Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của máy biến áp Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp B1: Stt = 758,6kVA SđmB=560 kVA DAB1 =n.DP0.t + DPN.()2 .t = Tổn thất điện năng cho các trạm biến áp còn lại được tính tương tự kết quả được cho trong bảng: Tổn thất điện năng trong các TBAPX : Trạm Số máy Stt(kVA) SđmB(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B1 2 758,6 560 3 9,4 81980 B2 2 966,64 560 3 9,4 100327,6 B3 2 970,34 560 3 9,4 100694 B4 2 943,9 560 3 9,4 98106,6 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: DAB = 381108,2(kWh) 2) Chọn dây dẫn,xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện: Chọn cáp từ PPTT đến B1: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*10=20(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2. Chọn cáp từ PPTT đến B2: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*12,7=25,4(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2 *Chọn cáp từ PPTT đến B3: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*12,73=25,46(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2 Chọn cáp từ PPTT đến B4: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*10=20(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2. *Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng khác: Trong phương án 3,tương tự như phương án 1, ta cần chọn cáp từ : **TBA B3 đến phân xưởng 3(phân xưởng xửa chữa cơ khí). Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép.Đoạn cáp ở đây cũng ngắn,tổn thất điện áp ở đây không đáng kể,nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại điều kiện Ucp. Chọn cáp từ TBA B3 đến phân xưởng 3 (phân xưởng xửa chữa cơ khí). Phân xưởng xửa chữa cơ khí được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên chỉ cần dùng một đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=1. Điều kiện chọn cáp là Icp> Imax.. Theo công thứctính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*50 +50) mm2 có Icp=206(A). **TBA B4 đến phân xưởng 6(bộ phận nén ép): Bộ phận nén ép có thể xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 nên cần dùng hai đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=0,93. Điều kiện chọn cáp là : 0,93.Icp> Imax.. Theo công thức tính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện 2*(3*150 +150) mm2 có Icp=387(A). ** TBA B4 đến phân xưởng 8( văn phòng và phòng thiết kế ): Văn phòng và phòng thiết kế được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên chỉ cần dùng một đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=1. Điều kiện chọn cáp là Icp> Imax.. Theo công thức tính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*25+25) mm2 có Icp=144(A). Tổng hợp kết quả chọn cáp phương án I được ghi trong bảng sau: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án III: Đường cáp F(mm2) L(m) r0 (W/km) R Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TPPTT-B1 2(3*35)  42,05 0,668 0,014 100 4205 TPPTT-B2 2(3*35)  45 0,668 0,015  100  4500 TPPTT-B3 2(3*35)  20,3 0,668 0,007  100  2030 TPPTT-B4 2(3*35)  15,95 0,668 0,0053  100  1595 B3-3  3*50+50  20,3  0,387  0,008  130  2639 B4-6  2*(3*150+150)  31,9 0,124   0,002  400  12760 B4-8  3*25+25 11,6  0,727  0,0084  60  696 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD= 28425*103đ=28,4 Triệu đồng *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Trong đó: n : số đường dây đi song song. Tổn thất DP trên đoạn cáp BATGắ B1: DP= Các đường dây khác cũng tính toán tương tự, kết quả tính toán ghi trong bảng: Tổn thất công suất tác dụng trên các đương dây của phương án 3: Đường cáp F(mm2) l(m) r0 (W/km) R(W) STT (kVA) DP (kW) TPPTT-B1 2(3*35) 42,05 0,668 0,014 758,6 0,017 TPPTT-B2 2(3*35) 45 0,668 0.015 966,64 0,029 TPPTT-B3 2(3*35) 20,3 0,668 0.007 970,34 0,014 TPPTT-B4 2(3*35) 15,09 0,668 0.0053 943,9 0,0098 B3-3  3*50+50 20,3 0,387 0.008 132,14 0,967 B4-6 2*(3*150+150) 31,9 0.124 0.002 454,7 2,864 B4-8 3*25+25 11,6 0.727 0.0084 85 4,203 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây ồDPD=8,1 kW Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức: DAD = SDP.t = 8,1*3411 = 27629,1 (kWh) Chi phí tính toán của phương án III là: + Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án III: Mạng cao áp trong phương án có điện áp 22 kV từ TPPTT đến 4 trạm BAPX.Trạm PPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây kép của đường dây trên không đưa điệntừ hệthống về. Với 4TBA,mỗi trạm có hai MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 8 máy cắt điện cấp điện áp 22 kV cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 22 kV ở trạm PPTT,là 9 máy cắt điện. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án III: KMC=n*M n: số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến. M : giá máy cắt , M=21000 USD (22 kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD=15800 Đ à KMC = n*M = 9*21000*15800 = 2986,2*106 đ Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+KD+KMC = 1140*106+28,4*106+2986,2*106=4154,6 *106(đ) Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA = DAB + DAD=381108,2 + 27629,1 =408737,3 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 3: Z1 = (avh+atc)K+DA .c = (0,1+0,2).4154,6*106+1000*408737,3 =1655*106đ 3.5.4.Phương án 4. Phương án này sử dụng Trạm PPTT nhận điện từ hệ thống về cấp điện cho các trạm BAPX. Các trạm biến áp B5, B6, B7 hạ điện áp từ 22 kV xuống 0.4 kV cung cấp cho phân xưởng. 1) Chọn MBAPX và xác định tổn thất điện năng DA trong cácTBAPX: *) Chọn MBAPX: Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phầ trên, ta có bảng kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo theo đơn đặt hàng: Tên MBA SĐM (kVA) UC/UH (kV) DPo (kW) DPN (kW) UN (%) I0 (%) Số máy Đơn giá (106Đ) Thành tiền (106Đ) B5 750 22/0.4 4,1 11,9 6 6,3 2 190 380 B6 750 22/0.4 4,1 11,9 6 6,3 2 190 380 B7 750 22/0.4 4,1 11,9 6 6,3 2 190 380 Tổng vốn đầu tư cho TBA: KB=1140*106=1,14 Tỷ đồng *) Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm BAPX: Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp phân xưởng được tính theo công thức: DA =n.DP0.t + DPN.()2 t [kWh] Trong đó: n:Số máy biến áp đặt trong trạm t: thời gian tổn thất công suất lớn nhất Tra bảng 4.1với nhà máy cơ khí địa phương có Tmax=5000h ta tính được t =3411 h bằng công thức: t=(0.124+10 –4.TMAX)2.8760 (h) t = 8760h thời gian đóng máy biến áp vào mạng, lấy bằng thời gian vận hành trong một năm DP0,.DPN : tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA Stt : công suất tính toán của TBA SđmB : công suất định mức của máy biến áp Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp B5: Stt = 1213,3kVA SđmB=750 kVA DAB5 =n.DP0.t + DPN.()2 .t = Tổn thất điện năng cho các trạm biến áp còn lại được tính tương tự kết quả được cho trong bảng: Tổn thất điện năng trong các TBAPX : Trạm Số máy Stt(kVA) SđmB(kVA) DP0(kW) DPN(kW) DA(kWh) B5 2 1213,3 750 4,1 11,9 124946 B6 2 1098,78 750 4,1 11,9 115393 B7 2 1327,4 750 4,1 11,9 135406 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: DAB = 375745(kWh) 2) Chọn dây dẫn,xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện: Chọn cáp từ PPTT đến B5: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*15,92=31,84(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2. Chọn cáp từ PPTT đến B6: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*14,42=28,84(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2 Chọn cáp từ PPTT đến B7: Imax= Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PLV.17 cáp đồng 3 lõi 18-35 kV cách điện XLPE vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1>Isc=2.Imax=2*17,42=34,84(A) Cáp này đã thoả mãn điều kiện phát nóng và sự cố vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 mm2 *Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng khác: Trong phương án IV,tương tự như phương án 2, ta cần chọn cáp từ : **TBA B5 đến phân xưởng 6(bộ phận nén ép). Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn cáp ở đây cũng ngắn,tổn thất điện áp ở đây không đáng kể,nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại điều kiện Ucp. *Chọn cáp từ TBA B5 đến phân xưởng 6 (bộ phận nén ép). Bộ phận nén ép có thể xếp vào hộ tiêu thụ loại 1 nên cần dùng hai đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=0,93. Điều kiện chọn cáp là : 0,93.Icp> Imax.. Theo công thức tính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện 2*(3*150 +150) mm2 có Icp=387(A). **TBA B6 đến phân xưởng 3(phân xưởng xửa chữa cơ khí). Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép.Đoạn cáp ở đây cũng ngắn,tổn thất điện áp ở đây không đáng kể,nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại điều kiện Ucp. Chọn cáp từ TBA B6 đến phân xưởng 3 (phân xưởng xửa chữa cơ khí). Phân xưởng xửa chữa cơ khí được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên chỉ cần dùng một đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=1. Điều kiện chọn cáp là Icp> Imax.. Theo công thứctính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện ((3*150+150)) mm2 có Icp=206(A). ** TBA B7 đến phân xưởng 8( văn phòng và phòng thiết kế ): Văn phòng và phòng thiết kế được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên chỉ cần dùng một đường dây cáp đi trong rãnh nên k2=1. Điều kiện chọn cáp là Icp> Imax.. Theo công thức tính: Imax= Tra bảng PLV.13 cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3*25+25) mm2 có Icp=144(A). Tổng hợp kết quả chọn cáp phương án IV được ghi trong bảng sau: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án IV: Đường cáp F(mm2) L(m) r0 (W/km) R Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103đ) TPPTT-B5 2(3*35)  42,05 0,668  0,014 100 4205 TPPTT-B6 2(3*35)  45 0,668  0,015  100  4500 TPPTT-B7 2(3*35)  20,3 0,668  0,007  100  2030 B5-6 2*(3*150+150)  45 0,124 0,003  400  18000 B6-3  3*150+150  30,5  0,124 0,004  200  7100 B7-8  3*25+25 63,8  0,727 0,046  60  3828 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD= 39663*103đ=39,7 Triệu đồng *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Trong đó: n : số đường dây đi song song. Tổn thất DP trên đoạn cáp BATGắ B5: DP= Các đường dây khác cũng tính toán tương tự, kết quả tính toán ghi trong bảng:Tổn thất công suất tác dụng trên các đương dây của phương án IV: Đường cáp F(mm2) l(m) r0 (W/km) R(W) STT (kVA) DP (kW) TPPTT-B5 2(3*35) 42,05 0,668 0,014 1213,3 0,043 TPPTT-B6 2(3*35) 45 0,668 0,015 1098,78 0,037 TPPTT-B7 2(3*35) 20,3 0,668 0,007 1327,4 0,025 B5-6 2*(3*150+150) 45 0,124 0.003 454,7 0,264 B6-3 3*150+150 30,5 0.124 0.004 132,14 0,484 B7-8 3*25+25 63,8 0.727 0.046 85 2,302 Tổng tổn thất điện năng trên đường dây ồDPD=3,155 kW Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức: DAD = SDP.t =3,155 *3411 = 10762 (kWh) Chi phí tính toán của phương án IV là: + Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án IV: Mạng cao áp trong phương án có điện áp 22 kV từ TPPTT đến 3 trạm BAPX.Trạm PPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về. Với 3TBA, mỗi trạm có hai MBA nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp. Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 6 máy cắt điện cấp điện áp 22 kV cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 22 kV ở trạm PPTT,là 7 máy cắt điện. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án IV: KMC=n*M n: số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến. M : giá máy cắt , M=21000 USD (22 kV) Tỷ giá quy đổi tạm thời 1 USD=15800 Đ à KMC=n*M=7*21000*15800=2322,6*106 đ Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+KD+KMC = 1140*106+39,7*106+2322,6*106=3502,3 *106(đ) Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA = DAB + DAD=375745 +10762=386507 (kWh) Chi phí tính toán của phương án IV: Z1 = (avh+atc)K+DA .c = (0,1+0,2).3502,3*106+1000*386507 =1437,2*106đ Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án: Phương án Vốn đầu tư (106 Đ) Tổn thất điện năng (KWh)  Chi phí tính toán (106 Đ) phương án 1 3537,6 507715 1569 phương án 2 3030,5 521259,2 1430,4 phương án 3 4154,6 408737,3 1655 phương án 4 3502,3 386507 1437,2 Qua bảng ta thấy các phương án 1,2 có tổn thất điện năng lớn hơn nhiều so với phương án 3,4.Các phương án 1,3 lại có vốn đầu tư lớn . Còn lại hai phương án 2,4 tương đương nhau về mặt kinh tế. Tuy nhiên phương án 2 có tổn thất điện năng lớn hơn nhiều,nên vể lâu dàI trong quá trình vậnhành sẽ không kinh tế bằng phương án 4. Ta quyết định chọn phương án 4 là phương án tối ưu mạng cao áp, phương án này sử dụng TPPTT có tổn thất điện năng nhỏ và chi phí tính toán cũng nhỏ hơn các phương án còn lại. Vậy ta chọn Phương án 4 làm phương án thiết kế. IV. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. IV.1Chọn dây dẫn từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy: Đường dây cung cấp từ trạm BATG của hệ thống về trạm biến áp trung gian của nhà máy dài 15 km 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 theo bảng dây dẫn AC (bảng 4.1 trong Mạng lưới điện –Nguyễn Văn Đạm ) có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=5000h ta có Jkt=1,1 A/mm2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn : Tiết diện kinh tế của dây dẫn Tra phụ lục 2 Mạng lưới điện được dây dẫn nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2 với dòng cho phép : ICP=210 A *Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố đứt 1 dây: Lúc này dòng điện chạy trên dây còn lại lớn nhất là Isc = 2. Ittnm= 2*37,85 = 75,7(A) Ta thấy ICP> ISC do đó chọn dây trên đã thỏa mãn điều kiện sự cố . Vậy dây cáp được chọn là dây AC-50 với dòng cho phép ICP=210 A. *Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Với dây AC-50 có khoảng cách trung bình hình học Dtb=2m, tra theo bảng ta có r0=0,65 W/km, x0=0,392W/km. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy chọn dây AC-50 làm dây dẫn từ hệ thống về nhà máy. IV.2. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện. *Tính toán ngắn mạch phía cao áp. Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và điều kiện ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng nắgn mạch 3 pha (vì ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch có dòng lớn nhất). 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 gần đúng điện kháng của hệ thống quốc gia thông qua công suất ngắn mạch ở máy cắt đầu nguồn về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian hệ thống và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. N Ni XH Zd ZCi HT MC ĐDK PPTT N CáP BAPX Ni MC MC CC CD Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch thể hiện trên hình vẽ: Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 4 điểm ngắn mạch sau: N : Điểm ngắn trên thanh góp trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt, thanh góp. N5,N6,N7 : Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm PPTT để kiểm tra cáp và tủ cao áp các trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau: XHT = [W] Trong đó: SN - công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn SN = =250 MVA Utb - điện áp trung bình của đường dây, Utb =1.05*Uđm=1.05* 22=23,1 kV Vậy : XHT = = [W] Điện trở và điện kháng của đường dây: R = r0. l (W) X = x0. l (W) Trong đó: r0, x0 - điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn (W/km). li - chiều dài đường dây (km). Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I" bằng dòng điện ngắn mạch ổn định IƠ , nên có thể viết: IN = I" = IƠ = Trong đó: ZN - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i (W). Utb - điện áp trung bình của đường dây (kV). Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: ixk = 1,8. (kA) Thông số của đường dây trên không và cáp Đường cáp F (mm2) L (m) ro (W/km) xo (W/km) R (W) X (W) BATG – PPTT AC-50 15 000 0,65 0,392 9,75 5.88 PPTT – B5 3*35 42,05 0.668 0,13 0.028 0.0055 PPTT – B6 3*35 45 0.668 0,13 0.03 0.006 PPTT – B7 3*35 20,3 0.668 0,13 0.014 0.0003 *.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N N Ngắn mạch trên thanh cái PPTT XHT Zdd Dòng điện ngắn mạch: XHT= 5.88 W R=Rdd=9,75 W X=XHT+Xdd=2,13+5,88 =8 W IN = I” = IƠ = = (kA) - Dòng điện xung kích: ixk = kxk.IN = 1,8.1,06 =2,7(kA) *.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 - Ngắn mạch trước B5 XHT Zdd Zcáp N5 Dòng điện ngắn mạch: R=Rdd+ RC=9,75 +0.028=9,78 W X==2,13+5.88 + 0.0055= 8,016 W IN5 = I” = IƠ = = (kA) - Dòng điện xung kích: ixk5 = kxk.IN5 = 1,8.1,055 = 2,68(kA) *.Tính dòng ngắm mạch tại điểm N6 Ngắn mạch trước B6 XHT Zdd Zcáp N6 - Dòng điện ngắn mạch: IN6 = I” = IƠ = = (kA) - Dòng điện xung kích: ixk6 = kxk.IN6 = 1,8.1,055 =2,68(kA) *.Tính dòng ngắm mạch tại điểm N7 Ngắn mạch trước B7 XHT Zdd Zcáp N7 - Dòng điện ngắn mạch: IN6 = I” = IƠ = = (kA) - Dòng điện xung kích: ixk7 = kxk.IN7 = 1,8.1,057 =2,69(kA) Kết quả tính ngắn mạch Tên đường dây Điểm NM IN (kA) ixk (kA) BATG-PPTT N 1.06 2,7 PPTT-B5 N5 1.055 2,68 PPTT-B6 N6 1.055 2,68 PPTT-B7 N7 1.057 2,69 IV.3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: a)Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của trạm PPTT: TPPTT là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy,do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như : đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, phải rõ tàng và thuận tiện trong vận hành và sử lí sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lí về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Nhà máy Cơ khí địa phương được xếp vào hộ tiêu thụ loại II, trạm PPTT dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa gai phân đoạn . Tại mỗi tuyến dây vào và ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ . Để chống sét truyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 22 kV. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn thành dòng 5A để cung cấp cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ. Sơ đồ Trạm phân phối trung tâm: Các máy cắt đặt tại trạm PPTT gồm có hai máy cắt nối đường dây trên không cấp điện cho trạm và hai phân đoạn thanh góp. Trên mỗi phân đoạn có 3 máy cắt nối thanh góp với các tuyến cáp cấp điện cho 3 trạm BAPX. Một máy cắt nối giữa hai phân đoạn thanh góp . Các máy cắt có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện cao áp , đồng thời đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện. Căn cứ vào số liệu kỹ thuật đã tính toán được của nhà máy ta chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS cách điện bằng SF6 , không cần bảo trì, loại 8DC11 Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A. * Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau : Điện áp định mức: Uđm MC Uđm mạng=22 kV Dòng điện định mức : Iđm MC =1250 Ilv max=2 Ittnm=2*37,85=75,7A Dòng điện cắt định mức : Icăt đm=25kAIN=1.06 kA Dòng cắt lớn nhất : Icăt.maxIxk =2,7 kA *Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. Thông số máy cắt đặt tại PPTT: Loại Uđm(kV) Iđm(kA) Icắt(kA) Ic.max Cách đIện 8DC11 24 1250 25 63 SF6 b)Lựa chọn và kiểm tra BU: MBA đo lường còn gọi là máy biến điện áp, ký hiệu BU, có chức năng biển đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100 V hoặc 100/ệ3 cấp nguồn áp cho các mạch đo lường, điều kiển tín hiệu , bảo vệ. -BU được chọn theo điều kiện sau: -Điện áp định mức : UđmBUUđm.m=22 kV *Chọn BU 3 pha 5 trụ 4MS34 kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo: Bảng thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34: Thông số kỹ thuật máy biến áp 4MS34 Uđm (KV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50ms (kV) 125 U1đm (kV) 22/ U2đm(V) 100/ Tải định mức (VA) 400 c) Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI: Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A (đôi khi 1A và 10 A) nhằm cấp nguồn dòng cho đo lường tự động hóa và bảo vệ Rơle. BI được chọn theo các điều kiện sau: -Điện áp định mức : Uđm.BI Uđm.m=22 kV -Dòng điện sơ cấp định mức :khi có sự cố máy biến dòng có thể quá tải 30%, BI chọn theo dòng cưỡng bức qua MBA có công suất lớn nhất trong mạng là 3200 kVA. IđmBI Chọn BI loại 4ME14, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME14 Thông số kỹ thuật máy biến dòng 4ME14 Uđm (KV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) 50 U chịu đựng xung 1,2/50ms (kV) 125 I1đm (kA) 51200 I2đm(A) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 d)Lựa chọn chống sét van: Chống sét van là một thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối . Chống sét van được làm bằng một điện trở phi tuyến. Với điện áp định mức của lưới điện ,điện trở chống sét có trị số vô cùng lớn không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trở giảm đến 0 , chống sét van tháo dòng điện xuống đất. Người ta chế tạo chống sét van ở mọi cấp điện áp. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Uđm M=22 kV. Chọn loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có UĐM= 24 kV, loại giá đỡ ngang AZLP501B24. e ) Trạm BAPX: Vì các trạm BAPX rất gần trạm PPTT, phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì. **Dao cách ly dùng để cách ly MBA khi sửa chữa. **Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho MBA. Phía hạ áp đặt áp tô mát tổng và các áp tô mát nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng áptômát liên lạc, để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho 2 MBA làm việc độc lập (áptômát phân đoạn của thanh cái hạ áp ở trạng thái cắt). Chỉ khi nào một MBA bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với MBA sự cố. Sơ đồ các trạm BAPX đặt hai MBA: 22/0,4 8DC11 Tủcao áp MBA Tủ AT tổng Tủ AT phân đoạn Tủ AT tổng MBA 22/0,4kV Tủ cao áp 8DC11 Tủ AT nhánh Tủ AT nhánh 1)Lựa chọn kiểm tra dao cách ly cao áp: Cầu dao hay còn gọi dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu lá cách ly phần mạng điện và không mang điện , tạo khoảng cách an toàn trông thấy, phục vụ cho công tác sửa chữa kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện. Dao cách ly cũng có thể đóng cắt dòng không tải của MBA nếu công suất không lớn lắm. Cầu dao được chế tạo ở mọi cấp điện áp. Ta sẽ dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức : Uđm Uđm,M=22 kV Dòng định mức : Iđm Ilv max=2*Ittnm=2*37,85=75,7 A Dòng ổn định động cho phép :iđmixk=2,7 kA Chọn loại 3 DC do hãng SIEMENS chế tạo: Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC: UĐM(kV) IĐM(A) INT(kA) INMAX(kA) 24 630 16 40 2) Lựa chọn kiểm tra dao cầu chì cao áp: Cầu chì là thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá số cho phép đi qua. Vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Trong lưới điện cao áp (>1000V) cầu chì được dùng ở các vị trí sau: + Bảo vệ MBA đo lường ở các cấp điện áp. + Kết hợp với cầu dao phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ ngắn mạch cho MBA . + Đặt phía cao áp của các trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho MBA. Cầu chì được chế tạo nhiều kiểu , ở nhiều cấp điện khác nhau, ở cấp điện trung áp và cao áp thường sử dụng loại cầu chì ống. * Ta sử dụng chung một loại cầu chì cao áp cho các trạm biến áp có công suất: B5,B6,B7(SĐMBA=750 kVA) Điện áp định mức : UđmCCUđmM=22 kV Dòng điện định mức : khi có sự cố một MBA ,máy còn lại có thể quá tải 40% : IđmCC IlvMAX= Dòng điện cắt định mức: Iđm.Cắt IN7 =1.057 kA (B7 có dòng ngắn mạch trên thanh cái lớn nhất) Chọn loại cầu chì ống cao áp do hãng Siemens chế tạo loại 3GD1.406_4B. Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1.406_4B: UĐM (kV) IĐM (A) ICĂT NMIN (A) ICĂT N (kA) 24 32 270 31,5 3) Lựa chọn và kiểm tra áptômát: Aptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Aptomat tổng, aptomat phân đoạn và áptomát nhánh đều chọn dùng các áptômát do hãng Merlin Gerlin chế tạo. Aptomat được chọn theo điều kiện sau: + Đối với áptômát tổng và áptômát phân đoạn : Điện áp định mức : UĐMA UđmM=0.38 kV Dòng định mức : IĐMAIlvMAX= + Trạm biến áp Bi: SĐM=750 kVA IlvMAX== Kết quả chọn aptomat tổng và áp tômát phân đoạn: Tên trạm Loại Số lượng UĐM (V) IĐM (A) ICĂT N Số cực B5,B6,B7 M16 3 690 1600 40 3 Đối với aptomat nhánh: Điện áp định mức : UĐMA UđmM=0.38 kV Dòng định mức : IĐMAITT= Trong đó : - n là số áp tômát nhánh đưa điện về phân xưởng. Kết quả lựa chọn các aptomat nhánh được ghi trong bảng : Kết quả lựa chọn áptômát nhánh, loại 4 cực của Merlin Gerlin: (Phụ tải 0.4kV) tên phân xưởng Stt  ITT(A)  Loại  SL  UĐM (V)  IĐM (A) IN (kA) Phân xưởng cơkhí chính 966,64 1468,7 M16 2 690 1600 40 Phân xưởng lắp ráp 645.4 980,5 M10 2 690 1000 40 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 132,14 200,8 NS250N 1 690 250 8 Phân xưởng rèn 603,4 916,8 M10 2 690 1000 40 Phân xưởng đúc 404,2 614,1 NS630N 2 690 630 10 Bộ phận nén ép 454,7 691 M08 2 690 800 40 Phân xưởng kết cấu kim loại 234,8 356,8 NS400N 2 690 400 10 Văn phòng và phòng thiết kế 85 129 NS250N 1 690 250 8 Trạm bơm 113,2 172 NS250N 2 690 250 8 4)Lựa chọn thanh góp: Thanh góp là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp đến và phân phân phối điện năng cho các phụ tải tiêu thụ. Thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bị phân phối . Thanh góp còn được gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn. Tùy theo dòng phụ tải mà thanh góp có cấu tạo khác nhau. Khi dòng nhỏ thì dùng thanh cứng hình chữ nhật lắp đặt trên sứ cách điện. Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn chữ nhật đơn trên mỗi pha. Nếu dòng điện quá lớn thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng. Thanh dẫn được chọn và kiểm tra theo điêu kiện ổn định nhiệt và ổn định động. - Chọn thanh cái bằng đồng cứng - Điều kiện chọn: k1 ´khc´Icp ³ IlvMAX Trong đó: - k1 =0.95 với thanh góp đặt ngang - Icp là dòng điện cho phép lâu dài của thanh dẫn - IlvMAX là dòng điện làm việc lớn nhất Ilvmax = 2*ITTNM=2*37,85 = 75,7(A) - khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ khc = Với : - qcp là nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn đồng là 70oc - qxq là nhiệt độ môi trường xung quanh; qxq = 42oc - qđm là nhiệt độ môi trường định mức; qđm=25oc Thay số vào ta được: Vậy : ICP Tra bảng VI.19 (p313) ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện hình chữ nhật có kích thước 25*3(mm2) có dòng điện cho phép ICP =340(A) Kiểm tra cáp đã chọn: Để đơn giản ở đây ta chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN7=1.057 kA Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: Ftd>Fôđn ú Ftd > a.IN. Trong đó : - Ftd =25*3 =75(mm2) - acu=7 - tqđ=0,12s - IN7=1.057(KA) Thay số vào ta được: 75 > 7´1.057´=2,56. Như vậy thanh dẫn chọn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt Chương IV Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng SCCK. Phân xưởng Sửa chữa cơ khí có diện tích là 336 m2, gồm 70 thiết bị được chia làm 6 nhóm. Công suất tính toán của phân xưởng là 132,14 kVA, trong đó có 0,462 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Để cấp điện cho các động cơ và máy công cụ, trong xưởng dự định đặt một tử phân phối nhận điện từ TBA B6 về và cấp điện cho 6 tủ động lực đặt rải rác cạch tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. Đặt tại tủ phân phối của xưởng một áptômát tổng và 7 áptômát nhánh cấp điện cho 6 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia, đầu vào đặt dao cách ly cầu chì, các nhánh ra đặt cầu chì. Mỗi động cơ máy công cụ được điều khiển bằng một khởi động từ (KĐT) đã gắn sẵn trên thân máy, trong KĐT có rơ le nhiệt bảo vệ quá tải dài hạn. Các cầu chì trong tủ động lực chủ yều bảo vệ ngắn mạch, đồng thời làm dự phòng cho bảo vệ quá tải của KĐT. I ) Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối. Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối Dựa vào số liệu tính toán các nhóm của phân xưởng SCCK: Tên bộ phận  Ptt (kW)  Qtt (kVAr)  Stt (kVA)  Itt (A) Nhóm 1 81,282 10,81 13,547 20,85 Nhóm 2 29,48 39,2 49,13 74,65 Nhóm 3 17,33 23,04 28,88 43,88 Nhóm 4 20,84 21,26 29,77 45,23 Nhóm 5 34,2 16,42 38 57,74 Nhóm 6 5,25 7 8,75 13,29 Chiếu sáng 0,462 0 0,462 0,7  Toàn PX 188,844 117.73 168,54 256,34 Chọn Aptômat của Merlin Gerin cho các tủ động lực. tuyến Itt loại Iđm(A)  Uđm(V)  Icắt N(kA)  Số cực TPP-ĐL1 20,85 C60a 40 440 3 4 TPP-ĐL2 74,65 NC 100H 100 440 6 4 TPP-ĐL3 43,88 C60N 63 440 6 4 TPP-ĐL4 45,23 C60N 63 440 6 4 TPP-ĐL5 57,74 C60N 63 440 6 4 TPP-ĐL6 13,29 C60a 40 440 3 4 TPP-CS 0,7 C60a 40 440 3 4 Aptomat tổng 188,844 NS250N 250 690 8 4 Chọn cáp từ TBA B6 về tủ phân phối của phân xưởng: IX= Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Len chế tạo loại (3*70+35) mm2 , có ICP=254(A) đặt trong hào cáp. Trong tủ hạ áp của biến áp B6 ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt 1 áptômát loại NS250N do hãng Merlin Gerlin chế tạo, IĐM=250A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với áptômát: ICP Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lý . Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực: Cáp chọn phải thoả mãn điều kiện: Khc.Icp³Itt Các đường cáp này đi trong các rãnh cáp nằm trong phân xưởng . Chúng được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Do các đường cáp riêng biệt nên Khc=1. Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng áptômát : ICP + Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ ĐL1: ICPITT=20,85A Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Len chế tạo loại (4G2,5) mm2 , có ICP=41A . Kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng áptômát : ICP ICP=A Vậy cáp được chọn hoàn toàn thỏa mãn. Các tuyến cáp khác được chọn tương tự , kết quả ghi trong bảng:  Tuyến  Itt nhóm(A)  Fcáp(mm2)  Icp(A) Số lõi TPP-ĐL1 20,85 4G2,5 41 4 TPP-ĐL2 74,65 4G10 87 4 TPP-ĐL3 43,88 4G4 53 4 TPP-ĐL4 45,23 4G4 53 4 TPP-ĐL5 57,74 4G6 66 4 TPP-ĐL6 13,29 4G2,5 43 4 TPP-CS 0,7 4G2,5 43 4 Chọn các tủ động lực và dây dẫn đến các TB của phân xưởng: 1) Lựa chọn các tủ động lực: Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô(cũ) chế tạo CP62-7/I đầu vào có cầu dao và cầu chì 400A , 8 đầu ra 100A Cầu dao và cầu chì được chọn theo điều kiện sau: + Chọn cầu dao: IđmCD ³ Ittnh Uđm ³ UđmLĐ + Chọn cầu chì I DC ³ Ittnh UđmCC ³ UđmLĐ Chọn cầu chì cho tủ ĐL1: Nhóm 1:  TT tên thiết bị  số lượng kí hiệu  Pdm (kw)  Idm(A)  1máy toàn bộ 1 Máy cưa kiểu đai 1 1 1 1 2,53 2 Khoan bàn 1 3 0,65 0,65 1,65 3 Máy màI thô 1 5 2,8 2,8 7,09 4 Máy khoan đứng 1 6 2,8 2,8 7,09 5 Máy bào ngang 1 7 4,5 4,5 11,4 6 Máy xọc 1 8 2,8 2,8 7,09 7 Máy mài tròn vạn năng 1 9 2,8 2,8 7,09 8 Máy phay răng 1 10 4,5 4,5 11,4 - Cầu chì bảo vệ 1 động cơ được chọn theo 2 điều kiện : Idc ³ Itt = IđmĐ Idc ³ = Trong đó - kt là hệ số quá tải của động cơ kt = 1 - IđmĐ dòng định mức của động cơ tính theo công thức: Iđm = - Cầu chì bảo vệ 2,3 động cơ Trường hợp này cầu chì được chọn theo 2 điều kiện: Idc ³ Idc ³ - Chọn cầu chì tổng theo 2 điều kiện: Idc ³ Ittnh Idc ³ Tất cả ta đều sử dụng loại cầu chì PH-2 do Liên Xô(cũ) chế tạo. + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy cưa kiểu đai có Pđm = 1(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 2.53(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđmdc = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy khoan bàn có Pđm = 0.65(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 1.65(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy mài thô có Pđm = 2.8(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 7.1(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy khoan đứng có Pđm=2.8(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 7.1(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy bào ngang có Pđm = 4.5(kW) Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy xọc có Pđm=2.8(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 11.4(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy mài tròn vạn năng có Pđm=2.8(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 7.1(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Cầu chì bảo vệ đường dây từ ĐL1 đến máy phay răng có Pđm=4,5(kW) Idc ³ Itt = IđmĐ = 11,4(A) Idc ³ == Chọn dây chảy có Iđm = 30(A) + Chọn cầu chì tổng theo 2 điều kiện: Idc ³ Ittnh1 = 20,85A Idc ³ =A Chọn dây chì có Iđm = 200(A) Các nhóm khác chọn Idc cầu chì tương tự ,kết quả ghi trong bảng. 2) .Chọn dây dẫn từ tủ động lực đến từng động cơ: Tất cả các loại dây dẫn chọn loại dây bọc do Liên Xô (cũ) sản xuất PPTO đặt trong ống sắt kích thước 3/4” : Công thức xác định tiết diện theo điều kiện phát nóng: k1.k2.Icp ³ Itt Û khc.Icp ³ Itt Trong đó: - k1 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo và môi trường đặt dây k1 =1 - k2 hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến lượng cáp đặt chung1rãnh k2 =0,8->khc = 0,8 - Icp dòng phát nóng cho phép. Bảo vệ bằng cầu chì kiểm tra thêm điều kiện: khc.Icp ³ ; a = 3 Chọn dây cho nhóm 1: + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 đến máy cưa kiểu đai có công suất Pđm =1(kW) Chọn dây 2,5 mm2 có Icp = 25(A) khc.Icp ³ Itt Û 0,8.25 = 20(A) > 2,53 (A) Do bảo vệ đường dây bằng cầu chì phải kết hợp với điều kiện sau: khc.Icp ³ Û 0,8.25 = 20(A) >; -->Dây đã chọn thoả mản điều kiện + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 đến máy khoan bàn có công suất Pđm =0.65(kW) Chọn dây 2,5 mm2 có Icp = 25(A) khc.Icp ³ Itt Û 0,8.25 = 20(A) > 1.65 (A) Do bảo vệ đường dây bằng cầu chì phải kết hợp với điều kiện sau: khc.Icp ³ Û 0,8.25 = 20(A) >; -->Dây đã chọn thoả mản điều kiện + Chọn dây dẫn từ tủ ĐL1 đến máy khoan đứng có công suất Pđm =4.5(KW) Chọn dây 2,5 mm2 có Icp = 25(A) khc.Icp ³ Itt Û 0,8.25 = 20(A) > 11.4 (A) Do bảo vệ đường dây bằng cầu chì phải kết hợp với điều kiện sau: khc.Icp ³ Û 0,8.25 = 20(A) >; -->Dây đã chọn thoả mãn điều kiện. Dây từ tủ ĐL1 đến các động cơ khác đều có công suất bằng hoặc bé hơn 4,5 kW, tất cả đều chọn dây 2,5mm2. Các nhóm khác cũng chọn tương tự kết quả ghi trong bảng: Bảng tổng kết lựa chọn dây dẫn và cầu chì: TT tên máy KH phụ tải dây dẫn cầu chì Pđm (kW) Iđm (A) mã hiệu ĐK ống thép F Mã hiệu Iv0/Idc nhóm 1 1 Máy ca kiểu đai 1 1 1  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 2 Khoan bàn 3 0,65 0,65  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 3 Máy mài thô 5 2,8 2,8  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 4 Máy khoan đứng 6 2,8 2,8  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 5 Máy bào ngang 7 4,5 4,5  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 6 Máy xọc 8 2,8 2,8  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 7 Máy mài tròn vạn năng 9 2,8 2,8  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 8 Máy phay răng 10 4,5 4,5  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 nhóm 2 1 Máy phay vạn năng 11 7 17,73 PPTO  3/4"  4  PH-2 100/40 2 Máy tiện ren 12 8,1 20,51  PPTO 3/4"  4  PH-2 100/60 3 Máy tiện ren 13 10 25,32  PPTO 3/4"  4  PH-2 100/60 4 Máy tiện ren 14 14 35,45  PPTO 3/4"  6  PH-2 250/100 5 Máy tiện ren 15 4,5 11,4  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 6 Máy tiện ren 16 10 25,32  PPTO 3/4"  4  PH-2 100/60 7 Máy tiện ren 17 20 50,64  PPTO 3/4"  8  PH-2 250/150 8 Máy khoan đứng 18 0,85 2,15  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 nhóm 3 1 Cầu trục 19 24,2 61,28 PPTO  3/4"  10  PH-2 250/150  2 Bàn 21 0,45 1,14  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 3 Máy khoan bàn 22 0,85 2,15  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 4 Bể dầu có tăng nhiệt 26 2,5 6,33  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 5 Máy cạo 27 1 2,53  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 6 Máy mài thô 30 2,8 7,09  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 7 Máy nén cắt liên hợp 31 1,7 4,3  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 8 Máy mài phá 33 2,8 7,09  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 9 Máy khoan đứng 38 0,85 2,15  PPTO 3/4"  2,5  PH-2 100/30 Nhóm 4 1 Quạt lò rèn 34 1,5 3,26 PPTO  3/4" 2,5   PH-2 100/30  2 Bể ngâm dung dịch kiềm 41 3 6,51  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 3 Bể ngâm nớc nóng 42 3 6,51  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 4 Máy cuốn dây 46 1,2 2,6  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 5 Máy cuốn dây 47 1,0 2,17  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 6 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 48 3 6,51  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 7 Tủ xấy 49 3 6,51  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 8 Bàn thử nghiệm TBĐ 53 7,0 15,19  PPTO 3/4" 4  PH-2 100/40 9 Quạt lò đúc đồng 60 1,5 3,26  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 nhóm 5 1 Lò điện để luyện khuôn 56 5 8,44  PPTO 3/4" 2,5  PH-2  100/30  2 Lò điện để nấu chảy babit 57 10 16,88  PPTO 3/4" 4  PH-2 100/40 3 Lò điện để mạ thiếc 58 3,5 5,91  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 4 Máy hàn điểm 66 19,5 32,92  PPTO 3/4" 6  PH-2 150/100 nhóm 6 1 Máy khoan bàn 50 0,65 1,55  PPTO 3/4" 2,5 PH-2  100/30  2 Máy mài thô 52 2,8 7,09  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 3 Bể khử dầu mỡ 55 3 7,6  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 4 Máy khoan bàn 62 0,65 1,55  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 5 Máy uốn các tấm mỏng 64 1,7 4,3  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 6 Máy mài phá 65 2,8 7,09  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 7 Chỉnh lu sêlênium 69 0,6 1,52  PPTO 3/4" 2,5  PH-2 100/30 Chương V Tính bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy 5-1. Đặt vấn đề Điện năng được tiêu thụ chủ yếu trong các xí nghiệp, công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thu khoảng trên 70% tổng số điện năng sản suất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong xí nghiệp có ý nghĩ rất lớn. Về mặt sản xuất ra là phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện đễ sản xuất ra nhiều điện nhất, đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm, giảm tổn thất điện năng đến mức tiết nhỏ nhất. Phấn đấu để 1kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩn hoặc chi phí điện năng cho một sản phẩn ngày càng giảm . Tính chung trong toàn bộ hệ thống thường có 10-15% năng lượng bị phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối. Mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp đường dây lại dài phân tán đến từng phụ tải gây tổn thất điện năng lớn. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa hết sức quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp, mà còn có lợi cho nền kinh tế quốc dân. Hệ số cosj là một chỉ tiêu đánh giá một xí nghiệp dùng điện có hợp lý hay không. 1. ý nghĩa việc nâng cao hệ số cosj Công suất phản kháng được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, MBA, trên đường dây tải điện và mọi nơi có từ trường . Yêu cầu của công suất phản kháng chỉ có thể giảm đến tối thiểu chứ không thể triệt tiêu vì nó cần thiết để tạo ra từ trường là yếu tố trung gian thiết trong quá trình chuyển hoá điện năng. Công suất tác dụng P là công suất được tiến hành như cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện , còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong máy điện xuay chiều, nó không sinh ra công. Trong xí nghiệp công nghiệp các động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 65-75%, MBA 15-22% các phụ tải khác 5-10% tổng dung lượng công suất phản kháng yêu cầu. Việc bù công suất phản kháng cho xí nghiệp nhằm nâng cao hệ số công suất đến cosj=(0,9-0,95) Nâng cao hệ số công suất cosj là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng hệ số công suất được nâng lên sẻ đưa đến hiệu quả sau đây : + Giảm tổn thất công suất trong mạng điện: Chúng ta đã biết tổn thất công suất trên đường dây được tính DP = Khi giảm Q ta giảm được thành phần tổn thất DP(Q) do Q gây ra + Giảm tổn thất điện năng trong mạng DU = Khi giảm Q ta giảm được thành phần tổn thất DU(Q) do Q gây ra + Tăng khả năng truyền tải đường dây và MBA: Khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng: I = Khi giảm Q -> khả năng truyền tải được tăng lên. Vì những lý do trên ngoài việc nâng cao hệ số công suất cosj, bù công suất phản kháng trở thành vấn đề quan trọng 2. Các biện pháp nâng cao hệ số cosj Các biện pháp nâng cao hệ số cosj chia ra thành 2 nhóm chính: Nhóm các biện pháp nâng cao hệ số cosj tự nhiên (không dùng thiết bị bù) và nhóm nâng cao hệ số cosj bằng cách bù công suất phản kháng. a. Nâng cao hệ số cosj tự nhiên: Tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ giảm bớt lượng công suất phản kháng Q: - Thay đổi cải tiến quy trình công nghệ để các chế độ làm việc hợp lý nhất - Thay thế các động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn - Hạn chế động cơ chạy không tải - Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ - Nâng cao chất lượng sửa chữa - Thay thế những MBA làm việc non tải bằng MBA có công suất nhỏ hơn b. Dùng biện pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosj: Nâng cao hệ số công suất bằng phương pháp bù. Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng để giảm được lượng công suất phản kháng truyền tải trên đường dây do đó nâng cao hệ số cosj của mạng điện. Biện pháp bù không giảm được lượng công suất phản kháng của hộ tiêu thụ mà chỉ giảm được lượng công suất truyền tải trên đường dây. Để đánh giá hiệu quả việc giảm tổn thất công suất tác dụng chúng ta đưa ra một chỉ tiêu đó là đương lương kinh tế của công suất phản kháng kkt. Đương lượng kinh tế của công suất phản kháng kkt là lượng công suất tác dụng (kW) tiết kiệm được khi bù (kVAr) công suất phản kháng: Ptiết kiệm = kkt.Qbù Bù công suất phản kháng đưa lại hiệu quả kinh tế trên nhưng phải tốn kém mua sắm thiết bị bù và chi phí vận hành của chúng . Vì vậy quyết định việc bù phải dựa trên cơ sở tính toán và so sánh kinh tế - kỹ thuật 5-2.Xác định và phân bố dung lượng bù toàn nhà máy: 1. xác định dung lượng bù: Theo kết quả tính toán ở chương II ta có công suất: Ptt = 1787,8(kW) Qtt = 2263,6 (kAVr) Stt = 2884,5(kVA) Hệ số công suất của nhà máy: cosj =0,62. Bài toán đặt ra cần phải nâng cao hệ số cosj lên 0,95 Tổng công suất phản kháng cần bù cho nhà máy để nâng cao hệ số công suất cosj1=0,62 lên cosj2 = 0,95 là: QbS = Ptt(tgj1 - tgj2).a Trong đó: - Ptt Công suất tính toán của toàn nhà máy. - tgj1: Trị số ứng với hệ số cosj1 trước khi bù với cosj1 =0.62 -> tgj1 = 1,265. - tgj2: Trị số ứng với hệ số cosj2 sau khi bù với cosj2 = 0,95 -> tgj2 = 0,33. - a: hệ số xét tới khả năng nâng cao hệ số cosj bằng những biện pháp không đặt thiết bị bù a = 1 - QbS tổng dung lượng cần bù. QbS = 1787,8.(1,265 – 0,33) = 1671,6(kVAr) 2. Phân bố dung lượng bù cho các trạm BAPX: Từ trạm PPTT về các máy BAPX là mạng hình tia gồm 3 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau: Trong đó RC5 RC7 là điện trở đường dây từ TPPTT đến TBA PX RB5RB7 là điện trở của TBA PX đã quy đổi về kV + Dung lượng cần bù được tính như sau : Qbi = Qi -- Rtd = = Rtd = 0,007 () Ri:điện trở nhánh thứ i. Ri=Rb+Rc. *Rb:điện trở máy biến áp. Rb=.103 *Rc:điện trở đường dây cáp: Rc=r0.L (m) Q =Qi:phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy. Q = 830,4 + 554 + 94,2 + 478,8 + 285,6 + 321,3 + 138 + 48 + 79,56 = 2829,86(kVAR) Q5=554 + 321,3 + 79,56 =954,86 (kVAR) Q6 = 830,4 + 94,2 = 924,6 (kVAR) Q7 = 478,8 + 285,6 + 138 + 48 =950,4 (kVAR) Xác định công xuất bù tối ưu cho nhánh: Qbi = Qi -- Căn cứ vào các số liệu máy biến áp ở chương trước ta có bảng kết quả sau Tuyến cáp RI Qi Qb PPTT-B5 2,15 954,86 951 PPTT-B6 2,19 924,6 921 PPTT-B7 2,16 950,4 946,6 5.3) Chọn tụ bù và sơ đồ đấu tụ a) Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của nhà máy ta dùng tụ điện tĩnh kết quả chọn tụ và số lượng tụ như sau STT Qb Loại tụ Qtụ SL 5 951 KC2-0,38-3Y3 50 20 6 921 KC2-0,38-3Y3 50 20 7 946,6 KC2-0,38-3Y3 50 20 b)Vị trí đặt thiết bị bù . Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành . Vì vậy việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán là tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối. Sơ đồ lắp tụ cho trạm 2 máy BA mắc song song â Tủ aptomat tổng Tủ bù cosj Tủ bù cosj Tủ aptomat tổng Tủ phân phối cho các phân xưởng Tủ aptomat phân đoạn Tủ phân phối cho các phân xưởng Chương VI Thiết kế chiếu sáng cho mạng phân xưởng scck 6.1 Đặt vấn đề: Hệ thống chiếu sáng trong một phân xưởng , một nhà máy có vai trò quan trọng đối với việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn kỹ thuật và lao động cho người vận hành và sản xuất. Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: Người lao động không bị chói , lóa mắt. Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật che chắn. Phải tạo ra được ánh sánh càng gần tự nhiên càng tốt. 6.2 Xác định số lượng, công suất bóng đèn: Phân xưởng SCCK có diện tích 336 m2 ; chiều rộng là 9m,chiều dài là 22,5m Vì là xưởng sửa chữa cơ khí, dự định dùng đèn sợi đốt, chọn độ rọi E=30 lx. Căn cứ vào trần nhà cao 4,5 m, mặt công tác h2=0,8m, độ cao treo đèn cách trần h1=0.7m. Vậy H=4,5- 0,8- 0,7=3m. Tra bảng với đèn sợi đốt, bóng vạn năng có L/H=1,8. ịXác định được khoảng cách giữa các đèn. L=1,8*H=5,4(m). Căn cứ vào bề rộng của phân xưởng 9m, chọn L=4,5 m ịĐèn được bố trí 2 bóng một hàng, cách nhau 4,5m, cách tuờng 2,25 m. Chiều dài của xuởng 22,5(m) ị Có 5 hàng vậy tổng cộng 10 bóng. Xác định chỉ số phòng: j = Lấy hệ số phản xạ của tường 30%, của trần 50%. Tra bảng tìm được hệ số sử dụng Ksd=0.53. Lấy hệ số dự trữ K=1,3, hệ số tính toán Z=1,1. Xác định được quang thông mỗi bóng đèn là: F= Chọn bóng 150W,có F=2200(lumen). Công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs= n.P0 = 10.0,15 = 1,5(kW) 6.3 Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung: Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng, đặt cạnh cửa ra vào, lấy điện từ tủ phân phối của xưởng.Tủ gồm 1 Aptomat tổng 3 pha và 5 Aptomat nhánh 1 pha, mỗi Aptomat nhánh cấp điện cho 2 bóng đèn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ cấp điện trên mặt bằng như hình vẽ: Sơ đồ mạng điện chiếu sáng xưởng cơ khí Chọn aptomat tổng : Aptomat tổng được chọn theo đIều kiện : Uđm.A Uđm =380 V Iđm.A Itt = Vì chiếu sáng bằng đèn sợi đốt nên cos=1 Itt = Chọn aptomat C60L do Merlin Gerlin chế tạo có các thông số sau : Iđm= 25 A ; IcN = 20 kA ; Uđm = 440V ; loại4 cực. Chọn đường cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng Chọn theo điều kiện phát nóng : khc . Icp Itt =2,3 A lấy khc = 1 Icp 2,3A Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do Lens chế tạo loạI 4G1,5 ; Có ICP=31 A Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tômát: Cáp đã chọn hoàn toàn thoả mãn . Chọn aptomat nhánh Các áptômát nhánh chọn giống nhau, mỗi áptômát cấp điện cho 2 bóng loại 150W. Dòng qua áptômát(1pha). Aptomat nhánh được chọn theo điều kiện : Uđm.A Uđm =220 V Iđm.A Itt = Chọn 5 áp tômát 1 pha loại NC45a do hãng Merlin Gerlin chế tạo có thông số sau: Iđm=6 A ; UđmA=400V; IN=4.5 kA; 2cực Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến các bóng đèn: Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: Khc*Icp ITT=2.73A Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áp tômát: Vậy chọn cáp đồng 2 lõi tiết diện 2*1.5 mm2 có ICP=26A do LENS sản xuất. Tài liệu tham khảo 1. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp,đô thị và nhà cao tầng. Tác giả:Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Mạnh Hoạch. 2. Mạng lưới điện. Tác giả:Nguyễn Văn Đạm. 3. Thiết kế cấp điện. Tác giả:Ngô Hồng Quang-Vũ Văn Tầm. 4. Bảng giá các thiết bị điện.