáp cao áp cho dự án, chúng ta sử dụng cáp đồng 3 lõi 10 kV với cách điện XLPE, đai thép và vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuất Việc lựa chọn này không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn tối ưu hóa vốn đầu tư cho hệ thống điện.

Tiết diện kinh tế của cáp

Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp chế tạo có tiết diện F= 25 mm 2 và có

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

0,93*Icp=0,93*1400,2 A < Ics=2*Ilv.max8,22 A Vậy ta chọn cáp có tiết diện F5 mm 2 và có Icp0 A

Trong phương án này, chúng ta không kéo trực tiếp cáp cao áp từ TBATT về TBAPX B6, mà thay vào đó, sử dụng sơ đồ liên thông để kéo cáp cao áp từ TBATT về TBAPX B4, sau đó kéo tiếp cáp cao áp từ TBAPX B4 về TBAPX B6 Do đó, khi lựa chọn cáp từ TBATT đến TBAPX B4, cần chọn loại cáp có khả năng tải được tổng công suất của cả TBAPX B4 và TBAPX B6, đồng thời cũng phải lựa chọn cáp cao áp cho đoạn từ TBAPX B4 đến TBAPX B6.

Kết quả tính toán cho các trạm cao áp của các TBAPX còn lại được ghi trong bảng 2.10 Đối với việc lựa chọn tiết diện cáp hạ áp, chúng tôi đã sử dụng cáp đồng hạ áp với cả loại 1 lõi và 4 lõi cách điện.

PVC do LENS sản xuất

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp B5-5

= U = = A Điều kiện chọn cáp Icp ≥ Imax Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn dây có tiết diện

Tính toán tương tự với các cáp hạ áp B5-9 và B6-8 (kết quả tính được ghi ở bảng 2.10)

Bảng 2 10: Bảng tổng kết lựa chọn dây cáp và tính toán vốn đầu tư cho phương án sơ đò thiết kế 2

Cáp cao áp Đường cáp STBA

Cáp hạ áp Đường cáp SPX (kVA) Ilv.max

Tổng vốn đầu tư đường dây, K D 272,67

❖ Tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng của dây cáp Đường cáp TBATT-B1 tiết diện 2xXLPE (3x35) có r0=0,668 Ω/km, L2 m

2 *0,668*102*10 -3 =0,034 Ω Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này là:

Tính toán tương tự với những đoạn cáp còn lại (kết quả tính được ghi ở bảng 2.11)

Bảng 2 11: Bảng tổn thất công suất tác dụng lên dây cáp cho phương án sơ đồ thiết kế 2

Cáp cao áp Đường cáp F (mm 2 ) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) STBA

Cáp hạ áp Đường cáp F (mm 2 ) L (m) r0 (Ω/km) R (Ω) SPX

Tổng tổn thất công suất 20,59

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

56 c Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

Hình 2 6: Sơ đồ máy cắt của phương án sơ đồ thiết kế 2

Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35 kV đặt ở những vị trí sau:

• 10 máy cắt 10 kV cấp cho 5 TBAPX (B1, B2, B3, B4, B5) nhận trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp phía sau TBATT

• 1 máy cắt liên lạc đặt ở phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATT

• 2 máy cắt 10 kV cấp cho TBAPX B6

• 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp TBATT

• 2 máy cắt 35 kV ở phía cao áp TBATT

Tổng vốn đầu tư cho máy cắt

KMC=n*M=2*200*10 6 +15*120*10 6 "00*10 6 đ d Chi phí tính toán cho phương án sơ đồ thiết kế 2

Tổng vốn đầu tư bằng:

Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp của nhà máy:

Chi phí tính toán của phương án thiết kế 2

Theo phương án này, điện áp 35 kV sẽ được đưa vào trạm biến áp trung gian (TPPTT) đặt tại vị trí trung tâm của phụ tải nhà máy Từ đây, điện áp sẽ được phân phối tới các trạm biến áp phân phối (TBAPX) và được hạ xuống 0,4 kV để cung cấp cho các phụ tải Việc lựa chọn thiết bị và phương án phù hợp là rất cần thiết.

Để xác định chi phí tính toán cho toàn bộ thiết bị trong phương án 3, cần lựa chọn công suất máy biến áp phù hợp Việc này sẽ giúp xác định vốn đầu tư cần thiết cũng như tính toán tổn thất điện năng trong quá trình vận hành.

❖ Chọn công suất MBA và tính toán vốn đầu tư o Chọn công suất MBA cho TBAPX

Lựa chọn công suất MBA cho các TBAPX lựa chọn theo phương án 2 đã đề xuất ở mục 2.2 (kết quả đã được ghi ở bảng 2.3)

58 o Tính toán vốn đầu tư

Tính toán tổn thất điện năng máy biến áp cho TBAPX B1

Thiết kế mạch điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương
Tác giả	Nguyễn Đức Anh, Phạm Long Vũ, Chu Văn Tình, Vũ Quang Huy, Phạm Thành Khang, Phan Đức Trung, Hà Tuấn Anh
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Hồng Nhung
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	1,73 MB