Đồ án Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy (mặt bằng nhà máy số 4, mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí số 4)

j = 80.1,33 = 106,4 kvar - Tra sổ tay nhóm lò điện trở (các thiết bị 9, 18, 20, 21, 22, 23) có ksd = 0,7; cosj = 0,9 Ptt = kW Qtt = Ptt.tgj = 151.0,48 = 72,48 kvar - Công suất tính toán cả nhóm: Ptt = 90 + 80 + 151 = 321 kW Qtt = 43,2 + 106,4 + 72,48 = 222,08 kvar Stt = =390,3kVA Như vậy khi coi các lò điện là phụ tải cao áp thì phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí chỉ còn có 4 nhóm: nhóm I, nhóm II, nhóm III, nhóm IV Bảng tổng kết kết quả tính toán phụ tải phân xưởng sửa chữa cơ khí Tên máy sl K/h Pđm Ksd cosj nhq kmax Ptt Qtt Stt Itt Nhóm 1  1 Búa hơi để rèn 2 1 10 0.20 0.60 25,3 2 Lò rèn 1 3 4,5 0.20 0.60 11,4 3 Quạt lò 1 5 2,8 0.20 0.60 7,1 4 Quạt thông gió 1 6 2,5 0.20 0.60 6,33 5 Dầm treo có palăng điện 1 11 4,85 0.20 0.60 12,3 6 Máy mài sắc 1 12 3,2 0.20 0.60 8,1 7 Thiết bị tôi bánh răng 1 25 18 0.20 0.60 45,6 Cộng tổng 8 55,85 4  2,64  29,5  39,22  49,1  74,6 Nhóm2 1 Búa hơi để rèn 2 2 28 0.20 0.60 71 2 Lò rèn 1 3 4,5 0.20 0.60 11,4 3 Lò rèn 1 4 6,0 0.20 0.60 15,2 4 Máy ép ma sát 1 8 10 0.20 0.60 25,3 5 Quạt ly tâm 1 13 7,0 0.20 0.60 17,7 6 Máy biến áp 2 17 2,2 0.20 0.60 5,57 Cộng tổng 8 87,9 5  2,42  42,5  56,6  70,8  107,6 Nhóm 3 1 Bể dầu 1 24 4 0.20 0.60 10,1 2 Bể dầu có tăng nhiệt 1 26 3 0.20 0.60 7,6 3 Máy đo độ cứng đầu côn 1 28 0.6 0.20 0.60 1,52 4 Máy mày sắc 1 31 0.25 0.20 0.60 0,63 5 Cần trục có palăng điện 1 33 1.3 0.20 0.60 3,29 6 Máy bào gỗ 1 41 2 0.20 0.60 5,06 7 Máy khoan 1 42 1 0.20 0.60 2,53 8 Máy cưa đai 1 44 4.5 0.20 0.60 11,4 9 Máy bào gỗ 1 46 7  0.20 0.60  17,7 10 Máy ca tròn 1 47 7  0.20  0.60 17,7 11 Thiết bị đo bi 1 37 23 0.20 0.60 58,2 Tổng 11 53.65 5  2,44  25,97 34,53  43,2  65,66  Nhóm 4 1 Máy nén khí 1 40 45 0.60 0.80 85,5 2 Quạt gió trung áp 1 48 9 0.60 0.80 17,1 3 Quạt gió số 9,5 1 49 12 0.60 0.80 22,8 4 Quạt số 14 1 50 28 0.60 0.80 34,2 Tổng 4 94 4  1,46  82,3  109,5  137  208,2  Nhóm 5 1 Lò điện để hoá cứng linhkiện 1 19 90 0.70 0.90 2 Thiết bị cao tần 1 34 80 0.70 0.60 3 Lò điện H - 15 1 9 15 0.70 0.90 4 Lò bằng chạy điện 1 18 30 0.70 0.90 5 Lò điện H – 30 1 20 30 0.70 0.90 6 Lò điện để rèn ếH – 32 1 21 36 0.70 0.90 7 Lò điện C – 20 1 22 20 0.70  0.90 8 Lò điện B – 20 1 23 20 0.70  0.90 Cộng tổng 8 321 8  151  222,1  390  Phụ tải toàn phân xưởng *. Phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng Lấy suất chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng: p0 = 12W/m2 Diện tích phân xưởng đo từ sơ đồ mặt bằng nhà máy được F = 1300m2 Chọn loại đèn có cosj = 1. Ta có Pcs = p0.F = 12.1300 = 15600 W Hay Pcs = 15,6 kW *. Phụ tải tính toán động lực toàn phân xưởng Với phân xưởng sửa chữa cơ khí lấy cosj = 0,6 Pttpx = kđt.= kđt (29,5 + 42,54 + 25,97 + 82,34 ) = 0,85.180,35 = 138 kW Qttpx = Pttpx. tgj = 138 . 1,33 = 203,9 kvar Sttpx = kVA *. Phụ tải phân xưởng Ppx = Pttpx + Pcs = 138 + 15,6 = 153,6 kW Qpx = Qttpx + Qcs = Qttpx = 203,9 kvar Spx = kVA Đ4. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng 1. Đặt vấn đề Vì các phân xưởng còn lại chỉ biết công suất đặt nên phụ tải tính toán được tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Các bước tính phụ tải tiến hành như sau: a. Công suất tính toán động lực Pđl = knc.Pđ Với knc tra trong sổ tay kĩ thuật, Pđ đã biết b. Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F Với p0 là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. p0 được tra trong sổ tay kĩ thuật c. Công suất tính toán tác dụng toàn phân xưởng Ptt = Pđl + Pcs d. Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Qtt = Pđl.tgj e. Công suất tính toán toàn phân xưởng Stt = Trong đó hệ số đồng thời lấy bằng 0,85 2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng 2.1. Kho củ cải đường Công suất đặt: Pđ = 350 kW Cấp điện áp 0,4kV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,6 cosj = 0,8 p0 = 12 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 9000m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,6.350 = 210 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 12 . 9000 = 108000W = 108kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 210 + 108 = 318 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 210 . 0,75 = 157,5 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =301,6kVA 2.2. Phân xưởng thái và nấu củ cải đường Công suất đặt: Pđ = 700 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,8 cosj = 0,8 p0 = 15 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 2925m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,8.700 = 560 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 15 . 2925 = 43875W = 43,875kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 560 + 43,875 = 603,875 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 560 . 0,75 = 420 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =625,24 kVA 2.3. Bộ phận cô đặc Công suất đặt: Pđ = 550 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,75 cosj = 0,7 p0 = 15 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 3375m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,75.550 = 412,5 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 15 . 3350 = 50250W = 50,25kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 412,5 + 50,25 = 462,25 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 412,5 . 1,02 = 420,75 Công suất tính toán toàn phần Stt = kVA 2.4.Phân xưởng tinh chế Công suất đặt: Pđ = 750 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,8 cosj = 0,7 p0 = 115 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 2250m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,8.750 = 600 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 15 . 2250 = 33750W = 33,75 kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 600 + 33,75 = 633,75 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 600 . 1,02 = 612,12 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =748,93kVA 2.5. Kho thành phẩm Công suất đặt: Pđ = 150 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,6 cosj = 0,8 p0 = 12 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 4000m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,6.150 = 90 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 12 . 4000 = 48000W = 48 kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 90 + 48 = 138 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 90 . 0,75 = 67,5 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =130,58 kVA 2.6. Phân xưởng sửa chữa cơ khí Số liệu tính toán về phân xưởng sửa chữa cơ khí đã tính ở mục trước. Kết quả như sau Phụ tải hạ áp: Ppx = Pttpx + Pcs = 138 + 15,6 = 153,6 kW Qpx = Qttpx + Qcs = Qttpx = 203,9 kvar Spx = kVA Phụ tải cao áp: Ptt = 90 + 80 + 15 + 30 + 30 + 36 + 20 + 20 = 321 kW Qtt = 43,2 + 106,4 + 36 + 36,48 = 222,1 kvar 2.7. Trạm bơm Công suất đặt: Pđ = 600 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,6 cosj = 0,6 p0 = 12 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 1400m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,6.600 = 360 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 12 . 1400 = 16800W = 16,8kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 360 + 16,8 = 376,8 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 360 . 1,33 = 478,8 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =517,9kVA 2.8. Kho than Công suất đặt: Pđ = 350 kW Cấp điện áp 0,4KV Tra trong sổ tay kỹ thuật được: Knc = 0,4 cosj = 0,8 p0 = 12 W/m2 Từ bản vẽ mặt bằng tính được diện tích phân xưởng là 5200m2 Công suất tính toán động lực Pđl = knc . Pđ = 0,4.350 = 140 kW Công suất chiếu sáng Pcs = p0.F = 12 . 5200 = 62400W = 62,4 kW Công suất tính toán tác dụng Ptt = Pđl + Pcs = 140 + 62,4 = 202,4 kW Công suất tính toán phản kháng Qtt = Pđl. tgj = 140 . 0,75 = 105 kvar Công suất tính toán toàn phần Stt = =193,8 kVA 2.9. Phụ tải chiếu sáng phân xưởng toàn nhà máy Phụ tải chiếu sáng toàn nhà máy chỉ có phần công suất tác dụng vì đèn sợi đốt có cosj =1 Pcsnm = = 379,05 KW Đ5. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy 1. Đặt vấn đề Phụ tải nhà máy được tính theophương pháp sử dụng hệ số đồng thời. Các bước tính toán tiến hành như sau: a. Phụ tải tác dụng toàn nhà máy Pttnm = kđt với kđt = 0,8 b. Phụ tải phản kháng toàn nhà máy Qttnm = kđt c. Phụ tải toàn phần nhà máy d. Hệ số cosj toàn nhà máy cosjnm = 2. Tính toán a. Phụ tải tác dụng toàn nhà máy Pttnm = kđt = 0,8(318 + 603,875 + 462,75 + 633,75 + 138 + 153,6 + 376,8 + 202,4 + 90 + 80 + 15 + 30 + 30 + 36 + 20 + 20) = 2568,14 kW b. Phụ tải phản kháng toàn nhà máy Qttnm = kđt = 0,8(157,5 + 420 + 420,75 + 612,12 + 67,5 + 638,73 + 203,9 +105 + 43,2 + 106,4 + 36 + 36,48) = 2278,064 kvar c. Phụ tải toàn phần nhà máy =3432,9 kVA d. Hệ số cosj toàn nhà máy cosjnm = Đ6. Xác định tâm phụ tải và vẽ biểu đồ phụ tải 1. Giới thiệu chung Biểu đồ phụ tải được biểu diễn bằng vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ xích đã chọn Si = pRi2 .m Si là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i Ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm hoặc mm) m là tỉ lệ xích (kVA/cm2 hoặc kVA/mm2) Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải, tâm của biểu đồ phụ tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng. Các trạm biến áp cần được đặt đúng hay gần tâm phụ tải điện Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn chia làm hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. Cách xác định tâm phụ tải + Nếu coi phân bố đều trên mặt bằng diện tích phân xưởng thì tâm phụ tải điện có thể lấy trùng với tâm hình biểu diễn của phân xưởng trên mặt bằng + Nếu không tính đến sự phân bố thực tế của phụ tải điện thì tâm phụ tải điện được xác định như là xác định trọng tâm của một khối vật thể theo công thức: 2. Tính toán biểu đồ phụ tải Chọn hệ trục toạ độ như hình H_2, chọn tỉ lệ xích m = 10 kVA/mm2 rồi tính toán theo trình tự sau: - Dựa vào mặt bằng nhà máy đo được toạ độ tâm của từng phân xưởng - Dựa vào phụ tải tính toán toàn phần của từng phân xưởng tính ra bán kính biểu đồ phụ tải của từng phân xưởng theo công thức: - Góc công suất chiếu sáng được tính như sau: a = Số liệu tính toán Riêng phân xưởng số 6 (phân xưởng sửa chữa cơ khí) có phụ tải cao áp là các lò điện nhưng khi sét biểu đồ phụ tải thì vẫn tính vào phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí. I 1 2 3 4 5 6 7 9 X 36 80 97 110 110 84 54 15 Y 16 16 16 16 28 55 55 58 S KVA 301,64 625,24 531,62 748,93 130,58 636,3 517,9 193,8 R mm 3,1 4,46 4,12 4,88 2,04 4,5 4,06 2,48 ao 185 28,2 41,42 20,25 192 18,4 16,8 111 Biểu đồ phụ tải các phân xưởng của nhà máy đường 3. Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy Tâm phụ tải tính toán toàn nhà máy được xác định dựa trên toạ độ trọng tâm của hình biểu diễn các phân xưởng và phụ tải tính toán toàn phần của từng phân xưởng. chương III. Thiết kế mạng hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Đ1. Tổng quan 1. Phân bố phụ tải của phân xưởng Phân xưởng sửa chữa cơ khí bao gồm 39 thiết bị dùng điện trong đó có 8 thiết bị lò điện được phân vào phụ tải cao áp, còn lại là 31 thiết bị được chia thành 4 nhóm. Vị trí các nhóm khá đều và trong mỗi nhóm các thiết bị phân đều trên mặt bằng phân xưởng. 2. Trình tự thiết kế Vạch phương án đi dây Lựa chọn phương án đi dây Lựa chọn các thiết bị điện Tính toán ngắn mạch cho hạ áp để kiểm tra lại thiết bị điện đã chọn Đ2. Lựa chọn phương án cấp điện Để cấp điện cho toàn phân xưởng, dự định đặt một tủ phân phối ngay cạnh trạm biến áp phân xưởng. Do gần máy biến áp nên đường từ máy biến áp đến tủ phân phối chỉ đặt một áptômát trong tủ hạ áp của trạm biến áp phân xưởng. Trong tủ phân phối đặt 5 áptômát để cấp cho 4 tủ động lực theo từng nhóm và 1 tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối về tủ động lực ta dùng sơ đồ cấp điện hình tia. Đầu vào mỗi tủ động lực đặt một cầu dao - cầu chì. Các đường ra cấp điện cho các máy đặt cầu chì để bảo vệ ngắn mạch. Mỗi tủ động lực chọn loại có 8 đầu ra. Vì vậy nhóm nào có số thiết bị lớn hơn 8 thì một số máy có công suất bé phải đấu chung vào một đường dây ra của tủ động lực. Đ3. Lựa chọn thiết bị điện cho mạng hạ áp 1. Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối của phân xưởng Với Sx bao gồm cả chiếu sáng. do đó Từ điều kiện chọn cáp là Icp ³ Ix nên ta chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G185 có tiết diện 185mm2 và Icp = 395A. 2. Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 2.1. Cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực (ĐL1) Dựa vào điều kiện khc. Icp ³ Itt1 = 74,6A vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp ³ Itt1 = 74,6A Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A. 2.2. Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL2 Dựa vào điều kiện khc. Icp ³ Itt2 = 107,55A vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp ³ Itt1 = 107,55A. Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A. 2.3. Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL3 Dựa vào điều kiện khc. Icp ³ Itt4 = 65,66A vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp ³ Itt1 = 65,66A. Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G16 có tiết diện 16mm2 và Icp = 113A. 2.4. Cáp từ tủ phân phối đến tủ ĐL4 Dựa vào điều kiện khc. Icp ³ Itt4 = 208,2A vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến nên khc = 1, suy ra Icp ³ Itt1 = 208,2A. Do đó chọn cáp đồng bốn lõi có cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G70 có tiết diện 70mm2 và Icp = 254A. Bảng tổng kết chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực Tuyến cáp Itt (A) Fcap (mm2) Icp (A) PP - ĐL1 74,6 35 175 PP - ĐL2 107,55 35 175 PP - ĐL3 65,66 35 175 PP - ĐL4 208,2 70 265 3. Chọn áptômát Chọn theo các thông số định mức với điều kiện như sau: UdmA ³ Ulv ; IdmA ³ Ilvmax Vì khoảng cách từ trạm phân xưởng đến tủ phân phối là gần nên chỉ cần chọn áptômát tổng đặt trong tủ hạ áp của trạm biến áp phân xưởng. Chọn loại CM1600N Merlin Gerin sản xuất có: Iđm =1600A Uđm = 690V IN = 50KA Chọn áptômát ở các đầu ra tủ phân phối, chọn loại NS225E do hãng Merlin Gerin chế tạo có: Iđm =225A Uđm = 500V IN = 15KA Tủ phân phối có 5 đầu ra, 4 đầu ra cấp cho các nhóm động lực (tủ ĐL), 1 đầu ra cấp cho tủ chiếu sáng phân xưởng. Như vậy chọn 5 áptômát loại NS225E. 4. Chọn cầu dao và cầu chì, tủ động lực Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô (cũ) chế tạo kiểu CP62-7/1 đầu vào cầu dao - cầu chì, 8 đầu ra 100A (8´100A) có cầu chì bảo vệ. 4.1. Lựa chọn cầu dao – cầu chì đầu vào các tủ động lực Dựa vào các căn cứ sau để chọn: Uđm CL ³ Uđm lưới Iđm CL ³ Ittnhóm Đối tủ ĐL1 có Uđm lưới = 380V, Itt nhóm = 74,6A nên chọn CD – 400 A và CC – 400 A. Làm tương tự ta chọn được cầu dao, cầu chì cho 4 tủ động lực như sau: Số tt Uđm lưới (V) Itt nhóm (A) CD – CC Uđm CL (V) Iđm CL (A) ĐL1 380 74,6 CD – 400, CC - 400 380 400 ĐL2 380 107,55 CD – 400, CC - 400 380 400 ĐL3 380 65,66 CD – 400, CC - 400 380 400 ĐL4 380 208,2 CD – 400, CC - 400 380 400 4.2. Chọn cầu chì cho các tủ động lực 4.2.1. Chọn cầu chì cho tủ ĐL1 Cầu chì bảo vệ búa hơi để rèn Pđm =10 kW Idc ³ Iđm = 25,3A Idc ³ =50,6A Chọn cầu chì có Iđm dc = 80A Cầu chì bảo vệ lò rèn Pđm =4,5 kW Idc ³ Iđm = 11,4A Idc ³ =22,8 A Chọn cầu chì có Iđm dc = 60A Cầu chì bảo vệ quạt lò Pđm =2,8kW Idc ³ Iđm = 7,1A Idc ³ =14,2A Chọn cầu chì có Iđm dc = 60A Cầu chì bảo vệ quạt thông gió Pđm =2,5kW Idc ³ Iđm = 6,33A Idc ³ =12,66A Chọn cầu chì có Iđm dc = 60A Cầu chì bảo vệ dầm treo có Palăng điện Pđm = 4,85 kW Idc ³ Iđm = 12,3A Idc ³ =24,6A Chọn cầu chì có Iđm dc = 60A Cầu chì bảo vệ máy mài sắc Pđm =3,2 kW Idc ³ Iđm = 8,1A Idc ³ =16,2A Chọn cầu chì có Iđm dc = 60A Cầu chì bảo vệ thiết bị tôi bánh răng Pđm =18 kW Idc ³ Iđm = 45,6A Idc ³ =59,3A Chọn cầu chì có Iđm dc = 80A Cầu chì tổng tủ ĐL1 Idc ³ Itt nhóm = 49,1A =87A Chọn cầu chì có Iđm dc = 200A Hình 4 Làm tương tự với các nhóm khác ta chọn được các giá trị của cầu chì theo bảng sau: Phụ tải Dây dẫn Cầu chì Tên máy Pđm KW IđmA Mã hiệu Tiết diện Mã hiệu Ivỏ/Iđm 1 2 3 4 5 7 8 Nhóm 1 Búa hơI để rèn 10 25,3 PPTO 4 PP- 2 100/80 Lò rèn 4,5 11,4 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Quạt lò 2,8 7,1 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Quạt thông gió 2,5 6,33 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Dầm treo có palăng điện 4,85 12,3 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Máy mài sắc 3,2 8,1 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Thiết bị tôi bánh răng 18 45,6 PPTO 10 PP- 2 100/80 Nhóm 2 Búa hơI để rèn 28 71 PPTO 25 PP- 2 350/200 Lò rèn 4,5 11,4 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Lò rèn 6 15,2 PPTO 4 PP- 2 100/60 Máy ép ma sát 10 25,3 PPTO 4 PP- 2 100/80 Quạt ly tâm 7 17,7 PPTO 4 PP- 2 100/60 Máy biến áp 2,2 5,57 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Nhóm 3 Bể dầu 4 10,1 PPTO 2,5 PP- 2 100/60 Bể dầu có tăng nhiệt 3 7,6 PPTO 2,5 PP- 2 100/45 Máy đo độ cứng đầu côn Máy mài sắc Cần trục có palăng điện 0,6 0,25 1,3 1,52 0,63 3,29 PPTO 2,5 PP- 2 100/45 Máy bào gỗ 2 5,06 PPTO 2,5 PP- 2 100/45 Máy khoan Máy cưa tròn 1 7 2,53 17,7 PPTO 4 PP- 2 100/60 Máy cưa đai 4,5 11,4 PPTO 2,5 PP- 2 100/45 Máy bào gỗ 7 17,7 PPTO 4 PP- 2 100/60 Thiết bị đo bi 23 58,2 PPTO 16 PP- 2 200/160 Nhóm 4 Máy nén khí 45 85,5 PPTO 35 PP- 2 350/200 Quạt gió trung áp 9 17,1 PPTO 4 PP- 2 100/60 Quạt gió số 9.5 12 22,8 PPTO 4 PP- 2 100/80 Quạt số 14 18 34,2 PPTO 6 PP- 2 200/100 4.3. Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực đến các thiết bị: Tất cả dây dẫn trong xưởng chọn cùng một loại dây PPTO đặt trong ống sắt có khc = 0,95 a. Lựa chọn dây dẫn cho nhóm I Chọn dây dẫn cho búa hơi để rèn Pdm = 10kW khc.Icp³ Itt = 25,3 A 0,95.Icp ³ 25,3A Chọn dây có tiết diện 4mm2, Icp = 30A. Kết hợp với Idc = 80A khc .Icp = 28,5A > Chọn dây dẫn cho thiết bị tôi bánh răng Pdm = 18kW khc.Icp³ Itt = 45,6 A 0,95.Icp ³ 45,6A Chọn dây có tiết diện 10mm2, Icp = 50A. Kết hợp với Idc = 80A khc .Icp = 47,5A > Chọn dây dẫn cho dầm treo có palăng điện Pdm = 4,85kW khc.Icp³ Itt = 12,3 A 0,95.Icp ³ 12,3A Chọn dây có tiết diện 2,5mm2, Icp = 25A. Kết hợp với Idc = 60A khc .Icp = 23,75A > Các thiết bị khác trong nhóm có công suất nhỏ hơn 4,85 kW nên chọn dây dẫn có tiết diện 2,5mm2 và Icp = 25A, không cần kiểm tra. Làm tương tự với các nhóm II, III, IV ta được thông số dây dẫn như bảng trên. Đ4. Tính toán ngắn mạch kiểm tra mạng hạ áp 1. Tính toán ngắn mạch Để cấp điện cho phân xưởng ta đặt một trạm biến áp có một máy biến áp B4 dung lượng Sdm = 320 kVA cạnh phân xưởng. Sơ đồ tính toán ngắn mạch TủĐL TủPP BAPX A3 A1 A2 TG1 TG2 TG3 N5 Cáp Cáp N6 N5 N6 Z4S ZC1 ZC2 ZBAPX HT * Ta lựa chọn các điểm tính toán ngắn mạch trên, không kể đến tổng trở của thanh cái trạm biến áp, của Atomat, của thanh cái các tủ phân phối và động lực. Như vậy dòng điện tính toán ngắn mạch thu được sẽ lớn hơn thực tế và nếu thiết bị chúng ta lựa chọn chịu đựng được dòng ngắn mạch tính toán thì hoàn toàn phù hợp khi có ngắn mạch thực tế sảy ra. Tính toán dòng ngắn mạch cho nhánh có dòng điện lớn nhất. Chọn Scb =100 MVA ; Ucb = Utb Theo phần tính toán cao áp đã có Bỏ qua điện trở các phần tử ở cao áp và điện kháng hệ thống. Z4S = ZD + ZBA +ZC1 + ZB4 = X*S =14,0625 Cáp từ trạm BAPX4 vào tủ phân phối trong xưởng có l = 4m, F=185mm2 các thông số theo nhà chế tạo r0= 0,11W/km, X0=0,06W/km. Trong hệ đơn vị tương đối có R*C1 = X*C1 = Z*5 = Z*4S + Z*C1 = 0,457 + j(14,062 + 0,249) = 0,457 + j14,311 Icb5= = 144,34 kA IN5 = =10,08 kA Ixk5 = =25,66 kA Tính toán ngắn mạch N4 tới tủ động lực cho nhóm phụ tải có khả năng có dòng ngắn mạch lớn nhất. Theo như cách bố trí thì nhóm IV có công suất lớn nhất và gần tủ phân phối nhất Các gia trị l = 10m, F=16 mm2 các thông số theo nhà chế tạo r0= 0,29W/km, X0=0,06W/km. Trong hệ đơn vị tương đối có R*C2 = =2,01 X*C2 = =0,416 Z*6 = Z*5S + Z*C2 = 0,457+2,01+j(14,311 + 0,416) =2,067 + j14,727 Icb6= =144,34 IN6 = =9,706 kA Ixk6 = =24,71 kA 2. Kiểm tra các thiết bị bảo vệ khi có dòng điện ngắn mạch -Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch cho cáp từ trạm BAPX về tủ phân phối. Fmin = .INmax. = 6.10,08. = 61,97 mm2 F=185mm2 > 61,97mm2 nên cáp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch -Kiểm tra với cáp từ TPP về TĐL Fmin = .INmax. = 6.9,706. = 59,67 mm2 F = 70 mm2 > 59,67 mm2 nên cáp đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt Bảng kết quả chọn cáp sau khi kiểm tra khi có dòng điện ngắn mạch Tuyến cáp Itt (A) Fcap (mm2) Icp (A) PP - ĐL1 74,6 35 175 PP - ĐL2 107,55 35 175 PP - ĐL3 65,66 35 175 PP - ĐL4 208,2 70 265 -Kiểm tra Aptomat. Với Aptomat đầu nguồn IN = 50KA > ixk = 25,66kA Với các Aptomat nhánh IN = 15KA < ixk = 24,71kA Do đó phải chọn lại Aptomat nhánh, chọn loại CM1250N có thông số kỹ thuật như sau: Udm = 690 V Idm = 1250 A IN = 50 kA Chương IV: tính toán thiết kế mạng cao áp cho nhà máy Đ0. mở đầu Như trên đã phân tích, nhà máy đường thường bao gồm những thiết bị độc lập với nhau. Do đó khi xảy ra sự cố ở những máy riêng lẻ thì không ảnh hưởng đến hoạt động của cả nhà máy mà chỉ ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì sản lượng của nhà máy tương đối lớn nên khi xảy ra mất điện thì thiệt hại về kinh tế sẽ rất lớn, do đó phụ tải nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại II và được cấp điện bằng hai đường dây từ hệ thống điện tới. Điện cấp cho nhà máy được lấy từ nguồn 110 kV cách nhà máy 15 Km. Trong nhà máy có đặt một trạm biến áp trung tâm (BATT). Các phân xưởng trong nhà máy được liệt vào hộ tiêu thụ loại II nên tại mỗi phân xưởng đặt một trạm biến áp phân xưởng (BAPX) có hai máy biến áp. Riêng phân xưởng sửa chữa cơ khí được xếp vào hộ loại III nên trạm BAPX chỉ có một máy biến áp. Tuy nhiên trong phân xưởng có phụ tải cao áp nên đường dây dẫn cấp điện cho BAPX là lộ kép. Để dẫn điện từ lưới về trạm BATT ta sử dụng đường dây AC trên không lộ kép. Trong nhà máy, để đảm bảo mỹ quan ta sử dụng cáp chôn. Đ1. Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm biến áp I. Trạm biến áp trung tâm Vị trí đặt trạm: trạm đặt tại tâm phụ tải có toạ độ M(74,7; 28,3), dịch chuyển ra khoảng trống tới điểm có toạ độ M’(74,7; 36). Chọn dung lượng máy biến áp trong trạm: Vì nhà máy được liệt vào hộ tiêu thụ loại II nên trạm BATT và BAPX gồm hai máy và được cấp điện từ nguồn bằng hai lộ. Riêng phân xưởng sửa chữa cơ khí thì được cấp điện bằng một máy biến áp. Tuy nhiên do trong phân xưởng có phụ tải cao áp qua trọng nên phải được cấp điện bằng lộ kép đến phân xưởng. Từ trạm BAPX để một lộ ra cấp cho phụ tải cao áp. Xét trường hợp sự cố một máy biến áp, máy còn lại có khả năng chạy quá tải trong thời gian 1 đến 2 ngày để sửa chữa, đồng thời cắt bớt các phụ tải không quan trọng. Trong trường hợp này máy biến áp được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: áp dụng cho tạm biến áp trung gian ta có =2452,1 kVA chọn hai máy có dung lượng Sdm = 2500 kVA, 110/10 kV có thông số kĩ thuật như sau: P0 = 2,7 kW PN = 20 kW DUN =10,5% II. Các trạm biến áp phân xưởng Việc xác định các trạm biến áp phụ thuộc vào các phương án bố trí mạng cao áp nhà máy. ở đây ta đưa ra hai phương án có tính khả thi sau: Phương án I Hình 5 B1 – cấp điện cho kho củ cải đường B2 – cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ cải đường B3 – cấp điện cho bộ phận cô đặc B4 – cấp điện cho phân xưởng tinh chế B5 – cấp điện cho kho thành phẩm B6 – cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí B7 – cấp điện cho trạm bơm B8 – cấp điện cho kho than Phương án II Hình 6 B1 – cấp điện cho kho củ cải đường B2 – cấp điện cho phân xưởng thái và nấu củ cải đường và bộ phận cô đặc B3 – cấp điện cho phân xưởng tinh chế và kho thành phẩm B4 – cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí B5 – cấp điện cho trạm bơm B6 – cấp điện cho kho kho than Trong cả hai phương án trên thì chỉ có biến áp cho phân xưởng sửa chữa vơ khi là có một máy biến áp còn các trạm khác đều có hai máy. Các trạm biến áp dùng loại trạm kề, có một tường trạm chung với phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do ABB sản xuất tại Việt Nam nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. 2. Chọn dung lượng các biến áp phân xưởng Chọn dung lượng các máy biến áp phân xưởng cũng tương tự như chọn máy biến áp trung tâm, ta sử dụng công thức sau: 2.1. Phương án I - Chọn cho B1 Chọn hai máy biến áp có dung lượng Sdm = 250 KVA - Chọn cho B6 vì trạm B6 chỉ có 1 máy biến áp nên ta chọn theo điều kiện SdmB ³ Stt = 255,3 KVA. Do đó ta chọn một máy biến áp chuẩn có Sdm = 320 KVA. - Các trạm biến áp còn lại tính toán và chọn tương tự như đối với trạm B1, kết quả ghi ở bảng sau Stt Stt (KVA) Stt/1,4 (KVA) SdmB (KVA) Số lượng P0 (W) PN (W) UN % B1 301,6 215,43 250 2 640 4100 4,5 B2 625,24 446,6 500 2 1000 7000 4,5 B3 531,62 379,73 400 2 840 5750 4,5 B4 748,93 534,95 560 2 1000 7000 4,5 B5 130,58 93,27 100 2 320 2050 4,5 B6 255,3 320 1 720 4850 4,5 B7 571,9 370 400 2 840 5750 4,5 B8 193,8 138,43 160 2 500 2950 4,5 2.2. Phương án II Ta thực hiện tính toán và chọn giống như ở phương án I kết quả thu được ghi vào bảng sau: Stt Stt (KVA) Stt/1,4 (KVA) SdmB (KVA) Số lượng P0 (W) PN (W) UN % B1 301,6 215,43 250 2 640 4100 4,5 B2 1156,86 826,23 1000 2 1750 13000 5,5 B3 879,51 628,22 630 2 1200 8200 5,5 B4 255,3 320 1 720 4850 4,5 B5 571,9 370 400 2 840 5750 4,5 B6 193,8 138,43 160 2 500 2950 4,5 Đ2. lựa chọn dây dẫn và cáp cho hai phương án mạng cao áp của nhà máy 1. chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp Đường dây cung cấp từ nguồn về trạm biến áp trung tâm của nhà máy dài 15 Km sử dụng dây AC trên không lộ kép. Để chọn dây dẫn từ nguồn về trạm BATT ta chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt. Vì nhà máy làm việc 3 ca có Tmax = 5200h nên tra sổ tay ta được Jkt = 1 A/mm2 ứng với dây nhôm lõi thép (AC) trên không. Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện tối thiểu đảm bảo diện áp vầng quang là 70mm2, loại AC-70. Ta tiến hành kiểm tra dây dẫn: a. Kiểm tra theo điều kiện sự cố: Tra sổ tay kỹ thuật ta có Icp của AC-70 là 275A. Xét trường hợp sự cố nặng nề nhất là đứt một dây, dây còn lại chuyền tải toàn bộ công suất của nhà máy Như vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. b. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp: Tra sổ tay kỹ thuật có r0 = 0,46 W/Km, x0 = 0,4 W/Km. Ta có tổn thất điện áp: =142,7V DU < DUcp = 5%.110.103 = 5500V Như vây cáp thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp. 2. Chọn cáp từ BATT đến các BAPX 2.1. Chọn cho phương án I Để đảm bảo an toàn mạng cao áp và mỹ quan nhà máy ta chọn cáp ngầm để cấp điện cho các BAPX. Để chọn cáp ta cũng dùng phương pháp chọn theo Jkt. Tra sổ tay kỹ thuật với cáp đồng có Tmax = 5200h ta được Jkt = 2,7 A/mm2 a. Chọn cáp từ BATT đến BAPX B1 Ta có Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu F = 16mm2 ị 2 XLPE (3´16) b. Chọn cáp từ BATT đến BAPX sửa chữa cơ khí B6 Vì trong phân xưởng sửa chữa cơ khí có phụ tải cao áp. Phụ tải này không được tính vào dung lượng B6 nhưng được lấy ra từ lộ đến B6. Do đó khi chọn cáp đến B6 phải chọn cáp để chuyển tải công suất cho cả phụ tải hạ áp và cao áp. Do tính chất quan trọng của phụ tải cao áp nên cáp đến B6 chọn lộ kép. Ta có Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu F = 16mm2 ị 2 XLPE (3´16) *. Chọn cáp đến phụ tải cao áp Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu F = 16mm2 ị 2 XLPE (3´16) c. Các tuyến cáp còn lại chọn tương tự như chọn cho cáp đến B1. Kết quả ghi trong bảng sau: Đường cáp Stt (KVA) Itt (A) Fkt (mm2) F (mm2) độ dài l(m) BATT – B1 301,6 8,71 3,22 16 105 BATT – B2 625,24 18,05 6,68 16 35 BATT – B3 531,62 15,35 5,68 16 85 BATT – B4 748,93 21,62 8,00 16 135 BATT – B5 130,58 3,77 1,4 16 130 BATT – B6 255,3+390,34 18,64 6,9 16 147,5 BATT – B7 547,9 14,95 5,54 16 130 BATT – B8 193,8 5,6 2,07 16 280 *. Tại phân xưởng sửa chữa cơ khí, để cấp điện cho nhóm phụ tải cao áp ta đặt một lộ kép lấy từ thanh góp đầu vào của trạm biến áp phân xưởng sửa chữa cơ khí. Lộ ra này đi đến thanh cái phân đoạn. Tại đầu vào, đầu ra và liên lạc giữa hai phân đoạn ta đặt máy cắt hợp bộ. Chọn cáp cho lộ cao áp: =11,27A =4,17mm2 Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE có F = 16mm2 ị 2XLPE (3´16). Không cần kiểm tra Tra trong sổ tay kỹ thuật với XLPE có F = 16mm2 ta được: r0 = 1,47 W/Km x0 = 0,142 W/Km 2.2. Chọn cáp cho phương án II Phương án II chỉ khác phương án I cách bố trí biến áp cho các phân xưởng 2, 3, 4, 5. Các tuyến cáp khác chọn giống như phương án I a. Chọn cáp từ BATT đến B2 (phân xưởng 2 và 3) Chọn cáp XLPE có F = 16mm2 ị 2 XLPE (3´16) b. Chọn cáp từ BATT đến B3 (phân xưởng 4 và 5) Chọn cáp XLPE có F = 16mm2 ị 2 XLPE (3´16) Như vậy kết quả chọn cáp như sau: Đường cáp Stt (KVA) Itt (A) Fkt (mm2) F (mm2) độ dài l(m) BATT – B1 301,6 8,71 3,22 16 105 BATT – B2 1156,86 33,4 12,37 16 70 BATT – B3 879,51 25,39 9,4 16 130 BATT – B4 255,3+390,34 18,64 6,9 16 147,5 BATT – B5 547,9 14,95 5,54 16 130 BATT – B6 193,8 5,6 2,07 16 280 Phụ tải cao áp 390,34 11,27 4,17 16 3. Kiểm tra cáp đã chọn Tra sổ tay kỹ thuật với cáp đồng có F = 16mm2 ta được Icp = 110A Đối với cáp trong nhà máy vì khoảng cách từ BATT đến BAPX là rất nhỏ nên ta không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp, chỉ phải kiểm tra điều kiện Icp. Kiểm tra cho cáp đến B2 ở phương án II Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện kỹ thuật Các tuyến cáp khác đều có dòng tính toán và dòng sự cố nhỏ hơn so với tuyến cáp từ BATT đế BAPX ở phương án II. Do đó chọn 2 XLPE (3´16) sẽ không cần kiểm tra. 4. Xác định tổn thất công suất tác dụng DP của từng phương án Vì cả hai phương án có phần từ nguồn về trạm BATT là giống nhau nên ta không cần tính toán tổn thất để so sánh. Mà chỉ cần hai phương án từ trạm BATT đến BAPX. 4.1.Phương án I a. Xác định tổn thất công suât tác dụng DP của mạng cao áp - Tổn thất DP trên đoạn BATT – B1 Với r0 = 1,47 W/Km ; l = 105m = 0.105 Km ta được Tính toán tương tự với các tuyến cáp khác ta được kết quả ở bảng sau Đường cáp F,(mm2) l, (km) r0, (W/km) R, (W) S, (kVA) DP (kW) BATT – B1 16 0,105 1,47 0,1544 301,6 0,14 BATT – B2 16 0,035 1,47 0,05145 625,24 0,201 BATT – B3 16 0,085 1,47 0,125 531,62 0,353 BATT – B4 16 0,135 1,47 0,1985 748,93 1,113 BATT – B5 16 0,13 1,47 0,1911 130,58 0,0326 BATT – B6 16 0,1475 1,47 0,2168 645,64 0,934 BATT – B7 16 0,13 1,47 0,1911 517,9 0,513 BATT – B8 16 0,28 1,47 0,4116 193,8 0,155 Tổng 1,0475 3,411 Suy ra DPm = 3,411 kW b. Xác định tổn thất DP trong các máy biến áp phân xưởng Tổn thất công suất công suất tác dụng DP của trạm BAPX có hai máy làm việc song song được tính theo công thức sau: - Tính cho trạm B1 B1 có SdmB = 250 kVA, 10/0,4 kV do ABB chế tạo có DP0 = 640W, DPN = 4100W , UN%= 4,5% - Tính cho trạm B6 B6 có một máy 100kVA, 10/0,4 kV do ABB chế tạo DP0 = 320W, DPN = 2050W , UN%= 4,5% - Tính toán tương tự như B1 cho các trạm biến áp phân xưởng khác, kết quả thu được ghi bảng sau: TT Tên trạm Stt, (kVA) Số máy SdmB, (kVA) DPtrạm, (kW) 1 B1 301,6 2 205 4,26357 2 B2 625,24 2 500 7,473 3 B3 531,62 2 400 6,758 4 B4 748,93 2 560 8,260 5 B5 130,58 2 100 2,378 6 B6 255,3 1 320 1,625 7 B7 571,9 2 400 6,499 8 B8 193,8 2 160 3,164 Tổng 40,431 Suy ra tổng tổn hao trạm biến áp : DPB = 40,431 kW Tổng tổn hao công suất tác dụng DP của phương án I: DPS = DPm,+ DPB = 43,842 kW 4.2. Phương án II a. Xác định tổn thất công suất tác dụng DP của mạng cao áp Tính toán tương tự như phương án I ta thu được kết qua trong bảng sau: Đường cáp F,(mm2) l, (km) R0, (W/km) R, (W) S, (kVA) DP, (kW) BATT – B1 16 0,105 1,47 0,1544 301,6 0,14 BATT – B2 16 0,07 1,47 0,103 1156,86 1,377 BATT – B3 16 0,13 1,47 0,1911 879,51 1,478 BATT – B4 16 0,1475 1,47 0,2168 645,64 0,934 BATT – B5 16 0,13 1,47 0,1911 517,9 0,513 BATT – B6 16 0,28 1,47 0,4116 193,8 0,155 Tổng 0,6825 4,566 Tổng tổn thất mạng : DPm = 4,566 kW b. Xác tổn thất DP của trạm BAPX Tính toán tượng tự phương án I, kết quả thu được ghi bảng sau: TT Tên trạm Stt, (kVA) Số máy SdmB, (kVA) DPtrạm, (kW) 1 B1 301,6 2 205 4,26357 2 B2 1156,9 2 1000 12,2 3 B3 879,51 2 630 10,4 4 B4 255,3 1 320 1,625 5 B5 571,9 2 400 6,499 6 B6 193,8 2 160 3,164 Tổng 38,142 Tổng tổn thất ở các trạm biến áp : DPB = 38,142 kW Tổng tổn hao công suất tác dụng của phương án II: DPS = DPm,+ DPB = 42,708 kW 5. Tính toán tổn thất điện năng cho hai phương án 5.1. Phương án I a. Mạng cao áp: Tổn thất điện năng mạng cao áp được tính theo công thức sau: (kWh) Với t là thời gian tổn thất công suất cực đại tính theo công thức (h) Với Tmax = 5200 h Do đó ta có (kWh) b. Tổn thất trong trạm biến áp: Tổn thất công suất trong trạm biến áp được tính theo công thức sau: - Đối với trạm có một máy biến áp: - Đối với trạm có hai máy biến áp: Trong các công thức trên thì t là thời gian sử dụng điện trong một năm t = 8760 h Từ các thông số máy biến áp đã chọn ta tính được tổn thất trong trạm biến áp của phương án I như sau Tên trạm Stt, (kVA) SdmB, (kVA) Số lượng DP0, (kW) DPN, (kW) DAB, (kWh) B1 301,6 250 2 0,64 4,10 22052,2 B2 625,24 500 2 1,00 7,00 37403,2 B3 531,62 400 2 0,84 5,75 33005,9 B4 748,93 560 2 1,00 7,00 40262,6 B5 130,58 100 2 0,32 2,05 11955,9 B6 255,3 320 1 0,72 4,85 17522,4 B7 517,9 400 2 0,84 5,75 32226,3 B8 193,8 160 2 0,50 2,95 16621,8 Tổng 211050,2 Tổng tổn thất điện năng phương án I là: kWh Tính thành tiền với giá 750đ/kWh: c.DA = 750. 223442,363=167,581.106 (đồng) 5.2. Phương án II Tính toán hoàn toàn tương tự ta có a. Tổn thất điện năng mạng cao áp: DAm = DPm.t = 3,411.3633 = 16588,3 kWh b. Tổn thất điện năng trên các trạm biến áp phân xưởng: Tên trạm Stt, (kVA) SdmB, (kVA) Số lượng DP0, (kW) DPN, (kW) DAB, (kWh) B1 301,6 250 2 0,64 4,10 22052,2 B2 1156,9 1000 2 1,75 13 62266,0 B3 879,51 630 2 1,2 8,2 50054,2 B4 255,3 320 1 0,72 4,85 17522,4 B5 517,9 400 2 0,84 5,75 32226,3 B6 193,8 160 2 0,50 2,95 16621,8 Tổng 16588,3 Tổng tổn thất điện năng phương án II là: kWh Tính thành tiền với giá 750đ/kWh: c.DA = 750. 217331,1 = 163.106 (đồng) 6. Tính toán vốn đầu tư ban đầu cho hai phương án Vì mục đích của ta là tính toán để so sánh hai phương án đã đề ra về mặt kinh tế nên chỉ tính toán sơ bộ. a. Tính cho phương án I: - Máy biến áp: tổng số 8 trạm với 15 máy Giá tiền như sau: Tên trạm SdmB, (kVA) Số lượng Đơn giá ´ 106đ/1máy B1 250 2 39,5 B2 500 2 65,9 B3 400 2 53,7 B4 560 2 70,3 B5 100 2 23,8 B6 320 1 48,1 B7 400 2 53,7 B8 160 2 31,0 Tổng 723,9 - Cáp dẫn điện Tất cả cáp dùng cho mạng cao áp đểu sử dụng loại XLPE (3´16). Đơn giá cáp trên là: 48000đ/m. Đối với mạch kép (2 mạch) giá thành bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch. Tổng độ dài L = 1,0475 km = 1047,5 m Thành tiền: 1047,5.48.103 .1,6= 80448.103đ = 80,448.106đ - Máy cắt: Phương án cấp điện I cần dùng 16 máy cắt cho 8 lộ kép. - Tổng vốn đầu tư cho phương án I mà chỉ tính trạm biến áp và cáp 10kV K1 = 723,9.106 + 80,448.106 = 804,348.106 đ b. Tính cho phương án II: - Máy biến áp: Phương án II có 6 trạm biến áp với 11 máy Giá tiền như sau: Tên trạm SdmB, (kVA) Số lượng Đơn giá ´ 106đ/1máy B1 250 2 39,5 B2 1000 2 130,0 B3 630 2 81,5 B4 320 1 48,1 B5 400 2 53,7 B6 160 2 31,0 Tổng 719,5 - Cáp dẫn điện Tất cả cáp dùng cho mạng cao áp đểu sử dụng loại XLPE (3´16). Đơn giá cáp trên là: 48000đ/m. Đối với mạch kép (2 mạch) giá thành bằng 1,6 lần giá thành đường dây một mạch. Tổng độ dài L = 0,8625 km = 862,5 m Thành tiền: 862,5.48.103 .1,6= 66240.103đ = 66,24.106đ - Máy cắt: Phương án cấp điện II cần dùng 12 máy cắt cho 6 lộ kép. - Tổng vốn đầu tư cho phương án II mà chỉ tính trạm biến áp và cáp 10kV K2 = 719,5.106 + 66,24.106 = 785,74.106 đ 7. So sánh hai phương án Lập hàm chi phí vận hành hàng năm: - phương án I Z1 = (avh + atc).K1 + c.DA1 Trong đó avh = 0,1 : hệ số vận hành atc = 0,125 : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đẩu tư K1 = 804,348.106đ : vốn đầu tư ban đầu c = 750đ/KWh c.DA1 = 167,581.106 (đồng) Z1 = (0,1 + 0,125). 804,348.106 +167,581.106 =348,56.106 đ/năm - phương án II Z2 = (avh + atc).K2 + c.DA2 Trong đó avh = 0,1 : hệ số vận hành atc = 0,125 : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đẩu tư K2 = 785,74.106 đ : vốn đầu tư ban đầu c = 750đ/KWh c.DA2 = 163.106 (đồng) Z2 = (0,1 + 0,125). 785,74.106 +163.106 =339,79.106 đ/năm Ta suy ra Z2 < Z1 Như vậy khi chưa kể đến máy cắt, áptômát, cầu dao cầu chì cao áp thì phương án II đã tối ưu hơn phương án I về mặt kinh tế. Nếu kể đến máy cắt thì phương án II ít hơn phương án I 4 máy cắt ngoài ra còn áptômát, dao cách ly và cầu chì phương án II cũng ít hơn phương án I (với số lượng 5 áptômát, bốn dao cách ly – cầu chì) . Do đó vốn đầu tư cho phương án II sẽ nỏ hơn phương án I rất nhiều. Tóm lại, phương án II tối ưu hơn phương án I về mặt kinh tế. Về mặt kỹ thuật thì phương án II không bằng phương án I ở chỗ nếu mất điện ở trạm B2 hay B3 của phương án II thì hai phân xưởng 2 và 3 hay 4 và 5 sẽ mất điện. Tuy nhiên trong trường hợp đó ta đã có phương án dự phòng (mỗi trạm có hai máy biến áp, và được cấp điện bằng hai lộ). Xét về cả hai mặt kinh tế và kỹ thuật thì phương án II ưu thế hơn phương án I. Ta chọn phương án II. Đ3. chọn sơ đồ trạm biến áp trung tâm và trạm biến áp phân xưởng I. Sơ đồ trạm biến áp trung tâm Do nhà máy là hộ tiêu thụ loại II, được cấp điện bằng biến áp trung tâm 110/10 KV có hai máy biến áp SdmB = 2500KVA, do Việt Nam sản xuất không phải hiệu chỉnh nhiệt độ, có thông số kỹ thuật như sau: SdmB, (kVA) Uc, (kV) Uh, (kV) DP0,(kW) DPN, (kW) UN% 2500 110 10 2,7 13 10,5 Để thao tác đóng cắt phía cao áp 110KV ta dùng máy cắt của Liên Xô loại MKP - 110 có các thông số như sau: Udm, (kV) Idm, (kA) Icdm, (kA) Scdm, (MVA) Ixk, (kA) Iôdn(5s), (kA) 110 0,6 13,2 2500 50 18,4 Để cách ly máy cắt khỏi nguồn điện áp ta dùng dao cách ly loại PLH3 – 110/600 có các thông số kỹ thuật như sau: Udm, (kV) Idm, (kA) Ixk, (kA) Iôdn(5s), (kA) 110 0,6 80 31 Để chống sét lan truyền từ đường dây vào khi có quá điện áp khí quyển, phía trước máy biến áp ta đặt chống sét van của Liên Xô sản xuất loại PB110. ở phía hạ áp của máy biến áp 110/10 kV chọn hệ thống thanh cái nhiều phân đoạn. Tại mỗi tuyến vào ra và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp dùng máy cắt hợp bộ. Để tiện ta chọn dùng tủ hợp bộ của hãng SIMEMENS, máy cắt loại 8DC11, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức là 1250. Sơ đồ trạm BATT và mạng cao áp như hình vẽ. Thông số máy cắt đặt tại trạm BATT của nhà máy: Loại máy cắt Udm, (kV) Idm của thanh cái chính (A) Idm các nhánh (A) Ixk, (kA) Iôdn(3s), (kA) 8DC11 12 1250 1250 63 25 Đặt trên mỗi phân đoạn của thanh góp một biến áp đo lường 3pha 5 trụ có cuộn hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 10 kV. II. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Do các trạm biến áp đặt rất gần trạm biến áp nhà máy nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly BP – 10/400. Đặt sau dao cách ly cầu chì loại 3GD1 220 – 3B. Phía hạ áp dùng sơ đồ hệ thống thanh cái có phân đoạn, các tuyến vào ra và liên lạc giữa hai thanh góp đều dùng áptômát. Chọn áptômát do hãng Merlin Gerin sản xuất. Với trạm một máy biến áp đặt một áptômát tổng và một áptômát nhánh. Với trạm hai máy đặt đặt : 2 áptômát tổng, 1 áptômát liên lạc, 2 áptômát nhánh. Hình 7 Cụ thể chọn các áptômát có thông số như sau: Dòng lớn nhất qua máy biến áp B1 có SdmB = 250 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 5 chiếc. Dòng lớn nhất qua máy biến áp B2 có SdmB = 1000 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 5 chiếc. Dòng lớn nhất qua máy biến áp B3 có SdmB = 630 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 5 chiếc. Dòng lớn nhất qua máy biến áp B4 có SdmB = 320 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 2 chiếc. Dòng lớn nhất qua máy biến áp B5 có SdmB = 400 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 5 chiếc. Dòng lớn nhất qua máy biến áp B6 có SdmB = 160 KVA: Chọn aptômát loại CM1600N với số lượng 5 chiếc. Ta có bảng chọn áptômát như sau: Tên trạm Loại áptômát Số lượng Udm, V Idm, A Ixk, KA B1 CM1600N 5 690 1600 50 B2 CM1600N 5 690 1600 50 B3 CM1600N 5 690 1600 50 B4 CM1600N 2 690 1600 50 B5 CM1600N 5 690 1600 50 B6 CM1600N 5 690 1600 50 Tất cả áptômát đều do hãng Merlin Gerin sản xuất. Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp nhà máy được biểu diễn trên Hình 8 Đ4. Tính toán ngắn mạch ở phía cao áp của sơ đồ cung cấp điện 1. sơ đồ tính toán Sơ đồ thay thế Hình - 9 Với N1 kiểm tra máy cắt và đường dây AC-70 từ hệ thống về trạm BATT Với N2 kiểm tra máy cắt và thanh cái phía hạ áp của BATT Với N3 kiểm tra cáp 10 kV và cầu dao cầu chì Với N4 kiểm tra áptômát phía hạ áp của BAPX Coi công suất của hệ thống là vô cùng lớn nên bỏ qua hệ thống điện kháng hệ thống XHT = 0. Để đơn giản trong việc tính toán ngắn mạch ở phía cao áp ta bỏ qua điện trở của các phần tử. Chọn Scb = 100 MVA Ucb = Utb (kV) trong đó Tqd = 1,05s; Todn = 5s Trong đó lưới cao áp lấy kxk =1,8; lưới hạ áp lấy kxk = 1,5. a. Tính toán ngắn mạch tại N1 b. Tính toán ngắn mạch tại N2 c. Tính toán ngắn mạch tại N3 Để kiểm tra cáp 10 KV, cầu dao – cầu chì và áptômát hạ áp của trạm BAPX ta đi tính ngắn mạch cho nhánh có dòng ngắn mạch lớn nhất. Từ sơ đồ mắt bằng đi dây ta thấy nhánh BATT – B2 là có khoảng cách ngắn nhất và công suất chuyển qua lớn nhất, do đó dòng ngắn mạch ở đó là lớn nhất. Như vậy ta sẽ tính toán cho nhánh BATT – B2. d. Tính toán ngắn mạch tại N4 Tính cho trạm B2: Đ5. kiểm tra dây dẫn và thiết bị đã chọn 1. Kiểm tra cáp từ trạm BATT về trạm BAPX Cáp được kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt, khi đó tiết diện cáp phải thoả mãn: Với a : Hệ số nhiệt độ cáp đồng Tqd : Thời gian quy đổi bằng thời gian ngắn mạch, chọn thời gian cắt của máy cắt là 1s. tra biểu đồ theo thời gian cắt Tc và ta được Tqd = 0,5 Kiểm tra tuyến cáp có dòng ngắn mạch là nhỏ nhất là tuyến cáp đến B2 vì tuyến cáp đến B2 ngắn nhất và tiết diện các tuyến cáp là như nhau: Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F = 16mm2 > 6.1,293.=5,3mm2 Suy ra cáp đã chọn là hợp lý. 2. Kiểm tra dao cách ly hai phía máy cắt 110 kV Ta đã chọn dao cách ly: PLH – 110/600. Dao cách ly được kiểm tra theo điều kiện: Đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra Udm (kV) 110 kV=110 kV Idm (kA) 0,6 kA > 0,01312 kA Ixk (kA) 80 kA > 28,15 kA Iođnh (kA) 31 kA > 4,95 kA Vậy dao cách ly đã chọn là đạt yêu cầu. 3. Kiểm tra máy cắt ở điện áp 110 kV Máy cắt đã chọn : MKP - 110 có các thông số sau Udm, kV Idm, kA Icdm, kA Scdm, MVA Ixk, kA Iôdn(5s), kA 110 0,6 13,2 2500 50 18,4 Máy cắt được kiểm tra theo điều kiện: Đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra Udm.MC (kV) 110 = 110 Idm.MC (A) 600 > 13,12 Idm.MC (kA) 13,2 > 11,06 Sdm.MC MVA 2500 > 2202,64 Idm. đ (kA) 50 > 28,15 Idm. n (kA) 18,4 > 4,95 Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu 4. Kiểm tra máy cắt và thanh cái Máy cắt 8DC11 có dòng điện cắt Ic = 25 kA, thanh cái ở trạm BATT có dòng ổn định động lớn hơn rất nhiều so với dòng ngắn mạch IN = 1,296 kA và dòng xung kích Ixk = 3,3 kA tại điểm ngắn mạch trên thanh cái của trạm BATT. Vì vậy máy cắt 8DC11 và thanh cái đã chọn đạt yêu cầu. 5. Kiểm tra dao cách ly, cầu chì đặt tại các trạm BAPX. Thông số dao cách ly loại : BP – 10/400 có các thông số sau Udm (kV) Idm (kA) Ixk (kA) Iodd (kA) Iodn (kA) 10 400 50 29 10 Dao cách ly được kiểm tra theo các điều kiện Đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra Udm (kV) 110 kV=110 kV Idm (A) 400A > 57,7 kA Ixk (kA) 50 kA > 3,29 kA Iođnh (kA) 10 kA > 0,578 kA Như vậy dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu. - Đặt sau dao cách ly cầu chì loại 3GD1 220 – 3B. Thông số cầu chì Udm (kV) Idm (A) Icắt N (kA) 12 100 40 Cầu chì được kiểm tra theo các đại lượng sau Đại lượng kiểm tra Kết quả kiểm tra Udm (kV) 12 kV > 10 kV Idm (A) 100A > 57,7 kA Icắt N (kA) 40 kA > 1,293 kA Như vậy cầu chì đã chọn đạt yêu cầu. 6. Kiểm tra áptômát phía hạ áp của trạm BAPX. Ta chỉ cần kiểm tra cho trạm B2 Ta thấy áptômát CM1600N có IdmA, UdmA đều lớn hơn Udm và Idm. Ixk = 50 kA lớn hơn dòng xung kích khi xảy ra ngắn mạch tại N4: Ixk = 37,66 kA. Như vậy áptômát đạt yêu cầu. Chương IV. Tính toán thiết kế bù công suất phản kháng Ta bù công suất phản kháng để cosj = 0,9. Trong nhà máy ta đặt tụ bù cho từng phân xưởng. Tuy nhiên trong tính toán do thiếu các số liệu nên để nâng cao cosj nhà máy ta có thể bù bằng cách đặt bộ tụ tại thanh cái hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng. 1. Tính điện trở các trạm biến áp phân xưởng và các tuyến cáp Điện trở các trạm khác được tính tương tự kết quả ghi trong bảng sau: RB1 (W) RB2 (W) RB3 (W) RB4 (W) RB5 (W) RB6 (W) 3,28 0,65 1,03 4,74 1,80 5,76 ở mục trước ta đã tính được điện trở từng tuyến cáp như sau BATT-B1 BATT-B2 BATT-B3 BATT-B4 BATT-B5 BATT-B6 0,077 0,051 0,096 0,108 0,096 0,206 Tổng điện trở từng tuyến Tuyến Rcáp (W) RB (W) R = RB+ Rcáp (W) Qi BATT-B1 0,077 3,28 3,357 157,5 BATT-B2 0,051 0,65 0,701 840,75 BATT-B3 0,096 1,03 1,126 679,62 BATT-B4 0,108 4,74 4,848 425,98 BATT-B5 0,096 1,80 1,896 319,2 BATT-B6 0,206 5,76 5,966 105 2. Tính toán dung lượng bù cho nhà máy Điện trở tương đương nhà máy: dung lượng tụ bù trạm thứ i được tính bằng công thức sau: Qbi = Qi – (Qtong - Qbtong) Trong đó Qbtong =Ptong (tgj1 - tgj2) cosj1 : hệ số công suất nhà máy khi chưa bù. cosj2 : hệ số công suất nhà máy sau khi bù. Từ công thức trên ta tính được dung lượng bù của từng phân xưởng Tên trạm Dung lượng bù Qbi (kvar) BATT – B1 31,61 BATT – B2 237,88 BATT – B3 304,30 BATT – B4 116,73 BATT – B5 96,30 BATT – B6 34,16 Tại mỗi trạm ta chia dung lượng bù làm hai phần bằng nhau đặt tại hai phân đoạn. Chỉ có phân xưởng sửa chữa cơ khí là có một máy nên có một tụ bù. 3. Chọn tụ bù Chọn loại tủ bù điện 0,4 kV của Liên Xô đang có bán tại Việt Nam. Tên trạm Qbi tt (kvar) Loại tụ bù Số pha Q (kVA) Số lượng B1 31,61 KC2-0,22-16-3Y1 3 16 2 B2 237,88 KC2-0,22-40-3Y1 3 40 6 B3 304,3 KC2-0,22-40-3Y1 KC1-1,05-30-2Y1 3 3 40 30 6 2 B4 116,73 KC1-1,05-30-2Y1 3 30 4 B5 96,3 KC2-0,66-50-3Y3 3 50 2 B6 34,16 KC2-0,22-16-3Y1 3 16 2 Sơ đồ thay thế mạng cao áp nhà máy dùng để tính toán bù công suất phản kháng Hình 9 Sơ đồ lắp đặt tại trạm biến áp phân xưởng Hình 10 chương V. thiết kế chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí 1. Giới thiệu chung Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích mặt bằng S = 1300m2. Nếu lấy suất chiếu sáng p0 =12W/m2 thì tổng công suất chiếu sáng phân xưởng là Pcs = 15,6 kW. Các thiết bị chiếu sáng được bố trí đều trên mặt bằng phân xưởng gồm cả phòng sinh hoạt và nghiệp vụ phân xưởng. Trần nhà máy cách mặt bằng 5,5m, các thiết bị đặt cách sàn nhà 0,8m, treo đèn cách trần 0,7m. Hệ số phản xạ trầnsố phản xạ tường 30%. Dùng bóng đèn sợi đốt có cosj = 1 để chiếu sáng. 2. Xác định số lượng và công suất đèn. a. Xác định số lượng đèn Ta có H = h – h1 – h2 = 5,5 – 0,8 – 0,7 = 4m Tra bảng với bóng đèn sợi đốt có ta xác định được khoảng cách giữa các đèn: L = 1,8H = 4.1,8 = 7,2m Chiều rộng phân xưởng là 20m, chiều dài phân xưởng là 65m. Khu sinh hoạt có diện tích bằng 0,1 lần diện tích toàn phân xưởng, gồm 6 phòng và một hành lang. Tại mỗi phòng và hành lang đặt một bóng đèn công suất 100W. Đèn được bố trí thành 3 dãy mỗi dãy cách nhau 7m, và dãy sát tường cách tường 3m. Mỗi dãy có 8 bóng đèn cách đều nhau 7m, cách tường hai đầu phân xưởng 2m. b. Tính toán chiếu sáng phần sản xuất. Sử dụng phương pháp hệ số sử dụng để tính toán công suất đèn chiếu sáng. Ta có công thức F – quang thông mỗi đèn, lm E - độ rọi, lx S – diện tích cần chiếu sáng, m2 k – hệ số dự trữ n – số bóng đèn ksd – hệ số sử dụng của đèn, nó phụ thuộc vào loại đèn, kích thước và điều kiện phản xạ của phòng. Xác định chỉ số phòng tra bảng theo hệ số phản xạ tường, hệ số phản xạ trần, chỉ số phòng ta xác định được ksd = 0,47 lấy Z = 1,2 lấy E = 30 lx S = 20.60 = 1200m2 k = 1,3 n = 24 Ta có Tra bảng tương ứng giữa quang thông và công suất đèn ta được công suất mỗi đèn là p = 300W Vậy tổng công suất chiếu sáng là 24.300 + 7.100 = 7900W = 7,9kW 3. Thiết kế mạng điện chiếu sáng Đặt tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào. tủ gồm 1 aptomat tổng và 7 aptomat nhánh một pha. - Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện bằng giấy tẩm nhựa thông và nhựa không cháy, vỏ chì hay nhôm đặt trong không khí có tiết diện F = 6 mm2 (3´6 + 1´4), Icp = 45A. - Chọn aptomat tổng: Chọn loại EA – 53 – G có : Udm = 380V, Idm = 50A, IN = 5kA - Chọn loại aptomat nhánh Dòng qua aptomat nhánh một pha max: Chọn 7 aptomat một pha cho 7 nhánh loại EA – 52 – G có các thông số sau: Udm = 220V; Idm = 10A; IN = 5KA - Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến tủ bóng đèn: Chọn loại PVC/PVC 2´2,5mm2 với Icp = 27A - Kiểm tra dây đã chọn Cáp từ tủ động lực tới tủ chiếu sáng Chọn theo điều kiện có aptomat: như vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu. Kiểm tra dây dẫn đến các bóng đèn làm tương tự ta có cáp đã chọn đạt yêu cầu - Kiểm tra tổn thất điện áp Do chọn tiết diện dây dẫn vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp. Sơ đồ đi dây chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí Hình 11 Sơ đồ nguyên lý chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí Hình 12