thiết kế hệ thống điện cho phân xưởng cơ khí, chương 8 ppt

Chng 8: Chọn dây dẫn và xác định tổn
thất công suất, tổn thất điện năng trong
mạng điện
*/ Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp
phân x-ởng.
Cáp cao áp đ-ợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện j
kt
. Đối
với nhà máy sản xuất máy kéo, thời gian sử dụng công suất lớn
nhất T
max
= 3960h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng ta tìm đ-ợc j
kt
=
3,1 A/mm
2
.
Tiết diện kinh tế của cáp:
F
kt
=
kt
j
I
max
mm
2
Các cáp từ TBATG về các trạm biến áp phân x-ởng đều là cáp lộ
kép nên:
I
max

=
dm
ttpx
U
S
.3.2
Dựa vào trị số F
kt
tính ra đ-ợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu
chuẩn cáp gần nhất.
Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:
k
hc
.I
cp
I
sc
Trong đó:
I
sc
- dòng điện xảy ra khi sự cố đứt 1 cáp, I
sc
= 2I
max
k
hc
=k
1
.k
2

k
1
- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k
1
=1.
k
2
hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một
rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300
mm. Tra phụ lục tìm đ-ợc
k
2
= 0.93.
Vì chiều dài cáp từ TBATG đến các TBA ngắn nên tổn thất điện áp
nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện
U
cp
.
Chọn cáp từ TBATG đến B1.
I
max
=
dm
ttpx
U
S
.3.2
=
10.3.2
18,2262

= 65,3 A.
Tiết diện kinh tế của cáp:
F
kt
=
kt
J
I
max
=
1,3
3,65
= 21,06 mm
2
.
Tra PL V.16.TL1 ta chọn F
tc
= 25 mm
2
, cáp đồng 3 lõi 10 kV cách
điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế
tạo, dòng điện cho phép d-ới đất ở 25
0
C là: I
cp
= 140 A.
Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:
0,93.I
cp
= 0,93.140 = 130,2 < 2.I

max
= 130,6 A
Vậy ta phải chọn cáp có F
tc
= 35 mm
2
, I
cp
= 170 A
Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:
0,93.I
cp
= 0,93.170 = 158,1 > 2.I
max
= 130,6 A
Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm
2
với I
cp
= 170 A
Tính toán hoàn toàn t-ơng tự cho các đ-ờng cáp còn lại. Kết quả
ghi trong bảng 3.6
*/ Chọn cáp hạ áp từ TBA phân x-ởng đến các phân x-ởng:
+ Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các ph-ơng án,
các đoạn giống nhau không xét đến trong quá trình so sánh kinh tế
giữa các ph-ơng án.
+ Cáp hạ áp đ-ợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép.
Đoạn đ-ờng cáp ở đây cũng ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể,
nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại điều kiện
U

cp
.
+ Cụ thể đối với ph-ơng án I, ta không cần tiến hành chọn cáp hạ
áp.
Tổng hợp kết quả chọn cáp của ph-ơng án I đ-ợc ghi trong
bảng d-ới đây:
Đ-ờng cáp
F
(mm
2
)
L
(km)
r
0
(/km)
R
(
)
Đơn giá
(10
6
đ/km)
Thành
tiền
(10
6
đ)
TBATG-
B1

2(3x35) 0,21 0,668 0,07 178,98 75,17
TBATG-
B2
2(3x35) 0,22 0,668 0,073 178,98 78,75
TBATG-
B3
2(3x25) 0,14 1,47 0,103 154,47 43,25
TBATG-
B4
2(3x25) 0,11 0,927 0,051 154,47 34
TBATG-
B5
2(3x35) 0,12 0,668 0,04 178,98 43
TBATG-
B6
2(3x50) 0,16 0,494 0,04 200,83 64,27
TBATG-
B7
2(3x25) 0,25 1,47 0,184 154,47 77,24
Tổng vốn đầu t- cho đ-ờng dây: K
D
= 415,68.10
6
đ
Bảng 3.6. Vốn đầu t- cho đ-ờng dây cáp cao áp ph-ơng án I
*/ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đ-ờng dây.
Tổn thất công suất tác dụng trên đ-ờng dây đ-ợc tính theo công
thức:

P =

dm
ttpx
U
S
2
2
.R.10
-3
(kW).
Trong đó:
R =
n
1
.r
0
.l ().
n: số đ-ờng dây đi song song
Tổn thất
P trên đoạn cáp TBATG B1 :

P =
dm
ttpx
U
S
2
2
.R.10
-3
=

2
2
10
18,2262
.0,07.10
-3
=3,58 (kW)
Các đ-ờng dây khác cũng tính toán t-ơng tự, kết quả cho trong
bảng d-ới đây:
Đ-ờng cáp
F
(mm
2
)
L
(km)
r
0
(/km)
R
(
)
S
tt
kVA
P
KW
TBATG-B1 2(3x35) 0,21 0,668 0,07 2262,18 3,58
TBATG-B2 2(3x35) 0,22 0,668 0,073 2418,35 4,27
TBATG-B3 2(3x25) 0,14 1,47 0,103 1717,4 3,04

TBATG-B4 2(3x25) 0,11 0,927 0,051 2190,42 2,45
TBATG-B5 2(3x35) 0,12 0,668 0,04 2239,65 2,01
TBATG-B6 2(3x50) 0,16 0,494 0,04 3107,68 3,86
TBATG-B7 2(3x25) 0,25 1,47 0,184 1475,49 4,01
Tổng tổn thất công suất tác dụng P = 23,22 kW
Bảng 3.7. Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đ-ờng dây cáp cao
áp
ph-ơng án I
*/ Xác định tổn thất điện năng trên đ-ờng dây.
Tổn thất điện năng trên đ-ờng dây đ-ợc tính theo công thức :
A
D
= P
D
. (kWh).
Trong đó:
- thời gian tổn thất công suất lớn nhất, =2369 với T
max
=
3960 h
A
D
= P
D
. = 23,22.2369 = 55008,18 (kWh).
c. Vốn đầu t- mua máy cắt điện trong mạng cao áp của ph-ơng
án I.
+ Mạng cao áp trong ph-ơng án có điện áp 10kV từ TBATG đến 7
trạm biến áp phân x-ởng. TBATG có hai phân đoạn thanh góp
nhận điện từ hai máy biến áp trung gian và hai phân đoạn thanh

góp nhận điện từ TBA khu vực.
+ Với 7 TBA , mỗi trạm có hai MBA nhận điện trực tiếp từ
hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đ-ờng cáp.
Vậy trong mạng cao áp của phân x-ởng ta sử dụng 14 máy cắt điện
cấp điện áp 10kV cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp hạ
áp điện áp 10kV ở TBATG, một máy cắt phân đoạn thanh góp cao
áp điện áp 35kV và 2 máy cắt ở phía hạ áp hai MBA của TBA khu
vực điện áp 35kV là 18 máy cắt điện.
+ Vốn đầu t- mua máy cắt điện trong ph-ơng án I:
K
MC
= n.M
n- số l-ợng máy cắt trong mạng cần xét đến.
M- giá máy cắt, M = 12000 USD (10kV), M = 30000USD
(35kV).
Tỷ giá quy đổi tạm thời 1USD = 15,85.10
3
đ
K
MC
= n.M = (15.12+3.30).10
3
.15,85.10
3
= 4279,5.10
6
đ.
d/ Chi phí tính toán của ph-ơng án I.
+Khi tính toán vốn đầu t- xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến
giá thành cáp, máy biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các

ph-ơng án.
(K= K
B
+K
D
+K
MC
), những phần giống nhau đã đ-ợc bỏ qua không
tính tới.
+Tổn thất điện năng trong các ph-ơng án bao gồm tổng tổn
thất điện năng trong các trạm biến áp và đ-ờng dây:
A=A
B
+A
D
+ Chi phí tính toán Z của ph-ơng án I:
Vốn đầu t-:
K
1
= K
B
+ K
D
+ K
MC
= (3588,2.10
6
+ 415,68.10
6
+ 4279,5) =

8283,38.10
6
đ
- Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đ-ờng
dây:

A=A
B
+A
D
=1,25.10
6
+ 55008,18 = 1,305.10
6

kWh
- Chi phí tính toán: Z
1
=(a
vh
+ a
tc
).K
1
+ c. A
1
=
=(0,1+ 0,2). 8283,38.10
6
+ 1000. 1,305.10

6

=3790,014.10
6
đ
2. Ph-ơng án II.
Ph-ơng án sử dụng TBATG nhận điện 35kV từ hệ thống về, hạ
xuống điện áp 10kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân
x-ởng. Các trạm biến áp đều hạ từ điện áp 10kV xuống 0,4kV để
cung cấp cho các phân x-ởng.
a.
Chọn máy biến áp phân x-ởng và xác định tổn thất điện năng
A trong các trạm biến áp.

Hình 4.2. Sơ đồ đi dây cao áp ph-ơng án II
*/ Chọn máy biến áp phân x-ởng.
Trên cơ sở chọn đ-ợc sông suất MBA ở phần trên ta có kết quả
chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân x-ởng:
TBA S
đm
(kVA)
U
c
/U
h
(kV)
P
0
(kW)
P

n
(kW)
U
n
(%)
I
0
(%)
Số
máy
Đơn
giá
(10
6
đ)
Thành
tiền
(10
6
đ)
TBATG 7500 38,5/11 24 75 7,5 3,5 2 740 1480
B1 1250 11/0,4 1,74 13,1 5 1,2 2 170 340
B2 1250 11/0,4 1,74 13,1 5 1,2 2 170 340
B3 1000 11/0,4 1,6 10 5 1,3 2 120,8 241,6
B4 1250 11/0,4 1,74 13,1 5 1,2 2 170 340
B5 2500 11/0,4 3,3 20,5 6 0,98 2 300 600
B6 1600 11/0,4 2,19 17,1 5 1 2 170 340
Tổng vốn đầu t- cho trạm biến áp: K
B
=3681,6.10

6
đ
Bảng 3.8. Vốn đầu t- máy biến áp trong ph-ơng án II
*/ Xác định tổn thất điện năng
A trong các trạm biến áp.
Tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp đ-ợc tính theo công
thức:
A = n. P
0
.t +
n
1
. P
n
.

.
2








dm
tt
S
S

kWh
Trong đó:
n-số máy biến áp ghép song song. (n = 2)
t-thời gian máy biến áp vận hành, với MBA vận hành suốt năm
t=8760h.
-thời gian tổn thất công suất lớn nhất.
= (0,124 + 10
-4
.T
max
)
2
.8760 h.
Với T
max
= 3960 h ta tính đ-ợc = 2369 h.

P
0
, P
n
tổn thất công suất không tải và tổn thất công
suất ngắn mạch
của MBA
S
tt
công suất tính toán của TBA.
S
dm
công suất định mức của MBA.

Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các trạm biến áp của
ph-ơng án II.
Tên Số S
tt
(kVA) S
đm
(kVA
P
0
(kW P
n
(kW A(kWh)
TBA má
y
) ) )
TBAT
G
2 12999,8
4
7500 24 75 687380
B1 2 2262,18 1250 1,74 13,1 81305,5
B2 2 2418,35 1250 1,74 13,1 88547,7
B3 2 1717,4 1000 1,6 10 62968,4
B4 2 2190,42 1250 1,74 13,1 78114,1
B5 2 3692,32 2500 3,3 20,5 110783,2
7
B6 2 3107,68 1600 2,19 17,1 114781,2
Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: A
B
=1,224.10

6
kWh
Bảng 3.9. Tổn thất trong các trạm biến áp phơng án II
b.
Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện
năng trong mạng điện.
*/ Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân
x-ởng.
Tính hoàn toàn t-ơng tự ph-ơng án I ta có kết quả ghi trong bảng
sau.
Đ-ờng
cáp
F
(mm
2
)
L
(km)
r
0
(/km)
R
(
)
Đơn
giá
(10
6
đ/km)
Thành

tiền
(10
6
đ)
TBATG-
B1
2(3x35) 0,21 0,668 0,07 178,98 75,17
TBATG-
B2
2(3x35) 0,22 0,668 0,073 178,98 78,75
TBATG-
B3
2(3x25) 0,14 1,47 0,103 154,47 43,25
TBATG-
B4
2(3x25) 0,11 0,927 0,051 154,47 34
TBATG-
B5
2(3x50) 0,12 0,494 0,03 200,83 48,2
B5-9 2(9x500+500) 0,23 0,051 0,006 1500 690
TBATG-
B6
2(3x50) 0,16 0,494 0,04 200,83 64,27
Tổng vốn đầu t- cho đ-ờng dây: K
D
=1033,64.10
6
đ
Với đ-ờng dây B5-9 là loại cáp hạ áp 0,4 kV.
Bảng 3.10. Chi phí cho các đ-ờng cáp cao áp trong mạng điện

ph-ơng án II