›
›

Luận văn Thiết kế cấp điện tự dùng cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại

pdf 70 trang phuongnguyen 4960
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Thiết kế cấp điện tự dùng cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_thiet_ke_cap_dien_tu_dung_cho_cong_ty_nhiet_dien_ph.pdf

Nội dung text: Luận văn Thiết kế cấp điện tự dùng cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG Luận văn Thiết kế cấp điện tự dùng cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại
  2. Lời nói đầu Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con ngƣời chúng ta. Chính vì những ƣu điểm vƣợt trội của nó so với các nguồn năng lƣợng khác (nhƣ: dễ chuyển thành các dạng năng lƣợng khác, dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao ) mà ngày nay điện năng đƣợc sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vụ, Cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi gia đình. Có thểỷ nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tƣơng lai thì nhu cầu của con ngƣời về nguồn năng lƣợng đặc biệt này sẽ vẫn tiếp tục tăng cao. Trong những năm gần đây, nƣớc ta đã đạt đƣợc những thành tựu to lớn trong phát triển kinh tế, xã hội. Số lƣợng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thƣơng mại, dịch vụ, gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lƣợng điện sản xuất và tiêu dùng ở nƣớc ta tăng lên đáng kể và dự báo sẽ tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới. Do đó mà hiện nay chúng ta đang rất cần đội ngũ những ngƣời am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng nhƣ vận hành, cải tạo và sửa chữa lƣới điện nói chung, trong đó có khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện. Cùng vơí xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là vịêc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng có thêm nhiều nhà đâu tƣ nƣớc ngoài đến với chúng ta. Do vậy mà vấn đề đặt ra là chúng ta cần phải thiết kế các hệ thống cung cấp điện một cách có bài bản và đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẫn kỹ thuật hiện hành. Có nhƣ thế thì chúng ta mới co thể theo kịp với trinh độ của các nƣớc. Qua thời gian học tập và thực tập tại Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại, em đƣợc giao đề tài tốt nghiệp "Thiết kế cấp điện tự dùng cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại". Để thực hiện nhiệm vụ đề tài đặt ra, đó là đi sâu tính toán thiết kế để tìm ra phƣơng pháp cấp điện tối ƣu nhất cho Công Ty Nhiệt Điện Phả Lại. 1
  3. Trong thời gian thực hiện đề tài em đã đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng dẫn tận tình của các thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử TĐHDL Hải Phòng cùng các bạn trong lớp và trực tiếp là thầy Th.S Đặng Hồng Hải em đã hoàn thành xong đề tài tốt nghiệp của mình. Song bản thân em còn nhiều hạn chế về kiến thức và thực tiễn, cần phải học hỏi nhiều do đó đồ án tốt nghiệp còn có những sai sót và chƣa thật đầy đủ. Vì vậy, kính mong các thầy cô giáo đƣa ra ý kiến để em có thể rút kinh nghiệm, tăng khả năng chuyên môn của mình, khi ra trƣờng em có thể đảm nhiệm những công việc đƣợc yêu cầu. Đồ án đƣợc trình bày gồm các nội dung chính sau: Chƣơng 1: Tổng quan về cung cấp điện cho hệ thống tự dùng của Công ty Chƣơng 2: Xác định phụ tải tính toán của các bộ phận trong hệ thống tự dùng và của cả nhà tự dùng Chƣơng 3: Thiết kế mạng hạ áp cho nhà tự dùng của Công ty Chƣơng 4: Thiết kế hệ thống tự động bù cosφ Hải Phòng, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Đỗ Phƣơng Thảo 2
  4. Ch•¬ng 1 TæNG QUAN VÒ CUNG CÊP §IÖN CHO HÖ THèNG Tù DïNG CñA C¤NG TY 1.1. §IÒU KIÖN Tù NHI£N Vµ C¥ Së H¹ TÇNG CñA C¤NG TY Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại nằm trên địa phận Huyện - Chí Linh, Tỉnh - Hải Dƣơng, cách Hà Nội gần 60 Km về phía bắc nằm sát đƣờng 18 và tả ngạn sông Thái Bình . Nhà máy điện Phả Lại đƣợc xây dựng làm hai giai đoạn . Giai đoạn I đƣợc khởi công xây dựng vào thập kỷ 80 do Liên Xô giúp ta xây dựng gồm 4 tổ máy. Mỗi tổ máy 110 MW, đƣợc thiết kế với sơ đồ khối hai lò một máy.Tổ máy số 1 đƣợc đƣa vào vận hành vào ngày 10/3/1983 và hoàn thiện tổ máy số 4 vào năm 1986. Tổng công suất thiết kế là 440 MW. Giai đoạn II (mở rộng) đƣợc khởi công xây dựng vào tháng 6/1996 do công ty Mit Su của Nhật Bản trúng thầu làm chủ đầu tƣ xây dựng gồm 2 tổ máy. Mỗi tổ máy 300 MW với sơ đồ một lò một máy.Tổng công suất thiết kế của dây chuyền II là 600 MW. Dây chuyền II đƣợc hoàn thành và phát điệnvào tháng 3 Năm 2003. Để kịp hòa nhập với nền kinh tế thế giới và chủ trƣơng đổi mới của Đảng và nhà nƣớc, tăng tính làm chủ của ngƣời lao động . Đƣợc sự chấp thuận và ủng hộ của Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam . Nhà Máy Nhiệt Điện Phả Lại đã chính thức đổi tên thành Công Ty Cổ Phần Nhiệt Điện Phả Lại . Ngày18 Tháng 01 Năm 2006. Nguồn nhiên liệu chính cấp cho Công ty là than từ mỏ than Mạo Khê, Vàng Danh, Uông Bí v.v, đƣợc vận chuyển về Công ty bằng đƣờng sông và đƣờng sắt. Sau khi đƣa tổ máy cuối cùng vào làm việc 14/03/2006 thì khả năng Công ty có thể cung cấp cho lƣới điện quốc gia khoảng 7, 2 tỷ kwh/năm. 3
  5. Cùng với thuỷ điện Hoà Bình, Thác Bà, Nhiệt Điện Uông Bí và Nhiệt Điện Ninh Bình, Công ty Nhiệt Điện Phả Lại cung cấp cho hệ thống điện Miền Bắc qua 6 đƣờng dây 220 kV và 8 đƣờng dây 110 kV, qua các trạm trung gian nhƣ Ba La, Phố Nối, Tràng Bạch, Đồng Hoà, Đông Anh, Bắc Giang. Ngoài ra Phả Lại còn là một trạm phân phối điện lớn trong việc nhận điện từ Thuỷ điện Hoà Bình về cung cấp cho khu vực đông bắc Tổ quốc (Quảng Ninh – Hải Phòng). Năm 1994 việc xây dựng đƣờng dây truyền tải điện 500 kV Bắc -Nam, Công ty Nhiệt điện Phả Lại đóng vai trò quan trọng thứ hai cung cấp điện cho hệ thống sau Thuỷ điện Hoà Bình. Công Ty Nhiệt điện Phả Lại đƣợc đặt đúng tầm của một Công ty nhiệt điện lớn nhất Tổ Quốc. 1.2. C¥ CÊU Tæ CHøC CñA C¤NG TY NHIÖT §IÖN PH¶ L¹I 1. Đứng đầu là hội đồng quản trị lãnh đạo vĩ mô toàn công ty. Sau đó là giám đốc đóng vai trò lãnh đạo chung cho toàn công ty, dƣới giám đốc là hai phó giám đốc phụ trách hai mảng đó là vận hành và sửa chữa, rồi đến các phòng ban. 4
  6. Hội đồng quản trị Giám Đốc Phó giám đốc vận Phó giám đốc sửa chữa hành Phòng tổng hợp hành Phân xƣởng vận hành 1 Phân xƣởng sửa chữa cơ nhiệt chính-quản trị Phòng kế hoạch vật Phân xƣởng sửa Phân xƣởng vận hành chữa điện kiểm tƣ 2 nhiệt Phòng kĩ thuật Phân xƣởng sửa Phân xƣởng vận hành chữa tự động Phòng thanh tra bảo điện-kiểm nhiệt điều khiển vệ-pháp chế Phân xƣởng hóa Phòng tài chính kế Phân xƣởng cơ khí toán Phân xƣởng cung cấp Phân xƣởng sản Phòng tổ chức lao xuất phụ nhiên liệu động Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu tổ chức của công ty. 5
  7. 1.3. QUY TR×NH S¶N XUÊT §IÖN N¡NG CñA C¤NG TY. Công ty nhiệt điện Phả Lại là nhà máy điện ngƣng hơi có sơ đồ nguyên lý quá trình sản xuất điện năng đƣợc trình bày nhƣ sau: Từ kho nhiên liệu (than, dầu) 1 qua hệ thống vận chuyển nhiên liệu 2, nhiên liệu đƣợc đƣa vào bộ sấy 3 rồi sau đó đƣa vào lò hơi 4. Trong lò 4 xảy ra phản ứng cháy, chuyển hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi nƣớc. Khói từ lò hơi qua bộ hâm nƣớc 14, bộ sấy không khí 15, quạt khói 16 đẩy khói vào ống khói để thải ra ngoài. Nƣớc từ bình khử khí 11 đƣợc bơm nƣớc cấp 12 bơm qua bình gia nhiệt cao áp 13, bộ hâm nƣớc 14 rồi vào lò hơi 4. Trong lò hơi, nƣớc nhận nhiệt năng từ nhiên liệu cháy, biến thành hơi nƣớc có áp suất và nhiệt độ cao (p = 130 ÷ 240 (kG/cm2), t = 540 ÷ 665 oC). Hơi nƣớc ra lò đƣợc đƣa vào tuabin hơi 5. Tại tuabin, nhiệt năng của hơi nƣớc đƣợc biến thành cơ năng, làm quay máy phát điện để biến cơ năng thành điện năng và đƣa vào lƣới điện qua máy phát tăng áp 6. Hơi nƣớc sau khi ra khỏi tuabin thƣờng có áp suất và nhiệt độ thấp khoảng (p = 0,03 ÷ 0,04 (kG/cm2), t = 30 ÷ 40 oC), mang theo một lƣợng nhiệt đáng kể không đƣợc sử dụng vào bình ngƣng 7. Trong bình ngƣng hơi nƣớc đƣợc ngƣng lại thành nƣớc bởi nƣớc tuần hoàn 8 đẩy vào. Nƣớc từ bình ngƣng 7 đƣợc bơm nƣớc ngƣng 9 đƣa trở lại bình khử khí 11 qua bình gia nhiệt cao áp 10.Một phần hơi nƣớc đƣợc trích từ tuabin để cung cấp, cho bình gia nhiệt cao áp 13, bình khử khí 11 và bình gia nhiệt hạ áp 10. 6
  8. 1 Quạt gió 2 không khí 3 17 6 14 15 4 16 13 Đến ống MF 5 khói 12 11 7 10 8 9 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý quá trình sản xuất điện năng. 1. Kho nhiên liệu. 9. Bơm nƣớc ngƣng tụ. 2.Cơ cấu vận chuyển nhiên liệu. 10. Bình gia nhiệt hạ áp. 3. Bộ sấy nhiên liệu. 11. Bình khử khí (O2, CO2). 4. Nồi hơi. 12. Bơm cấp nƣớc. 5. Tuabin. 13. Bình gia nhiệt cao áp. 6. Máy phát điện. 14. Bộ hãm nƣớc. 7. Bình ngƣng tụ. 15. Bộ sấy không khí. 8. Bơm tuần hoàn. 16. Quạt khói; 17. Quạt gió. 7
  9. 1.4. THèNG K£ C¸C PHô T¶I CñA HÖ THèNG Tù DïNG TRONG NHµ M¸Y Số STT Tên thiết bị Loại Pđm(kW) lƣợng ĐỘNG CƠ GIAN LÒ 1 Cấp cám 8 ДA302-17-64-10T1 1.9*8 2 Than nguyên 1 ДA302-17-44-8T1 9 3 Quạt mát máy nghiền 1 CДM32-22-41-60TB2 22 4 Đập xỉ 1 ДA304-450-4T2 5.5 5 Vít xi 1 ДA304-450-4T2 5.5 6 Truyền động phụ máy 1 ДA304-450-4T2 75 nghiền 7 Xả đọng đáy lò 2 ДA304-345-4T2 55*2 8 Bơm dầu MN 2 ДA304-345-4T2 4*2 9 Vít truyền than bột 1 ДA304-345-4T2 40 10 Bơm phốt phát 2 ДA304-345-4T2 1.1*2 11 KЭ 8 ДA304-345-4T2 0.55*8 12 OЭ 4 4A225-M2T2 0.27*4 13 Rung bunke 4 4A100B 0.25*4 ĐỘNG CƠ GIAN MÁY 14 Quay trục 1 AB-113-4T 17 15 Chèn MF 3+4 1 AB17-69-16KT3 30 16 Chèn MF 2 1 A03-315-M-6T3 40 17 Chèn MF 1 1 A03-315-X-6T3 30 8
  10. 18 Bơm mát khí 2 A02-92-6T3 110*2 19 Gia nhiệt hạ áp K4 1 A02-92-6T2 75 20 Gia nhiệt cao áp 2 A02-71-4T2 1.5*2 21 Bơm nƣớc lã 1 1 4A-108-M2T2 22 22 Bơm nƣớc lã 2 1 A02-81-2T2 30 23 GNH K1+2+3 1 A02-72-2T2 75 CÁC ĐỘNG CƠ HÓA HỌC 24 Dung dịch phèn kho hóa 1 4AX-80B-4T1 4 25 Bơm nƣớc vào bể trung hòa 1 4A10-99-4T1 4 26 Bơm chân không 1 4AP20-8M-8П3 30 27 Bơm tái tuần hoàn 1+2 1 A03-72Y-8T2 45 28 Bơm kiềm 1 4A-250-S2T2 4 29 Bơm amoniac 1 A02-92-2T2 4 30 Hoàn lại nƣớc rửa ngƣợc 1 4AX-80A-2T1 4 31 Bơm dung dịch phốt phát 1 4AX-80B-4T1 4 32 4 động cơ bơm nƣớc đọng 1 A02-71-2T2 11 33 Bơm công nghiệp 1, 2 1 A03-315M-6T3 17 34 Bơm thủy lực 1 A03-355S-6T3 7.5 35 Bơm N2H4 1 A02-71-2T2 2.2 36 Chuyển axits 1 4AX-80B-4T1 11 37 Bơm hút bùn 1,2 1 4A10-99-4T1 17 38 Bơm nƣớc trong 1, 2 1 4AP20-8M-8П3 30 39 Bơm dung dịch vôi 1 A03-72Y-8T2 7.5 40 Định lƣợng axits 1 4A-250-S2T2 2.2 41 Định lƣợng phèn 1,2,3,4 1 A02-92-2T2 0.27 42 Bơm rửa axits số 2 1 4AX-80A-2T1 13 43 Bơm rửa ngƣợc kho hóa 1 4AX-80B-4T1 45 9
  11. PHÂN XƢỞNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 44 Động cơ băng 2A, 2B 2 A03-315M-6T3 55*2 45 Động cơ băng 3A, 3B 2 A03-355S-6T3 132*2 46 Động cơ băng 4A, 4B 2 A02-71-2T2 55*2 47 Bơm dầu mazut cấp I 3 ДA302-17-64-10T1 40*3 48 Bơm dầu mazut cấp II 3 ДA302-17-44-8T1 200*3 49 Đ/c bơm thải 1 CДM32-22-41-60TB2 10 50 Đ/c nhập dầu từ cảng 1 ДA304-450-4T2 17 51 Đ/c bơm nóng chèn 1 ДA304-450-4T2 17 52 Di chuyển cẩu 1 ДA304-450-4T2 11 53 Nâng và đóng mở gầu 1 ДA304-345-4T2 45 10
  12. CH¦¥NG 2 X¸C §ÞNH C¸C PHô T¶I TÝNH TO¸N CñA C¸C Bé PHËN TRONG HÖ THèNG Tù DïNG CñA NHµ M¸Y 2.1. GIíI THIÖU PHô T¶I §IÖN CñA TOµN NHµ M¸Y 2.1.1. Các đặc điểm của phụ tải điện Phụ tải điện trong nhà máy cán thép có thể chia ra làm hai loại phụ tải - Phụ tải động lực - Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thƣờng làm việc ở chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f =50 Hz. 2.1.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phƣơng thức cấp điện cho từng thiết bị cũng nhƣ trong các phân xƣởng trong nhà máy, đánh giá tổng thể toàn nhà máy ta thấy: Phụ tải của nhà máy chủ yếu là các động cơ điện có công suất lớn, nhỏ, trung bình, đèn chiếu sáng. Nhà máy mất điện sẽ gây ra hàng loạt phế phẩm (nhƣ ở bộ phận lò nung) và gây lãng phí sức lao động rất nhiều đồng thời gây thiệt hại lớn về kinh tế mặc dù mất điện không gây ra nguy hại đến tính mạng con ngƣời. Do đó nhà máy đƣợc đánh giá là hộ phụ tải loại I, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải đƣợc đảm bảo liên tục. 2.2. C¸C PH¦¥NG PH¸P X¸C §ÞNH PHô T¶I CHO TOµN NHµ M¸Y 2.2.1. Cơ sở lí luận Dựa vào số liệu phụ tải của nhà máy cán thép Nam Đô đã thu thập đƣợc, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. Việc thiết kế mạng điện nhằm mục đích: 11
  13. + Nâng cao chất lƣợng, giảm tổn thất điện năng. + Phí tổn về kinh tế hàng năm là nhỏ nhất. + An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa. + Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao. 2.2.2. Khái niệm phụ tải tính toán (phụ tải điện) Phụ tải tính toán (hay còn gọi là phụ tải điện h) là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn các trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ. Phụ tải tính toán không phải là tổng công suất đặt của các thiết bị điện, việc sử dụng điện là không có qui luật.Trong thực tế vận hành ở chế độ dài hạn ngƣời ta muốn rằng phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng các trang thiết bị CCĐ (dây dẫnd, máy biến áp, thiết bị đóng cắt). Ngoài ra ở chế độ ngắn hạn thì nó không đƣợc gây tác động cho các thiết bị bảo vệ (ví dụ ở các chế độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không đƣợc cắt v). Nhƣ vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tƣơng đƣơng với phụ tải thực tế về một vài phƣơng diện nào đó. Trong thực tế thiết kế ngƣời ta thƣờng quan tâm đến hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất, vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần phải đƣợc xác định đó là phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: - Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tƣơng đƣơng với phụ tải thực tế biến thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất. - Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất thƣờng đƣợc gọi là phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong một thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây chúng chƣa gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nhƣng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhảy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì. Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thƣờng xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác. 12
  14. Để xác định đúng phụ tải tính toán là rất khó, nhƣng ta có thể dùng các phƣơng pháp gần đúng trong tính toán. Có nhiều phƣơng pháp nhƣ vậy, ngƣời kỹ sƣ cần phải căn cứ vào thông tin thu nhận đƣợc trong từng giai đoạn thiết kế để chọn phƣơng pháp thích hợp, càng có nhiều thông tin ta càng chọn đƣợc phƣơng pháp chính xác hơn. 2.2.3. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán và ưu nhựơc điểm của các phương pháp a). Xác định phủ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (F) sản xuất. Thƣờng dùng phƣơng pháp này khi thông tin mà ta biết đƣợc là diện tích F (m2 ) của khu chế xuất và ngành công nghiệp (nặng hay nhẹ n) của khu chế xuất đó. Mục đích là dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn (nhƣ nhà máy điệnn, đƣờng dây không, trạm biến áp). Từ các thông tin trên ta xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Stt= s0.F hay Ptt=p.F ( 1-1 ) Trong đó: 2 s0 [ kVA/ m ] : Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích. 2 p0 [kW/ m ] – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là một m2 2 F[ m ]– diện tích sản xuất có bố trí các thiết bị dùng điện. Để xác định s0(p0) ta dựa vào kinh nghiệm: - Đối với các ngành công nghiệp nhẹ (dệtd, may, giầy dép, bánh kẹo, ) 2 ta lấy s0= ( 100 200 ) kVA/ m - Đối với các ngành công nghiệp nặng (cơ khíc, hoá chất, dầu khí, luyện 2 kim, xi măng, ) ta lấy s0= ( 300 400 ) kVA/ m . Phƣơng pháp này cho kết quả gần đúng. Nó đƣợc dùng cho những phân xƣởng có mật độ máy móc phân bố tƣơng đối đều nhƣ: phân xƣởng dệt, sản 13
  15. xuất vòng bi, gia công cơ khí v.v. Nó đƣợc dùng để tính toán thiết kế chiếu sáng. b). Xác định phủ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết đƣợc sản lƣợng thì ta xác định phụ tải tính toán cho khu chế xuất theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lƣợng. M. w0 Ptt ( 1-2 ) Tmax Qtt Ptt .tg ( 1-3 ) Trong đó: W0( kWh/ 1sp ): Điện năng cần thiết để sản xuất 1 sản phẩm (tra sổ tay t). M: Tổng sản phẩm sản xuất trong 1 năm (sp). Tmax( h ): Thời gian sử dụng công suất lớn nhất [4, trang254]. Chú thích: Tmax là thời gian nếu hệ thống cung cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ truyền tải đƣợc một lƣợng điện năng đúng bằng lƣợng điện năng truyền tải trong thực tế một năm. Chú ý: Hai phƣơng án trên chỉ áp dụng trong dai đoạn dự án khả thi. c). Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu knc Thông tin mà ta biết đƣợc là diện tích nhà xƣởng F ( m2 ) và công suất đặt Pđ ( kW ) của các phân xƣởng và phòng ban của nhà máy. Mục đích là: - Xác định phụ tải tính toán cho các phân xƣởng. - Chọn biến áp cho phân xƣởng. - Chọn dây dẫn về phân xƣởng. - Chọn các thiết bị đóng cắt cho phân xƣởng. 14
  16. Phụ tải tính toán của một phân xƣởng đƣợc xác định theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu knc (tra sổ tay trang 254t, phụ lục I.3 sách thiết kế cấp điện ) theo các công thức sau: n Ptt= Pđl= knc. Pđi=knc. Pđmi (1-5) i Pcs= P0.F (1-6) Qtt= Qđl= Ptt. tg (1-7) Từ đó ta xác định đƣợc phụ tải tính toán của phân xƣởng ( px ) nhƣ sau: Pttpx= Pđl+ Pcs (1-8) Qttpx= Qđl+ Qcs (1-9) Vì phân xƣởng dùng đèn sợi đốt nên đối với phụ tải chiếu sáng thì = 0 ( cos = 1 ), ta có Qcs= Pcs.tg = 0. Chú ý nếu dùng đèn tuýp hoặc quạt thì ta có cos = 0.8, nếu dùng 2 quạt ( cos = 0.8 ) và 1 đèn sợi đốt ( cos =1 ) thì ta lấy chung cos = 0.9 Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm khác nhau thi ta tính hệ số công suất cos trung bình: p .cos p .cos p .cos 3 pn.cos n 1 1 2 2 3 cos tb= (1-10) p p p p 1 2 3 n Trong các công thức trên: knc - hệ số nhu cầu [ 4, trang 254] Pđ - công suất đặt. n - số động cơ 2 P0 ( W/m ) – suất phụ tải chiếu sáng [1, trang 253]. Pđl , Qđl – các phụ tải động lực của phân xƣởng. Pcs , Qcs – các phụ tải chiếu sáng của phân xƣởng. 2 2 Từ đó ta có: Sttpx Pttpx Qttpx (1-11) 15
  17. Vậy phụ tải tính toán của cả nhà máy (xí nghiệp) là: m PttXN kdt . Pttpxi (1-12) i 1 m QttXN kdt . Qttpxi (1-13) i 1 2 2 Từ đó ta có: SttXN PttXN QttXN (1-14) PttXN cos ttXN (1-15) SttXN Trong đó: kđt – hệ số đồng thời (thƣờng có giá trị từ 0.85t 1 ). m – số phân xƣởng và phòng ban, nhón thiết bị. Phƣơng án này có ƣu điểm là đơn giản, tiện lợi nên đƣợc ứng dụng rộng rãi trong tính toán. Nhƣng có nhƣợc điểm kém chính xác vì knc tra trong bảng số liệu tra cứu nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm nhƣng thực tế knc=ksd.kmax vì vậy nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả kém chính xác. Phƣơng pháp này thƣờng dùng trong giai đoạn xây dƣng nhà xƣởng. e). Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax công suất trung bình Ptb Thông tin mà ta biết đƣợc là khá chi tiết, ta bắt đầu thực hiện việc phân nhóm các thiết bị máy móc (từ 8t 12 máy / 1 nhóm). Sau đó ta xác định phụ tải tính toán của một nhóm n máy theo công suất trung bình Ptb và hệ số cực đại kmax theo các công thức sau: n ptt kmax.Ptb kmax.ksd . Pdmi (1-16) i 1 Q P .tg tt tt (1-17) 16
  18. Stt Itt (1-18) 3.U dm Trong đó: n – số máy trong một nhóm. Ptb - công suất trung bình của nhóm phụ tải trong ca máy tải lớn nhất n ( Ptb ksd . Pdmi ). i 1 Pđm ( kW ) – công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho. Uđm - điện áp dây định mức của lƣới (Uđm = 380 V ). ksd – hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiết bị [1, trang 253]. kmax – hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị (hệ số này đƣợc xác định theo hệ số sử dụng hsd và số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq , tra tài liệu [1, trang 256]. nhq - số thiết bị dùng điện hiệu quả: là số thiết bị có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau gây ra. Các bƣớc xác định nhq : - Bƣớc 1: Xác định nI là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất. nI - Bƣớc 2: Xác định PI Pdmi (1-19) i 1 - Bƣớc 3: Xác định n n* I (1-20) n P P* I (1-21) P 17
  19. P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm thiết bị (nhóm phụ tải n) đang xét. - Bƣớc 4: Tra [4, trang 255] ta đƣợc nhq* theo n* và P* - Bƣớc 5: Tính nhq= n. nhq* (1-22) Chú ý: - Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào Upha ( 220V ) nhƣ quạt gió, ta phải qui đổi về 3 pha nhƣ sau: Pqd 3* Pdm (1-23) - Nếu trong nhóm có phụ tải 1 pha đấu vào Udây ( 380V ) nhƣ biến áp hàn, ta qui đổi về 3 pha nhƣ sau: Pqd 3 *Pdm (1-24) Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nhƣ cầu trụcN, cẩu, máy nâng, biến áp hàn, ta qui đổi về chế độ dài hạn nhƣ sau: Pqd Pdm. kd % (1-25) Trong đó kd% - hệ số đóng điện phần trăm lấy theo thực tế. Từ đó ta tính đƣợc phụ tải tính toán của cả phân xƣởng theo các công thức sau: nm Pdl kdt . Ptti (1-25) i 1 P P .D cs 0 (1-27) nm Qdl kdt . Qtti (1-28) i 1 Q P .tg cs cs cs (1-29) Các phân xƣởng của các nhà máy trong thực tế thƣờng dùng đèn sợi đốt nên: Qcs = 0 Vậy ta tính đƣợc: P P P px dl cs (1-30) Q Q Q px dl cs (1-31) 18
  20. Q Q px dl ( do Qcs= 0 ) (1-32) S P2 Q2 (1-33) px px px P cos px px S (1-34) px Spx Ittpx (1-35) 3.U dm Trong đó: n, m: Số nhóm máy của phân xƣởng mà ta đã phân ở trên. kđt: Hệ số đồng thời (thƣờng có giá trị từ 0.85t 1 ). Nhận xét: Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc dùng để tính phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị, cho các tủ động lực trong toàn bộ phân xƣởng. Nó cho một kết quả khá chính xác, nhƣng phƣơng pháp này đòi hỏi một lƣợng thông tin đầy đủ về các phụ tải nhƣ: chế độ làm việc của từng phụ tải, công suất đặt của từng phụ tải, số lƣợng các thiết bị trong nhóm ( ksdi, Pdmi, cos i, ). f). Phƣơng pháp xác định phụ tải trong tƣơng lai của nhà máy: Trong tƣơng lai dự kiến nhà máy sẽ đƣợc mở rông và thay thế, lắp đặt các máy móc hiện đại hơn. Công thức tính toán: SNM(t)= SttNM(1+ t) (1-36) Với 0<t<T Trong đó: SNM(t): Là phụ tải tính toán của nhà máy sau t năm. SttNM : Là phụ tải tính toán của nhà máy ở thời điểm khởi động. : Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại ( thƣờng lấy từ 0.0595 0.0685). t – thời gian dự kiến trong tƣơng lai. 19
  21. 2.3. X¸C §ÞNH PHô T¶I TÝNH TO¸N CñA C¸C GIAN TRONG NHµ Tù DïNG. 2.3.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải của các gian trong nhà tự dùng Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào các nguyên tắc sau: + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên đƣợc đặt gần nhau, tránh chồng chéo khi đi dây và sẽ giảm đƣợc tổn thất. + Tổng công suất các thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chêch lệch giữa các nhóm nhằm tạo tính đồng loại cho các trang thiết bị cung cấp điện. + Số lƣợng các thiết bị trong cùng một nhóm không nên quá nhiều vì số lộ ra của các tủ động lực cũng bị hạn chế và nếu đặt nhiều quá sẽ làm phức tạp trong vận hành và sửa chữa, cũng nhƣ làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cho từng thiết bị.Căn cứ voà công suất và tính chất của phụ tải ta chia thành hai khu vực chính đó là khu vực sả xuất và khu vực nhà hành chính. + Khu vực hành chính phụ tải chủ yếu là quạt, bóng điện, điều hoà, máy tính, loa đài v.v. Với số lƣợng thiết bị ít nên ta tính chung cho một nhóm. Dựa theo các yếu tố trên ta phân ra đƣợc các nhóm phụ tải sau : Gian lò : Nhóm 1 : gồm (1 ÷ 6) – là tất cả đ/c cần có trong 1 lò Nhóm 2 : gồm (7 ÷ 10) – là những đ/c chung cho 2 lò Nhóm 3 : gồm (11 ÷ 13) – là những đ/c cần có cho 1 gian lọc bụi/ 1 gian lò Gian máy : Nhóm : gồm (14 ÷ 23) Các động cơ hóa học : Nhóm 1 : gồm (24 ÷ 33) Nhóm 2 : gồm (34 ÷ 43) 20
  22. Phân xƣởng cung cấp nhiên liệu : Nhóm 1 : gồm (44 ÷ 46) – thuộc nhóm băng tải Nhóm 2 : gồm (47 ÷ 51) – thuộc nhóm nhà dầu Nhóm 3 : gồm (52 ÷ 53) – thuộc nhóm cấp cho các cẩu than bến sông 2.3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị khu vực nhà tự dùng Vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết đƣợc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Áp dụng các công thức tính trong phần e, mục 2.2.3. ta xác định phụ tải tính toán cho các nhóm. a) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1(Gian lò) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 1 Cấp cám 8 1.9*8 2 Than nguyên 1 9 3 Quạt mát máy nghiền 1 22 4 Đập xỉ 1 5.5 5 Vít xi 1 5.5 6 Truyền động phụ máy nghiền 1 75 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=13. Tổng công suất P= 132.2 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 75 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =1; 21
  23. Suy ra: PI =75 kW ; nI 1 PI 75 n* 0.08 P* 0.57 n 13 P 132.2 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.2; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 1 là: nhq = n.nhq* =13* 0.2 = 2.6≈4 ; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.46 ; PTTT của nhóm 1 là: 13 Ptt1 kmax .ksd . Pdmi 1.46*0.6*132.2 115.81kW i 1 Qtt1 Ptt1.tg 115.5*0.48 55.59kVAr 2 2 2 2 Stt1 (Ptt1 Q tt1) (115.81 55.59 ) 128.46kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt1 128.46 Itt1 195.17A 3.U dm 3 * 0.38 b) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 (Gian lò) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 7 Xả đọng đáy lò 2 55*2 8 Bơm dầu MN 2 4*2 9 Vít truyền than bột 1 40 10 Bơm phốt phát 2 1.1*2 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=7. Tổng công suất P= 160.2 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 55 kW; 22
  24. Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =2; Suy ra: PI =55*2+40=150 kW ; nI 2 P 150 n* 0.29 P* I 0.94 n 7 P 160.2 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.32; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 2 là: nhq = n.nhq* =7* 0.32 = 2.24≈4; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.46 ; PTTT của nhóm 2 là: 7 Ptt2 kmax .ksd . Pdmi 1.46*0.6*160.2 140.33kW i 1 Qtt2 Ptt2.tg 140.33*0.48 67.36kVAr 2 2 2 2 Stt2 (Ptt2 Q tt2 ) (140.33 67.36 ) 155.66kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt2 155.66 Itt2 236.5A 3.U dm 3 * 0.38 c) Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 3 (Gian lò) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 11 Rửa axít 8 0.55*8 12 Vít than bột 4 0.27*4 13 Bơm nƣớc bổ xung làm việc 4 0.25*4 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=16. 23
  25. Tổng công suất P= 6.48 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là : Pđmmax= 0.55 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =2; Suy ra: PI =0.55*8+0.27*4=5.48 kW ; nI 2 P 5.48 n* 0.13 P* I 0.85 n 16 P 6.48 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.13; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 3 là: nhq = n.nhq* =16* 0.13 = 2.08≈4; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.46 ; PTTT của nhóm 3 là: 16 Ptt3 kmax .ksd . Pdmi 1.46*0.6*6.48 5.68kW i 1 Qtt3 Ptt3.tg 5.68*0.48 2.73kVAr 2 2 2 2 Stt3 (Ptt3 Q tt3 ) (5.68 2.73 ) 6.3kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt3 6.3 Itt3 9.57A 3.U dm 3 *0.38 d)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 gian máy Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 14 Quay trục 1 17 15 Chèn MF 3+4 1 30 16 Chèn MF 2 1 40 17 Chèn MF 1 1 30 18 Bơm mát khí 2 110*2 19 Gia nhiệt hạ áp K4 1 75 24
  26. 20 Gia nhiệt cao áp 2 1.5*2 21 Bơm nƣớc lã 1 1 22 22 Bơm nƣớc lã 2 1 30 23 GNH K1+2+3 1 75 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=12. Tổng công suất P= 542 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 110 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =3; Suy ra: PI =110*2+75+75=370 kW ; nI 3 P 370 n* 0.25 P* I 0.68 n 12 P 542 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.54; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm là: nhq = n.nhq* =12* 0.45 = 5.4≈6; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.37 ; PTTT của nhóm là: 12 Pttm kmax .ksd . Pdmi 1.37*0.6*542 445.52kW i 1 Qttm Pttm.tg 445.52* 0.48 213.85kVAr 2 2 2 2 Sttm (Pttm Q ttm) (445.52 213.85 ) 494.19kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Sttm 494.19 Ittm 750.84A 3.U dm 3 *0.38 e)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 (kho hóa chất) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 25
  27. 24 Dung dịch phèn kho hóa 1 4 25 Bơm nƣớc vào bể trung hòa 1 4 26 Bơm chân không 1 30 27 Bơm tái tuần hoàn 1+2 1 45 28 Bơm kiềm 1 4 29 Bơm amoniac 1 4 30 Hoàn lại nƣớc rửa ngƣợc 1 4 31 Bơm dung dịch phốt phát 1 4 32 4 động cơ bơm nƣớc đọng 1 11 33 Bơm công nghiệp 1, 2 1 17 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=10. Tổng công suất P= 127 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 45 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =2; Suy ra: PI =45+30=75 kW ; nI 2 P 75 n* 0.2 P* I 0.59 n 10 P 127 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.47; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 1 là: nhq = n.nhq* =10* 0.47 = 4.7≈5; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.41 ; PTTT của nhóm 1 là: 10 Ptt1 kmax .ksd . Pdmi 1.41*0.6*127 107.44kW i 1 Qtt1 Ptt1.tg 107.44*0.48 51.57kVAr 26
  28. 2 2 2 2 Stt1 (Ptt1 Q tt1) (107.44 51.57 ) 119.18kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt1 119.18 Itt1 181.08A 3.U dm 3 * 0.38 f)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 ( trạm bơm tuần hoàn-kho hóa chất) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 34 Bơm thủy lực 1 7.5 35 Bơm N2H4 1 2.2 36 Chuyển axits 1 11 37 Bơm hút bùn 1,2 1 17 38 Bơm nƣớc trong 1, 2 1 30 39 Bơm dung dịch vôi 1 7.5 40 Định lƣợng axits 1 2.2 41 Định lƣợng phèn 1,2,3,4 1 0.27 42 Bơm rửa axits số 2 1 13 43 Bơm rửa ngƣợc kho hóa 1 45 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=10. Tổng công suất P= 135.67 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 45 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =2; Suy ra: PI =45+30=75 kW ; nI 2 P 75 n* 0.2 P* I 0.55 n 10 P 135.67 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.54; 27
  29. số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 2 là: nhq = n.nhq* =10* 0.54 = 5.4≈6; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.37 ; PTTT của nhóm 2 là: 10 Ptt2 kmax .ksd . Pdmi 1.37*0.6*135.67 115.52kW i 1 Qtt2 Ptt2.tg 115.52* 0.48 55.45kVAr 2 2 2 2 Stt2 (Ptt2 Q tt2 ) (115.52 55.45 ) 128.14kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt2 128.14 Itt2 194.69A 3.U dm 3 * 0.38 g)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 1 (băng tải – thuộc pxcc nhiên liệu) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 44 Động cơ băng 2A, 2B 2 55*2 45 Động cơ băng 3A, 3B 2 132*2 46 Động cơ băng 4A, 4B 2 55*2 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=6. Tổng công suất P= 484 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 132 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =1; Suy ra: PI =132 kW ; 28
  30. nI 1 P 132 n* 0.17 P* I 0.27 n 6 P 484 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.89; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 1 là: nhq = n.nhq* =6* 0.89 = 5.34≈6; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.37 ; PTTT của nhóm 1 là: 6 Ptt1 kmax .ksd . Pdmi 1.37*0.6* 484 397.85kW i 1 Qtt1 Ptt1.tg 397.85* 0.48 190.96kVAr 2 2 2 2 Stt1 (Ptt1 Q tt1) (397.85 190.96 ) 441.31kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt1 441.31 Itt1 670.5A 3.U dm 3 *0.38 h)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 2 (nhà dầu – thuộc pxcc nhiên liệu) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 47 Bơm dầu mazut cấp I 3 40*3 48 Bơm dầu mazut cấp II 3 200*3 49 Đ/c bơm thải 1 10 50 Đ/c nhập dầu từ cảng 1 17 51 Đ/c bơm nóng chèn 1 17 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=9. Tổng công suất P= 764 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 200 kW; 29
  31. Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =1; Suy ra: PI =200 kW ; nI 1 P 200 n* 0.11 P* I 0.26 n 9 P 764 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.76; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 2 là: nhq = n.nhq* =9* 0.76 = 6.84≈7; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.33 ; PTTT của nhóm 2 là: 9 Ptt2 kmax .ksd . Pdmi 1.33*0.6*764 609.67kW i 1 Qtt2 Ptt2.tg 609.67*0.48 292.64kVAr 2 2 2 2 Stt2 (Ptt2 Q tt2 ) (609.67 292.64 ) 676.27kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: St 21 676.27 Itt2 1027.48A 3.U dm 3 * 0.38 i)Xác định phụ tải tính toán cho nhóm 3 (bến cảng – thuộc pxcc nhiên liệu) Tra tài liệu [1, 253] ksd= 0.6 ; cos = 0.9 tg = 0.48 52 Di chuyển cẩu 1 11 53 Nâng và đóng mở gầu 1 45 Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta không cần phải qui đổi. Số thiết bị trong nhóm là n=2. Tổng công suất P= 56 kW Công suất lớn nhất của thiết bị là Pđmmax= 45 kW; Số thiết bị có công suất 0.5 *Pđmmax là nI =1; 30
  32. Suy ra: PI =45 kW ; nI 1 P 45 n* 0.5 P* I 0.8 n 2 P 56 Tra bảng sách [1, trang 255] nhq* ( n* , P* ) ta đƣợc nhq* = 0.7; số thiết bị dùng điện hiệu quả của nhóm 2 là: nhq = n.nhq* =2* 0.7 = 1.4≈4; Tra bảng kmax theo ksd và nhq ta đƣợc kmax = 1.46 ; PTTT của nhóm 3 là: 2 Ptt3 kmax .ksd . Pdmi 1.46*0.6*56 49.06kW i 1 Qtt3 Ptt3.tg 49.06* 0.48 23.55kVAr 2 2 2 2 Stt3 (Ptt3 Q tt3 ) (49.06 23.55 ) 54.42kVA Dòng điện tính toán của cả nhóm: Stt3 54.42 I tt3 82.68A 3.U dm 3 *0.38 Bảng tổng hợp các phụ tải tính toán của các khu trong nhà tự dùng Tên khu vực Ptt (kW) Qtt (kVAR) Stt (kVA) Itt(A) Gian lò 1533.24 736 1700.32 2583.92 Gian máy 1782.08 855.4 1976.76 3003.36 Kho hóa chất 222.96 107.02 247.32 375.77 Pxcc nhiên liệu 1056.58 507.15 1172 1780.66 Pđl =Pttgl +Pttgm +Pttkhc +Pttpxccnl =1533.24+1782.08+222.96+1056.58 =4594.86 kW 2.3.3. Xác định phụ tải chiếu sáng cho nhà tự dùng Khu nhà tự dùng với diện tích mặt bằng là 8000m2 , chiếu sáng bằng đèn tuýp 2 vì vậy suất chiếu sáng của nó sẽ là: Po = 20W/m 31
  33.  Phụ tải chiếu sáng của nhà tự dùng sẽ là: Pcstd = Po .S = 20.8000 = 160000W =160kW Phụ tải tính toán cho cả nhà tự dùng: Ptttd =Pđl +Pcstd =4594.86+160 =4754.86 kW Qtttd =Ptttd .tgφ =4754.86.0.48=2282.33 kVAr 2 2 2 2 Stttd = (Ptttd Q tttd ) = (4754.86 2282.33 ) = 5274.25 kVA Stttd 5274.25 Itttd = 8013.39A 3.U dm 3 *0.38 32
  34. CH¦¥NG 3 THIÕT KÕ M¹NG H¹ ¸P CHO NHµ Tù DïNG CñA C¤NG TY Mạng hạ áp của nhà tự dùng đƣợc cấp điện từ máy phát là 10.5kV qua 1máy biến áp giảm xuống còn 0.4kV 3.1. VÞ TRÝ, DUNG L¦îNG, Sè L¦îNG C¸C TR¹M BIÕN ¸P 3.1.1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào công suất yêu cầu của xí nghiệp. Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lƣu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trƣng cho nhà máy, các thiết bị đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, các đặc điểm của quy trình sản xuất và quy trình công nghệ để từ đó xác định mức độ bảo đảm an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý. Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải căn cứ vào độ tin cậy, tính kinh tế và an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lƣợng nguồn cung cấp của sơ đồ. Sơ đồ cung cấp điện phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngƣời và thiết bị trong trạng thái vận hành . Ngoài ra, phải lƣu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác nhƣ đơn giản, thuận tiện, dễ vận hành, có tính linh hoạt trong việc khắc phục sự cố. 3.1.2. Phương án cung cấp điện cho nhà tự dùng a) Phân loại và đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ (Nhà máy, xí nghiệp ) điện là ta dựa vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ tức là khi ta ngừng cung cấp thì mức độ ảnh hƣởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp, từ đó ta có thể xác định đƣợc loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các phân xƣởng cho toàn nhà máy. 33
  35. Theo nguyên tắc trên ta thấy nhà tự dùng của công ty điện Phả Lại nếu xảy ra mất điện sẽ gây thiệt lớn về kinh tế b) Xác định vị trí, số lƣợng, dung lƣợng các trạm biến áp phân xƣởng Chọn số lƣợng MBA cho các phân xƣởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý . Thông thƣờng thì mỗi trạm chỉ đặt 1 MBA là tốt nhất . Ƣu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản, chi phí nhỏ . Tuy nhiên có nhƣợc điểm là đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao. Vì hệ thống tự dùng của công ty là hộ tiêu thụ loại 1 cho nên để đảm bảo cung cấp điện an toàn ta dùng 4 trạm biến áp đặt tại 4 gian máy của nhà máy (và trong thực tế nhà máy cũng đang vận hành và cấp điện theo phƣơng pháp này). Ngoài ra ta cũng chỉ dùng một phƣơng pháp cấp điện theo đúng thực tế của nhà máy đó là điện đƣợc cấp đi từ 4 trạm biến áp của 4 gian máy đi tới các gian lò, kho hóa chất, trạm bơm tuần hoàn và các khu nhà cung cấp nhiên liệu từ than, dầu của khu nhà tự dùng. +Dung lƣợng các trạm biến áp T1 cấp điện cho MF1 và lò 1A,1B T2 cấp điện cho MF2 và lò 2A,2B T3 cấp điện cho MF3 và lò 3A,3B T4 cấp điện cho MF4 và lò 4A,4B Còn lại trạm bơm tuần hoàn, kho hóa chất và phân xƣởng cung cấp nhiên liệu lấy điện trực tiếp từ máy phát. Ta sẽ tính chọn cho 1 trạm biến áp, 3 trạm còn lại thì tƣơng tự. Trong 1 trạm ta sử dụng 2 máy biến áp. Chọn công suất máy biến áp: S 919.27 S tt1 656.62(kVA) dmBA 1.4 1.4 (1.4 là hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm1, mỗi ngày quá tải không quá 6h) 34
  36. Chọn dùng 2 máy biến áp loại 1000 - 10/ 0.4 kV của Công Ty Thiết Bị Điện do Việt Nam sản xuất. Các máy biến áp sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Chú ý: Máy ngoại nhập phải hiệu chỉnh nhiệt độ theo công thức: S S tt dmBA K hc Trong đó: Khc – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. K 1 1 0 hc 100 - nhiệt độ môi trƣờng sử dụng máy ( 0C ). 1 - nhiệt độ môi trƣờng chế tạo máy ( 0C ). 0 Từ tính toán trên ta chọn dung lƣợng các máy biến áp: S đmB1 = 1000 kVA =S đmB2 Chọn máy biến áp BA1, BA2 của Công Ty Thiết Bị Điện của Việt Nam chế tạo có các thông số kỹ thuật nhƣ bảng 3.1. Bảng 3.1: Thông số máy biến áp Công suất Điện áp ΔP0 ΔPN UN I0 kVA (kV) (W) (W) (%) (%) 1000 10/0.4 4900 15000 5.5 5.0 35
  37. Trong đó: ΔP0: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp cho trong lý lịch máy kW. ΔPN: Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch của máy biến áp kW. i%: Giá trị tƣơng đối của dòng điện không tải. UN%: Giá trị tƣơng đối của điện áp ngắn mạch. Xét chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của phƣơng án trên: Nếu cả 2 máy (BA1, BA2) cùng làm việc song song thì cung cấp đủ công suất cho toàn bộ phụ tải điện của nhà với hệ số phụ tải. S 919.27 k = tt = = 0.46 pt 2.S 2*1000 dm Khi một máy gặp sự cố thì máy kia đƣợc phép quá tải 40% so với công suất định mức của nó mỗi ngày không quá 6giờ và trong 5 ngày đêm liên tục. Mỗi lần quá tải MBA hao mòn cách điện tƣơng đƣơng với 6 tháng nó làm việc định mức. Ta có: Spt =m Sđm Trong đó m: Bội số quá tải =1.4 Spt = 1.4. Sđm = 1.4* 1000 = 1400 (kVA) Khi một máy gặp sự cố thì độ tin cung cấp điện cho nhà máy cán thép Nam Đô là: 1400 . 100% = 152.3% 919.27 Nhƣ vậy máy còn lại đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện 100% ngay cả khi sự cố 1 máy. Tính tổn thất công suất của máy biến áp. Tổn thất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất đồng). 36
  38. Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp đƣợc tính theo công thức sau [3,(trang 77, 78, 79)]: 2 ’ ’ Spt ΔPT = ΔPo + ΔPN (kW) (3-1) Sdm 2 Spt ΔQK = ΔQ0 + ΔQN (kVAr) (3-2) Sdm U N %.Sdm ΔQN = ( kVAr) (3-3) 100 i%.Sdm  ΔQ0 = (kVAr) (3-4) 100 ’ Po = ΔP0 + kkt. ΔQ0 (kW) (3-5) ’ PN = ΔPN + kkt. ΔQN (kW (2-6) (3-6) Nếu trạm có n máy biến áp làm việc song song 2 S ’ 1 ’ pt  ΔP2T = n. ΔP0 + ΔPN . (kW) (3-7) n Sdm Trong đó: ΔP0’: Tổn thất công suất tác dụng không tải của máy biến áp khi kể đến thành phần công suất phản kháng, kW. ’ ΔPN :Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch của máy biến áp khi kể đến thành phần công suất phản kháng, kW. ΔQ0: Tổn thất công suất phản kháng không tải của máy biến áp, kVAr ΔQN : Tổn thất công suất phản kháng ngắn mạch của máy biến áp, kVAr Spt : Phụ tải toàn phần, kVA. Sđm : Dung lƣợng định mức của máy biến áp, kVA. i%: Giá trị tƣơng đối của dòng điện không tải, cho trong lý lịch máy. UN%: Giá trị tƣơng đối của điện áp ngắn mạch cho trong lý lịch máy. kkt: Đƣơng lƣợng kinh tế của công suất phản kháng, kW/kVAr. 37
  39. n: số máy biến áp làm việc song song. +Tính tổn thất công suất của máy biến áp BA1,BA2 Các tổn thất ΔQ0 và ΔQN đƣợc tính theo công thức sau: i%.S dm 5.0*1000  ΔQ0 = = 50 (kVAr) (theo công thức 3-4) 100 100 U N %.Sdm 5.5*1000  ΔQ = = 55 (kVAr) (theo công thức 3-3) N 100 100 Trong đó i%: Giá trị tƣơng đối của dòng điện không tải, cho trong lý lịch máy. UN%: Giá trị tƣơng đối của điện áp ngắn mạch cho trong lý lịch máy. ’ Po = ΔP0 + kkt. ΔQ0 = 4.9+ 0.05* 50 =7.4 (kW) (theo công thức 3-5) ’ PN = ΔPN + kkt. ΔQN  =15+ 0.05* 55 = 17.75(kW) (theo công thức 3-6) Tổn hao công suất khi cả 2 máy cùng làm việc song song: 2 1 Spt  ΔP = 2. ΔP ’ + ΔP ’ . (kW) 2T 0 N S 2 dm 1 1400 2  ΔP2T = 2 * 7.4 + *17.75 *[ ] (kW) (theo công thức 3-7) 2 1000 Chọn dung lƣợng máy biến áp cho các gian còn lại - Trạm biến áp B1 cấp điện cho nhà 100(nhiên liệu than lấy từ cảng) 54.42 S sc 38.87(kVA) S dmB 1,4 1,40 Chọn hai máy biến áp 50 kVA của công ty thiết bị điện do Việt Nam sản xuất không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ. - Trạm biến áp B2 cấp điện cho nhà 12(băng tải –pxcc nhiên liệu) 441.31 S tt 315.22(kVA) S dmB 2 1.4 38
  40. Chọn hai máy biến áp 320 kVA của công ty thiết bị điện do Việt Nam sản xuất không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ. - Trạm biến áp B3 cấp điện cho nhà 46(nhà dầu- pxcc nhiên liệu) 676.27 S tt 483.05(kVA) S dmB 1,4 1,4 Chọn hai máy biến áp 560 kVA - Trạm biến áp B4 cấp điện cho kho hóa chất 119.18 S tt 85,13(kVA) S dmB 1,4 1,4 Chọn máy biến áp 100 kVA - Trạm biến áp B5 cấp điện cho nhà 61(trạm bơm tuần hoàn_kho hóa chất) 128,14 S tt 91,53(kVA) S dmB 1,4 1,4 Chọn hai máy biến áp 100 kVA *Từ đó ta có bảng chọn máy biến áp sau: Bảng 3.2: Tính chọn máy biến áp Thứ SđmBA Tên phân xƣởng Stt(kVA) Số máy Tên trạm tự (kVA) 1 Nhà 100 54,42 2 50 B1 2 Nhà 12 441,31 2 320 B2 3 Nhà 46 676,27 2 560 B3 4 Kho hóa chất 119,18 2 100 B4 5 Trạm bơm tuần hoàn 128,14 2 100 B5 Sơ đồ đi dây của nhà tự dùng đƣợc thể hiện ở hình 3.1 39
  41. Hình 3.1: Sơ đồ đi dây nhà tự dùng Trong đó: Nhà 46: nhà dầu. Nhà 100: nhiên liệu than đƣợc lấy từ bến cảng cấp cho các cẩu than bến sông. Nhà 61: trạm bơm tuần hoàn( thuộc 1 phần của kho hóa chất). Nhà 12: nhiên liệu than dùng để cấp cho băng tải. 1A ÷ 4B: 8 gian lò. MF1 ÷ MF4: 4 gian máy 3.2. CHäN D¢Y DÉN Vµ C¸C THIÕT BÞ B¶O VÖ M¹NG H¹ ¸P CñA NHµ Tù DïNG 3.2.1. Cở sở lý thuyết tính chọn cáp Dây dẫn và dây cáp trong mạng điện đƣợc lựa chọn theo các điều kiện sau đây: - Lựa chọn theo điều kiện phát nóng. 40
  42. - Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện cho phép. Ngoài hai điều kiện nêu trên ngƣời ta còn lựa chọn theo kết cấu của dây dẫn và cáp nhƣ một sợi, nhiều sợi, vật liệu cách điện v.v 3.2.2. Các phương pháp lựa chọn cáp trong mạng điện *Lựa chọn theo điều kiện phát nóng. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và cáp, vật dẫn bị nóng lên. Nếu nhiệt độ dây dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị hƣ hỏng, hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Do đó nhà chế tạo quy định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây, dây cáp. Ví dụ: dây trần có nhiệt độ cho phép là 750C, dây bọc cao su có nhiệt độ cho phép là 550C Hãy xét trƣờng hợp đơn giản nhất, đó là sự phát nóng của dây trần đồng nhất. Dây dẫn trần đồng nhất là dây có tiết diện không thay đổi theo chiều dài và làm bằng một vật liệu duy nhất. Khi không có dòng điện chạy trong dây dẫn thì nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trƣờng xung quanh. Khi có dòng điện đi qua, do hiệu ứng Jun dây dẫn sẽ bị nóng lên. Một phần nhiệt lƣợng sẽ đốt nóng dây dẫn, phần nhiệt lƣợng còn lại sẽ toả ra môi trƣờng xung quanh. Đối với mỗi loại dây, cáp nhà chế tạo cho trƣớc giá trị dòng điện cho phép 0 Icp dòng Icp ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trƣờng là không khí, + 25 C, đất 150C. Nếu nhiệt độ của môi trƣờng nơi lắp đặt dây dẫn và cáp khác với nhiệt độ tiêu chuẩn nêu trên thì dòng điện cho phép phải đƣợc hiệu chỉnh: Icp (hiệu chỉnh) = k.Icp (3-8) Trong đó Icp: Dòng điện cho phép của dây dẫn, cáp ứng với điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trƣờng, A. k: Hệ số hiệu chỉnh, tra trong sổ tay. 41
  43. Vậy điều kiện phát nóng là: Iiv max Icp (3-9) Trong đó: Ilv max: Dòng điện làm việc lâu dài lớn nhất. Icp: Dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh) của dây dẫn. *Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Tổn thất điện áp trên đƣờng dây đƣợc tính theo công thức: PR QX U = .V (3-10) U dm Trong đó P;Q: Công suất tác dụng phản kháng chạy trên đƣờng dây, kW; kVAr R;X: Điện trở, điện kháng của đƣờng dây, Uđm: Điện áp định mức của dây, kV Để dễ so sánh ngƣời ta thƣờng tính theo trị số phần trăm: Khi đƣờng dây có nhiều phụ tải tập trung, tổn thất điện áp có thể tính: PR QX 100 U = . (3-11) 2 1000 Udm Tổn thất điện áp đƣợc tính theo công thức sau: n Piri Qi xi U = i 1 .V (3-12) Udm Điều kiện U < Ucp; Ucp = 5% Uđm 3.2.3. Tính chọn cáp hạ áp Để chọn tiết diện dây dẫn ta dựa vào bảng sau: 42
  44. Bảng 3.3: Tiêu chuẩn chọn cáp Đối tƣợng Jkt Ucp Icp U = 110 kV X - - Mọi đối tƣợng U= 6,10,22,35 kV + Đô thị, xí nghiệp X - - + Nông thôn - X - U= 0.4 kV + Đô thị, xí nghiệp - - X + Nông thôn - X - Jkt : Mật độ dòng kinh tế. X: Sử dụng phƣơng pháp chọn tiết diện theo mật độ dòng kinh tế - : Không sử dụng phƣơng pháp chọn tiết diện theo mật độ dòng kinh tế Tra [1, trang 254] ta có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax, tra bảng 2 sau sẽ có Jkt= 1.1 A/ mm . Bảng 3.4: Mật độ dòng kinh tế theo Tmax Tmax= 3000 – 5000 Loại dây dẫn Tmax = 5000 h h A và AC 1.3 1.1 1 Cáp lõi đồng 3.5 3.1 2.7 Cáp lõi nhôm 1.6 1.4 1.2 *Tính chọn cáp hạ áp từ máy biến áp tự dùng TD91 tới thanh cái 6.3kV. Chọn theo điều kiện phát nóng ta có: Stt 1000 Itt 91.64(A) 2. 3.Udm 3*6.3 K .I I hc cp tt 43
  45. Chọn cáp 3 pha 3 dây của hãng FURUKAWA (nhật) tra bảng [2,270] ta 2 có: cu/XLPE\PVC- 3x16 mm sử dụng ngoài trời có ICP=105 A Icp 105 Itt 91.64 (A) r0=1.47 /km x0=0.117 /km IN1s=2.28kA * Tính chọn cáp cáp hạ áp từ thanh cái 6, 3kV tới máy biến áp B1 10/0.4kV-50kVA Chọn theo điều kiện phát nóng ta có: K .I I hc cp tt Stt 50 Itt 4.58(A) 3.Udm 3*6.3 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. Icp 80 Itt 4.58 r0=1.83 /km x0=0.127 /km IN1s=1.43kA * Tính chọn cáp cáp hạ áp từ thanh cái 6, 3kV tới máy biến áp B2 10/0.4kV-320kVA Chọn theo điều kiện phát nóng ta có: Stt 320 Itt 29.33(A) 3.Udm 3*6.3 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. Icp 80 Itt 29.33 44
  46. r0=1.83 /km x0=0.127 /km IN1s=1.43kA * Tính chọn cáp cáp hạ áp từ thanh cái 6, 3kV tới máy biến áp B3 10/0.4kV-560kVA Chọn theo điều kiện phát nóng ta có: K .I I hc cp tt Stt 560 Itt 51.32(A) 3.Udm 3*6.3 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. Icp 80 Itt 51.32 r0=1.83 /km x0=0.127 /km IN1s=1.43kA * Tính chọn cáp cáp hạ áp từ thanh cái 6, 3kV tới máy biến áp B4,B5 10/0.4kV-1000kVA Chọn theo điều kiện phát nóng ta có: Stt 1000 Itt 91.64(A) 3.Udm 3*6.3 Chọn cáp 3 pha 3 dây của hãng FURUKAWA (nhật) tra bảng ta có: 2 cu/XLPE\PVC- 3x16 mm sử dụng ngoài trời có ICP=105 A có chiều dài Icp 105 Itt 91.64 (A) r0=1.47 /km x0=0.117 /km IN1s=2.28kA 45
  47. Bảng thông số máy cắt 6.3 kV do ABB chế tạo Th«ng sè m¸y c¾t 6.3 kV Icắt N, Điện áp chịu Uđm Iđm Khối lƣợng Loại 3s đựng xung (kV) (A) (kg) (kA) sét (kV) 170 EAZ 7.2 2500 31.5 1500 3.3. TÝNH NG¾N M¹CH CHO HÖ THèNG §IÖN 3.3.1. Mục đích của việc tính ngắn mạch Ngắn mạch là hiện tƣợng mạch điện bị nói tắt lại qua một tổng trở có điện trở 0. khi xẩy ra ngắn mạch thì trong mạch điện sẽ phát sinh ra quá trình quá độ dẫn đến sự thay đổi đột ngột của dòng điện và điện áp. Dòng điện tăng lên tới một giá trị rất lớn có thể hàng trục hàng trăm kA. Sau đó lại giảm đến giá trị xác lập còn điện áp giảm xuống điện áp ngắn mạch rồi xuống điện áp ổn định. Vì vậy ngắn mạch là một sự cố nguy hiểm vì dòng ngắn mạch lớn đó xẽ gây phát nóng cục bộ các phần mà dòng ngắn mạch đi qua, làm hỏng các thiết bị điện, gây lực điện động phá vỡ cuộn dây, sứ cách điện, biến dạng các khí cụ. Khi ngắn mạch điện áp tụt suống động cơ ngừng quay làm hỏng sản phẩm, gây mất điện cho hệ thống. Vậy mục đích ta phải tính ngắn mạch cho hệ thống điện để: - Lựa chọn thiết bị điện - Tính toán thiết kế bảo vệ rơ le - Tìm các biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch. Các dạng ngắn mạch thƣờng xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là: - Ngắn mạch ba pha. - Ngắn mạch hai pha. - Ngắn mạch một pha chạm đất. 46
  48. - Ngắn mạch hai pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch ba pha là nghiêm trọng nhất. Vì vậy thƣờng ngƣời ta căn cứ vào dòng điện ba pha để lựa chọn các thiết bị điện. 3.3.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp + Tính toán ngắn mạch tại N1 Từ sơ đồ thay thế ta có U 2tb (6)2 X 0.11( ) H S N 3 *6*31.5 Đƣờng dây cáp từ TD10 đến thanh cái 6.3kV là cáp 3 pha 3 dây của hãng FURUKAWA (nhật) có: cu/XLPE\PVC- 3x16 mm2 sử dụng ngoài trời với r0=1.47 /km x0=0.117 /km Tổng trở dây dẫn của hai lộ là: Z= r0+x0 =1.47 + j*0.117 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N1 là: U 6.3 I tb 1.64(kA) N1 3.Z 2 2 1 3 * 1.47 (0.117 0.11) i 2 *1.8*1.64 4.17(kA) xkN1 + Tính toán ngắn mạch tại N2 cũng có U 6.3 I tb 1.64(kA) N2 3.Z 2 2 2 3 * 1.47 (0.117 0.11) i 2 *1.8*1.64 4.17(kA) xkN2 + Tính toán ngắn mạch tại N3, N4 Dùng cáp 3 pha 3 dây của hãng FURUKAWA (nhật): cu/XLPE\PVC- 3x16 2 mm sử dụng ngoài trời có ICP=105 A có chiều dài Icp 105 Itt 91.64 (A) 47
  49. r0=1.47 /km x0=0.117 /km IN1s=2.28kA Z= r0+x0 =1.47 + j*0.117 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N3, N4 là: U 6.3 I tb 1.64(kA) N 3.Z 2 2 3,4 3,4 3* 1.47 (0.117 0.11) i 2 *1.8*1.64 4.17(kA) xkN 3,4 + Tính toán ngắn mạch tại N5 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. Icp 80 Itt 51.32 r0=1.83 /km x0=0.127 /km Z= r0+x0 =1.83 + j*0.127 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N5 là: U 6.3 I tb 1.07(kA) N 3.Z 2 2 5 5 3 * 1.83 (0.127 0.11) i 2 *1.8*1.07 2.72(kA) xkN 5 + Tính toán ngắn mạch tại N6 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. r0=1.83 /km x0=0.127 /km Z= r0+x0 =1.83 + j*0.127 48
  50. Vậy dòng điện ngắn mạch tại N5 là: U 6.3 I tb 1.07(kA) N6 3.Z 2 2 5 3 * 1.83 (0.127 0.11) i 2 *1.8*1.07 2.72(kA) xkN6 + Tính toán ngắn mạch tại N7 Chọn cáp cu /XLPE\PVC-3x10mm2 Dòng điện cho phép: ICP=80A. r0=1.83 /km x0=0.127 /km Z= r0+x0 =1.83 + j*0.127 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N5 là: U 6.3 I tb 1.07(kA) N7 3.Z 2 2 5 3 * 1.83 (0.127 0.11) i 2 *1.8*1.07 2.72(kA) xkN7 3.4. TÝNH CHäN Vµ KIÓM TRA C¸C THIÕT BÞ H¹ ¸P 3.4.1.Tính chọn và kiểm tra máy cắt Tính chọn và kiểm tra máy cắt theo điều kiện sau: Bảng 3.5: Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV UđmMC UđmLĐ Dòng điện định mức, A IđmMC Icb Dòng điện cắt định mức, kA ICđm IN Dòng điện ổn định động, kA Iđ.đm ixk Dòng điện ổn định nhiệt, kA tqd Inh.đm I . tnh.dm 49
  51. * Kiểm tra máy cắt phía hạ áp Ta chọn máy cắt BMЭ-10do Liên Xô chế tạo,ГOCT-687-41 Bảng 3.6: Kiểm tra máy cắt hạ áp BATG STT Đại lƣợng chọn Kết quả 1 Điện áp định mức (kV) 6.3 2 Dòng điện định mức (A) 600 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 9.7 4 Dòng điện ổn định động (kA) 25 5 Dòng điện ổn định nhiệt (kA) 15 3.4.2. Tính chọn và kiểm tra dao cách ly Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly theo điều kiện sau: Bảng 3.7: Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV UđmDCL UđmLĐ Dòng điện định mức, A IđmDCL Icb Dòng điện ổn định động, kA Iđ.đm ixk Dòng điện ổn định nhiệt, kA tqd Inh.đm I . tnh.dm 50
  52. Bảng 3.8: Kiểm tra dao cách ly STT Đại lƣợng kiểm tra Kết quả 1 Điện áp định mức (kV) 10 2 Dòng điện ổn định động (kA) 250 3 Dòng điện ổn định nhiệt (kA) 65 Vậy có thể dùng dao cách ly này cho cả máy biến áp chiếu sáng do công suất của máy biến áp chiếu sáng nhỏ hơn rất nhiều so với các máy biến áp phân xƣởng. 3.4.3. Kiểm tra cáp đã chọn Với cáp, chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F .I . t 7*2.28 0.8 14.27(mm2) qd Ta đã chọn cáp loại có tiết diện 16 mm2 >14.27 mm2 .Vậy đảm bảo ổn định nhiệt. 3.4.4. Tính chọn và kiểm tra thanh dẫn Thanh dẫn đƣợc lựa chọn theo điều kiện phát nóng Bảng 3.9: Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn Đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Dòng phát nóng nâu dài cho phép, A k1.k2.k3.Icp Icb 2 Khả năng ổn định động, kG/cm cp tt 2 Khả năng ổn định nhiệt. mm I . . nh.đm I tqd Icp = k1.k2.k3.Icpth 51
  53. Trong đó: Icp: Dòng điện cho phép của thanh dẫn 0 Icpth: Dòng điện cho phép của 1 thanh dẫn khi nhiệt độ thanh dẫn là 70 C nhiệt độ môi trƣờng xung quanh là 250C k1 = 1: Hệ số hiệu chỉnh khi đặt thanh dẫn thẳng đứng k2 = 1: Hệ số hiệu chỉnh khi xét trƣờng hợp có nhiều thanh ghép lại k3 =1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trƣờng xung quanh khắc nhiệt độ 0 0 tiêu chuẩn, t mt = 45 C Kiểm tra độ bền động của thanh cái. Điều kiện: tt cp. Trong đó: cp.: ứng suất cho phép của thanh cái tt : ứng suất tính toán của thanh cái Trình tự tính toán tt Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây trên 1cm: 2 -2 i xk Ftt = 1,76.10 . l, kG a Trong đó: Ixk: Dòng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha, kA a: Khoảng cách giữa các pha, cm Xác định mô men uốn M: l 2 M = Ftt. , kGcm 8 Mô men chống uốn thanh dẫn hình chữ nhật. b.h2 W = 6 Trong đó: b: Bề rộng thanh dẫn, cm h: Chiều cao thanh dẫn, cm. 52
  54. Khi đó ứng xuất tính toán thanh dẫn là: M 2 tt = , kG/cm W + Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt + Kiểm tra thanh dẫn theo điều kiện ổn định động dòng ngắn mạch. Thanh dẫn đặt trên sứ, khoảng cách giữa các sứ là l = 320cm khoảng cách giữa các pha là a = 120cm. + Chọn thanh dẫn Dòng điện lớn nhất qua thanh góp khi máy MBA quá tải 30%: 5274.25 Itt = 1.3* 659.77(A) 3.6 => Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật có tiết diện 90mm2 và kích thƣớc là 30 x 3 và có dòng cho phép là 405 (A) 3.4.5. Tính chọn và kiểm tra sứ hạ áp 6 kV Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Do vậy sứ phải có độ bền chịu đƣợc lực điện động do dòng điện ngắn mạch gây ra, chịu đƣợc điện áp của mạng. Các điều kiện chọn và kiểm tra sức nhƣ sau: Bảng 3.10: Điều kiện chọn và kiểm tra sứ Đại lƣợng chọn và Công thức chọn và STT Ký hiệu kiểm tra kiểm tra 1 Điện áp định mức Uđm.sứ Uđm.sứ Uđm mạng 2 Dòng điện định mức đối Iđm.sứ Iđm.sứ Ilv.max với sứ 3 Lực cho phép tác động lên Fcp Fcp k.Ftt đầu sứ 4 Dòng điện ổn định nhiệt Iôđn Iôđn I cho phép 53
  55. Trong đó FCP : Lực cho phép tác động lên đầu sứ, KG Ftt : Lực tính toán đầu sứ, KG Ta có: ' ’ H F tt = Ftt. ; K = H l F = 1,76.10-2. i2 . tt xk a l: Là khoảng cách 2 sứ liên tiếp trên 1 pha (1000cm) a: Là khoảng cách giữa 2 pha (=40cm) Bảng 3.11: Thông số của sứ OIIIH-6-300 Loại sứ Uđm (KV) Upl.đ.khô Phụ tải phá hoại (KG) Khối lƣợng (kg) OIIIH-6- 6 38 300 2.57 300 Sứ đỡ chọn thoả mãn các điều kiện đặt ra. 3.4.6. Chọn và kiểm tra chống sét van Chống sét van dùng để chống sét đánh từ ngoài đƣờng dây trên không truyền vào trạm biến áp, trạm phân phối. Chống sét van đƣợc chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm Uđm mạng Phía hạ áp ta chọn chống sét hạ thế Uđm Uđm mạng hạ áp. Theo điều kiện trên ta chọn chống sét van của hãng Cooper (Mỹ) chế tạo có 54
  56. các thông số sau: Bảng 3.12: Thông số của chống sét van 3-30kV do hãng Cooper chế tạo Loại Kiểu Uđm kV Vật liệu vỏ AZLP501B3 Giá đỡ ngang 6 Sứ 3.4.7. Tính chọn và kiểm tra cầu chì * chọn cầu chì hạ áp. Cầu chì hạ áp đƣợc chọn theo điều kiện sau: Bảng 3.13: Điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì Đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện 1.Điện áp định mức, (kV) UđmCC Uđm mạng 2.Dòng điện định mức,(A) IđmCC Icb 3.Dòng cắt định mức,(kA) IC đm IN 4.Công suất cắt định mức, (MVA) SCđm S'' Theo điều kiện trên ta chọn cầu chì cho máy biến áp chiếu sáng, ta chọn cầu chì loại ПB do SIEMENS chế tạo có các thông số sau: Bảng 3.14: Kiểm tra cầu chì STT Đại lƣợng kiểm tra Kết quả 1 Điện áp định mức (kV) 6 2 Dòng điện định mức (A) 30 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 20 55
  57. 3.4.8. Tính chọn và kiểm tra biến dòng và biến áp đo lường a). Tính chọn và kiểm tra biến dòng đo lường. Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kì xuống 5A (đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho các dụng cụ đo lƣờng, bảo vệ rơ le, tự động hoá Riêng biến dòng hạ áp chỉ cấp nguồn cho cho đo đếm. Biến dòng đƣợc gọi là TI hoặc BI. Máy biến dòng đƣợc chọn theo cấp điện áp, dòng điện phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại Nó đƣợc kiểm tra theo các điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua cụ thể nhƣ sau: 1.Sơ đò nối dây và kiểu máy 2. Điện áp định mức:Uđm.BI Uđm lƣới. 3. Dòng điện định mức: I1đm.BI Ilv max. 4. Cấp chính xác. 5. Phụ tải thứ cấp:ZđmBI Z2= Zdc+Zdd Zdc: Tổng trở phụ tải của các dụng cụ đo Zdd: Tổng trở dây dẫn đến các dụng cụ đo Theo phụ tải định mức phía thứ cấp S2đmBI S2tt. S2tt: Phụ tải tính toán ở cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng trong điều kiện làm việc bình thƣờng. 2 S2đmBI = I 2đm.Z2đm 6. ổn định động: 2 Kđ.Iđm1 ixk Kđ: Bội số ổn định động của BI. Iđm1: Dòng điện sơ cấp của BI 7. ổn định nhiệt: 2 (Iđm1.Knh.đm) tnh.đm BN Knh.đm: Bội số ổn định nhiệt định mức của BI 56
  58. tnh.đm : Thời gian ổn định nhiệt định mức của BI *chọn biến dòng hạ áp 6kV. Theo các điều kiện trên ta chọn máy biến dòng TПOJI-10 do Liên Xô chế tạo có các thông số cho trong bảng sau: Bảng 3.15: Thông số kỹ thuật máy biến dòngloại TПOJI-10 STT Đại lƣợng kiểm tra Thông số định mức 1 Mã hiệu: TПOJI-10. 2 Điện áp định mức, (kV) 10 3 Dòng điện định mức sơ cấp, (A) 400 4 Công suất định mức, (VA) 10 5 Phụ tải thứ cấp, (Ω) 0.4 6 Cấp chính xác 0.5 7 Số cuộn dây thứ cấp 1 và 2 Vậy loại máy biến dòng vừa chọn hoàn toàn thoả mãn các điều kiện, với máy biến dòng vừa chọn thì nó hoạt động bình thƣờng trong lƣới điện nhà máy. b). Tính chọn và kiểm tra biến áp đo lường. Máy biến áp đo lƣờng hay máy biến điện áp, ký hiệu là BU hoặc TU dùng để biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100 V hoặc 100/ 3 V, cấp nguồn cho các mạch đo lƣờng, điều khiển, tín hiệu bảo vệ. Máy biến điện áp đƣợc ché tạo với điện áp 3kV trở lên. Máy biến áp đo lƣờng đƣợc chọn theo các điều kiện sau: 1. Điện áp định mức. 2. Sơ đồ đấu dây kiểu máy. 3. Cấp chính xác. 4. Công suất định mức. 5. Chọn dây dẫn nối BU với các dụng cụ đo lƣờng. 57
  59. *chọn biến áp hạ áp 6kV Chọn máy biến điện áp đo lƣờng loại 4MR12 do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số sau: Bảng 3.16: Điều kiện chọn và kiểm tra biến áp đo lƣờng Thông số định STT Đại lƣợng định mức mức 1 Mã hiệu: 4MR12. Kiểu hình hộp 2 Điện áp định mức, (kV) 12 3 U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) 28 4 U1đm (kV) 11.5/ 3 5 U2đm (V) 100/ 6 Tải định mức (VA) 350 7 Trọng lƣợng, (kg) 18 58
  60. 220 110 TD10 A TD91 TD10 B Máy phát CS6B-TD91 CS6A-TD91 630-1 A 631 A 631 A 630-1B 1BA 1BB 12T3 1T3 D1T3 D12T3 1T2 61T1 61T2 56T1 56T2 1T1 100T1 100T2 46T1 46T2 12T1 12T2 A1T3-1CB A12T1 A61T1 A61T2 A56T1 A100T1 A46T1 A12T2 A56T2 A100T2 A46T2 A1T3-1CA 12T3-CN A1T1 1CA 1CB A1T2 61CN 61CP 56CN 56CP 100CN 100CP46CN 46CP 12CN 12T3-CP 12CP KM KM KM KM PT30 Hình 3.2: Sơ đồ mạng hạ áp của nhà tự dùng 0.4kV 59
  61. CH¦¥NG 4 THIÕT KÖ THèNG Tù §éNG Bï COSφ 4.1. §ÆT VÊN §Ò Điện năng là năng lƣợng chủ yếu của xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng đƣợc sản xuất ra vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm của điện năng trong xí nghiệp trong công nghiệp có ý nghĩa rất lớn. Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra đƣợc nhiều điện nhất, đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn đấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị ngày càng giảm. Bảng 4.1: Phân tích tổn thất điện năng trong hệ thống điện Tổn thất điện năng (%)củac Mạng có điện áp §ƣờng dây Máy biến áp Tổng U 110kV 13,3 12,4 25,7 U = 35kV 6,9 3,0 9,9 U= 0,1 10kV 47,8 16,6 64,4 Tổng cộng 68,0 32,0 100 Tính chung cho toàn hệ thống điện thƣờng có 10 - 15% năng lƣợng đƣợc phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối tổn thất điện năng trong hệ thống điện (chỉ xét đến đƣờng dây và máy biến áp c). Từ bảng phân tích chúng ta thấy rằng tổn thất điện năng trong mạng có U = 0,1 - 10kV 9 tức mạng trong các xí nghiệp) chiếm tới 64,4% tổng số điện năng tổn thất. Sở dĩ nhƣ vậy bởi vì điện mạng trong xí nghiệp thƣờng dùng điện áp tƣơng đối thấp, đƣờng dây lại dài phân tán từng phụ tải nên gây tổn thất điện năng lớn. 60
  62. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm trong xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp mà còn có lợi chung cho nền kinh tế quốc dân. Hệ số công suất cos là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Hệ số công suất cos của xí nghiệp nƣớc ta hiện nay nói chung còn thấp (khoảng 0,6 0,7), chúng ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên (đến trên 0,9). Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cos : - Giảm đƣợc tổn thất công suất trên mạng điện. - Giảm đƣợc tổn thất điện áp trên mạng điện. - Tăng khả năng truyền tải của đƣờng dây và máy biến áp. Để nâng cao hệ số công suất cos có nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣnng đƣợc chia làm hai nhóm chính: Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt đƣợc lƣợng công suất phản kháng Q tiêu thụ nhƣ: áp dụng các quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện v.v Nhƣ vậy nâng cao hệ số cos tự nhiên rất có lợi vì đƣa lại hiệu quả kinh tế mà không phải đặt thêm thiết bị bù. Vì thế khi xét đến vấn đề nâng cao hệ số cos bao giờ cũng phải xét tới các biện pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên trƣớc tiên, sau đó mới xét tới biện pháp bù công suất phản kháng. Nâng cao hệ số công suất cos bằng phƣơng pháp bù. Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây do đó nâng cao đƣợc hệ số cos của mạng. Biện pháp bù không giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà chỉ giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây mà thôi. Vì thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn không 61
  63. đạt yêu cầu thì chúng ta mới xét tới phƣơng pháp bù. Nói chung hệ số cos tự nhiên của các xí nghiệp cao nhất cũng không đạt tới 0,9 (thƣờng vào khoảng 0,7 0,8) vì thế ở các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng phải đặt thêm thiết bị bù. Cần chú ý rằng bù công suất phản kháng Q ngoài mục đích chính là nâng cao hệ số công suất cos để tiết kiệm điện còn có tác dụng không kém phần quan trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp của mạng cung cấp. Các thiết bị bù đƣợc sử dụng là tụ điện (loại thiết bị điện tĩnh), máy bù đồng bộ và động cơ không đồng bộ rô to dây quấn đƣợc đồng bộ ho á, nhƣng tụ điện đƣợc sử dụng rộng rãi hơn cả do chúng có ƣu điểm nh ƣ: Tổn thất công suất bé, không có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng.Nhƣợc điểm của tụ điện là nhạy cảm với sự biến động cảu điện áp đặt lên cựccủa tụ điện, khi điện áp tăng đến 110%Uđm.Tụ điện có cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng. Các phƣơng pháp điều khiển dung lƣợng bù: - Điều chỉnh dung lƣợng bù theo nguyên tắc thời gian. - Điều chỉnh dung lƣợng bù theo nguyên tắc điện áp - Điều chỉnh dung lƣợng bù theo dòng điện phụ tải. - Điều chỉnh dung lƣợng bù theo hƣớng đi của công suắt phản kháng. Ngày nay kỹ thuật vi xử lý phát triển, trên thị trƣờng có bán các loại thiết bị điều khiển PLC, vì vậy ngƣời ta thƣờng dùng PLC làm các thiết bị đóng cắt dung lƣợng bù. Đầu vào PLC là tín hiệu dòng điện I, điện áp mạng U và cos của mạng.đầu ra của PLC tác động đến các cơ cấu chấp hànhđể đóng cắt các nhóm tụ điện.Tuỳ theo yêu cầu ngƣơi ta có thể lập trình để PLC tác động đóng cắt các nhóm tụ điện theo tín hiệu áp, theo thời gian hoặc theo cos của mạng.Thiết bị PLC làm việc tin cậy, linh hoạt nên đƣợc dùng rãi để tự động điều chỉnh dung lƣợng bù. Để nâng cao hệ số công suất cos của mạng điện nhà máy Nhiệt Điện Phả Lại ta dùng tụ điện.Việc điều chỉnh đóng cắt tụ đƣợc thực hiện bằng bộ tự 62
  64. động điều khiển S - 6Q của Nhật. Đây là bộ tự động điều khiển làm việc theo chƣơng trình đƣợc cài đặt sẵn. 4.2. TÝNH CHäN Tô Bï Yêu cầu lựa chọn tụ bù để nâng cao hệ số cos của công ty cổ phần Nhiệt Điện Phả Lại lên 0.9. Công suất tính toán của công ty là: S=4554.86+j 2205.57 Do nhà máy sử dụng nhiều máy biến áp riêng cho từng công đoạn nên ta chọn phƣơng pháp bù cục bộ sau máy biến áp S =1000kVA do đó dung lƣợng bù là:Q=160kVAr + Hệ số cos trƣớc khi đặt tụ bù: P 4554.86 cos = 0.9 P2 Q2 4554.862 2205.572 + Công suất của bộ tụ để nâng cao hệ số cos từ 0.9 lên 0.95 + Hệ số công suất của công ty trƣớc khi đặt tụ bù là: cos 1=0.9 tg 1=0.48 + Hệ số công suất của công ty sau khi đặt tụ bù là: cos 1=0.95 tg 1=0.32. Vậy dung lƣợng của tụ là: Qbù=P.( tg 1- tg 1)= 1000 *(0.48- 0.32) = 160 kVAr. Nhƣ vậy dung lƣợng cần phải bù cho mỗi biến áp là:160kVAr Do đó ta chọn mỗi máy biến áp 1 bộ S -Q6 để thực hiện tự động do bộ S - Q6 có 12 cấp bù vậy dung lƣợng mỗi tụ là 13 kVAr Kiểm tra hệ số công suất của mạng điện công ty, khi các nhóm tụ đƣợc đóng và lƣới. +Khi chỉ có nhóm 1 đƣợc đóng vao thanh cái hạ áp: P 4554.86 cos = 0.99 1 S 1 4554.862 (160 13)2 +Khi nhóm 1 và nhóm 2 đƣợc đóng vào thanh cái hạ áp: 63
  65. P 4554.86 cos = 0.99 2 S2 4554.862 (160 26)2 + Khi nhóm 1,2, 3 đƣợc đóng vào thanh cái hạ áp: P 4554.86 cos = 0.99 3 S3 4554.862 (160 39)2 + Khi cả 4 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S4 4554.862 (160 54)2 + Khi cả 5 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S5 4554.862 (160 67)2 + Khi cả 6 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S6 4554.862 (160 80)2 + Khi cả 7 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.946 4 S7 4554.862 (160 93)2 + Khi cả 8 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S8 4554.862 (160 106)2 + Khi cả 9 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S9 4554.862 (887 119)2 + Khi cả 10 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S10 4554.862 (160 132)2 64
  66. + Khi cả 11 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S11 4554.862 (160 145)2 + Khi cả 12 nhóm tụ đƣợc đóng vào thanh cái: P 4554.86 cos = 0.99 4 S12 4554.862 (160 158)2 Nhƣ vậy các nhóm tụ chọn là hoàn toàn thỏa mãn Sơ đồ mạch động lực hệ thống điều khiển bù cosφ đƣợc biểu diễn ở hình 4.1 Hình 4.1: Sơ đồ mạch động lực hệ thống điều khiển bù cosφ 65
  67. KẾT LUẬN Sau 12 tuần thực hiện đề tài "Thiết kế cấp điện cho hệ thống tự dùng của Công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại" dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo:ThS Đặng Hồng Hải cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình với nội dung nhƣ sau: -Nghiên cứu tổng quan hệ thống cung cấp điện cho công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại - Thống kê phụ tải và tính toán phụ tải - Lựa chọn dung lƣợng và số lƣợng máy biến áp - Tính chọn cáp cao áp, hạ áp và các thiết bị trong hệ thống - Tính toán ngắn mạch kiểm tra các phần tử đã chọn - Bù cos cho toàn nhà máy Qua đó em đã thấy đƣợc rằng chất lƣợng điện năng góp phần quyết định tới chất lƣợng và giá thành sản phẩm đƣợc sản xuất ra của nhà máy. Chính vì vậy việc thiết kế cấp điện của Xí nghiệp công nghiệp nhằm đảm bảo độ tin cậy và nâng cao chất lƣợng điện năng đƣợc đặt lên hàng đầu. Một phƣơng án cấp điện tối ƣu là phải đảm bảo cả về kỹ thuật và mặt kinh tế và để đạt đƣợc điều đó ngƣời thiết kế cần phải tuân theo các quy trình, quy phạm để đảm bảo độ tin cậy cũng nhƣ an toàn khi sử dụng. Do trình độ còn kém và thời gian hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót mong đƣợc sự ghóp của thầy. Cuối cùng một lần nữa em xin cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Điện - Điện tử đặc biệt là thầy giáo ThS. Đặng Hồng Hải đã hƣớng dẫn tận tình em rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp vừa qua. Em xin trân trọng cảm ơn! Hải Phòng, ngày 10 tháng 7 năm 2010 Sinh viên: Đỗ Phƣơng Thảo 66
  68. Tài liệu tham khảo [1].Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm (2008), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất bản khoa học và Kĩ thuật. [2].Ngô hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, Nhà xuất bản khoa học và Kĩ thuật. [3].Nguyễn xuân Phú – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, Nhà xuất bản khoa học và Kĩ thuật. 67
  69. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Ch•¬ng 1 TæNG QUAN VÒ CUNG CÊP §IÖN CHO HÖ THèNG Tù DïNG CñA C¤NG TY 3 1.1 . §IÒU KIÖN Tù NHI£N Vµ C¥ Së H¹ TÇNG CñA C¤NG TY 3 1.2. C¥ CÊU Tæ CHøC CñA C¤NG TY NHIÖT §IÖN PH¶ L¹I 1. 4 1.3. QUY TR×NH S¶N XUÊT §IÖN N¡NG CñA C¤NG TY. 6 1.4. THèNG K£ C¸C PHô T¶I CñA HÖ THèNG Tù DïNG TRONG NHµ M¸Y 8 CH¦¥NG 2 X¸C §ÞNH C¸C PHô T¶I TÝNH TO¸N CñA C¸C Bé PHËN TRONG HÖ THèNG Tù DïNG CñA NHµ M¸Y 11 2.1. GIíI THIÖU PHô T¶I §IÖN CñA TOµN NHµ M¸Y 11 2.1.1. Các đặc điểm của phụ tải điện 11 2.1.2. Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy 11 2.2. C¸C PH¦¥NG PH¸P X¸C §ÞNH PHô T¶I CHO TOµN NHµ M¸Y 11 2.2.1 . Cơ sở lí luận 11 2.2.2. Khái niệm phụ tải tính toán (phụ tải điện) 12 2.2.3. Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán và ƣu nhựơc điểm của các phƣơng pháp 13 2.3. X¸C §ÞNH PHô T¶I TÝNH TO¸N CñA C¸C GIAN TRONG NHµ Tù DïNG. 20 2.3.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải của các gian trong nhà tự dùng 20 2.3.2. Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị khu vực nhà tự dùng 21 2.3.3. Xác định phụ tải chiếu sáng cho nhà tự dùng 31
  70. CH¦¥NG 3 THIÕT KÕ M¹NG H¹ ¸P CHO NHµ Tù DïNG CñA C¤NG TY 33 3.1. VÞ TRÝ, DUNG L¦îNG, Sè L¦îNG C¸C TR¹M BIÕN ¸P 33 3.1.1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện 33 3.1.2. Phƣơng án cung cấp điện cho nhà tự dùng 33 3.2. CHäN D¢Y DÉN Vµ C¸C THIÕT BÞ B¶O VÖ M¹NG H¹ ¸P CñA NHµ Tù DïNG 40 3.2.1. Cở sở lý thuyết tính chọn cáp 40 3.2.2. Các phƣơng pháp lựa chọn cáp trong mạng điện 41 3.2.3. Tính chọn cáp hạ áp 42 3.3. TÝNH NG¾N M¹CH CHO HÖ THèNG §IÖN 46 3.3.1. Mục đích của việc tính ngắn mạch 46 3.3.2. Tính ngắn mạch phía hạ áp 47 3.4. TÝNH CHäN Vµ KIÓM TRA C¸C THIÕT BÞ H¹ ¸P 49 3.4.1.Tính chọn và kiểm tra máy cắt 49 3.4.2. Tính chọn và kiểm tra dao cách ly 50 3.4.3. Kiểm tra cáp đã chọn 51 3.4.4. Tính chọn và kiểm tra thanh dẫn 51 3.4.5. Tính chọn và kiểm tra sứ hạ áp 6 kV 53 3.4.6. Chọn và kiểm tra chống sét van 54 3.4.7. Tính chọn và kiểm tra cầu chì 55 3.4.8. Tính chọn và kiểm tra biến dòng và biến áp đo lƣờng 56 CH¦¥NG 4 THIÕT KÖ THèNG Tù §éNG Bï COSφ 60 4.1. §ÆT VÊN §Ò 60 4.2. TÝNH CHäN Tô Bï 63 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO