xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng

điện cao áp, hạ áp

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 1

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong tình hình

kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải

hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả

sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí

nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1, 2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất

điện lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu(chủ yếu là điện áp thấp )

ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Chất lượng điện áp thực sụ quan trọng

với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp lắp đặt chế tạo cơ khí, điện tử

chính xác. Vì thế, đảm bảo độ tin cậy cấp điện áp và nâng cao chất lượng điện

năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp.

Nhằm hệ thống hoá và vân dụng những kiến thức đã được học tập trong

những năm ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực

hiện đề tài thiết kế môn học với nội dung: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho

khu liên hiệp xí nghiệp.

Khu liên hiệp xí nghiệp có 7 phân xưởng cần cung cấp một lượng điện

tương đối lớn nguồn điện được lấy từ nguồn cao áp qua các trạm biến áp trung

gian về nhà máy cung cấp đến các phân xưởng. Đồ án giới thiệu chung về nhà

máy, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải . . . Đồng thời đồ án

cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp . . .

Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy

cô trong môn hệ thống điện, đặc biệt là của cô giáo Nguyễn Thị Anh.

Do kiến thức và thời gian có hạn, bản đồ án không tránh khỏi sai sót,

kính mong các thầy ,cô góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 2

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

MỤC LỤC

CHƯƠNG I/ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN……………………..5

I/ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SCCK………………..…..5

II/ XĐ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC…….....18

III/ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY……………………....22

IV/ BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI CÁC PHÂN XƯỞNG…………………………....34

V/ XÁC ĐỊNH TRỌNG TÂM PHỤ TẢI NHÀ MÁY…………………….....36

CHƯƠNG II/ THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY……………...28

I/ LỰA CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI……………………………..28

II/ VẠCH CÁC PHƯƠNG ÁN CC ĐIỆN CHO NHÀ MÁY…………….....28

III/XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG,DUNG LƯỢNG CÁC TRẠM BAPX..29

IV/ PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG ĐIỆN CAO ÁP……………………….33

V/CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN……...……36

VI/ LỰA CHỌN DÂY DẪN………………………………………………...39

VII/ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN…………………...42

VIII/ CHỌN PHƯƠNG ÁN………………………………………………..64

IX/ THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN…………...67

X/TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÃ

CHỌN…………………………………………………………………..…75

CHƯƠNG III/ THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG…..79

I/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SCCK………..79

II/ LỰA CHON CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN………….80

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 3

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1/ Giới thiệu chung

Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa

dạng, phong phú và phức tạp. Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ

cao và thiện đại. Do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo chất

lượng và độ tin cậy cao.

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia

tăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án

cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây

quá dư thừa dung lượng công suất dự trữ.

Nhà máy có 7 phân xưởng, các phân xưởng này được xây dựng tương

đối gần nhau được cho trong bảng sau:

Kí

hiệu

Tên phân xưởng Pđặt ( kW ) Hệ số nhu cầu

knc

Hệ số công suất

1 Phân xưởng 1 560 0,4 0,7

2 Phân xưởng 2 700 0,45 0,65

3 Phân xưởng 3 520 0,32 0,6

4 Phân xưởng

SCCK

Theo tính toán

5 Phân xưởng 5 600 0,19 0,7

6 Kho hàng 130 0,3 0,8

7 Nhà hành chính 120 0,7 0,8

Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng

cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máy gây thiệt hại

về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II, cần được bảo

đảm cung cấp điện liên tục và an toàn. Trong nhà máy có: phân xưởng , kho

hàng, nhà hành chính dùng phụ tải loại 1

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 4

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

2/ Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy:

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải:

+ Phụ tải động lực.

+ Phụ tải chiếu sáng.

Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực

tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng

chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz.

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn. Phụ tải

chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số

f = 50 Hz.

CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

I / PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SCCK

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 5

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

1/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương

đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại

cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt

độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính

toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng.

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong

hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ

… tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn

dung lượng bù công suất phản kháng … phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ

và phương thức vận hành hệ thống … Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ

hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, ngược lại nếu phụ

tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất,

làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất… cũng vì vậy đã có nhiều công trình

nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn

chưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp

cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khối lượng tính toán và các thông

tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn. Ngược lại những phương pháp tính đơn giản

lại có kết quả có độ chính xác thấp.

2/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

a/ Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu:

Ptt = knc.Pđ

Trong đó :

knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật .

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 6

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính

toán có thể lấy gần đúng Pđ ≈ Pdđ (kW) .

b/ Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ

số hình dáng của đồ thị phụ tải :

Ptt = khd . Ptb

Trong đó :

khd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật

khi biết đồ thị phụ tải .

Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) .

c / Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ

thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :

Ptt = Ptb

± β.σ

Trong đó :

σ : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình .

β : là hệ số tán xạ của σ .

d/ Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị

sản phẩm :

Ptt =

max

0

T

a .M

Trong đó :

a0: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đvsp.

M: là số sản phẩm sản suất trong một năm .

Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)

e/ Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện

tích:

Ptt = p0 . F

Trong đó :

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 7

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2

) .

F : là diện tích bố trí thiết bị , (m2

) .

f/ Phương pháp tính trực tiếp :

Là phương pháp điều tra phụ tải trực tiếp để xác định PTTT áp dụng cho

hai trường hợp:

- Phụ tải rất đa dạng không thể áp dụng phương pháp nào để xác định

phụ tải tính toán.

- Phụ tải rất giống nhau và lặp đi lặp lại ở các khu vực khác nhau như

phụ tải ở khu chung cư .

g/ Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất

hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong

nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd . Iđm (max))

Trong đó:

Ikđ (max): là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất

trong nhóm máy.

Itt: là dòng điện tính toán của nhóm máy.

Iđm (max): là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

ksd: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệm

thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy

nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi. Các phương pháp còn lại được xây dựng

trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả

chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp.

Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, công suất

đặt, và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 8

Trường CĐCN Thành Đô Đồ Án Môn Học CC Điện

phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải

tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại

do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực

của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt

và hệ số nhu cầu. Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo

phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất.

h/ Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Vì đã có thông tin chính sác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị biết

được 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.Theo phương pháp này phụ

tải tính toán được xác định như sau:

+ Tính toán phụ tải động lực

• Với 1 động cơ

Ptt = Pđm

• Với nhóm động cơ n ≤ 3

Ptt = ∑

n

i

Pđmi

• Với nhóm động cơ n ≥ 4

Ptt = kmax . ksd . ∑

n

i

Pđmi

Trong đó :

Pđmi : công suất định mức của thiết bị

ksd :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. tra sổ tay

n: Số thiết bị trong nhóm.

kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:

kmax = f(nhq, ksd)

nhq: Số thiết bị dùng điện hiệu quả.

Nguyễn Huy Dũng – Nguyễn Đăng Tùng – Lê Đức Anh – Nguyễn Văn Hà 9