Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo công cụ

ạm biến áp được tính theo công thức: ... 1 .. 2 0 dmB tt n S S P n tPnA kWh Kết quả cho dưới bảng 3.11 Bảng 3.11 – Kết quả tính tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 3 Tên TBA Số lượng Stt(kVA) Sđm(kVA) P0(kW) PN(kW) A(kWh) B1 2 1704.69 1000 2.1 12.6 126356.5 B2 2 1815.16 1000 2.1 12.6 133420.4 B3 2 1409.87 1000 2.1 12.6 109140 B4 2 2670.89 1600 2.8 18 167530 B5 2 1590.96 1000 2.1 12.6 95068.15 B6 2 1953 1000 2.1 12.6 143994.25 B7 2 1724.95 1000 2.1 12.6 128144 Tổn thất điện năng trong các TBA: AB = 903653.3 (kWh) 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện a. Chọn cáp cao áp từ trạm phân phối trung tâm về trạm biến áp phân xưởng Tương tự như phương án 1, Từ trạm phân phối trung tâm về đến các trạm biến áp phân xưởng cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt. Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax = 6000h ta có jkt = 2.7 A/mm 2 Tiết diện kinh tế của cáp: kt kt j I F max Cáp từ trạm phân phối trung tâm về các phân xưởng đều là cáp lộ kép nên: dm ttpx U S I 32 max Chọn cáp đồng 3 lõi 22kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURAKAWA (Nhật) chế tạo Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: sccphc IIk Với khc = 0.93 Vì chiều dài cáp từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp. Để dễ tính toán ta xét cáp dẫn từ trạm phân phối trung tâm về B4 )(05.35 22.32 89.2670 32 max A U S I dm ttpx => )(02.13 7.2 05.35 2max mm j I F kt kt Như vậy chọn đồng loạt cáp XLPE 16 mm2 b. Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng: Tương tự như phương án 1, cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Các đường cáp đều rất ngắn, tổn thất điện áp trên cáp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện Ucp. Bảng 3.12 – Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp cua phương án 3 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ω/m 2 ) R(Ω) Đơn giá (10 3đ/m) Thành tiền (10 3đ) TPPTT-B1 3*16 442 1.47 0.32 58 51272 TPPTT -B2 3*16 456 1.47 0.34 58 52896 TPPTT-B3 3*16 272 1.47 0.2 58 31552 TPPTT-B4 3*16 327 1.47 0.24 58 37932 TPPTT-B5 3*16 306 1.47 0.22 58 35496 TPPTT-B6 3*16 272 1.47 0.2 58 31552 TPPTT-B7 3*16 286 1.47 0.21 58 33176 B3->4 3*400+400 27.2 0.047 2.13*10 -4 680 110976 B3->6 3*50+35 136 0.524 0.021 204 27744 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 412596*10 3 (đ) c. Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Công thức tính: 3 2 2 10*R U S P dm ttpx (kW) lR n R 0 1 ( ) n – số đường dây đi song song Bảng 3.13– Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 3 Đường cáp F(mm) L(m) R0(Ω/m 2 ) R(Ω) STT(kW) P(kW) TPPTT-B1 3*16 442 1.47 0.32 1704.69 2.05 TPPTT-B2 3*16 456 1.47 0.34 1815.16 2.17 TPPTT-B3 3*16 272 1.47 0.2 1409.87 1.28 TPPTT-B4 3*16 327 1.47 0.24 2670.89 1.54 TPPTT-B5 3*16 306 1.47 0.22 1590.96 1.41 TPPTT-B6 3*16 272 1.47 0.2 1953 1.28 TPPTT-B7 3*16 286 1.47 0.21 1724.95 1.34 B3->4 3*400+400 27.2 0.047 2.13*10 -4 1300.35 2.98 B3->6 3*50+35 136 0.524 0.021 109.52 8 Tổng tổn thất tác dụng trên các đường dây: ∑ PD =22.05 (kW) d. Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : DD PA (kWh) 6.1012534592*05.22DA (kWh) e. Chọn máy cắt : )(157.34 223 1000 3.13.11 AIII dmBAqtBAc )(65.54 223 1600 3.13.12 AIII dmBAqtBAc Ta chọn 8DJ20 của Siemens: Tên trạm Loại máy cắt Cách điện Iđm (A) Uđm (KV) Icắt N3S (KA) Icắt max (KA) Số lượng Thành tiền (10 6đ) B1 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B2 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B3 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B4 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B5 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B6 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 B7 8DJ20 SF6 630 6 63 125 2 640 Tổng vốn đầu tư máy cắt : KMC = 4480.10 6 (đ) 3. Chi phí tính toán phương án 3: Vốn đầu tư : K3 = KB + KD + KMC =1866.6 + 412.6 + 4480 = 6759.2*10 6 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: A3 = AB + AD = 903653.3 + 101253.6 = 1004906.9 (kWh) Chi phí tính toán là : Z3 = (avh +atc).K3+ A1.C = (0.1+0.125)* 6759.2*10 6 +3000 *1004906.9 = 2 525 726 900 (đ) Như vậy ta có kết quả tính toán cho 3 phương án như sau: Bảng 3.14 – Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án Phương án Vốn đầu tư (106đ) Tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (đ) Phương án 1 8063.6 1 616 191.98 3 430 501 975 Phương án 2 8556.6 1 689 713.26 3 614 948 260 Phương án 3 6759.2 1 004 906.9 2 525 726 900 Nhận xét: Từ các kết quả tính toán cho thấy phương án 3 là phương án tốt hơn cả nên ta chọn phương án này. 3.3. Thiết kế chi tiết cho phƣớng án đƣợc chọn 3.3.1. Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm của nhà máy dài 10km, sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. * Với mạng cao áp có Tmax lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt , tra bảng 5 ( trang 294, TL2), dây AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 6000h , ta có jkt = 1 A/mm 2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn là: )(81.132 22*3*2 41.10150 3.2 A U S I dm ttnm ttnm Tiết diện kinh tế là : )(81.132 1 81.132 2mm j I F kt ttnm kt Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 120mm2. Tra bảng PL 4.12[TL2] dây dẫn AC- 120 và Dtb= 2m có Icp = 380 (A) * Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện khi xảy ra sự cố đứt một dây: Isc = 2*Ittnm =2*132.81 = 265.62 < Icp = 380 (A) Vậy dây đã chọn thỏa mãn điều kiện sự cố. * Kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện tổn thất điện năng: Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học 2m, tra bảng PL 4.6[TL2] ta có: r0 = 0.27 /km và x0 = 0.365 /km )(1017 222 10*365.0*09.662810*27.0*61.7687 V Udm XQRP U ttnmttnm 1100%.5 dmcp UUU (V) Dây đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất cho phép Vậy ta chọn dây AC-120 3.3.2. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho nhà máy, do đó vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn điện cho nhà máy. Sơ đồ phải thỏa mãn các điều kiện như: Cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, thuận tiện trong vấn đề vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo về kỹ thuật. Nhà máy chế tạo máy kéo được xếp vào loại phụ tải loại I, do đó trạm phân phối trung tâm được cung cấp điện bằng đường dây kép với hệ thống thanh góp có phân đoạn. Trên mỗi phân đoạn thanh góp có đặt một máy biến áp đo lường hợp bộ ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 22kV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn của thanh góp. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn ( phía sơ cấp ) thành dòng 5A cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ. Chọn dùng các tủ hợp bộ của Siemens, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, hệ thống chống sét trong tủ có dòng định mức 1250A Bảng 3.15 – Thông số máy cắt đặt tại TPPTT Loại máy cắt Cách điện Idm (A) Udm (kV) Icắt 3s (kA) Icắtt nmax (kA) 8DC11 SF6 1250 24 25 63 nh¸nh Hình 3.8 – Sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn Toàn trạm phân phối trung tâm có 21 tủ Trong đó: - 2 tủ máy cắt đầu vào - 2 tủ chống sét - 2 tủ BU - 1 tủ máy cắt phân đoạn - 14 tủ máy cắt đầu ra BAKV MC ĐDTK PPTT Cáp BAPX N N1 HT XH Zd N ZCi N1 3.3.3. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện 1. Tính ngắn mạch phía cao áp Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính toán gần đúng điện áp ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện trong hình 3.9: Hình 3.9 – Sơ đồ tính toán ngắn mạch Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán 6 điểm ngắn mạch sau: N : điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp N1-> N7 : là điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và các thiết bị trong trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức: N HT S U X 2 ( ) Trong đó: SN - công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian SN = 250 (MVA) U - điện áp của đường dây, U = Utb = 22 (kV) Điện trở và điện kháng của đường dây là: R = r0 .L / 2 ; X = x0 . L / 2 Trong đó: r0 , x0 - điện trở và điện kháng trên 1 km đường dây ( /km) L - chiều dài của đường dây Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I nên ta có thể viết như sau: 3 " N N Z U III Trong đó: ZN – tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i ( ) U – điện áp của đường dây (kV) Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: Nxk Ii 2.8,1 (kA) Bảng 3.16 – Thông số đường dây trên không và cáp Đường cáp F(mm) L(km) R0(Ω/m 2 ) X0(Ω/m 2 ) R(Ω) X(Ω) TPPTT-B1 3*16 0.442 1.47 0.142 0.32 0.031 TPPTT-B2 3*16 0.456 1.47 0.142 0.34 0.032 TPPTT-B3 3*16 0.272 1.47 0.142 0.2 0.02 TPPTT-B4 3*16 0.327 1.47 0.142 0.24 0.023 TPPTT-B5 3*16 0.306 1.47 0.142 0.22 0.022 TPPTT-B6 3*16 0.272 1.47 0.142 0.2 0.02 TPPTT-B7 3*16 0.286 1.47 0.142 0.21 0.02 TBAKV-TPPTT AC-120 10 0.27 0.365 1.35 1.825 Tính toán điểm ngắn mạch N tại thanh góp trạm phân phối trung tâm: 936.1 250 2222 N HT S U X ( ) R = Rdd = 1.35 ( ) X=Xdd + XHT =1.825 + 1.936 = 3.761 ( ) )(18.3 761.335.1*3 22 3 22 kA Z U I N N )(08.818.3*2*8.1*2*8.1 kAIi Nxk Tính toán điểm ngắn mạch N1 ( tại thanh cái trạm biến áp B1): R1 = Rdd + Rc1= 1.350 + 0.32 = 1.67 ( ) X=Xdd + XHT + Xc1 = 1.825+ 1.936 + 0.031 = 3.792 ( ) )(07.3 792.3936.1*3 24 3 221 kA Z U I N N kA)(7.8 07.3*2*8.12*8.1 1Nxk Ii Tính toán tương tự tại các điểm N2->N7 ta có bảng sau: Bảng 3.17 – Kết quả tính toán ngắn mạch Điểm ngắn mạch IN(kA) IXK(kA) N1 3.07 7.8 N2 3.06 7.79 N3 3.11 7.91 N4 3.1 7.88 N5 3.1 7.88 N6 3.11 7.91 N7 3.11 7.91 N 3.18 8.08 2. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: - Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT: Máy cắt 8DC11được chọn theo tiêu chuẩn sau: Điện áp định mức: Udm.MC Udm.m = 22 kV Dòng điện định mức: Idm.MC = 1250 A Ilv.max = 2*Ittnm = 265.62 A Dòng điện cắt định mức: Idm.cắt = 25 kA IN = 3.11 kA Dòng điện ổn định cho phép: idm.d = 63 kA ixk = 8.08 kA Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động - Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU: BU được chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmBU Udm.m = 22 kV Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS34, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 3.18 – Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34 Thông số kỹ thuật 4MS34 Uđm (kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1 (kV) 50 U chịu đựng xung 1.2/50 s(kV) 125 U1đm (kV) 22/ 3 U2đm (kV) 110/ 3 Tải định mức (VA) 400 - Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI: BI được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Udm.B1 Udm.m=22 kV Dòng điện sơ cấp định mức: 48.45 22.*3*2.1 1600*3.1 22*3*2.12.1 .max . BAdmqtbt BIdm SkI I A Chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 3.19 – Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME14 Thông số kỹ thuật 4ME14 Uđm (kV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1 (kV) 50 U chịu đựng xung 1.2/50 s(kV) 125 I1đm(kA) 5 - 2000 I2đm(kA) 1 hoặc 5 Iôđ nhiệt 1s (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 - Lựa chọn chống sét van: Chống sét van được chọn theo cấp điện áp: Udm.m = 22 kV Loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Uđm = 24 kV, loại giá đỡ ngang AZLP501B24 3.3.4. Sơ đồ trạm biến áp phân xƣởng: Tất cả các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp do nhà máy chế tạo Thiết bị điện Đông Anh sản xuất tại Việt Nam. Vì các trạm biến áp này được đặt rất gần trạm phân phối trung tâm nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì. Dao cách ly dung để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa. Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp. Phía hạ áp đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh. Thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn. Để hạn chế dòng ngắn mạch vể phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập ( aptomat phân đoạn của thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt ). Chỉ khi nào có một máy biến áp gặp sự cố mới sử dụng aptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp bị sự cố. Hình 3.10 – Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy biến áp Tñ cao ¸p MBA 22/0,4 Tñ A tæng Tñ A nh¸nh Tñ A ph©n ®o¹n Tñ A nh¸nh Tñ A tæng MBA 22/0,4 Tñ cao ¸p 1. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp : Ta sẽ dùng một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : Điện áp định mức : Udm.MC Udm.m = 22kV Dòng điện định mức: Idm.MC Ilv.max = 2*Ittnm= 265.62 kA Dòng điện ổn định động cho phép: idm.d ixk = 8.08 kA Tra bảng PL2.17[TL2] ta chọn dao cách ly 3DC với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 3.20 – Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC Uđm(kV) Iđm (A) INT (kA) IN max (kA) 24 630-2500 16-31.5 40-80 2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp : Dùng một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Cầu chì được chọn theo các tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm.CC Udm.m = 22 kV Dòng điện định mức: 58.54 22*3 1600*3.1 3 . . max. mdm BAdmqtbt lvCCdm U Sk II kA Dòng điện cắt định mức: Idm.cắt IN4 = 3.11 kA ( Vì dòng ngắn mạch trên thanh cái của trạm biến áp B3 có giá trị lớn nhất) Tra bảng PL2.19[TL2] ta chọn loại cầu chì 3GD1 413-4B do Siemens chế tạo với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 3.21 – Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1 413-4B Uđm (kV) Iđm (A) Icắt min (A) I cắt N (kA) 24 63 432 31.5 3. Lựa chọn và kiểm tra aptomat : Aptomat tổng, aptomat phân đoạn và các aptomat nhánh đều do Merlin Gerin chế tạo + Aptomat tổng được lựa chọn theo các điều kiện sau : Điện áp định mức : Udm.A Udm.m = 0.38 (kV) Dòng điện định mức : Idm.A Ilv max Trong đó : mdm dmBAqtbt lv U Sk I . max 3 Các trạm B1, B2, B3, B5, B6, B7 có Sđm = 1000 kVA Nên )(14.1975 338.0 1000*3.1 3 . max A U Sk I mdm dmBAqtbt lv Trạm biến áp B4 có Sđm = 1600 kVA Nên )(23.3160 338.0 1600*3.1 3 . max A U Sk I mdm dmBAqtbt lv Tra bảng PL3.3[TL2] ta chọn aptomat tổng và aptomat phân đoạn như sau: Bảng 3.22 – Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phân đoạn Tên trạm Loại Số lượng Uđm (V) Iđm (A) Icắt N (kA) Số cực B1,B2,B3, B5,B6,B7 CM2000N 3 415 2000 70 3 B4 CM3200N 3 415 3200 70 3 + Với aptomat nhánh: Điện áp định mức: Udm.A Udm.m = 0.38 (kV) Dòng điện định mức: mdm ttpx ttAdm Un S II . . 3 Trong đó: n – số aptomat nhánh đưa về phân xưởng Kết quả lựa chọn các MCCB nhánh được ghi trong bảng: Bảng 3.23 – Kết quả lựa chọn MCCB nhánh, loại 4 cực của Merlin Gerin Tên phân xưởng STT (kVA) SL ITT (A) Loại UĐM (VA) IĐM(A) IN (kA) Ban QL & P. T/kế 80.36 2 61.81 NS100N 690 100 7.5 P/x cơ khí số 1 1815.16 2 1950.09 CM2500 690 2500 50 P/x cơ khí số 2 1624.33 2 1233.95 CM1600 690 1600 50 P/x luyện kim màu 1300.35 2 987.83 CM1250 690 1250 50 P/x luyện kim đen 1724.95 2 1310.4 CM1600 690 1600 50 P/x Sửa chữa cơ khí 109.52 2 83.2 NS100N 690 100 7.5 P/x Rèn 1953 2 1483.64 CM1600 690 1600 50 P/x Nhiệt luyện 2670.89 2 2029 CM2500 690 2500 50 Bộ phận nén khí 1505.56 2 1143.73 CM1250 690 1250 50 Kho vật liệu 85.4 2 64.88 NS100N 690 100 7.5 4. Lựa chọn thanh góp: Các thanh góp được lựa chọn theo tiêu chuẩn dòng điện phát nóng cho phép: )(4116 338.0 2709 3 . A U S IIk dm tt cbcphc Chọn thanh dẫn đồng (100*10 mm2) mỗi pha ghép 3 thanh Icf = 4650 (A) 5. Kiểm tra cáp đã chọn: Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN3=3.11 (kA) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: )(2.135.0*11.3*616 22 mmmmF Vậy cáp đã chọn cho các tuyến là hợp lý. 6. Kết luận: Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật. CHƢƠNG 4 THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƢỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 4.1. Phân xƣởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trên mặt bằng, có diện tích 1100 m 2, trong đó có 70 loại thiết bị (có một số thiết bị không dùng điện) được chia làm 5 nhóm. Công suất tính toán của phân xưởng là 109.52kVA trong đó có 15.4kW là công suất chiếu sáng. 4.2. Chọn sơ đồ đi dây cho Phân xƣởng sửa chữa cơ khí Mạng điện dùng cho phân phối và cung cấp điện cho các tủ động lực của phân xưởng. Việc sơ đồ đi dây phải đảm bảo các yêu cầu: đơn giản, thuận tiện, an toàn, tiết kiệm. Một số sơ đồ hay được sử dụng: - Sơ đồ hình tia: 1: trạm biến áp phân xưởng. 2: là cáp dẫn. 3: là tủ động lực. 4: thiết bị dùng điện. Hình 4.1- Sơ đồ mạng điện phân xưởng hình tia 1 2 3 4 Ưu điểm: o Cung cấp điện an toàn, thuận tiện cho việc sửa chữa và vận hành, bảo vệ tự động hóa. Nhược điểm: o Vốn đầu tư cao cho nên thường được dùng để cung cấp điện cho phụ tải loại 1 và 2. - Sơ đồ hình phân nhánh: 1: Trạm biến áp. 2: Đường dây hình tia. 3: Đường dây phân nhánh. 4: Thiết bị dùng điện. Hình 4.2- Sơ đồ mạng điện phân xưởng phân nhánh. Ưu điểm: o Vốn đầu tư ít, thiết kế đơn giản. Nhược điểm: o Độ an toàn cung cấp điện không cao, khó sửa chữa. - Sơ đồ hỗn hợp: 1 2 3 4  Thuận tiện cho việc bảo vệ tự động hóa và sửa chữa. Tuy nhiên mức độ cấp điện không cao lắm so với sơ đồ hình tia. Vốn đầu tư hạ. Qua các ưu khuyết điểm của một số sơ đồ trên, căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phân xưởng và vốn đầu tư hợp lý, chọn sơ đồ di dây cho phân xưởng là sơ đồ hỗn hợp. 1: Trạm biến áp. 2: Đường dây hình tia. 3: Đường dây phân nhánh. 4: Thiết bị dùng điện. Hình 4.3- Sơ đồ mạng điện phân xưởng kiểu hỗn hợp. Sau khi điện áp được biến đổi từ 22kV xuống 0.4kV được đưa tới tủ phân phối trung tâm nằm trong phân xưởng . Tủ này có nhiệm vụ phân phối điện tới 5 tủ động lực (ĐL) đặt tại 5 nhóm đã thiết bị đã phân chia ở chương 2. - Tủ động lực có nhiệm vụ cung cấp điện đến các thiết bị trong nhóm. Tủ động lực thường đặt ở trung tâm nhóm máy để tiết kiệm đường dây đến các phụ tải và cạnh tường để tiết kiệm diện tích. 1 2 3 4 - Để dễ dàng vận hành bảo vệ các thiết bị cũng như thuận tiện cho việc bảo quản và sửa chữa cần phải lắp đặt ở tủ phân phối 1 aptomat cho đầu vào và 6 aptomat đầu ra trong đó 5 đầu ra cung cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 đầu ra cung cấp cho tủ chiếu sáng. Ở tủ động lực đầu vào sẽ lắp 1 aptomat tổng và đầu ra đặt các aptomat nhánh. Việc sử dụng aptomat ở hạ áp này giúp cho đóng cắt hạ áp , nó có chức năng quan trọng là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Nó có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn , tin cậy , an toàn , đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao nên mặc dù có giá thành đắt hơn nhưng ngày nay người ta vẫn thường hay sử dụng thiết bị này thay cho cầu chì. 4.3. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối mạng hạ áp phân xƣởng Hình 4.4 – Sơ đồ tủ phân phối tới các tủ động lực của phân xưởng Ở tủ phân phối ta cần chọn 1 aptomat tổng ở đầu vào và 6 aptomat nhánh ở đầu ra cho 5 tủ động lực của 5 nhóm và 1 tủ chiếu sáng. - Chọn aptomat tổng : Aptomat tổng được chọn theo điều kiện: Điện áp định mức : Uđm.A Uđm.m = 0,38kV Dòng điện định mức: Iđm.A Itt = m.dm ttpx U.3 S = 4.166 38,0.3 52.109 A Kết hợp với dòng ngắn mạch sau MBA: IN = 7.91 kA Tra bảng PL4.3[TL1] chọn aptomat loại NS630N có: IđmA=630 (A) , Icắt N = 10 (kA) - Chọn aptomat nhánh: Aptomat nhánh được chọn theo điều kiện: Điện áp định mức : Uđm.A Uđm.m = 0,38kV Dòng điện định mức: Iđm.A Itt = m.dm ihomttn U.3 S + với tuyến cáp từ tủ phân phối về tủ động lực 1 : Điện áp định mức: Uđm.A Uđm.m = 0,38kV Dòng điện dịnh mức : Iđm.A Itt = m.dm ihomttn U.3 S = 38,0.3 43.11 17.37(A) Tra bảng PL4.3[TL1] chọn aptomat loại C60H 63 có IđmA= 63(A) Chọn tương tự như trên kết hợp với kết quả đã tính toán ở chương 2 ta có bảng kết quả. Bảng 4.1 – Kết quả lựa chọn aptomat của Merlin Gerin cho tủ phân phối Tuyến cáp Stt (kVA) Itt (A) Loại Iđm (A) Uđm (V) Icắt N (kA) Số cực TPP - ĐL1 11.43 17.37 C60H 63 63 440 10 4 TPP - ĐL2 52.58 79.89 NC100H 100 440 6 4 TPP - ĐL3 15.09 22.93 C60H 63 63 440 10 4 TPP - ĐL4 16.9 25.68 C60H 63 63 440 10 4 TPP - ĐL5 28.45 43.22 C60H 63 63 440 10 4 TPP - ĐLcs 15.4 23.4 C60H 63 63 440 10 4 Aptomat tổng 109.52 166.4 NS630N 630 690 10 4 - Chọn thanh cái của trạm biến áp phân xưởng: Chọn tiết diện thanh dẫn theo điều kiện phát nóng Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép(A): K1K2Icp ≥ Itt Trong đó: K1 = 1: Với thanh dẫn đặt đứng. K1 = 0,95: Với thanh dẫn đặt ngang. K2: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường. Chọn dòng điện tính toán là dòng lớn nhất khi MBA quá tải 40% Itt = 1.4* 4.0*3 1000 = 1515.5(A). Thanh dẫn bằng đồng nằm ngang k1 = 0,95 mỗi pha có 1 thanh dẫn k2 = 0,888 khi nhiệt độ môi trường là 350C. Icp ≥ 888,0.95,0 5,1082 = 1796(A). Tra bảng 7.2 [TL2] ta chọn thanh cái bằng đồng hình chữ nhật có kích thước 80x10 tiết diện 800mm2 thông số ghi trong bảng 4.2 có dòng điện cho phép là 1900(A). - Chọn thanh cái của tủ động lực: Chọn tiết diện thanh dẫn theo điều kiện phát nóng Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép(A): K1K2Icp ≥ Itt Dòng điện tính toán là dòng tính toán của nhóm thiết bị lớn nhất: Itt = 259,2(A). Thanh dẫn bằng đồng nằm ngang k1 = 0,95 mỗi pha có 1 thanh dẫn k2 = 0,888 khi nhiệt độ môi trường là 350C. Icp ≥ 888,0.95,0 2,259 = 307,3(A). Tra bảng 7.2 [TL2] ta chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật có kích thước 25x3 tiết diện 75mm2 thông số ghi trong bảng 4.2 có dòng điện cho phép là 340(A). Bảng 4.2- Bảng thông số thanh cái hạ áp( nhiệt độ môi trường 250C). Kích thước (mm) Tiết diện (mm 2 ) Khối lượng (kG/m) Đồng Dòng điện cho phép (A) (Mỗi pha một thanh) 80x10 800 7,1 1900 25x3 75 0,668 340 4.3.1. Chọn cáp dẫn điện cho mạng hạ áp phân xƣởng Các đường cáp hạ áp được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng . Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , kiểm tra phối hợp với với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch . Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. - Theo điều kiện phát nóng : Khc.Icp Itt. Trong đó Khc – hệ số hiệu chỉnh , ở đây lấy Khc = 1 - Cáp được bảo vệ bằng aptomat cphc kđ IK I . Trong đó : + Khc – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số đường cáp đặt song song . Cáp đi từng tuyến riêng trong hầm cáp , Khc = 1 + Ikđ – dòng khởi động của bộ phận cắt mach điện + = 1.5 – đối với khởi động nhiệt = 4.5 - đối với khởi động điện từ Dòng Ikđ được chọn theo dòng khởi động nhiệt , Ikđ nhiệt Iđm.aptomat . Để an toàn thường lấy Ikđ nhiết = 1.25*Iđm aptomat và =1.5. Khi đó công thức trên trở thành : Icp 5,1 I.25,1 dmA 4.3.1.1. Chọn cáp từ trạm biến áp đến phân xƣởng: Theo kết quả tính toán ở chương 2 ta có : Cáp chọn từ trạm biến áp phân xưởng B3 về phân xưởng đã tính toán ở chương 2 (cáp dùng ở đây là loại có tiết diện (3*50+35) cách điện PVC của LENS chế tạo Icf =192A). Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B3 ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt Aptômat loại NS100N do hãng Merlin Gerin chế tạo Iđm=100A Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với aptomat : )(33.83 5.1 100*25.1 5.1 25.1 A I I dmAcf Vậy cáp chọn là hợp lí. 4.3.1.2. Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực - Chọn cáp từ TPP-ĐL1: Ta cũng chọn theo 2 điều kiện như trên. + Điều kiện phát nóng ; Icp Ittnhóm = 11.43(A) + Điều kiện phối hợp với aptomat : )(5,52 5.1 63*25.1 5.1 *25.1. A II I dmAnhkdcp Kết hợp 2 điều kiện trên , tra bảng 4.24[TL2] ta chọn cáp PVC 3G10 có Icp = 75(A) Chọn tương tự các tuyến khác kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 4.2 – Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực Tuyến cáp Itt (A) IđmA (A) FCáp (mm 2 ) Icp (A) PP-ĐL1 17.37 63 3G10 87 PP-ĐL2 79.89 100 3G25 144 PP-ĐL3 22.93 63 3G10 87 PP-ĐL4 25.68 63 3G10 87 PP-ĐL5 43.22 63 3G10 87 PP-ĐLcs 23.4 63 3G4 53 4.4. Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xƣởng Ta chọn tủ động lực là tủ có 12 đầu ra: - Nhóm 1 có 7 thiết bị ứng với 7 đầu ra - Nhóm 2 có 9 thiết bị ứng với 9 đầu ra - Nhóm 3 có 10 thiết bị ứng với 10 đầu ra - Nhóm 4 có 9 thiết bị ứng với 9 đầu ra -Nhóm 5 có 10 thiết bị ứng với 10 đầu ra Sau khi chia các thiết bị trong từng nhóm theo các nhóm nhỏ để đi chung đường cáp ta đi lựa chọn cáp và aptomat từ tủ động lực đến các thiết bị. 4.4.1. Lựa chọn aptomat và cáp từ tủ động lực đến các thiết bị 1. Các aptomat đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong các tủ động lực cũng được chọn theo các điều kiện đã nêu ở phần trên. Uđm.A Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A Itt = m.dm tt U.cos.3 P 2. Các đường cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc. Icp Itt Trong đó: Itt – dòng điện tính toán của động cơ Icp – dòng điện phát nóng cho phép tương ứng với từng loại dây , từng tiết diện khc – hệ số hiệu chỉnh , lấy khc = 1. Và kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp , khi bảo vệ bằng aptomat : Icp 5,1 I.25,1 5,1 I dmAkddt Do công suất các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng aptomat nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra các thiết bị được lựa chọn theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Với nhóm 1: (Mỗi thiết bị 1 aptomat) - Chọn aptomat cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến máy cưa kiểu đại có P = 1 kW , cos = 0.6 Ta chọn theo điều kiện: Uđm.A Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A Itt = )(53.2 38.0*6.0*3 1 *cos*3 . A U P mdm tt Chọn aptomat loại 50 AF kiểu ABE 53a có Uđm = 600 (V) , Iđm = 5 (A) , có 3 cực. Chọn cáp từ tủ ĐL 1 đến máy cưa kiểu đại P = 1 kW , cos = 0,6 Icp Itt = 2.53 A Icp 5.1 *25.1 5,1 dmAkddt II = 17.4 5.1 5*25.1 A Chọn dây dẫn là cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tra tại Bảng 4.24[TL2] Chọn loại cáp PVC 3G1.5 có Icp = 31(A). Cáp được đặt trong đường ống thép có đường kính 3/4" chôn dưới nền phân xưởng. - Chọn aptomat cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến khoan bàn có P = 0.65 kW , cos = 0.6 Ta chọn theo điều kiện: Uđm.A Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A Itt = )(65.1 38.0*6.0*3 65.0 *cos*3 . A U P mdm tt Chọn aptomat loại 50 AF kiểu ABE 53a có Uđm = 600 (V) , Iđm = 5 (A) , có 3 cực. Chọn cáp từ tủ ĐL 1 đến khoan bàn P = 0.65 kW , cos = 0.6 Icp Itt = 1.65 A Icp 5.1 *25.1 5,1 dmAkddt II = 17.4 5.1 5*25.1 A Chọn dây dẫn là cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tra tại Bảng 4.24[TL2] Chọn loại cáp PVC 3G1,5 có Icp = 31(A). Cáp được đặt trong đường ống thép có đường kính 3/4" chôn dưới nền phân xưởng. - Chọn aptomat cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến máy mài ngang có P = 4.5 kW , cos = 0.6 Ta chọn theo điều kiện: Uđm.A Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A Itt = )(39.11 38.0*6.0*3 5.4 *cos*3 . A U P mdm tt Chọn aptomat loại 50 AF kiểu ABE 53a có Uđm = 600 (V) , Iđm = 15 (A) , có 3 cực. Chọn cáp từ tủ ĐL 1 đến máy mài ngang P = 4.5 kW , cos = 0.6 Icp Itt = 11.39 A Icp 5.1 *25.1 5,1 dmAkddt II = 5.12 5.1 15*25.1 A Chọn dây dẫn là cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tra tại Bảng 4.24[TL2] Chọn loại cáp PVC 3G1.5 có Icp = 31(A). Cáp được đặt trong đường ống thép có đường kính 3/4" chôn dưới nền phân xưởng. - Chọn aptomat cho đường cáp từ tủ ĐL1 đến máy mài thô, máy khoan đứng , máy xọc , máy mài tròn vạn năng có P = 2.8 kW , cos = 0.6 Ta chọn theo điều kiện: Uđm.A Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A Itt = )(09.7 38.0*6.0*3 8.2 *cos*3 . A U P mdm tt Chọn aptomat loại 50 AF kiểu ABE 53a có Uđm = 600 (V) , Iđm = 15 (A) , có 3 cực. Chọn cáp từ tủ ĐL 1 đến máy mài thô, máy khoan đứng , máy xọc , máy mài tròn vạn năng có P = 2.8 kW , cos = 0.6 Icp Itt = 7.09 A Icp 5.1 *25.1 5,1 dmAkddt II = 5.12 5.1 15*25.1 A Chọn dây dẫn là cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tra tại Bảng 4.24[TL2] Chọn loại cáp PVC 3G1.5 có Icp = 31(A). Cáp được đặt trong đường ống thép có đường kính 3/4" chôn dưới nền phân xưởng. Chọn hoàn toàn tương tự cho các thiết bị của các nhóm còn lại ta được bảng tổng kết: Bảng 4.3 – Bảng kết quả lựa chọn dây dẫn và aptomat cho các nhóm trong Phân xưởng sửa chữa cơ khí Tên máy Ký hiệu trên bản vẽ Phụ tải Dây dẫn Aptomat Ptt (kW) Itt (A) Tiết diện Icp (A) Dố.thép Kiểu Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nhóm 1 Máy cưa kiểu đại 1 1 2.53 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Khoan bàn 3 0.65 1.65 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy mài thô 5 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Máy khoan đứng 6 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Máy mài ngang 7 4.5 11.39 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Máy xọc 8 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Máy mài tròn vạn năng 9 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Tổng nhóm 17.37 3G10 87 C60H63 63 Nhóm 2 Máy phay vạn năng 10 4.5 11.4 3G1.5 31 3/4" ABE53a 20 Máy phay vạn năng 11 7.8 19.75 3G1.5 31 3/4" ABE53a 20 Máy tiện ren 12 8.1 20.51 3G1.5 31 3/4" ABE53a 30 Máy tiện ren 13 10 25.32 3G1.5 31 3/4" ABE53a 30 Máy tiện ren 14 14 35.45 3G2.5 41 3/4" ABE53a 50 Máy tiện ren 15 4.5 11.4 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Máy tiện ren 16 10 25.32 3G1.5 31 3/4" ABE53a 30 Máy tiện ren 17 20 50.64 3G4 53 3/4" ABE53a 75 Cầu trục 19 6.05 15.32 3G1.5 31 3/4" ABE53a 20 Tổng nhóm 79.89 3G25 144 NC100 H 100 Nhóm 3 Máy khoan đứng 18 0.85 2.15 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Bàn 21 0.85 2.15 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy khoan bàn 2 0.85 2.15 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Bể dầu có tăng nhiệt 26 2.5 6.33 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Máy cạo 27 1 2.53 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy mài thô 30 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Máy nén cắt liên hợp 31 1.7 4.3 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Tên máy Ký hiệu trên bản vẽ Phụ tải Dây dẫn Aptomat Ptt (kW) Itt (A) Tiết diện Icp (A) Dố.thép Kiểu Iđm (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Máy mài phá 33 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Quạt lò rèn 34 1.5 3.8 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy khoan đứng 36 0.85 2.15 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Tổng nhóm 22.93 4G6 54 C60H63 63 Nhóm 4 Bể ngâm dung dịch kiềm 41 3 7.6 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Bể ngâm nước nóng 42 3 7.6 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Máy cuốn dây 46 1.2 3.04 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy cuốn dây 47 1 2.53 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 48 3 7.6 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Tủ sấy 49 3 7.6 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Máy khoan bàn 50 0.65 1.65 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy mài thô 52 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Bàn thử ngiệm thiết bị điện 53 7 17.73 3G1.5 31 3/4" ABE53a 20 Tổng nhóm 25.68 3G10 87 C60H63 63 Nhóm 5 Bể khử dầu mỡ 55 3 7.6 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Lò điện để luyện khuôn 56 5 12.66 3G1.5 31 3/4" ABE53a 15 Lò điện để nấu chảy babit 57 10 25.32 3G1.5 31 3/4" ABE53a 30 Lò điện để mạ thiếc 58 3.5 8.86 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Quạt lò đúc đồng 60 1.5 3.8 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy khoan bàn 62 0.65 1.65 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy uốn các tấm mỏng 64 1.7 4.3 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Máy mài phá 65 2.8 7.09 3G1.5 31 3/4" ABE53a 10 Máy hàn điểm 66 11.26 28.51 3G1.5 31 3/4" ABE53a 30 Chỉnh lưu sêlênium 69 0.3 0.76 3G1.5 31 3/4" ABE53a 5 Tổng nhóm 43.22 3G10 87 C60H63 63 CHƢƠNG 5 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƢỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 5.1. Đặt vấn đề Vấn đề chiếu sáng cần được hết sức chú ý khi thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp. Khi thiết kế chiếu sáng cần chú ý đến nguốn sáng, chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng nhà ở... Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không bị loá mắt. - Không bị loá do phản xạ. - Không tạo ra những khoảng tối do những vật che khuất. - Phải có độ rọi đồng đều. - Tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 5.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng 5.2.1. Chọn hệ thống chiếu sáng. Trong phân xưởng cơ điện, việc chiếu sáng chủ yếu là chiếu sáng chung cho việc đi lại, vận chuyển trong phân xưởng, còn chiếu sáng làm việc thì trên bản thân các máy công cụ đã có chiếu sáng cục bộ. Ta chọn hệ thống chiếu sáng tổng hợp. 5.2.2. Chọn loại đèn và bố trí đèn. Loại đèn: Ta chọn loại đèn là bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1100m2, ta lấy chiều cao trung bình từ nền đến trần nhà của phân xưởng là h=4,5m. Các bóng đền được treo cách trần 0,7m bố trí theo các hàng cách đều nhau. Coi mặt công tác cách nền 0,8m. Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: H = 4,5 - 0,7- 0,8 = 3m Nguồn điện cung cấp cho chiếu sáng được lấy từ tủ chiếu sáng của phân xưởng cơ điện. Điện áp cấp cho bóng đèn là 220V lấy từ điện áp pha. Độ rọi tối thiểu: Emin=30lx Hệ số dự trữ: k=1,2. 5.2.3. Thiết kế chiếu sáng của phân xƣởng. Phương pháp hệ số sử dụng quang thông: phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không để ý đến hệ số phản xạ của tường, của trần và của vật cản. Tính theo phương pháp này sử dụng biểu thức sau: sdn.k ESkZ F trong đó: F: quang thông của mỗi đèn, lm; E: độ rọi, lx; S: diện tích 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. Trong bảng độ rọi tiêu chuẩn, người ta cho độ rọi Emin chứ không cho Etb vì vậy khi tính toán cần phải dựa vào hệ số tính toán: Z= Etb/Emin : hệ số Z phụ thuộc vào loại đèn và tỉ số L/H và thường lấy Z=0,8-1,4. Khi tra bảng để tìm hệ số sử dụng cần xác định trị số gọi là chỉ số của phòng: )ba(H ab trong đó: a,b: chiều dài, chiều rộng của phòng, m; H: khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m; Như vậy, theo yêu cầu của công nghệ của nhà máy, xác định được độ rọi tối thiểu, căn cứ công thức trên tìm được quang thông của một đèn, căn cứ trị số quang thông tìm công suất của một đèn. Khi chọn công suất đèn tiêu chuẩn, người ta có thể cho phép quang thông chênh lệch từ -10% đến +20%. Với phân xưởng sửa chữa cơ khí gồm 1 khu dãy nhà: a = 55m b = 20m =>S = 55*20 = 1100 m 2 H=3m 5 )2055.(3 20*55 )( 1 baH ba Tra bảng PL 8.1[TL1] lấy hệ số phản xạ của tường 50%, của trần 30% ta được ksd=0,48 Khoảng cách giữa các dãy đèn: L=1,8.H=1,8. 3 5m => Ta bố trí 4 dãy đèn , mỗi dãy đèn có các bóng cũng cách nhau 5m nên có 9 bóng, bóng cuối cách tường 2,5m. Vậy tổng cộng khu nhà 1 có 4x9=36 bóng. Lấy hệ số dự trữ k = 1.3 , hệ số tính toán Z = 1.1 ta có: )(9.2730 48.0*36 3.1*1.1*1100*30 . ... lm kn kZSE F sd Vậy ta chọn bóng đèn sợi đốt công suất Pđ = 200W có quang thông là 3000lm tiêu chuẩn 220V/230V. Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng là: P = 36*200 = 7200 (W) = 7.2 (kW) 5.2.4. Chọn thiết bị và dây dẫn. Để cung cấp điện cho hệ thông chiếu sáng của phân xưởng cơ điện, ta sử dụng một tủ chiếu sáng đặt cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối về bằng đường cáp và có aptomat tổng bảo vệ cho đường cáp này. Tủ chiếu sáng có một áptômat tổng 3 pha và 9 áptômat một pha hai cực mỗi áptômat này lại cấp điện cho 4 bóng đèn. - Chọn áptômat tổng thoả mãn điều kiện: Điện áp định mức: Uđm 380V Dòng điện định mức: Iđm )(55.11 138.03 2.7 cos..3 A U P I dm cs tt Tra bảng PL 4.1[TL1] chọn loại áptômat C60H 63 do hãng Merlin Gerin chế tạo có: Uđm=440V; Iđm= 63A loại 4 cực. - Chọn áptômat nhánh đến cụm 4 đèn : Mỗi aptomat cấp cho 4 bóng đèn có công suất: Ptt nhóm = 200.4 = 800 (W). Điện áp định mức: UđmA ≥ UđmLĐ = 0,22(kV). Dòng điện định mức: IđmA ≥ Itt = 220 800 đm cs U P = 3.64(A). Tra PL 3.1 [TL3] chọn aptomat của Merlin Gerin có thông số ghi trong bảng: Bảng 5.1- Bảng thông số aptomat chiếu sáng. Loại aptomat Số cực Iđm (A) Uđm (VA) IN (kA) C100E 3 20 500 7,5 - Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Dòng chiếu sáng tổng: Ittcs = 38,0*3 6.7 cos3 đm cs U P = 11.55(A). Như chương 4 đã tính toán ta chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC 3G4 do LENS chế tạo có Icp = 53 (A) Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : Khc*Icp ≥ Ittcs Với Khc = 1 ta có : Khc*Icp = 53 (A) > 11.55 (A) Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với aptomat : KhcIcp 5,1 25,1 dmAI 53(A) ).(5.52 5.1 63*25.1 A Cáp đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra - Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến cụm 4 đèn: Ptt nhóm = 200*4 = 800(W). Itt nhóm = 220 800 đm cs U P = 3.64(A). Chọn dây đồng bọc nhựa tiết diện 2,5mm2 thông số ghi trong bảng 5.2 có Icp = 27(A) M(2x2,5). Bảng 5.2 - Bảng thông số dây dẫn chiếu sáng. Dây dẫn Chiều dày cách điện (mm) Chiều dày vỏ bọc PVC (mm) Đường kính tổng thể (mm) Phụ tải dòng điện (A) Điện trở dây dẫn ở 20 0 C (Ω/km) Điện áp thử (V) Tiết diện định mức (mm 2 ) Kết cấu (N 0 /mm) Đường kính dây dẫn (mm) 2,5 7/0,67 2,01 0,8 1,5 10,62 27 7,41 1500 Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: Khc.Icp Ittcs Với khc = 1 ta có: KhcIcp = 27(A) > 3.64(A). Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với aptomat: KhcIcp 5,1 25,1 dmAI 27(A) ).(7,16 5,1 20.25,1 A Dây dẫn đã chọn thỏa mãn các điều kiện kiểm tra. Chƣơng 6 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 6.1. Đặt vấn đề 6.1.1. Tổn thất điện năng trong mạng điện Điện năng được tiêu thụ chủ yếu trong các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng điện hợp lý và tiết kiệm điện năng trong xí nghiệp có ý nghĩa rất lớn. về mặt sản xuất ra là phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất 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 1kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho 1 sản phẩm ngày càng giảm. Bảng 6.1- Phân tích tổn thất điện năng trong hệ thống điện(TL3) Mạng có điện áp Tổn thất điện năng (%) của Đường dây Máy biến áp Tổng U ≥ 110kV 13,3 12,4 25,7 U = 35kV 6,9 3,0 9,9 U = 0,1 10kV 47,8 16,6 64,4 Tổng cộng 68,0 32,0 100 6.1.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ Nâng cao hệ số cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng: - Giảm tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức: ΔQ = 2 22 U QP R = R U Q R U P 2 2 2 2 = ΔP(P) + ΔQ(Q) Khi giảm Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần tổn thất công suất ΔQ(Q) do Q gây ra. - Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện Tổn thất điện áp được tính như sau: ΔU = )()( QP UU U QX U PR U QXPR Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần ΔU(Q) do Q gây ra. - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau: I = U QP 3 22 Biểu thức chứng tỏ trong cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp( I = const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng tải đi. Vì thế khi vẫn giữ nguyên đường dây và máy biến áp nếu cosφ của mạng được nâng cao thì khả năng truyền tải của chúng được tăng lên - Ngoài ra, việc nâng cao hệ số cosφ còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện. 6.2.Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ và chọn thiết bị bù công suất 6.2.1.Hệ số công suất cosφ - Hệ số công suất tức thời: là hệ số công suất tại một thời điểm nào đó, đo được nhờ các dụng cụ đo công suất, điện áp và dòng điện: Cosφ = UI P 3 Do phụ tải luôn biến động nên cosφ tức thời cũng luôn thay đổi theo, vì thế cosφ tức thời không có giá trị trong tính toán. - Hệ số công suất trung bình: là cosφ trung bình trong một quãng thời gian nào đó: Cosφtb = cos(arctg tb tb P Q ) Hệ số Cosφtb được đánh giá mức độ sử dụng điện tiết kiệm và hợp lý của xí nghiệp. - Hệ số công suất tự nhiên: là hệ số cosφ trung bình tính cho cả năm khi không có thiết bị bù. Hệ số Cosφ tự nhiên được làm căn cứ để tính toán nâng cao hệ số công suất và bù phản kháng. 6.2.2. Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ và chọn phƣơng pháp bù công suất phản kháng 6.2.2.1. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất - Nâng cao hệ số công suất Cosφ tự nhiên: Là phương pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như áp dụng công nghệ tiên tiến, sử dụng hợp lý các thiết bị điện. Biện pháp này đưa lại hiệu quả kinh tế mà không yêu cầu thiết bị bù. Vì vậy phải ưu tiên xét biện pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên trước. Các biện pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên: o Thay đổi quá trình công nghệ để thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý. o Thay thế động cơ non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn vài động cơ non tải tiêu thụ công suất phản kháng bằng: Q = Q0 + (Qđm - Q0)kpt 2 Q0: Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải. Qđm: Công suất phản kháng lúc động cơ làm việc ở chế độ định mức. kpt: hệ số phụ tải. o Hạn chế động cơ chạy không tải. o Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ vì có hệ số công suất cao, có thể làm việc như một máy bù phản kháng ở chế độ quá kích từ. o Nâng cao hiệu quả chất lượng của việc sửa chữa động cơ. o Thay thế biến áp non tải bằng các biến áp có dung lượng nhỏ hơn. - Nâng cao hệ số công suất Cosφ bằng phương pháp bù: Là cách đặt thiết bị ở gần các thiết bị dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng. Ta giảm được lượng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây, từ đó nâng cao hệ số công suất Cosφ. Bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả kinh tế nhưng phải tốn kém về việc mua sắm thiết bị và chi phí vận hành chúng. Vì vậy phương pháp bù phải dựa trên cơ sở tính toán kinh tế - kỹ thuật. Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ bằng phƣơng pháp bù: o Tụ điện Ưu điểm:  Tổn thất công suất tác dụng nhỏ.  Lắp ráp bảo quản dễ dàng, vận hành yên tĩnh.  Hiệu suất sử dụng cao và vốn đầu tư hợp lý. Nhược điểm:  Cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch.  Tạo dòng điện xung khi đóng và có điện áp dư khi cắt. o Máy bù đồng bộ  Có khả năng sinh ra hoặc tiêu thụ công suất phản kháng ở chế độ quá kích thích hoặc thiếu kích thích nên được dùng làm thiết bị điều chỉnh điện áp.  Vận hành ồn ào, khó lắp ráp bảo quản.  Tốn kém và khó điều chỉnh dung lượng bù. o Động cơ không đồng bộ được đồng bộ hóa.  Tổn thất công suất lớn nên chỉ sử dụng khi không có thiết bị bù khác. 6.2.2.2.Lựa chọn phƣơng pháp bù công suất phản kháng Có lợi về mặt giảm tổn thất điện áp, điện năng cho từng đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ cho từng động cơ điện. Tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về mặt vốn đầu tư, về quản lý vận hành. Vì vậy, đặt tụ bù tập trung hay phân tán đến mức nào là tùy thuộc vào hệ thống cung cấp điện của từng đối tượng. Với nhà máy sản xuất máy kéo có công suất lớn, sơ bộ ta có thể lựa chọn thiết bị bù công suất phản kháng bằng tụ điện tĩnh tại thanh cái phía hạ áp. - Sơ đồ nối dây tụ điện hạ áp: Gồm thiết bị đóng cắt và bảo vệ có thể là cầu dao, cầu chì. Tụ điện điện áp thấp là loại tụ điện 3 pha các phần tử nối thành hình tam giác phía trong: Hình 4.1- Sơ đồ nối dây của tụ điện hạ áp 6.3.Xác định, tính toán và phân bố dung lƣợng bù công suất phản kháng 6.3.1.Xác định dung lƣợng bù toàn nhà máy Theo tính toán ở chương 2, ta có: Pttnm = 7687.61 (kW). Qttnm = 6628.09 (kVAr). Sttnm = 10150.41 (kVA). Cosφnm = 0,76. Bài toán đưa ra là phải nâng hệ số Cosφnm lên 0,95. [Tr146; TL1] Để nâng hệ số Cosφnm lên 0,95 cần bù một lượng công suất phản kháng: Qb = Ptt(tg 1 - tg 2) Ptt: Công suất tác dụng tính toán của nhà máy. tg 1: Trị số ứng với hệ số Cosφ trước khi bù (Với Cosφ1 = 0,7 thì tg 1 = 0,855). tg 2: Trị số ứng với hệ số Cosφ sau khi bù (Với Cosφ2 = 0,95 thì tg 2 = 0,329). : Hệ số xét tới khả năng nâng cao hệ số công suất bằng phương pháp khác.(Trong trường hợp ta chỉ xét nâng cao hệ số Cosφ bằng phương pháp bù, = 1). Tổng dung lượng cần bù: Qb = 7687.61 (0,855 - 0,329) = 4005.24(kVAr). 6.3.2.Phân bố dung lƣợng bù trong mạng điện nhà máy Mạng điện nhà máy là mạng điện hình tia có 7 nhánh từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng. Dung lượng bù tối ưu cho mỗi nhánh được tính theo công thức: [Tr147; TL1] Qbù nhánh= nhánh bùtđ nhánh R QQR Q Qbù nhánh: Dung lượng công suất phản kháng cần bù cho mỗi nhánh(kVAr). Qnhánh: Phụ tải phản kháng của mỗi nhánh(kVAr). Q: Tổng phụ tải phản kháng của mạng(kVAr). Qbù: Dung lượng bù của mạng(kVAr). Rtđ: Điện trở tương đương của mạng điện(Ω). Rnhánh: Điện trở mỗi nhánh(Ω). Thống kê điện trở các nhánh và phụ tải phản kháng mỗi nhánh: Bảng 6.2 - Bảng thống kê điện trở các tuyến cáp cao áp. Stt Đường cáp Loại cáp Chiều dài (m) r0 (Ω/m2) rC (Ω) 1 TPPTT-B1 2XLPE 3*16 442 1.47 0.32 2 TPPTT-B2 2XLPE 3*16 456 0.34 3 TPPTT-B3 2XLPE 3*16 272 0.2 4 TPPTT-B4 2XLPE 3*16 327 0.24 5 TPPTT-B5 2XLPE 3*16 306 0.22 6 TPPTT-B6 2XLPE 3*16 272 0.2 7 TPPTT-B7 2XLPE 3*16 286 0.21 - Điện trở trạm biến áp 1000 (kVA) B1,B2,B3,B5,B6,B7: RBAPX = 2 2 đm S đm U N P 10 3(Ω). Từ bảng 2.10 ta có: ΔPN = 12.6 (kW). Uđm = 0.4(kV). Sđm = 1000(kVA). Thay số vào ta có: )(004.010 1000 4.0*6.12 3 2 2 BAPXR . Vì trạm có 2 máy biến áp làm việc song song nên điện trở biến áp giảm đi 2 lần: RB1 = RB2 = RB3 = RB5 = RB6 = RB7 = 0.002(Ω). - Điện trở trạm biến áp 1600 (kVA) B4: Từ bảng 2.10 ta có: ΔPN = 18(kW). Uđm = 0.4(kV). Sđm = 1600(kVA). )(00156.010 1600 4.0*18 3 2 2 BAPXR . Vì trạm có 2 máy biến áp làm việc song song nên điện trở biến áp giảm đi 2 lần: RB4 = 0.00078(Ω). Kết quả tính toán điện trở các nhánh được thống kê trong bảng 6.3: Bảng 6.3 - Bảng thống kê điện trở các nhánh hình tia. Stt Nhánh rC (Ω) rBA (Ω) Ri (Ω) 1 TPPTT-B1 0.32 0.002 0.322 2 TPPTT-B2 0.34 0.002 0.342 3 TPPTT-B3 0.2 0.002 0.202 4 TPPTT-B4 0.24 0.00078 0.24078 5 TPPTT-B5 0.22 0.002 0.222 6 TPPTT-B6 0.2 0.002 0.202 7 TPPTT-B7 0.21 0.002 0.212 Điện trở tương đương của mạng điện nhà máy: Rtđ = 11 7654321 212.0 1 202.0 1 222.0 1 24078.0 1 202.0 1 342.0 1 322.0 11111111 RRRRRRR = 0,034(Ω). Thống kê công suất phản kháng của mỗi nhánh: Bảng 6.4 - Bảng công suất phản kháng mỗi nhánh của mạng điện nhà máy. Stt Nhánh Qnhánh (kVAr) 1 TPPTT-B1 1344.68 2 TPPTT-B2 1436.4 3 TPPTT-B3 748.88 4 TPPTT-B4 1575 5 TPPTT-B5 924 6 TPPTT-B6 1536.15 7 TPPTT-B7 720 Tổng 8285.11 Dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh: Bảng 6.5 - Bảng phân bố dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh. Stt Nhánh Rnhánh (Ω) Qnhánh (kVAr) Qbù nhánh (kVAr) 1 TPPTT-B1 0.322 1344.68 859.47 2 TPPTT-B2 0.342 1436.4 1008.45 3 TPPTT-B3 0.202 748.88 86.5 4 TPPTT-B4 0.24078 1575 967.15 5 TPPTT-B5 0.222 924 264.73 6 TPPTT-B6 0.202 1536.15 811.66 7 TPPTT-B7 0.212 720 29.63 Tra bảng 6.7 [TL2] chọn chọn tụ điện bù cosφ do DAE YEONG chế tạo có thông số ghi trong bảng: Bảng 6.6 - Bảng thông số tụ điện bù cosφ. Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) C (μF) Qb (kVAr) DLE-3H100K6T 380 189,9 1,83 100 Cụ thể tính toán bù cho từng nhánh như sau: Bảng 6.7 - Bảng kết quả bù công suất phản kháng. Stt Nhánh Loại tụ Qb (kVAr) Số bộ Tổng Qb (kVAr) Qb yêu cầu (kVAr) 1 B1 DLE-3H100K6T 100 9 900 859.47 2 B2 DLE-3H100K6T 100 11 1100 1008.45 3 B3 DLE-3H100K6T 100 1 100 86.5 4 B4 DLE-3H100K6T 100 10 1000 967.15 5 B5 DLE-3H100K6T 100 3 300 264.73 6 B6 DLE-3H100K6T 100 9 900 811.66 7 B7 DLE-3H100K6T 100 1 100 29.63 Tổng dung lượng bù là: Qb = 4400(kVAr). Thay vào công thức Qb = Ptt(tg 1 - tg 2) tg 2 = 283.0 61.7687 4400855,0.61.76871 tt btt P QtgP . cos = 0,96: Thỏa mãn yêu cầu. Hình 6.2- Sơ đồ lắp đặt tụ điện bù trên 2 phân đoạn thanh góp trạm B1. Tủ bù cos Tủ phân phối cho PX Tủ aptomat tổng Tủ phân phối Cho PX Tủ aptomat phân đoạn Tủ bù cos Tủ aptomat tổng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm (2006), Thiết kế cấp điện, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. 2. Ngô Hồng Quang (2007), Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. 3. Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng, NXB Khoa Học và Kỹ thuật, Hà Nội. 4. Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê (1998), Cung cấp điện, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.