ĐA cung cấp điện thiết kế cung cấp điện phân xưởng cơ khí. EPU

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Phụ tải tính toán nhóm chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí sửa chữa được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

Pcs = Po.S = Po.a.b ( 1.7) Trong đó:

- Po: là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng P o = 15 (W/m 2 )

- S: là diện tích được chiếu sáng, m 2

- a: là chiều dài của phân xưởng (m)

- b: là chiều rộng của phân xưởng (m)

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng là:

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số cos𝜑 của nhóm chiếu sáng là 1 Do đó, ta có công suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là:

Phụ tải tính toán thông thoáng và làm mát

Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

ℎ ) Trong đó: n – tỉ số đổi không khí (1/h) – với phân xưởng cơ khí lấy n = 6 (1/h)

V – thể tích của phân xưởng (m 3 ) V = a.b.H

+ Với a (m), b (m), chiều rộng – dài phân xưởng (theo đề bài)

+ H (m) – chiều cao của phân xưởng

=> Chọn quạt hút công nghiệp có q = 15000 m 3 /h, với số lượng quạt là 5 quạt

Thiết bị Công suất (kW) Lượng gió (m 3 /h) Số lượng Ksd Cos𝜑

Bảng 1 1: Thông số kỹ thuật của quạt hút công nghiệp

Hệ số nhu cầu của quạt hút là:

- n: là tổng số thiết bị trong nhóm

Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông thoáng – làm mát:

Phụ tải tính toán nhóm động lực

Để cải thiện độ chính xác trong việc tính toán phụ tải và thiết kế tủ động lực cấp điện cho phân xưởng, chúng ta cần phân loại các thiết bị thành những nhóm nhỏ, do các thiết bị này được bố trí rải rác ở nhiều khu vực khác nhau trong phân xưởng.

- Các thiết bị điện trong cùng một nhóm gần nhau;

- Nếu có thể, trong cùng một nhóm nên bố trí các máy có cùng chế độ làm việc;

- Công suất các nhóm xấp xỉ bằng nhau

Dựa vào thiết bị và diện tích mặt bằng của phân xưởng, thiết bị động lực được phân chia thành 4 nhóm, và các tính toán cho từng nhóm được thực hiện cụ thể.

Phân chia nhóm thiết bị:

Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd cos𝝋 P (kW) Q (kW)

7 Máy mài tròn vạn năng

Bảng 1 2: Số nhóm thiết bị nhóm 1

19 Bể dầu có tăng nhiệt 0.8 0.75 13.7 12.13

22 Máy nén cắt liên hợp 0.8 0.61 26.1 33.72

26 Bể ngâm dung dịch kiềm

30 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt

34 Bàn thử thiết bị điện 0.7 0.65 13.7 16.07

37 Lò điện để luyện khuôn

38 Lò điện để nấu chảy 0.8 0.61 7.3 9.42

39 Lò điện để mạ thiếc 0.7 0.65 5.2 6.12

42 Máy uốn các tấm mỏng

Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1:

- Hệ số sử dụng tổng hợp:

- Xác định số phụ tải hiệu quả nhq:

Số thiết bị hiệu quả của nhóm 1 được xác định theo số thiết bị tương đối n* và công tương đối P* trong nhóm

Gọi Pmax là công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm

+n1: Số thiết bị có công suất lớn hơn Pmax/2

+P1: Tổng công suất của các thiết bị có công suất lớn hơn Pmax/2

+n: Số thiết bị trong nhóm

+P: Tổng công suất các thiết bị trong nhóm

Từ số liệu nhóm 1, ta thấy:

Tổng công suất phụ tải động lực:

Tổng công suất phản kháng của phụ tải động lực:

Hệ số công suất trung bình của phụ tải động lực là:

Từ các tính toán cụ thể trên của các nhóm ta có bảng kết quả tổng hợp như sau:

Nhóm ksd∑ nhq kM Pttdl (kW) Cos𝜑 Sttdl (kVA) Qttdl (kVAr)

Bảng 1 6: Số liệu tính toán cụ thể của từng nhóm

Phụ tải tính toán động lực của phân xưởng:

- Pttdlpx: Phụ tải động lực tính toán toàn phân xưởng

- Kdt: Hệ số đồng thời cực đại của các phân xưởng, lấy kdt = 0,95

- Ptti: Công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i

Phụ tải tính toán công suất phản kháng động lực của phân xường là:

𝑄 𝑡𝑡𝑑𝑙𝑝𝑥 = 𝑘 𝑑𝑡 ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑄 𝑡𝑡𝑖 = 0,95 (195,58 + 599,06 + 317,82 + 228,94) = 1274,33 (kVAr) Phụ tải tính toán công suất toàn phần động lực của phân xưởng là:

Hệ số cos trung bình động lực của phân xưởng là:

Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng

Loại phụ tải Ptt(kW) Cos𝝋 Qtt (kVAr) Động Lực 1175,09 0,68 1274,33

Thông thoáng và làm mát 1,0425 0,8 0,782

Công suất tác dụng toàn phân xưởng:

Công suất phản kháng toàn phân xưởng:

Công suất toàn phần toàn phân xưởng:

Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng:

1748,25 = 0,7 Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:

Tính toán bù công suất phản kháng

Khi sử dụng điện, việc đảm bảo hiệu quả và giảm tổn thất điện năng trên đường dây là rất quan trọng Hệ số công suất cosφ là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính hợp lý và tiết kiệm trong việc sử dụng điện của phân xưởng Việc nâng cao hệ số công suất cosφ là một chủ trương lâu dài nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng điện.

Trang 10 dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng

Việc truyền tải điện năng lớn thường dẫn đến tổn thất đáng kể, vì vậy cần tìm ra các phương pháp để giảm thiểu tổn thất này đến mức tối thiểu.

Công suất tác dụng là yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng và quang năng Lượng công suất này thường cố định và phụ thuộc vào phụ tải, không thể thay đổi và cần được cung cấp từ nguồn năng lượng.

Công suất phản kháng không sinh công nhưng tạo ra từ trường, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng đến các động cơ Đặc biệt, công suất phản kháng không nhất thiết phải được cấp từ nguồn, điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

Để giảm thiểu lượng công suất phản kháng truyền tải từ nguồn đến phụ tải, người ta đã áp dụng phương pháp "bù công suất phản kháng".

Việc bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả là nâng cao hệ số cosφ, việc nâng cao hệ số cosφ sẽ đưa đến các hiệu quả:

- Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện

- Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện

- Nâng cao khả năng truyền tải năng lượng điện của mạng

- Tăng khả năng phát của các máy phát điện

5.2 các biện pháp nâng cao hệ số công suất a Biện pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

Việc tối ưu hóa sử dụng thiết bị hiện có là cần thiết để hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian chạy không tải của động cơ và thay thế các động cơ thường xuyên hoạt động non tải bằng những động cơ có công suất phù hợp hơn Đồng thời, việc bù công suất phản kháng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả năng lượng.

Chúng ta sẽ lắp đặt các thiết bị bù gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cần thiết, từ đó giảm thiểu lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây Dưới đây là một số thiết bị bù phổ biến.

- Tụ tĩnh điện ưu điểm:

+ Nó không có phần quay nên vận hành quản lí đơn giản và không gây tiếng

Giá thành 1 kVA không bị ảnh hưởng nhiều bởi tổng chi phí, cho phép dễ dàng điều chỉnh các đại lượng bù ở các phụ tải khác nhau, từ đó giúp giảm dung lượng tụ cần thiết tại từng phụ tải.

+ Tổn thất công suất tác dụng trên tụ bé (5/1000) kW/kVA

+ Tụ có thể ghép nối song song hoặc nối tiếp để đáp ứng với mọi dung lượng bù ở mọi cấp điện áp

+ Rất khó điều chỉnh trơn

Tụ điện chỉ phát ra công suất phản kháng mà không tiêu thụ nó, và đặc biệt nhạy cảm với điện áp đặt ở đầu cực; công suất phản kháng phát ra tỷ lệ với bình phương điện áp này.

+ Điện áp đầu cực tăng quá 10% tụ bị nổ

+ Khi xảy ra sự cố lớn tụ rất dễ hỏng

- Máy bù đồng bộ Ưu điểm:

+ Có thể điều chính trơn công suất phản kháng

Khi hệ thống có thừa công suất phản kháng, có thể giảm bớt công suất này Công suất phản kháng phát sinh tại đầu cực tỷ lệ thuận với điện áp đặt, do đó ít bị ảnh hưởng bởi các biến động.

+ Giá thành đắt, có phần quay nên gây tiếng ồn

+ Thường dùng với máy có dung lương 5000 kVA trở lên

+ Tổn hao công suất tác dụng rơi trên máy bù đồng bộ là lớn 5% kW/kVA

+ Không thể làm việc ở mọi cấp điện áp (chỉ từ 10,5 kV trở xuống)

+ Máy này chỉ đặt ở phụ tải quan trọng và có dung lượng bù lớn từ 5000kVA trở lên

Để nâng cao chất lượng điện năng và đáp ứng yêu cầu bài toán, phương pháp bù bằng tụ tĩnh điện được lựa chọn.

5.3 Xác định dung lượng bù

Hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng được xác định là cos𝜑 = 0,68 Để nâng cao hiệu suất hoạt động, cần bù công suất phản kháng nhằm đạt được hệ số cos𝜑 tối thiểu là 0,9 theo thiết kế của phân xưởng.

Theo kết quả tính toán ở phần trước công suất tính toán của phân xưởng như sau:

Yêu cầu bù một lượng công suất phản kháng để hệ số công suất của phân xưởng được 0,9 Lượng công suất phản kháng cần bù thêm được xác định:

Qb = Ptt (tg𝜑1 − tg𝜑2) (1.9) Trong đó:

- Ptt: công suất tính toán của toàn phân xưởng;

- φ1: góc ứng với hệ số công suất trung bình cosϕ1 trước khi bù

- φ2: góc ứng với hệ số công suất cosϕ2 sau khi bù

Thay vào công thức (1.9) ta xác định được dung lượng bù:

Qb = Ptt.(tg𝜑1 − tg𝜑2)= 1435,32.(1,02-0,484) = 769,33 (kVAr)

Công suất biểu kiến toàn phân xưởng sau khi bù là:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP NGUỒN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Lựa chọn phương án cung cấp nguồn

Cấp điện áp truyền tải có ảnh hưởng lớn đến kinh tế và kỹ thuật của hệ thống, thể hiện qua tổn thất điện áp và điện năng Việc lựa chọn cấp điện áp từ nguồn đến trạm biến áp trung gian là rất quan trọng; cấp điện áp 22 kV hoặc 35 kV có thể được xem xét Với cấp điện áp 22 kV, việc chuyển đổi từ 110 kV sang trung áp sẽ giảm thiểu tổn thất điện năng do khoảng cách ngắn Hơn nữa, việc chuyển đổi từ 22/0,4 kV giúp giảm chi phí đầu tư cho trạm biến áp so với cấp biến đổi 35/0,4 kV, do số lượng máy biến áp ít hơn Do đó, lựa chọn cấp điện áp nguồn là 22 kV là hợp lý.

Lựa chọn trạm biến áp

2.1 Xác định vị trí của trạm biến áp Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho trạm biến áp (TBA) cần thỏa mãn các điều kiện sau:

Máy biến áp cần được lắp đặt ở vị trí thuận lợi để dễ dàng thao tác vận hành, thay thế và sửa chữa Cần đảm bảo đủ không gian xung quanh để có thể thay máy một cách dễ dàng và gần các tuyến đường vận chuyển.

- Phải không ảnh hưởng đến giao thông và vận chuyển vật tư chính của xí nghiệp

Cần đảm bảo rằng không gian làm việc thuận tiện cho việc làm mát tự nhiên, đồng thời có khả năng phòng cháy, phòng nổ hiệu quả Ngoài ra, cần tránh để các hóa chất hoặc khí ăn mòn từ phân xưởng gây ảnh hưởng đến an toàn và sức khỏe.

-Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất

Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, có thể thấy rằng các phụ tải được sắp xếp với mật độ cao, do đó không thể đặt máy biến áp trong nhà xưởng Điều này xuất phát từ những lý do an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

Trang 14 trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường cao nhất bên trái, phía ngoài,ở rìa tường có chiều dài là

2.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp

2.2.1 Xác định số lượng máy biến áp

Tùy theo tính chất quan trong của phụ tải mà trạm cấp điện xác định số lượng máy biến áp cần đặt:

- Trạm cấp cho phụ tải loại III cần đặt 1 máy

- Trạm cấp cho phụ tải loại I cần đặt 2 máy trở lên

Trạm cấp cho phụ tải loại II cần thực hiện so sánh kinh tế kỹ thuật để quyết định lắp đặt 1 hoặc 2 máy Nếu không có đủ số liệu, có thể lựa chọn lắp 1 máy kết hợp với máy phát dự phòng.

Do ở đây trong phân xưởng phụ tải loại I nên ta cần phải đặt 2 máy biến áp làm việc song song

2.2.2 Chọn công suất máy biến áp

Trong trường hợp này phụ tải loại I nên ta có một số tiêu chuẩn để chọn máy biến áp sau:

❖ Khi hai máy vận hành bình thường :

❖ Khi một máy xẩy ra sự cố :

S đmB ≥ (n-1) * k S sc qt * k hc Trong đó:

Stt đại diện cho phụ tải tính toán của phân xưởng, trong khi n là số lượng máy biến áp của trạm Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k hc, được chọn là 1 do máy biến áp sản xuất tại Việt Nam Hệ số quá tải, k qt, cho phép máy biến áp quá tải 40% trong thời gian 5 ngày đêm khi một máy gặp sự cố và máy còn lại phải chịu toàn bộ công suất của phụ tải.

Trang 15 ngày đêm không quá 6 giờ 5 ngày đêm chính là khoảng thời gian cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới và thử nghiệm, lắp đặt để đưa máy dự phòng vào làm việc ( k qt = 1.4)

Công suất sự cố (S sc) là mức công suất mà một máy biến áp có thể chịu đựng khi gặp sự cố Trong trường hợp này, chúng ta có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm bớt áp lực cho máy biến áp còn lại.

Nên chọn máy biến áp cùng chủng loại và cùng công suất để thuận lợi cho việc lắp đặt,vận hành, sữa chữa và thay thế

Ta chọn 2 máy biến Máy biến áp đông anh EEMC.EVN-1000-22/0.4, mỗi máy có công suất định mức là 400 (kVA)

Công suất (kVA) Điện áp (kV) ΔP0

Theo bảng 12.pl “tr 470”, thông số kỹ thuật của máy biến áp (MBA) do ABB chế tạo được trình bày rõ ràng Giáo trình bài tập cung cấp điện của TS Trần Quang Khánh cũng đề cập đến bảng giá MBA do ABB sản xuất.

Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện một máy xẩy ra sự cố

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY VÀ CẤP ĐIỆN

Các phương án đi dây

❖ Phương án 1: Đặt tủ phân phối trung tâm ở tâm phụ tải cả phân xưởng, tủ động lực ở tâm phụ tải từng nhóm, đi dây tới từng phụ tải

Để tối ưu hóa hệ thống điện trong phân xưởng, phương án 2 đề xuất đặt tủ phân phối trung tâm ở rìa tường cao nhất bên trái, gần TBA Tủ động lực sẽ được bố trí ở trung tâm của từng nhóm phụ tải, với hệ thống dây dẫn được kết nối trực tiếp đến từng phụ tải.

Vị trí tâm của các nhóm phụ tải và tâm của toàn phân xưởng

➢ Theo phương pháp trung tâm tải ta có:

Toạ độ của trọng tâm phụ tải của nhóm được coi là vị trí của tủ động lực và được xác định theo biểu thức:

X, Y: là toạ độ của tâm của nhóm phụ tải xi, yi: là toạ độ của thiết bị phụ tải thứ i

Si: là công suất của thiết bị phụ tải thứ i

Từ đó ta có toạ độ của tủ động lực cho từng nhóm phụ tải là :

Bảng 3 1:Bảng tọa độ phụ tải nhóm 1

Stt Tên thiết bị Hệ số trên mặt bằng

Hệ số theo họ/tên

Bảng 3 2: Bảng tọa độ phụ tải nhóm 2

9 Bể dầu có tăng nhiệt 19 46,8 22,9 13.7 13.7 1 0.75 18.33 857.84 419.76

2 Máy nén cắt liên hợp 22 4,8 13,6 26.1 26.1 1 0.61 42.62 204.58 579.63

6 Bể ngâm dung dịch kiềm 26 12,8 12,0 10.0 10.0 1 0.75 13.29 170.11 159.48

10 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 30 20,1 8,5 6.7

4 Bàn thử thiết bị điện 34 34,6 14,2 13.7 13,7 1 0,65 21.15 729,02 299,19

7 Lò điện để luyện khuôn 37 40,8 13,8 4.2 8,3 0.5 0,61 6.81 835,99 282,76

8 Lò điện để nấu chảy 38 40,9 11,3 7.3 14,6 0.5 0,61 11.91 1468,31 405,67

9 Lò điện để mạ thiếc 39 40,9 8,3 5.2 10,5 0.5 0,65 8.05 987,73 200,44

12 Máy uốn các tấm mỏng 42 46,8 8,4 6.7 13,4 0.5 0,65 10.32 1447,05 259,72

Toạ độ của tâm phụ tải của nhóm 1 :

149,21 = 20,66 (m) Toạ độ của tâm phụ tải của nhóm 2 :

449,75 = 20,3 (m) Toạ độ của tâm phụ tải của nhóm 3 :

216.64 = 12,64 (m) Toạ độ của tâm phụ tải của nhóm 4 :

Tọa độ tâm phụ tải của toàn phân xưởng:

Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu

Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau:

Để đảm bảo hiệu suất điện, cần kiểm soát tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép Tuy nhiên, trong phân xưởng, điều kiện này có thể được bỏ qua do chiều dài đường dây ngắn, dẫn đến tổn thất điện áp ∆U không đáng kể.

Kiểm tra độ sụt áp khi khởi động động cơ lớn là cần thiết, nhưng trong trường hợp phân xưởng không sử dụng động cơ có công suất lớn, điều kiện này có thể được bỏ qua.

- Đảm bảo điều kiện phát nóng

Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính là đảm bảo điều kiện phát nóng Sau đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng

Cáp và dây dẫn được chọn cần thoả mãn: k1.k2.Icp ≥ Ilvmax (3.1)

- Icp: Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được

- I sc : Dòng điện chạy trên dây cáp khi đứt một lộ cáp, I sc = 2xI lv

- k1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp, do tính toán sơ bộ nên lấy k1 = 1

- k2: Hệ số hiệu chỉnh về số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp, do tính toán sơ bộ nên chọn k 2 = 1

3.2 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:

Mạng cáp cung cấp điện cho các thiết bị được kết nối trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoặc tủ phân phối (TPP) thông qua các đường cáp độc lập Mặc dù sơ đồ này mang lại độ tin cậy cao trong việc cung cấp điện, nhưng chi phí đầu tư khá lớn, thường được áp dụng cho các hộ loại I và loại II.

Hình 3.1: Sơ đồ hình tia

➢ Sơ đồ đường dây trục chính:

Sơ đồ phân nhánh dạng cáp cung cấp điện cho các thiết bị điện (TĐL) từ trạm phát điện (TPP) qua các đường cáp chính, cho phép nhiều tủ động lực cùng nhận điện Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là tiết kiệm cáp và giảm thiểu chủng loại cáp, phù hợp cho các phân xưởng có phụ tải nhỏ và phân bố không đồng đều Tuy nhiên, nhược điểm của nó là độ tin cậy trong việc cung cấp điện thấp, thường được áp dụng cho các hộ loại III.

Hình 3.2: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp

Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây với đường dây trục chính nằm trong nhà kết nối từ các trạm phát điện (TPP) đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính, cáp riêng được nối đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Mặc dù loại sơ đồ này thuận tiện cho lắp đặt và tiết kiệm cáp, nhưng nó không đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện và dễ gây ra sự cố, hiện chỉ còn thấy ở một số phân xưởng cũ.

Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây

Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không bao gồm các đường trục chính và đường nhánh, từ đó dẫn đến các phụ tải qua các đường cáp riêng Kiểu sơ đồ này phù hợp cho các phụ tải phân tán với công suất nhỏ, như mạng chiếu sáng và mạng sinh hoạt, thường được bố trí ngoài trời Mặc dù chi phí thấp, độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ này cũng tương đối hạn chế, nên thường được sử dụng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng.

Hình 3.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không

Từ TPP, các đường cáp dẫn điện được kết nối đến bộ thanh dẫn, sau đó nối bằng cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Sơ đồ này mang lại ưu điểm lắp đặt nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp, nhưng chi phí đầu tư khá cao Phương pháp này thường được áp dụng cho các hộ phụ tải có công suất lớn và mật độ phụ tải cao.

Hình 3.5: Sơ đồ thanh dẫn

Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải

Dựa trên các ưu và nhược điểm của từng loại sơ đồ cũng như sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, chúng tôi quyết định chọn sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện cho phân xưởng.

3.3 Lựa chọn dây dẫn từ nguồn đến tba của phân xưởng

Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp của phân xưởng là dây kép cáp lỗi đồng

Ta có dòng điện chạy trên đường dây:

2 √3 22= 20,92 (𝐴) Mật độ dòng kinh tế ứng với Tmax = 4500 (h) là 3,1 (A/mm 2 ) (Bảng 6.3 trang 156 sách lưới điện Trần Bách)

Vậy tiết diện cáp là:

3,1 = 6,75 (𝑚𝑚 2 ) Đối với đường dây trung áp, tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35mm 2 nên ta chọn loại dây XLPE.35 với r 0 = 0,524 Ω/km; x0= 0,13 Ω/km có I cp = 170 (A) do hãng FURUKAWA

Nhật Bản chế tạo nối từ nguồn vào trạm biến áp Khoảng cách từ nguồn vào trạm biến áp là L

Bảng 3 5: Bảng thông số dây dẫn TBA

Mã hiệu F (mm 2 ) ro(Ω/km) xo (Ω/km) I cp (A) Cáp được đặt trong rãnh

* Kiểm tra điều kiện phát nóng

Ilv≤ k1.k2.Icp và Isc ≤ Icp

Ilv: Dòng điện làm việc chạy trên cáp khi bình thường, (A)

Isc: Dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp, Isc = 2.Ilv (A)

Dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên cáp được ký hiệu là Icp (A) Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ được xác định là k1 = 0,96, trong khi hệ số hiệu chỉnh cho số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp là k2 = 0,93.

Ta có: Ilv = 20,92 (A) < 0,96.0,93.170 => thỏa mãn

* Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: ΔU = 𝑃 𝑡𝑡𝑝𝑥 𝑟 0 +𝑄 𝑡𝑡𝑝𝑥 𝑥 0

* Kiểm tra tổn thất điện năng: ΔA = 𝑃

* Chi phí tổn thất điện năng:

* Chi phí quy đổi của đường dây:

Trong đó: avh: Hệ số vận hành, với đường dây cáp avh = 0,1 atc: Hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn, atc = 1

K: Vốn đầu tư đường dây (lộ kép): K = 1,6.k0.L

3.4 Lựa chọn dây dẫn và đi dây trong phân xưởng a Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải của phân xưởng

- Chọn cáp từ TPP đến TĐL1

Suy ra: Dòng điện làm việc lớn nhất

Dòng điện cho phép tối thiểu của dây dẫn tiêu chuẩn là Icp ≥ Ilv = 107,68 (A) Do đó, chúng ta lựa chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XPLE, đai thép và vỏ PVC do hãng FURUKAWA Nhật Bản sản xuất.

Bảng 3 6 : Bảng thông số cáp N1

Mã hiệu F(A/m 2 ) ro(Ω/km) xo(Ω/km) I cp

Chi phí tổn thất hằng năm: C = ΔA.cΔ = 853,75.1600.10 -6 = 1,34 (.10 6 đồng)

Vốn đầu tư đoạn dây (lộ kép): K = 1,6.k0.L = 1,6.489,2.16.10 -3

Chi phí kinh tế:Z = (atc +avh).K +C = (0,1+0,2).12,52+ 1,34

Tính tương tự cho các đường dây khác, ta sẽ có kết quả cụ thể: Đồ án cung cấp điện cho phân xưởng loại I GVHD: T.S Đặng Việt Hùng

Nguyễn Đình Khang Trang29 D13 DCN&DD1 Đoạn dây L (m) r 0

P (kW) Q(kVAr) S (kVA) I (A) Itc(A) F tc

Nguyễn Đình Khang Trang30 D13 DCN&DD1

Bảng 3 7: Kết quả lựa chọn dây dẫn cho phương án 1

Tính toán tổn hao điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp cho phương án 1

- Hao tổn điện áp cực đại từ TBA – TPP – TĐL1 – các thiết bị của TĐL1: ΔU1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-TĐL1 + ΔUmaxTĐL1-tb = 0,07 + 0,71 + 1,9 = 2,68 (V)

Suy ra : Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp ΔUmax = ΔU1 = 2,68 (V) b Phương án 2: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng

Tính toán tương tự như phương án 1 ta được bảng

Nguyễn Đình Khang Trang 33 D13 DCN & DD1 Đoạn dây L (m) r 0

P (kW) Q(kVAr) S (kVA) I (A) Itc(A) F tc

Nguyễn Đình Khang Trang 34 D13 DCN & DD1

Nguyễn Đình Khang Trang 35 D13 DCN & DD1

Bảng 3 8: Kết quả lựa chọn dây dẫn cho phương án 2

Tính toán tổn hao điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp cho phương án 2

- Hao tổn điện áp cực đại từ TBA – TPP – TĐL1 – các thiết bị của TĐL1: ΔU1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-TĐL1 + ΔUmaxTĐL1-tb = 2,12 + 0,13 + 1,59 = 3,84 (V)

Suy ra: Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp ΔUmax = ΔU4 = 3,92 (V)

● Tổng kết và lựa chọn phương án tối ưu

- Xét các chỉ tiêu kĩ thuật:

Tổn thất điện áp cho phép: ΔU = 𝛥𝑈 𝑐𝑝 %.𝑈 đ𝑚

Như vậy cả hai phương án đều có ΔUmax Chọn sơ đồ đi dây của phương án 1 để cấp điện cho phân xưởng

Kiểm tra dây dẫn bằng tổn thất điện áp cho phép, ∆U ≤ ∆Ucp

Ta có bảng kiểm tra lựa chọn dây dẫn sau:

Bảng 3 10: Bảng kiểm tra lựa chọn dây dẫn Đoạn dây Fc (mm 2) ∆U (V) ∆Ucp (V) Kết luận

LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN

Lựa chọn các thiết bị của sơ đồ nối điện

1.1 Chọn tủ phân phối và tủ động lực

● Chọn vị trí của TPP, TĐL

Vị trí của TPP và TĐL phân xưởng được lựa chọn dựa trên các yếu tố kinh tế - kỹ thuật, an toàn và thuận tiện trong vận hành Tuy nhiên, việc thỏa mãn một yếu tố đôi khi lại mâu thuẫn với yếu tố khác Do đó, việc chọn vị trí đặt tủ cần phải hài hòa các yếu tố này và tuân thủ các nguyên tắc nhất định.

- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất cũng như giảm chi phí về dây …)

- Vị trí tủ phải không ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng

- Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành

- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp

Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, chúng ta cần lựa chọn vị trí của TPP và các TĐL sao cho thuận lợi và gần trung tâm phân xưởng nhất có thể.

Các thiết bị điện và sứ hoạt động chủ yếu ở ba chế độ: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Việc lựa chọn thiết bị nhằm đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và bền bỉ trong hệ thống Mỗi loại thiết bị được chọn dựa trên các điều kiện làm việc tương ứng, đảm bảo chức năng và tuổi thọ lâu dài của thiết bị.

- Ở chế độ làm việc lâu dài: Lựa chọn theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị:

- Ở chế độ làm việc quá tải: Lựa chọn the các hạn chế về điện áp và dòng điện phù hợp với mức dự trữ của thiết bị:

- Ở chế độ ngắn mạch: Lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị

- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt: Dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn …

Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng

Hình 3.1: Sơ đồ tủ phân phối + Chọn thanh góp của TPP

Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb = 𝑆 𝑡𝑡𝑝𝑥

√3.0,38= 723,92 (A) Trong đó: k1: Hệ số điều chỉnh (thanh đặt đứng k1 = 1, thanh đặt ngang k1 = 0,95) k2: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2 = 1

Icp: Dòng điện cho phép chạy qua thanh dẫn, (A)

Icb: Dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp, (A)

Ta chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có kích thước (50x5) mm, mỗi pha đặt 1 thanh với Icp = 860 (A)

=> k1.k2.Icp = 0,95.1.860 = 817 > 723,92 (A) thỏa mãn điều kiện chọn thanh góp

TDL1 TDL2 TDL3 TDL4 TCS

Bảng 4 1: Bảng thông số của thanh góp của TPP

(mm) I cp (A) r 0 (mΩ/m) x 0 (mΩ/m) Đơn giá (.10 3 đ/kg)

+ Chọn aptomat tổng của TPP

Aptomat được lựa chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm.Ap ≥ Uđm.mạng = 0,38 (kV)

Bảng 4 2: Bảng thông số của Aptomat tổng của TPP

U đm.Ap (V) I n (A) I k (kA) Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

+ Chọn aptomat nhánh của TPP

Bảng 4 3: Bảng thông số phụ tải tính toán của các nhóm

Nhóm P tt (kW) cos tb S tt (kVA) I tt (A)

Dựa vào bảng 3.3, dòng điện tính toán của phụ tải nhóm 2 là lớn nhất, vì vậy chúng ta chọn Aptomat nhánh của TPP theo yêu cầu của nhóm 2 Điện áp định mức cần đảm bảo là Uđm.Ap ≥ Umạng = 0,38 kV.

Dòng điện định mức: Iđm.Ap ≥ IttN2 = 227,3 (A)

Khi lựa chọn aptomat nhánh, cần xem xét các điều kiện tương tự như khi chọn aptomat tổng cho TPP Để thuận tiện trong việc mua sắm và thay thế, nên chọn các aptomat cùng loại.

Bảng 4 4: Bảng thông số của Aptomat nhánh của TPP

Số lượng U n (V) I n (A) I k (kA) Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

Mỗi tủ động lực được cung cấp điện từ thanh góp TPP của phân xưởng thông qua một đường cáp ngầm hình tia Tại đầu vào, Aptomat được lắp đặt để thực hiện chức năng đóng cắt và bảo vệ thiết bị khỏi quá tải và ngắn mạch Ngoài ra, các nhánh ra cũng có Aptomat nhánh nhằm bảo vệ trực tiếp cho các phụ tải, thường thì mỗi tủ động lực có từ 8 đến 12 đầu ra.

Hình 3.2: Sơ đồ tủ động lực

- Chọn thanh góp của tủ động lực

Thanh góp của tủ động lực được chọn theo điều kiện phát nóng: k1.k2.Icp ≥ Itt.max = 227,3 (A)

Bảng 4 5: Bảng thông số thanh góp của TDL

- Chọn Aptomat tổng của tủ động lực

TỪ TPP ÐẾN Ði đến cácThiết bị điện

Tương tự như đầu ra của TPP, ta có bảng:

Bảng 4 6: Bảng thông số các Aptomat tổng của TDL

Số lượng U n (V) I n (A) I k (kA) Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

- Chọn Aptomat nhánh của tủ động lực

Aptomat nhánh cần được lựa chọn dựa trên các tiêu chí tương tự như khi chọn aptomat tổng cho TPP Để thuận tiện trong việc mua sắm và thay thế, nên chọn các aptomat cùng loại Dưới đây là bảng tổng hợp kết quả của aptomat nhánh cho các tủ động lực.

Bảng 4 7: Bảng tổng hợp kết quả chọn Aptomat nhánh TĐL

Tên thiết bị Số hi ệu cos

7 Bể dầu có tăng nhiệt

12 Máy nén cắt liên hợp

2 Bể ngâm dung dịch kiềm

6 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt

10 Bàn thử thiết bị điện

Lò điện để luyện khuôn

Lò điện để nấu chảy

Lò điện để mạ thiếc

Máy uốn các tấm mỏng

Chọn dao cách ly bảo vệ cho dây dẫn từ điểm đấu điện (nguồn) đến TBA

- Điện áp định mức: Uđm.DCL ≥ Uđm.mạng = 22(kV)

- Dòng điện định mức: Iđm.DCL ≥ Ilv.max = 𝑆 𝑡𝑡𝑝𝑥

Tra bảng Phụ lục A – Bảng 20.a.pl.BT và Phụ lục B – Bảng 26.pl ta chọn

Bảng 4 8: Bảng thông số của dao cách ly của dây dẫn nguồn - TBA

I ôđ /s (kA/s) I xk (kA) Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

1.3 Chọn máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải được lựa chọn theo các điều kiện:

- Điện áp định mức: Uđm.MC ≥ Uđm.mạng = 22 (kV)

- Dòng điện định mức: Iđm.MC ≥ Ilv.max = 𝑆 𝑡𝑡𝑝𝑥

Ta chọn máy cắt không khí loại cố định 3 cực 3WL1112 – 2CB32 – 1AA2 do SIEMENS chế tạo với các thông số tra ở bảng giá thiết bị đóng cắt siemens

Bảng 4 9: Bảng thông số của máy cắt phụ tải

Số lượng I đm (A) I N (kA) Đơn giá (USD/bộ)

1.4 Chọn cầu chảy cao áp

Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TBA theo các điều kiện sau:

- Điện áp định mức: Uđm.CC ≥ Uđm.mạng = 22 (kV)

- Dòng điện định mức: Iđm.CC ≥ Ilv.max = 𝑘 𝑞𝑡𝑠𝑐 𝑆 𝑀𝐵𝐴

Tra bảng Phụ lục A – bảng 20.d.pl.BT ta chọn cầu chảy ΠKT do Nga chế tạo

Bảng 4 10: Bảng thông số của cầu chảy cao áp ΠKT Số lượng U n (kV) I n (A) Đơn giá (.10 3 /bộ)

1.5 Chọn thanh góp hạ áp của TBA

Thanh góp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb = 𝑆 𝑡𝑡𝑝𝑥

Sử dụng bảng Phụ lục A- bảng 20.a.pl.BT và Phụ lục B- bảng 24.pl, chúng ta chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật với kích thước 25x3 mm Mỗi pha sẽ được lắp đặt 3 thanh dẫn có dòng điện định mức Icp là 340 A.

=> k1.k2.Icp = 0,95.1.340 = 323 > 197,39 (A) thỏa mãn điều kiện chọn thanh góp

Bảng 4 11: Bảng thông số của thanh góp hạ áp TBA

1.6 Chọn Aptomat bảo vệ TBA

Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn được chọn theo các điều kiện sau:

- Điện áp định mức: Uđm.Ap ≥ Uđm.mạng = 0.38 (kV)

- Dòng điện định mức: Iđm.Ap ≥ Ilv.max = 𝑘 𝑞𝑡𝑠𝑐 𝑆 𝑀𝐵𝐴

√ 3.0,38 = 212,7 (A) Tra bảng Phụ lục A – Bảng 31.pl và Phụ lục B – Bảng 31.pl ta chọn Aptomat EA103G do Nhật Bản chế tạo

Bảng 4 12: Bảng thông số của Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn của dây dẫn TBA

U đm.Ap (V) I đm.Ap (A) I k (kA) Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

Tính toán ngắn mạch

Để kiểm tra được tất cả áp tô mát, các đường cáp và các thanh góp trong lưới đinn hạ áp phân xưởng cần tính 6 điểm ngắn mạch

Tính điểm ngắn mạch N0 để kiểm tra áp tô mát đầu nguồn cấp diện cho phân xưởng

Để kiểm tra các áp tô mát và thanh góp tại tủ phân phối của phân xưởng, cần thực hiện tính điểm ngắn mạch N Đồng thời, cũng cần kiểm tra cáp từ tủ phân phối của trạm biến áp đến tủ phân phối của phân xưởng.

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý lưới điện hạ áp phân xưởng và các điểm tính ngắn mạch

Tính điểm ngắn mạch N1, N2, N3, N4 để kiểm tra các áp tô mát, thanh góp đặt trong 4 tủ động lực và cáp từ tủ phân phối về các tủ động lực

Sơ đồ thay thế lưới hạ áp trong phân xưởng để tính toán ngắn mạch đã loại bỏ trở kháng của cáp tổng, áp tô mát tổng và thanh góp tại trạm biến áp Đồng thời, cũng không tính đến tổng trở của áp tô mát và thanh góp trong tủ phân phối cũng như các tủ động lực.

Hình 4.2: Sơ đồ thay thế ngắn mạch lưới hạ áp phân xưởng

Với MBA 1000 kVA – 22/0,4 kV có:

△ 𝑃 𝑁 = 0,98 kW, 𝑈 𝑁 = 6%, tính được ZB quy về hạ áp:

= 0,16 + 𝑗0.0096 (Ωm) Với cáp 150 mm 2 , tra được r0 = 0,124 (Ω/𝑘𝑚), x0 = 0,086 (Ω/𝑘𝑚)

Tổng trở đường cáp nguồn C0:

Với cáp 70 mm 2 , tra được r0 = 0,268 (Ω/𝑘𝑚), x0 = 0,095 (Ω/𝑘𝑚)

Từ đó ta tính được trị số dòng điện ngắn mạch và dòng điện xung kích tại các điểm ngắn mạch Điểm ngắn mạch N0:

Tương tự ta có bảng tổng hợp tính toán ngắn mạch cho phân xưởng như sau: Điểm NM Z N (𝛀𝐦) I N (kA)

Sơ đồ nguyên lý cấp điện

Sơ đồ nguyên lý mạng điện của phân xưởng

Sơ đồ nguyên lý TBA 2 máy kWh

Trạm biến áp phân phối kiểu xây 2 máy,4 buồng

Trong hệ thống điện, hai buồng máy biến áp được bố trí cách xa nhau bao gồm các thành phần quan trọng như máy biến áp, đầu cao áp, tủ cao áp, các tủ hạ áp, thanh cái hạ áp, thanh cái cao áp, rãnh cáp, hệ thống thông gió, ống dẫn cáp và lưới chắn an toàn.

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	1,43 MB