Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

g yêu cầu cơ bản sau : + Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện + Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành +An toàn cho người và thiết bị + Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện + Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế Trình tự tính toán thiết kế cho mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: +Vạch các phương án cung cấp điện + Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và chủng loại , tiết diện các đường dây cho các phương án + Tính toán kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn các phương án hợp lý + Thiết kế chi tiết cho các phương án được chọn 2. Vạch các phương án cấp điện: 1.1.Phương pháp chọn máy biến áp: Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau : 1.Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ tải ,thuận tiện cho việc vận chuyển ,lắp đặt vận hành ,sửa chữa,an toàn cho người sử dụng và hiệu quả kinh tế. 2.Số lượng máy biến áp được chọn theo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải .Bình thường,nếu nhu cầu cung cấp điện của phụ tải .Bình thường.nếu nhu cầu cung cấp điện không cao thì đặt 1 máy biến áp trong một trạm biến áp (TBA) là kinh tế nhất.Còn nếu yêu cầu cung cấp điên của phụ tải cao thì đặt hai máy biến áp trong một trong 1 TBA là hợp lí nhất . 3.Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện : n*khc*sdmB³Stt Khi kiểm tra theo điênù kiện sự cố một máy biến áp thì: (n-1)*khc*kqt*SdmB³Sttcs Trong đó : n:Số máy biến áp làm việc song song trong TBA. Khc:hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường .Ta chọn máy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên khc=1. Kqt:hệ số quá tải sự cố.Chọn kqt=1.4 nếu thoả mãn MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm,số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải 0.93. Sttsc:Công suất tính toán sự cố.Khi có sự cố một máy biến ap có thể bớt mộtn số phụ tải không cần thiết.Giả sử trong mỗi phân xưởng có 30%phụ tải loại 3.Khi đó ta có Sttsc=0.7*Stt 1.2.Các phương pháp chọn biến áp phân xưởng : a)Phương án 1: Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó: 1-Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng kết cấu kim loại “.Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp ; SdmB ³ =1110 (kVA) Ta chọn MBA có công suất là 1150 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố : (n-1)*khc*kqt*SdmB ³Sttsc ® SdmB ³ =1110 (kVA) Vậy chọn biến áp 2 gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy SdmB =1150 (kVA) là hợp lí. 2-Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng đúc “.Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp ; SdmB ³ = 958.15 (kVA) Ta chọn MBA có công suất là 1150 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố : (n-1)*khc*kqt*SdmB ³Sttsc ® SdmB ³ = 958.15 kVA Vậy chọn biến áp 2 gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy SdmB =1150(kVA) là hợp lí. 3-Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho PXLRKL, PXSCCK, BQLNM .Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp ; Ta chọn MBA có công suất là 1150(kVA) sản xuất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ là hợp lý. Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố : (n-1)*khc*kqt*SdmB Sttsc SdmB 4-Trạm biến áp 4 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho phân xưởng nén khí , phân xưởng rèn , trạm bơm .Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến áp : Ta chọn MBA có công suất là 1500(kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố : (n-1)*khc*kqt*SdmB ³Sttsc ® SdmB Vậy chọn biến áp 2 gồm 2 MAB làm việc song song có công suất mỗi máy SdmB =1500(kVA) sản xuất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ là hợp lí. b/ Phương án 2 : Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng : Tính tương tự như phương án 1 , ta được kết quả thể hiện trong bảng sau: tt Tên phân xưởng Stt kVA số máy SđmB kVA Tên trạm 1 PX. kết cấu kim loại 2220 2 1150 B1 2 Px. Đúc 1916.3 2 1150 B2 3 Px. lắp ráp cơ khí Ban quản lý nhà máy 1311 152.64 2 800 B2 4 Px. Rèn Trạm bơm Px sửa chữa cơ khí 1529.2 404.64 158.12 2 500 B4 5 Px. Nén khí Px. Rèn 667.72 1529.2 2 1150 B5 1.3.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau ,tuỳ thuộc điều kiện của khí hậu ,của nhà máy cũng như kích hước của trạm biến áp .Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất ,tánh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại .Song trạm biến áp cũng xó thể đặt ngoài trời,đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản xuất . Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải ,như vậy độ dài mạng phân phối cao áp ,hạ áp sẽ được rút ngắn ,các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điẹn được đảm bảo tốt hơn . Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo mỹ quan ,không ảnh hưởng đén quá trình sản xuất cũng như phải thuận tiện cho vận hành ,sửa chữa .Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người va thết bị trong quá trình vận hành . -Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp Ta đã có công thức tổng quát xác định tâm phụ tải: X= ; Y= Với: +Si là công suất của phân xưởng thứ i +xi ;yi là phân xưởng thứ i,được cho trên sơ đồ mặt bằng Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ,vị trí của các phân xưởng được ghi trong bảng sau (hàng ngang là kí hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ ,hàng dọc là toạ độ của chúng theo trục X và Y Phương án Tên trạm Vị trí đặt X0i Y0i Phương án 1 B1 26 73 B2 64 65 B3 40 45 B4 82 48 Phương án2 B1 26 73 B2 64 65 B3 26 43 B4 71 22 B5 74 55 2.Các phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án .Mục đích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấp điện , chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án.Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản , có các thông số kỹ thuật cho trong phụ lục. Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 2 ,nên điện cung cấp cho nhà máy được truyền tải trên không lộ kép. Mạng cao áp nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia ,lộ kép .Sơ đồ này có ưu điểm sau: +Độ tin cậy cấp điện cao . +Dễ vận hành sửa chữa . +Các phân xưởng không bị ảnh hưởng lẫn nhau khi xảy ra sự cố +Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Mặt khác ,để đảm bảo mỹ quan các dây dẫn được đặt trong các hào bê tông chìm dưới đất và chạy dọc đường giao thông chính trong nhà máy . 2.1.Tính toán chi tiết cho từng phương án: a)Phương án 1: 1 3 2 4 5 6 8 7 9 Nguồn điện từ hệ thống đến B1 B2 B3 B4 BATT Phương án này sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống điện đến ,hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6.6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng .Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0.4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. --Chọn máy biến áp và tổn thất điện năng DA trong các máy biến áp Để xác định tổn thất DA trong cac trạm biến áp ta dùng công thức sau: (kWh) Trong đó: +n : số máy biến áp trong trạm . +t : thời gian vận hành của MBA.Với may vận hành cả năm ( t=8760 h.) +t: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.Do nhà máy làm việc 3 ca ( Tmax = 6500h)và hệ số công suất của nhà máy cosj =0.73 nên t = 5500 h + DP0, DPn: tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA +Stt : công suất định mức cua MBA. Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: +Tính toán cho trạm biến áp 1: Stt=2220 (kVA) SdmB= 1150 (kVA) DPN= 10 (kW) DP0= 1.4 (kW) Thay số vào ta có: T tên trạm Số máy Sttnm (kVA) SdmB (kVA) DP0 kW DPN kW DA (kWh) TBATT 2 6917.7 5000 5.9 33.7 166912.82 B1 2 2220 1150 1.4 10 61216.16 B2 2 1916.3 1150 1.4 10 51864.76 B3 2 1966.41 1150 1.4 10 533313.13 B4 2 2601.56 1500 2.3 15.3 85605.85 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm : DAB = 418912.69 kWh Tính toán tương tự cho các trạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau: Chọn dây dẫn và xác định công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện +Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nên cao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt . Đối với nhà máy cơ khí trung quy mô làm việc 3 ca có thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 5500 h ,chọn cáp lõi đồng và tra bảng ta có mật độ dòng kinh tế là : Jkt = 3.2 A/mm2 +Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp B1 Mặt khác do cáp từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên: Imax = Sau khi chọn cáp ta phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng : K1*K2*Icp ³Isc Trong đó: K1: Hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp ,ở đây K1=1 K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh .Ở đay ,mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm .Có K2=0.93 Do khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp của dây cáp. +Tiến hành tính toán chi tiêt cho từng trạm : a)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B1 Ta có : Imax = =64.09(A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fktt =20.03 (mm2) Tra bảng tiết diện dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp=0.93*141=130.2 (A) >Ics=2*Imax=2*64.09=128.18 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=25 (mm2) và có Icp=140 (A) b)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B2: Ta có : Imax == 55.32 (A) Tiết diệnkinh tế của cáp: Fktt = 17.29 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25 (mm2) và có Icp=140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93*Icp=0.93*140=130.2 (A) >Ics=2*Imax=2*55.32=110.64 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=25 (mm2) và có Icp= 135(A) c)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B3: Ta có : Imax == 56.76 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fktt = 17.74 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93*Icp=0.93*140=130.2(A) >Ics=2*Imax=2*56.76=113.52(A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A) d)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B4: Ta có : Imax == 75.1 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fktt = 23.47 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25(mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93*Icp=0.93*140=130.2 (A) <Ics=2*Imax=2*75.1=150.2 (A) Vậy cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 35 (mm2) và có Icp=170 (A) +Chọn cáp hạ áp từ biến áp phân xưởng về các phân xưởng : Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán.Với phương án 1 ta chỉ cần chọn cáp từ trạm B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí. Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xét là hộ tiêu thụ loại 3 Imax == chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2 = 1 Điều kiện chọn cáp Icp ³Imax Tra phụ lục PLV.12TLI chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*70 + 50)mm2 với Icp = 254 A. Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên ,ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: đường cáp F(mm2) l (m) R0 (W) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103 đ) BATG-B1 2(3*25) 320 0.927 60 38400 BATG-B2 2(3*25) 120 0.927 60 14400 BATG-B3 2(3*25) 170 0.927 60 20400 BATG-B4 2(3*35) 160 0.668 100 32000 B3-7 3*70+50 200 0.268 180 72000 Tổng vốn đầu tư cho đường dây KD= 17720*103 đ +Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xac định theo công thức sau : (kW) Trong đó: R= ( ) với n là số đường dây đi song song. Từ đó tổn thất trên đoạn cáp trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là: Cáp có r0 = 0.927 W/km, l =320 m ® R = 0.148 W Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại ,ta có kết quả sau: đường cáp F Mm2 L m R0 W/km R W Stt kVA DP kW BATG-B1 2(3*25) 320 0.927 0.148 2220 5.076 BATG-B2 2(3*25) 120 0.927 0.056 1916.3 3.78 BATG-B3 2(3*25) 170 0.927 0.079 1966.41 3.98 BATG-B4 2(3*35) 160 0.668 0.055 2604.56 5.01 B3-7 3*70+50 200 0.268 0.054 180 5.19 Tổng tổn thất công suất trên đường dây SDPD = 23.04 kW +Xác định tổn thât điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : Với t là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có t = 5500 h Từ đó ta có: Vốn đầu tư mua máy cắt của phương án 1 Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10kV từ trạm BATG đến 4 trạm biến áp phân xưởng . Trạm BATFG có hai phân đoạn thanh góp nhận từ hai máy biến áp trung gian. Với 4 trạm biến áp , mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng sử dụng 8 máy cắt điện cấp điện áp 10kV cộng thêm một máy cắt ở phía hạ áp hai máy BATG là 11 máy cắt điện. Vốn đầu tư của máy cắt trong phương án 1 là : KMC = n*M Trong đó : n là số lượng máy cắt trong mạng điện xét tới. M là giá máy cắt (M= 12000USD) Tỷ giá quy đổi tạm thời là 1USD = 15578*103đ KMC= 2056*106 đ --Chi phí tính toán của phương án 1: Tổng số vốn đầu tư của phương án 1: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biền áp và đường dây . K1=KB+KD +KMC = (2177.8 + 177.2 + 2056)106 = 4351*106 đ Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA=DAD + DAB = 45365.76 + 41891.69 = 464278.45kWWh Chi phi tính toán cho phương án 1: Z1=(avh+atc)*K1+c*DA = 1769.58 *106 đ b)Phương án 2: 1 2 3 4 5 6 8 7 9 Nguồn điện từ hệ thống đến B1 B2 B5 B3 BATT B4 2 Phương án này sử dụng trạm biến áp trung tâm nhận điện từ hệ thống điện đến ,cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng .Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp trực tiếp từ 35(kV) xuống 6.6 (kVA) để cung cấp cho phụ tải. --Chọn máy biến áp và tổn thất điện năng DA trong các máy biến áp Để xác định tổn thất DA trong cac trạm biến áp ta dùng công thức sau: (kWh) Trong đó: +n : số máy biến áp trong trạm . +t : thời gian vận hành của MBA.Với may vận hành cả năm ( t=8760 h.) +t: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.Do nhà máy làm việc 3 ca ( Tmax=6500h)và hệ số công suất của nhà máy cosj=0.73 nên t=5500 h + DP0, DPn: tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA +Stt : công suất định mức cua MBA. Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: Tính toán tương tự như phương án 1 cho các trạm biến áp ta có bảng tổng kết sau: T Tên trạm Số máy Sttnm (kVA) SdmB (kVA) DP0 kW DPN kW DA (kWh) TBATT 2 6917.7 5000 5.9 33.7 166912.82 B1 2 2220 1150 1.4 10 61216.16 B2 2 1916.3 1150 1.4 10 51864.76 B3 2 1463.64 800 1.2 9.3 51670.95 B4 2 907.41 500 1 7 40217.85 B5 2 2196.92 1150 1.4 10 60457.28 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm : DAB = 432339.82 kWh Chọn dây dẫn và xác định công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện +Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nên cao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt . Fktt = Đối với nhà máy cơ khí trung quy mô làm việc 3 ca có thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 5500 h ,chọn cáp lõi đồng và tra bảng ta có mật độ dòng kinh tế là : Jkt = 3.2 A/mm2 K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh .Ở đay ,mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm .Có K2 = 0.93 Do khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp DU của dây cáp. +Chọn cáp hạ áp từ biến áp phân xưởng về các phân xưởng : Tính toán tương tự như phương án 1 ta có kết quả trong bảng tổng kết sau : đường cáp F(mm2) l (m) R0 (W) R W Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103 đ) BATG-B1 2(3*25) 320 0.927 0.148 60 38400 BATG-B2 2(3*25) 120 0.927 0.056 60 14400 BATG-B3 2(3*25) 170 0.927 0.079 35 20400 BATG-B4 2(3*16) 330 1.15 0.128 60 23100 BATG-B5 2(3*25) 160 0.927 0.074 60 19200 B4-7 3*50+70 250 0.268 0.067 180 90000 Tổng vốn đầu tư cho đường dây KD = 205500*103 đ +Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xac định theo công thức sau : (kW) Trong đó: R= ( ) với n là số đường dây đi song song. Tính toán tương tự như phương án 1 ta có kết quả thể hiện trong bảng sau: đường cáp F Mm2 L m R0 W/km R W Stt kVA DP kW BATG-B1 2(3*25) 320 0.927 0.148 6917.7 5.076 BATG-B2 2(3*25) 120 0.927 0.056 2220 3.78 BATG-B3 2(3*25) 170 0.927 0.079 1916.3 2.21 BATG-B4 2(3*16) 330 1.15 0.128 1463.64 0.85 BATG-B5 2(3*25) 160 0.927 0.074 907.41 4.97 B3-7 3*50+70 250 0.268 0.067 2196.92 11.6 Tổng tổn thất công suất trên đường dây SDPD = 28.49 kW +Xác định tổn thât điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : Với t là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có t = 5500 h Từ đó ta có: Vốn đầu tư mua máy cắt của phương án 2 Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10kV từ trạm BATG đến 5 trạm biến áp phân xưởng . Trạm BATFG có hai phân đoạn thanh góp nhận từ hai máy biến áp trung gian. Với 5 trạm biến áp , mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng sử dụng 10 máy cắt điện cấp điện áp 10kV cộng thêm một máy cắt ở phía hạ áp hai máy BATG là 13 máy cắt điện. Vốn đầu tư của máy cắt trong phương án 1 là : KMC = n*M Trong đó : n là số lượng máy cắt trong mạng điện xét tới. M là giá máy cắt (M= 12000USD) Tỷ giá quy đổi tạm thời là 1USD = 15578*103đ KMC= 2430.17*106 đ --Chi phí tính toán của phương án 2: Tổng số vốn đầu tư của phương án 2: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biền áp và đường dây . K2=KB+KD +KMC = 4749.07*106 đ Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA=DAD + DAB = 488436.13kWh Chi phi tính toán cho phương án 2: Z2=(avh+atc)*K1+c*DA = 1913.16 *106 đ c/Phương án 3 1 2 3 4 5 6 8 7 9 Nguồn điện từ hệ thống đến B1 B2 B4 B3 PPTT Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống điện đến ,cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng .Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp trực tiếp từ 35(kV) xuống 0.4 (kVA) để cung cấp cho các phân xưởng. --Chọn máy biến áp phân xưởng và tổn thất điện năng DA trong các máy biến áp Trên cơ sở đã chọn công suất của các máy ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp. Tên Sđm kVA UC/UH DP0 kW DPN kW DUN % I0 % Số máy Đơn giá(103) Thành tiền(103) B1 1150 35/0.4 2.3 8.1 5.7 6.0 2 176.3 352.6 B2 1150 35/0.4 2.3 8.1 5.7 6.0 2 176.3 352.6 B3 1150 35/0.4 2.3 8.1 5.7 6.0 2 176.3 352.6 B4 1500 35/0.4 2.7 11.2 6.1 3.9 2 196.7 393.4 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp KB = 1451.2*106 đ Để xác định tổn thất DA trong cac trạm biến áp ta dùng công thức sau: (kWh) Trong đó: +n : số máy biến áp trong trạm . +t : thời gian vận hành của MBA.Với may vận hành cả năm ( t=8760 h.) +t: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.Do nhà máy làm việc 3 ca ( Tmax=6500h)và hệ số công suất của nhà máy cosj=0.73 nên t=5500 h + DP0, DPn: tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA +Stt : công suất định mức của MBA. Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: Tính toán tương tự như phương án 1 cho các trạm biến áp ta có bảng tổng kết sau: Tên trạm số máy Stt kVA Sđm kVA DP0 kW DPN kW DA kWh B1 2 2220 1150 2.3 8.1 70013.41 B2 2 1916.3 1150 2.3 8.1 62438.78 B3 2 1966.41 1150 2.3 8.1 63611.95 B4 2 2601.56 1500 2.3 11.2 80471.97 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DAB = 276536.112 kWh Chọn dây dẫn và xác định công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện +Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nên cao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt . Fktt = Đối với nhà máy cơ khí trung quy mô làm việc 3 ca có thời gian sử dụng công suất lớn nhất là 5500 h ,chọn cáp lõi đồng và tra bảng ta có mật độ dòng kinh tế là : Jkt = 3.2 A/mm2 K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh .Ở đay ,mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm .Có K2=0.93 Do khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp DUcủa dây cáp. +Chọn cáp hạ áp từ biến áp phân xưởng về các phân xưởng : Tính toán tương tự như phương án 1 ta có kết quả trong bảng tổng kết sau : Đường cáp F(mm2) l (m) R0 (W) R W Đơn giá (103đ/m) Thành tiền(103 đ) PPTT-B1 2(3*50) 320 0.494 0.079 130 83200 PPTT-B2 2(3*50) 120 0.494 0.029 130 31200 PPTT-B3 2(3*50) 170 0.494 0.042 130 44200 PPTT-B4 2(3*50) 160 0.494 0.040 130 41600 B4-7 3*70+50 200 0.268 0.054 180 36000 B4-7 3*50+70 250 0.268 0.067 180 90000 Tổng vốn đầu tư cho đường dây KD = 236200*103 đ +Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xac định theo công thức sau : (kW) Trong đó: R= ( ) với n là số đường dây đi song song. Tính toán tương tự như phương án 1 ta có kết quả thể hiện trong bảng sau: đường cáp F Mm2 L m R0 W/km R W Stt kVA DP kW PPTT-B1 2(3*50) 320 0.494 0.079 2220 0.32 PPTT-B2 2(3*50) 120 0.494 0.029 1916.3 0.087 PPTT-B3 2(3*50) 170 0.494 0.042 1966.41 0.13 PPTT-B4 2(3*50) 160 0.494 0.040 2601.56 0.22 B4-7 3*70+50 200 0.268 0.054 158.124 9.38 Tổng tổn thất công suất trên đường dây SDPD = 10.137 kW +Xác định tổn thât điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : Với t là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có t = 5500 h Từ đó ta có: Vốn đầu tư mua máy cắt của phương án 3 Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10kV từ trạm PPTT đến 4 trạm biến áp phân xưởng . Trạm PPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận từ lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về. Với 4 trạm biến áp , mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng sử dụng 8 máy cắt điện cấp điện áp 35kV cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 35 kV ở trạm PPTT là 9 máy cắt điện. Vốn đầu tư của máy cắt trong phương án 3 là : KMC = n*M Trong đó : n là số lượng máy cắt trong mạng điện xét tới. M là giá máy cắt (M= 12000USD) Tỷ giá quy đổi tạm thời là 1USD = 15578*103 đ KMC= 4206*106 đ --Chi phí tính toán của phương án 3: Tổng số vốn đầu tư của phương án 3: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biền áp và đường dây . K3=KB+KD +KMC = 5893.7*106 đ Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : DA=DAD + DAB = 296495.86kWh Chi phi tính toán cho phương án 3: Z3=(avh+atc)*K1+c*DA = 2064.61 *106 đ *Nhận xét: Qua kết quả tính toán trên ta thấy ngay phương án 1 có hàm cho phí nhỏ nhất .Tuy nhiên phương án 3 có hàm chi phí không quá lớn so với phương án 1 , mặt khác trong quá trình vận hành lâu dài phương án 3 tỏ ra ưu thế hơn phương án 1 do có tổn thất là nhỏ nhất . Vậy ta sẽ chọn phương án 3 làm phương án thiết kế. 2.2 . SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THUYẾT MINH VẬN HÀNH CỦA PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU. 2.2.1.Sơ đồ nguyên lý Với phương án đã chọn ,ta sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ hệ thống về để cấp điện cho nàh máy.Do đó ,việc lựa chọn sơ đồ nối daâ của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cấp điện cho nhà máy .Sơ đồ cần thoả mãn các điều kiện như :cung cấp liên tục theo yêu cầu của phụ tải ,đơn giản ,thuận tiện cho việc vận hành và sử lí sự cố ,hợp lí về mặt kinh tế ,đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật Nhà máy đường đang xét thuộc loại phụ tải loại II song đực cấp điện như loại I vì vậy trạm phân phối được cung cấp bởi 2 đơờng dây với hệ thống ,01 thanh góp co phân đoạn ,liên lạc giữa 2 phân đoạn của thanh góp bằng máy cắt hợp bộ ,Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt 1máy biến áp đo lường 3 pha năm trụ có cuộn tam giac hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35kV .Để chống sét từđường dây truyền vào trạm ,đặt chông sét van trên phân đoạn thanh góp.Máy biến dòng được đặt trên tất ca các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn thành dòng nhỏ (5A) để cung cấ