Đồ án Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

2 37.5 997.5 1620.25 3.8 4 13.11 13.53 P/x luyện kim màu 40.5 1120.5 1382.61 8.8 16.5 12.11 13 P/x luyện kim đen 45 1545 1911.19 8.2 4 14.24 10.49 P/x Sửa chữa cơ khí 14.4 172.86 223.35 13.6 16.2 4.87 30 P/x Rèn 54 1314 1838 13.2 4 13.96 14.79 P/x nhiệt luyện 63 2513 3113.13 18 13.5 18.17 9 Bộ phận Nén khí 24 1214 1506.77 22 11.2 12.64 7.12 Kho vật liệu 48 90 95.35 19 5.2 3.18 192 CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO CỦA NHÀ MÁY Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau : Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt 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 Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau : 1.Vạch ra các phương án cung cấp điện 2. Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại , tiết diện đường dây cho các phương án 3. Tính toán thiết kế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý 4. Thiết kế chi tiết các phương án lựa chọn Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cho việc cấp điện áp hợp lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải là : (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] Ta có (kV) Trạm biến áp trung gian có các mức điện áp là 22kV và 6 kV. Như vậy ta chọn cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là 22 kV. x2.1 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 2.1.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng Nguyên tắc lựa chọn các trạm biến áp : 1. Vị trí đặt cá trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu : gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế 2. Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn dựa vào các yêu cầu cung cấp điện của phụ tải : điều kiện vận chuyển và lắp đặt ; chế độ làm việc của phụ tải. Trong mọi trường hợp trạm biến áp chỉ đặt một máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại I và II nên dùng hai máy biến áp còn hộ loại III thì chỉ cần một máy biến áp 3. Dung lượng các máy biến áp được lựa chọn theo điều kiện: và kiểm tra điều kiện sự cố một máy biến áp : Trong đó : n - số máy biến áp có trong trạm khc - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ( ta lấy khc = 1) kqt - hệ số quá tải sự cố, lấy kqt =1.4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm và thời gian quá tải 1 ngày đêm không quá 6h Sttsc - công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một MBA ta có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc = 0.7*Stt Đồng thời cũng nên giảm chủng loại các máy biến áp dùng trong nhà máy để thuận lợi cho việc mua sắm , lắp đặt , vận hành , sửa chữa và thay thế I. PHƯƠNG ÁN 1: Đặt 6 TBA phân xưởng Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế và phân xưởng Cơ khí số 1 Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim màu và Phân xưởng Sửa chữa cơ khí Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng Cơ khí số 2 Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng Luyện kim đen Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng rèn, Bộ phận nén khí và Kho vật liệu Trạm B6: Cấp điện cho phân xưởng Nhiệt luyện 1. Trạm biến áp B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế và Phân xưởng cơ khí số 1. Trạm được đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 106.39 + 1815.31 = 1921.7 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000(kVA) Kiểm tra lại dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng trong Phân xưởng cơ khí số 1 và toàn bộ điện của Ban quản lý và Phòng thiết kế ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 2. Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim màu và Phân xưởng Sửa chữa cơ khí. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1382.61 + 223.35 = 1605.96 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000 kVA Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Phân xưởng luyện kim màu và toàn bộ điện của Phân xưởng sửa chữa cơ khí ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 3. Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho Phân xưởng Cơ khí số 2. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1620.25 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : kVA Vậy trạm biến áp B3 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 4. Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho Phân xưởng Luyện kim đen. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1911.19 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : kVA Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 5. Trạm biến áp B5 : Cấp điện cho Phân xưởng Rèn, Bộ phận Nén khí và Kho vật liệu. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1838 + 1506.77 + 95.35 = 3440.12 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1800 kVA Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Phân xưởng Rèn, Bộ phận Nén khí và toàn bộ điện của Kho vật liệu ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B5 đặt 2 MBA có Sdm = 1800 kVA là hợp lý 6. Trạm biến áp B6 : Cấp điện cho Phân xưởng Nhiệt luyện. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 3113.13 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1600(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : kVA Vậy trạm biến áp B6 đặt 2 MBA có Sdm = 1600 kVA là hợp lý II. PHƯƠNG ÁN 2: Đặt 5 TBA phân xưởng Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế và Phân xưởng Cơ khí số 2 Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng cơ khí số 1 và Phân xưởng Luyện kim màu Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng Sửa chữa cơ khí và Phân xưởng Nhiệt luyện Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng Luyện kim đen Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng Rèn, Bộ phận nén khí và Kho vật liệu 1. Trạm biến áp B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế và Phân xưởng cơ khí số 2. Trạm được đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 106.39 + 1620.25 = 1726.64 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000(kVA) Kiểm tra lại dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng trong Phân xưởng cơ khí số 2 và toàn bộ điện của Ban quản lý và Phòng thiết kế ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B1 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 2. Trạm biến áp B2 : Cấp điện cho Phân xưởng cơ khí số 1và Phân xưởng Luyện kim màu. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1815.31 + 1382.61 = 3197.92 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1600(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : kVA Vậy trạm biến áp B2 đặt 2 MBA có Sdm = 1600 kVA là hợp lý 3. Trạm biến áp B3 : Cấp điện cho Phân xưởng Sửa chữa cơ khí và phân xưởng Nhiệt luyện. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 223.35 + 3113.13 = 3336.7 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1800(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Phân xưởng Nhiệt luyện và toàn bộ điện của Phân xưởng Sửa chữa cơ khí ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B3 đặt 2 MBA có Sdm = 1800 kVA là hợp lý 4. Trạm biến áp B4 : Cấp điện cho Phân xưởng Luyện kim đen. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1911.19 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1000(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : kVA Vậy trạm biến áp B4 đặt 2 MBA có Sdm = 1000 kVA là hợp lý 5. Trạm biến áp B5 : Cấp điện cho Phân xưởng Rèn, Bộ phận Nén khí và Kho vật liệu. Trạm đặt hai máy biến áp làm việc song song ta có: Stt = 1838 + 1506.77 + 95.35 = 3440.12 kVA kVA Ta chọn MBA tiêu chuẩn Sdm = 1800(kVA) Kiểm tra dung lượng máy theo điều kiện quá tải sự cố : Khi gặp sự cố một máy biến áp ta có thể cắt điện của một số phụ tải không quan trọng của Phân xưởng Rèn, Bộ phận Nén khí và toàn bộ điện của Kho vật liệu ( vì đây thuộc hộ tiêu thụ loại III) kVA Vậy trạm biến áp B5 đặt 2 MBA có Sdm = 1800 kVA là hợp lý 2.1.2 Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng Để lựa chọn vị trí đặt các TBA phân xưởng cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cấp điện từ các TBA đó Để xác định tâm phụ tải điện ta dùng công thức : ; ; Trong đó : x0, y0, z0 - toạ độ tâm phụ tải xi,yi,zi - toạ độ phụ tải thứ i Si là công suất phụ tải thứ i Trong thực tế người ta ít quan tâm đến toạ độ z nên ta cho z =0 Ta có bảng vị trí đặt các trạm biến áp như sau: Bảng 2.1 - Kết quả xác định vị trí đặt các TBA phân xưởng Phương án Tên trạm biến áp Vị trí đặt trạm biến áp X(mm) Y(mm) Phương án 1 B1 2.0 14.0 B2 10.5 15.0 B3 4.5 5.5 B4 10.0 5.5 B5 17.0 5.5 B6 16.5 12.5 Phương án 2 B1 2.5 5.5 B2 4.5 14.0 B3 16.5 14.0 B4 10.0 5.5 B5 17.0 5.5 2.1.3 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng 1. phương pháp dùng sơ đồ dẫn sâu . Đưa đường dây trung áp 22kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải. Nhưng nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng theo sơ đồ này rất đắt và yêu cầu trình độ vận hànhcao. Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ta không xét đến phương án này 2. Phương pháp sử dụng trạm biến áp trung gian Nguồn 22kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian được hạ áp xuống 6kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy và trong các trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy thuộc hộ tiêu thu loại 1 nên tại trạm biến áp trung gian ta đặt hai máy biến áp với dung lượng được lựa chọn như sau : Ta chọn máy tiêu chuẩn Sdm = 6300 kVA Kiểm tra dung lượng của máy khi xẩy ra quá tải sự cố: khi xảy ra sự cố ở một máy biến áp ta có thể tạm ngừng cung cấp điện cho tất cả các phụ tải loại III trong nhà máy. Do đó ta dễ dàng thấy được máy biến áp được chọn thoả mãn điều kiện khi xảy ra sự cố Vậy tại tạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA Sdm = 6300kV - 22/6 kV 3. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm. Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy thuận lợi hơn, vốn đầu tư giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn 4. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm Ta xác định tâm phụ tải điện của nhà máy theo công thức : ; Trong đó : Si - Công suất của phân xưởng thứ i xi , yi - toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i Thay số ta có: x0 = 11.59 ; y0 = 9.95 Đó là vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung gian và trạm phân phối trung tâm 5. Lựa chọn phương án nối dây cho mạng cao áp của nhà máy Nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I nên đường dây từ trạm trung gian Giám về trung tâm cung cấp của nhà máy sẽ dùng dây trên không lộ kép Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên ở mạng cao áp trong nhà máy ta dùng sơ đồ hình tia, lộ kép. Ưu điểm của loại sơ đồ này là đường nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng được cung cấp điện từ các đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cao, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo tính mỹ quan và an toàn cho toàn nhà máy các đường dây cao áp đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ. Từ những phân tích trên ta có thể đưa ra 4 phương án đi dây cho mạng cao áp được trình bày trên hình 2-1 Hình 2.1 - Các phương án thiết kế mạng cao áp của nhà máy x2.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z Z = (avh +atc)K + 3I2maxRtC -> min. Trong đó : avh - hệ số vận hành , ta lấy avh= 0.1 atc - hệ số tiêu chuẩn, ta lấy atc = 0.2 K - vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây Imax - dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị . R - điện trở của thiết bị t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất . C - giá tiền 1kWh, ta lấy C = 1000 đ/kWh 2.2.1 Phương án 1 Hình 2.2 - Sơ đồ phương án 1 Phương án này dùng trạm biến áp trung gian lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 6kV sau đó cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 6kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân xưởng 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Bảng 2.2 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 1 Tên TBA Sđm (kVA) UC/UH (KV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106) Thành tiền (106) TBATG 6300 22/6.3 7.65 46.5 7.5 0.9 2 476 952 B1 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B2 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B3 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B4 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B5 1800 6.3/0.4 3.1 20 5.5 1.3 2 210 420 B6 1600 6.3/0.4 2.8 18 5.5 1.3 2 190.2 380 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 2693200 (103 đ) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: kWh Trong đó : n - số máy biến áp ghép song song ; DP0 , DPN - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt - công suất tính toán của trạm biến áp SđmB - công suất định mức của máy biến áp t - thời gian máy biến áp vận hành, với máy biến áp vận hành suốt một năm t = 8760h t - thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Tra bảng 4-1[TL2] với Tmax = 4500h và cos jnm = 0.75, ta tìm được t = 3300 Tính cho Trạm biến áp trung gian Ta có : (kWh) Các trạm biến áp khác cũng dược tính toán tương tự , kết quả cho dưới bảng 2.3 Bảng 2.3 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 1 Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 10806.61 6300 7.65 46.5 359781.637 B1 2 1921.7 1000 2.1 12.6 113568.033 B2 2 1605.96 1000 2.1 12.6 90411.645 B3 2 1620.5 1000 2.1 12.6 91370.117 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 B6 2 3113.13 1600 2.8 18 161493.452 Tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 1104203.236 kWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xưởng Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện jkt. Đối với nhà máy chế tạo máy kéo làm việc 2 ca , thời gian sử dụng công suấtlớn nhất là : Tmax = 4500h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng 5[Trang 294-TL1] ta tìm được jkt = 3.1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp : Cáp từ các TBATG về các trạm biến áp phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Dựa vào trị số Fkt đã tính, tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất . Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : Trong đó : Isc là dòng điện xẩy ra khi sự cố đứt một dây cáp,Isc = 2.Imax khc = k1.k2 k1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , ta lấy k1 = 1; k2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều được đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm. Theo PL 4.22[TL2] ta tìm được k2 = 0.93 Vì chiều dài cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B1: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*140 = 130.2 < 2*Imax = 2*92.46 = 184.92 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 50mm2với Icp = 200 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*200 = 186 >Isc = 184.92 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 50mm2-> 2XPLE (3*50) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B2: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*140 = 130.2 < 2*Imax = 154.54 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 35mm2với Icp = 170 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*170 = 158.1 >Isc = 154.54 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 35mm2-> 2XPLE (3*35) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B3: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =140 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*140 = 130.2 A < 2*Imax = 155.9 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 35mm2với Icp = 170 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*170 = 158.1 A >Isc = 155.9 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 35mm2-> 2XPLE (3*35) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B4: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 35mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =170A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*170 = 158.1 A < 2*Imax = 183.9 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 50mm2với Icp = 200 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*200 = 186 A >Isc = 183.9 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 50mm2-> 2XPLE (3*50) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B5: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =200 A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*200 = 186 A < 2*Imax = 331.02 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 150mm2với Icp = 365A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*365 = 339.45 A > Isc = 331.02 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 150mm2-> 2XPLE (3*150) + Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian đến B6: Tiết diện kinh tế của cáp là : Tra bảng PL 4.31[TL2], lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 50mm2, cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật ) chế tạo có Icp =200A Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*200 = 186 A < 2*Imax = 299.56 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên ta phải tăng tiết diện của cáp, chọn cáp có tiết diện F = 120mm2với Icp = 330A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp = 0.93*330 = 306.9 A > Isc = 299.56 A Vậy ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA, có tiết diện F= 120mm2-> 2XPLE (3*120) b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng Vì ta đang so sánh kinh tế giữa các phương án nên chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án. Với phương án 1, ta chỉ tính đến đoạn cáp từ B1 đến Ban quản lý và Phòng thiết kế và từ B2 đến Phân xưởng Sửa chữa cơ khí Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , độ dài cáp không đáng kể nên coi tổn thất trên cáp bằng 0, ta không cần xét đến điều kiện tổn thất điện áp cho phép + Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến Ban quản lý và Phòng thiết kế Vì Ban quản lý và Phòng thiết kế thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện Chỉ có một cáp đi trong hào nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp là : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*50+35) với Icp = 192 A + Chọn cáp từ trạm biến áp B2 đến phân xưởng Sửa chữa sơ khí Vì phân xưởng Sửa chữa sơ khí thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện Chỉ có một cáp đi trong hào nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp là : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*120+70) với Icp = 346 A Kết quả chọn cáp trong phương án 1 được tổng kết trong bảng sau: Bảng 2.4 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (103Đ) TBATG-B1 3*50 120 0.494 0.030 120 28800 TBATG-B2 3*35 50 0.668 0.017 84 8400 TBATG-B3 3*35 90 0.668 0.030 84 15120 TBATG-B4 3*50 35 0.494 0.009 120 8400 TBATG-B5 3*150 95 0.160 0.009 228 54720 TBATG-B6 3*120 70 0.196 0.009 228 31920 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 84 6720 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 205 6150 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 160230 (103Đ) c. Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Công thức tính : (kW) (W n - số đường dây đi song song Kết quả tính toán tổn thất được cho trong bảng sau: Bảng 2.5 - Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 1 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) DP(kW) TBATG-B1 3*50 120 0.494 0.030 1921.7 3.037 TBATG-B2 3*35 50 0.668 0.017 1605.96 1.218 TBATG-B3 3*35 90 0.668 0.030 1620.25 2.187 TBATG-B4 3*50 35 0.494 0.009 191119 0.913 TBATG-B5 3*150 95 0.160 0.009 3440.12 2.959 TBATG-B6 3*120 70 0.196 0.009 3113.13 2.423 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 106.39 0.548 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 223.35 1.436 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ∑DPD = 14.721 kW d. Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : [kWh] [kWh] 3. Chi phí tính toán của phương án 1 Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện, ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và máy biến áp khác nhau giữa các phương án (K=KB +KD) , những phần giống nhau khác đã được bỏ qua không xét tới . Chi phí tính toán Z1 của phương án 1 là : Vốn đầu tư : K1 = KB + KD =2693200. 103 + 160230. 103 = 2853.430 (x106đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA1 = DAB + DAD = 1104203.236 + 48579.3 = 1152782.536 kWh Chi phí tính toán là : Z1 = (avh +atc).K1+DA1.C = (0.1+0.2)*2853.430*106+1152782.536 *103 = 2008.81154*106 (đ) 2.2.2 Phương án 2 Hình 2.3 - Sơ đồ phương án 2 Phương án 2 dùng trạm biến áp trung gian lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 6kV sau đó cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 6kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân xưởng 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Bảng 2.6 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 2 Tên TBA Sđm (kVA) UC/UH (KV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106) Thành tiền (106) TBATG 6300 22/6.3 7.65 46.5 7.5 0.9 2 476 952 B1 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B2 1600 6.3/0.4 2.8 18 5.5 1.3 2 190.2 380.4 B3 1800 6.3/0.4 3.1 20 5.5 1.3 2 210 420 B4 1000 6.3/0.4 2.1 12.6 5.5 1.4 2 117.6 235.2 B5 1800 6.3/0.4 3.1 20 5.5 1.3 2 210 420 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 2642800 (103 đ) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: kWh Kết quả cho dưới bảng 2.7 Bảng 2.7 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 2 Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) TBATG 2 10806.61 6300 7.65 46.5 336485.115 B1 2 1726.64 1000 2.1 12.6 98772.929 B2 2 3197.92 1600 2.8 18 167701.610 B3 2 3336.7 1800 3.1 20 167709.441 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 Tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 1058247.447 kWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xưởng Tương tự như phương án 1, từ trạm biến áp trung gian về đến các trạm biến áp phân xưởng cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax= 4500h ta có jkt = 3.1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp : Cáp từ các TBATG về các trạm biến áp phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Chọn cáp đồng 3 lõi 6 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : với khc = 0.93 Vì chiều dài cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng Tương tự như phương án 1 cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Các đường cáp đều rất ngắn, tổn thất điện áp trên cáp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện DUcp. Cáp hạ áp đều chọn loại cáp 4 lõi do hãng LENS chế tạo. Đối với đoạn cáp từ trạm biến áp B2 đến phân xưởng Luyện kim màu do có dòng Imax lớn: Isc = 2*Imax = 2*997.81 = 1995.63 A Vì dòng lớn nên mỗi pha ta dùng hai cáp đồng hạ áp một lõi tiết diện F = 630mm2 với dòng cho phép Icp = 1088A và một cáp đồng hạ áp cùng tiết diện làm dây trung tính . Có (3*2+1)*2 =14 cáp cùng nằm trong một hào nên ta lấy khc = 0.83 Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng 2.8 Bảng 2.8 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 2 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/km) R(Ù) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (103Đ) TBATG-B1 3*50 85 0.494 0.021 120 20400 TBATG-B2 3*120 100 0.196 0.010 288 57600 TBATG-B3 3*150 90 0.160 0.009 288 51840 TBATG-B4 3*50 35 0.494 0.009 120 8400 TBATG-B5 3*150 95 0.160 0.009 228 54720 B1->1 3*50+35 60 0.387 0.012 84 10080 B2->4 3*630+630 30 0.047 0.0002 726 43560 B3->6 3*120+70 33 0.153 0.005 205 7175 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 253775 (103Đ) c. Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Công thức tính : (kW) (W n - số đường dây đi song song Kết quả tính toán tổn thất được cho trong bảng sau: Bảng 2.9 - Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 1 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) DP(kW) TBATG-B1 3*50 85 0.494 0.021 1726.64 1.739 TBATG-B2 3*120 100 0.196 0.010 3197.92 2.841 TBATG-B3 3*150 90 0.160 0.009 3336.7 2.783 TBATG-B4 3*50 35 0.494 0.009 1911.19 0.913 TBATG-B5 3*150 95 0.160 0.009 3440.12 2.959 B1->1 3*50+35 60 0.387 0.012 106.39 0.849 B2->4 3*630+630 30 0.047 0.0002 1382.61 2.390 B3->6 3*120+70 35 0.153 0.005 223.35 1.559 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ∑DPD = 16.033 kW d. Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : [kWh] [kWh] 3. Chi phí tính toán của phương án 2 Vốn đầu tư : K2 = KB + KD =2642800. 103 + 253755. 103 = 2896.555 (x106đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA2 = DAB + DAD = 1058247.447 + 52909 = 1111156.447 kWh Chi phí tính toán là : Z2 = (avh +atc).K2+DA2.C = (0.1+0.2)*2896.555*106+1000 *1111156.447 = 1980.122947*106 (đ) 2.2.3 Phương án 3 Hình 2.4 - Sơ đồ phương án 3 Phương án 3 sử dụng trạm phân phối trung tâm lấy điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 22kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân xưởng 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Bảng 2.10 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 3 Tên TBA Sđm (kVA) UC/UH (KV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106) Thành tiền (106) B1 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B2 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B3 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B4 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B5 1800 22/0.4 3.1 20 6.5 1.4 2 223 446 B6 1600 22/0.4 2.8 18 6.5 1.4 2 202.5 405 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 1825400 (103 đ) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: kWh Kết quả cho dưới bảng 2.11 Bảng 2.11 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 3 Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B1 2 1921.7 1000 2.1 12.6 113568.033 B2 2 1605.96 1000 2.1 12.6 90411.645 B3 2 1620.5 1000 2.1 12.6 91370.117 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 B6 2 3113.13 1600 2.8 18 161493.452 Tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 744421.599 kWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xưởng Tương tự như phương án 1, từ trạm phân phối trung tâm về đến các trạm biến áp phân xưởng cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax= 4500h ta có jkt = 3.1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp : Cáp từ các TBATG về các trạm biến áp phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Chọn cáp đồng 3 lõi 22 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : với khc = 0.93 Vì chiều dài cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng Tương tự như phương án 1, cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Các đường cáp đều rất ngắn, tổn thất điện áp trên cáp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện DUcp. Cáp hạ áp đều chọn loại cáp 4 lõi do hãng LENS chế tạo. Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng 2.12 Bảng 2.12 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 3 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (103Đ) TPPTT-B1 3*16 120 0.470 0.088 58 13920 TPPTT-B2 3*16 50 0.470 0.037 58 5800 TPPTT-B3 3*16 90 0.470 0.066 58 10440 TPPTT-B4 3*16 35 0.470 0.026 58 4060 TPPTT-B5 3*16 95 0.470 0.070 58 11020 TPPTT-B6 3*16 70 0.470 0.051 58 8120 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 84 6720 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 205 6150 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 66230 (103Đ) c. Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Công thức tính : (kW) (W n - số đường dây đi song song Kết quả tính toán tổn thất được cho trong bảng sau: Bảng 2.13 - Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 3 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) DP(kW) TPPTT-B1 3*16 120 0.470 0.088 1921.7 0.671 TPPTT-B2 3*16 50 0.470 0.037 1605.96 0.197 TPPTT-B3 3*16 90 0.470 0.066 1620.5 0.358 TPPTT-B4 3*16 35 0.470 0.026 1911.19 0.196 TPPTT-B5 3*16 95 0.470 0.070 3440.12 1.712 TPPTT-B6 3*16 70 0.470 0.051 3113.13 1.021 B1->1 3*50+35 40 0.387 0.008 106.39 0.548 B2->6 3*120+70 30 0.153 0.005 223.35 1.436 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ∑DPD = 6.139 kW d. Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : [kWh] [kWh] 3. Chi phí tính toán của phương án 3 Vốn đầu tư : K3 = KB + KD =1825400. 103 + 66230. 103 = 1891.63 (x106đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA3 = DAB + DAD = 744421.599 + 20258.7 = 764680.299 kWh Chi phí tính toán là : Z2 = (avh +atc).K3+DA1.C = (0.1+0.2)*1891.63*106+1000 *764680.299 = 1332.16930*106 (đ) 2.2.4 Phương án 4 Phương án 4 sử dụng trạm phân phối trung tâm lấy điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 22kV xuống 0.4kVđể cấp cho các phân xưởng Hình 2.5 - Sơ đồ phương án 4 1. Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở trên ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất Kết quả chọn máy biến áp cho trong bảng 2.14 Bảng 2.14 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 4 Tên TBA Sđm (kVA) UC/UH (KV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106) Thành tiền (106) B1 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B2 1600 22/0.4 2.8 18 6.5 1.4 2 202.5 405 B3 1800 22/0.4 3.1 20 6.5 1.4 2 223 446 B4 1000 22/0.4 2.1 12.6 6.5 1.5 2 121.8 243.6 B5 1800 22/0.4 3.1 20 6.5 1.4 2 223 446 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB = 1784200 (103 đ) Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: kWh Kết quả cho dưới bảng 2.7 Bảng 2.7 - Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 2 Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B1 2 1726.64 1000 2.1 12.6 98772.929 B2 2 3197.92 1600 2.8 18 167701.610 B3 2 3336.7 1800 3.1 20 167709.441 B4 2 1911.19 1000 2.1 12.6 112730.536 B5 2 3440.12 1800 3.1 20 174847.816 Tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 721762.332 kWh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện a.Chọn cáp cao áp từ TPPTT về trạm biến áp phân xưởng Tương tự như phương án 1, từ TPPTT đến các trạm biến áp phân xưởng cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt . Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax= 4500h ta có jkt = 3.1 A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp : Cáp từ các TBATG về các trạm biến áp phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: Chọn cáp đồng 3 lõi 22 kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : với khc = 0.93 Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng Tương tự như phương án 1 cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Các đường cáp đều rất ngắn, tổn thất điện áp trên cáp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện DUcp. Cáp hạ áp đều chọn loại cáp 4 lõi do hãng LENS chế tạo. Đối với đoạn cáp từ trạm biến áp B2 đến phân xưởng Luyện kim màu do có dòng Imax lớn: Isc = 2*Imax = 2*997.81 = 1995.63 A Vì dòng lớn nên mỗi pha ta dùng hai cáp đồng hạ áp một lõi tiết diện F = 630mm2 với dòng cho phép Icp = 1088A và một cáp đồng hạ áp cùng tiết diện làm dây trung tính . Có (3*2+1)*2 =14 cáp cùng nằm trong một hào nên ta lấy khc = 0.83 Kết quả chọn cáp được ghi trong bảng 2.8 Bảng 2.8 - Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 2 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (103Đ) TPPTT-B1 3*16 85 1.470 0.062 58 9860 TPPTT-B2 3*16 100 1.470 0.074 58 11600 TPPTT-B3 3*16 90 1.470 0.066 58 10440 TPPTT-B4 3*16 35 1.470 0.026 58 4060 TPPTT-B5 3*16 95 1.470 0.070 58 11020 B1->1 3*50+35 60 0.387 0.012 84 10080 B2->4 3*630+630 30 0.047 0.0002 726 43560 B3->6 3*120+70 35 0.153 0.005 205 7175 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 107795 (103Đ) c. Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Công thức tính : (kW) (W n - số đường dây đi song song Kết quả tính toán tổn thất được cho trong bảng sau: Bảng 2.17- Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 4 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) R(Ù) STT(kW) DP(kW) TPPTT-B1 3*16 85 1.470 0.062 1726.64 0.382 TPPTT-B2 3*16 100 1.470 0.074 3197.92 1.564 TPPTT-B3 3*16 90 1.470 0.066 3336.7 1.518 TPPTT-B4 3*16 35 1.470 0.026 1911.19 0.196 TPPTT-B5 3*16 95 1.470 0.070 3440.12 1.712 B1->1 3*50+35 60 0.387 0.012 106.39 0.849 B2->4 3*630+630 30 0.047 0.0002 1382.61 2.390 B3->6 3*120+70 35 0.153 0.005 223.35 1.559 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ∑DPD = 10.288 kW d. Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : [kWh] [kWh] 3. Chi phí tính toán của phương án 4 Vốn đầu tư : K4 = KB + KD =1784200. 103 + 107795. 103 = 1891.955 (x106đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA4 = DAB + DAD = 721762.332 + 33950.4 = 755712.732 kWh Chi phí tính toán là : Z4 = (avh +atc).K4+DA4.C = (0.1+0.2)*1891.955*106+1000 *755712.732 = 1323.299232*106 (đ) Bảng 2.18 - Tổng kết chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án : Phương án Vốn đầu tư (103 đ) Tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (106 đ) Phương án 1 2853.430 1152782.536 2008.81153 Phương án 2 2896.555 1111156.447 1980.122947 Phương án 3 1891.63 764680.299 1332.16930 Phương án 4 1891.955 755712.732 1323.299232 Nhận xét: Từ các kết quả tính toán cho thấy phương án 3 và phương án 4 tương đương nhau về mặt kinh tế do có chi phí tính toán chênh nhau không đáng kể (≤5%), vốn đầu tư mua máy biến áp và cáp, tổn thất điện năng cũng xấp xỉ nhau. Phương án 4 có số TBA ít hơn nên sẽ thuận lợi hơn trong công tác xây lắp, quản lí và vận hành do vậy ta chộn phương án 4 làm phương án thiết kế x2.3. THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 2.3.1Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm của nhà máy dài 10 km, sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. * Với mạng cao áp có Tmax lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt , tra bảng 5 ( trang 294, TL1 ), dây AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4500h, ta có jkt = 1.1 A/mm2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn là : Tiết diện kinh tế là : Chọn dây nhôm lõi thếp tiết diện 120mm2. Tra bảng PL 4.12 [TL2] dây dẫn AC-120 có Icp = 380 A * Kiểm tra dây theo điều kiện khi xẩy ra sự cố đứt một dây : Isc = 2*Ittnm =2*141.8 = 283 < Icp = 380 (A) Vậy dây đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố * Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép : Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học 2m , tra bảng PL4.6 [TL2] ta có r0 = 0.27 W/km và x0 = 0.365 W/km V Dây đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép Vậy ta chọn dây AC-120 2.3.2 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm : Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho nhà máy, do đó vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ phải thoã mãn các điều kiện như : cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, thuận tiện trong vấn đề vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật . Nhà máy chế tạo máy kéo được xếp vào loại phụ tải loại 1, do đó trạm phân phối trung tâm được cung cấp điện bằng đường dây kép với hệ thống thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai thanh góp bằng máy cắt hợp bộ. Trên mỗi phân đoạn thanh góp có đặt một máy biến áp đo lường hợp bộ ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 22kV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn của thanh góp . Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đối dòng điện lớn ( phía sơ cấp ) thành dòng 5A cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ . Chọn dùng các tủ hợp bộ của Siemens, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, hệ thống chống sét trong tủ có dòng định mức 1250A Loại máy cắt Cách điện Idm (A) Udm (kV) Icắt 3s (kA) Icắt nmax (kA) 8DC11 SF6 1250 24 25 63 2.3.3 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện 1.Tính toán ngắn mạch phía cao áp Mục đích của việc 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 dòng ngắn mạch 3 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 toán gần đúng điện kháng ngắn mạch của hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn . Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện trong hình 2.8 Hình 2.8 - Sơ đồ tính toán ngắn mạch BATG MC ĐDK PPTT Cáp BAPX N N1 HT XH Zd N ZCi N1 Để lựa chọn , kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán 6 điểm ngắn mạch sau : N: điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phói trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp N1-> N5 : là điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và các thiết bị trong các trạm Điện kháng của hệ thống dược tính theo công thức : (W) Trong đó SN là công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian SN = 250MVA ;U là điện áp của đường dây , U = Utb = 24 kV Điện trở và điện kháng của đường dây là : R = r0 .l / 2 ; X = x0 . l / 2 Trong đó : r0 , x0 là điện trở và điện kháng trên 1 km đường dây (W/km) l là chiều dài của đường dây Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá dộ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I¥ nên ta có thể viết như sau : Trong đó : ZN - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i (W) U - điện áp của đường dây (kV) Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức : (kA) Bảng 2.20 - Thông số đường dây trên không và cáp Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ù/m2) X0(Ù/m2) R(Ù) X(Ù) TPPTT-B1 3*16 85 1.470 0.142 0.062 0.006 TPPTT-B2 3*16 100 1.470 0.142 0.074 0.007 TPPTT-B3 3*16 90 1.470 0.142 0.066 0.006 TPPTT-B4 3*16 35 1.470 0.142 0.026 0.002 TPPTT-B5 3*16 95 1.470 0.142 0.070 0.007 TBATG-TPPTT AC-120 1000 0.270 0.365 1.350 1.825 * Tính toán điểm ngắn mạch N tại thanh góp trạm phân phối trung tâm : W R = Rdd = 1.35 (W) X=Xdd + XHT =1.825 + 2.304 = 4.129 W * Tính toán điểm ngắn mạch N1 (tại thanh cái trạm biến áp B1) (W) R1 = Rdd + Rc1= 1.350 + 0.062 = 1.412 W X=Xdd + XHT + Xc1 = 1.825+ 2.304 + 0.006 = 4.135 W Tính toán tương tự tại các điểm N2 ->N5 ta có bảng sau : Bảng 2.21 – Kết quả tính toán ngắn mạch Điểm ngắn mạch IN(kA) IXK(kA) N1 3.171 8.072 N2 3.168 8.064 N3 3.170 8.069 N4 3.182 8.100 N5 3.169 8.067 N 3.190 8.120 2. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện * Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT Máy cắt 8DC11 được chọn theo tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm.MC ³ Udm.m=22kV Dòng điện định mức : Idm.MC = 1250A ³ Ilv.max = 2Ittnm = 283A Dòng điện cắt định mức : Idm.cắt =25kA ³ IN = 2.65 kA Dòng điện ổn định động cho phép : idm.d = 63kA ³ ixk = 6.742kA Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động * Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU BU được chọn theo điều kiện sau : Điện áp định mức : UđmBU ³Udm.m = 22kV Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS34, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 2.22 - Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34 Thông số kỹ thuật 4MS34 Udm(kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiêp 1 (kV) 50 U chịu đựng xung 1.2/50 ms(kV) 125 U1dm(kV) 22/ U2dm(kV) 110/ Tải định mức(VA) 400 * Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI BI được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp dịnh mức: Udm.B1³ Udm.m=22 kV Dòng điện sơ cấp định mức:A Chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 2.23 - Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME14 Thông số kỹ thuật 4ME14 Udm(kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiêp 1 (kV) 50 U chịu đựng xung 1.2/50 ms(kV) 125 I1dm(kA) 5 - 2000 I2dm(kA) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđđông (kA) 120 * Lựa chọn chóng sét van Chống sét van được lựa chọn theo cấp điện áp Udm.m = 22kV Loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Udm = 24kV , loại giá đỡ ngang AZLP501B24 2.3.4 Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Tất cả các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy do nhà máy chế tạo Thiết bị điện Đông Anh sản xuất tại Việt Nam.Vì các trạm biến áp này được đặt rất gần trạm phân phối trung tâm nên phía cao áp chỉ cần dặt dao cách ly và cầu chì. Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa.Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp . Phía hạ áp đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh. Thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn. Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập ( aptomat phân đoạn của thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt ). Chỉ khi nào có một máy biến áp gặp sự cố mới sử dụng aptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị sự cố . Hình 2.9 - Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy biến áp 1. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp Ta sẽ dùng một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : Điện áp định mức : Udm.MC ³ Udm.m = 22kV Dòng điện định mức : Idm.MC ³ Ilv.max = 2*Ittnm= 283 kA Dòng điện ổn định động cho phép : idm.d ³ ixk = 8.120 kA Tra bảng PL2.17[TL2] ta chọn dao cách ly 3DC với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 2.24 - Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC Udm(kV) Idm (A) INT (kA) IN max (kA) 24 630-2500 16-31.5 40-80 2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp Dùng một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và sửa chữa. Cầu chì được chọn theo các tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm.CC ³ Udm.m = 22 kV Dòng điện định mức : kA Dòng điện cắt định mức : Idm.cắt ³ IN4 = 3.182 kA ( Vì dòng ngắn mạch trên thanh cái của trạm biến áp B4 có giá trị max) Tra bảng PL2.19 [TL2] ta chọn loại cầu chì 3GD1 413-4B do Siemens chế tạo với các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 2.25 - Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1 413-4B Uđm (kV) Iđm (A) Icắt min (A) I cắt N (kA) 24 63 432 31.5 3. Lựa chọn và kiểm tra áptômát Áptômát tổng, áptômát phân đoạn và các áptômát nhánh đều do Merlin Gerin chế tạo Áptômát được lựa chọn theo các điều kiện sau: Điện áp dịnh mức : Udm.A ³ Udm.m = 0.38 kV Dòng điện định mức: Idm.A ³ Ilv max Trong đó : Các trạm biến áp B1, B4 có Sdm = 1000kVA Nên Trạm biến áp B2 có Sdm = 1600kVA Nên Các trạm biến áp B3, B5 có Sdm = 1800kVA Nên Tra bảng PL3.3 [TL2] ta chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn như sau: Bảng 2.26 - Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phân đoạn Tên trạm Loại Số lượng Udm (V) Idm (A) Icắt N (kA) Số cực B1, B4 CM2000 3 415 3200 70 3 B2 CM3200 3 415 2000 70 3 B3, B5 M40 3 415 4000 70 3 Đối với áptômát nhánh : Điện áp định mức: Udm.A³ Udm.m = 0.38 (kV) Dòng điện định mức: Trong đó : n - số áptômát nhánh đưa về phân xưởng Kết quả lựa chọn các MCCB nhánh được ghi trong bảng 3.27 Bảng 2.27 - Kết quả lựa chọn MCCB nhánh, loại 4 cực của Merlin Gerin Tên phân xưởng STT (kVA) SL ITT (A) Loại UĐM (V) IĐM(A) IcắtN (kA) Ban QL & P. T/kế 106.39 2 80.81 NS100H 415 100 25 P/x cơ khí số 1 1815.31 2 1379.04 CM1600 415 1600 70 P/x cơ khí số 2 1620.25 2 1230.86 C1251N 415 1250 50 P/x luyện kim màu 1382.61 2 1050.32 C1251N 415 1250 50 P/x luyện kim đen 1911.19 2 1451.88 CM1600 415 1600 70 P/x Sửa chữa cơ khí 223.35 1 340.13 NS400H 415 400 70 P/x Rèn 1838 2 1396.28 CM1600 415 1600 70 P/x Nhiệt luyện 3113.13 2 2364.96 CM2500 415 2500 70 Bộ phận Nén khí 1506.77 2 1144.65 C1251N 415 1250 50 Kho vật liệu 95.35 2 74.43 NS100H 415 80 625 4. Lựa chọn thanh góp Các thanh góp được lựa chọn theo tiu chuẩn dòng điện phát nóng cho phép : 5. Kiểm tra cáp đã chọn Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng nhắn mạch lớn nhất IN4=3.182 kA Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: Vậy cáp đã chọn cho các tuyến là hợp lý 6. Kết luận Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật.