bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>BÀI TẬP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆNI. Nội dung</b>

<b> Thiết kế cung cấp điện cho một Nhà máy chế tạo máy kéoII. Các số liệu ban đầu</b>

1. Phụ tải điện của nhà máy (Hình 1 và Bảng 1)

2. Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (Hình 2 và Bảng 2)3. Điện áp nguồn: Uđm = 35kV hoặc 22kV

4. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 310 MVA

5. Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: dây nhôm lõi thép (AC) treo trên không

6. Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 8km7. Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn8. Nhà máy làm việc: 3 ca, Tmax = 2800 giờ

<b>III. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn</b>

1. Xác định phụ tải tính tốn của PXSCCK và toàn nhà máy2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

3. Thiết kế mạng điện cao áp động lực cho PXSCCK

Giảng viên hướng dẫn<small>Ký và ghi rõ họ tên</small>

<b>Nguyễn Đức Tuyên</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Bảng 1. Phụ tải của nhà máy luyện kim đenST

Tên phân xưởng Công suất đặt(kW) Loại hộ tiêu thụ

1 Khu nhà phòng ban quản lý vàxưởng thiết kế

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Bảng 2. Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí.

1 máy Tồn bộ

<b> Bộ phận Dụng cụ (B)</b>

27 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2.8

<b>Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện (A)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy ^P<small>đm</small> (kW)1 máy Toàn bộ

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>-Lời nói đầu</b>

Trong cơng cuộc xây dựng và phát triển đất nước hiện nay thì ngành cơng nghiệpđiện ln giữ một vai trị hết sức quan trọng, trở thành ngành không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và thiết kế cung cấp điện là việc đầu tiên ta phải làm. Khi xây dựng một nhà máy, một khu kinh tế, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng cho máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người. Sự phát triển của các ngành công nghiệp và nhu cầu sử dụng điện năng đã thúc đẩy sự phát triển không ngừng của hệ thống điện cả về công suất truyền tải và mức độ phức tạp với sự yêu cầu về chất lượng điện ngày càng cao đòi hỏi người làm chuyên môn cần phải nắm vữngkiến thức cơ bản và hiểu biết sâu rộng về hệ thống điện.

Khi các nhà máy và xí nghiệp khơng ngừng được xây dựng thì các hệ thống cungcấp điện cũng cần phải được thiết kế và xây dựng. Từ yêu cầu thực tế đó, cùng

<b>những kiến thức đã được học, em nhận được đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo, với đặc thù của loại nhà máy này là có </b>

nhiều thiết bị và công đoạn yêu cầu được cung cấp điện một cách liên tục với chất lượng được đảm bảo. Bài tập lớn được chia thành các chương sau: Chương 1: Xác định phụ tải tính tốn

Chương 2: Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy Chương 3: Thiết kế mạng điện hạ áp động lực cho PXSCCkTrong quá trình thiết kế khơng tránh khỏi những sai sót vì cịn hạn chế về kiến thức và kĩ năng mềm của em. Vì vậy, em mong nhận được sự góp ý và chỉnh sửa từ thầy.

Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2022 Sinh viên

<b> Nguyễn Văn Đức</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>MỤC LỤC</b>

<b>CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN...1</b>

1.1. Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn...1

1.1.1. Phương pháp xác định Ptt theo hệ số Knc và Pđ...1

1.1.2. Xác định Ptt theo cơng suất trung bình và hệ số cực đại Kmax. .11.1.3. Phương pháp xác định phụ tải tính tốn cho tải chiếu sáng...3

1.1.4. Tính tốn phụ tải tính tốn từng phần của mỗi phân xưởng...3

1.2. Phụ tải tính tốn tồn nhà máy...3

1.3. Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa cơ khí...3

1.3.1. Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng sửa chữa cơ khí...3

1.3.2. Tính tốn phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí...9

1.3.3. Xác định phụ tải tính tốn của tồn phân xưởng sửa chữa cơ khí. 101.4. Xác định phụ tải tính tốn cho các phân xưởng cịn lại...10

1.5. Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy...12

1.6. Xác định biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy...12

1.6.1. Tâm phụ tải điện...12

1.6.2. Biểu đồ phụ tải điện...13

<b>CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY...15</b>

2.1. Đặt vấn đề...15

2.2. Xác định điện áp liên kết với nguồn...15

2.2.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp cho nhà máy...15

2.2.2. Phương án lựa chọn trạm biến áp phân xưởng...15

2.2.3 Phương án cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng...20

2.2.4. Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp...20

2.3. Tính tốn kinh tế - kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý...23

2.3.1. Các cơng thức tính tốn...23

2.3.2. Phương án 1...25

2.3.3. Phương án 2...30

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

2.4.2. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm và TBA phân xưởng...46

<b>CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ... 62</b>

3.1. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối...62

3.1.1. Lựa chọn cáp tổng hạ áp và aptomat tổng cho TBA ...62

3.1.2. Chọn áp tô mát đầu nguồn đặt tại TBA B4 và cáp từ TBA B4 về tủ phân phối của phân xưởng...63

3.2. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối...63

3.2.1. Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối...63

3.2.2. Lựa chọn thanh góp trong tủ phân phối...64

3.2.3. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực...64

3.3. Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp để kiểm tra cáp và áptơmát...65

3.4. Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp để kiểm tra cáp và áptơmát...66

3.4.1. Tính ngắn mạch tại N1...66

3.4.2. Tính ngắn mạch tại N2...67

3.4.3. Tính ngắn mạch tại N3...68

3.5. Lựa chọn thiết bị trong TĐL và dây dẫn đến thiết bị của phân xưởng...69

3.5.1. Lựa chọn áp tô mát tổng của các TĐL...69

3.5.2. Lựa chọn áp tô mát nhánh và dây dẫn đến từng thiết bị trong nhóm69<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO...75</b>

<b>DANH MỤC HÌNH VẼ</b>Hình 1. Vịng trịn phụ tải...14

Hình 2. Bản đồ phụ tải của nhà máy luyện kim đen...16

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Hình 8. Sơ đồ trạm biến áp trung tâm phương án 1...31

Hình 17. Sơ đồ ghép nối trạm trung tâm...49

Hình 18. Sơ đồ tính tốn ngắn mạch phía cao áp N1 và phía hạ áp N’1...53

Hình 19. Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N1...53

Hình 20. Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N2...53

Hình 21. Sơ đồ nguyên lý TBA phân xưởng...56

Hình 22. Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA...56

Hình 23. Sơ đồ ngun lý mạng tịa nhà...62

Hình 24. Sơ đồ tủ phân phối...64

Hình 25. Sơ đồ nguyên lý...66

Hình 26. Sơ đồ thay thế...66

Hình 27. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí72Hình 28. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí...73

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>DANH MỤC BẢNG</b>

Bảng 1. Phụ tải tính tốn nhóm I...4

Bảng 2. Phụ tải tính tốn nhóm II...5

Bảng 3. Phụ tải tính tốn nhóm III...6

Bảng 4. Phụ tải tính tốn nhóm IV...7

Bảng 5. Phụ tải tính tốn nhóm V...8

Bảng 6. Phụ tải tính tốn nhóm VI...9

Bảng 7. Tổng hợp phụ tải tính tốn của các nhóm...10

Bảng 8. Danh sách các phân xưởng và thông số tra cứu...11

Bảng 9. Tổng hợp phụ tải tính tốn của các phân xưởng...12

Bảng 10. Tâm phụ tải phân xưởng...14

Bảng 11. Biểu đồ phụ tải điện của các phân xưởng...15

Bảng 12. Phân loại phụ tải...19

Bảng 13. Hai phương án lựa chọn TBA phân xưởng...21

Bảng 14. Tổng hợp các phương án...25

Bảng 15. Máy biến áp các trạm phương án 1...28

Bảng 16. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 1...28

Bảng 17. Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2...30

Bảng 18. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 1...30

Bảng 19. Thông số MBA phương án 2...33

Bảng 20. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 2...33

Bảng 21. Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2...35

Bảng 22. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 2...36

Bảng 23. Thông số MBA phương án 3...38

Bảng 24. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 3...38

Bảng 25. Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 3...39

Bảng 26. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 3...40

Bảng 27. Thông số MBA phương án 4...42

Bảng 28. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 4...43

Bảng 29. Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 4...44

Bảng 30. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 4...44

Bảng 31. Tổng kết các phương án...46

Bảng 32. Thông số máy cắt được chọn...49

Bảng 33. Thông số đường dây trên khơng và cáp cao áp...53

Bảng 34. Trị số dịng ngắn mạch...54

Bảng 35. Tổng trở máy biến áp quy về phía hạ áp...55

Bảng 36. Trị số dòng ngắn mạch tại điểm N’1,…N’7...55

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Bảng 37. Thông số kĩ thuật của tủ đầu vào 8DH10...58

Bảng 38. Thông số dao cách ly...58

Bảng 39. Kiểm tra Dao cách ly...58

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG 1. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN1.1.Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn</b>

Phụ tải tính tốn (P ) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất<small>tt</small>

của một hay nhiều nhóm thiết bị dùng điện. Đó là công suất giả định không đổi trong suốt quá trình làm việc, nó gây ra hậu quả phát nhiệt hoặc phá hủy cách điện đúng bằng công suất thực tế đã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm việc. Vì vậy trong thực tế thiết bị cung cấp điện nhiệm vụ đầu tiên là xác định Ptt của hệ thống cần cung cấp điện. Tùy theo quy mô mà phụ tải điện phải được xác định theo thực tế hoặc phải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiềunăm sau đó.

Phụ tải tính tốn được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như: MBA, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt,..., tính tốn tổn thất cơng suất điện năng, lựa chọn bù… Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng máy, chế độ vận hành…

→ Phụ tải tính tốn nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị, ảnh hưởng đến chất lượng, độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện. Do đó việc lựa chọn phụ tải tính tốn một cách phù hợp đóng phần quan trong đến thành công của bản thiết kế.

<b>1.1.1. Phương pháp xác định Ptt theo hệ số Knc và Pđ</b>

Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết.

(0.1)(1.2) Trong đó:

P : Công suất tác dụng tính tốn<small>tt</small>

Q : Cơng suất phản kháng tính tốn<small>tt</small>

K : Hệ số nhu cầu trả từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng<small>nc</small>

P : Công suất đặt của các phân xưởng<small>đ</small>

tan Hệ số tính tốn tra từ cosφ: φ

<b>1.1.2. Xác định Ptt theo cơng suất trung bình và hệ số cực đại Kmax</b>

Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi tiết cho từng PX, có thơng tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được cơng suất và q trình cơng nghệ của từng máy. Tiến hành thiết kế mạng hạ áp của PX, số liệu đầu tiên cần xác định là Ptt của từng thiết bị với từng nhóm thiết bị trong PX.

Với một động cơ:

Với nhóm động cơ n ≤ 3:

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Với nhóm động cơ n 4:

Trong đó:

K : Hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay)<small>sd</small>

K : Hệ số cực đại tra bảng từ K và n (số thiết bị dùng điện hiệu quả)<small>maxsdhq</small>

<b>Trình tự xác định n :<small>hq</small></b>

Xác định n : Số động cơ có cơng suất <small>1</small> ≥ 1/2 cơng suất của động cơ có cơng suất max trong nhóm.

Xác định P : Tổng cơng suất của các động cơ có cơng suất ≥ 1/2 cơng suất của <small>1</small>

động cơ có cơng suất max trong nhóm.

(1.6) Xác định n* và P*:

(0.7)(1.8)Trong đó:

P: Tổng cơng suất nhóm n: Tổng số thiết bị trong nhómTừ n* và P* tra bảng PL I.5[1,255] được Xác định nhq theo công thức:

(1.9)Chú ý:

Khi tra bảng kmax chỉ bắt đầu từ n = 4<small>hq</small>

Khi < 4, Ptt được tính như sau:

(1.10)Trong đó:

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>1.1.3. Phương pháp xác định phụ tải tính tốn cho tải chiếu sáng</b>

Phụ tải chiếu sáng được tính theo cơng suất chiếu sáng trên một đơn vị điện tích ().

(1.13)Trong đó:

P : Suất chiếu sáng trên đơn vị S (<small>0</small>

<b>1.2. Phụ tải tính tốn tồn nhà máy</b>

PTTT bằng tổng phụ tải của các phân xưởng có kể đến hệ số sử dụng đồng thời(1.16)(1.17)(1.18)Hệ số được xác định theo từng trường hợp sau:

= 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2→ 4 = 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5→10

<b>1.3. Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa cơ khí1.3.1. Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng sửa chữa cơ khí</b>

Do các thiết bị trong phân xưởng có cơng suất và chế độ làm việc khác nhau nên ta cần phải phân nhóm phụ tải để xác định phụ tải tính tốn được chính xác.

Ngun tắc phân nhóm phụ tải:

Việc thiết bị cùng nhóm cần phải ở gần nhau để giảm chiều dài dây dẫn (giảm đầu tư và tổn thất)

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương pháp cấp điện

Tổng cơng suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tải độnglực

Số lượng thiết bị trong nhóm khơng q nhiều vì đầu ra của tải động lực là8 đến 12

Tuy nhiên khi phân nhóm ta cần chuyển các thiết bị một pha về thiết bị 3 pha. Ở đây có máy biến áp hàn là thiết bị 1 pha làm việc ngắn hạn. Do vậy ta cần quy đổi phụ tải này về phụ tải 3 pha làm việc dài hạn theo công thức:

Dựa theo các ngun tắc và vị trí, cơng suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí (bản vẽ số 3), ta chia các thiết bị của phân xưởng này thành 6 nhóm và tính tốn phụ tải của từng nhóm như sau:

<b>a. Nhóm 1:</b>

Bảng 1.1: Số liệu tính tốn nhóm 1

STT Tên thiết bịBộphận

Sốlượngcó dây

Kí hiệutrênmặtbằng

Từ bảng 1.1 ta có các số liệu sau:-

-

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

-Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 1 là:

<b>b. Nhóm 2:</b>

Bảng 1.2. Số liệu tính tốn nhóm 2

STT Tên thiết bị

Bộ phận

gSố lượng có dây

Kí hiệutrên mặt bằng

Một máy

Tồn bộ

-Ta tính tốn được:-

-Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 2 là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>c. Nhóm 3:</b>

Bảng 1.3. Số liệu tính tốn nhóm 3

STT Tên thiết bị

Bộ phận

gSố lượngcó dây

Kí hiệutrên mặt bằng

Một máy

Tồn bộ

Từ bảng 1.3 ta có các số liệu sau:-

-Ta tính tốn được:-

-Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 3 là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

STT Tên thiết bị

Bộ phận

Số lượng có dây

Kí hiệu trên mặt bằng

Một máy

Tồn bộ

-Ta tính tốn được:-

-Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 4 là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>e. Nhóm 5:</b>

Bảng 1.5. Số liệu tính tốn nhóm 5

STT Tên thiết bị

Bộ phận

gSố lượng có dây

Kí hiệu trên mặt bằng

Một máy

Tồn bộ

7 Máy mài phẳng có

8 Máy mài phẳng có trục nằm

Từ bảng 1.5 ta có các số liệu sau:-

-Ta tính tốn được:-

-Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 5 là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>f. Nhóm 6:</b>

Bảng 1.6. Số liệu tính tốn nhóm 6

STT Tên thiết bị

Số lượng có dây

Kí hiệu trên mặt bằng

-Ta tính tốn được:-

-Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được: .Phụ tải tính tốn của nhóm 6 là:

<b>1.3.2. Tính tốn phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí</b>

Đo trên hình vẽ ta được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Với tỉ lệ 1: 4500 ta tính được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là: .

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Ta có cơng suất chiếu sáng phân xưởng:

(do đèn sợi đốt có cos=0)

<b>1.3.3. Xác định phụ tải tính tốn của tồn phân xưởng sửa chữa cơ khí</b>

Là phân xưởng sửa chữa cơ khí nên chọn hệ số đồng thời: k = 0,85<small>đt</small>

Cơng suất tính tốn tác dụng tồn phân xưởng là:

Cơng suất tính tốn phản kháng tồn phân xưởng là:

Cơng suất tính tốn tồn phần của phân xưởng là:

Hệ số cơng suất tồn phân xưởng:

Dịng điện tính tốn tồn phân xưởng:

<b>1.4. Xác định phụ tải tính tốn cho các phân xưởng cịn lại</b>

Do chỉ biết cơng suất đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo cơng suất đặt và hệ số K .<small>nc</small>

Các công thức cần sử dụng:+ Phụ tải động lực:

Tra bảng PLI.3 để tìm K và <small>nc</small> , + Phụ tải chiếu sáng:

Trong đó: S: diện tích cần chiếu sángTra PLI.2 tìm P (cơng suất chiếu sáng <small>0</small> )+ Tính S của từng phân xưởng<small>tp</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>1.5. Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy</b>

Có 9 phân xưởng nên ta chọn k = 0,85<small>đt</small>

Cơng suất tính tốn tác dụng của tồn nhà máy là:

Cơng suất tính tốn phản kháng tồn nhà máy:

Cơng suất tính tốn tồn phần nhà máy là:

Hệ số cơng suất tồn nhà máy:

<b>1.6. Xác định biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy1.6.1. Tâm phụ tải điện</b>

Tâm phụ tải điện là điểm mà thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu

Trong đó:

: Cơng suất của phụ tải thứ i.

: Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.Tọa độ tâm phụ tải M(x<small>0</small>;y ;z<small>00</small>) được xác định như sau:

Trong đó:

,: tọa độ tâm phụ tải điện

: Cơng suất toàn phần của phụ tải thứ i.

(x ;y ;z<small>iii</small>): Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tuỳ ý chọn.

Trong thực tế thường ít quan tâm đến tọa độ z nên ta chỉ xác định tọa độ x và y của tâm phụ tải.

Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Bảng 1.8. Tâm phụ tải phân xưởng

Vậy tâm phụ tải tính tốn được xác định bằng:

<b>1.6.2. Biểu đồ phụ tải điện</b>

Ta cần xác định biểu đồ phụ tải để xác định vị trí đặt các trạm biến áp một cách hợp lý trên mặt bằng của xí nghiệp.

Biểu đồ phụ tải cho ta thấy tồn cảnh bố trí thiết bị đồng thời cho ta thấy cường độ tiêu thụ điện của từng điểm tải và mật độ phân bố phụ tải trên sơ đồ tổng thể để từ đó dễ dàng lựa chọn điểm đặt hợp lý của trạm biến áp. Biểu đồ phụtải có thể được xây dựng bằng cách biểu thị phụ tải của các điểm dưới dạng hình trịn bán kính r.

( 1.19)Trong đó:

: là cơng suất tính tốn của phân xưởng thứ i m: là tỷ lệ xích tùy chọn

Hình 3. Vịng trịn phụ tải

Vịng tròn phụ tải gồm 2 phần tương ứng với các phụ tải động lực (phần gạch ngang) và phụ tải chiếu sáng (phần màu trắng). Độ lớn góc biểu thị cho độ lớn của cơng suất tính tốn chiếu sáng:

( 1.20)

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Bảng 1.9. Biểu đồ phụ tải điện của các phân xưởng

Từ tính tốn trên ta đưa ra được hình vẽ biểu đồ phụ tải điện:

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện- Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành- An toàn cho người và thiết bị

- Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện- Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính tốn thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau:1. Vạch các phương án cung cấp điện

2. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của trạm biến áp và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án

3. Tính tốn kinh tế lựa chọn phương án hợp lý4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

<b>2.2. Xác định điện áp liên kết với nguồn</b>

<b>2.2.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp cho nhà máy</b>

Ta có biểu thức kinh nghiệm để xác định điện áp liên kết với nguồn:(2.1)Trong đó:

L: khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km) P: Cơng suất tính tốn tác dụng của toàn nhà máy (MW)

Với số liệu đề bài cho cho và bảng 11 ta có: L = 8 (km), P= 10,526(MW).

Từ đó ta chọn mang điện trung áp với điện áp 35 kV

<b>2.2.2. Phương án lựa chọn trạm biến áp phân xưởng</b>

Các trạm biến áp (TBA) phân xưởng được lựa chọn trên các nguyên tắc sau:Vị trí TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyện, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế.

Số lượng MBA đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào các yêu cầu cung cấp điện của phụ tải. Các TBA cung cấp cho hộ tiêu thụ loại I và loạiII nên đặt 2 MBA, phụ tải loại III chỉ cần 1 MBA.

Dung lượng các MBA được lựa chọn theo điều kiện:

Trong đó:

: là phụ tải tính tốn máy biến áp: là số máy biến áp trong trạm

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

( 2.12)Trong đó:

R là điện trở đường dây và được tính bởi cơng thức: Với n là số dây song song

là điện trở trên 1 km đường dâyL là chiều dài đường dây (km )Tổn thất điện năng:

( 2.13)

<b>2.3.2. Phương án 1</b>

Hình 5. Phương án 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Bảng 3. Máy biến áp các trạm phương án 1

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là

Tổn thất điện năng trong TBA trung gian tính theo cơng thức (2.5):=229525 kWh

Tương tự với các trạm cịn lại ta có bảng sau:

Bảng 4. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1. Lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp từ TBATG về TBA phân xưởng* Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, PVC do hãng FURUKAWA sản xuất

Theo cơng thức (2.8), dịng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ đường cáp nối từ TBATGvề TBA phân xưởng B1 là:

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7)

Tra bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV,ta chọn đượccáp có tiết diện gần nhất F= 35 , Icp = 170 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theocơng thức ( 2.9 ) :

Dịng điện lớn nhất đi qua cáp :

Điều kiện chọn cáp : . Tra phụ lục Tra bảng PL4.24 ta chọn tiết diện 4G95 có tiếtdiện 95 , = 298 A. Các hạ áp , ,

Bảng 5. Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2

Giá Tiền

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

TBATG-B6 1321.855 35.30 11.39 2(3*16) 110 ₁₈₇ 0.11 _20.57TBATG-

B7 1222.7 31.53 10.17 2(3*16) 110 ₁₂₀ 0.11 _13.2TBATG-

<b>Tổng vốn đầu tư đường dây, </b> ^742.72

Vậy vốn đầu tư:

2. Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng

Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có ro = 0,268 Ω/km, L= 125m = 0,5.0,268.125.0,001 = 0.017 Ω

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo cơng thức (2.12)Tương tự với các đường cáp khác. Ta có bảng:

Bảng 6. Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 1

deltaP, kW

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

( 2.14) + n : số máy cắt trong mạng cần xét đến

=15.120.+ 2.160.2120.

d) Chi phí tính tốn phương án 1Tổng vốn đầu tư

K = ++ = ( 742,72 +2120 ) . = 11563 triệu đồngTổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy :

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<b>2.3.3. Phương án 2</b>

Hình 7. Phương án 2a) Tính tốn vốn đầu tư và tổn thất cho các máy biến áp

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục b của 2.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA

Bảng 7. Thông số MBA phương án 2

UC/UH deltaPokW

Io% Un% Số máy

10^6 đThànhTiền(*)10^6 đ

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

<b>Tổng vốn đầu tư TBA, 8550</b>

Vậy vốn đầu tư máy biến áp là = 8550.000.000 đồng

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là:

Tổn thất điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.4):

<small> </small>= 229525 kWh

Tương tự với các trạm cịn lại ta có bảng sau:

Bảng 8. Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 2

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là = 582450 kWh

b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1. Lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp từ TBATG về TBA phân xưởng

* Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp 3 lõi cách điện XLPE , đai thép , PVC do hãng FURUKAWA sản xuất.

Theo cơng thức (2.8), dịng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TBATG về TBA phân xưởng B1 là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

A Fktmm

F,

ĐơnGiá10 đ/m<small>6</small>

Tiền10 đ<small>6</small>TBATG-

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<b>Tổng vốn đầu tư đường dây </b> ^756.54

Vậy vốn đầu tư dây cáp :

2. Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng

Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có ro = 0,268 Ω/km, L= 125m = 0,5.0,268.125.0.268= 0,017 Ω

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo cơng thức (2.11)Tương tự với các đường cáp khác. Ta có bảng:

Bảng 10. Tổn thất cơng suất tác dụng trên các đường dây phương án 2

Stt, kVA delta PkW

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Hình 8. Sơ đồ trạm biến áp trung tâm phương án 2Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau:

+ 12 máy cắt cấp điện tại 6 đường dây kéo cấp điện cho các TBA phân xưởng+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATT

+ 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung tâm.+ 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung tâm.Vốn đầu tư máy cắt là:

= 17.120.+2.160. = 2360.d) Chi phí tính tốn phương án 2

Tổng vốn đầu tư

K = ++ = ( 756,54 +2360 ) . = 11667 triệu đồngTổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy = = 582450 +80497,35 = 662947 kWh

Chí phí tính tốn phương án II11667. + 662947.1000 4163 triệu đồng

(c=1000 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuất)

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>2.3.4. Phương án 3</b>

Hình 9. Phương án 3a) Tính tốn vốn đầu tư và tổn thất cho các máy biến áp

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục b của 2.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA

Bảng 11. Thông số MBA phương án 3

10^6 đThànhTiền(*)10^6 đTrạm

</div>