đề a thiết kế cung cấp điện cho px sx công nghiệp

Đồ án cung cấp điện

MỤC LỤC

MỤC LỤC.......................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................4

CHƯƠNG 1.....................................................................................................................5

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI...................................................................................................5

1.1) Tính toán phụ tải.............................................................................................7

1.1.1) Xác định phụ tải động lực của phân xưởng...............................................7

1.1.1) Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng............................................7

1.1.2) Tổng hợp phụ tải cho phân xưởng.............................................................9

1.2) Xác định phụ tải của các phân xưởng khác....................................................9

1.3) Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp...................................................................10

1.3.1) Tính toán phụ tải cho toàn nhà máy........................................................10

1.3.2) Xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng..................................................11

CHƯƠNG 2...................................................................................................................13

SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY....................................................13

2.1) Chọn cấp điện áp phân phối.........................................................................13

2.2) Xác định vị trí đặt của TBATT....................................................................14

2.3) Chọn công suất và số lượng các MBA cho các trạm....................................15

2.3.1) Lựa chọn số lượng MBA cho các trạm phân xưởng...............................16

2.3.2) Lựa chọn công suất cho các máy biến áp ở trạm phân xưởng................17

2.4) Chọn dây dẫn điện từ nguồn đến các phân xưởng.......................................18

2.5) Lựa chọn sơ đồ nối điện cho các phân xưởng..............................................19

2.5.1) Xác định tiết diện dây dẫn và chi phí kinh tế cho phương án 1..............20

2.5.2) Xác định tiết diện dây dẫn và chi phí kinh tế cho phương án 2..............22

CHƯƠNG 3...................................................................................................................25

TÍNH TOÁN ĐIỆN.......................................................................................................25

3.1) Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và máy biến áp...........................25

3.1.1) Trên các đường dây.................................................................................25

Sinh viên: Phạm Đình Đức Trang 1


3.1.2) Trên máy biến áp.....................................................................................25

3.2) Xác định tổn hao điện năng..........................................................................26

3.2.1) Tổn hao điện năng trên đường dây..........................................................26

3.2.2) Tổn hao điện năng trên máy biến áp.......................................................26

CHƯƠNG 4...................................................................................................................28

CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN.....................................................................28

4.1) Ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện............................................................28

4.1.1) Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp hạ áp.......................................28

4.1.2) Xác định dòng ngắn mạch.......................................................................28

4.2) Lựa chọn các trang thiết bị điện.......................................................................31

4.2.1) Phía cao áp..............................................................................................31

4.2.2) Chọn các thiết bị phía sau TPPTT...........................................................32

4.3) Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ..........................................................34

CHƯƠNG 5...................................................................................................................35

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT...................................................................................35

5.1) Các phương án tiết kiệm và nâng cao hệ số cos........................................35

5.2) Nâng cao hệ số công suất bằng tụ điện........................................................38

5.3) Đánh giá hiệu quả bù....................................................................................41

CHƯƠNG 6...................................................................................................................43

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT..................................................................43

KẾT LUẬN...................................................................................................................45

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................46



LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước, nền công nghiệp luôn

giữ một vai trò quan trọng. Một trong những ngành cốt lõi là ngành công nghiệp điện,

bởi lẽ điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong mọi ngành nghề

của đời sống kinh tế quốc dân.

Trong bối cảnh các nhà máy xí nghiệp công nghiệp được thành lập, xây dựng,

đòi hỏi được cung cấp điện một cách đầy đủ, an toàn và chất lượng tốt nhất. Để đáp

ứng được các yêu cầu về thiết kế cấp điện cho một nhà máy công nghiệp, bên cạnh đó

với yêu cầu của thực tế em xin nhận đề tài “ Thiết kế cấp điện cho một xí nghiệp công

nghiệp” làm đề tài đồ án của mình

Công việc thiết kế cấp điện là một việc rất khó, đòi hỏi kiến thức tổng hợp của

hàng loạt chuyên ngành hẹp, ngoài ra còn đòi hỏi những hiểu biết nhất định về xã hội

môi trường, về các đối tượng thiết bị, cách tiếp thị…Vì vậy trong phạm vi đồ án này

em xin phép trình bày một cách sơ lược nhất về việc thiết kế cấp điện cho một xí

nghiệp điển hình. Với kiến thức còn nhiều hạn chế , thời gian làm ngắn, khối lượng

lớn, nội dung đặc thù cùng với việc thiếu thông tin quy hoạch chi tiết nhà máy nên sẽ

không thể tranh được sai sót, hạn chế, rất mọng nhận được sự góp ý, nhận xét để ngày

càng hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Anh Tuấn đã đôn đốc, nhắc nhở và giúp

đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án này.



CHƯƠNG 1

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Khi thiết kế cấp điện cho một công trình nào đó việc đầu tiên cần làm là xác

định phụ tải cho công trình ấy. Tùy theo quy mô, của công trình mà phụ tải phải được

xác định theo phụ tải thực tế, bên cạnh đó còn phải kể đến khả năng phát triển của công

trình trong tương lai 5 hay 10 năm hoặc lâu hơn nữa.

Phụ tải tính toán là dạng phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc lựa chọn

để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây

dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ … tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn

thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng…trong thực tế vận hành ở

chế độ dài hạn người ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng trang

thiết bị cung cấp điện bao gồm dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt …, ngoài ra ở

các chế độ ngắn hạn thì nó không được gây tác động lên các thiết bị bảo về của hệ

thống (VD như ở chế độ khởi động các đông cơ thì các thiết bị đóng cắt và cầu chì ko

được ngắt). Như vậy phụ tải tính toán thực chất là một phụ tải giả thiết tương đương

với phụ tải thực tế về một vài phương diện nào đó. Trong thực tế ta chỉ quan tâm tới 2

yếu tố cơ bản là điều kiện phát nóng và giá trị tổn thất. Vì vậy ta phân thành Phụ tải

tính toán theo điều kiện phát nóng và Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất, số lượng, chế độ vận hành

của các thiết bị, trình độ và phương thức vận hành của hệ thống... Vì vậy, xác định

chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ rất khó khăn nhưng rất quan trọng.

Từ trước đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, các phưong pháp tính toán

phụ tải khác nhau nhưng chưa tìm được phương pháp tối ưu, đơn giản, tiện lợi mà hiệu

quả. Một số phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay là:

Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại:



Phương pháp này thường được dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết

bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xưởng. Nó cho một kết quả khá chính xác

nhưng lại đòi hỏi một lượng thông tin khá đầy đủ về các phụ tải như: chế độ làm việc

của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải số lượng thiết bị trong nhóm (ksdi ; pđmi ;

cosi ; .....).

Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị

của phân xưởng hoặc của toàn bộ xí nghiệp. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng

trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp

với các hệ thống đang vận hành.

Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng:

Phương pháp này có thể áp dụng để tính phụ tải tính toán ở thanh cái tủ phân

phổi phân xưởng hoặc thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng. Phương pháp này

ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó yêu cầu có đồ thị của nhóm phụ tải.

Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có

thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán

cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ

tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoặc .v.v...

Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất:

Phương pháp này thường chi được dùng để ước tính phụ tải điện vì nó cho kết quả

không chính xác. Tuy vậy nó vẫn có thể được dùng cho một số phụ tải đặc biệt mà chi

tiêu tiêu thụ điện phụ thuộc vào diện tich hoặc có sự phân bố phụ tải khá đồng đều trên

diện tích sản suất.

Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản

phẩm

Phương pháp này thường chỉ được sử dụng để ước tính, sơ bộ xác định phụ tải

trong công tác qui hoạch hoặc dùng để qui hoạch nguồn cho xí nghiệp.

Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:



Theo phương pháp này để tính toán phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất

hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm

đang làm việc bình thường Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

Căn cứ vào điều kiện dữ liệu thu thập cụ thể mà ta có những lựa chọn từng

phương pháp tính toán phụ tải thích hợp.

1.1) Tính toán phụ tải

1.1.1) Xác định phụ tải động lực của phân xưởng

Ta sử dụng phương pháp công suất đặt và hệ số như cầu

Theo phương pháp này thì Ptt = Knc . Pđ

Trong đó:

Knc - Hệ số nhu cầu của nhóm phụ tải.

Pđ - Công suất đặt của nhóm phụ tải.

Phương pháp này cho kết quả không chính xác lắm, tuy vậy lại đơn giản và có

thể nhanh chóng cho kết quả cho nên nó thường được dùng để tính phụ tải tính toán

cho các phân xưởng, cho toàn xí nghiệp khi không có nhiều các thông tin về các phụ

tải hoặc khi tính toán sơ bộ phục vụ cho việc qui hoạch .v.v...

Với phân xưởng 1 của nhà máy ta có:

Pđặt =800kW, hệ số nhu cầu là 0,43 hệ số công suất là 0,66 khi đó công suất tính

toán động lực là:

Pđl =Pđặt.knc = 800.0,43 =344 kW

Qđl= Pđl.tan φ = 344. Tan(arcos 0,66) = 391,57 kW

1.1.1) Xác định phụ tải chiếu sáng và thông thoáng

a) Phụ tải thông thoáng

Trong phân xưởng bất kỳ luôn cần có hệ thống thông thoáng, làm mát nhằm

giảm nhiệt độ, tăng lượng không khí…trong phân xưởng do quá trình sản xuất các thiết

bị, các sản phẩm tạo ra. Nếu không được trang bị hệ thống này sẽ gây ảnh hưởng trực

tiếp đến năng suất lao động, tuổi thọ của các trang thiết bị, đặc biệt là sức khỏe của các

công nhân làm việc trong phân xưởng.



Với phân xưởng số 1- Phân xưởng trạm từ với diện tích mặt bằng là 276 m2 , ta

trang bị 8 Quat trần công suất 120W và 4 quạt thông gió công suất 80 W, Hệ số công

suất trung bình của nhóm này là 0,8.

Để đơn giản trong tính toán ta coi như công suất cho thông thoán phân bố đều

theo diện tích nhà xưởng với mật độ 4,25W/m2

Khi đó tổng công suất dùng cho thông thoáng và làm mát của phân xưởng này

là: Pttlm = 4,25. 276 =1173 W =1,17 kW

b) Phụ tải chiếu sáng

Trong thiết kế chiếu sáng, một trong những vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu

cầu về độ rọi và những hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi,

hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc nhiều vào quang thông, màu sắc ánh

sáng và sự lựa chọn hợp lý các chao, chóp đèn, sự bố trí các hệ thống đền vừa

đảm bảo mỹ thuật và cả mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu

cơ bản sau.

Không bị lóa

Độ rọi đồng đều

Tạo được hiệu quả ánh sáng như ánh sáng tự nhiên

Phụ tải chiếu sáng sẽ được tính toán theo phương pháp xác định phụ tải tính

toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất:

Theo phương pháp này thì:

Ptt = p0 . F

Trong đó:

p0 - Suất phụ tải chiếu sáng tính cho một đơn vị diện tích sản xuất.

( p0=15W/m2)

F - Diện tích sản suất có bố trí các thiết bị dùng điện.

Lựa chọn bóng đèn sợi đốt, hệ số công suất của nó là 1.

Khi đó tổng công suất chiếu sáng cho phân xưởng 1 khi đó là



Pcs = p0 . F = p0.a.b = 15.276=4142 W=4,14kW

1.1.2) Tổng hợp phụ tải cho phân xưởng

Do tính chất khác nhau của các phụ tải trong cuàng một phân xưởng, vì vậy để

tính toán phụ tải cho toàn phân xưởng ta sử dụng phương pháp số gia để tổng hợp

Từ bảng tổng hợp :

STT Phụ tải P (kW) cosφ

1 Động lực 344 0,66

2 Chiếu sáng 4,14 1,00

3 Thông thoáng làm mát 1,17 0,80

Tổng công suất tính toán của toàn phân xưởng khi đó là:

PΣ = Pđl + Pcs +Plm = 349,31

Hệ số công suất tổng hợp khi đó là :

cos φ Σ=Σ¿¿

Công suất biểu kiến khi đó là

SΣ=PΣ

cosφ Σ =525,68

Công suất phản kháng tương ứng sẽ là

QΣ= PΣ.tan φ Σ = 392,83

1.2) Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta được bảng tổng kết như sau:

STT Pđặt

kW

Hệ số

nhu

cầu

Knc

Diện

tích

PX

m2

Hệ số

công

suất

cos φ

PΣ QΣ SΣ



1 800 0,43 276,00 0,66 349,31 392,83 525,68

2 850 0,44 331,50 0,68 380,38 404,98 555,60

3 85 0,46 124,00 0,70 41,49 2,82 59,62

4 70 0,79 84,00 0,57 56,92 1,78 99,64

5 1200 0,79 77,25 0,72 949,49 914,19 1318,06

6 800 0,48 115,50 0,78 386,22 308,83 494,52

7 850 0,4 57,00 0,77 341,10 282,10 442,64

8 85 0,48 47,00 0,68 41,70 45,44 61,68

9 150 0,48 6,75 0,81 72,13 52,17 89,02

10 50 0,4 30,00 0,77 20,58 17,30 26,88

11 30 0,48 15,00 0,81 14,69 10,53 18,07

12 20 0,52 6,75 0,66 10,53 11,87 15,87

13 30 0,7 9,75 0,68 21,19 22,69 31,05

14 260 0,55 6,00 0,68 143,12 154,22 210,40

15 70 0,43 16,00 0,56 30,41 44,52 53,91

16 150 0,44 15,00 0,72 66,29 63,70 91,94

17 50 0,46 5,00 0,78 3,10 18,49 29,58

18 30 0,79 35,50 0,78 4,38 19,87 31,45

19 20 0,79 6,75 0,67 5,93 7,54 23,69

20 200 0,48 9,75 0,72 6,19 2,59 133,51

1.3) Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp

1.3.1) Tính toán phụ tải cho toàn nhà máy

Ta sử dụng hệ số đồng thời cho toàn nhà máy

Theo phương pháp này thì Ptt = Σ Kđt . Pđ

Trong đó:

Kđt =0,8 - Hệ số đồng thời

Pđ= PΣ - Công suất tính toán của từng phân xưởng

Vậy ta có kết quả tính toán cho toàn nhà máy là :

Pttnm =0,8* Σ Pđ = 0,8.3085,13 =2468,11 kW



Qttnm =0,8* Σ Qđ = 2398,76 kVAr

Phụ tải tính toán toàn phần

Sttnm =√ Pttnm2+Qttnm

2=¿ 3450,235 kVA

Hệ số công suất chung của toàn nhà máy

cos φ Σ=P ttnm

S ttnm = 0,72

Kết luận:

1.3.2) Xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm

của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với tâm của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳ

chọn. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong

phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện. Biểu

đồ phụ tải được chia thành hai phần: Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo)

và phần phụ tải chiếu sáng (phần hình quạt để trắng).

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân

xưởng phân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm của phụ tải có thể lấy trùng với

tâm hình học của phân xưởng trên mặt bằng.

Xác định bản kính vòng tròn phụ tải:

RPX i = m=0,5 - [kVA/ mm] hệ số tỷ lệ tuỳ chọn...

Góc chiếu sáng:

Góc thể hiện tỷ lệ phụ tải chiếu sáng trong tổng thể phụ tải của toàn phân

xưởng. Nó được xác định theo công thức sau:

csi =



Với phân xưởng đầu tiên ta có:

RPX i=5.79 và góc chiếu sáng là 5.48

Tương tự với các phân xưởng còn lại ta có bảng tổng hợp và đồ thị phụ tải cụ

thể trên mặt bằng như sau :



CHƯƠNG 2

SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA NHÀ MÁYViệc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng ảnh hưởng đến nhiều chỉ tiêu kinh tế và

kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là phù hợp phải thỏa mãn một

số 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 nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

- Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế.

Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy gồm có các bước:

- Vạch các phương án cung cấp điện.

- Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn

chủng loại, tiết kiệm đường dây cho các phương án.

- Tính toán kinh tế- kỹ thuật để chọn phương án hợp lý

- Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.

Với quy mô của nhà máy như trên thì ta cần đặt một trạm phân phối trung tâm

nhận điện từ trạm biến áp trung gian về rồi phân phối cho các biến áp phân xưởng.

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua

TPPTT.Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất

trong mạng giảm, độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư trong

mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp

nguồn không cao (≤35 kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn.

1.2) Chọn cấp điện áp phân phối

Trước khi vạch các phương án cụ thể, cần lựa chọn cấp điện áp cho hợp lý để

truyền tải điện về nhà máy. Ở đây chúng ta có công thức kinh nghiệm như sau:



U = 4,34

U = 16

U = 17

Trong đó: U - Điện áp truyền tải tính bằng [kV].

l - Khoảng cách truyền tải tính bằng [km].

P - Công suất cần truyền tải tính bằng [1000 kW]

Xác định điện áp truyền tải:

Nhà máy với khoảng cách từ điểm đấu nối đến nhà máy là 400 m và công suất

cần truyền tải là 2468,107 kW

Vậy điện áp cần truyền tải là:

U = 4,34

Nguồn điện từ trạm biến áp trung gian có thể cung cấp 2 cấp điện áp 22kV và

35kV. Từ kết quả tính toán ta thấy nên chọn cấp điện áp truyền tải về nhà máy là 22 kV

mặc dù có lãng phí trong khâu xây dựng, tuy nhiên sẽ có nhiều lợi ích trong việc tiết

kiệm được tổn thất, cũng như việc mở rộng quy mô nhà máy sau này. Vậy nhà máy

được cung cấp bởi điện áp trung áp 22 KV.

1.3) Xác định vị trí đặt của TBATT

Từ sơ đồ mặt bằng của nhà máy, cũng như cấp điện áp của lưới trung áp được

cung cấp cho nhà máy, bên cạnh đó việc bố trí các thiết bị ta quyết định dùng phương

án đặt trạm phân phối trung tâm (22KV) tại tâm phụ tải của toàn nhà máy, sao cho tổn

thất trên mạng lưới của nhà máy là ít nhất.

Với việc cấp điện cho nhà máy. Trạm biến áp đặt tại trạm phân phối (110kV) ta

lựa chọn 2 máy biến áp có tỉ số biến đổi 110/22 kV. Công suất đặt là 2500 kVA

Với vị trí các phân xưởng đã được xác định theo bảng: (Tính theo tỉ lệ 1:5000)



Phân

xưởng

Tọa độ Phân

xưởng

Tọa độ Phân

xưởng

Tọa độ

x y x y x y

1 65,0 54,5 8 37,8 25,0 15 144,0 50,5

2 17,0 58,5 9 57,5 6,0 16 138,7 15,0

3 111,0 65,5 10 65,0 82,5 17 133,5 5,5

4 123,5 62,5 11 138,7 25,0 18 142,5 76,5

5 93,0 62,6 12 121,0 5,5 19 66,5 6,0

6 109,0 25,5 13 106,0 6,0 20 87,5 6,5

7 63,8 25,0 14 44,5 6,0

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mô men phụ tải đạt giá trị

cực tiểu với Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Được xác định bằng điểm M0 (x0; y0). Trong đó các tọa độ x0; y0 được xác

định theo các công thức sau:

Trong đó: Stt PX - Phụ tải tính toán của phân xưởng i.

xi , yi , - Toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn.

m - Số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp.

Từ đó ta tính được tọa độ của tâm phụ tải là: x0 =77,8 y0 =44.4. Để thuận tiện

cho không gian cũng như vị trí lắp đặt, ta quyết định đặt gần tâm phụ tải là điểm

M(85;35) chính là vị trí của tạm phân phối trung tâm toàn nhà máy.

1.4) Chọn công suất và số lượng các MBA cho các trạm



1.4.1) Lựa chọn số lượng MBA cho các trạm phân xưởng

Từ vị trí và công suất yêu của các phân xưởng, ta quyết định đặt 6 trạm biến áp

cấp điện cho các phân xưởng

Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng số :1, 2, 8, 10

Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng số : 3, 5

Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng số : 4, 18, 15

Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng số : 6, 11, 16

Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng số : 7, 9, 14, 19

Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng số : 12, 13, 17, 20

Với đề bài phân loại phụ tải theo hộ tiêu thụ. Phụ tải loại 1 &2 chiếm 78% nên

căn cứ đó ta có thế xác định số lượng các máy biến áp cho trạm1, 2, 3, 4, 5 là 2 máy,

các trạm còn lại cấp điện cho hộ loại 3 dùng 1 máy biến áp\

TPPTT



1.4.2) Lựa chọn công suất cho các máy biến áp ở trạm phân xưởng

Dung lượng máy biến áp phân xưởng được chọn theo phụ tải tính toán của

trạm:

+ Trạm một máy:

- Dung lượng đã hiệu chỉnh nhiệt độ của máy biến áp

tb – nhiệt độ trung bình nơi lắp đặt.

Sdm - Dung lượng định mức BA theo thiết kế.

S - Dung lượng định mức đã hiệu chỉnh.

+ Trạm n máy: Với trạm có n máy phải đồng thời thỏa màn hai biểu thức sau:

Trong đó:

n - Số máy biến áp trong trạm.

kqtsc - Hệ số quá tải sự cố của máy biến áp (thường lấy bằng 1,4)nếu thỏa mãn

điều kiện MBA vân hành không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải 1 ngày đêm không

vượt quá 6h và trước khi MBA vân hành quá tải thì hệ số tải ≤ 0.93

Sdm - Dung lượng định mức của máy biến áp.

Ssc - Dung lượng sự cố của trạm. Tham số này được xác định theo tỷ lệ công

suất của các hộ phụ tải quan trọng (các hộ không được phép mất điện ngay cả khi sự

cố hỏng một máy biến áp). Nếu phụ tải của trạm 100% là các phụ tải quan trọng, thì

Ssc có thể lấy bằng Stt . Tuy nhiên thông thường Ssc < Stt. Vì vây việc xác định Ssc phải



được xem xét theo tình hình cụ thể của phụ tải. Giả thiết trong các hộ loại I và loại II

có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc=0,7.Stt

Trạm biến áp B1, cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 1 nên được chọn it nhất 2

máy biến áp.

Do tạm B1 cấp điện cho 4 phân xưởng 1, 2, 8, 10 nên công suất tính toán cho

B1 khi đó sẽ là: SttB1 = Sttpx1 + Sttpx2 + Sttpx8 + Sttpx10 =1169 kW.

Trạm đặt 2 máy khi đó

Vậy công suất SdmB1 > 558 kW, Kiểm tra trong trường hợp sự cố, với điều kiện 1

máy bị hỏng khi đó và SdmB1 > 797 kW. Ta chọn máy biến

áp có công suất gần nhất là 1000kW do công ty TBĐ Đông Anh sản xuất.

Tương tự cho các trạm còn lại ta được bảng tổng kết như sau

Tên trạm Cung cấp điện cho PX Công suất tính toán Số máy Công suất máy

B1 1, 2, 8, 10 1169,84 2 1000

B2 3, 5 1377,67 2 1000

B3 4, 18, 15 185,00 2 160

B4 6, 11, 16 604,52 2 500

B5 7, 9, 14, 19 765,75 2 630

B6 12, 13, 17, 20 210,00 1 250

1.5) Chọn dây dẫn điện từ nguồn đến các phân xưởng

Đường dây điện cấp điện từ điểm đấu nối về trạm phân phối trung tâm dài

400m, ta sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép để đảm bảo tin cậy

cung cấp điện.

Thời gian sử dụng công suất cự đại của nhà máy là Tmax = 4480h, với giá trị này

dùng cho dây AC ta tra được jkt = 1,1



Xác định Ilvmax (dòng điện dài hạn đi qua dây dẫn), dòng điện này có thể được xác

định theo công suất tính toán của phụ tải hoặc cũng có thể lấy bằng dòng điện định

mức của máy biến áp phân xưởng.

Tiết diện kinh tế được xác định như sau:

Ta chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2 (AC-50) có dòng điện trong phụ lục

là 215 A

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố 1 mạch, mạch còn lại truyền tải toàn bộ

công suất.

Isc =2Itt = A < Icp

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-35 tra được các giá trị r0 =0,91(Ω/km) , x0 = 0,4(Ω/km)

Khi đó

ΔU = < ΔUcp = 5%Uđm = 1750 V

Như vậy dây dẫn AC-50 thỏa mãn các điều kiện lựa chọn.

1.6) Lựa chọn sơ đồ nối điện cho các phân xưởng

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho mạng cao áp của nhà máy, ta sử dụng cáp

ngầm cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.

Từ vị trí các phân xưởng, trạm biến áp đã được xác định. Ta chọn 2 phương án

đi dây chính cho mạng cao áp nhà máy như sau:



Phương án 1: Kéo dây cáp ngầm trực tiếp từ trạm phân phối trung tâm (TPPTT)

đến các trạm biến áp phân xưởng, theo đường bẻ góc, các đường cáp được xây dượng

dọc các mép đường và nhà xưởng. Như vậy sẽ thuận tiện cho việc xây dựng vận hành

và phát triển mạng điện. (Sơ đồ hình tia)

Phương án 2: Từ TPPTT ta xây dựng các đường trục chính, các phân xưởng ở

gần đường trục sẽ được cung cấp điện từ các đường trục này qua tủ phân phối trung

gian nhỏ A, B, C. Tuy nhiên, nhận thấy các khoảng cách không lớn, và việc đặt các tủ

trung gian nhỏ cũng đòi hỏi các chi phí nhất định, nên trong trường hợp này ta đặt 2 tủ

phân phối nhỏ như hình vẽ. Phương án này sẽ giảm được số lượng tuyến dây, và tổng

chiều dài dây, nhưng tiết diện các đường dây trục chính sẽ lớn hơn.

Ta tiến hành so sánh 2 phương án 1 và 2. Quy trình xác định tiết diện dây được

xác định như sau:Từ công suất tính toán của các phân xưởng, tính toán dòng điện I tt

cho từng trạm biến áp, sau đó tìm được tiết diện Fkt của cáp. Kiểm tra lại cáp theo điều

kiện dòng sự cố và tổn thất điện áp

1.6.1) Xác định tiết diện dây dẫn và chi phí kinh tế cho phương án 1

Từ sơ đồ mặt bằng, ta có thể tính toán được chiều dài của các đoạn cáp thực tế

(m) như sau:

Với Tmax=4800 h, ta có Jkt=1,1 A\mm2 và tổn thất điện áp cho phép ΔU=1750 V

Đoạn cáp từ TPPTT đến trạm B1: Do tạm B1 cấp điện cho 4 phân xưởng 1, 2, 8,

10 nên công suất tính toán cho B1 khi đó sẽ là: S ttB1 = Sttpx1 + Sttpx2 + Sttpx8 + Sttpx10 =1169

kW. Chiều dài đoạn cáp này là 205m

Vậy tiết diện chọn khi đó là Fkt = IttB1\1,1 = 13,95 mm2

Chọn cáp XPLE-25 do hãng ALCATEL - Pháp chế tạo , là dây cáp đồng tra

bảng ta có Icp = 173A; r0 = 0,927 và x0 = 0,135Ω/km.

Kiểm tra điều kiện sự cố. Khi đứt dây thì dây còn lại chịu toàn bộ công suất

Isc =2Itt = 30,70A, Thấy thỏa mãn điều kiện



Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp với Ptt =Pttpx1 + Pttpx2 + Pttpx8 + Pttpx10 =791 kW

Và Qtt =Qttpx1 + Qttpx2 + Qttpx8 + Qttpx10 =860 kVAr

Khi đó

ΔU = < ΔUcp = 5%Uđm = 1750 V

Ta thấy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.

Tương tự cho các đoạn dây còn lại ta thu được bảng kết quả sau:

Tuyến cáp P

kW

Q

kVAr

L

m

Itt

A

Ftt

mm2

Fchọn

mm2

r0

Ω/km

x0

Ω/km

ΔU

V

TPPTT_B1 791,98 860,54 205 15,35 13,95 25 0,93 0,135 7,92

TPPTT_B2 990,97 957,01 75 11,36 10,33 25 0,93 0,135 3,57

TPPTT_B3 111,71 146,17 334 1,53 1,39 25 0,93 0,135 1,87

TPPTT_B4 467,20 383,06 223 4,99 4,53 25 0,93 0,135 4,91

TPPTT_B5 572,27 506,04 259 6,32 5,74 25 0,93 0,135 7,05

TPPTT_B6 151,00 145,64 240 1,73 1,57 25 0,93 0,135 1,74

Tính toán chi phí đường cáp đã chọn theo phương án này

Z= pV+C = pV+ ΔA*cΔ

Coi thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn là 8 năm, hệ số khấu hao đường cáp

là 6%, tức kkh =0.006 khi đó p = 1/8+0.006 =0.185, giá thành tổn thất c Δ = 1500đ/kWh.

Tổn thất điện năng trên đoạn dây này được xác định theo biểu thức

ΔA =ΔP*τ = S2*r0*l*τ/U2

Với thời gian tổn hao cực đại có thể xác định theo :

Tổn hao điện năng trên đường dây từ TPPTT_B1 là

ΔA = S2*r0*l*τ/U2 =(P2+Q2) *r0*l*τ/U2 = (791,982 +865,42)* 0,93*0,205*2866/222



= 1 539 982 Wh =1 539 kWh

Vốn đầu tư cho dây ACRS_25 là 64,96 triệu đồng / 1 km

Từ đó kinh tế cho đoạn TPPTT_B1

Z= 0,185*0,205*64,96.106+ 1539*1500 = 4 773 581 đ =4,77.106 đ

Tương tự cho các đoạn còn lại:

Tuyến cáp Công

suất

Chiều

dài

ΔA

kWh

V

106 đ

pV

106 đ

C

106 đ

Z

106 đ

TPPTT_B1 1169,84 205 1539,98 13,32 2,46 2,31 4,77

TPPTT_B2 1377,67 75 781,39 4,87 0,90 1,17 2,07

TPPTT_B3 185,00 334 62,75 21,70 4,01 0,09 4,11

TPPTT_B4 604,52 223 447,34 14,49 2,68 0,67 3,35

TPPTT_B5 765,75 259 833,65 16,82 3,11 1,25 4,36

TPPTT_B6 210,00 240 58,10 15,59 2,88 0,09 2,97

Tổng 3723,21 86,79 16,06 5,58 21,64

1.6.2) Xác định tiết diện dây dẫn và chi phí kinh tế cho phương án 2

Tính toán cho đoạn cáp tổng từ TPPTT đến điểm A

Đoạn cáp cấp điện cho trạm B3 và B4, có chiều dài thực tế trên mặt bằng là 225m

Tổng công suất tính toán của đoạn cáp này là:

Stt =SttB3 + SttB4 = Sttpx4 +Sttpx18 +S ttpx15 + Sttpx6 + Sttpx11 +S ttpx16 = 789,53 KVA

Vậy tiết diện chọn khi đó là Fkt = IttB1\1,1 = 9,41 mm2

Chọn cáp XPLE-25 do hãng ALCATEL - Pháp chế tạo , là dây cáp đồng tra

bảng ta có Icp = 173A; r0 = 0,927 và x0 = 0,135Ω/km.

Kiểm tra điều kiện sự cố. Khi đứt dây thì dây còn lại chịu toàn bộ công suất

Isc =2Itt = 20,70A, Thấy thỏa mãn điều kiện



Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp với Ptt =PttB3 + PttB4 = 578,91 kW

Và Qtt =QttB3 + QttB4 = 529,23 kVAr

Khi đó

ΔU = < ΔUcp = 5%Uđm = 1750 V

Ta thấy thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp.

Tương tự cho các đoạn dây còn lại ta thu được bảng kết quả sau:

Tuyến cáp P

kW

Q

kVAr

L

m

Itt

A

Ftt

mm2

Fchọn

mm2

r0

Ω/km

x0

Ω/km

ΔU

V

TPPTT_A 578,91 529,23 225 10,36 9,42 25 0,93 0,135 6,22

TPPTT_B 723,27 651,67 115 12,80 11,64 25 0,93 0,135 3,96

TPPTT_B1 791,98 957,01 205 15,35 13,95 25 0,93 0,135 8,04

TPPTT_B2 990,97 957,01 75 18,08 16,43 25 0,93 0,135 3,57

A_B3 111,71 146,17 110 2,43 2,21 25 0,93 0,135 0,62

A_B4 467,20 383,06 5 7,93 7,21 25 0,93 0,135 0,11

B_B5 572,27 506,04 150 10,05 9,13 25 0,93 0,135 4,08

B_B6 151,00 145,64 140 5,51 5,01 25 0,93 0,135 1,02

Tính toán kinh tế lựa chọ cho phương án này ta có

Tuyến cáp Công

suất (S)

Chiều

dài

ΔA

kWh

V

106 đ

pV

106 đ

C

106 đ

Z

106 đ

TPPTT_A 789,53 225 769,89 14,62 2,70 1,15 3,86

TPPTT_B 975,75 115 601,02 7,47 1,38 0,90 2,28

TPPTT_B1 1169,84 205 1539,98 13,32 2,46 2,31 4,77

TPPTT_B2 1377,67 75 781,39 4,87 0,90 1,17 2,07

A_B3 185,00 110 20,67 7,15 1,32 0,03 1,35

A_B4 604,52 5 10,03 0,32 0,06 0,02 0,08

B_B5 765,75 150 482,81 9,74 1,80 0,72 2,53

B_B6 210,00 140 33,89 9,09 1,68 0,05 1,73

Tổng 4239,67 66,58 12,32 6,36 18,68



Từ số liệu tính toán trên ta thấy mặc dù phương án 2 có chi phí vận hành nhiều hơn,

nhưng chi phí đầu tư hàng năm thấp, nên tổng chi phí quy đổi thấp hơn phương án 1.

Vậy phương án 2 là phương án mà ta lựa chọn cấp điện cho các phân xưởng.

Sơ đồ nguyên lý của mạng điện:

B1 B3 B4 B5 B6

TPPTT

B2



CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN ĐIỆN1.4) Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và máy biến áp

1.4.1) Trên các đường dây

Tổn hao trên đường dây đã được tính toán cụ thể trong chương trước, được tổng hợp

lại trong bảng sau:

Đường dây L(m) S(kVA

)

ΔU

(V)

Đường dây L(m) S(kVA

)

ΔU

(V)

Đấu nối_TPPTT 400 3450,23 58,3

TPPTT_A 225 789,53 6,22 A_B3 110 185,00 0,62

TPPTT_B 115 975,75 3,96 A_B4 5 604,52 0,11

TPPTT_B1 205 1169,84 8,04 B_B5 150 765,75 4,08

TPPTT_B2 75 1377,67 3,57 B_B6 140 210,00 1,02

1.4.2) Trên máy biến áp

Từ thông số của máy biến áp, ta có thể xác định được:

RBA=(ΔPN*U2)/Sđm2

ZBA=(UN*U2)/(100*SBA)

Với trạm B1 ta có máy 22/0,4KV công suất 1000 kVA thông số thí nghiệm của máy

khi đó là: ΔPN =9 kW, UN =5%

RBA=(9*222)/(10002 ∗0.001 )=4,356 Ω

ZBA=(UN*U2)/(100*SBA) = (5*222*1000)/(100*1000)=24,2Ω

XBA=√Z BA2 −RBA

2 =¿ 23,8Ω

Do đây là trạm 2 máy biến áp nên điện kháng giảm đi 1 nửa

RBA1=2,18 và XBA= 11,9



Tổn thất điện áp trên máy:

1.5) Xác định tổn hao điện năng

1.5.1) Tổn hao điện năng trên đường dây

Tổn thất điện năng trên mạng cao áp của nhà máy hay trên đường dây đã được

tính toán trong chương trước. Kết quả là:

Tổng tổn thất điện năng trong mạng lưới là ΔA= 4239,67kWh

1.5.2) Tổn hao điện năng trên máy biến áp

Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp có n máy làm việc song

song khi đó là:

Với trạm B1 khi đó các thông số định mức ΔP0 =1,55 và ΔPN= 9,5 kW tổn thất

điện năng khi đó là:

Tương tự cho các trạm còn lại ta có kết quả tính tổn thất điện năng các trạm cho dưới

bảng sau:

Trạm biến áp Stt Số máy Sđm ΔP0 ΔPN ΔA

TPPTT 3450,23 2 2500 3,50 21,00 118636,8

B1 1169,84 2 1000 1,55 9,50 45786,42

B2 1377,67 2 1000 1,55 9,50 52994,08

B3 185,00 2 160 0,45 2,15 12002,97

B4 604,52 2 500 0,96 5,27 27858,41

B5 765,75 2 630 1,15 6,04 32935,22



B6 210,00 1 250 0,65 3,05 11861,86

Tổng 302075,7

Từ đó ta có tổng tổn thất điện năng của nhà máy khi đó là:

ΔAnm = ΔAm +ΔABA = 4239,67+302075,7 =306315,4 kWh.



CHƯƠNG 4

CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN

1.1) Ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện

1.1.1) Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp hạ áp

Ngắn mạch là sự chạm chập giữa các pha với nhau hoặc giữa các pha với đất

hay dây chung tính. Mạng có trung tính không trực tiếp nối đất (hoặc nối đất qua TB.

bù) khi có trạm đất một pha thì dòng điện ngắn mạch. là dòng điện điện dung của các

pha đối với đất tạo nên.

Khi xuất hiện ngắn mạch. tổng trở của mạch trong hệ thống giảm xuống (mức

độ giảm phụ thuộc vào vị trí của điểm ngắn mạch, trong hệ thống). dòng ngắn mạch.

trong các nhánh riêng lẻ của HT. tăng lên so với các dòng điện ở chế độ làm việc bình

thường Gây nên sự giảm áp trong HT. (sự giảm này càng nhiều khi càng gần vị trí

ngắn mạch.).

Thông thường ở chỗ ngắn mạch. có một điện trở quá độ nào đó (điện trở hồ

quang, điện trở của các phần tử ngang theo đường đi của dòng điện từ pha này tới pha

khác hoặc từ pha tới đất), Trong nhiều trường hợp điện trở này có trị số rất nhỏ mà

thực tế có thể bỏ qua được. Những loại ngắn mạch. như vậy gọi là ngắn mạch có tính

chất kim loại (ngắn mạch. trực tiếp). Dòng ngắn mạch. có tính chất kim loại lớn hơn

khi có điện trở quá độ. Vì vậy khi cần tìm giá trị lớn nhất có thể của dòng ngắn mạch.

ta coi rằng chỗ ngắn mạch. không có điện trở quá độ.

Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định

nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện

ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch ba pha. Khi tính toán ngắn

mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho

phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn

mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất ngắn

mạch như đề bài cho.

1.1.2) Xác định dòng ngắn mạch



Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại các điểm theo sơ đồ tính toán ngắn

mạch như sau :

Hình 2. 1 Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán cho 6 điểm

ngắn mạch trước 6 trạm biến áp phân xưởng, và 1 điểm ngay trạm phân phối.

Tuy nhiên hầu hết các dây dẫn trong mạng cao áp đều dùng dây ACRS _25 nên

ta chỉ cần tính trường hợp tồi tệ nhất của ngắn mạch, tức ngay trước trạm

B2( gần trạm phân phối trung tâm nhất, điện kháng đường dây nhỏ nhất, dòng

ngắn mạch có thể lớn nhất)

Xác định điện trở của các phần tử, tính toán trong hệ đơn vị tương đối

Theo số liệu đề bài đặt ra, công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện là

Sk=310MVA, vậy điện trở của hệ thống là :

Đường dây 22KV từ điểm đấu nối về trạm phân phối trung tâm dài dài 400 m,

dây AC-50 lộ đôi có r0 =0,91(Ω/km) , x0 = 0,4(Ω/km)

Vậy [Ω] [Ω]

Đường 22KV từ TPPTT về TBA B2: dài 75 m, dây ACRS-25 tiết diện 25 mm2

có r0 = 0,93 ; x0=0,135



Vậy R22 =0,034 và X22 =5,06.

Bỏ qua điện trở của các thiết bị phụ như máy cắt cầu chì, cầu dao... Với máy

biến áp các điện trở được tính toán:

RBA=∆ PN %

100U đm

2

Sđm2 và X BA=

U N %100

U đm2

S

Máy biến áp phân phối trung tâm, 2 máy công suất 2500 KVA được tính:

RBA1=2,18 và XBA= 11,9

a) Tính ngắn mạch tại điểm N1 (Ngay sau TPPTT)

Điện kháng ngắn mạch tính đến N1 là

Dòng điện ngắn mạch 3 pha:

Dòng điện xung kích

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích

Tính ngắn mạch tại N2(cuối đường cáp, đầu TBA PX2)

Điện kháng ngắn mạch tính đến N2 là

Dòng điện ngắn mạch 3 pha:

Dòng điện xung kích



Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích

1.2) Lựa chọn các trang thiết bị điện

1.2.1) Phía cao áp

Để chọn và kiểm tra các thiết bị điện ta giả thiết thời gian cắt của bảo vệ là t k

=2,15s

Cầu chì cao áp:

Dòng điện làm việc phía cao áp của nhà máy khi đó là:

Chọn cầu chì hãng SIEMENS chế tạo có Iđm= 63 A tên 3GD1 413-4B

Uđm(kV) Iđm(A) Icắt N(kA) Icắt min(A)

110 63 31,5 432

Dao cách ly

Dao cách ly được chọn theo các yêu cầu chính như sau:

Uđm > Umạng=22kV

Iđm > IlvMax = Itt =

Dòng ổn địnk cho phép Inm > Ixkmax =1,57kA

Chọn dao cách ly 3DC của Siemens chế tạo



Uđm(kV) Iđm(kA) INt(kA) INMax(kA

)

24 630 16 40

Chống sét van

Chọn loại chống sắt van PBC-22T1 của Nga sản suất

Máy cắt đặt tại trạm phân phối

CHọn máy SDC11 của Siemens cách điện SF6

Loại

máy

Iđm (A) Uđm

(kV)

I

cắtmax(kA)

Icắt

(kA)

SDC11 1250 24 63 25

Kiểm tra lại thấy:

Uđm > Umạng=22kV

Iđm > IlvMax = Itt =

Dòng ổn địnk cho phép Inm > Ixkmax =1,57kA

1.2.2) Chọn các thiết bị phía sau TPPTT

Bản chất là lựa chọn các thiết bịa 22kV cho các trạm biến áp phân xưởng, nên

không dùng APTOMAT mà dùng máy cắt

Máy cắt, dao cách ly hợp bộ

Có 6 trạm biến áp phân xưởng, ta chọn chung 1loaij máy cắt SDC11 của

Siemens các điện SF6



Loại

máy

Iđm (A) Uđm

(kV)

I

cắtmax(kA)

Icắt (kA)

SDC11 1250 24 63 25

Máy biến điện áp BU

Điều kiện được lựa chọn

Điện áp định mức Uđm > Umạng=22kV

Chọn loại 3 pha 5 trụ 4MS34 kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số

kỹ thuật như sau:

Thông số kỹ thuật 4

MS34

Uđm(kV) 2

4

U chịu đựng tần số công nghiệp 5

0

U chịu đựng xưng 1,2/50µs (kV) 1

25

U1đm(kV) 2

2/√3

U2đm(V) 1

10/√3

Tải định mức (VA) 4

00

6 phân xưởng ta dùng chung cùng loại này cho dễ sửa chữa và bảo dưỡng, thay

thế cũng như quản lý vật tư.

Máy biến dòng BI

Chọn trạm có công suất lớn nhất B2

Khi đó BI được lựa chọn theo:

Điện áp định mức Uđm > Umạng=22kV



Dòng điện định mức phía sơ cấp

IđmBI ≥I max

1,2=

kqtbt . SđmBA

1,2.√3.22= 1,3.1000

1,2.√3 .22=28,4 A

Chọn BI loại BI 4ME14 của Siemens với các thông số kỹ thuật chính như sau:

Thông số kỹ thuật 4

ME14

Uđm(kV) 2

4

U chịu đựng tần số công nghiệp 5

0

U chịu đựng xưng 1,2/50µs (kV) 1

25

I1đm(A) 5

-2000

I2đm(V) 1

hoặc 5

Dòng ổn định động (kA) 8

0

Dòng ổn định nhiệt (kA) 1

20

1.3) Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

Ta kiểm tra chế độ khỏi động của động cơ của phân xưởng 2 là phân xưởng có

công suất lớn nhất.

Điện áp khi khỏi động có độ lệch được xác định theo biểu thức

ΔU kđ=ZBA +Zdd

Z BA+Zdd+ZĐC

∗100

Tổng trở của động cơ lúc khởi động máy đươc xác định

Zđc=Xđc=U n

√3 . I n K I

= 22√3∗95∗4,5

=29,7 Ω



ZBA+Zdd=√(0,08+1,19)2+(0,182+2,18)2=2,68 Ω

ZBA+Zdd+Zđc=√(0,08+1,19+29,7)2+(0,182+2,18)2=31,05 Ω

ΔU kđ=ZBA +Zdd

Z BA+Zdd+ZĐC

∗100=8,6 (%) < 40%

Vậy chế độ khởi động của động cơ là ổn định.



CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT 1.1) Các phương án tiết kiệm và nâng cao hệ số cos.

Thực chất của việc nâng cao hệ số công suất là nhằm giảm lượng công suất

phản kháng phải truyền tải trên đường dây của mạng. Để làm điều này tồn tại 2 phương

pháp.

+ Nâng cao hệ số cos tự nhiên: (biện pháp tự nhiên) đây là nhóm phương pháp

bằng cách vận hành hợp lý các thiết bị dùng điện nhằm giảm lượng Q đỏi hỏi từ chính

các thiết bị điện giảm Q từ nguồn.

+ Nâng cao hệ số công suất bằng cách đạt các thiết bị bù: (không yêu cầu giảm

lượng Q đòi hỏi từ thiết bị dùng điện mà cung cấp thêm 1 lượng Q tại ngay các hộ

dùng điện nhằm giảm lượng Q phải truyền tải trên đường dây) phương pháp này chỉ

thực hiện sau khi đã thực hiện biện pháp thứ nhất mà chưa đạt được kết quả thì mới

thực hiện việc bù.

Nhóm các phương pháp tự nhiên:

+ Thay những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có

công suất nhỏ hơn

Chú ý: Khí có động cơ không đồng bộ làm việc non tải phải dựa vào nức độ tải

của chúng mà quyết định chọn giữa thay hoặc không thay. Kinh nghiệm vận hành cho

thấy rằng:

Khi kpt < 0,45 việc thay thế bao giờ cũng có lợi.

khi kpt > 0,7 việc thay thế sẽ không có lợi.

khi 0,45 < kpt < 0,7 việc có tiến hành thay thế phải dựa trên việc so sánh

kinh tế cụ thể mới quyết định được.

Ngoài ra khi tiến hành thay thế các ĐC. còn cần phải đảm bảo các điều

kiện kỹ thuật, tức đảm bảo nhiệt độ của ĐC. phải không lớn hơn nhiệt độ cho phép và

các điều kiện khác về mở máy và làm việc ổn định.

+ Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên làm việc non tải:



Biện pháp này thực hiện khi không có điều kiện thay động cơ có công

suất nhỏ hơn.

Để giảm U thực tế thường tiến hành như sau:

+ Đổi nối dây quấn stato từ đấu Y .

+ Thay đổi cách phân nhóm dây cuốn stato.

+ Thay đổi đầu phân áp của BA. hạ áp.

Chú ý: Kinh nghiệm cho thấy rằng biện pháp này chỉ thực hiện tốt đối với các

ĐC. U<1000 V và khi kpt < 0,3 0,4. Cần chú ý rằng khi thay đổi Y, điện áp sẽ

giảm lần dòng tăng lần nhưng momen sẽ giảm đi 3 lần vì vậy phải kiểm

tra điều kiện quá tải và khởi động sau đó.

+ Hạn chế ĐC không đồng bộ chạy không tải hoặc non tải:

Đa số các động cơ máy công cụ khi làm việc có nhiều thười gian chạy

không tải xen lẫn giữa thời gian mang tải. Nhiều khi thời gian chạy không tải chiếm tới

50-60 % thời gian làm việc. Nếu thời gian ĐC. chạy không tải được cắt ra sẽ chánh

được tổn thất. Tuy nhiên trong quá trình đóng cắt ĐC. cũng sinh ra tổn hao mở máy.

Thực tế vận hành thấy nếu t0 của ĐC. lớn hơn 10 giây thì việc cắt khỏi mạng có lợi.

+ Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ:

Ở những nơi qui trình công nghệ cho phép, máy có công suất lớn không

yêu cầu điều chỉnh tốc độ như máy bơm, quạt gió, máy nén khí v.v... việc thay thế sẽ

có ưu điểm. Hệ số công suất cao hơn, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để

trở thành máy bù công suất phản kháng, góp phần sự ổn định của hệ thống.

Momen quay tỷ lệ với bậc nhất của điện áp ít ảnh hưởng đến dao động điện

áp. Khi tần số nguồn thay đổi, tốc độ quay không phụ thuộc vào phụ tải năng suất

làm việc cao.

+ Khuyết điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao, số lượng mới chỉ chiếm 20%

tổng số ĐC. Nhờ những tiến bộ mới nên có nhiều xu hướng sử dụng ngày càng nhiều.

Ngoài ra còn một số biện pháp khác như nâng cao chất lượng sửa chữa

ĐC. thay thế máy BA. non tải, vận hành kinh tế trạm BA. (đặt nhiều máy cho một

trạm), áp đặt các qui trình công nghệ mới nhằm giảm giờ máy chạy không tải hoặc tiết

kiệm điện năng.

Phương pháp nhân tạo



Công việc này chỉ được tiến hành sau khi tiến hành các biện pháp tự nhiên để

nâng cao cos rồi mà vẫn chưa đạt được yêu cầu. Nâng cao hệ số công suất cosϕ bằng

biện pháp bù công suất phản kháng. Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu

dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng , nhờ vậy sẽ giảm

được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của

chúng.

Thiết bị bù: thông thường người ta sử dụng 2 loại thiết bị bù chính là tụ điện

tĩnh và máy bù đồng bộ. cả 2 loại thiết bị này có những ưu nhược điểm gần như

trái ngược nhau:

Máy bù đồng bộ: thực chất là loại động cơ đồng bộ chạy không tải có một số

đặc điểm (ưu nhược điểm).

1. Vừa có khả năng phát ra lại vừa tiêu thụ được công suất phản kháng.

2. Công suất phản kháng phát ra không phụ thuộc vào điện áp đặt vào nó,

mà chủ yếu là phụ thuộc vào dòng kích từ (có thể điều chỉnh được dễ

dàng).

3. Lắp đặt vận hành phức tạp, đễ gây sự cố (vì có bộ phần quay).

4. Máy bù đồng bộ tiêu thụ một lượng công suất tác dụng khá lớn khoảng

0,015 – 0,02 kW/kVA.

5. Giá tiền đơn vị công suất phản kháng phát ra thay đổi theo dung lượng.

Nếu dung lượng bé thì sẽ đắt. Vì vậy chỉ được sản xuất ra với dung lượng

lớn 5 MVAr trở lên.

Tụ điện tĩnh: có ưu nhược điểm gần như trái ngược với máy bù đồng bộ.

1. Giá tiền 1 đơn vị công suất phản kháng phát ra hầu như không thay đổi

theo dung lượng. điều này thuận tiện cho việc chia nhỏ ra nhiều nhóm

nhỏ đặt sâu về phía phụ tải.

2. Tiêu thụ rất ít công suất tác dụng khoảng 0,003 – 0.005 kW/kVAr.

3. Vận hành lắp đặt đơn gian, ít gây ra sự cố.

4. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ.

5. Chỉ phát ra công suất phản kháng và không có khả năng điều chỉnh.

Vậy ở mạng XN. chỉ nên sử dụng tụ điện tĩnh, còn máy bù đồng bộ chỉ được

dùng ở phía hạ áp (6-10 kV) của các trạm trung gian ( trạm khu vực).


Đ

Đ

Đ610 kV

0,4 kV

0,4 kV


1.2) Nâng cao hệ số công suất bằng tụ điện

Tính hệ số cos trung bình của xí nghiệp:

costb =

Dung lượng bù của xí nghiệp cần phải được xác định để hệ số costbxn đạt đến giá

trị 0,9. Vì vậy dung lượng bù của xí nghiệp có thể xác định theo biểu thức sau:

PttXN – Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp.

tg1= 0,963 – Tương ứng với cos1= 0,72 (hệ số công suất trước khi bù).

tg2 =0,484 – Tương ứng với cos2=0,9 (hệ số công suất cần đạt tới).

α:hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp không đòi hỏi

đặt thiết bị bù, α=0.9 đến 1.Ta lấy α=1.

Chọn vị trí, phân phối dung lượng tụ bù.

Có thể đặt được ở nhiều điểm khác nhau như

+ Đặt tập trung: đặt ở thanh cái hạ áp trạm BA (0,4 kV) hoặc thanh cái

trạm



+ Đặt phân tán: TB. bù được phân nhỏ thành từng nhóm đặt tại các tủ

động lực trong các phân xưởng. Trường hợp động cơ công suất lớn, tiêu thụ

nhiều Q có thể đặt ngay tại các ĐC. đó.

Khi đặt TB. bù tại điểm nào đó thì sẽ giảm được lượng tổn thất P và A do

đó phải truyền tải Q. Tuy nhiên việc đặt TB. bù ở phía hạ áp không phải lúc nào

cũng có lợi, bởi giá tiền 1 kVAr tụ hạ áp thường đắt gấp 2 lần 1 kVAr tụ ở 6-10

kV. Ngay cả việc phân nhỏ dung lượng bù để đặt theo nhóm riêng lẻ cũng không

phải luôn luôn có lợi, bởi vì lúc đó có làm giảm thêm được A nhiều hơn, Xong lại

làm tăng chi phí lắp đặt, quản lý và vận hành. Vì vậy để có được giải pháp tốt nhất

cần phải phối hợp nhiều giải pháp

Ta quyết định dung tụ bù (380V) để bù công suất phản kháng cho toàn xí nghiệp.

Các bộ tụ bù này sẽ được lắp đặt tại phía hạ áp các tủ động lực các trạm biến áp

phân xưởng nhằm giảm tổn thất điện năng trong mạng điện cấp đến các phân

xưởng.

a) Phân phối dung lượng bù cho từng trạm

Từ sơ đồ thay thế

TPPTT

Và bảng dữ liệu điện trở các nhánh đường dây từ chương trước ta có:

Đường dây r0 (Ω/km) L (m)RC(10-3 Ω)

TPPTT_A 225 225 0,21



TPPTT_B 115 115 0,11

TPPTT_B1 205 205 0,19

TPPTT_B2 75 75 0,07

A_B3 110 110 0,10

A_B4 5 5 0,00

B_B5 150 150 0,14

B_B6 140 140 0,13

Dung lượng tụ bù tối ưu của BA số 1 được xác định như sau

Trạm biến áp phân xưởng B1 cấp điện cho phân xưởng số 1, 2, 8, 10 có số liệu như

như bảng:

Phân xưởng Ppx Qpx Spx cosφ

1 349,31 392,83 525,68 0,66

2 380,38 404,98 555,60 0,68

8 41,70 45,44 61,68 0,68

10 20,58 17,30 26,88 0,77

Tổng 791,97 860,55 1169,84 0,67

Giá trị công suất phản kháng đển nâng hệ số công suất hiện tại của phân xưởng

lên giá trị 0,9 ứng với giá trị cos1 =0,65 được xác định theo

. Chọn tụ bù điện áp 380v đo DAE YEONG chế tạo Phụ lục 34 Sách CCĐ-TS

Ngô Hồng Quang dung lượng 1 bộ 50kVAr loại DLE-3B50K5T

Tương tự cho các trạm biến áp còn lại ta có bảng

Trạm

BA

Ppx Qpx Spx cosφ Qbù Loại tụ Số bộ



B1 791,98 860,54 1169,84 0,68

494,2

0DLE-3B50K5T 10

B2 990,97 957,01 1377,67 0,72

477,4

2DLE-3B50K5T 10

B3 111,71 146,17 185,00 0,60 93,40 DLE-3B50K5T 2

B4 467,20 383,06 604,52 0,77

157,5

0DLE-3B50K5T 4

B5 572,27 506,04 765,75 0,75

231,8

2DLE-3B50K5T 5

B6 151,00 145,64 210,00 0,72 72,86 DLE-3B50K5T 2

1.3) Đánh giá hiệu quả bù.

a) Hệ số công suất toàn xí nghiệp

Tổng công suất của các tụ bù : Qtb=1650 (kVAr)

Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy:

Q=Qttnm – Qtb =2398-1650=748 kVAr

-Hệ số công suất phản kháng của nhà máy sau khi bù:

tg = 0.03 suy ra cos =0,96

Vậy sau khi lắp đặt bù cho lưới hạ áp của nhà máy hệ số công suất của nhà máy

đã đạt yêu cầu.

a) Tổn thất điện năng trong mạng điện nhà máy

Với TBA1 , lượng công suất truyền tải trước khi bù là : P=791kW, Q=860 kVA

Sau khi bù 500 kVAr thìCông suất sau khi bù là P=791kW, Q=360 kVA tổn thất điện

năng khi đó sẽ là: với chiều dài đường dây là 205 m và r0=0.93Ω/km

Sơ đồ lắp đặt tụ bù trong TPP



CHƯƠNG 6

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉTToàn nhà máy theo thiết kế các phần trước sẽ có 7 trạm biến áp có công suất .

Bao gồm 1 trạm trung tâm và 6 trạm phân xưởng. Để đơn giản ta tính toán cho 1 trạm

rồi lấy kết quả các trạm khác tương tự.

Điện trở đất cho phép đối với các trạm biến áp có công suất lớn hơn 100KVA là

Rđ = 4Ω. Ta tận dụng hệ thống móng của nhà xưởng và hệ thống ống nước làm tiếp

địa tự nhiên, điện trở của tự nhiên đo được là R∞= 27,6Ω. Điện trở xuất của đất là ρ0

=1,24.104Ω.cm đo trong điều kiện độ ẩm trung bình. Với hệ số hiệu chỉnh của cọc tiếp

địa là Kcoc=1,5 và đối với thanh là Knga=2.

Khi đó ta xác định được điện trở nối đất nhân tạo khi đó là

Chọn cọc tiếp địa dài l=2,5m, đường kính 5,6 cm, đóng sâu so với mặt đất là

h=0,5m. Do l>d nên điện trở tiếp xúc của cọc này có giá trị

Chiều sâu trung bình cọc khi đó htb=h+l/2=50+250/2=175 cm

Số lượng cọc sơ bộ cần chọn khi đó là:

Khi đó ta chon 12 cọc đóng xung quanh trạm biến áp có chu vi L=5+5+7+7=24 m

Khoảng cách trung bình giữa các cọc là: m



Tra bảng10-3 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú ứng với tỉ lệ

và số lượng cọc là n=12 ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp

địa là và hệ số lợi dụng của các thanh nối ngnag là .

Chọn thanh nối tiếp địa bằng thép kích thước mỗi thanh 50x6. Điện trở tiếp xúc

của thanh nối ngang;

Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng là:

Điện trở cần thiết của hệ thống tiếp đất nhân tạo có tính đến điện trở của thanh

nối

Vậy số lượng cọc chính thức cần dung là

Ta chọn 21 cọc. Kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa

Vậy hệ thống tiếp địa đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt



KẾT LUẬN

Với đề tài được giao ra em đã tính toán thiết kế được hệ thống cung cấp điện

hoàn chỉnh, đảm bảo cung cấp điện liên tục , thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật chung đã

đặt ra. Đã tính toán, lựa chọn được các thiết bị, khí cụ điện cơ bản cần có trong hệ

thống cung cấp điện như dây dẫn, aptomat…một cách hợp lý. Lựa chọn được phương

án cung cấp điện khả thi về mặt kỹ thuật cũng như tiết kiệm chi phí một cách tốt nhất.

Song song với đó trong thời gian thực hiện đồ án em đã thu được được những kết quả:

Học hỏi được nhiều hơn và có thêm nhiều kiến thức về việc thiết kế điện

cho nhà máy công nghiệp.

Có khả năng phân tích, thiết kế và thi công một sản phẩm tiết kế hoàn

chỉnh…

Khả năng thu thập, nắm bắt thông thông tin từ mọi nguồn.

Sử dụng một số công cụ máy tính trợ giúp.

Tuy nhiên với thời gian cũng như kiến thức còn hạn chế em chưa thể hoàn thành

tốt nhất mục tiêu của môn học đã đề ra:

Tính toán còn nhiều sai sót, chưa thực tế, khó có khả năng đưa vào

thực tiễn

Thiết kế các phần chưa được chi tiết, đặc biệt là việc lựa chọn các

thiết bị chi tiết cho nhà máy

Phần thực hiện thực tế còn gặp nhiều sơ xuất về kĩ năng. Chưa thể áp

dụng tốt các kiến thức lý thuyết vào thực tiễn.

Cần luyện tập thêm kĩ năng sử dụng các phần mềm, công cụ hộ trợ

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Anh Tuân đã nhiệt tình

hướng dẫn và truyền đạt kiến thức, cũng như cùng giúp đỡ chúng em tìm tài liệu….

trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án này.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Ngô Hồng Quang,_Giáo trình cung cấp điện _NXB Giáo dục Việt Nam,2005

2. Nguyễn Công Hiền (Chủ biên)- Nguyễn Mạnh Hoạch. _Hệ thống cung cấp điện của

xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng _NXB khoa học kỹ thuật,2006

3. Võ Viết Đạn, Kỹ thuật điện cao áp - An toàn điện.

4. Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm._Thiết kế cấp điện _NXB KHKT, 1998

5. Ngô Hồng Quang_ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0.4 đến 500 KV_NXB

Khoa học kỹ thuật, 2000

6. Trần Bách, Đặng Ngọc Dinh, Phan Đăng Khải, Ngô Hồng Quang _Cung cấp điện

cho xí nghiệp công nghiệp ( ĐHBK ).

7. Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn

Hoà, Đào Kim Hoa _Nhà máy điện và trạm biến áp_ NXB Khoa học kỹ thuật, 1996

8. Lê Văn Doanh _Kỹ thuật chiếu sáng _ NXB Khoa học kỹ thuật, 1996


đề a thiết kế cung cấp điện cho px sx công nghiệp

Investor Relations