Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho công ty thép Việt – Hàn

W) (theo công thức 3.6) = 65 + 0,05.1312,5 = 130,62(kW) Tổn hao công suất khi cả 2 máy cùng làm việc song song: ΔP2T = nΔP0 ’ + n 1 ΔPN ’ 2 đm pt S S (kW) ΔP2T = 2.21,25 + 2 1 .130,62 2 12500 71,16389 = 154,77(kW) Tổn thất điện năng trong MBA được xác định theo công thức sau: ΔA = n. ΔP0 ’ .t + n 1 ΔPN ’ 2 đm pt S S . τ (kWh) (3.8) ΔA = 2.21,25.8760 + 2 1 .130,62 2 12500 71,16389 .3411=755286,89 (kW) Trong đó: n : Số máy biến áp làm việc song song. t : Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp. Bình thường MBA được đóng điện suốt một năm nên lấy : t = 8760 (h) τ : Thời gian tổm thất công suất lớn nhất được tính như sau: τ = ( 0.124 + TMax . 10 -4 ) 2 . 8760 TMax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất tra (PLI.4, trang 254) sách “Thiết kế cấp điện” ta có : TMax = 5000h Thay số ta có : τ = (0.124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411 (h) Vậy tổn hao điện năng là: ΔA = (kWh) 46 Chi phí tính toán hàng năm của trạm biến áp được tính theo hàm chi phí sau: Z = ε . k + g . ΔA Trong đó: ε : Hệ số khấu hao cơ bản và thu hồi vốn đầu tư, ε = 0.2. k : Vốn đầu tư (1.109 đồng) g : Giá thành hao tổn cho 1kWh ( g = 2000 đồng/kWh ). Thay số ta có: Z = 0,2.1.10 9 + 2000.606767,91 = 1710573794 ( đồng ) *Xét chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của phương án 2: Nếu như phương án 1 ta chon 2 lộ cung cấp điện cho công ty môt đường lấy từ trạm An Lạc, một nguồn lấy từ trạm Đồng Hòa Kiến An nhưng trạm này lại ở rất xa công ty. Như vậy khi đi dây sẽ rất tốn kém và chi phí kim loại màu cũng sẽ tăng lên. Cả hai phương án này đều chọn máy biến áp từ 110/6,6/0,6- 0,4 cũng không nhằm ngoài việc tiết kiệm chi phí vì nếu đi từ 110/22/6/0,6- 0,4 thì sẽ phải xây dựng thêm 1 trạm biến áp trung gian nữa sẽ rất tốn kém. Theo phương án này ta chỉ dùng một máy biến áp trung gian lấy nguồn từ trạm An Lạc máy biến áp cấp điện cho 9 biến áp phân xưởng và chiếu sáng. Tính tổn thất công suất máy biến áp: Các tổn thất ΔQ0 ,ΔQN được tính theo công thức sau: )(140 100 20000.7,0 100 %. 0 kVAr Si Q đm (theo công thức 3.4) )(2100 100 20000.5,10 100 %. kVAr SU Q đmNN (theo công thúc 3.3) Trong đó: i% : Giá trị tương đối của dòng điện không tải, cho trong lý lịch máy. UN%: Giá trị tương đối của điện áp ngắn mạch cho trong lý lịch máy. ΔP0 ’ = ΔP0 + kkt ΔQ0 (kW) (theo công thức 3.5) 47 = 18,8 + 0,05.140 = 25,8(kW) ΔPN ’ = ΔPN + kkt ΔQN (kW) (theo công thức 3.6) = 93,6 + 0,05.2100 = 198,6(kW) Tổn hao công suất khi máy làm việc: ΔPT = ΔP0 ’ + ΔPN ’ 2 đm pt S S (kW) ΔPT = 25,8 + 198,6 2 20000 71,16389 = 159,17(kW) Tổn thất điện năng trong MBA được xác định theo công thức sau: ΔA = ΔP0 ’ .t + ΔPN ’ 2 đm pt S S . τ (kWh) (3.8) ΔA = 25,8.8760+ 198,6 2 20000 71,16389 .3411=680936,883 (kW) Trong đó: n : Số máy biến áp làm việc song song. t : Thời gian vận hành thực tế của máy biến áp. Bình thường MBA được đóng điện suốt một năm nên lấy : t = 8760 (h) τ : Thời gian tổm thất công suất lớn nhất được tính như sau: τ = ( 0.124 + TMax . 10 -4 ) 2 . 8760 TMax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất tra (PLI.4, trang 254) sách “Thiết kế cấp điện” ta có : TMax = 5000h Thay số ta có : τ = (0.124 + 5000.10-4)2.8760 = 3411 (h) Vậy tổn hao điện năng là: ΔA = (kWh) Chi phí tính toán hàng năm của trạm biến áp được tính theo hàm chi phí sau: Z = ε . k + g . ΔA Trong đó: ε : Hệ số khấu hao cơ bản và thu hồi vốn đầu tư, ε = 0.2. 48 k : Vốn đầu tư (700.106 đồng) g : Giá thành hao tổn cho 1kWh ( g = 2000 đồng/kWh ). Thay số ta có: Z = 0,2.700.10 6 + 2000.680936,883 = 1501873766 ( đồng ) *So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hai phương án qua bảng 3.5. Bảng 3.3: So sánh phương án 1 và phương án 2 Stt Đại lƣợng so sánh Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 1 Vốn đẩu tư ban đầu (Đồng) 1.109 700.106 2 Hàm chi phí ( đồng ) 1710573794 1501873766 3 Độ tin cậy cung cấp điện khi bị sự cố (%) 100 100 4 Tổn thất điện (kWh) 154,77 159,17 Qua tính toán phần trên ta thấy phương án 2 khi dùng có khả năng đảm bảo cung cấp,đi dây dễ dàng, ít tốn kém kim loại màu, đầu tư ban đầu thấp hơn. Ngoài ra để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi mất điện, sự cố dùng thêm nguồn dự phòng với máy phát điện 300kW và một máy biến áp BA 6,6/0,4-300KVA cấp điện cho sủa chữa ( được bố trí ở sơ đồ cao áp). Vậy từ phần tính trên ta chọn phương án cấp điện cho nhà máy theo phương án 2. 49 3.1.3. Phƣơng án đi dây mạng cao áp của công ty Công ty thép Việt – Hàn là hộ tiêu thụ loại 1 cho nên để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện ta chọn phương án xây dựng trạm phân phối trung tâm Từ nguồn An Lạc qua 1 máy biến áp MBA 110/6,6kV- 15/20MVA tới phân xưởng sản suất chính và các nhà hành chính liên quan. Chọn máy biến áp theo : SđmBA ≥ SttN Căn cứ vào vị trí công suất phân xưởng ta đặt 9 biến áp bao gồm 8 biến áp cấp điện cho xưởng sản xuất chính và 1 biến áp cấp điện cho chiếu sáng toàn công ty: - Biến áp 1 cấp điện cho nhóm thiết bị 10, 11 – BA1 - Biến áp 2 cấp điện cho nhóm thiết bị 8, 9 – BA2 - Biến áp 3 cấp điện cho nhóm thiết bị 3 – BA3 - Biến áp 4 cấp điện cho nhóm thiết bị 1, 2 – BA4 - Biến áp 5 cấp điện cho nhóm thiết bị 4 – BA5 - Biến áp 6 cấp điện cho nhóm thiết bị 5 – BA6 - Biến áp 7 cấp điện cho nhóm thiết bị 6 – BA7 - Biến áp 8 cấp điện cho nhóm thiết bị 7 – BA8 - Biến áp 9 cấp điện cho chiếu sáng – BA9 50 Bảng 3.4:Lựa chọn máy biến áp Tên MBA SđmBA,kVA Uc, kV UH , kV ΔP0,W ΔPN, W UN% BATG 20000 110 6,6 18800 93600 10,5 BA1 3150 6,6 0,6 6800 27000 7 BA2 4000 6,6 0,6 8000 32500 9 BA3 2000 6,6 0,6 2800 13200 6 BA4 2500 6,6 0,6 3400 15000 6 BA5 1600 6,6 0,6 2700 11000 6 BA6 500 6,6 0,6 1300 4300 4 BA7 1600 6,6 0,6 2700 11000 6 BA8 1600 6,6 0,6 2700 11000 6 BA9 400 6,6 0,6 1060 3600 4 Sơ đồ mạng cao áp như sau: 51 MV2 VCB 7,2kV-600A TR1 6,6/0,6kV 3150kVA LV1 ACB MV3 VCB 7,2kV-600A TR2 6,6/0,6kV 4000kVA LV2 ACB MV4 VCB 7,2kV-600A TR3 6,6/0,6kV 2500kVA LV3 ACB MV5 VCB 7,2kV-600A TR4 6,6/0,6kV 2000kVA LV1 ACB MV6 VCB 7,2kV-600A TR5 6,6/0,6kV 1600kVA LV5 ACB MV7 VCB 7,2kV-600A TR6 6,6/0,4kV 500kVA LV6 ACB MV8 VCB 7,2kV-600A TR7 6,6/0,4kV 1600KVA LV7 ACB MV10 VCB 7,2kV-600A TR9 6,6/0,4kV 400kVA LV11 ACB MV9 VCB 7,2kV-600A TR8 6,6/0,4kV 1600kVA LV8 ACB G MV11 VCB 7,2kV-600A TR10 6,6/0,4kV 300kVA LV12 ACB ATS LV ACB DS 121kV - 1200A PBC 110kV - 10kA GCB 170kV - 1250A 31,5kA ES 121kV - 1200A Main transformer 110/6,6kV - 15/20MVA PBC 110kV - 1200kA NDS 72kV 300A MV1 25kA 7,2kV-2500A6,6kV Bus Bar system Tr¹m An L¹c 110kV ¸nh s¸ng Nguån dù phßng CÊp ®iÖn söa ch÷a Hình 3.1: Sơ đồ mạng cao áp công ty. 52 CHƢƠNG 4. CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 4.1. TÍNH CHỌN CÁP CAO ÁP VÀ HẠ ÁP 4.1.1. Cơ sở lý thuyết tính chọn cáp Dây dẫn và dây cáp trong mạng điện được lựa chọn theo các điều kiện sau đây: o Lựa chọn theo điều kiện phát nóng. o Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện cho phép. Ngoài hai điều kiện trên người ta còn lựa chọn theo kết cấu của dây dẫn và cáp như một sợi, nhiều sợi, vật liệu cách điện v.v... 4.1.2. Các phƣơng pháp lƣa chọn cáp trong mạng điện *Lựa chọn theo điều kiện phát nóng. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và cáp, vật dẫn bị nóng lên. Nếu nhiệt độ dây dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị hư hỏng, hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác, độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Do đó, nhà chế tạo quy định nhiệt độ cho phép với mỗi loại dây, dây cáp. Ví dụ: dây trần có nhiệt độ cho phép là 750C, dây bọc cao su có nhiệt độ cho phép là 55 0 C... Hãy xét trường hợp đơn giản nhất, đó là sự phát nóng của dây trần đồng nhất. Dây dẫn trần đồng nhất là dây có tiết diện không thay đổi theo chiều dài và làm bằng một vật liệu duy nhất. Khi không có dòng điện chạy trong dây dẫn thì nhiệt độ của nó bằng môi trường xung quanh. Khi có dòng điện đi qua, dây dẫn sẽ bị nóng lên. Một phần nhiệt lượng sẽ đốt nóng dây dẫn, phần nhiệt lượng còn lại sẽ tỏa ra môi trường xung quanh. 53 Đối với mỗi loại dây, cáp nhà chế tạo cho trước giá trị dòng điện cho phép Icp dòng Icp ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường là không khí, + 25 0 C, đất 150C. Nếu nhiệt độ môi trường nơi lắp đặt dây dẫn và cáp khác với nhiệt độ tiêu chuẩn nêu trên thì dòng điện cho phép phải được hiệu chỉnh: Icp(hiệu chỉnh) = k.Icp (4.1) Trong đó: Icp : Dòng điện cho phép của dây dẫn, cáp ứng với điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường (A). k : Hệ số hiệu chỉnh, tra trong sổ tay. Vậy điều kiện phát nóng là : Ilv max ≤ Icp (4.2) Trong đó: Ilv max : Dòng điện làm việc lâu dài lớn nhất. Icp : Dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh) của dây dẫn. *Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Tổn thất điện áp trên đường dây được tính theo công thức sau: ΔU = V U QXPR đm . (4.3) Trong đó: P,Q : Công suất tác dụng, phản kháng chạy trên đường dây (kW), (kWAr). R,X : Điện trở, điện kháng của đường dây (Ω). Uđm : Điện áp định mức của dây (kV). Để dễ so sánh người ta thường tính theo trị số phần trăm: Khi đường dây có nhiều phụ tải tập trung, tổn thất điện áp có thể tính: ΔU = 1000 100 . 2 đmU QXPR (4.4) Tổn thất điện áp được tính theo công thức sau: 54 ΔU = V U xQrP đm n i iiii .1 (4.5) Điều kiện ΔU < ΔUcp ; ΔUcp = 5%Uđm 4.1.3. Tính chọn cáp cao áp và hạ áp Để chọn tiết diện dây dẫn ta dựa vào bảng sau: Bảng 4.1: Tiêu chuẩn chọn cáp Đối tƣợng Jkt ΔUcp Icp U ≥ 110 kV Mọi đối tượng X - - U = 6,10,22,35 kV + Đô thị, xí nghiệp + Nông thôn X - - X - - U = 0.4 kV + Đô thị, xí nghiệp + Nông thôn - - - X X - Jkt : Mật độ kinh tế. X : Sử dụng phương pháp chọn tiết diện theo mật độ dòng kinh tế. - : Không sử dụng phương pháp chọn tiết diện theo mật độ dòng kinh tế Tra (PL1.4, trang 254) ta có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax, tra bảng sau sẽ có Jkt = 1,1 A/mm 2 . Bảng 4.2: Mật độ dòng kinh tế theo Tmax. Loại dây dẫn Tmax ≤ 3000h Tmax = 3000 – 5000h Tmax ≥ 5000h A và AC Cáp lõi đồng Cáp lõi nhôm 1.3 3.5 1.6 1.1 3.1 1.4 1 2.7 1.2 *Tính chọn mạng cao áp : Chọn tiết diện dây dẫn theo công thức sau: 55 Fkt = IttNM/ Jkt Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố khi đứt một dây, dây còn lại tải toàn bộ công suất. Isc = 2IttNM < Icp Icp : Dòng điện cho phép Với cáp thì phải kiểm tra điều kiện nhiệt dòng ngắn mạch F ≥ α . IN qđt α : Hệ số nhiệt độ α = 6 với dây đồng, α = 11 với dây nhôm. tqđ : Thời gian quy đổi lấy bằng thời gian ngắn mạch. *Tính chọn cáp mạng hạ áp: Dây hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng: Khc . Icp ≥ Itt Trong đó: Itt : Dòng điện tính toán. Icp: Dòng điện cho phép của cáp. Khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đặt song song. Vì ta đi dây đơn và nhiệt độ nơi sản xuất và nơi sử dụng cáp không chênh lệch là bao nên ta lấy Khc = k1.k2 =1. 4.1.3.1. Tính chọn cáp mạng cao áp Tra sổ tay ta có Tmax = 5000h, đường dây trên không ta chọn dây AC vậy Jkt = 1,1. Vì đi lộ đơn ta có dòng tính toán của nhà máy là: IttCT = 53,76 (A) F = kt ttCT J I = 1,1 76,53 = 48,87 (mm 2 ) Có chiều dài cáp từ trạm An Lạc đến là: l = 220m chọn dây AC-50 khoảng cách trung bình hình học 4 m tra bảng thông số dây AC ta có: 56 r0 = 0,65 Ω/km x0 = 0,435 Ω/km Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp. 110 22,0.435,0.51,718022,0.65,0.55,7305 đmU QXPR U 1731,8V ΔU = 1731,8V < ΔUcp = 10% .Uđm = 10% . 110000 = 11000V Vậy ta chọn AC-50 là hợp lý. 4.1.3.2. Tính chọn cáp mạng hạ áp. Đối với một số các thiết bị, động cơ có công suất lớn ta trực tiếp cấp điện tù các máy biến áp phân xưởng mà không đưa qua tủ phân phối. Còn đối với các động cơ công suất nhỏ thì ta vẫn qua tủ và việc lựa chọn các thiết bị bảo vệ tính như bình thường. *Vì khoảng cách của trạm biến áp trung gian tới các máy biến áp rất nhỏ gần như là sát thanh cái 6,6kV do vậy ta không tính tới cáp mà chọn thanh cái có tiết diện phù hợp. *Tương tự đối với khoảng cách từ thanh cái 6,6kV tới các máy biến áp cũng rất nhỏ do vậy ta không cần chọn cáp loại này. * Chọn cáp từ máy biến áp về tủ phân phối của xưởng và các thiết bị: Khc . Icp ≥ Itt (Khc = 1 vì đi dây đơn và nhiệt độ nơi sản xuất và nhiệt độ môi trường không chênh lệch) Itt = 3.U S đm - Chọn cáp từ máy biến áp 1 tới nhóm thiết bị 10,11( 2 giá cán cuộn) Itt = 532,56A Chọn 2 cáp 3 pha của hãng LENS có kí hiệu cáp 3G95mm2 có Icp = 301A Các cáp từ các máy biến áp khác tới các tủ động lực hoặc các động cơ được tính toán và ghi lại trong bảng sau: 57 Bảng 4.3: Bảng chọn cáp Đƣờng cáp Loại Chiều dài (m) r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) Trạm An Lạc - BATG AC-50 220 0,65 0,435 BA1 – nhóm 10,11 3G300 10 0,0601 0,385 BA2 – nhóm 8,9 3G240 10 0,0754 0,392 BA3 – nhóm 3 3G185 10 0,0991 0,40 BA4 – nhóm 1,2 3G185 10 0,0991 0,40 BA6 – tủ động lực 2 3G95 20 0,193 0,419 BA5 – tủ động lực 1 3G150 20 0,124 0,406 BA7 – tủ động lực 3 3G185 20 0,0991 0,40 BA8 – tủ động lực 4 3G185 20 0,0991 0,40 BA9 – Tủ chiếu sáng 3G150 20 0,124 0,406 4.1.4. Lựa chọn sơ đồ trạm phân phối trung tâm, trạm biến áp trung gian và các trạm biến áp phân xƣởng. Do tính chất của công ty nên ta dung 1 trạm phân phối lấy nguồn từ trạm An Lạc. Chọn dùng máy cắt 110kV do Schneider chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.4 : Thông số máy cắt 110kV Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Icắt N. 3s (kA) Icắt Nmax (kA) Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp (kV) Điện áp chịu đựng xung sét (kV) SB6 123 2000 100 40 230 550 Phía hạ áp máy BATG 58 Bảng 4.5: Thông số máy cắt 6,6 kV Loại máy cắt Uđm (kV) Iđm (A) Icắt N. 3s (kA) Icắt Nmax (kA) Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp (kV) Điện áp chịu đựng xung sét (kV) 3AF 105 - 4 7,2 1250 31,5 80 20 60 Chọn dao cách ly do Liên Xô cũ chế tạo: Bảng 4.6: Thông số kĩ thuật của dao cách ly Loại dao Uđm(kV) Iđm (A) INmax (kA) IN10s (kA) PЛHД-110/60 110 600 80 12 * Bố trí các thiết bị và trạm biến áp phân xưởng Vì các biến áp nằm gần trạm phân phối trung tâm, phía cao áp đặ cầu chì và máy cắt phụ tải. Phía ha áp đối với các động cơ không nằm trong tủ thí ta chọn dùng câc máy cát phụ tải riêng cho từng động cơ này, đối với các tủ phân phối thì ta dùng cầu chì các aptomat nhánh. Mỗi máy biến áp đặt một aptomat tổng Các trạm biến áp cửa phân xưởng sản xuất đặt thêm aptomat liên lạc giữa hai phân đoạn. Cụ thể như sau: Đặt một tủ đầu vào 6,6 kV có máy cắt phụ tải và cầu chì ống thông số kĩ thuật 59 Bảng 4.7: Máy cắt phụ tải 6,6kV Loại MC Uđm (kV) Iđm (A) ICắt N, 3s (kA) Icắt Nmax (kA) Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp (kV) Điện áp chịu đựng xung sét (kV) 3AF 105 - 4 7,2 630 31.5 80 20 60 - Chọn aptomat cho phân xưởng Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng Merlin Gerlin dặt trong tủ tự tạo. Dòng lớn nhất qua aptomat tổng của máy biến áp BA1-3150kVA là: Imax = 3.6,0 3150 3.U SđmBA = 3031,08 (A) Đối với các aptomat còn lại dòng qua aptomat được ghi vào bảng sau: Bảng 4.8: Aptomat tổng SđmBA (kVA) 3150 4000 2000 2500 1600 500 1600 1600 400 Imax (A) 3031,08 3849 1924,5 2405,62 2309,4 721,68 2309,4 2309,4 577,35 - Chọn cầu chì cho tủ động lực 1 Chọn kmm = 5; α = 2,5 Trong đó : Cosυ – Hệ số công suất định mức của động cơ, nhà chế tạo cho. Thường bằng 0,8. kmm – Hệ số mở máy của động cơ, nhà chế tạo cho. Thường bằng 5,6,7. α – Hệ số lấy như sau: Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải thì lấy bằng 2,5. Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải thì lấy bằng 1,6. 60 Uđm – Điện áp định mức lưới hạ áp. η – Hiệu suất của động cơ lấy bằng 1. - Cầu chì bảo vệ máy cắt : Iđc ≥ Iđm = 3.1.8,0.4,0 140 3..cos.đm đmdĐ U P = 252,59(A) Và: Idc ≥ )(18,505 5,2 59,252.5. A IkI đmmmmm Tra bảng (phụ lục IV, trang 288) sách “Thiết kế cấp điện” ta chọn: - Loại cầu chì điện áp thấp kiểu ống IIP-2 do Liên xô chế tạo: Idc =600A Ivỏ = 1000A - Cầu chì bảo vệ 01 máy cắt 75kW: Idc ≥ Iđm = 3.1.8,0.4,0 75 3..cos.đm đmdĐ U P = 135,3(A) Và: Idc ≥ )(73,270 5,2 3,135.5. A IkI đmmmmm Tra bảng (phụ lục IV, trang 288) sách “Thiết kế cấp điện” ta chọn: - Loại cầu chì điện áp thấp kiểu ống IIP-2 do Liên xô chế tạo: Idc= 300A Ivỏ = 350A * Tính toán chọn bộ cầu dao – cầu chì cho nhóm 1 Idc ≥ IttN = 313,63A Idc ≥ 5,2 59,252.7,063,3135.59,252. đmĐsdttNmm IkII 559,90A Chọn bộ cầu dao – cầu chì có: - Idc = 600A, Ivỏ = 1000 A chọn cầu dao có IđmCD = IvỏCC = 1000A Đối với các nhóm phụ tải còn lại tính toán và được ghi vào bảng *Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực tới các động cơ - Tính toán chọn dây cho nhóm 1: 61 Tất cả các dây dẫn trong xưởng chọn loại dây cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo: Chọn k1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây, cáp. k2 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh. Icp – Dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn Vì vậy chọn dây từ tủ động lực 1 tới các thiết bị nhóm 4 Với máy cắt P = 140kW , Iđm = 252,59A là dây cáp 3 lõi PVC(3x95) có Icp = 301A Thử lại với điều kiện: k1.k2.Icp= 301A > Iđm = 252,59 A Kết hợp với điều kiện: k1.k2.Icp > 3 600dcI = 200A Chú ý: + Không cần kiểm tra theo điều kiện ΔUcp vì đường dây ngắn. + Không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch vì ngắn mạch cực động cơ là ngắn mạch xa nguồn, dòng ngắn mạch nhỏ. Tương tự chọn với các thiết bị còn lại trong nhóm và các nhóm động cơ còn lại các kết quả được ghi vào bảng 62 Bảng 4.9: Lựa chọn cầu chì và dây dẫn Tên máy Phụ tải Dây dẫn Cầu chì Pu ,kW Iu, A Mã hiệu Tiết diện (mm 2 ) Mã hiệu Iv/Idc (A) 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm 4 Máy cắt 140 252,59 LENS 3G95 IIP-2 1000/600 Máy cắt 75 135,31 LENS 3G35 IIP-2 350/300 Con lăn kẹp kéo 15 27,06x5 LENS 3G2,5 IIP-2 100/60 Con lăn kẹp kéo 22 39,69 LENS 3G4 IIP-2 100/80 Con lăn kẹp kéo 50 90,21 LENS 3G16 IIP-2 350/200 Động cơ tạo cuộn 100 180,42 LENS 3G50 IIP-2 600/430 Sàn nguội 110 198,46 LENS 3G70 IIP-2 600/500 Máy cắt 140 252,59 LENS 3G95 IIP-2 1000/600 Máy cắt sự cố 45 81,18 LENS 3G16 IIP-2 200/160 Máy cắt phân đoạn 7,5x2 14,24 LENS 3G1,5 IIP-2 60/34 63 1 2 3 4 5 6 7 Nhóm 5 Quạt gió 15 27,06x4 LENS 3G2,5 IIP-2 100/60 Động cơ truyền con lăn 5,5 10,44x6 LENS 3G1,5 IIP-2 60/25 Động cơ con lăn so đầu 2,2 4,17x2 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 Động cơ vó 7,5 14,24 LENS 3G1,5 IIP-2 60/34 Động cơ vó 3,7 7,02 LENS 3G1,5 IIP-2 60/15 Động cơ vó 15 27,06x2 LENS 3G2.5 IIP-2 100/60 Cưa 15 27,06x3 LENS 3G2,5 IIP-2 100/60 Nhóm 6 Máy cắt 37 70,26 LENS 3G10 IIP-2 200/160 Quạt gió 132 238,15 LENS 3G70 IIP-2 1000/600 Động cơ làm mát 110 198,46x3 LENS 3G70 IIP-2 600/500 Động cơ bàn con lăn 0,55 1,04x6 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 Động cơ tháp nước 22 39,69x2 3G4 100/80 64 Nhóm 7 Động cơ bơm nước 75 135,31x2 LENS 3G35 IIP-2 350/300 Động cơ bơm nước 55 99,23x2 LENS 3G16 IIP-2 350/200 Động cơ máy nén khí 150 270,63x3 LENS 3G95 IIP-2 1000/600 Động cơ bàn nạp phôi 7,5 14,24 LENS 3G1,5 IIP-2 60/34 Động cơ bàn nhận phôi 3,7 7,02 LENS 3G1,5 IIP-2 60/15 Động cơ bơm mỡ cán thô 0,37 0,7 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 Động cơ bơm mỡ cán trung 0,75 1,42 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 Động cơ bơm mỡ cán tinh 0,85 1,61 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 Động cơ bơm mỡ cán block 0,85 1,61 LENS 3G1,5 IIP-2 15/10 65 1 2 3 4 5 6 7 Động cơ bơm dầu cán thô 22 39,69 LENS 3G4 IIP-2 100/80 Động cơ bơm dầu cán trung 25 47,47 LENS 3G6 IIP-2 200/100 Động cơ bơm dầu cán tinh 25 47,47 LENS 3G6 IIP-2 200/100 Động cơ bơm dầu cán block 30 56,97 LENS 3G10 IIP-2 200/125 Động cơ bơm dầu bó cuộn 30 56,97 LENS 3G10 IIP-2 200/125 Động cơ bơm dầu bó thanh 22 39,69 LENS 3G4 IIP-2 100/80 66 4.2. TÍNH NGẮN MẠCH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 4.2.1. Mục đích của việc tính ngắn mạch Ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị nối tắt lại qua một tổng trở có điện trở xấp xỉ bằng 0. Khi xảy ra ngắn mạch thì trong mạch điện sẽ phát sinh ra quá trình quá độ dẫn đến sự thay đổi đột ngột của dòng điện và điện áp. Dòng điện tăng lên tới một giá trị rất lớn có thể hàng chục tới hàng trăm kA. Sau đó lại giảm đến giá trị xác lập còn điện áp giảm xuống điện áp ngắn mạch rồi xuống điện áp ổn định. Vì vậy, ngắn mạch là một sự cố nguy hiểm vì dòng ngắn mạch lớn sẽ gây phát nóng cục bộ các phần mà dòng ngắn mạch đi qua, làm hỏng các thiết bị điện, gây lực điện động phá vỡ cuộn dây, sứ cách điện, biến dạng khí cụ. Khi ngắn mạch điện áp tụt xuống động cơ ngừng quay làm hỏng sản phẩm, gây mất điện cho hệ thống. Vậy mục đích ta phải tính ngắn mạch cho hệ thống điện để:  Lựa chọn thiết bị điện.  Tính toán thiết kế bảo vệ rơ le.  Tìm các biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch. Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là: Ngắn mạch ba pha. Ngắn mạch hai pha. Ngắn mạch một pha chạm đất. Ngắn mạch hai pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch ba pha là nghiêm trong nhất. Vì vậy thường người ta căn cứ vào dòng điện ba pha để lựa chọn các thiết bị điện. 4.2.2. Tính toán ngắn mạch cho hệ thống cung cấp điện 4.2.2.1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp 67 Cần tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm phân phối trung tâm (PPTT) để kiểm tra máy cắt, thanh góp và tính điểm ngắn mạch N2 tại phía cao áp trạm biến áp trung gian (BATG) để kiểm tra cáp, máy cắt, tủ cao áp của máy biến áp trung gian (MBATG). Từ sơ đồ thay thế ta có XH = 3 22 10.20 110 N tb S U 0,605 (Ω) Đường dây từ trạm khu vực BAKV đến trạm phân phối trung tâm PPTT là dâu AC-50 nên có : R = r0 . l/n X = x0 . l/n Lộ từ trạm An Lạc đến : l = 0,22 km XHT ZC2 N 2 HT TBAKV MC N2 Cáp ngầm TBATG TPPTT N1 ZC1 N 1 Hình 4.1: Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch mạng cao áp. 68 Bảng 4.10: Tổng trở dây dẫn Đƣờng cáp Loại Chiều dài (m) r0 (Ω/km) x0 (Ω/km) R (Ω) X (Ω) Trạm An Lạc - BATG AC-50 220 0,65 0,435 0,143 0,0957 BA1 – nhóm 10,11 3G300 10 0,0601 0,385 0,000601 0,00385 BA2 – nhóm 8,9 3G240 10 0,0754 0,392 0,000754 0,00392 BA3 – nhóm 3 3G185 10 0,0991 0,40 0,000991 0,004 BA4 – nhóm 1,2 3G185 10 0,0991 0,40 0,000991 0,004 BA5 – tủ động lực 1 3G95 20 0,193 0,419 0,00386 0,00838 BA6 – tủ động lực 2 3G150 20 0,124 0,406 0,00124 0,00812 BA7 – tủ động lực 3 3G185 20 0,0991 0,40 0,00198 0,008 BA8 – tủ động lực 4 3G185 20 0,0991 0,40 0,00198 0,008 BA9 – Tủ chiếu sáng 3G150 30 0,124 0,406 0,00372 0,0121 R = 0,65 . 0,22 = 0,143 Ω X = 0,435 . 0,22 = 0,0957 Ω Tổng trở : Z = R + jX = 0,143 + j.0,0957 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N1 là: IN1 = )(8,88 605,00957,0143,0.3 110 3. 221 kA Z U tb ixlN1 = 1,8. 2 . IN1 = 2 . 1,8 . 88,8 = 226 (kA) 4.2.2.2. Tính toán ngắn mạch phía hạ áp Ta có thể coi máy biến áp trung gian là nguồn vì nó được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn vì vậy điện áp phía hạ áp không đổi khi xảy ra ngắn mạch. * Tính toán ngắn mạch tại N2: 69 Dòng nhắn mạch tại N2: IN2 = )(32,88 605,00957,000385,0000601,0143,0.3 110 3. 221 kA Z U tb Trị số dòng ngắn mạch xung kích: ixk = 1,8. 2 . IN2 = 1,8 . 2 . 88,32 = 224,82 (kA) Các dòng nhắn mạch tại các thanh cái được ghi vào bảng sau: Bảng 4.11: Các giá trị dòng ngắn mạch Stt Các điểm ngắn mạch Các giá trị dòng ngắn mạch IN (kA) ixk (kA) 1 Điểm N1 88,8 226 2 Điểm N2 88,32 224,82 3 Điểm N3 87,83 223,59 4 Điểm N4 87,33 222,33 5 Điểm N5 86,84 221,07 6 Điểm N6 85,79 218,39 7 Điểm N7 84,85 216 8 Điểm N8 83,92 213,65 9 Điểm N9 83,02 211,35 10 Điểm N10 81,68 207,92 4.3. TÍNH CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CAO ÁP VÀ HẠ ÁP 4.3.1. Tính chọn và kiểm tra máy cắt. Tính chọn và kiểm tra máy cắt theo điều kiện sau: Bảng 4.12: Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV UđmMC ≥ UđmLĐ Dòng điện định mức, A IđmMC ≥ Icb Dòng điện cắt định mức, kA ICđm ≥ IN 70 Dòng điện ổn định động, kA Iđ.đm ≥ ixk Công suất cắt định mức Sđm cắt ≥ SN *Kiểm tra máy cắt phía cao áp: Bảng 4.13: Kiểm tra máy cắt Stt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Kết quả Định mức chọn Tính toán 1 Điện áp định mức (kV) 123 110 2 Dòng điện định mức (A) 2000 53,57 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 40 20 4 Dòng điện ổn định động (kA) 100 88,8 5 Công suất cắt định mức 80 20 *Kiểm tra máy cắt phía cao áp máy biến áp trung gian (MBATG) : Chọn dùng máy cắt 110kV do Schneider chế tạo lại SB6 Bảng 4.14: Kiểm tra máy cắt Stt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Kết quả Định mức chọn Tính toán 1 Điện áp định mức (kV) 123 110 2 Dòng điện định mức (A) 2000 69,28 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 40 19,2 4 Dòng điện ổn định động (kA) 100 48,38 5 Công suất cắt định mức (MVA) 80 12 *Kiểm tra máy cắt phía hạ áp : 71 Bảng 4.15: Kiểm tra máy cắt Stt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Kết quả Định mức chọn Tính toán 1 Điện áp định mức (kV) 7,2 6,6 2 Dòng điện định mức (A) 1250 450 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 40 23 4 Dòng điện ổn định động (kA) 100 48 5 Công suất cắt định mức (MVA) 80 40 4.3.2. Tính chọn và kiểm tra dao cách ly Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly theo điều kiện sau: Bảng 4.16: Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly Đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức, kV UđmMC ≥ UđmLĐ Dòng điện định mức, A IđmMC ≥ Icb Dòng điện cắt định mức, kA ICđm ≥ IN Dòng điện ổn định động, kA Iđ.đm ≥ ixk Dòng điện ổn định Inh.đm ≥ I∞ . nhdm qd t t . Bảng 4.17: Kiểm tra dao cách ly Stt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Kết quả Định mức chọn Tính toán 1 Điện áp định mức (kV) 110 110 2 Dòng điện định mức (A) 600 62,37 3 Dòng điện cắt định mức (kA) 80 30 4 Dòng điện ổn định động (kA) 12 6 72 4.3.3. Kiểm tra cáp đã chọn Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng ngắn mạch là lớn nhất. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F ≥ α . I∞ . qdt = 11 . 88,8. 001,0 = 30,88(mm 2 ) Vậy chọn dây AC-50 là hợp lý 4.3.4. Tính chọn và kiểm tra thanh dẫn Thanh dẫn được chọn lựa theo điều kiện phát nóng Bảng 4.18: Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn Đại lƣợng chọn và kiểm tra Điều kiện Dòng phát nóng lâu dài cho phép, A k1. k2. k3. Icp ≥ Icb Khả năng ổn định động, kG/cm2 σcp ≥ σtt Khả năng ổn định nhiệt. mm2 Inh.đm ≥ α. I∞. qdt Icp = k1. k2. k3. Icpth Trong đó: Icp : Dòng điện cho phép của thanh dẫn. Icpth : Dòng điện cho phép của 1 thanh dẫn khi nhiệt độ thanh dẫn là 70 0 C nhiệt độ môi trường xung quanh là 250C. k1 = 1 : Hệ số hiệu chỉnh đặt thanh dẫn thẳng đứng. k2 = 1 : Hệ số hiệu chỉnh khi xét trường có nhiều thanh ghép lại. k3 = 1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh khắc nhiệt độ tiêu chuẩn, t0mt = 45 0 C. Kiểm tra độ bền động của thanh cái. Điều kiện: σtt ≥ σcp Trong đó: σtt : Ứng suất tính toán của thanh cái, xuất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động dòng ngắn mạch. 73 σcp : Ứng suất cho phép của thanh cái. Với thanh góp nhôm σcp = 700kG/cm 2 Với thanh góp đồng σcp = 1400kG/cm 2 Trình tư tính toán σtt : Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây trên 1cm: Ftt = 1.76.10 -2 . a l . ixk (kG) Ftt = 1.76.10 -2 . 2,1 2,3 . 226 = 10,6(kG) Trong đó: Ixk : Dòng điện xung kích khi ngắn mạch 3 pha, kA. a : Khoảng cách giữa các pha, cm. Xác định mô men uốn M: M = Ftt . 10 l (kGcm) M = Ftt . 10 l = 10,6 . 10 320 = 339,2 (kG.cm) Mặt khác: W = 6 3.6,0 2 = 0,90 (cm 3 ) Khi đó ứng xuất tính toán thanh dẫn là: σtt = W M = 9,0 2,339 = 376,88 (kG/cm 2 ) σtt = 376,88 kG/cm 2< σcp = 1400 kG/cm 2 + Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt. + Kiểm tra thanh dẫn theo điều kiện ổn định động dòng ngắn mạch. Thanh dẫn đặt trên sứ, khoảng cách giữa các sứ là l = 320cm khoảng cách giữa các pha là a = 120cm. + Chọn thanh dẫn 74 Dòng điện lớn nhất qua thanh góp khi máy biến áp quá tải 30%: Itt = 1,3 . 110.3 20000 = 136,46 (A) Vậy ta chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật có tiết diện 90mm2 và kích thước là 30x3 có dòng cho phép là 405 (A) Thanh dẫn đặt nằm ngang k1 = 0,95 mỗi pha có một thanh dẫn k2 = 1 Nhiệt độ môi trường cực đại là 450C k3 = 0 max tt tt CPTD CPTD tmax : Nhiệt độ môi trường cực đại. tCPTD : Nhiệt độ thanh dẫn cho phép. t0 = 30 0 C tCPTD = 70 0 C k3 = 8,0 3070 4570 Dòng điện cho phép hiệu chỉnh của thanh: IHCCP = 0,95 . 1 . 0,8 . 405 = 342 A ICP = 136,46A > Itt = 342A Kiểm tra thanh dẫn theo ổn định nhiệt ngắn mạch FCP ≥ a. I∞ qdt tqd : Thời gian chiu đựng của thanh dẫn = 0,5s. a : Khoảng cách giữa các thanh dẫn a = 120cm = 1,2 m. FCP ≥ 1,2 . 88,8 . 5,0 = 75,34 mm Từ trên ta thấy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn các điều kiện. 4.3.5. Tính chọn và kiểm tra sứ Sứ có tác dụng vùa làm giá đỡ bộ phận mang điện vừa làm vật cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Do vậy sứ phải có độ bền chịu được lực điện động do dòng điện ngắn mạch gây ra, chịu được điện áp của mạng. 75 Các điều kiện chọn và kiểm tra sứ như sau: Bảng 4.19: Điều kiện chọn và kiểm tra sứ. Stt Đại lƣợng chọn và kiểm tra Kí hiệu Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức Uđm.sứ Uđm.sứ ≥ Uđm mang 2 Dòng điện định mức đối với sứ Iđm.sứ Iđm.sư ≥ Ilv.max 3 Lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp Fcp ≥ k.Ftt 4 Dòng ổn định nhiệt cho phép Iôdn Iôdn ≥ I∞ Trong đó: Fcp : Lực cho phép tác động lên đầu sứ (kG). Ftt : Lực tính toán đầu sứ (kG). Ta có: F ’ tt = Ftt . H H ' ; K = H H ' Ftt = 1,76.10 -2 . ixk . a l l : Là khoảng cách 2 sứ liên tiếp trên 1 pha (100cm). a : Là khoảng cách giữa 2 pha (=40cm) Ftt = 1,76 . 10 -2 .226. 40 100 = 9,9 (kG) Bảng 4.20: Thông số của sứ OФ – 123 - 375 Loại sứ Uđm (kV) Phụ tải phá hoại (kG) Khối lƣợng (kg) OФ – 123 - 375 110 375 7,1 4.3.6. Chọn và kiểm tra chống sét van Chống sét van dùng để chống sét đánh từ ngoài đường dây trên không truyền vào trạm biến áp, trạm phân phối. Chống sét van được chọn theo điều kiện sau: 76 Điện áp định mức: Uđm ≥ Uđm mang Phía hạ áp ta chọn chống sét hạ thế Uđm ≥ Uđm mang ha ap* Theo điều kiện trên ta chọn chống sét van của Liên Xô cũ chế tạo có thông số sau: Bảng 4.21: Thông số chống sét van Loại Uđm (kV) Umax (kV) Uđ,thủng (kV) f = 50Hz Uđ.thủng.xk(kV) Khi t=2-10s Khối lƣợng ( kg) PBC-110 110 126 200 285 212 4.3.7. Tính chọn và kiểm tra biến dòng và biến áp đo lƣờng 4.3.7.1. Tính chọn và kiểm tra biến dòng đo lƣờng. Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kì xuống 5A (đôi khi 1A và 10A) nhằm cấp nguồn dòng cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hóa Riêng biến dòng hạ áp chỉ cấp nguồn cho đo đếm. Biến dòng được gọi là TI hoặc BI. Máy biến dòng được chọn theo cấp điện áp, dòng điện phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại Nó được kiểm tra theo các điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua cụ thể như sau: 1. Sơ đồ nối dây và kiểu máy. 2. Điện áp định mức: Uđm.BI ≥ Uđm.lưới. 3. Dòn điện định mức: Iđm.BI ≥ Ilvmax. 4. Cấp chính xác. 5. Phụ tải thứ cấp: Zđm.BI ≥ Z2 = Zdc + Zdd Zdc : Tổng trở phụ tải của các dụng cụ đo. Zdd : Tổng trở dây dẫn đến các dụng cụ đo. 77 Theo phụ tải định mức phía thứ cấp S2đmBI ≥ S2tt. S2tt : Phụ tải tính toán ở cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng trong điều kiện làm việc bình thường. S2đmBI = I 2 2đm. Z2đm 6. Ổn định động: 2 Kđ. Iđm1 ≥ ixk Kđ : Bội số ổn định động của BI. Iđm1 : Dòng điện sơ cấp của BI. 7. Ổn định nhiệt: (Iđm1. Knh.đm) 2 tnh.đm ≥ BN Knh.đm : Bội số ổn định nhiệt định mức của BI. Inh.đm : Thời gian ổn định nhiệt định mức của BI. * Chọn biến dòng cao áp 110kV: Chọn biến áp do Liên Xô cũ chê tạo có các mthoong số sau: Bảng 4.22: Thông số máy biến dòng 110kV Loại Uđm (kV) Iđm sơ cấp ( A) Cấp chính xác 0,5 Khối lƣợng (kg) TPH-110Y1 110 2000 40 950 *Chọn biến dòng hạ áp 6,6kV: Ta chọn biến dòng do công ty thiết bị đo điện chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.23: Thông số máy biến dòng 6,6kV Loại Uđm (kV) Dòng sơ cấp (A) Dòng thứ cấp(A) Dung lƣợng (VA) Cấp chính xác Dòng ổn đinh động (kA) Dòng ổn định nhiệt (kA) CT 6,6 5000 5 30 0,5 400 1 4.3.7.2. Tính chọn và kiểm tra biến áp đo lƣờng. 78 Máy biến áp đo lường hay máy biến điện áp, kí hiệu là BU hoặc TU dùng để biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100V hoặc 100/ 3 V, cấp nguồn cho các mạch đo lường, điều khiển, tín hiệu bảo vệ. Máy biến điện áp được chế tạo với điện áp 3kV trở lên. Máy biến áp đo lường được chọn theo các điều kiện sau: 1. Điện áp định mức. 2. Sơ đồ đấu dây kiểu máy. 3. Cấp chính xác. 4. Công suất định mức. 5. Chọn dây dẫn nối BU với các dụng cụ đo lường. * Chọn biến áp cao áp 110kV: Chọn máy biến áp đo lường loại do Liên Xô chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.24: Thông số máy biến áp đo lường Loại Điện áp định mức (V) Công suất định mức VA khi cấp chính xác Công suất lớn nhất (VA) Khối lƣợng (kg) Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 HKФ-110 110000: 3 100: 3 150 500 1000 2000 875 *Chọn máy biến áp hạ áp 6,6kV: Chọn máy biến áp đo lường cũng do Liên Xô cũ chế tạo loại HTMИ-6 có thông số như sau: Bảng 4.25: Thông số máy biến áp đo lường Loại Điện áp định mức (V) Công suất định mức VA khi cấp chính xác Công suất lớn nhất (VA) Khối lƣợng (kg) Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 HTMИ-6 6000 100 -100: 3 80 150 320 700 105 79 4.3.8. Chọn aptomat cho phân xƣởng, các tủ phân phối và động cơ * Chọn aptomat cho tủ phân phối số 1 Aptomat được chọn theo điều kiện sau: UđmA UđmLĐ IđmA ITT ICđm IN Ta có dòng điện tính toán của nhóm 1: Itt1 = 7,0.4,0.3 73,654 cos..3 1 đm tt U P = 1350A IđmBA = A U S đmBA đmB 4,2309 4,0.3 1600 .3 Vậy ta chọn aptomat loại M25 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.26: Thông số kỹ thuật aptomat tổng Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M25 3 690 2500 75 * Chọn aptomat cho tủ 2 Ta có dòng điện tính toán của nhóm 2: Itt2 = 7,0.4,0.3 12,149 cos..3 2 đm tt U P = 307,48A IđmBA = A U S đmBA đmB 68,712 4,0.3 500 .3 Chọn aptomat do M08 do hãng Merlin Gerin chế tạo Bảng 4.27: Thông số kỹ thuật aptomat tổng tủ 2 Loại Số cực UĐM(V) Iđm(A) IN(kA) M08 3 690 800 40 * Chọn aptomat cho tủ 3 80 Ta có dòng điện tính toán của nhóm 3: Itt2 = 7,0.4,0.3 82,476 cos..3 3 đm tt U P = 983,18A IđmBA = A U S đmBA đmB 4,2309 4,0.3 1600 .3 Vậy ta chọn aptomat loại M25 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.28: Thông số kỹ thuật aptomat tổng Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M25 3 690 2500 75 * Chọn aptomat cho tủ 4 Ta có dòng điện tính toán của nhóm 4: Itt2 = 7,0.4,0.3 8,706 cos..3 4 đm tt U P = 1457,4A IđmBA = A U S đmBA đmB 4,2309 4,0.3 1600 .3 Vậy ta chọn aptomat loại M25 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.29: Thông số kỹ thuật aptomat tổng Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M25 3 690 2500 75 * Đối với các động cơ công suất lớn ta chọn aptomat riêng cho từng động cơ - Đối với giá cán thanh có P= 250kW có Itt = 343,66A, Uđm = 600V Chọn aptomat loại M08 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.30: Thông số kỹ thuật aptomat 81 Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M08 3 690 800 40 - Đối với giá cán thanh có P=300kW, có Itt = 412,39A, Uđm = 600V Chọn aptomat loại M08 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.31: Thông số kỹ thuật aptomat Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M08 3 690 800 40 - Đối với giá cán thanh có P = 400kW, có Itt = 549,85A, Uđm = 600V Chọn aptomat loại M08 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.31: Thông số kỹ thuật aptomat Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M08 3 690 800 40 - Đối với giá giá cán cuộn có P = 850kW, có Itt = 1168,44A, Uđm = 600V Chọn aptomat loại M12 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau: Bảng 4.32: Thông số kỹ thuật aptomat Loại Số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) M12 3 690 1250 40 Sau đây là sơ đồ bố trí các tủ động lực và các nhóm thiết bị: 82 3G 30 0 3G 30 0 MC- 3AF105-4 7,2kV- 630A BA1 - 3150kVA 6,6/0,6 kV M12 - 1250A 6,9kV M12 - 1250A 6,9kV 3G 30 0 P(kW) Itt/Ikd Tên 850 850 1022,39/1700 1022,39/1700 Gi¸ c¸n cuén Gi¸ c¸n cuén Hình 4.2: Sơ đồ bố trí thiết bị nhóm 1. 83 3G 24 0 P(kW) Itt/Ikd Tên 400 BA2 - 4000kVA 6,6/0,6 kV 400 400 400 400 400 3G 24 0 3G 24 0 3G 24 0 3G 24 0 6xM08 - 800A 6,9kV 3G 24 0 MC- 3AF105-4 7,2kV- 630 3G 24 0 P(kW) Itt/Ikd Tên 400 400 400 400 400 400 giá cán thanh giá cán thanh giá cán thanh giá cán thanh giá cán thanh giá cán thanh 481,12/800 481,12/800 481,12/800 481,12/800481,12/800481,12/800 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí thiết bị nhóm 2. 84 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 4x(M08 6,9kV - 800A) 3AF 150-4 600A - 7,2kV BA3 - 2500kVA 6,6/0,6 kV 3G 18 5 P(kW) Itt/Ikd Tên 360,8/600 360,8/600 360,8/600 360,8/600 Giá cán thanh Giá cán thanh Giá cán thanh Giá cán thanh 300 300 300300 Hình 4.4: Sơ đồ bố trí thiết bị nhóm 3. 85 3G 18 5 BA4 - 2500kVA 6,6/0,6 kV 8xM08 - 800A 6,9kV MC- 3AF150-4 7,2kV-630A 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 3G 18 5 P(kW) Tên 250 300,7/500 300,7/500 300,7/500 300,7/500 300,7/500 300,7/500 360,8/600 360,8/600 250 250 250 250 250 300 300 Itt/Ikd gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh gi¸ c¸n thanh Hình 4.5: Sơ đồ bố trí thiết bị nhóm 4. 86 3 G 2 ,5 100 60 3 G 2 ,5 100 60 3 G 4 100 80 3 G 1 6 350 200 100 60 1000 600 3 G 9 5 1000 600 3 G 2 ,5 3 G 9 5 M08 6,9kV - 800A 3AF 150-4 600A - 7,2kV BA5 - 1600kVA 6,6/0,4 KV 350 300 3 G 3 5 600 430 3 G 5 0 600 500 3 G 7 0 3 G 1 8 5 P(kW) Itt/Ikd Tên 15 15 15 15 15 22 50 45 7,5 7,5 140 10075 110 140 MC MC MC 27,1/30 27,1/30 27,1/3027,1/30 27,1/30 39,7/44 252/280198/200180/200135/15013/1581/9090/100 con l¨n con l¨n con l¨n con l¨n con l¨n con l¨n con l¨n MC sù cè MC ph©n ®o¹n MC ph©n ®o¹n §C t¹o cu«n sµn nguéi 252/28013/15 Hình 4.6: Sơ đồ tủ động lực 1. 87 P(kW) Itt/Ikd Tên 15 5,5 15 5,5 15 5,5 15 5,5 5,5 5,5 15 152,2 2,2 7,5 3,7 15 15 15 qu¹t giã qu¹t giã qu¹t giã qu¹t giã §C truyÒn con l¨n §C truyÒn con l¨n §C truyÒn con l¨n §C truyÒn con l¨n §C truyÒn con l¨n §C truyÒn con l¨n §C vã §C vã §C con l¨n §C con l¨n §C vã §C vã C-a C-a C-a 9,9/119,9/11 9,9/119,9/119,9/11 9,9/1127,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/30 27,1/303,9/4.4 3,9/4.4 13,5/18.7 6,6/7 3G 2, 5 15 10 3G 2, 5 15 10 3G 2, 5 15 10 3G 2, 5 100 80 100 80 200 160 3G 2, 5 600 500 3G 1, 5 3G 2, 5 M08 6,9kV - 800A 3AF 150-4 600A - 7,2kV BA6 - 500kVA 6,6/0,4 kV 200 160 3G 2, 5 200 160 3G 2, 5 200 160 3G 4 3G 15 0 Hình 4.7: Sơ đồ tủ động lực 2. 88 3G 1, 5 15 10 3G 1, 5 15 10 3G 1, 5 15 10 3G 10 100 80 100 80 200 160 3G 70 1000 600 3G 70 600 500 3G 70 600 500 3G 70 600 500 3G 10 3G 10 M08 6,9kV - 800A 3AF 150-4 630A - 7,2kV BA7 - 1600kVA 6,6/0,4 kV 3G 18 5 P(kW) Itt/Ikd Tên 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 22 4 22 15 37 7,5 132 110 110 110 0,9/3 0,9/3 0,9/3 0,9/3 0,9/3 0,9/3 198/200198/200198/20039,7/44 39,7/44 27,1/30 238/2647,2/8 66,7/74 13,5/15 bµn l¨n bµn l¨n bµn l¨n bµn l¨n bµn l¨n bµn l¨n th¸p n-íc th¸p n-íc th¸p n-íc th¸p n-íc xe caMC lµm m¸t lµm m¸t lµm m¸t qu¹t giã Hình 4.8:Sơ đồ tủ động lực 3. 89 3 G 1 6 350 200 3 G 1 6 350 200 3 G 3 5 350 300 3 G 3 5 350 300 350 200 350 300 3 G 9 5 1000 600 3 G 1 0 3 G 1 6 M25 6,9kV - 2500A 3AF 150-4 600A - 7,2kV BA8 - 1600kVA 6,6/0,4 kV 350 300 3 G 1 6 1000 600 3 G 9 5 1000 600 3 G 9 5 3 G 1 8 5 Itt/Ikd Tên b¬m n-íc b¬m n-íc b¬m n-íc b¬m n-íc m¸y nÐn khÝ m¸y nÐn khÝ m¸y nÐn khÝ b¬m dÇu bã thÐp b¬m dÇu bã thÐp b¬m dÇu c¸n trung b¬m dÇu c¸n tinh b¬m dÇu c¸n th« b¬m dÇu c¸n block n¹p ph«i nhËn ph«i b¬m mì c¸n block b¬m mì c¸n trung b¬m mì c¸n tinh b¬m mì c¸n th« 25 25 22 30 3,7 55 7,5 55 30 22 0,37 7575 0,85 150 0,85 0,75 150 150P(kW) 45/50 45/50 40/44 54/60 6/7 54/60 40/44 0.6/0.7 1.5/1.7135/150 270/300 1.5/1.7 270/300270/30099/11013,5/15 135/150 1.3/1.5 99/110 Hình 4.9:Sơ đồ tủ động lực 4. 90 CHƢƠNG 5. TÍNH BÙ COSΨ CHO CÔNG TY THÉP VIỆT – HÀN 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Điện năng là năng lượng chủ yếu của xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm của điện năng trong xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn. Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra được nhiều điện nhất, đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn đấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị ngày càng giảm. Tính chung cho toàn hệ thống điện thường có 10 – 15% năng lượng được phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối tổn thất điện năng trong hệ thống điện (chỉ xét đến đường dây và máy biến áp). Từ bảng phân tích chúng ta thấy rằng tổn thất điện năng trong mạng có U = 0.1 – 10kV (tức mạng trong các xí nghiệp) chiếm tới 64.4% tổng số điện năng tổn thất. Sở dĩ như vậy, bởi vì điện mạng trong xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán từng phụ tải gây nên tổn thất điện năng lớn. Vì thế, việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm trong xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp mà còn có lợi chung cho nền kinh tế quốc dân. Hệ số công suất cosυ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Hệ số công suất cosυ của xí nghiệp nước ta hiện nay nói chung còn thấp (khoảng 0.6 – 0.7), chúng ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên tới 0.9. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosυ: 91 - Giảm được tổn thất công suất trên mạng điện. - Giảm được tổn thất điện áp trên mạng điện. - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Để nâng cao hệ số công suất cosυ có nhiều phương pháp khác nhau nhưng được chia làm hai nhóm chính: Nâng cao hệ số công suất cosυ tự nhiên: Nâng cao hệ số công suất cosυ tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như : áp dụng các quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết điện v.v Như vậy, nâng cao hệ số cosυ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế mà không phải đặt thêm thiết bị bù. Vì thế khi xét đến vấn đề nâng cao hệ số cosυ bao giờ cũng phải xét tới các biện pháp nâng cao hệ số cosυ tự nhiên trước tiện, sau đó mới xét tới biện pháp bù công suất phản kháng. Nâng cao hệ số công suất cosυ bằng phương pháp bù. Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, ta giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây do đó nâng cao được hệ số cosυ của mạng. Biện pháp bù không giảm được lượng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ dùng điện mà chỉ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây mà thôi. Vì thế, chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cosυ tự nhiên mà không đạt yêu cầu thì chúng ta mới xét tới phương pháp bù. Nói chung hệ số cosυ tự nhiên của các xí nghiệp cao nhất cũng không đạt tới 0.9 (thường vào khoảng 0.7 – 0.8) vì thế ở các xí nghiệp hiện đại bao giờ cũng phải đặt các thiết bị bù. Cần chú ý rằng bù công suất phản kháng Q ngoài mục đích chính là nâng cao hệ số công suất cosυ để tiết kiệm điện còn có tác dụng không kém phần quan trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp của mạng cung cấp. 92 Các thiết bù được sử dụng là tụ điện (loại thiết bị điện tĩnh), máy bù đồng bộ và động cơ không đồng bộ rô to dây quấn được đồng bộ hóa, nhưng tụ điện được sử dụng rộng rãi hơn cả do chúng có : Ưu điểm : - Tổn thất công suất bé. - Không có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng. Nhược điểm : - Tụ điện nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực của tụ điện, khi điện áp tăng đến 110%Uđm. - Tụ điện có cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng. Các phương pháp điều khiển dung lượng bù: - Điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian. - Điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp. - Điều chỉnh dung lượng bù theo dòng điện phụ tải. - Điều chỉnh dung lượng bù theo hướng đi của công suất phản kháng. Có các vị trí bù như sau: - Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp các trạm biến áp phân xưởng. - Đặt tụ bù tại các trạm phân phối phân xưởng, các tủ trong phân xưởng. - Đặt tụ bù phía thanh cái trạm phân phối trung tâm. 93 5.2. TÍNH CHỌN TỤ BÙ Vì nhà máy có công suất rất lớn nên việc bù ở phía hạ áp là không kinh tế vì cần dùng rất nhiều tụ nên ở đây ta xét đến việc bù ở thanh cái 6,6kV, vì công ty có rất nhiều các động cơ công suất lớn và hầu hết tới 98% làm việc liên tục nếu đặt thiết bị bù phân tán sẽ rất tốn kém. Yêu cầu lựa chọn tụ bù để nâng cao hệ số công suất cosυ của công ty thép Việt – Hàn lên 0,95 Công suất tính toán của công ty là : S = 7895,93 + j7884,58 Hệ số cosυ của nhà máy theo tính toán của chương 2 là cosυ = 0,70 Số liệu tính toán của trạm biến áp phân xưởng: Stt = P + jQ (kVA) Từ đây tính được tổng công suất phản kháng cần bù để nâng cosυ của công ty từ 0,7 lên 0,95: Qb = P (tgυ1 – tgυ2) = 7895,93 . (1,02 – 0,33) = 5448 (kVAr) Như vậy dung lượng cần bù là 5448 kVAr Do đó ta chọn 4 tụ bù loại có VCB- 300A 94 MV2 VCB 7,2kV-600A TR1 6,6/0,6kV 2000kVA LV1 ACB 2500A 42kA MV3 VCB 7,2kV-600A TR2 6,6/0,6kV 3000kVA LV2 ACB 3200A 50kA MV4 VCB 7,2kV-600A TR3 6,6/0,6kV 4000kVA LV3 ACB 4000A 65kA MV5 VCB 7,2kV-600A TR4 6,6/0,6kV 2500kVA LV1 ACB 2500A 42kA MV6 VCB 7,2kV-600A TR5 6,6/0,6kV 2000kVA LV5 ACB 2500A 42kA MV7 VCB 7,2kV-600A TR6 6,6/0,4kV 500kVA LV6 ACB 2500A 42kA MV8 VCB 7,2kV-600A TR7 6,6/0,4kV 1600kVA LV7 ACB 2500A 42kA MV10 VCB 7,2kV-600A TR9 6,6/0,4kV 400kVA LV11 ACB 1000A 25kA MV9 VCB 7,2kV-600A TR8 6,6/0,4kV 1600kVA LV8 ACB 2500A 42kA G MV11 VCB 7,2kV-600A TR10 6,6/0,4kV 300kVA LV12 ACB 2500A 42kA VC1 VCB 300A VC2 VCB 300A VC3 VCB 300A VC4 VCB 300A MV12 VCB 7,2kV-600A DS 121kV - 1200A PBC 110kV - 10kA GCB 170kV - 1250A 31,5kA ES 121kV - 1200A Main transformer 110/6,6kV - 15/20MVA PBC 110kV - 1200kA NDS 72kV 300A ATS MV14 DS 3P 600A PBC 9kV 5kA E.TR 400kA N.GR 381ohm LV ACB 1000A 25kA MV1 25kA 7,2kV-2500A 6,6kV BUS bar system ¸nh s¸ng nguån dù phßng cÊp ®iÖn söa ch÷a tô bï 1 tô bï 2 tô bï 3 tô bï 4 MBA trung tÝnh chèng sÐt Tr¹m An L¹c 110kv Hình 5.1: Sơ đồ bù cao áp của công ty. 95 KẾT LUẬN Sau gần 3 tháng thực hiện đề tài “ Thiết kế cung cấp điện công ty thép Việt – Hàn ” dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.s Nguyễn Đoàn Phong cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình với nội dung như sau: - Thống kê phụ tải và tính toán phụ tải. - Lựa chọn dung lượng và số lượng máy biến áp. - Tính chọn cao áp, hạ áp và các thiết bị trong hệ thống. - Tính toán ngắn mạch kiểm tra các phần tử đã chọn. - Bù cosυ cho toàn nhà máy. Qua đó em đã thấy rằng chất lượng điện năng góp phần quyết định tới chất lượng và giá thành sản phẩm được sản xuất ra của nhà máy. Chính vì vậy việc thiết kế cấp điện của công ty nhằm đảm bảo độ tin cậy và nâng cao chất lượng điện năng đặt lên hàng đầu. Một phương án cấp điện tối ưu là phải đảm bảo cả về kĩ thuật và mặt kinh tế và để đạt được điều đó người thiết kế cần phải tuân theo các quy trình, quy phạm để đảm bảo độ tin cậy cũng như an toàn khi sử dụng. Do trình độ còn có hạn và hạn chế về thời gian nên đồ án của em còn nhiều sai sót mong được sự chỉ bảo của các thầy các cô. Cuối cùng một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong khoa đặc biệt là thầy giáo Th.s Nguyễn Đoàn Phong đã hưỡng dẫn tận tình, chỉ bảo và giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 4 tháng 7 năm 2011 Sinh viên Vũ Thị Kim Anh 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm (2001), Thiết kế cấp điện, NXB khoa học - kỹ thuật [2]. Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp Xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng, NXB khoa học - kỹ thuật. [3]. Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. [4]. Ngô Hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV, NXB khoa học - kỹ thuật.