Đồ án Thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN ----***--- ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí HÀ NỘI – 2010 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trong công cuộc công nhiệp hoá , hiện đại hoá . Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp , nông nghiệp , dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng đi cùng với quá trình phát triển kinh tế . Do đó đòi hỏi rất nhiều công trình cung cấp điện . Đặc biệt rất cần các công trình có chất lượng cao , đảm bảo cung cấp điện liên tục , phục vụ tốt các nghành trong nền kinh tế quốc dân. Trong đó có lĩnh vực công nghiệp là 1 trong các ngành kinh tế trọng điểm của đất nước, được Nhà nước và Chính phủ ưu tiên phát triển vì có vai trò quan trọng trong kế hoạch đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020. Thiết kế cung cấp điện cho nghành này vì thế là 1 công việc khó khăn, đòi hỏi sự cẩn thận cao. Phụ tải của ngành phần lớn là phụ tải hộ loại 1, đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao. Dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Nguyễn Đức Minh, em được nhận đề tài Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đồ án bao gồm 1 số phần chính như chọn máy và vị trí đặt trạm biến áp, chọn dây và các phần tử bảo vệ, hạch toán công trình . Đây là một đồ án có tính thực tiễn rất cao, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công tác sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự chỉ bảo rất tận tình của thầy ThS.Nguyễn Đức Minh cùng các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện. Em xin chân thành cảm ơn . Hà nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG I.1) Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải. Công suất chiếu sáng chung: Vì dùng bóng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ=0,9. I.1.1) Phụ tải chiếu sáng Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp điện. Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư. Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt, do đó việc chọn dây dẫn hay các thiết bị bảo vệ cho nó sẽ được đảm bảo. Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện như phương pháp hệ số nhu cầu, hệ số tham gia cực đại. Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, vì đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết đựoc công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực. Nội dung chính của phưong pháp như sau: - Thực hiện phân nhóm các thiết bị có trong xưởng, mỗi nhóm khoảng từ 7 – 9 thiết bị, mỗi nhóm đó sẽ được cung cấp điện từ 1 tủ động lực riêng, lấy điện từ 1 tủ phân phối chung. Các thiết bị trong nhóm nên chọn có vị trí gần nhau trên mặt bằng phân xưởng. Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc , số lượng thiết bị trong 1 nhóm không nên quá 9 vì gây phức tạp trong vận hành , giảm độ tin cậy cung cấp điện . - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu thức sau : = ( 2.1 ) - Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd ( là 1 số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công suất đúng bằng công suất tiêu thụ của nhóm thiết bị thực tế ) . Các nhóm ở đây đều trên 4 thiết bị nên ta xác định tỷ số k, sau đó so sánh k với kb là hệ số ứng với của nhóm . Nếu k > kb , lấy nhq = n , là số lượng thiết bị thực tế của nhóm . Ngược lại có thể tính nhd theo công thức sau : nhq = ( 2.2 ) - Hệ số nhu cầu của nhóm sẽ được xác định theo biểu thức sau : knc = + ( 2.3 ) - Cuối cùng phụ tải tính toán của cả nhóm là : Ptt = knc. ( 2.4 ) Ta có thể chia phân xưởng ra làm 4 nhóm: Nhóm 1 có 8 thiết bị gồm: 2 búa hơi để rèn có P = 2.15 (kW) 1 máy hàn =25% có P = 2,2 (kW) 1 lò chạy bằng điện có P = 19 (kW) 1 lò điện để hóa cứng linh kiện có P = 19 (kW) 1 thiết bị tôi cao tần có P = 19 (kW) 2 máy ép ma sát có P = 2.10 (kW) Nhóm 2 có 7 thiết bị gồm: 1 máy hàn =25% có P = 2,2 (kW) 2 lò điện để cứng hóa nhiên liệu có P = 2.19 (kW) 1 thiết bị để tôi bánh răng có P = 20 (kW) 1 thiết bị tôi cao tần có P = 19 (kW) 1 máy ép ma sát có P = 10 (kW) 1 máy nèn khí có P = 22,8 (kW) Nhóm 3 có 9 thiết bị gồm: 1 máy hàn = 25% có P = 2,2 (kW) 2 lò chạy bằng điện có P = 2.19 (kW) 1 lò điện để hóa cứng linh kiện có P = 19 (kW) 2 thiết bị để tôi bánh răng P = 2.20 (kW) 1 thiết bị tôi cao tần có P = 19 (kW) 1 máy ép ma sát có P = 10 (kW) 1 máy nén khí có P = 22,8 (kW) Nhóm 4 có 9 thiết bị gồm: 2 búa hơi để rèn có P = 2.15 (kW) 2 lò điện để hóa cứng linh kiện có P = 2.19(kW) 1 thiết bị tôi cao tần có P = 19 (kW) 2 máy ép ma sát có P = 10 (kW) 2 máy nén khí có P = 2.22,8 (kW) I.1.2) Phụ tải động lực: Trước khi tính toán cần qui các phụ tải làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc làm việc dài hạn , theo công thức : P = Pđặt . , kW . Trong đó : Pđăt : là công suất của phụ tải, tức là công suất định mức của phụ tải , kW P : công suất qui về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị . ε : hệ số tiếp điện của thiết bị , kW Như vậy , phụ tải tính toán của máy hàn %=25% là : =1,1 (kW) Căn cứ vào sơ đồ bố trí thiết bị trong nhà xưởng , và dựa theo các nguyên tắc phân nhóm ở trên , có thể chia các thiết bị thành 4 nhóm . Kết quả tổng hợp phụ tải từng nhóm sẽ được trình bày chi tiết dưới đây . Phụ tải nhóm 1 được tổng hợp như sau : Hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm là : =0,16 Thấy =0,16 < 0,2 . -Phân loại thiết bị có P >: thì có thiết bị -Xác định tổng công suất của thiết bị : -Xác định các giá trị tương đối : -Xác định : Xác định theo công thức : Xác định theo công thức Từ đó ở nhóm 1 ta có: P > = = 9,5 có = 7 =2.15 + 19 + 19 + 19 + 2.10 = 107 =0,85 =8.0,85=6,8.Lấy theo giá trị tự nhiên nên =7 knc = ksd∑ + = 0,16 + = 0,48 Tổng công suất tác dụng tính toán của nhóm động lực 1 là : Ptt1 = knc .∑Pni = 0,48.108,1 = 52,37 kW Hệ số công suất tác dụng của nhóm là : Cosφ =0,6 Công suất biểu kiến của nhóm là : Stt1 = = 87,66 (kVA) Công suất phản kháng của nhóm là : Qtt1 = Stt1 = 87,66. = 70,29 (kVAr) Nhóm 1: Bảng 1.1. Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 1. Phụ tải I Công suất P k Pi.ki cos P2 Pcos Spt Qpt 1 15,00 0,16 2,4 0,6 225 9 25,00 20,00 1 15,00 0,16 2,4 0,6 225 9 25,00 20,00 2 1,10 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 3 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 6 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10,00 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 7 10,00 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 Σ 108,10 0,16 17,45 0,6 1734,21 64,585 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 17,27 nhq 7 knc 0,48 Ptt, kW 52,37 cos 0,60 Stt, kVA 87,66 Qtt, kVAr 70,29 Tính toán tương tự cho các nhóm còn lại được bảng tổng kết phụ tải của các nhóm theo phương pháp hệ sô nhu cầu như sau: Nhóm 2: Bảng 1.2. Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 2. Phụ tải II Công suất P k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 2 1,1 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 6 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 8 22,8 0,16 3,648 0,6 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 110,9 17,898 2104,1 66,265 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 20,73 nhq 7,00 knc 0,48 Ptt, kW 53,05 cos 0,60 Stt, kVA 88,78 Qtt, kVAr 71,19 Nhóm 3: Bảng 1.3 Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 3. Phụ tải II Công suất P k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 2 1,1 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 3 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 3 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 6 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 8 22,8 0,16 3,648 0,6 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 149,9 18,89 2865,05 69,985 Ksd 0,13 Pmax /Pmin 20,73 nhq 8,00 knc 0,44 Ptt, kW 65,21 cos 0,47 Stt, kVA 139,67 Qtt, kVAr 123,51 Nhóm 4: Bảng 1.4 Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 4. Phụ tải IV Công suất k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 1 15,00 0,16 2,40 0,60 225,00 9,00 25,00 20,00 1 15,00 0,16 2,40 0,60 225,00 9,00 25,00 20,00 4 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 4 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 6 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 7 10,00 0,16 1,60 0,60 100,00 6,00 16,67 13,33 7 10,00 0,16 1,60 0,60 100,00 6,00 16,67 13,33 8 22,80 0,16 3,65 0,60 519,84 13,68 38,00 30,40 8 22,80 0,16 3,65 0,60 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 152,60 24,42 2772,68 91,56 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 2,28 nhq 8,00 knc 0,46 Ptt, kW 69,74 cos 0,60 Stt, kVA 116,23 Qtt, kVAr 92,98 Phụ tải tổng hợp của nhóm động lực được tổng hợp theo phương pháp hệ số nhu cầu (phương pháp tổng hợp áp dụng cho các nhóm phụ tải có tính chất tương đồng). Hệ số sử dụng tổng hợp của 4 nhóm động lực là : ksd = 0,15 Lấy =4. knc = ksd∑ + = 0,15 + = 0,58 Trong đó: - nhq: số lượng hiệu quả của nhóm đông lực, lấy bằng số nhóm động lực = 4 . Tổng công suất tác dụng của nhóm động lực là : Pđl = knc.∑P = 0,58.240,37 = 138,51 (kW) Hệ số cosf trung bình của nhóm là : cos = 0,56 Nên công suất biểu kiến của nhóm động lực là : Sđl 245,75 (kVA) Và công suất phản kháng của các phụ tải động lực là : Qđl = Sđ1.= 202,99 (kVAr) Vậy có bảng tổng hợp phụ tải động lực theo phương pháp hệ số nhu cầu như sau: Bảng 1.5 Bảng tổng hợp phụ tải động lực. Nhóm động lưc Nhóm Ksd Knc Ptt cos Stt Qtt Ptt.ksd p.cos 1 0,16 0,48 52,37 0,60 87,66 70,29 8,45 31,29 2 0,16 0,48 53,05 0,60 88,78 71,19 8,56 31,70 3 0,13 0,44 65,21 0,47 139,67 123,51 8,48 30,65 4 0,16 0,46 69,74 0,60 116,23 92,98 11,16 41,84 ∑ 240,37 432,34 357,97461 36,65 135,48 ksd 0,15 Knc 0,58 cos 0,56 P 138,51 S 245,75 ` Q 202,99 I.1.3) Phụ tải tổng hợp. Phụ tải tồng hợp của các nhóm vì có tính chất khác nhau nên được tổng hợp theo phương pháp số gia: Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau: Trong đó: Pđli: Là phụ tải động lực của các nhóm. ki: hệ số được xác định Pcs.lm: Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng. Hệ số công suất tổng hợp của toàn phân xưởng: Vì bóng đèn chiếu sáng được chọn là bóng đèn sợi đốt nên cosφcs= 0,8. Thay số vào biểu thức trên ta được: Công suất biểu kiến: Từ đó ta có công suất phản kháng: CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG. II.1) Trạm biến áp phân xưởng. Trạm biến áp là một phần tử rất quan trọng của hệ thống điện nó có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ hệ thống, biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác và phân phối cho mạng điện tương ứng. Trong mỗi trạm biến áp ngoài máy biến áp còn có rất nhiều thiết bị hợp thành hệ thống tiếp nhận và phân phối điện năng. Các thiết bị phía cao áp gọi là thiết bị phân phối cao áp (máy cắt, dao cách ly, thanh cái…) và các thiết bị phía hạ áp gọi là thiết bị phân phối hạ áp (thanh cái hạ áp, aptômat, cầu dao, cầu chảy…). Trạm tăng áp thường được đặt tại các nhà máy điện để tăng điện áp từ 0,4÷6,3kV lên các cấp cao hơn với mục đích truyền tải điện năng đi xa hơn; Trạm biến áp trung gian là trạm giảm áp, tiếp nhận điện năng từ lưới 35÷22kV để cung cấp cho các lưới phân phối 6÷22kV ; Trạm biến áp tiêu thụ hay trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ mạng phân phối 6÷22kV(đôi khi cả mạng 35 và 110kV) và cung cấp cho lưới điện hạ áp. Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vị trí, công dụng…của chúng. Các trạm biến áp trung gian thường được xây dựng với hai dạng chính: - Trạm biến áp ngoài trời có các thiết bị phân phối phía cao áp được đặt ở ngoài trời các thiết bị phân phối phía thứ cấp được đặt trong các tủ điện hoặc đặt trong nhà. - Trạm biến áp trong nhà: toàn bộ thiết bị của trạm từ phía sơ cấp đến phía thứ cấp được đặt trong nhà với các tủ phân phối tương ứng. Tất cả các trạm biến áp cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể. - Dễ thao tác vận hành. - Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy với chất lượng cao. - Có khả năng mở rộng và phát triển. - Có các thiết bị hiện đại để có thể áp dụng các công nghệ tiên tiến trong vận hành và điều khiển mạng điện. - Giá thành hợp lí và có hiệu quả kinh tế cao. Các yêu cầu trên có thể mâu thuẫn với nhau, vì vậy trong tính toán thiết kế cần phải tìm lời giải tối ưu bằng cách giải các bài toán kinh tế kĩ thuật. II.1.1) Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. Vị trí của trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện. Nếu vị trí của trạm biến áp đặt quá xa phụ tải thì có thể dẫn đến chất lượng điện áp bị giảm, làm tổn thất điện năng. Nếu phụ tải phân tán, thì việc đặt các trạm biến áp gần chúng có thể dẫn đến số lượng trạm biến áp tăng, chi phí cho đường dây cung cấp lớn và như vậy hiệu quả kinh tế sẽ giảm. Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng. Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau : - An toàn và liên tục cấp điện. - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới. - Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng. - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ. - Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp... - Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất. Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà . Vì vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng ngay sát tường như minh hoạ dưới đây. Khi xây dựng ngoài như thế cần chú ý đến điều kiện mỹ quan. Hướng điện tới TBA Hình 2.1. Sơ đồ bố trí máy biến áp . II.2) Chọn công suất và số lượng máy biến áp: Công suất của máy biến áp được chọn căn cứ vào công suất của phụ tải và khả năng chịu quá tải của máy biến áp. Số lượng máy được chọn còn phụ thuộc vào yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện, nếu phụ tải quan trọng (loại 1) thường chọn 2 máy làm việc song song. - Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức : kdk = < 0,75 Trong đó : Stb : Công suất trung bình, kVA . SM : Công suất cực đại, kVA . TM : thời gian tiêu thụ công suất cực đại, cho ở đề bài . Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian cho phép không quá 6 giờ. Căn cứ vào công suất của phụ tải tổng hợp xác định được ở mục trên nên ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 3 phương án sau : Phương án 1: Chọn hai máy biến áp. Khi xảy ra sự cố cắt 1MBA : (kVA) Vậy ta sẽ chọn hai máy biến áp công suất 2160 (kVA) Phương án 2: Dùng 2 mba có công suất là 2180 Phương án 3: Chọn một máy biến áp Ta chọn máy biến áp công suất 315(kVA) Xét về kĩ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện: Đối với phương án 1 và phương án 2, khi có sự cố ở một trong hai máy biến áp thì máy biến áp còn lại phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ khi có sự cố trong máy biến áp. Để đảm bảo sự tương đồng về kĩ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiết hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong máy biến áp. Trước hết ta kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi một trong hai máy bị sự cố. Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II . Ssc = Stt . = 256,69 . 0,85 = 218,187 ( kVA ) Hệ số quá tải kqt < 1,4 Vậy đảm bảo yêu cầu cung cấp điện. Hàm chi phí tính toán quy đổi của máy biến áp: Trong đó: : Là hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư máy biến áp Với máy biến áp do Việt Nam sản xuất thì : Là tỷ lệ khấu hao của máy biến áp : Là vốn đầu tư trạm biến áp : Là giá thành tổn thất điện năng (đ/kWh) : Là tổn thất điện năng trong trạm biến áp và tính theo công thức: Trong đó: n: là số máy biến áp trong trạm biến áp : Là tổn thất điện áp khi không tải (kW) : Là tổn thất điện áp khi ngắn mạch (kW) t: Là thời gian vận hành trạm biến áp trong 1 năm t = 8760h : Là công suất định mức của máy biến áp (kVA) : Là thời gian tổn thất lớn nhất và tính theo công thức: Với thì Phương án 1: dùng 2 máy biến áp 2x160 kVA Tổn thất điện năng của trạm biến áp phân xưởng trong phương án1 là: Tổng chi phí quy đổi của trạm biến áp trong phương án1 là: (đ) Tính tương tự cho 2 phương án còn lại ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.1. So sánh các phương án chọn máy biến áp. Phương án (106 đ) (106 đ) Phương án 1 2x160 0,5 2,95 105,96 21639,936 41,67 Phương án 2 2x180 0,53 3,15 113,16 20210,95 41,59 Phương án 3 1x315 0,72 4,85 80,88 17292,71 32,58 Nhận xét: Ta thấy tổng chi phí quy đổi của trạm biến áp trong phương án 3 là nhỏ nhất và có vốn đầu tư trạm biến áp ban đầu trong phương án3 cũng nhỏ nhất trong 3 phương án. Vậy trạm biến áp phân xưởng sẽ gồm 1máy biến áp có công suất định mức là 1x315kVA. II.3) Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu. a) Chọn sơ bộ phương án. Để cung cấp điện có thể có nhiều phương án đi dây, có thể dùng sơ đồ hình tia có độ tin cậy cung cấp điện cao, có thể dùng sơ đồ đường trục, hoặc hỗn hợp. Với phân xưởng nên áp dụng sơ đồ hình tia vì các thiết bị khá tập trung. Các phương án được nêu chi tiết dưới đây. Để cung cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 4 tủ động lực đặt rải rác các cạnh tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải đã phân nhóm ở trên. Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 2 phương án sau. Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến tủ động lực. Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo cáp đến từng tủ động lực. b) Tính toán chọn phương án tối ưu. Phương án 1: Hình 2.2. Sơ đồ nối điện phương án 1. Ta chọn dây dẫn từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối và từ tủ phân phối tới các tủ động lực là loại dây cáp đồng 4 lõi vỏ PVC (cáp PVC) đặt trong rãnh chôn ở dưới phân xưởng. Các đường cáp tới các tủ động lực gần nhau thì có thể đặt chung trong 1 rãnh để tiết kiệm về chi phí. Trong chương này ta chỉ mới chọn sơ bộ tiết diện đường dây và kiểm tra điều kiện dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp và tổn thất điện áp. Các điều kiện khác về dòng ngắn mạch, dòng Icp khi có các thiết bị bảo vệ động cơ và mạng điện… thì ta sẽ xét ở các chương sau, sau khi ta tính toán chọn các thiết bị bảo vệ. Chọn tiết diện đường dây theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp theo công thức sau: Trong đó: Icp: là dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn (A) k1: là hệ số hiệu chỉnh tính tới nhiệt độ môi trường sản xuất và sử dụng. k1=1 k2: là hệ số hiệu chỉnh tính tới số dây dẫn đặt trong cùng 1 rãnh. Đường dây cáp từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối(TPP) Tủ phân phối đặt cách trạm biến áp LTBA-TPP = 10 (m) .Đây là đường cáp tổng dẫn điện từ TBA tới TPP. Dòng điện tính toán chạy trong dây cáp là: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-300 có Fđm = 240mm2 và Icp= 462 A. Các thông số về điện trở: x0 = 0,06 (Ω/km) và r0 = 0, 08 (Ω/km) Tổn thất điện áp thực tế là: =1,68.106(đ) Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn từ TPP tới tủ động lực: Xét tủ động lực 1. Đặt tủ động lực 1 cách TPP khoảng LTPP-dl1 = 30m. Theo sơ đồ bố trí sơ bộ đường dây từ trạm biến áp tới các tủ động lực ở trên thì 2 đường dây cáp tới các tủ động lực 1, 2có thể đặt chung trong 1 rãnh. Nên k2=0, 85 và k1=1. Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn tới tủ động lực 1 là: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-35 có Fđm=35mm2 và Icp=159A. Các thông số về điện trở: x0 = 0,06 (Ω/km) và r0 = 0,57 (Ω/km). Tổn thất điện áp thực tế: Tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: (đ) Vốn đầu tư cho đoạn đường dây cáp này là: (đ) Chi phí quy đổi của đoạn dây cáp này là: (đ) Tính tương tự cho các tủ động lực còn lại ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.2 Bảng chọn dây dẫn của phương án 1. Đường dây L, m Pnhom , kW Qnhom, kVAr Snhom ,kVA Itt , A Loại dây cáp Icp , A r0 ,Ω/km x0 ,Ω/km ΔU ,V TPP-dl1 30 52,37 70,29 87,66 133,185 PVC-35 159 0,57 0,06 2,69 TPP-dl2 50 53,05 71,19 88,78 134,887 PVC-50 188 0,4 0,06 3,354 TPP-dl3 10 65,21 123,51 139,67 212,21 PVC-95 279 0,21 0,06 3,666 TPP-dl4 30 69,74 92,98 116,23 176,59 PVC-70 233 0,29 0,06 2,037 Bảng 2.3 Bảng chọn dây dẫn của phương án 1. Đường dây ΔA,kWh C, 106đ v0, 106đ/km Vd, 106đ Z, 106đ TPP-dl1 3103,942 3,1 92,63 2,78 3,56 TPP-dl2 3723,7 3,7 105,08 5,25 4,57 TPP-dl3 967,698 0,967 142,43 1,42 1,19 TPP-dl4 2776,325 2,776 121,68 3,65 3,38 Phương án 2: Hình 2.3. Sơ đồ nối điện phương án 2. Đặt tủ phân phối ở giữa phân xưởng . Khi đó khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là 35 m . Các khoảng cách từ tủ phân phối đến các tủ động lực được xác định theo sơ đồ bố trí đi dây trên và tinh toán tương tự như phương án 1, kết quả tính toán được ghi trong bảng sau: Bảng 2.4 Bảng chọn dây dẫn của phương án 2. Đoạn dây Công suất(KV) Dòng L(m) C(đ/kwh) Z(đ) TBA-TPP 256,69 390 35 2,265 4358 9,2 1000 5,87 TPP-DL1 87,66 132,61 23 1,343 2333,7 2,13 1000 2,69 TPP-DL2 88,78 134,36 32 1,14 2383,2 3,37 1000 2,94 TPP-DL3 139,67 210,79 23 0,75 2226,4 3,8 1000 2,85 TPP-DL4 116,23 176,59 32 1,36 2961,6 3,9 1000 3,61 Tổng chi phí qui đổi của phương án 1 là: (đ/năm) Tổng chi phí qui đổi của phương án 2 là: (đ/năm) Nhận xét: Như vậy xét về mặt kĩ thuật thì các phương án tương đương nhau (tổn thất điện áp đều rất nhỏ) còn về mặt kinh tế rõ ràng phương án 1 trội hơn hẳn. Như vậy ta chọn phương án 1 để tính tiếp. Tức đặt 1 tủ phân phối ở góc xưởng rồi kéo điện đến từng tủ động lực theo sơ đồ hình tia. Tính toán chọn dây cáp từ tủ động lực tới các thiết bị trong nhóm. Ta chọn dây dẫn từ các tủ động lực tới các thiết bị trong nhóm động lực là loại dây cáp đồng 4 lõi vỏ PVC (cáp PVC) chôn ngầm dưới đất, đi theo đường bẻ góc. Các đường cáp tới các thiết bị gần nhau thì có thể đặt chung trong 1 rãnh để tiết kiệm về chi phí. Trong chương này ta cũng chỉ mới chọn sơ bộ tiết diện đường dây và kiểm tra điều kiện dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp và tổn thất điện áp. Các điều kiện khác về dòng ngắn mạch, dòng Icp khi có các thiết bị bảo vệ động cơ và mạng điện… thì ta sẽ xét ở các chương sau: Xét nhóm động lực 1 Nhóm động lực 1 gồm 8 thiết bị có các thông số như sau: Bảng 2.5 Thông số của nhóm động lực 1. STT Tên máy 1 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 2 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 3 Máy hàn 1,1 2,945 3,143 0,38 0,35 4 Lò chạy bằng điện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 5 Thiết bị hóa cứng 19 25,333 31,666 0,38 0,6 6 Thiết bị tôi cao tần 19 25,333 31,666 0,38 0,6 7 Máy ép ma sát 10 13,333 16,667 0,38 0,6 8 Máy ép ma sát 10 13,333 16,667 0,38 0,6 Xét thiết bị 1 là búa hơi để rèn, khoảng cách tới thiết bị là Lđl1-1=15m + Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn là: + Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-4 có Fdm=4mm2 và Icp=47A Các thông số về điện trở: x0=0, 09(Ω/km) và r0=5(Ω/km) +Tổn thất điện áp thực tế: +Tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: + Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: (đ) + Vốn đầu tư cho đoạn đường dây cáp này là: (đ) + Chi phí quy đổi của đoạn dây cáp này là: (đ). Tương tự, ta tính toán chi phí qui đổi cho các phương án còn lại, ta được bảng sau. Bảng 2.6 Bảng lựa chọn loại dây cáp và các thông số. STT Đường dây L, m Pdm, kW Qdm, kVAr Sdm, kVA Itt, A Loại cáp Icp, A r0, Ω/km x0, Ω/km 1 dl1-1 15 15 20 25 37,984 PVC-4 47 5 0,09 2 dl1-2 35 15 20 25 37,984 PVC-4 47 5 0,09 3 dl1-3 18 1,1 2,945 3,143 4,775 PVC-2,5 35 8 0,09 4 dl1-4 22 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 5 dl1-5 20 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 6 dl1-6 15 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 7 dl1-7 12 10 13,333 16,667 25,323 PVC-2,5 35 8 0,09 8 dl1-8 36 10 13,333 16,667 25,323 PVC-2,5 35 8 0,09 Bảng 2.7 Bảng số liệu về chi phí tổn thất điện năng và chi phí đầu tư cho đường dây. STT Đường dây ΔU, V ΔA, kWh C, 106 đ v0, 106 đ/km Vd, 106 đ Z, 106 đ 1 dl1-1 3,03 1107,38 1,11 66,9 1,003 1,275 2 dl1-2 7,07 2583,64 2,584 66,9 2,342 2,97 3 dl1-3 0,429 33,602 0.336 65,655 1,18 0,53 4 dl1-4 2,317 2605,52 2,605 71,88 1,58