Thiết kế cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

suất của thiết bị : -Xác định các giá trị tương đối : -Xác định : Xác định theo công thức : Xác định theo công thức Từ đó ở nhóm 1 ta có: P > = = 9,5 có = 7 =2.15 + 19 + 19 + 19 + 2.10 = 107 =0,85 =8.0,85=6,8.Lấy theo giá trị tự nhiên nên =7 knc = ksd∑ + = 0,16 + = 0,48 Tổng công suất tác dụng tính toán của nhóm động lực 1 là : Ptt1 = knc .∑Pni = 0,48.108,1 = 52,37 kW Hệ số công suất tác dụng của nhóm là : Cosφ =0,6 Công suất biểu kiến của nhóm là : Stt1 = = 87,66 (kVA) Công suất phản kháng của nhóm là : Qtt1 = Stt1 = 87,66. = 70,29 (kVAr) Nhóm 1: Bảng 1.1. Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 1. Phụ tải I Công suất P k Pi.ki cos P2 Pcos Spt Qpt 1 15,00 0,16 2,4 0,6 225 9 25,00 20,00 1 15,00 0,16 2,4 0,6 225 9 25,00 20,00 2 1,10 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 3 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 6 19,00 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10,00 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 7 10,00 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 Σ 108,10 0,16 17,45 0,6 1734,21 64,585 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 17,27 nhq 7 knc 0,48 Ptt, kW 52,37 cos 0,60 Stt, kVA 87,66 Qtt, kVAr 70,29 Tính toán tương tự cho các nhóm còn lại được bảng tổng kết phụ tải của các nhóm theo phương pháp hệ sô nhu cầu như sau: Nhóm 2: Bảng 1.2. Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 2. Phụ tải II Công suất P k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 2 1,1 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 6 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 8 22,8 0,16 3,648 0,6 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 110,9 17,898 2104,1 66,265 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 20,73 nhq 7,00 knc 0,48 Ptt, kW 53,05 cos 0,60 Stt, kVA 88,78 Qtt, kVAr 71,19 Nhóm 3: Bảng 1.3 Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 3. Phụ tải II Công suất P k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 2 1,1 0,3 0,33 0,35 1,21 0,385 3,14 2,94 3 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 3 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 4 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 5 20 0,16 3,2 0,6 400 12 33,33 26,67 6 19 0,16 3,04 0,6 361 11,4 31,67 25,33 7 10 0,16 1,6 0,6 100 6 16,67 13,33 8 22,8 0,16 3,648 0,6 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 149,9 18,89 2865,05 69,985 Ksd 0,13 Pmax /Pmin 20,73 nhq 8,00 knc 0,44 Ptt, kW 65,21 cos 0,47 Stt, kVA 139,67 Qtt, kVAr 123,51 Nhóm 4: Bảng 1.4 Bảng tổng hợp phụ tải nhóm 4. Phụ tải IV Công suất k Pi.ki cos P Pcos Spt Qpt 1 15,00 0,16 2,40 0,60 225,00 9,00 25,00 20,00 1 15,00 0,16 2,40 0,60 225,00 9,00 25,00 20,00 4 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 4 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 6 19,00 0,16 3,04 0,60 361,00 11,40 31,67 25,33 7 10,00 0,16 1,60 0,60 100,00 6,00 16,67 13,33 7 10,00 0,16 1,60 0,60 100,00 6,00 16,67 13,33 8 22,80 0,16 3,65 0,60 519,84 13,68 38,00 30,40 8 22,80 0,16 3,65 0,60 519,84 13,68 38,00 30,40 Σ 152,60 24,42 2772,68 91,56 Ksd 0,16 Pmax /Pmin 2,28 nhq 8,00 knc 0,46 Ptt, kW 69,74 cos 0,60 Stt, kVA 116,23 Qtt, kVAr 92,98 Phụ tải tổng hợp của nhóm động lực được tổng hợp theo phương pháp hệ số nhu cầu (phương pháp tổng hợp áp dụng cho các nhóm phụ tải có tính chất tương đồng). Hệ số sử dụng tổng hợp của 4 nhóm động lực là : ksd = 0,15 Lấy =4. knc = ksd∑ + = 0,15 + = 0,58 Trong đó: - nhq: số lượng hiệu quả của nhóm đông lực, lấy bằng số nhóm động lực = 4 . Tổng công suất tác dụng của nhóm động lực là : Pđl = knc.∑P = 0,58.240,37 = 138,51 (kW) Hệ số cosf trung bình của nhóm là : cos = 0,56 Nên công suất biểu kiến của nhóm động lực là : Sđl 245,75 (kVA) Và công suất phản kháng của các phụ tải động lực là : Qđl = Sđ1.= 202,99 (kVAr) Vậy có bảng tổng hợp phụ tải động lực theo phương pháp hệ số nhu cầu như sau: Bảng 1.5 Bảng tổng hợp phụ tải động lực. Nhóm động lưc Nhóm Ksd Knc Ptt cos Stt Qtt Ptt.ksd p.cos 1 0,16 0,48 52,37 0,60 87,66 70,29 8,45 31,29 2 0,16 0,48 53,05 0,60 88,78 71,19 8,56 31,70 3 0,13 0,44 65,21 0,47 139,67 123,51 8,48 30,65 4 0,16 0,46 69,74 0,60 116,23 92,98 11,16 41,84 ∑ 240,37 432,34 357,97461 36,65 135,48 ksd 0,15 Knc 0,58 cos 0,56 P 138,51 S 245,75 ` Q 202,99 I.1.3) Phụ tải tổng hợp. Phụ tải tồng hợp của các nhóm vì có tính chất khác nhau nên được tổng hợp theo phương pháp số gia: Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau: Trong đó: Pđli: Là phụ tải động lực của các nhóm. ki: hệ số được xác định Pcs.lm: Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng. Hệ số công suất tổng hợp của toàn phân xưởng: Vì bóng đèn chiếu sáng được chọn là bóng đèn sợi đốt nên cosφcs= 0,8. Thay số vào biểu thức trên ta được: Công suất biểu kiến: Từ đó ta có công suất phản kháng: CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG. II.1) Trạm biến áp phân xưởng. Trạm biến áp là một phần tử rất quan trọng của hệ thống điện nó có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ hệ thống, biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác và phân phối cho mạng điện tương ứng. Trong mỗi trạm biến áp ngoài máy biến áp còn có rất nhiều thiết bị hợp thành hệ thống tiếp nhận và phân phối điện năng. Các thiết bị phía cao áp gọi là thiết bị phân phối cao áp (máy cắt, dao cách ly, thanh cái…) và các thiết bị phía hạ áp gọi là thiết bị phân phối hạ áp (thanh cái hạ áp, aptômat, cầu dao, cầu chảy…). Trạm tăng áp thường được đặt tại các nhà máy điện để tăng điện áp từ 0,4÷6,3kV lên các cấp cao hơn với mục đích truyền tải điện năng đi xa hơn; Trạm biến áp trung gian là trạm giảm áp, tiếp nhận điện năng từ lưới 35÷22kV để cung cấp cho các lưới phân phối 6÷22kV ; Trạm biến áp tiêu thụ hay trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ mạng phân phối 6÷22kV(đôi khi cả mạng 35 và 110kV) và cung cấp cho lưới điện hạ áp. Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vị trí, công dụng…của chúng. Các trạm biến áp trung gian thường được xây dựng với hai dạng chính: - Trạm biến áp ngoài trời có các thiết bị phân phối phía cao áp được đặt ở ngoài trời các thiết bị phân phối phía thứ cấp được đặt trong các tủ điện hoặc đặt trong nhà. - Trạm biến áp trong nhà: toàn bộ thiết bị của trạm từ phía sơ cấp đến phía thứ cấp được đặt trong nhà với các tủ phân phối tương ứng. Tất cả các trạm biến áp cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể. - Dễ thao tác vận hành. - Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy với chất lượng cao. - Có khả năng mở rộng và phát triển. - Có các thiết bị hiện đại để có thể áp dụng các công nghệ tiên tiến trong vận hành và điều khiển mạng điện. - Giá thành hợp lí và có hiệu quả kinh tế cao. Các yêu cầu trên có thể mâu thuẫn với nhau, vì vậy trong tính toán thiết kế cần phải tìm lời giải tối ưu bằng cách giải các bài toán kinh tế kĩ thuật. II.1.1) Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. Vị trí của trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện. Nếu vị trí của trạm biến áp đặt quá xa phụ tải thì có thể dẫn đến chất lượng điện áp bị giảm, làm tổn thất điện năng. Nếu phụ tải phân tán, thì việc đặt các trạm biến áp gần chúng có thể dẫn đến số lượng trạm biến áp tăng, chi phí cho đường dây cung cấp lớn và như vậy hiệu quả kinh tế sẽ giảm. Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng. Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau : - An toàn và liên tục cấp điện. - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới. - Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng. - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ. - Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp... - Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất. Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà . Vì vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng ngay sát tường như minh hoạ dưới đây. Khi xây dựng ngoài như thế cần chú ý đến điều kiện mỹ quan. Hướng điện tới TBA Hình 2.1. Sơ đồ bố trí máy biến áp . II.2) Chọn công suất và số lượng máy biến áp: Công suất của máy biến áp được chọn căn cứ vào công suất của phụ tải và khả năng chịu quá tải của máy biến áp. Số lượng máy được chọn còn phụ thuộc vào yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện, nếu phụ tải quan trọng (loại 1) thường chọn 2 máy làm việc song song. - Hệ số điền kín đồ thị có thể được xác định theo biểu thức : kdk = < 0,75 Trong đó : Stb : Công suất trung bình, kVA . SM : Công suất cực đại, kVA . TM : thời gian tiêu thụ công suất cực đại, cho ở đề bài . Như vậy máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian cho phép không quá 6 giờ. Căn cứ vào công suất của phụ tải tổng hợp xác định được ở mục trên nên ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 22/0,4 kV theo 3 phương án sau : Phương án 1: Chọn hai máy biến áp. Khi xảy ra sự cố cắt 1MBA : (kVA) Vậy ta sẽ chọn hai máy biến áp công suất 2160 (kVA) Phương án 2: Dùng 2 mba có công suất là 2180 Phương án 3: Chọn một máy biến áp Ta chọn máy biến áp công suất 315(kVA) Xét về kĩ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện: Đối với phương án 1 và phương án 2, khi có sự cố ở một trong hai máy biến áp thì máy biến áp còn lại phải gánh toàn bộ phụ tải loại I và II của phân xưởng, đối với phương án 3 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ khi có sự cố trong máy biến áp. Để đảm bảo sự tương đồng về kĩ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiết hại do mất điện khi có sự cố xảy ra trong máy biến áp. Trước hết ta kiểm tra khả năng quá tải của máy biến áp khi một trong hai máy bị sự cố. Phụ tải trong thời gian sự cố 1 máy biến áp bao gồm phụ tải loại I và loại II . Ssc = Stt . = 256,69 . 0,85 = 218,187 ( kVA ) Hệ số quá tải kqt < 1,4 Vậy đảm bảo yêu cầu cung cấp điện. Hàm chi phí tính toán quy đổi của máy biến áp: Trong đó: : Là hệ số tiêu chuẩn sử dụng hiệu quả vốn đầu tư máy biến áp Với máy biến áp do Việt Nam sản xuất thì : Là tỷ lệ khấu hao của máy biến áp : Là vốn đầu tư trạm biến áp : Là giá thành tổn thất điện năng (đ/kWh) : Là tổn thất điện năng trong trạm biến áp và tính theo công thức: Trong đó: n: là số máy biến áp trong trạm biến áp : Là tổn thất điện áp khi không tải (kW) : Là tổn thất điện áp khi ngắn mạch (kW) t: Là thời gian vận hành trạm biến áp trong 1 năm t = 8760h : Là công suất định mức của máy biến áp (kVA) : Là thời gian tổn thất lớn nhất và tính theo công thức: Với thì Phương án 1: dùng 2 máy biến áp 2x160 kVA Tổn thất điện năng của trạm biến áp phân xưởng trong phương án1 là: Tổng chi phí quy đổi của trạm biến áp trong phương án1 là: (đ) Tính tương tự cho 2 phương án còn lại ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.1. So sánh các phương án chọn máy biến áp. Phương án (106 đ) (106 đ) Phương án 1 2x160 0,5 2,95 105,96 21639,936 41,67 Phương án 2 2x180 0,53 3,15 113,16 20210,95 41,59 Phương án 3 1x315 0,72 4,85 80,88 17292,71 32,58 Nhận xét: Ta thấy tổng chi phí quy đổi của trạm biến áp trong phương án 3 là nhỏ nhất và có vốn đầu tư trạm biến áp ban đầu trong phương án3 cũng nhỏ nhất trong 3 phương án. Vậy trạm biến áp phân xưởng sẽ gồm 1máy biến áp có công suất định mức là 1x315kVA. II.3) Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu. a) Chọn sơ bộ phương án. Để cung cấp điện có thể có nhiều phương án đi dây, có thể dùng sơ đồ hình tia có độ tin cậy cung cấp điện cao, có thể dùng sơ đồ đường trục, hoặc hỗn hợp. Với phân xưởng nên áp dụng sơ đồ hình tia vì các thiết bị khá tập trung. Các phương án được nêu chi tiết dưới đây. Để cung cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về và cấp điện cho 4 tủ động lực đặt rải rác các cạnh tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho các nhóm phụ tải đã phân nhóm ở trên. Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng tiến hành xem xét 2 phương án sau. Phương án 1: Đặt tủ phân phối tại góc xưởng và kéo đường cáp đến tủ động lực. Phương án 2: Đặt tủ phân phối tại trung tâm phụ tải và từ đó kéo cáp đến từng tủ động lực. b) Tính toán chọn phương án tối ưu. Phương án 1: Hình 2.2. Sơ đồ nối điện phương án 1. Ta chọn dây dẫn từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối và từ tủ phân phối tới các tủ động lực là loại dây cáp đồng 4 lõi vỏ PVC (cáp PVC) đặt trong rãnh chôn ở dưới phân xưởng. Các đường cáp tới các tủ động lực gần nhau thì có thể đặt chung trong 1 rãnh để tiết kiệm về chi phí. Trong chương này ta chỉ mới chọn sơ bộ tiết diện đường dây và kiểm tra điều kiện dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp và tổn thất điện áp. Các điều kiện khác về dòng ngắn mạch, dòng Icp khi có các thiết bị bảo vệ động cơ và mạng điện… thì ta sẽ xét ở các chương sau, sau khi ta tính toán chọn các thiết bị bảo vệ. Chọn tiết diện đường dây theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp theo công thức sau: Trong đó: Icp: là dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn (A) k1: là hệ số hiệu chỉnh tính tới nhiệt độ môi trường sản xuất và sử dụng. k1=1 k2: là hệ số hiệu chỉnh tính tới số dây dẫn đặt trong cùng 1 rãnh. Đường dây cáp từ trạm biến áp phân xưởng tới tủ phân phối(TPP) Tủ phân phối đặt cách trạm biến áp LTBA-TPP = 10 (m) .Đây là đường cáp tổng dẫn điện từ TBA tới TPP. Dòng điện tính toán chạy trong dây cáp là: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-300 có Fđm = 240mm2 và Icp= 462 A. Các thông số về điện trở: x0 = 0,06 (Ω/km) và r0 = 0, 08 (Ω/km) Tổn thất điện áp thực tế là: =1,68.106(đ) Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn từ TPP tới tủ động lực: Xét tủ động lực 1. Đặt tủ động lực 1 cách TPP khoảng LTPP-dl1 = 30m. Theo sơ đồ bố trí sơ bộ đường dây từ trạm biến áp tới các tủ động lực ở trên thì 2 đường dây cáp tới các tủ động lực 1, 2có thể đặt chung trong 1 rãnh. Nên k2=0, 85 và k1=1. Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn tới tủ động lực 1 là: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-35 có Fđm=35mm2 và Icp=159A. Các thông số về điện trở: x0 = 0,06 (Ω/km) và r0 = 0,57 (Ω/km). Tổn thất điện áp thực tế: Tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: (đ) Vốn đầu tư cho đoạn đường dây cáp này là: (đ) Chi phí quy đổi của đoạn dây cáp này là: (đ) Tính tương tự cho các tủ động lực còn lại ta có bảng tổng kết sau: Bảng 2.2 Bảng chọn dây dẫn của phương án 1. Đường dây L, m Pnhom , kW Qnhom, kVAr Snhom ,kVA Itt , A Loại dây cáp Icp , A r0 ,Ω/km x0 ,Ω/km ΔU ,V TPP-dl1 30 52,37 70,29 87,66 133,185 PVC-35 159 0,57 0,06 2,69 TPP-dl2 50 53,05 71,19 88,78 134,887 PVC-50 188 0,4 0,06 3,354 TPP-dl3 10 65,21 123,51 139,67 212,21 PVC-95 279 0,21 0,06 3,666 TPP-dl4 30 69,74 92,98 116,23 176,59 PVC-70 233 0,29 0,06 2,037 Bảng 2.3 Bảng chọn dây dẫn của phương án 1. Đường dây ΔA,kWh C, 106đ v0, 106đ/km Vd, 106đ Z, 106đ TPP-dl1 3103,942 3,1 92,63 2,78 3,56 TPP-dl2 3723,7 3,7 105,08 5,25 4,57 TPP-dl3 967,698 0,967 142,43 1,42 1,19 TPP-dl4 2776,325 2,776 121,68 3,65 3,38 Phương án 2: Hình 2.3. Sơ đồ nối điện phương án 2. Đặt tủ phân phối ở giữa phân xưởng . Khi đó khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là 35 m . Các khoảng cách từ tủ phân phối đến các tủ động lực được xác định theo sơ đồ bố trí đi dây trên và tinh toán tương tự như phương án 1, kết quả tính toán được ghi trong bảng sau: Bảng 2.4 Bảng chọn dây dẫn của phương án 2. Đoạn dây Công suất(KV) Dòng L(m) C(đ/kwh) Z(đ) TBA-TPP 256,69 390 35 2,265 4358 9,2 1000 5,87 TPP-DL1 87,66 132,61 23 1,343 2333,7 2,13 1000 2,69 TPP-DL2 88,78 134,36 32 1,14 2383,2 3,37 1000 2,94 TPP-DL3 139,67 210,79 23 0,75 2226,4 3,8 1000 2,85 TPP-DL4 116,23 176,59 32 1,36 2961,6 3,9 1000 3,61 Tổng chi phí qui đổi của phương án 1 là: (đ/năm) Tổng chi phí qui đổi của phương án 2 là: (đ/năm) Nhận xét: Như vậy xét về mặt kĩ thuật thì các phương án tương đương nhau (tổn thất điện áp đều rất nhỏ) còn về mặt kinh tế rõ ràng phương án 1 trội hơn hẳn. Như vậy ta chọn phương án 1 để tính tiếp. Tức đặt 1 tủ phân phối ở góc xưởng rồi kéo điện đến từng tủ động lực theo sơ đồ hình tia. Tính toán chọn dây cáp từ tủ động lực tới các thiết bị trong nhóm. Ta chọn dây dẫn từ các tủ động lực tới các thiết bị trong nhóm động lực là loại dây cáp đồng 4 lõi vỏ PVC (cáp PVC) chôn ngầm dưới đất, đi theo đường bẻ góc. Các đường cáp tới các thiết bị gần nhau thì có thể đặt chung trong 1 rãnh để tiết kiệm về chi phí. Trong chương này ta cũng chỉ mới chọn sơ bộ tiết diện đường dây và kiểm tra điều kiện dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp và tổn thất điện áp. Các điều kiện khác về dòng ngắn mạch, dòng Icp khi có các thiết bị bảo vệ động cơ và mạng điện… thì ta sẽ xét ở các chương sau: Xét nhóm động lực 1 Nhóm động lực 1 gồm 8 thiết bị có các thông số như sau: Bảng 2.5 Thông số của nhóm động lực 1. STT Tên máy 1 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 2 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 3 Máy hàn 1,1 2,945 3,143 0,38 0,35 4 Lò chạy bằng điện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 5 Thiết bị hóa cứng 19 25,333 31,666 0,38 0,6 6 Thiết bị tôi cao tần 19 25,333 31,666 0,38 0,6 7 Máy ép ma sát 10 13,333 16,667 0,38 0,6 8 Máy ép ma sát 10 13,333 16,667 0,38 0,6 Xét thiết bị 1 là búa hơi để rèn, khoảng cách tới thiết bị là Lđl1-1=15m + Dòng điện tính toán chạy trong dây dẫn là: + Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép thỏa mãn: Vậy ta chọn cáp PVC-4 có Fdm=4mm2 và Icp=47A Các thông số về điện trở: x0=0, 09(Ω/km) và r0=5(Ω/km) +Tổn thất điện áp thực tế: +Tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: + Chi phí cho tổn thất điện năng trên đoạn đường dây: (đ) + Vốn đầu tư cho đoạn đường dây cáp này là: (đ) + Chi phí quy đổi của đoạn dây cáp này là: (đ). Tương tự, ta tính toán chi phí qui đổi cho các phương án còn lại, ta được bảng sau. Bảng 2.6 Bảng lựa chọn loại dây cáp và các thông số. STT Đường dây L, m Pdm, kW Qdm, kVAr Sdm, kVA Itt, A Loại cáp Icp, A r0, Ω/km x0, Ω/km 1 dl1-1 15 15 20 25 37,984 PVC-4 47 5 0,09 2 dl1-2 35 15 20 25 37,984 PVC-4 47 5 0,09 3 dl1-3 18 1,1 2,945 3,143 4,775 PVC-2,5 35 8 0,09 4 dl1-4 22 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 5 dl1-5 20 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 6 dl1-6 15 19 25,333 31,666 48,112 PVC-10 78 2 0,08 7 dl1-7 12 10 13,333 16,667 25,323 PVC-2,5 35 8 0,09 8 dl1-8 36 10 13,333 16,667 25,323 PVC-2,5 35 8 0,09 Bảng 2.7 Bảng số liệu về chi phí tổn thất điện năng và chi phí đầu tư cho đường dây. STT Đường dây ΔU, V ΔA, kWh C, 106 đ v0, 106 đ/km Vd, 106 đ Z, 106 đ 1 dl1-1 3,03 1107,38 1,11 66,9 1,003 1,275 2 dl1-2 7,07 2583,64 2,584 66,9 2,342 2,97 3 dl1-3 0,429 33,602 0.336 65,655 1,18 0,53 4 dl1-4 2,317 2605,52 2,605 71,88 1,58 2,866 5 dl1-5 2,107 947,46 0,947 71,88 1,44 1,185 6 dl1-6 1,58 710,595 0,71 71,88 1,08 0,888 7 dl1-7 2,564 629,942 0,629 65,655 0,788 0,76 8 dl1-7 7,639 1889,83 1,889 65,655 2,364 2,279 Xét nhóm động lực 2 Gồm 7 thiết bị có các thông số như sau: Bảng 2.8 Thông số các thiết bị nhóm động lực 2. STT Tên máy 1 Máy hàn 1,1 2,945 3,143 0,38 0,35 2 Lò điện để cứng hóa nhiên liệu 19 25,333 31,666 0,38 0,6 3 Lò điện để cứng hóa nhiên liệu 19 25,333 31,666 0,38 0,6 4 Thiết bị tôi bánh răng 20 26,667 33,333 0,38 0,6 5 Thiết bị tôi cao tần 19 25,333 31,666 0,38 0,6 6 Máy ép ma sát 10 13,333 16,666 0,38 0,6 7 Máy nén khí 22,8 30,4 38 0,38 0,6 Bảng 2.9 Bảng lựa chọn loại dây cáp và các thông số. STT Đường dây L, m Pdm,kW Qdm,kVAr Sdm, kVA Itt, A Loại cáp Icp, A r0, Ω/km x0, Ω/km 1 dl2-1 30 1,1 2,945 3,143 4,775 PVC-1,5 27 13,35 0,1 2 dl2-2 15 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 35 2 0,08 3 dl2-3 40 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 4 dl2-4 15 20 26,667 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 5 dl2-5 28 19 25,333 33,333 50,644 PVC-10 78 2 0,08 6 dl2-6 29 10 13,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 7 dl2-7 25 22,8 30,4 38 57,735 PVC-10 78 2 0,08 Bảng 2.10 Bảng số liệu về chi phí tổn thất điện năng và chi phí đầu tư cho đường dây. STT Đường dây ΔU, V ΔA, kWh C, 106 đ v0, 106 đ/km Vd, 106 đ Z, 106 đ 1 dl2-1 2,76 218,06 0,218 64,825 4,537 0,966 2 dl2-2 4,74 2131,78 2,131 71,88 3,235 2,665 3 dl2-3 6,85 3079,24 3,08 71,88 4,67 3,85 4 dl2-4 6,098 2605,52 2,605 71,88 3,95 3,26 5 dl2-5 5,48 2729,59 2,729 71,88 3,74 3,346 6 dl2-6 3,105 2652,89 2,652 71,88 4,03 3,32 7 dl-7 5,81 3138,12 3,138 71,88 3,31 3,68 Xét nhóm động lực 3 Gồm 9 thiết bị có các thông số như sau: Bảng 2.11 Thông số các thiết bị nhóm động lực 3. STT Tên máy 1 Máy hàn 1,1 2,945 3,143 0,38 0,35 2 Lò chạy bằng điện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 3 lò chạy bằng điện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 4 lò điện để cứng hóa nhiên liệu 19 25,333 31,666 0,38 0,6 5 Thiết bị để tôi bánh răng 20 26,667 33,333 0,38 0,6 6 Thiết bị để tôi bánh răng 20 26,667 33,333 0,38 0,6 7 Thiết bị tôi cao tần 19 25,333 31,666 0,38 0,6 8 Máy ép ma sát 10 13,333 16,667 0,38 0,6 9 Máy nén khí 22,8 30,4 38 0,38 0,6 Bảng 2.12 Bảng lựa chọn dây cáp và các thông số: STT Đường dây L, m Pdm,kW Qdm,kVAr Sdm, kVA Itt, A Loại cáp Icp, A r0, Ω/km x0, Ω/km 1 dl3-1 5 1,1 2,945 3,143 4,775 PVC-1,5 27 13,35 0,1 2 dl3-2 7 19 25,333 31,666 48,115 PVC-6 59 3,33 0,09 3 Dl3-3 9 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 4 Dl3-4 16 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 5 Dl3-5 8 20 26,667 33,333 50,644 PVC-6 59 3,33 0,09 6 Dl3-6 28 20 26,667 33,333 50,644 PVC-10 78 2 0,08 7 Dl3-7 12 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 8 Dl3-8 20 10 13,333 16,667 25,323 PVC-2,5 35 8 0,09 9 Dl3-9 22 22,8 30,4 38 57,735 PVC-16 101 1,25 0,07 Bảng 2.13 Bảng số liệu về chi phí tổn thất điện năng và chi phí đầu tư cho đường dây STT Đường dây ΔU, V ΔA, kWh C, 106 đ v0, 106 đ/km Vd, 106 đ Z, 106 đ 1 dl3-1 0,197 15,576 0,016 64,83 0,324 0,069 2 dl3-2 1,207 522,132 0,522 68,56 0,48 0,6 3 dl3-3 0,948 426,357 0,426 71,88 0,647 0,533 4 dl3-4 1,685 757,968 0,758 71,88 1,15 0,948 5 dl3-5 1,453 699,194 0,699 68,56 0,548 0,789 6 dl3-6 3,105 1469,777 1,47 71,88 2,012 1,8 7 dl3-7 1,264 568,476 0,568 71,88 0,863 0,71 8 dl3-8 4,274 1049,9 1,05 65,655 1,313 1,267 9 dl3-9 1,773 938,025 0,938 76,86 1,691 1,217 Xét nhóm động lực 4 Gồm 9 thiết bị có các thông số như sau: Bảng 2.14 Thông số các thiết bị nhóm động lực 4. STT Tên máy 1 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 2 Búa hơi để rèn 15 20 25 0,38 0,6 3 Lò điện hóa cứng linh kiện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 4 Lò điện hóa cứng linh kiện 19 25,333 31,666 0,38 0,6 5 Thiết bị tôi cao tần 19 25,333 31,666 0,38 0,6 6 Máy ép ma sát 10 13,333 16,666 0,38 0,6 7 Máy ép ma sát 10 13,333 16,666 0,38 0,6 8 Máy nén khí 22,8 30,4 38 0,38 0,6 9 Máy nén khí 22,8 30,4 38 0,38 0,6 Bảng 2.15 Bảng lựa chọn dây cáp và các thông số: STT Đường dây L, m Pdm,kW Qdm,kVAr Sdm, kVA Itt, A Loại cáp Icp, A r0, Ω/km x0, Ω/km 1 Dl4-1 26 15 20 25 37,984 PVC-4 47 5 0,09 2 Dl4-2 22 15 20 25 37,984 PVC-6 59 3,33 0,09 3 Dl4-3 10 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 4 Dl4-4 12 19 25,333 31,666 48,115 PVC-10 78 2 0,08 5 Dl4-5 30 19 25,333 31,666 48,115 PVC-6 59 3,33 0,09 6 Dl4-6 35 10 13,333 16,666 25,321 PVC-2,5 35 8 0,09 7 Dl4-7 32 10 13,333 16,666 25,321 PVC-4 47 5 0,09 8 Dl4-8 39 22,8 30,4 38 57,735 PVC-10 78 2 0,08 9 Dl4-9 28 22,8 30,4 38 57,735 PVC-16 101 1,25 0,07 Bảng 2.16 Bảng số liệu về chi phí tổn thất điện năng và chi phí đầu tư cho đường dây. STT Đường dây ΔU, V ΔA, kWh C, 106 đ v0, 106 đ/km Vd, 106 đ Z, 106 đ 1 dl4-1 6,06 2214,54 2,214 66,9 2,01 2,546 2 dl4-2 6,535 2359,82 2,359 68,56 3,291 2,9 3 dl4-3 3,37 1515,936 1,515 71,88 2,3 1,895 4 dl4-4 4,001 1800,174 1,8 71,88 2,73 2,25 5 dl4-5 8,63 3943,8 3,944 68,56 3,43 4,51 6 dl4-6 5,983 1837,11 1,837 65,655 2,298 2,22 7 dl4-7 7,48 1312,22 1,312 66,9 2,677 1,754 8 dl4-8 4,93 2660,58 2,66 71,88 2,804 3,123 9 dl4-9 3,627 1918,69 1,918 76,86 3,459 2,489 Kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp của mạng điện đối với các loại dây cáp đã lựa chọn theo tính toán ở trên. +Tổn thất điện áp của mạng điện hạ áp: + Tổn thất điện áp cực đại từ TBA phân xưởng tới tủ phân phối và tới tủ động lực 1và tới các thiết bị thuộc nhóm động lực 1là: + Tổn thất điện áp cực đại từ TBA phân xưởng tới tủ phân phối và tới tủ động lực 2 và tới các thiết bị thuộc nhóm động lực 2 là: + Tổn thất điện áp cực đại từ TBA phân xưởng tới tủ phân phối và tới tủ động lực 3 và tới các thiết bị thuộc nhóm động lực 3 là: + Tổn thất điện áp cực đại từ TBA phân xưởng tới tủ phân phối và tới tủ động lực 4và tới các thiết bị thuộc nhóm động lực 4là: Vậy tổn thất điện áp cực đại của mạng điện hạ áp là: Ta có: nên mạng điện đảm bảo an toàn kỹ thuật. CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN DÂY CÁP **************** III.1) Sơ đồ trạm biến áp phân phối mạng hạ áp phân xưởng. a) Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện và thường xuyên xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Dòng điện khi xảy ra ngắn mạch là rất lớn sẽ dẫn đến các hậu quả sau: + Dòng điện tăng làm tăng nhiệt các thiết bị, cách điện bị phá hủy gây ra chạm chập cháy nổ. + Xuất hiện lực điện động rất lớn có khả năng phá hủy các kết cấu của thiết bị và tiếp tục gây chạm chập cháy nổ. Vì thế, việc tính toán dòng ngắn mạch có ý nghĩa quan trọng, các kết quả tính toán là cơ sở cho việc chọn các thiết bị bảo vệ và kiểm tra ổn định nhiệt của dây dẫn … Các điểm cần tính ngắn mạch là: N1: Ngắn mạch ngay sau trạm biến áp N2: Ngắn mạch trên thanh cái tủ phân phối N3: Ngắn mạch tủ động lực N4: Ngắn mạch trước các động cơ Xét nhóm động lực 2 (xét ngắn mạch trước thiết bị xa nhất là lò chạy bằng điện cách tủ động lực Ldl2=18m Ta có sơ đồ thay thế tính toán dòng ngắn mạch: Hình 3.1. Sơ đồ thay thế tính toán dòng ngắn mạch. b) Tính toán các giá trị điện trở của các phần tử trên: Đối với mạng điện cung cấp, tổng trở của các thiết bị: thanh cái, aptomat, cầu chì, dao cách ly… thường rất nhỏ so với trạm biến áp nên có thể bỏ qua Công suất ngắn mạch SN=240MVA. + Điện trở của trạm biến áp: Trạm biến áp có 1 máy biến áp 1x315kVA có: ΔP0=0,72kW và ΔPN=4, 85kWvà UN% = 4% + Điện trở của dây cáp PVC-300 có r0=0, 07 (Ω/km) và x0=0, 06 (Ω/km) từ trạm biến áp tới tủ phân phối: + Điện trở của dây cáp PVC-50 có r0=0, 4 (Ω/km) và x0=0, 06 (Ω/km) từ tủ phân phối tới tủ động lực 2 là: + Điện trở của dây cáp PVC-10 có: r0=2 (Ω/km) và x0=0, 08 (Ω/km) từ tủ động lực 2 tới động cơ 8 trong nhóm 2 là: Ngắn mạch hạ áp vẫn được coi là ngắn mạch xa nguồn, coi trạm biến áp phân xưởng là nguồn. Tính điểm ngắn mạch N1: Điện trở tới điểm ngắn mạch N1 là: ZN1=ZBA=21,77.10-3 (Ω) Dòng ngắn mạch 3 pha là: Ta xét nên kxk=1, 37 Dòng ngắn mạch xung kích là: Giá trị hiệu dụng dòng xung kích là: Tính điểm ngắn mạch N2: Điện trở tới điểm ngắn mạch N2 là: ZN2=ZBA+ZBA-TPP= (21, 77+0, 922).10-3=22, 692.10-3 (Ω) Dòng ngắn mạch 3 pha là: Ta xét tỷ số nên kxk=1, 37 Dòng ngắn mạch xung kích là: Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích là: Tính điểm ngắn mạch N3: Điện trở tới điểm ngắn mạch N3 là: ZN3=ZBA+ZBA-TPP+ZTPP-dl1= (21, 77+0, 922+20,22).10-3=42,912.10-3 (Ω) Dòng ngắn mạch 3 pha là: Ta xét tỷ số: Nên kxk=1, 03 Dòng ngắn mạch xung kích là: Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích là: Tính điểm ngắn mạch N4: Điện trở tới điểm ngắn mạch N4 là: Dòng ngắn mạch 3 pha là: Ta xét tỷ số Nên kxk=1, 03 Dòng ngắn mạch xung kích là: Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích là: Tại các điểm ngắn mạch N3, và N4 là mạng hạ áp nên giá trị qxk=1, 09 Nhận xét: Vì khoảng cách từ trạm biến áp tới tủ động lực 1 là xa nhất nên ta sẽ lấy kết quả tính toán trên đối với nhóm động lực 1 để xét tính toán chọn và kiểm tra điều kiện các phần tử trong mạng điện. III.2) Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện. III.2.1) Chọn tủ phân phối của phân xưởng. Tủ phân phối của phân xưởng bao gồm 1 aptomat tổng và 5 aptomat nhánh bảo vệ cho các tủ động lực trong phân xưởng. Aptômat là một dạng máy cắt hạ áp, nó vừa có chức năng bảo vệ vừa có chức năng đóng cắt mạng điện. Aptômat có hai phần tử bảo vệ là cuộn điện từ và rơle nhiệt. Cuộn điện từ dùng để bảo vệ chống dòng ngắn mạch, còn rơle nhiệt dùng để bảo vệ chống quá tải. Đặc tính bảo vệ của aptômat cũng tương tự như đặc tính bảo vệ của cầu chảy. Nhưng do 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 aptomat mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp. Hình 3.2. Sơ đồ tủ phân phối. Áp tô mát được chọn theo các điều kiện sau: a) Chọn aptomat cho mạch chiếu sáng: Tủ chiếu sáng được bảo vệ bằng aptômát để khi mất điện có thể đóng lại nhanh, không mất thời gian phải thay dây chì nếu dùng cầu chảy, để đảm bảo chiếu sáng liên tục. Dòng điện làm việc của mạng chiếu sáng là: Ta chọn loại aptomat ABE-103a có IdmA=40A Chọn aptomat tổng trong tủ phân phối bảo vệ cho mạng hạ áp phân xưởng Dòng điện tính toán chạy qua aptomat tổng AT là: Itt=390 A Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch 2 là: IN2=10,686 A Điện áp định mức của mạng hạ áp phân xưởng là: Udm=380V. Nên ta chọn aptomat do LG sản xuất loại ABE 803a có: IdmA=500 A và UdmA=600V và Icdm=22 kA Vậy AT là ABE 803a thỏa mãn các điều kiện. Chọn aptomat nhánh tới các tủ động lực. Chọn cho 1 tủ tiêu biểu là tủ động lực 2: Dòng điện tính toán chạy qua aptomat A1 là: Itt=134,887 A Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N3 là: IN3=5,65 kA Điện áp định mức của mạng hạ áp phân xưởng là: Udm=380V Ta chọn aptomat nhánh bảo vệ tủ động lực 2 là: ABE 203a có: IdmA= 175 A và UdmA = 600V và Icdm= 7,5 kA Vậy A2 là ABE203a thỏa mãn. Tính tương tự cho các tủ động lực còn lại, chọn các aptomat nhánh A2, A3, A4, A5 Ta có bảng tổng kết sau: Bảng 3.1 Bảng tổng kết chọn aptomat cho các nhánh. Tủ động lực Itt (A) IN3 (kA) Udm (V) Loại aptomat IdmA (A) Icdm (kA) UdmA (V) TPP-dl1 133,185 5,65 380 ABE203a 175 7,5 600 TPP-dl2 134,887 5,65 380 ABE203a 175 7,5 600 TPP-dl3 212,21 5,65 380 ABE203a 225 7,5 600 TPP-dl4 176,59 5,65 380 ABE203a 200 7,5 600 III.2.2. Chọn các tủ động lực. Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô chế tạo đầu vào là cầu dao - cầu chì, đầu nhánh ra đặt cầu chì bảo vệ các động cơ. Cầu chì là thiết bị đơn giản nhằm cắt đứt mạch khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua. Vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Hiệu quả bảo vệ của nó phụ thuộc vào đặc tính của dây chảy. Cầu dao (Hay còn gọi là dao cách ly) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện và phần không mang điện, tạo khoảng cách an toàn trông thấy, phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện. Trong lưới điện thì cầu chì có thể được dùng riêng rẽ, cũng có thể được dùng kết hợp với dao cách ly (DCL).Còn DCL cũng có thể dùng riêng rẽ, hoặc kết hợp với cầu chì và máy cắt. Hình 3.3. Sơ đồ tủ phân phối. Đối với mạng áp trong thiết kế này, ta tính toán chọn bộ cầu dao, cầu chì hạ áp thỏa mãn các điều kiện sau: Cầu dao hạ áp: thỏa mãn 2 điều kiện sau: Cầu chì bảo vệ 1 động cơ cũng thỏa mãn 2 điều kiện sau: Trong đó: Idm Là dòng điện định mức của động cơ (A) Kt Là hệ số tải của động cơ, vì đề bài không cho nên ta lấy kt=1 Imm Là dòng điện mở máy của động cơ (A) Kmm Là hệ số mở máy của động cơ, kmm=5, 6, 7 α=2, 5 Là hệ số đối với động cơ mở máy nhẹ Tiến hành tính toán chọn cụ thể Chọn bộ cầu chì bảo vệ thiết bị búa hơi để rèn trong nhóm động lực 1: Dòng điện tính toán chạy qua cầu chì là: Dòng điện mở máy của thiết bị là: Vậy cầu chì phải thỏa mãn 2 điều kiện sau: Do đó ta chọn cầu chì ПH-2-100 có Idc=80A Tính tương tự cho các thiết bị còn lại trong nhóm động lực và trong toàn bộ phân xưởng để chọn cầu chì Bảng 3.2. Bảng tổng kết chọn cầu chì bảo vệ các thiết bị trong phân xưởng Thiết bị Itt (A) Imm (A) Loại cầu chì Idc (A) Dl1-1 37,984 189,92 75,968 ПH-2-100 80 Dl1-2 37,984 189,92 75,968 ПH-2-100 80 Dl1-3 4,775 23,875 9,55 ПH-2-100 30 Dl1-4 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl1-5 48,112 240,46 96,224 ПH-2-250 120 Dl1-6 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl1-7 25,323 126,615 50,646 ПH-2-100 80 Dl1-8 25,323 126,615 50,646 ПH-2-100 80 Dl2-1 4,775 23,875 9,55 ПH-2-100 30 Dl2-2 48,115 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl2-3 48,115 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl2-4 48,115 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl2-5 50,644 253,22 101,288 ПH-2-250 120 Dl2-6 48,115 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl2-7 57,735 288,675 115,47 ПH-2-250 120 Dl3-1 4,775 14,325 9,55 ПH-2-100 30 Dl3-2 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl3-3 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl3-4 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl3-5 50,644 253,22 101,288 ПH-2-250 120 Dl3-6 50,644 253,22 101,288 ПH-2-250 120 Dl3-7 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl3-8 25,323 126,615 50,646 ПH-2-250 120 Dl3-9 57,735 288,675 115,47 ПH-2-250 120 Dl4-1 37,984 189,92 75,968 ПH-2-100 80 Dl4-2 37,984 189,92 75,968 ПH-2-100 80 Dl4-3 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl4-4 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 120 Dl4-5 48,112 240,56 96,224 ПH-2-250 150 Dl4-6 25,321 126,615 50,646 ПH-2-100 60 Dl4-7 25,321 126,615 50,646 ПH-2-100 60 Dl4-8 57,735 288,675 115,47 ПH-2-250 120 Dl4-9 57,735 288,675 115,47 ПH-2-250 120 Chọn cầu chì-cầu dao tổng CCT bảo vệ tủ động lực 1. Cầu chì tổng được chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau: Trong đó Itt Là dòng điện tính toán qua CCT tới tủ động lực (A) Immmax Là dòng điện mở máy lớn nhất của động cơ trong nhóm động lực ksd, Idm Là giá trị ứng với động cơ có dòng điện mở máy max( α Là hệ số lấy α=2,5) Ta có bảng tính toán cho các thiết bị trong nhóm động lực 1 là: Bảng 3.3 Bảng tính toán cho các thiết bị trong các nhóm động lực 1. STT Tên thiết bị Idm (A) Ksd Imm (A) Idc (A) 1 Búa hơi rèn 37,984 0,16 37,984 80 2 Búa hơi rèn 37,984 0,16 37,984 80 3 Máy hàn 4,775 0,3 4,775 30 4 Lò chạy bằng điện 48,112 0,16 48,112 120 5 Thiết bị để hóa cứng linh kiện 48,112 0,16 48,112 120 6 Thiết bị tôi cao tần 48,112 0,16 48,112 120 7 Máy ép ma sát 25,323 0,16 25,323 80 8 Máy ép ma sát 25,323 0,16 25,323 80 Cầu chì tổng CCT1 thảo mãn các điều kiện. Vậy ta chọn cầu chì ПH-2-400 có Idc=300A Chọn cầu chì tổng CCT2 bảo vệ tủ động lực 2. Bảng 3.3 Bảng tính toán cho các thiết bị trong các nhóm động lực 2. STT Tên thiết bị Idm (A) Ksd Imm (A) Idc (A) 1 Máy hàn 4,775 0,3 23,875 30 2 Lò diện để cứng hóa nhiên liệu 48,115 0,16 240,56 120 3 Lò điện để cứng hóa nhiên liệu 48,115 0,16 240,56 120 4 Thiết bị để tôi bánh răng 48,115 0,16 240,56 120 5 Thiết bị tôi cao tần 50,644 0,16 253,22 120 6 Máy ép ma sát 48,115 0,16 240,56 120 7 Máy nén khí 57,735 0,16 288,675 120 Cầu chì tổng CCT2 phải thỏa mãn điều kiện: Vậy chọn CCT2 là cầu chì ПH-2-400 có Idc=300A Với các tủ động lực còn lại, để thỏa mãn điều kiện chọn lọc thì CCT3, CCT4, CCT5 đều chọn loại cầu chì tổng giống như CCT1, và CCT2 là loại cầu chì ПH-2-400 có Idc=300A. Nhận xét: Vậy ta sử dụng 5 cầu chì tổng loại cầu chì ПH-2-400 có Idc=300A để bảo vệ các tủ động lực trong mạng điện thiết kế. III.2.3 Chọn thanh cái hạ áp. Thanh cái được dùng trong các tủ phân phối, tủ động lực hạ áp.Các tủ động lực và tủ phân phối đặt trong nhà nên ta sử dụng thanh cái cứng và dùng loại thanh cái dẹt bằng đồng. Thanh cái được chọn theo dòng phát nóng cho phép và kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động dòng ngắn mạch theo các công thức sau: a) Chọn thanh cái cho tủ phân phối chính Dòng điện tính toán chạy qua thanh cái là: Itt=390A Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: Trong đó: k1 =0, 95 với thanh cái đặt ngang K2 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường k2=1 Nên Chọn thanh cái đồng tiết diện F=30x4=210mm2 có Icp=475A Khả năng ổn định động: Trong đó: là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh cái Thanh cái làm bằng đồng nên là ứng suất tính toán xuất hiện trên thanh cái do tác động dòng ngắn mạch Momen uốn tính toán: Momen chống uốn của thanh cái là: Ứng suất tính toán: Ta có: nên thanh cái thỏa mãn điều kiện ổn định động Khả năng ổn định nhiệt: Ta có: F = 120mm2>Fmin=45,337mm2 nên thanh cái thỏa mãn đk ổn định nhiệt. Kết luận: Vậy thanh cái hạ áp của tủ phân phối đã chọn đảm bảo yêu cầu Chọn thanh cái cho các tủ động lực. Ta tiến hành tính toán lựa chọn thanh cái cho các tủ động lực tương tự như chọn thanh cái hạ áp ở trên. Tính toán tương tự như trên ta có bảng sau: Bảng 3.4 Bảng chọn thanh cái. Tủ động lực Tủ động lực1 Tủ động lực 2 Tủ động lực 3 Tủ động lực 4 Itt (A) 133,185 134,887 212,21 176,59 Icp (A) 340 340 340 340 F (mm2) 25x3=75 25x3=75 25x3=75 25x3=75 ixk (kA) 8,23 8,23 8,23 8,23 M (kG.cm) 3,772 3,772 3,772 3,772 W (cm3) 0,038 0,038 0,038 0,038 (kG/cm2) 47,15 47,15 47,15 47,15 (kG/cm2) 1400 1400 1400 1400 IN3 (kA) 5,65 5,65 5,65 5,65 Fmin (mm2) 23,97 23,97 23,97 23,97 Kết luận Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn III.2.4 Chọn sứ cách điện Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo các điều kiện sau: - Loại sứ: chọn theo vị trí đặt. - Điện áp: UnS ≥ Umạng - Dòng điện: InS ≥ Ilvmax Kiểm tra sứ theo điều kiện. - Ổn định nhiệt: IodN ≥ Ik - Lực điện động: Kiểm tra ổn định động: Trong đó : Fphâ là lực phá hỏng sứ Ftt là lực tác động lên đầu sứ khi ngắn mạch 3pha: k là hệ số hiệu chỉnh xác định theo biểu thức: k = H’/H Sau đây ta tiến hành chọn sứ cách điện cho mạng điện: Ta chọn sứ OФ -10-750 có U = 10kV; Lực phá Fphá = 750 kG Lực cho phép trên đầu sứ là: Fcp = 0,6.Fphá = 0,6.750 = 450 kG Lực tính toán: Hệ số hiệu chỉnh: Từ đó ta có lực hiệu chỉnh: Kết luận: Như vậy sứ được chọn đã đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật. III.2.5 Kiểm tra điều kiện chọn dây cáp. - Kiểm tra điều kiện tiết diện dây cáp theo điều kiện ổn định nhiệt dòng khi có tác động dòng ngắn mạch: Với loại dây cáp đồng thì , Kiểm tra điều kiện dây cáp khi có thiết bị bảo vệ : Kiểm tra điều kiện dây cáp khi có thiết bị bảo vệ là aptomat: Với các dây cáp dẫn điện từ tủ động lực tới các động cơ trong phân xưởng thì ta không phải kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch vì ngắn mạch cực động cơ là ngắn mạch xa nguồn, dòng ngắn mạch nhỏ (như đã tính toán ở trên). Ta có bảng tổng kết số liệu sau Bảng 3.5. Bảng kiểm tra chọn dây cáp. Đường dây Loại cáp Icp (A) Idc(A) Imin(kA) IN (kA) Fmin (mm2) Kết luận TBA-TPP PVC-300 517 10,686 45,337 thỏa mãn TPP-dl1 PVC-35 159 300 235,294 5,65 23,97 thỏa mãn TPP-dl2 PVC-50 188 300 235,294 5,65 23,97 thỏa mãn TPP-dl3 PVC-95 279 300 235,294 5,65 23,97 thỏa mãn TPP-dl4 PVC-70 233 300 235,294 5,65 23,97 thỏa mãn Dl1-1 PVC-4 47 80 235,294 thỏa mãn Dl1-2 PVC-4 47 80 62,745 thỏa mãn Dl1-3 PVC-2,5 35 30 23,529 thỏa mãn Dl1-4 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl1-5 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl1-6 PVC-10 78 120 94,118 thỏa mãn Dl1-7 PVC-2,5 35 80 117,647 thỏa mãn Dl1-8 PVC-2,5 35 80 47,059 thỏa mãn Dl2-1 PVC-1,5 27 30 62,745 thỏa mãn Dl2-2 PVC-10 35 120 23,529 thỏa mãn Dl2-3 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl2-4 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl2-5 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl2-6 PVC-10 78 120 117,647 thỏa mãn Dl2-7 PVC-10 78 120 47,059 thỏa mãn Dl3-1 PVC-1,5 27 30 62,745 thỏa mãn Dl3-2 PVC-6 59 120 117,647 thỏa mãn Dl3-3 PVC-10 78 120 94,118 thỏa mãn Dl3-4 PVC-10 78 120 47,059 thỏa mãn Dl3-5 PVC-6 59 120 156,863 thỏa mãn Dl3-6 PVC-10 78 120 156,863 thỏa mãn Dl3-7 PVC-10 78 120 23,529 thỏa mãn Dl3-8 PVC-2,5 35 120 117,647 thỏa mãn Dl3-9 PVC-16 101 120 94,118 thỏa mãn Dl4-1 PVC-4 47 80 117,647 thỏa mãn Dl4-2 PVC-6 59 80 47,059 thỏa mãn Dl4-3 PVC-10 78 120 156,863 thỏa mãn Dl5-4 PVC-10 78 120 62,745 thỏa mãn Dl5-5 PVC-6 59 150 117,647 thỏa mãn Dl5-6 PVC-2,5 35 60 117,647 thỏa mãn Dl5-7 PVC-4 47 60 117,647 thỏa mãn Dl5-8 PVC-10 78 120 47,059 thỏa mãn Dl5-9 PVC-16 101 120 47,059 thỏa mãn Riêng dây cáp từ trạm biến áp tới tủ phân phối của phân xưởng thì ta kiểm tra dây cáp khi tủ phân phối được bảo vệ bằng aptomat tổng theo điều kiện sau: Vậy cáp đã chọn thỏa mãn. Kết luận: Vậy sau khi kiểm tra điều kiện của các dây cáp thì tất cả các loại dây dẫn ta chọn ở trên đều thỏa mãn và đảm bảo yêu cầu. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT **************** IV.1) Tính toán nối đất: Việc tính toán nối đất là để xác định số lượng cọc và thanh ngang cần thiết đảm bảo điện trở của hệ thống nối đất nằm trong giới hạn yêu cầu. Điện trở của hệ thống nối đất phụ thuộc vào loại và số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc của hệ thống nối đất và tính chất của đất nơi đặt tiếp địa. Trong đồ án này, sử dụng phương pháp tính toán nối đất theo điện trở yêu cầu (Ryc) . Phương pháp gồm các bước chính như sau : Xác định điện trở yêu cầu của hệ thống nối đất 2. Xác định điện trở nối đất nhân tạo nếu có . Thông thường để tăng cường cho hệ thống nối đất và tiết kiệm cho hệ thống nối đất nhân tạo, người ta tận dụng các công trình ngầm như ống dẫn bằng kim loại, các cấu kiện bê tông cốt thép, vỏ cáp, nền móng…Tuy nhiên ở đây cần hết sức lưu ý là không bao giờ được sử dụng các đường ống dẫn nhiên liệu. Điện trở của tất cả các công trình kể trên gọi là điện trở nối đất tự nhiên Rtn. Giá trị của điện trở nối đất tự nhiên được xác định theo phương pháp đo, bằng thiết bị đo điện trở tiếp địa. Nếu giá trị Rtn<Ryc thì không cần phải xây dựng them hệ thống nối đất nhân tạo. Trong trường hợp ngược lại thì cần tiến hành xác định giá trị điện trở tiếp địa nhân tạo Rn.tạo . 3. Chọn điên cực tiếp địa và xác định điện trở của chúng . 4. Xác định số lượng điện cực cần thiết khi chưa tính đến thanh nối ngang . 5. Xác định điện trở của hệ thống nối đất nhân tạo có tính đến điện trở của các thanh nối ngang . 6. Xác định số lượng điện cực chính thức: 7. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống nối đất; Tiến hành tính toán cụ thể cho trạm biến áp công suất 250kVA . Điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn 100kVA là Rtd = 4 , điện trở suất của vùng đất đo trong điều kiện độ ẩm trung bình là = 0,75.104 .cm ( hệ số hiệu chỉnh của cọc tiếp địa là kcọc = 1,5 và với thanh nối ngang là knga = 2 ) ( bảng 44.pl ) [ tài liệu 2 ] Do không có hệ thống tiếp địa tự nhiên nên điện trở của hệ thống tiếp địa nhân tạo . Rnt = Rtd = 4 . Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l = 2,5 m , đường kính d = 6cm , đóng sâu cách mặt đất h = 0,75m . Điện trở tiếp xúc của cọc tiếp địa được xác định theo biểu thức : Rcọc = = 34,01 Như vậy số lượng cọc sơ bộ là : n = = 8,5 cọc Vậy chọn n = 8 cọc Giả sử trạm biến áp đặt trên một diện tích hính chữ nhật có kích thước là 5x6m .Như vậy số cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi là : L = 2.( 5 + 6 ) = 22 m Khoảng cách trung bình giữa các cọc là : la = 2,75 m , nên tỷ lệ : = 1,1 . Tra bảng 49.pl [ tài liệu2 ] , ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa là ηcọc = 0,58 , và thanh nối ngang ηngang = 0,36 . Chọn thanh ngang giữa các cọc tiếp địa bằng thép có kích thước bxc = 50x60 mm . Điện trở của thanh nối ngang : Rnga = 11,03 Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng là : = 30,64 Điện trở cần thiết của hệ thống tiếp địa nhân tạo có tính đến điện trở của thanh nối ngang là : 4,6 Số lượng cọc chính thức là : nct 12,74 cọc. Kết luận: Vậy chọn số lượng cọc là 12 cọc . Sơ đồ bố trí cọc được minh họa như ở dưới đây . Kiểm tra độ ổn định nhiệt của hệ thống nối đất : Kết luận: Như vậy hệ thống tiếp địa thỏa mãn về điều kiện ổn định nhiệt . IV.2) Tính toán chống sét: Chống sét van được chọn để bảo vệ chống sét đánh lan truyền. Điều kiện chọn sao cho Un của thiết bị chống sét bằng điện áp định mức phía cao của máy biến áp. Tra tài liệu, ta chọn ta chọn chống sét van loại PBC-22T1 ( bảng 35.pl ) [ 2 ] do Nga sản xuất có Un = 22kV , điện áp cho phép bằng 25kV , điện áp phóng xung 80 kV , điện áp phóng ở f = 50hz là 49-60,5 kV. CHƯƠNG V DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH V.1) Danh mục các thiết bị Trong mục này cần liệt tất cả các thiết bị đã chọn ở các phần trên , gồm có áptômat , khởi động từ, cầu chảy cao áp, cọc tiếp địa, dây dẫn , và được trình bày ở bảng dưới đây. Các phần tử chính ta liệt kê trong bảng sau: Bảng 5.1. Bảng liệt kê thiết bị và hạch toán giá thành STT Phần tử Loại Đơn vị (mét) Số lượng Đơn giá đ/mét Vốn đầu tư (đ) 1 Cáp tổng (MBA-TPPTT) PVC-300 m 35 180 6,3 2 Cáp PP-ĐL1 PVC-35 m 23 95 2,2 3 Cáp PP-ĐL2 PVC-50 m 32 120 3,84 4 Cáp PP-ĐL3 PVC-95 m 23 132 3,04 5 Cáp PP-ĐL4 PVC-70 m 32 125 4 6 Cáp ĐL PVC-1,5 m 35 56 1,96 7 Cáp ĐL PVC-2,5 m 126 72 9,07 8 Cáp ĐL PVC-4 m 108 81 8,75 9 Cáp ĐL PVC-6 m 67 89 5,96 10 Cáp ĐL PVC-10 m 335 92 30,82 11 Cáp ĐL PVC-16 m 50 112 5,6 12 Aptomat tổng ABE803a cái 1 450 0,45 13 Aptomat nhóm 1 ABE203a cái 1 273 0,273 14 Aptomat nhóm2 ABE203a cái 1 273 0,273 15 Aptomat nhóm3 ABE203a cái 1 300 0,300 16 Aptomat nhóm4 ABE203a cái 1 285 0,285 17 Aptomat cs ABE103a cái 1 200 0,2 18 Cầu chảy hạ áp cái 33 5 165 19 Chống sét vang PCB-22T1 Bộ 1 2000 2 20 Vỏ tủ điện cái 1 1000 1 21 Cọc tiếp địa Ф5,6 Cọc 12 100 1,2 22 Vôn kế 0-500V cái 5 310 1,55 23 Ampe kế 0-200A cái 5 400 2 Kết luận: Tổng vốn đầu tư cho công trình khoảng 256,071 triệu đồng Kết luận và kiến nghị. Đây là lần đầu tiên em thực hiện đồ án cung cấp điện nên không thể không tránh khỏi những thiếu sót do chưa có nhiều kinh nghiệm về thực tế. Đồ án cung cấp điện cho phân xưởng tuy chưa hoàn chỉnh song còn 1 số phần tính toán là chưa kĩ. Phần hạch toán công trình chưa tính đến chi phí nhân công thực tế, việc thiết kế trạm biến áp còn nhiều khó khăn. Việc thiết kế cung cấp điện là một lĩnh vực nhiều khó khăn, phức tạp nhưng cũng rất thú vị. Người kỹ sư thiết kế đòi hỏi phải có những kiến thức chuyên môn vững vàng và lòng yêu nghề. Chúng em mong được thầy cô tạo điều kiện và mong được chỉ bảo nhiều hơn trong những đồ án tiếp theo. Chúng em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………...….1 CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG……...…..2 I.1) Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải..……………...….2 I.1.1) Phụ tải chiếu sáng……………………………………………......2 I.1.2) Phụ tải động lực……………………………………………….....4 I.1.3) Phụ tải tổng hợp………………………………………..………..10 CHƯƠNG II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG……...12 II.1) Trạm biến áp phân xưởng……………………………………........12 II.1.1) Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng……………………13 II.2) Chọn công suất và số lượng máy biến áp………………………....14 II.3) Lựa chọn sơ đò nối điện tối ưu…………………………...…...…..17 a) Chọn sơ bộ phương án……………………………...……………......17 b) Tính toán chọn phương án tối ưu………………………...……….....17 Phương án 1…………………………………………………………....17 Phương án 2…………………………………………………..………..21 CHƯƠNG III LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN VÀ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN DÂY CÁP…………………………………...31 III.1) Sơ đồ Trạm Biến Áp phân phối mạng hạ áp phân xưởng……...…31 Tính toán ngắn mạch………………………………….……….....31 Tính toán các giá trị điện trở của các phần tử trên…………….....32 III.2) Lựa chọn các phần tử trong hệ thống cung cấp điện……………...36 III.2.1) Chọn tủ phân phối của phân xưởng……………………...……...36 III.2.2) Chọn các tủ động lực……………………………………………38 III.2.3) Chọn thanh cáp hạ áp…………………………………………...44 III.2.4) Chọn sứ cách điện……………………………………………….46 III.2.5) Kiểm tra các điều kiện chọn dây cáp…………………………….47 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT……………………………...50 IV.1) Tính toán nối đất…………………………………………………...50 IV.2) Tính toán chống sét………………………………………………...53 CHƯƠNG V. DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH V.1) Danh mục các thiết bị………………………………………………53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Thiết kế cấp điện ,Tác giả Ngô Hồng Quang,Vũ Văn Tẩm:Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội -2008. 2.Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC .Tác giả Ts Trần Quang Khánh, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật . 3.Bài tập cung cấp điện.Tác giả Ts Trần Quang Khánh, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật . 4.101 bài tập lưới điện ,cung cấp điện ,cơ khí đường dây .Tác giả Ngô Hồng Quang, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2006. 5.Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV. Tác giả Ngô Hồng Quang, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2005.