Đặt vấn đề: Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỉ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lí phải thoả mãn các điều kiện cơ bản sau : +Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật +Đảm bảo các chỉ tiêu 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 điện.
+Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế. Trình tự thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: 1.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 diện các đường dây cho các phương án .Tính toán kinh tế , kỉ thuật để lựa chọn phương án cho hợp lí. Cơ sở lí thuyết và các công thức sử dụng đế tính toán phương án : Trước tiên ta cần lựa chọn cấp điện áp hợp lí cho đường dây truyền tải được từ hệ thống về nhà máy.Ta áp dụng công thức sau: U = 4,34 l + 0.016P (kV) Trong đó : P : Công suất tính toán của nhà máy.(kW) l : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy.(km) Áp dụng ta tính được : U = 35.6(kW) Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp 35 kV từ hệ thống cấp cho nhà máy. Để lập được các phương án trước hết ta phải xác định được : 1.Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Người ta thường sử dụng các phương pháp sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Dùng dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng.
Ưu điểm : của phương án này là : Nhờ đưa trực tiếp điện cao áp vào trạm biến áp phân xưởng nên sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm , giảm được tổn thất và năng cao năng lực truyền tải của mạng. Nhược điểm: Độ tin cây cung cấp điện không cao , các thiết bị trong sơ đồ này co giá thành đắt , yêu cầu trình độ vận hành cao. Sơ đồ này chỉ thích hợp với các nhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng sản xuất nằm tập trung gần nhau , nên ta không sử dụng phương án này. Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) : Nguồn 35kV qua TBATG được hạ xuống điện áp 10kV để cung cấp cho cá trạm biến áp phân xưởng.
Ưu điểm : + Giảm được vổn đầu tư cho mạng điện cao áp nhà máy cũng như trạm biến áp phân xưởng + Vận hành thuận lợi , độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện. Nhược điểm: + Phải đầu tư xây dựng BTATG + Gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Vì nhà máy là hộ loại I trạm biến áp trung gian phải đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện : n. Trong đó : n : Số máy biến áp trong trạm.
S dm B : Công suất của máy biến áp S ttnm : Công suất tinh toán của nhà máy Suy ra : Sdm B ≥ 2639.29 kVA Ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn : S dm = 3200 kVA Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các hộ loại I trong nhà máy đều có 30% phụ tải loại III có thể tạm ngưng cung cấp điện khi cần thiết. S dm B ≥ S ttsc Trong đó: Kqt : Hệ số quá tải sự cố k qt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện máy biến áp vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm thời gian quá tải trong 1 ngày đêm không vượt quá 6h trước khi quá tải máy biến áp vận hành với hệ số tải ≤ 0,93. n : Số máy biến áp có trong trạm biến áp. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com S ttsc : Công suất tính toán sự cố : Khi có sự cố , một máy biến áp có thể được loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng máy biến áp nhờ vậy giảm d vốn đầu tư và tổn thất .Giả thiết : trong hộ loại I có 30% là phụ tải loại II nên: S ttsc = 0,7 S tt Suy ra : 0,7.29 kVA 1,4 Vậy ta chọn máy biến áp trung gian có S dm = 3200 kVA c.
Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm(TPPTT) : Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT. Ưu điểm: việc quản lí , vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất mạng giảm , độ tin cậy tăng Nhược điểm : Vốn đầu tư cho mạng lớn hơn Trên thực tế , đây là phương án thường được dùng khi điện áp nguồn không cao( ≤ 35kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian , trạm phân phối trung tâm: Đặt gần tâm phụ tải của nhà máy. Phương án về các trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng được lựa chọn trên các nguyên tắc sau: +Vị trí trạm biến áp phải đặt gần tâm phụ tải , thuận tiện cho việc lắp đặt , vận chuyển,vận hành , sửa chữa máy biến áp , an toàn và kinh tế.
+Số lượng máy biến áp dặt trong trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào : *Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải *Điều kiện lắp đặt , vận chuyển *Chế độ làm việc của phụ tải Trong các trường hợp , trạm biến áp chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao.Các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 máy biến áp , hộ loại III có thể đặt 1 máy biến áp. +Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện : n. S dmB ≥ S tt và kiểm tra theo điều kiện sự cố 1 máy biến áp (Đối với trạm có nhiều hơn 1 mba) h qt. S dm B ≥ S ttsc Trong đó : n : Số máy biến áp có trong trạm biến áp.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com k hc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường , ta chọn loại máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, k hc = 1 Ta nên hạn chế chủng loại máy biến áp dùng trong nhà máy để tạo điền kiện thuận lợi cho việc mua sắm , thay thế , vận hành , lắp đặt , kiểm tra định kì. Xác định vị trí các trạm biến áp phân xưởng : Trong nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng : * Các trạm biến áp cung cấp điện cho 1 phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư xây dựng,ít ảnh hưởng đến các công trình khác. * Trạm lồng : Được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phân xưởng vì có vốn đầu tư thấp , vận hành , bảo quản thuận tiện song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm không cao. Vị trí trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải để có thể đưa điện áp cao đến gần hộ tiêu thụ , rút ngắn chiều dài mạng cao áp , cũng như mạng hạ áp phân xưởng , giảm chi phí và tổn thất.
Lựa chọn các phương án nối dây: Nhà máy thuộc hộ loại I nên dường dây từ trạm biến áp trung gian về trung tâm cung cấp (Trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm) của nhà máy sẽ dùng lộ kép. Do tính quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơ đồ hình tia , lộ kép. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng đến nhau , độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao , dễ thực hiện phương án bảo vệ , tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các đường cáp cao áp được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ.
Tính toán tổn thất điện năng Δ AB trong các trạm biến áp : Ta áp dụng công thức sau : 2 1 ⎛ S ⎞ Δ A B = n. ⎜⎜ tt ⎟⎟ τ ( kWh) n ⎝ SdmS ⎠ Trong đó : n : Số máy biến áp ghép song song. t : Thời gian máy biến áp vận hành , với máy biến áp vận hành suốt năm t=8760h LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tính theo công thức : τ = (0,124 + 10-4 .78 (h) Δ P o , Δ P N : Tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch củ máy biến áp. S tt : Công suất tính toán cua trạm biến áp.
S dm B : Công suất định mức cuả máy biến áp. Tính tổn thất điện năng của trạm biến áp trung gian : S ttnm = 5131.18 kVA S dm B= 3200 kVA Δ Po = 11.5 kW Δ PN = 37 kW 2 1 ⎛ S ⎞ Δ A B = n. Lựa chọn dây dẫn : Chọn cáp dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Nhà máy làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất Tmax = 6000h , cáp sử dụng là XLPE , tra bảng ta tìm được j kt = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp : I F kt = max ( mm2 ) J kt Cáp từ TBATG về các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên : S ttpx I max = 2 3U dm Trong đó : S ttpx : Công suất tính toán của phân xưởng.
U dm : Điện áp định mức (10kV) Dựa vào trị số F kt tính toán ta tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Sau đó kiểm tra điều kiện phát nóng : k hc .