ĐẶT VẤN ĐỀ: Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật – kinh tế. - 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 trong tương lai. Trình tự tính toán thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: - Vạch phương án cung cấp điện. - Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến ápvà lựa chọn tiết diện các đường dây cho các phương án.
- Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn được phương án hợp lý Thiết kế chi tiết cho phương án đã vạch ra. VẠCH RA CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN: 2.1, Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp của nhà máy: Cấp điện áp vận hành của nguồn điện của mạng cao áp của nhà máy chính là cấp điện áp của lười điện tại nơi liên kết giữa hệ thống cung cấp điện của nhà máy với hệ thống điện. Xác định điện áp tính toán theo công thức kinh nghiệm: U =4.016 × P Trong đó L: khoảng cách từ nhà máy đến trạm biến áp trung gian của hệ thống điện(km), L=14 km Tieu luan 1 P: Công suất tính toán của phụ tải nhà máy(kW) U =4.12( kV ) Chọn điệnáp nguồn Ung=35 kV 2.2, Các phương án sơ đồ cung cấp điện của mạng cao áp nhà máy: a) Chọn sơ đồ cung cấp điện từ nguồn điện nhà máy: Từ nguồn (tức là từ TBATG của hệ thống điện) có thể cấp điện đến nhà máy theo các hình thức sau - Cách thứ nhất dẫn điện bằng một đường dây từ TBATG của hệ thống điện đến tâm phụ tải (trạm trung tâm) của toàn nhà máy để từ đó phân phối đến các phân xưởng. Cách này áp dụng cho trường hợp TBATG ở xa nhà máy + Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một trạm biến áp trung tâm (TBATT) hạ điện áp nguồn xuống một điện áp trung gian (ví dụ hạ từ 35kV hoặc 22kV xuống 10kV hoặc 6kV) rồi cấp điện cho các phân xưởng thông qua các trạm biến áp phân xưởng (TBAPX).
+ Tại tâm phụ tải của nhà máy đặt một trạm phân phối trung tâm (TPPTT) không có máy biến áp, chỉ gồm các thiết bị đóng cắt phân phối tới các TBAPX. - Cách thứ hai cấp điện trực tiếp từ trạm biến áp trung gian của hệ thống điện đến các phân xưởng của nhà máy (sơ đồ "dẫn sâu") bằng nhiều đường dây. Phương pháp này chỉ thực hiện nếu TBATG của hệ thống điện ở rất gần nhà máy và trong nhà máy có một số phụ tải có công suất rất lớn và quan trọng. b) Chọn phương án tramh biến áp phân xưởng: • Các nguyên tắc chọn phương án trạm biến áp phân xưởng: - Chọn ít chủng loại công suất máy biến áp, không nên chọn công suất máy biến áp phân phối trên 1000 kVA vì loại máy này không được Tieu luan 1 sản xuất phổ biến.
- Các phụ tải công suất lớn (trên 2000 kVA) có thể được cấp điện từ 2 TBAPX trở lên - Các phụ tải công suất nhỏ gần nhau có thể được cung cấp chung qua 1 MBAPX. Vị trí TBAPX trong trường hợp này nên đặt tại phân xưởng có công suất lớn và yêu cầu cung cấp điện cao nhất. - Số MBA trong một TBAPX được chọn theo yêu cung cấp điện của phụ tải(phân xưởng) quan trọng nhất được cấp từ MBAPX đó. Phụ tải loại I và II đặt 2 máy, phụ tải loại III đặt 1 máy.
• Dựa vào độ lớn và phân bố phụ tải của nhà máy luyện kim đen Sử dụng 8 TBA trong đó: + TBA B1 cung cấp cho PT của phân xưởng đúc và kho vật liệu + TBA B2 cung cấp cho PT của phân xưởng cơ khí + TBA B3 cung cấp cho PT của phân xưởng cơ lắp ráp + TBA B4 cung cấp cho PT của phân xưởng luyện kim màu và SCCK + TBA B5 cung cấp cho PT của phân xưởng luyện kim đen và bộ phận nén khí + TBA B6 cung cấp cho PT của phân xưởng rèn dập và BQL&PTN + TBA B7 cung cấp cho PT của phân xưởng nhiệt luyện + TBA B8 cung cấp cho PT của trạm bơm Sử dụng 7 TBA trong đó: + TBA B1 cung cấp cho PT của phân xưởng đúc và kho vật liệu + TBA B2 cung cấp cho PT của phân xưởng cơ khí + TBA B3 cung cấp cho PT của phân xưởng cơ lắp ráp + TBA B4 cung cấp cho PT của phân xưởng luyện kim màu và Tieu luan 1 SCCK + TBA B5 cung cấp cho PT của phân xưởng luyện kim đen và bộ phận nén khí + TBA B6 cung cấp cho PT của phân xưởng rèn dập và BQL&PTN + TBA B7 cung cấp cho PT của phân xưởng nhiệt luyện và trạm bơm c) Chọn sơ đồ cấp điện từ trạm trung tâm tới các tram biến áp phân xưởng: Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy nên ta dùng sơ đồ hình tia hoặc liên thông. Với phân xưởng loại I ta dùng lộ kép, với phân xưởng thuộc hộ loại III ta dùng đường dây đơn. Sơ đồ loại này có nhiều ưu điểm là sơ đồ đấu dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành. Các đường cáp cao áp đều được đặt trong các đường xây riêng trong đất dọc theo các tuyến giao thông nội bộ.
Từ đó ta đưa ra 4 phương án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy: Tieu luan 1 Hinh 3.1 Phương án 1 Hinh 3. 2 Phương án 2 Tieu luan 1 Hinh 3. 3 Phương án 3 Hinh 3. 4 Phương án 4 Tieu luan 1 3.
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN: 3.1, Tính toán máy biến áp: Các máy biến áp ở các trạm biến áp phân xưởng đều thuộc loại 35/0.4kV a) Phương án 1 và 2: Chọn máy biến áp Ví dụ với phân xưởng gia công cơ khí: Ptt = 1495 kW; Qtt = 1620 kVAr => Stt = Stba = 2204.4 kVA Xét trường hợp sự cố một máy biến áp, máy còn lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian 1-2 ngày để sửa chữa, đồng thời cắt bớt các phụ tải không quan trọng. Trong trường hợp này công suất máy biến áp được xác định là : Tieu luan 1 2204.6 kVA Chọn máy biến áp có tiêu chuẩn Sđm = 2000 kVA Các trường hợp khác tương tự ta được bảng sau: Phân xưởng PTTT PX PTTT TBA PX Chọn TBA PX Tên phân xưởng STT Ptt Qtt Ptt Qtt Stt Kí hiệu Sđm.6 B1 1250 2 Kho vật liệu 12 78.6 27 PX gia công cơ khí 3 1495 1620 1495 1620 2204.8 B3 2000 2 PX luyện kim màu 5 943.5 PX luyện kim đen 6 1281.6 B5 2500 2 Bộ phận nén khí 10 876.7 765 PX rèn dập 8 1075.3 B6 1250 2 BQL & PTN 1 163 90 PX nhiệt luyện 9 1773. 1 Bảng chọn MBAPX của nhà máy Giá Thành Số Tỷ số ∆P0 ∆PN ∆Un I0 tiền tiền TBAPX Sđm kVA lượn biến kWh kW % % (Triệu (Triệu g đồng) đồng) B1 1250 35/0,4kV 2 1,8 14.0 6 1,5 179,1 358,2 Tieu luan 1 B2 2000 35/0,4kV 2 2,8 20,0 6 1 305,4 610,8 B3 2000 35/0,4kV 2 2,8 20,0 6 1 305,4 610,8 B4 1250 35/0,4kV 2 1,8 14.0 6 1,5 179,1 358,2 Tổng vốn đầu tư cho MBA: VB=4010.2 triệu đồng Bảng 3. 2 Các thông số của MBA Xác định tổn thất điện năng của MBA Tổn thất điện năng máy biến áp ( ) 2 1 S max ∆𝐴 = 𝑁𝐵.
S B đm Trong đó: NB: Số MBA trong trạm biến áp t: Thời gian vận hành MBA. MBA vận hành cả năm, t=8760 giờ 𝜏: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất.8760 Với Tmax = 4600h, ta có 𝜏 = 2988ℎ ∆𝑃0, ∆𝑃𝑁: Tổn thất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA SđmB: Công suất định mức của MBA Smax: Phụ tải lớn nhất của TBA Ví dụ với trạm B1: Tieu luan 1 1 ∆ A=2 ×1,8 ×8760+ × 14 ×2988 × 2 ( ) 1087 2 1250 =42853,4 kWh Các trường hợp khác tương tự, ta được bảng sau: TBAPX Số MBA Sđm.B (kVA) Smax kVA ∆𝑃0 kW ∆𝑃𝑁 kW ∆𝐴 kWh B1 2 1250 1087 1,8 14.7 Tổng lượng tổn thất điện năng trong các TBAPX: ∆𝑨𝑩 = 576217.3 Tổn thất điện năng của MBAPX, Tmax = 4600h b) Phương án 3 và 4: Tính tương tự như phương án trên, ta được bảng sau: Phân xưởng PTTT PX PTTT TBA PX Chọn TBA PX Tên phân xưởng STT Ptt Qtt Ptt Qtt Stt Kí hiệu Sđm.6 B1 1250 2 Kho vật liệu 12 78.6 27 PX gia công cơ khí 3 1495 1620 1495 1620 2204.8 B3 2000 2 PX luyện kim màu 5 943.6 B4 1250 2 Tieu luan 1 SCCK 7 91.5 PX luyện kim đen 6 1281.6 B5 2500 2 Bộ phận nén khí 10 876.7 765 PX rèn dập 8 1075.3 B6 1250 2 BQL & PTN 1 163 90 PX nhiệt luyện 9 1773. 4 Bảng chọn MBAPX của nhà máy Giá Thành Số Tỷ số ∆P0 ∆PN ∆Un I0 tiền tiền TBAPX Sđm kVA lượn biến kWh kW % % (Triệu (Triệu g đồng) đồng) B1 1250 35/0,4kV 2 1,8 14.0 6 1,5 179,1 358,2 B2 2000 35/0,4kV 2 2,8 20,0 6 1 305,4 610,8 B3 2000 35/0,4kV 2 2,8 20,0 6 1 305,4 610,8 B4 1250 35/0,4kV 2 1,8 14.0 6 1 372,5 745 Tổng vốn đầu tư cho MBA: VB=3786.2 triệu đồng Tieu luan 1 Bảng 3. 5 Các thông số của MBA TBAPX Số MBA Sđm.B (kVA) Smax kVA ∆𝑃0 kW ∆𝑃𝑁 kW ∆𝐴 kWh B1 2 1250 1087 1,8 14.5 Tổng lượng tổn thất điện năng trong các TBAPX: ∆𝑨𝑩 = 555535.6 Tổn thất điện năng của MBAPX, Tmax= 4600h 3.2, Tính toán dây dẫn: a) Chọn dây dẫn từ TBATG đến trạm TPPTT: Đường dây cung cấp từ TBATG về trạm TPPTT của nhà máy dài 11 km sử dụng ĐDK, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
Ta có Tmax của nhà máy luyện kim là 3700h, với giá trị của Tmax, dây dẫn AC ta tra được Jkt=1,1 A/mm2. Công thức tính để chọn tiết diện dây dẫn: I F ❑kt = ttmax J kt Trong đó: Ftt: Tiết diện dây tính toán. Itt: Dòng điện tính toán lớn nhất đi qua dây dẫn. Jkt: Mật độ dòng kinh tế.
Công thức tính dòng điện làm việc cực đại qua một sợi cáp: Tieu luan 1 S ttpx I tt .