CHƯƠNG IV : SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
4.2. Sơ đồ cung cấp điện của xí nghiệp:
Sơ đồ cung cấp điện xí nghiệp được chia làm 2 loại: Sơ đồ cấp điện bên ngoài, sơ đồ cấp điện bên trong.
Sơ đồ cấp điện bên ngoài: một phần của hệ thống cấp điện từ trạm khu vực (đường dây 35 ÷ 220 kV) đến trạm biến áp chính hoặc trạm phân phối trung tâm của xí nghiệp.
Sơ đồ cấp điện bên trong: từ trạm biến áp chính đến trạm phân xưởng.
4.2.1. Sơ đồ cấp điện bên ngoài xí nghiệp
- Đối với xí nghiệp không có nhà máy điện tự dùng:
+ Sơ đồ lấy điện trực tiếp từ hệ thống - sử dụng khi cấp điện áp của mạng điện cung cấp bên ngoài trùng với cấp điện áp bên trong xí nghiệp. Sơ đồ cấp điện thường được dùng cho các xí nghiệp nhỏ hoặc ở gần hệ thống (Hình a)
+ Sơ đồ dẫn sâu, không có trạm phân phối trung tâm, các trạm biến áp phân xưởng nhận điện trực tiếp từ đường dây cung cấp (35 ÷ 110 kV) hạ xuống 0,4 kV (Hình b)
+ Sơ đồ có trạm biến áp trung tâm biến đổi điện áp 35 ÷ 220 kV xuống một cấp (6-10 kV) sau đó phân phối cho các trạm phân xưởng. Sơ đồ này thường dùng cho các xí nghiệp có phụ tải tập trung, công suất lớn và ở xa hệ thống (Hình c) + Sơ đồ có trạm biến áp trung tâm sử dung loại biến áp 3 dây quấn, có 2 trạm phân phối thường được dùng cho các xí nghiệp lớn, xí nghiệp có nhu cầu 2 cấp điện áp trung áp (hình d)
a) b)
c) d)
Hình 4.2 - Sơ đồ cấp điện đối với xí nghiệp không có nguồn tự dùng
- Với các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng:
+ Các sơ đồ đối với trường hợp nhà máy nhiệt điện được xây dựng đúng tại trọng tâm phụ tải của xí nghiệp (hình a - d)
+ Sơ đồ với xí nghiệp chỉ có nhà máy nhiệt điện tự dùng (không liên hệ với hệ thống) hình e.
a) b) c)
d) e)
Hình 4.3 - Sơ đồ cấp điện của các xí nghiệp có nhà máy nhiệt điện tự dùng
4.2.2. Sơ đồ cấp điện bên trong xí nghiệp
Sơ đồ bên trong xí nghiệp là phần đường dây cấp điện từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Đặc điểm của sơ đồ này là có tổng độ dài đường dây lớn, số lượng các thiết bị nhiều do đó cần phải đồng thời giải quyết các vấn đề về độ tin cây và giá thành. Có 3 kiểu sơ đồ thường dùng.
Sơ đồ hình tia: là sơ đồ mà điện năng được cung cấp trực tiếp đến thẳng các trạm biến áp phân xưởng (nguồn là từ các trạm phân phối hoặc các trạm biến áp trung tâm).
Sơ đồ đường dây chính: (sơ đồ liên thông) - được dùng khi số hộ tiêu thụ quá nhiều, phân bố dải rác. Mỗi đường dây trục chính có thể nối vào 5 ÷ 6 trạm, có
tổng công suất không quá 5000 ÷ 6000 kVA. Để nâng cao độ tin cậy người ta dùng sơ đồ đường dây chính lộ kép.
Sơ đồ hỗn hợp: phối hợp cả 2 hình thức trên
Hình 4.4 - Sơ đồ hỗn hợp
4.2.3. Sơ đồ mạng điện phân xưởng
Mạng phân xưởng thông thường có cấp điện áp Uđm < 1000V, với đặc điểm có số lượng thiết bị lớn, gần nhau, Cần chú ý:
+ Đảm bảo độ tin cậy theo hộ phụ tải + Thuận tiện vận hành.
+ Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu.
+ Cho phép sử dụng phương pháp lắp đặt nhanh.
Mạng phân xưởng thường sử dụng cả hai loại sơ đồ hình tia và sơ đồ đường dây chính: (trong phân xưởng thông thường có hai loại mạng tách biệt: mạng động lực và mạng chiếu sáng).
- Sơ đồ hình tia: thường được dùng để cung cấp cho các nhóm động cơ công suất nhỏ nằm ở vị trí khác nhau của phân xưởng, đồng thời cũng để cung cấp cho các thiết bị công suất lớn
a) b)
Hình 4.5 - Sơ đồ cấp điện hình tia a) Cho phụ tải phân tán; b) Cho phụ tải tập trung
- Sơ đồ đường dây chính: khác với sơ đồ hình tia là từ mỗi mạch của sơ đồ cung cấp cho một số thiết bị nằm trên đường đi của nó nên tiết kiệm được dây dẫn. Ngoài ra còn sử dụng sơ đồ đường dây chính bằng thanh dẫn.
Hình 4.6 - Sơ đồ cấp điện đường dây chính
Nhận xét: Sơ đồ cấp điện bằng đường dây chính có những đặc điểm sau + Độ tin cậy kém hơn, giá thành rẻ hơn mạng hình tia.
+ Cho phép lắp đặt nhanh số hộ dùng điện mới.
+ Có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ hình tia - Mạng chiếu sáng trong phân xưởng:
+ Chiếu sáng làm việc: đảm bảo độ sáng cần thiết ở nơi làm việc và trên phạm vi toàn phân xưởng. Bản thân mạng chiếu sáng làm việc lại có 3 loại (chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng hỗn hợp). Nguồn của mạng chiếu sáng làm việc thường được lấy chung từ trạm biến áp động lực hoặc có thể được cung cấp từ máy biến áp chuyên dụng chiếu sáng riêng
Hình 4.7 - Sơ đồ mạng chiếu sáng trong phân xưởng
+ Chiếu sáng sự cố: Đảm bảo đủ độ sáng tối thiểu, khi nguồn chính bị mất, hỏng. Chiếu sáng sự cố phải đảm bảo được cho nhân viên vận hành an toàn, thao tác khi sự cố và rút khỏi nơi nguy hiểm khi nguồn chính bị mất điện.
Nguồn của mạng chiếu sáng sự cốthường được cung cấp độc lập. trường hợp thất đặc biệt (khi mất ánh sáng có thể nguy hiểm do cháy, nổ….) phải được cung cấp từ các nguồn độc lập:
+ Bộ ác qui
+ Máy biến áp cung cấp từ hệ thống độc lập.
+ Các máy phát riêng.
+ Phân xưởng không được phép ngừng chiếu sáng thì có thể sử dụng sơ đồ chiếu sáng được cung cấp từ 2 máy biến áp chuyên dụng và bố trí đèn xen kẽ
nhau các đường dây lấy từ 2 máy biện áp. Hoặc dùng sơ đồ có chuyển nguồn tự động.
+ Trường hợp yêu cầu cao (đề phòng mất điện phía cao áp) người ta sử dụng bộ chuyển đổi đặc biệt để đóng mạch chiếu sáng vào nguồn 1 chiều (lấy từ bộ ac-qui) xem hình 4.7.
Hình 4.7 - Chuyển đổi cấp nguồn cho mạng chiếu sáng sự cố
Tính toán mạng chiếu sáng:
Phụ tải chiếu sáng thông thường là thuần trở (trừ đèn huỳnh quang) nên có hệ số công suất cosφ = 1. Đường dây chính mạng chiếu sáng là loại 4 dây, ít gặp loại 3 dây. Đường dây mạng phân phối chiếu sáng thường là 2 dây. Điện áp của mạng chiếu sáng là 127/220 V.
Tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng thường được tính theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép sau đó kiểm tra lại theo phát nóng cho phép
cp tt đm
tt
đm tt đm
tt đm
tt
U l F I
U U
l F P
F U
P F
l U R P U U P
= ∆
= ∆
=
=
=
∆
γ γ
ρ γ
3 .
. 1
Trong đó: Ptt ; Itt - công suất và dòng điện tính toán l - độ dài đường dây chính
ρ - điện dẫn xuất của vật liệu làm dây
∆U = ∆Ucp
Hình 4.8 - Tính toán mạng chiếu sáng
Mạng phân phối 2 dây:
i il UI F= ∆
γ 2
Trong đó: Ii - dòng điện trên các đoạn li - khoảng cách giữa các phụ tải
Để đơn giản tính toán có thể dùng công thức tổng quát. Đặt ∑Il hoặc P.t = M U
C F M
= ∆
.
Trong đó : M - moment phụ tải (kWm).
C - hệ số tính đến điện áp của mạng và vật liệu làm dây
∆U (%) ≤ 2,5 %.
Trường hợp cần tính mạng chiếu sáng phân nhánh, để đảm bảo cho lượng chi phí kim loại mầu là nhỏ nhất, tiết diện được tính theo công thức:
U C
m F M
∆
=
∑
−∑
.
α
Trong đó : F - tiết diện dây dẫn phần mạng đã cho.
∑M - tổng moment của phần mạng đang nghiên cứu và phần mạng tiếp sau (theo hướng đi của dòng điện) có số lượng dây dẫn trên mạch bằng số dây trên đoạn tính toán (kWm).
∑m - tổng moment của tất cả các nhánh được cung cấp (kWm) . α - hệ số qui đổi moment phụ tải của mạch nhánh có số dây dẫn khác số dây phần mạng khảo sát, hệ số phụ thuộc vào số dây trên mạch chính và mạch nhánh (tra bảng).
+ Phương pháp tính toán mạng đèn huỳnh quang giống như phương pháp tính toán mạng động lực (có P và cả Q).
+ Khi chiếu sáng ngoài trời cần chú ý cách bố trí đèn vào các pha sao cho tổn thất điện áp ở các pha bằng nhau. Ví dụ có 2 cách bố trí đèn như HV
Phương án 1
Phương án 2
Hình 4.9 - Các phương án bố trí đèn trong mạng chiếu sáng
Phương án 1 với 12 đèn, mỗi đèn có công suất P, vậy tổn thất của các phương án như sau:
Phương án I:
∑MA = P.l + P.4.l + P.7.l + P.10.l = 22.P.l ∑MB = P.2.l + P.5.l + P.8.l + P.11.l = 26.P.l ∑MC = P.3.l + P.6.l + P.9.l + P.12.l = 22.P.l
Nếu gọi ∆UA (tổn thất điện áp trên pha A) → ∆UB = 1,18∆UA ; ∆UC = 1,36∆UA Phương án II:
∑MA = P.l + P.6.l + P.7.l + P.12.l = 26.P.l ∑MB = P.2.l + P.5.l + P.8.l + P.11.l = 26.P.l ∑MC = P.3.l + P.4.l + P.9.l + P.10.l = 26.P.l
∆UA = ∆UB = ∆UC