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

SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý Ta sẽ dùng máy biến áp do nhà máy cơ khí chế tạo Đông Anh sản xuất. Trạm B2 cấp cho phân xưởng cơ khí số 2 và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đặt 2 máy làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 929,3 + 138,2 = 1067,5 (KvA) Chọn máy biến áp có dung lượng Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố. Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng cơ khí số 2. Sau khi đã cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng, còn phân xưởng sửa chữa cơ khí nếu có sự cố xảy ra thì có thể ngừng cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí và nó thuộc hộ tiêu thụ loại III. Vậy chọn 2 máy biến áp có công suất Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. Trạm B3 cấp cho phân xưởng rèn Đặt 2 máy biến áp làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 912,8 (KvA) Chọn MBA có dung lượng SđmB = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng MBA khi bị sự cố quá tải, phân xưởng rèn khi bị sự cố có thể cắt 1 số phụ tải không quan trọng. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc lựa chọn máy biến áp có công suất SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý, MBA do nhà máy Đông Anh chế tạo. Trạm B4 cấp cho phân xưởng luyện kim màu Ta đặt 2 máy biến áp làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1612,4 (KvA) Vậy chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra quá tải sự cố vì nếu xảy ra sự cố có thể cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng luyện kim màu. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc lựa chọn 2 máy BA có Sđm = 1000 (KvA) hợp lý. Trạm B5 cấp cho bộ phận nén khí và phân xưởng cơ khí số 1 Đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1297 + 776,8 = 2073,8 (KvA) Vậy chọn MBA có Sđm = 1600 (KvA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố, nếu xảy ra sự cố có thể cắt bỏ bớt 1 số phụ tải không quan trọng trong 2 phân xưởng bộ phận nén khí và phân xưởng cơ khí số 1. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy đặt 2 MBA có SđmB = 1600 (KvA) là hợp lý Trạm B6 cấp cho phân xưởng nhiệt luyện Đặt 2 MBA làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 949,6 (KvA) Vậy lựa chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố, nếu xảy ra sự cố ta có thể cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng nhiệt luyện. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy lựa chọn 2 MBA có Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. 5. Phương án 2: Đặt 5 trạm trong phân xưởng * Trạm B1 cấp cho ban quản lý và kho vật liệu và phân xưởng luyện kim đen. Đặt 2 máy biến áp làm việc song song. n.khc.SđmB ³ Stt = 1975 (KvA) Chọn MBA Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng luyện kim đen, còn ban quản lý và phòng thiết kế khi có sự cố có thể ngừng cấp điện vì nó là loại phụ tải loại III. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc chọn 2 MBA có SđmB = 1000 (KvA) là hợp lý. * Trạm B2 cấp cho phân xưởng cơ khí số 1 và phân xưởng cơ khí số 2 + phân xưởng sửa chữa cơ khí. Đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 776,8 + 929,3 + 138,2 = 1844,3 Chọn MBA có công suất SđmB = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bỏ bớt 1 số phụ tải không quan trọng của 2 phân xưởng cơ khí số 1 và phân xưởng cơ khí số 2, còn phân xưởng SC cơ khí khi bị sự cố có thể cắt điện vì phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ tiêu thụ điện loại III. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy chọn MBA có Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý * Trạm B3 cấp cho bộ phận nén khí Trạm đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1297 (KvA) Ta chọn công suất của MBA có Sđm = 1000 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố có thể cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của bộ phận nén khí. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc đặt 2 MBA có SdmB = 1000 (KvA) là hợp lý * Trạm B4 gồm phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng nhiệt luyện. Trạm đặt 2 máy làm việc song song n.khc.SđmB ³ Stt = 1612 + 949,6 = 2561 (KvA) Chọn 2 MBA có Sđm = 1600 (KvA) Kiểm tra dung lượng quá tải sự cố sau khi đã cắt bỏ 1 số phụ tải không quan trọng của 2 phân xưởng luyện kim màu và phân xưởng nhiệt luyện. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 0,7.Stt Vậy việc chọn 2 MBA có Sđm = 1600 (KvA) là hợp lý * Trạm B5 cấp cho phân xưởng rèn n.khc.SđmB ³ Sttsc = 912,8 (KvA) Kiểm tra dung lượng sự cố khi cắt bớt 1 số phụ tải không quan trọng của phân xưởng rèn. (n-1).kqt.SđmB ³ Sttsc = 912,8 (KvA) = 0,7.Stt Vậy trạm B5 ta đặt 2 MBA có công suất Sđm = 1000 (KvA) là hợp lý. Tất cả các máy biến áp ta chọn ở phương án 1 và phương án 2 ta chọn máy biến áp do nhà máy cơ khí chế tạo Đông Anh sản xuất vì nó sản xuất tại Việt Nam để không phải hiệu chỉnh nhiệt độ khc = 1. Bảng 3 –1: Bảng lựa chọn Phương án 1: STT Tên phân xưởng Stt (KVA) Số máy Sđm (KVA) Tên trạm 1 Ban quản lý và PTK 118,3 2 1000 B1 10 Kho vật liệu 74,2 5 Phân xưởng luyện kim đen 1782,6 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 138,2 2 1000 B2 3 Phân xưởng cơ khí số 2 929,3 7 Phân xưởng rèn 912,8 2 1000 B3 4 Phân xưởng luyện kim màu 1612,4 2 1000 B4 9 Bộ phận nén khí 1297 2 1600 B5 2 Phân xưởng cơ khí số 1 776,8 8 Phân xưởng nhiệt luyện 949,6 2 1000 B6 Phương án 2: Bảng 3-2. Bảng lựa chọn máy biến áp STT Tên phân xưởng Stt (KVA) Số máy Sđm (KVA) Tên trạm 1 Ban quản lý và phòng thiết kế 118,3 2 1000 B1 10 Kho vật liệu 74,2 5 Phân xưởng luyện kim đen 1782,6 2 Phân xưởng cơ khí số 1 776,8 2 1000 B2 3 Phân xưởng cơ khí số 2 929,3 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 138,2 9 Bộ phận nén khí 1297 2 1000 B3 4 Phân xưởng luyện kim màu 1612,4 2 1600 B4 8 Phân xưởng nhiệt luyện 949,6 7 Phân xưởng rèn 912,8 2 1000 B5 Sẽ giảm được vốn đầu tư được trạm BATG hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất, nâng cao lực tuyến tải của mạng, nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng sơ đồ này giá thành rất đắt, yêu cầu trình độ vận hành cao, nó chỉ phù hợp với nhà máy có phụ tải lớn. 2. Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp Nhà máy thuộc hộ tiêu thụ điện loại I nên nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép để dẫn. Do tính chất quan trọng của nhà máy nên ta sử dụng hình tia lộ kép. Ưu điểm: đối với sơ đồ này là nối dây rõ ràng, các trạm biến áp đều được cấp điện từ 1 đường dây riêng rẽ nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá, dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dựng dọc theo các tuyến giao thông nội bộ nhà máy. Từ những phân tích trên ta đưa ra 2 phương án sơ đồ thiết kế mạng điện Phương án 1: Hình 3: Phương án thiết kế mạng cao áp Phương án 2 Hình 4: Phương án thiết kế mạng cao áp II. Các phương án đi dây mạng cao áp 1. Đi dây từ hệ thống về trạm Biến áp trung gian Vì nhà máy thuộc hộ tiêu thụ điện loại I nên từ hệ thống về trạm biến áp trung gian ta dùng dây trần Ac lộ kép nhà máy làm việc 3 ca Tmax = 5500 h Trạm biến áp trung gian đặt 2MBA với công suất được chọn theo điều kiện n.SđmB ³ Sttnm = 8591,2 (KVA) SđmB = Vậy tiêu chuẩn đặt 2 MBA có Sđm = 5600 (KVA) là hợp lý KHz dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với 30% là phụ tải loại III có thể tạm ngừng cấp điện khi cần thiết (n-1) Kqt.SđmB ³SttSC = 0,7.Stt SđmB ³ Vậy đặt trạm BATG 2 máy có Sđm = 5600 (KVA) là hợp lý *Lựa chọn đường dây với phương án sử dụng trạm phân phối trung Điện từ hệ thống cung cấp cho trạm phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm, nhờ mạng quản lý, vận hành mạng cao áp của nhà máy sẽ được thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng rất lớn. *Lựa chọn phương án sử dụng trạm BA trung gian Nguồn 110KV từ hệ thống về qua trạm BATG được hạ xuống còn 22 (KV) để cung cấp cho các trạm BA phân xưởng, nhờ vậy giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như trạm biến áp phân xưởng và vận hành thuận lợi hơn, độ tin cậy cũng được cải thiện, song phải đầu tư xây dựng trạm BATG. * Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sau Đưa đường dây cao áp 110(KV) đi sâu vào trong nhà máy đến tận các trạm BA phân xưởng, nhờ đưa trực tiếp nên nhờ vậy giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy, cũng như trạm biến áp phân xưởng và vận hành thuận lợi hơn, độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện, xong phải đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian. Gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này vì nhà máy xếp vào hộ loại 1 nên trạm biến áp trung gian đặt 2 máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện. nSđmB ³Sttnm = 6833,7 (KVA) SđmB = Vậy chọn máy biến áp tiêu chuẩn 5600(KVA) Kiểm tra dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với 30% là phụ tải loại 3 có thể tạm ngừng cấp điện khi cần thiết. (n-1).Kqt.SđmB ³SttSC SđmB Vậy trạm đặt 2 máy biến áp cps Sđm = 5600(KVA) – 110/22(KV) * Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện từ hệ thống Cung cấp cho các phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm, nhờ vậy việc quản lý vận hành qua trạm phân phối trung tâm đến mạng cáo áp nhà máy sẽ được thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng sẽ giảm, độ tin cậy cung cấp được gia tăng. Song vốn đầu tư cho mạng điện cũng rất lớn. Trong thực tế đây là phương án sử dụng nguồn điện áp không cao. 2. Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm biến áp phân phối. Dựa trên trục toạ độ x0y đã chọn có thể xác định được tâm phụ tải điện của nhà máy. Trong đó: si: công suất tính toán của phân xưởng thứ i xi, yi: toạ độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i 3. Xác định vị trí đặt các trạm biến áp trong phân xưởng. Trong các nhà máy thường được sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng. - Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư xây dựng và ít làm ảnh hưởng đến công trình khác. - Trạm Lồng cũng được sử dụng để cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ phân xưởng vì vậy toàn bộ xưởng có chi phí đầu tư thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi, xong về mặt an toàn khi có sự cố không cao. - Các trạm dùng chung cho nhiều phân xưởng nên gần tâm phụ tải vì vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện hơn nên rút ngắn khá nhiều chiều dài của mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng giảm chi phí kim loại dây dẫn và giảm tổn thất. Cũng vì vậy dùng trạm độc lập tuy nhiên vốn đầu tư sẽ cao. Vậy tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà lựa chọn các trạm biến áp đã nêu, để an toàn cho người và thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp ở đây ta sử dụng trạm xây, đặt gần tâm phụ tải, gần trục giao thông trong nhà máy song cũng cần đến khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy. Để lựa chọn được vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng cần xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp từ các trạm biến áp đó. Phương án 1 Vị trí đặt trạm B1: Ban quản lý + phòng thiết – kho vật liệu – phân xưởng luyện kim đen. Tính lần lượt các phân xưởng tương tự như trên. Bảng 3-3: Bạng kết quả xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng Phương án Tên trạm Vị trí đặt Xoi Yoi Phương án 1 B1 8,1 7,2 B2 7,6 1,7 B3 4,5 7,5 B4 1,2 7,5 B5 3,7 1,2 B6 0,5 3,6 Phương án 2 B1 8,1 7,2 B2 7,1 1,8 B3 2,1 1,3 B4 0,3 11,6 B5 4,5 7,5 Vậy vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm có toạ độ M(3,2; 4,8). 4. Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp. Nhà máy thuộc hộ loại I nên đường dây từ trạm biến áp 110 KV về trung tâm cung cấp cho trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm của nhà máy sẽ dùng dây trên không lộ kép. Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy ta dùng sơ đồ hình tia, lộ kép, sơ đồ này có ưu điểm nối dây đơn giản rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng rẽ, nên ít ảnh hưởng đến nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn các đường dây cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ nhà máy. Từ những phân tích trên ta có thể đưa ra 2 phương án thiết kế mạng cao áp được trình bày ở hình 3-1. 5. Tính toán kinh tế – Kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý chi phí tính toán Z và chỉ xét đến phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán. Z = (avh + atc)k + 3(Imax)2R.t.C đ min Trong đó: avh: là hệ số vận hành avh = 0,1 atc: hệ số tiêu chuẩn atc = 0,2 k: vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây Imax: dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị R: điện trở của thiết bị T: thời gian tổn thất công suất lớn nhất C: giá tiền tổn thâts 1Kwh tổn điện năng với C = 750 đồng/ 1Kwh. A. Phương án 1: Phương án sử dụng trạm phân phối nhận điện từ hệ thống 22kV về hạ xuống điện áp 6kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng hạ xuống còn 0,4kV cung cấp cho các phân xưởng. a) Từ trạm phân phối cấp cho B1 + Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện. Từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng ta chọn cáp cao áp theo mật độ JKT. Sử dụng cáp lõi đồng với Tmax = 5500h, ta tra được JKT = 2,7 A/mm2. Tiết diện kinh tế của cáp (mm2) Vậy dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện chuẩn cáp gần nhất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng Knc. Icp ³ Isc Trong đó: Isc: dòng điện khi xảy ra sự cố khi đứt một cáp Isc = 2Imax khc = k1.k2 k1: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k = 1 k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong cùng 1 rãnh. Các rãnh đều đặt hai cáp khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm. Tra theo bảng pl 4.22[2] ta tìm được k2 = 0,93 vì chiều dài từ trạm phân phối trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUCP. Tra bảng PL V18 [307] chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 có ICP = 170 (A), loại 2 x LDE (3 x 35) do hãng FURUKAWA chế tạo. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nòng: 0,93.ICP = 0,93.170 = 153,1 (A) ³ Isc = 2 x 25,9 = 51,8 (A) Vậy cáp đã chọn đã thoả mãn điều kiện phát nóng. b. Từ trạm phân phối trung tâm đến trạm biến áp B2 Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2 x LPE (3 x 35) do hãng FURUKAWA sản xuất. Có ICP = 170 (A) Kiểm tra điều kiện phát nóng 0,93.ICP = 0,93 x 170 = 158,1 (A) ³ Isc = 2.Imax = 28 (A) Vậy việc chọn cáp là hợp với yêu cầu kỹ thuật. c. Từ trạm phân phối trung tâm đến trạm biến áp B3 Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2xLPE (3 x 35) có ICP = 170 (A), do hãng FURUKAWA sản xuất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng. 0,93.ICP = 0,93.170 ³ Isc = 2Imax = 24 (A) d. Từ trạm phân phối trung tâm đến trạm biến áp phân xưởng B4 Chọn tiết diện cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2XLPE (3x35) Do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng. 0,93.ICP = 0,93.170 ³ Isc = 2Imax = 2 x 21,2 Vậy việc lựa chọn cáp là đạt yêu cầu kỹ thuật e. Từ trạm phân phối trung tâm đến trạm biến áp phân xưởng B5 Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2, loại 2xLPE(3x35) có ICP = 170 (A) do hãng FURUKAWA sản xuất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng 0,93.ICP = 0,93.170 ³ Isc = 2.26,8 vậy việc chọn cáp đạt yêu cầu kỹ thuật. f. Từ trạm phân phối trung tâm đến trạm biến áp phân xưởng B6 Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 2xLPE(3x35) do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A) Kiểm tra điều kiện phát nóng của tiết diện cáp đã chọn 0,93.ICP = 0,93.170 ³ Isc = 2.Imax Vậy việc lựa chọn đạt yêu cầu kỹ thuật * Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng. Chú ý rằng ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế. + Từ trạm biến áp phân xưởng B1 tới phân xưởng kho vật liệu 10 Chọn cáp đồng 4 lõi loại 4G10 do Lens sản xuất có ICP = 87(A). Do chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2= 1, điều kiện chọn cáp ICP > Imax ở đây ICP = 87 + Từ trạm biến áp phân xưởng B1- 1 Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Lens sản xuất loại 4G16 có ICP = 113 (A) Do chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2 = 1, điều kiện chọn cáp ICP > Imax + Từ trạm biến áp phân xưởng tới B5 – 9 Chọn cáp đồng hạ áp loại 1*630 có ICP = 1088 (A) Do chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2= 1 điều kiện phát nóng của cáp ICP ³ Imax. Bảng 3-3: Bảng kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp Đường cáp F(mm2) (m) Đơn giá Thành tiền TPPTT – B1 2(3*35) 300 105000 63000000 TPPTT – B2 2(3*35) 275 105000 57750000 TPPTT – B3 2(3*35) 85 105000 17850000 TPPTT – B4 2(3*35) 175 105000 36750000 TPPTT – B5 2(3*35) 150 105000 31500000 TPPTT – B6 2(3*35) 225 105000 47250000 B1 –10 3*50+1*35 90 87500 7875000 B1- 1 3*50+1*35 200 87500 17500000 B5 – 9 1*630 175 87500 275625000 B2 - 6 3*70+1*50 200 87500 25000000 Tổng đầu tư cho đường dây = 332037000 đồng * Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Trong đó: n: số đường dây đi song song Bảng kết quả tính trong bảng 3-4 Bảng 3-4: Tổn thất công suất trên đường dây Đường cáp F(mm2) (m) R0 (W/km) R (W) Stt (KVA) DP (KW) TPPTT – B1 2(3*35) 300 0,668 0,13 1975 1,1 TPPTT – B2 2(3*35) 275 0,668 0,09 1067,5 0,06 TPPTT – B3 2(3*35) 85 0,668 0,028 912,6 0,04 TPPTT – B4 2(3*35) 175 0,668 0,058 1612,4 0,3 TPPTT – B5 2(3*35) 150 0,668 0,05 2037,8 0,4 TPPTT – B6 2(3*35) 225 0,668 0,075 949,6 0,1 B1 –10 3*50+1*35 90 0,387 0,03 74,2 0,0003 B1- 1 3*50+1*35 200 0,387 0,077 118,3 0,002 B5 – 9 3*70+1*50 175 0,387 0,046 137,7 0,001 B2 - 6 1 x 60 200 0,387 0,0056 1297 0,019 Tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn DP = 2,1 (Kw) Z1= (avh + atc).k1 + C.DP1.T Z1 = (0,1 + 0,2). 332037000 + 750.2,1.3979 = 105878025 đồng Vậy Z = 105878025 đồng B. Phương án 2: Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm nhận diện từ hệ thống 22kV về hạ xuống điện áp 6kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng hạ xuống còn 0,4kV cung cấp cho các phân xưởng. Với chế độ làm việc 3ca với tmax = 5500h ị t = 3979h a) Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm – B1 (A) (mm2) Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35mm2 loại 2 x LPE (3 * 35) do hãng FURUKAWA sản xuất có Icp = 170 (A) Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng knc . Icp ³ Isc Trong đó Isc: dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 dây knc = k1. k2 k1: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ lấy k1 = 1 k2: là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong 1 rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 m và tra bảng PL 4.22 (TL1) tìm được k2 = 0,93. Vì chiều dài cáp từ trạm phân phối trung tâm đến các phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUCP b. Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm = B2 Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2(3*35) do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A). Kiểm tra điều kiện phát nóng tiết diện cáp đã chọn Khc.ICP ³Isc Isc: dòng điện xảy ra sự cố khi đứt 1 dây khc = k1.k2 k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k = 1 k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong 1 rãnh đều đặt 2 cáp khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm tìm được k = 0,93. 0,93.ICP = 0,93 x 170 ³ Isc = 2.Imax = 2 x 24,2. Vậy kiểm tra cáp đạt yêu cầu về kỹ thuật c. Chọn cáp từ trạm phân phối trung tâm – B Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2xLPE (3*35) do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A). Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp Ihc.ICP ³ Isc Isc: dòng điện xảy ra sự cố khi đứt dây khc = k1.k2 k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k = 1 k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong 1 rãnh. Các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm theo PL 4.22 (TL1) tìm được k = 0,93. 0,93.ICP ³ Isc = 2.Imax = 2.12 Vậy việc chọn cáp là đạt yêu cầu kỹ thuật. d. Chọn cáp từ B2 – B3 Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2xLPE (2*35) do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A). Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp khc = k1.k2 Trong đó: k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k = 1 k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong 1 rãnh. Các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm theo PL 4.22 (TL1) tìm được k = 0,93. 0,93.ICP ³ Isc = 2.Imax 0,93.170 ³ 2.17 Vậy việc lựa chọn cáp là đạt yêu cầu kỹ thuật. e. Chọn cáp từ B5 – B4 Chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2 loại 2xLPE (3*35) do hãng FURUKAWA sản xuất có ICP = 170 (A). Kiểm tra điều kiện phát nóng của cáp khc = k1.k2 Trong đó: k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k = 1 k2: hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong 1 rãnh. Các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm theo PL 4.22 (TL1) tìm được k = 0,93. 0,93.ICP ³ Isc = 2.Imax 0,93.170 ³ 2 x 33,7 Vậy việc chọn cáp là đạt yêu cầu kỹ thuật. * Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng . Chú ý ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế. + Từ trạm biến áp B2 – 2 Vậy chọn cáp 1 lõi cách điện do Lens chế tạo F = 1 x 300 có ICP = 565 (A), có ICP > Imax + Từ trạm biến áp B4 – 8 Vậy chọn cáp 1 lõi cách điện pvc do Lens chế tạo Loại F = 1 x 500 có ICP = 750 (A), có ICP > Imax Bảng 3-5: Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp Đường cáp F(mm2) (mm) Đơn giá Thành tiền TPPTT – B1 2(3*35) 300 105000 63000000 TPPTT – B2 2(3*35) 275 105000 57750000 TPPTT – B3 2(3*35) 275 105000 57750000 TPPTT – B4 2(3*35) 150 105000 31500000 TPPTT – B5 2(3*35) 85 105000 17850000 B2 – 2 1 x 300 125 1575000 196875000 B4 - 8 1 x 500 185 1575000 291375000 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: k2 = 716100000 đồng * Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Trong đó n là số đường dây đi song song. Bảng 3-6: Tổn thất công suất trên đường dây Đường cáp F(mm2) R0 (W/km) R (W) Stt (KVA) (mm) DP (KW) TPPTT – B1 2(3*35) 0,668 0,1 1975 300 1,1 TPPTT – B2 2(3*35) 0,668 0,09 1844,3 275 0,6 B2 – B3 2(3*35) 0,668 0,09 1297 275 0,3 B5 – B4 2(3*35) 0,668 0,05 2561 150 0,6 B2 – 2 1 x 300 0,0601 0,004 776,8 150 0,004 B4 – 8 1 x 500 0,0366 0,005 949,6 185 0,009 TPPTT – B5 (3*35) 0,668 0,026 912,8 85 0,04 Tổng tổn thất tác dụng trên đường dây DP = 2,65 (Kw) Vậy chi phí phương án 2 là: Z2 = (0,1 + 0,2).k2 + C.DP.T Z2= (0,1 + 0,2).716100000 + 750.2,6 x 3979 = 22589050 đồng Bảng 3-7: Bảng kết quả so sánh phương án 1 và phương án 2 Phương án K, 106 đ Z, 106 đ PA 2 716 222 PA 1 332 105 * Nhận xét từ những kết quả tính toán ta thấy phương án 1 là hợp lý vì chi phí hàng năm nhỏ hơn chi phí hàng năm của phương án 2. Còn phương án chọn đường đi dây ta chọn đường đi dây hình tia vì sử dụng sơ đồ loại này có ưu điểm là sơ đồ nối dây đơn giản rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng rẽ, nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện được các phương pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. ở phương án này ta sẽ dùng trạm phân phối trung tâm để đưa điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua phân phối trung tâm, nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, độ tin cậy cung cấp điện sẽ cao. 6. Lựa chọn sơ đồ trạm phân phối trung tâm và các trạm biến áp phân xưởng. a. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm. Như ta đã phân tích ở trên, nhà máy cơ khí sản xuất máy kéo thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm phân phối trung tâm. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa 2 phân đoạn của thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm, đặt chống sét van cho mỗi đoạn thanh góp một máy biến áp đo lường 3 pha, 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 220 Kv. Chọn các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS sản xuất không cần bảo trì với các thông số sau đây. Bảng 3-8: Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT Loại máy cắt Uđm(Kv) Iđm(A) Icắt N,3S, KA Icắt N, max, KA 8DC11 24 1250 63 25 b. Sơ đồ các trạm biến áp phân xưởng Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm phân phối trung tâm, phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly, phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh. Trạm 2 máy biến áp đặt thêm áptômát liên lạc giữa 2 phân đoạn. Cụ thể như sau: đặt 1 tủ đầu vào 22Kv, có dao cách ly 3 vị trí, cách điện, loại không cần bảo trì. Loại tủ Uđm(Kv) Iđm(A) I N,3S, KA IN, max, KA 8DH10 24 200 16 50 Bảng 3-9: Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào Hình 5: Sơ đồ trạm biến áp đặt 2 MBA, đặt dao cách ly cầu chì Thông số kỹ thuật chọn máy biến áp do nhà máy sản xuất cơ khí Đông Anh chế tạo. Bảng 4-0: Thông số kỹ thuật của MBA SđmB(KVA) UC (Kv) UH(Kv) DP0 (W) DPN(Kw) UN% 1600 22 0,4 2100 1570 5,5 1000 22 0,4 1570 9500 5 Phía hạ áp dùng các áptômát của hãng MerlinGerin đặt trong vỏ tủ tự tạo. Với trạm 2 máy đặt 5 tủ: 2 tủ áptômát tổng, 1 tủ áptômát phân đoạn và 2 tủ áptômát nhánh. Cụ thể chọn như sau: - Dòng lớn qua aptômát tổng của máy biến áp có Sđm = 1600 KVA. - Dòng lớn qua aptômát tổng của máy biến áp có Sđm = 1000 KVA. Bảng 4-1: Kết quả lựa chọn aptômát tổng và aptômát phân đoạn Tên trạm Loại Uđm(V) Iđm(A) Icắt (KA) Số lượng B1x B5 (2 x 1600) M 25 690 2500 55 4 B4, B2, B3, B6 2 x 1000 M 16 690 1600 40 8 Hình 6: Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA 7. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn - Mục đích ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị và dây dẫn được chọn khi ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha, khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của từng hệ thống điện nên cho phép tính gần đúng của hệ thống. - Khi lập hồ sơ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các điện tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như Máy cắt, dao cách ly, aptômát. - Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia. Mạng điện tính toán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán, ngắn mạch đơn giản trực tiếp trong hệ thống có tên. - Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạch. Nếu bỏ qua tính toán sẽ phải sai số lớn dẫn đến chọn thiết bị không chính xác. a. Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. Để chọn, kiểm tra dây dẫn và khí cụ ta cần tính 7 điểm ngắn mạch. N - Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp trong các trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức: trong đó: SN: công suất ngắn mạch về phía hạ áp của MBA 110 KV. SN = Scắt = Uđm.Iđm = .22 x 25 = 952,6 U = Utb = 1,05Uđm = 22.1,05 b) Tính toán các thông số của sơ đồ Hình 7: Sơ đồ tính toán ngắn mạch Thông số đường dây trên không và các ghi trong bảng 4-3 Đường dây F,mm2 l,km Ro,W/km Xo, W/km R (W) X (W) BATG – PPTT 70 8,5 0,342 0,117 0,1 0,1 PPTT – B1 35 300 0,668 0,130 0,2 0,039 PPTT – B2 35 275 0,688 0,130 0,09 0,035 PPTT – B3 35 90 0,668 0,130 0,03 0,011 PPTT – B4 35 175 0,668 0,130 0,058 0,022 PPTT – B5 35 160 0,688 0,130 0,053 0,020 PPTT – B6 35 215 0,668 0,130 0,071 0,027 * Tính toán dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N1 (KA) (KA) * Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 (kA) (kA) Kết quả lần lượt tính toán được ghi bảng 4-4 Điểm tính N IN KA ixk, KA Thanh cái PPTT 10,1 25,4 Thanh cái B1 25,6 64,6 Thanh cái B2 28,1 71 Thanh cái B3 31,2 78,6 Thanh cái B4 29,6 74,6 Thanh cái B5 30 75,6 Thanh cái B6 28,8 68,5 Bảng 4-4: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch 8. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị a. Lựa chọn va kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT Máy cắt hợp bộ 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức: UđmMC ³ Uđm = 22 Kv. - Dòng điện định mức: IđmMC = 1250 A ³ Ilv max = 2.Ittnm = 2 x 13863 Ilv max = 2 x 13863 = 27726 (A) Vậy việc lựa chọn loại Máy cắt 8DC11 là không hợp lý Nên sử dụng loại máy cắt 8DA10 với các thông số: Loại MC Cách điện Uđm (kv) Iđm (A) IN max (KA) IN (KA) 8DA10 SF6 24 3150 110 40 Bảng 4-5: Thông số máy cắt đặt tại TPPTT - Dòng điện cắt định mức, KA: Iđm ³ IN - Dòng ổn định động, KA: Iđm đ ³ Ixk - Dòng ổn định nhiệt b. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU BU được chọn theo điều kiện Điện áp định mức Uđm BU ³ Uđm m = 22 (KV) Chọn loại 3 pha, trụ 4MS34 do SIEMéN chế tạo Thông số được ghi ở bảng 4-6 Bảng 4-6: Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS34 Thông số kỹ thuật 4MS34 Uđm (KV) 24 U chịu đựng tần số công nghiệp 1 KV 50 U chịu đựng xung 1,2/ 500 MS (KV) 125 U1 đm (KV) 22/ U2 đm (KV) 110/ Tải định mức VA 400 Trọng lượng 45 c. Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI BI được lựa chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức Uđm BI ³ Uđm m = 22 KV - Dòng điện định mức khi có sự cố máy biến áp có thể quá tải 30%, BI, chọn dòng cưỡng bức qua máy biến áp có công suất lớn nhất trong mạng là 1600 KVA. Chọn máy biến dòng điện do Siemens chế tạo có Udm = 24 (KV) loại 4MA74 có các thông số sau đây: Thông số kỹ thuật 4MA74 Uđm (KV) 24 U chịu đựng tần số 1 KV 50 U chịu đựng xung 1,2/ 500 MS (KV) 125 I1 đm (A) 20 - 2500 I2 đm (A) 1 hoặc 5 I ổn định động (KA) 120 I ổn định nhiệt 1S (KA) 80 Trọng lượng 25 Bảng 4-7: Thông số kỹ thuật của BI d. Lựa chọn chống sét van 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 = 22 (KV) có giá đỡ ngang loại AZLP 501B24 e. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp Ta dùng chung 1 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: Udm DCL ³ Uđm m = 22 KV - Dòng điện định mức: Iđm DCL ³ Ilv max - Dòng điện ổn định cho phép: Iđm d ³ ixk - Dòng điện ổn định nhiệt tđm nh .Iđm nh ³ Iqđ .I02 Vậy chọn dao cách ly loại 3DC điện áp từ 12 – 36 KV do hãng Siemens chế tạo. Uđm(KV) INt(KA) IN max (KA) Iđm (A) 24 16 – 31,5 40 – 80 > 2500 Bảng 4-8: Thông số kỹ thuật của dao cách ly f. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp - Dùng chung 1 loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế. Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức: Uđm CC = ³ Uđm m = 22 KV - Dòng điện định mức: ICC đm ³ Dòng điện cắt định mức Iđm cắt ³ IN =31,2 (KA) Vậy chọn cầu chì ống cao áp do hãng Siemens chế tạo với các thông số kỹ thuật sau: Bảng 4-9: Thông số kỹ thuật của cầu chì cao áp Uđm (KV) Iđm(A) IC min(A) ICN (A) 24 63 432 31,5 g. Lựa chọn kiểm tra aptômát Aptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, độ tin cậy và khả năng tự động hoá cao, dù aptômát đắt tiền vẫn ngày càng sử dụng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như ánh sáng sinh hoạt. Aptômát tổng, aptômát nhánh, áptômát phân đoạn đều chọn dùng aptômát do hãng Merlingerlin chế tạo. Aptôtmát được chọn theo điều kiện sau: * Đối với áptômát phân đoạn: Điện áp định mức Uđm A ³ Uđm m = 0,38 (KV) Dòng điện định mức - Đối với các trạm B1 và B5 có Sđm MBA = 1600 (KVA) - Đối với trạm BA có Sđm A = 1000 (KVA) Vậy kết quả chọn aptômát phân đoạn Tên trạm Loại Uđm (V) Iđm(A) Icắt(KA) B1, B5 M 32 690 3200 75 B2, B3, B4, B6 M 20 690 2000 55 Bảng 5-0: Kết quả lựa chọn aptômát tổng và aptômát phân đoạn * Đối với các aptômát nhánh - Điện áp định mức: Uđm A ³ Uđm m = 0,38 (KV) - Dòng điện định mức: Iđm A ³ Trong đó n: là số aptômát nhánh đưa điện về phân xưởng Tên phân xưởng Stt(KVA) Itt (A) Số lượng Uđm(V) Iđm(A) Icắt Loại BQL và PTK 118,3 89 2 500 100 8 C 100 E Px cơ khí số 1 822,5 624,8 2 690 630 10 NS 630N250 Px cơ khí số 2 981,5 745,6 2 690 800 25 C801N400 PxL kim màu 1633,1 1240 2 690 1250 50 C251N500 PxL kim đen 1814,2 1378 2 690 1600 7,5 CM1600N Px SC cơ khí 137,7 229 1 500 225 25 NS225E Px rèn 1201,5 912 2 690 100 25 C1001N Px nhiệt luỵên 976,5 741 2 690 800 25 C801N500 Bộ phận cơ khí 1311 995,9 2 690 1000 25 C1001N Kho vật liệu 64 140 2 500 225 7,5 NS225E Bảng 5-1: Kết quả lựa chọn aptômát nhánh cho phân xưởng h. Chọn thanh góp Các thanh góp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Vậy dùng 3 thanh đồng kích thước 80 x 8 có ICP= 3370 (A) n. Kiểm tra cáp Chọn cáp 1 lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ pvc do hãng FURUKAWA sản xuất. Cáp từ hệ thống về biến áp trung gian chọn cáp loại Ac – 70 có ICP = 240 (A). Còn các cáp từ TPPTT đến các phân xưởng, ta chọn cáp Ac – 35 do hãng FURUKAWA chế tạo có ICP = 170 (A). Các thông số kỹ thuật đều ghi trong bảng 5-2 Bảng 5-2: Bảng kết quả chọn cáp Đường cáp F (mm2) Hình dạng ICP (A) IN, 1S (KA) Uđm (A) TBATG – TPPTT 70 Vặn xoắn 240 10 24 TPPTT – B1 35 Vặn xoắn 170 5 24 TPPTT – B2 35 Vặn xoắn 170 5 24 TPPTT – B3 35 Vặn xoắn 170 5 24 TPPTT – B4 35 Vặn xoắn 170 5 24 TPPTT – B5 35 Vặn xoắn 170 5 24 TPPTT – B6 35 Vặn xoắn 170 5 24 Chương IV. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng sửa chữa cơ khí gồm 69 thiết bị được chia làm 5 nhóm, công suất tính toán phân xưởng 138 KVA. Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng và 6 áptômát nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối tới các tủ động lực và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận lợi cho việc quản lý vận hành. Mỗi tủ động lực cấp cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các công suất lớn quan trọng được nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất nhỏ và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm phụ tải nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông. Để dễ dàng thao tác và tăng độ tin cậy cung cấp điện. Các đầu ra và vào của tủ đều đặt các áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải ngắn mạch cho các thiết bị phân xưởng. Tuy vậy giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng câu dao và cầu chì, song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại. I. Xác định phụ tải tính toán phân xưởng sửa chữa cơ khí được tính ở chương II. II. Nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xưởng. 1. Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối. Hình 7: Sơ đồ tủ động lựca. Chọn cáp từ trạm biến áp về tủ phân phối của phân xưởng (A) chọn cáp đồng 4 lõi cách điện cao su có vỏ thép có tiết diện F = 70mm2 có Icp = 260 (A) ị CPT (3.70 + 1.50) do Liên Xô chế tạo. b. Chọn áptômát đầu nguồn tại trạm biến áp loại A3140 có Iđm Iđm = 300 (A) c. Chọn tủ phân phối của phân xưởng. - áptômát tổng chọn A3140 như áptômát đầu nguồn. - 6 nhánh ra chọn áptômát A130 với các thông số sau đây: Loại Uđm(V) Iđm (A) A3140 500 600 A3130 500 200 Bảng 5-3 Thông số kỹ thuật của áptômát d. Chọn cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực * Cáp từ tủ phân phối tới các tủ động lực1 Knc. Icp ³ Itt = 48 (A) Trong đó: Knc: Hệ số hiệu chỉnh ở đây lấy Knc = 1 Icp: Dòng điện cho phép phát nóng, tương ứng với từng loại dây từng tiết diện. Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng áptômát. Kết hợp với 2 điều kiện chọn cáp đồng 4 lõi có tiết diện 10 mm2 có ICP = 85 (A) đ CPT (3 x 10 + 1.6) Kiểm tra cáp chọn 2 điều kiện 1 x 85 = 85 (A) > 48 (A) 1 x 85 > * Chọn cáp đến tủ động lực 2 khc.ICP ³ Itt = 58,4 (A) Chọn cáp 4 lõi có tiết diện 10 mm2 có ICP= 85 (A) Kiểm tra cáp đã chọn 1 x 85 ³ 58,4 1 x 85 > Bảng 5 – 4: Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực Tuyến cáp Itt (A) Fcáp (mm) ICP (A) PP - ĐL1 48 10 85 PP - ĐL2 58,4 10 85 PP - ĐL3 51 10 85 PP - ĐL4 42,9 10 85 PP - ĐL5 55 10 85 e. Lựa chọn các tủ động lực Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Liên Xô chế tạo đầu vào cầu dao – cầu chì 400, tám đầu ra 100 A: 8 x 100 A Hình 9: Sơ đồ tủ động lực * Chọn cầu chì cho động lực 1 - Cầu chì bảo vệ máy tiện ren Chọn khc = 5 Vậy chọn Idc = 80 (A) - Cầu chì bảo vệ máy tiện ren Iđm = 25,3 (A) Chọn Idc = 60 (A) - Cầu chì bảo vệ máy tiện ren Iđm = 21 (A) Chọn Idc = 45 (A) - Máy bào ngang Iđm = 12 (A) Chọn Idc = 34 (A) - Máy xọc Iđm = 7,1 (A) Chọn Idc = 20 (A) - Máy mài tròn vạn năng Iđm = 7,1 Chọn Idc = 20 (A) f. Lựa chọn dây dẫn từ các tủ động lực tới các động cơ tất cả các dây dẫn trong xưởng chọn loại dây 1 lõi do Lens sản xuất, với 1 cáp đồng 1 lõi. Nhóm 1 - Chọn dây từ tủ động lực 1 đến máy tiện ren với khc = 0,95 Kiểm tra dây dẫn khc.ICP ³ Itt Itt = 36 (A) 0,95 . 66 ³ 36 (A) Vậy chọn cáp có ICP = 66 (A) với F = 6 mm2 Kết hợp với Idc = 80 (A) a = 3 hệ số lưới công nghiệp - Máy tiện ren Với khc = 0,95; Itt = 25,3 (A) Chọn ICP 31 (A) với tiết diện cáp = 1,5 mm2 Kết hợp với Idc = 60 (A) 0,95 x 31 ³ =20 (A) Các thiết bị nhóm 1 và các nhóm khác được ghi trong bảng 5.5 Hình 10: Sơ đồ cấp điện từ tủ phân phối đến các tủ động lực g. Chọn áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực + Chọn aptômát cho đường cáp từ tủ động lực 1 gồm các thiết bị - Máy tiện ren P = 14 Kw cosj = 0,6 UđmA ³ UđmM = 0,38 (KV) Vậy chọn aptômát do hãng Merlingerin chế tạo có Iđm = 40 (A) với các thông số sau: U = 440 (V), IN max = 6 KA. Các thông số lựa chọn được ghi ở bảng 5-5 Hình 11: Sơ đồ nguyên lý đi dây mạng hạ áp STT Tên thiết bị Dây dẫn Cầu chì Aptômat Ptt(Kw) Itt(A) Tiết diện ICP Mã hiệu Idc (A) Ivỏ/Idc IN(KA) Uđm(KV) Loại Iđm(KA) 1 Máy tiện ren 6 66 TTP2 80 100/80 6 440 DPNN 1 – 40 36 14 40 2 Máy tiện ren 1,5 31 TTP2 60 100/60 4,5 440 DDNa – 32 25,3 10 32 3 Máy tiện ren 1,5 31 TTP2 45 100/45 4,5 440 DDNa – 32 21 8,1 32 4 Máy bào ngang 1,5 31 TTP2 34 100/34 4,5 440 DDNa – 32 12 4,5 32 5 Máy xọc 1,5 31 TTP2 20 100/20 4,5 440 DDNa – 32 7,1 2,8 32 6 Máy mài tròn vạn năng 1,5 31 TTP2 20 100/20 4,5 440 DDNa – 32 7,1 2,8 32 Nhóm 1 Nhóm 2 Máy tiện ren 6 66 TTP2 125 200/125 3 440 C60a035-63 50,6 20 63,32 Máy tiện ren 1,5 31 TTP2 60 100/60 4,5 440 DDNa6-32 25,3 10 20 Máy phay vạn năng 1,5 31 TTP2 45 100/45 4,5 440 4C45a 17,7 7 20 Máy tiện ren 1,5 31 TTP2 25 100/25 4,5 440 4C45a 11,3 4,5 20 Máy phay răng 1,5 31 TTP2 25 100/25 4,5 440 4C45a 11,3 0,85 20 Máy khoan đứng 1,5 31 TTP2 6 100/6 4,5 440 4C45a 2,15 20 Bảng 5-5: Kết quả lựa chọn dây dẫn – Aptômát – Cầu chì STT Tên thiết bị Dây dẫn Aptômat Cầu chì Itt(A) Ptt(Kw) Tiết diện ICP(A) IN(KA) Uđm(V) Idm(A) Loại Mã hiệu Idc (A) Ivỏ/Idc(A) Nhóm 3 1 Cầu trục 6 66 3 440 63 C60a05-63 TTP2 125 200/125 61,2 24,2 2 Máy mài phá 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 7,1 2,8 3 Bể dầu có tăng nhiệt 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 6,4 2,5 4 Máy mài thô 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 7,1 2,8 5 Máy cắt liên hợp 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 4,3 1,7 6 Quạt lò rèn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/15 3,8 1,5 7 Máy khoan bàn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/15 2,2 0,85 8 Máy khoan đứng 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/15 2,2 0,85 9 Máy cạo 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/15 2,2 0,85 Nhóm 5 1 Máy hàn điểm 6 66 6 440 100 NưÍC –100 TTP2 160 200/160 63,2 2 Lò điện để mạ thiếc 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 3 Máy uốn các tấm mỏng 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/10 4 Máy mài phá 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 5 Quạt lò đúc đồng 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 10 100/10 6 Khoan bàn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 7 Máy mài thô 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 8 Máy khoan đứng 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 9 Máy khoan bàn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 Bảng 5-5: Kết quả lựa chọn dây dẫn – Aptômát – Cầu chi STT Tên thiết bị Dây dẫn Aptômat Cầu chì Itt(A) Ptt(Kw) Tiết diện ICP(A) IN(KA) Uđm(V) Idm(A) Loại Mã hiệu Idc (A) Ivỏ/Idc(A) Nhóm 4 1 Lò điện để nấu chảy 1,5 31 4,5 440 32 Dna6-32 TTP2 60 100/60 25,3 10 2 Bàn thử thiết bị điện 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 60 100/60 17,7 7 3 Lò điện để luyện khuôn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 34 100/34 12,7 5 4 Bể khử dầu mỡ 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 7,6 3 5 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 7,6 3 6 Tủ sấy 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 7,6 3 7 Bể ngâm dung dịch kiềm 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 7,6 3 8 Bể ngâm nước nóng 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 20 100/20 7,6 3 9 Máy mài thô 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 15 100/15 6,3 2,5 10 Máy khoan bàn 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 1,6 0,65 11 Chỉnh lưu silesium 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 1,2 0,6 12 Máy cuộn dây 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 3 1,2 13 Máy cuộn dây 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 2,53 1 14 Máy cưa kiểu đai 1,5 31 4,5 440 20 4C45a TTP2 6 100/6 2,53 1 Bảng 5-5: Két quả lựa chọn dây dẫn – Aptômát – Cầu chì 2. Tính ngắn mạch phía hạ áp - Khi tính ngắn mạch hạ áp có thể coi gần đúng trạm biến áp là nguồn điện trở kháng của aptômát, thanh góp tra bảng tổng trở máy biến áp bảng hoặc xác định theo công thức gần đúng Hình 12: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch hạ áp với máy biến áp Sđm = 1600 (KVA) Uđm = 0,4 (V) DPN = 15700 (Kw) UN% = 5,5 % Với máy biến áp Sđm = 1000 (KVA) DPN = 9500 UN% = 5 Chương V. Thiết kế mạng chiếu sáng chung của phân xưởng sửa chữa cơ khí I. Đặt vấn đề Trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp thì hệ thống chiếu sáng có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm nâng cao năng suất lao động, an toàn sức khoẻ cho người lao động và an toàn trong sản xuất. Nếu ánh sáng không đủ người lao động phải làm việc trong tình trạng căng thẳng và hại mắt và ảnh hưởng đến sức khoẻ, kết quả hàng, sản phẩm không đạt yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật, dẫn đến năng suất thấp. Vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đạt các tiêu chuẩn sau đây: - Không bị loá mắt - Không bị loá do phản xạ - Không tạo ra khoảng tối bởi những vật che khuất - Phải có độ rọi đồng đều - Phải tạo ra ánh sáng càng tự nhiên càng tốt II. Thiết kế mạng chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Trình tự tính toán theo phương pháp sau: Hình 13: Bố trí trên mặt bằng và mặt đứng Trong đó: h: là độ cao của nhà xưởng h1: là khoảng cách từ trần đến bóng đèn (thường h1 = 0,5 á 0,7 m) h2: độ cao mặt bàn làm việc (h2 = 0,7 á 0,9 m) Khoảng cách từ đầu đèn đến mặt công tắc H = h – h1 – h2 = 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m Lấy h = 4,5 m Lấy hệ phản xạ của tường Stường = 50% Tra bảng chọn bóng 200 w có F = 1519,3 lumen Ngoài chiếu sáng trong phòng sản xuất còn đặt thêm 4 bóng cho 2 phòng sinh hoạt có công suất 100 w Dãy nhà xưởng được bố trí 4 dãy có 8 bóng khoảng cách giữa các bóng đèn là 5 m, khoảng cách từ phân xưởng tới bóng đèn gần nhất theo chiều dài là 2 m. Tổng số bóng đèn là 32 bóng, còn phòng sinh hoạt cấp theo 4 bóng tổng là 36 bóng. Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào, lấy điện từ tủ phân phối của phân xưởng gồm 1aptômat tổng, 9 áptômát nhánh, mỗi aptômát cấp cho 4 bóng. Hình 14: Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng xưởng cơ khí Hệ số phản xạ trần Stt = 30% Hình 15: Sơ đồ tính toán chiếu sáng Để sử dụng chiếu sáng ta dùng bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta áp dụng phương pháp hệ số sử dụng và được tính theo công thức sau: Trong đó: F: là quang thông của mỗi đèn E: là độ rọi yêu cầu S: diện tích cần chiếu sáng k: hệ số dự trữ n: số bóng đèn trong hệ số chiếu sáng chung ksd: hệ số sử dụng Z: là hệ số phụ thuộc vào loại bóng đèn và tỉ số L/H thường lấy Z = 0,8 – 1,4 Tra bảng ksd = m0,48 Tra bảng L/H = 1,8 Vậy L = 1,8.H = 1,8 x 3 = 5,4 m Chọn L = 5 m Căn cứ vào bề rộng của phòng 612 m2 với 18 x 34 = 612 m2 Đèn bố trí làm 4 dãy cách nhau 5 m với chiều rộng là 18 m cách tường 2,5 m. Xác định số phòng Lấy hệ số phản xạ của tường là 50%, của trần là 30% ksd = 0,48, lấy hệ số dự trữ k = 1,3, hệ số Z = 1,1 được xác định qua thông số Tra bảng ta tìm được sợi đốt tương ứng có công suất là 150 w có quang thông F = 1722 (lm). Tổng cộng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs = n.Pđ = 36 . 150 = 5400 (w) = 5,4 (Kw) III. thiết kế mạch điện của hệ thống chiếu sáng chung Để cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng ta đặt 1 tủ chiếu sáng của 1 aptômát tổng ba pha bốn cực và chín aptomát 1 pha 2 cực cấp điện cho 9 dãy bóng. * Chọn aptômát theo điều kiện sau: Điện áp định mức Uđm A ³ Uđm m = 0,38 KV Dòng điện định mức IđmA ³ Itt = Chọn áptômát loại C60H do hãng Merlin Gerin chế tạo có thông số sau đây: Iđm A= 16 (A), Icăt N = 15 (KA), Uđm = 440 (V) loại 4 cực * Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ chiếu sáng Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép Khc.Icp ³ Itt= 8,2 (A) Trong đó: Itt dòng tính toán của hệ thống chiếu sáng chung Icp dòng điện cho phép tương ứng từng loại tiết diện Khc hệ số hiệu chỉnh Khc= 1 Kiểm tra điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptômát Chọn loại cáp 4G 1,5 cách điện PVC có Icp = 31 (A) Chọn aptômát nhánh gồm 4 bóng Điện áp định mức: Uđm A³ Udm m = 0,22 (KV) Dòng điện định mức Iđm A ³ Itt = Chọn aptômát loại NC 45a do hãng Merlin Gerin chế tạo với thông số Iđm= 6 (A), Icắt N = 4,5 (KA), Uđm= 400 (V), 2 cực Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép Ihc.Icp³ Itt Kiểm tra điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng aptômát . Chọn cáp đồng 2 lõi có F = 1,5 mm2 cách điện PVC do hãng LENS sản xuất có Icp = 26 (A). hình chương VI. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy I. Đặt vấn đề Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 55% tổng điện năng sản xuất ra. Hệ số cosj là 1 trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm điện hay không. Nâng cao hệ số công suất cosj là 1 chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy điện và hộ tiêu thụ điện là quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kỳ của dòng điện bằng không. Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện, mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ dùng điện không nhất thiết phải là nguồn. Vì thế để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộ tiêu thụ dùng điện các máy phát sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải làm như vậy gọi là công suất bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha đòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi do đó hệ số cosj của mạng được nâng cao, giữa P, Q và góc j có quan hệ như sau: Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống. Do đó góc j giảm, kết quả là cosj tăng lên. Hệ số công suất cosj được nâng cao lên sẽ đưa đến các hiệu. II. Xác định dung lượng bù Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Qbù = Ptt nm.(tgj1 - tgj2).a Trong đó: Ptt nhà máy: là phụ tải tính toán của nhà máy j1: góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù cosj1 = 0,78 j2: góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù chọn cosj2 = 0,95 a: hệ số xét tới khả năng nâng cao cosj bằng biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù a = 1. Qbù = 5310,8(0,62 – 0,33) .1 = 1570 (KVAR) 1. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng gồm mạng hình tia gồm 6 nhánh. Hình 16: Sơ đồ mạng cao áp để phân bố dung lượng bù Công suất tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia. ` trong đó: Qbi: công suất phản kháng cần bù tải phụ tải thứ i Qi: công suất tính toán phản kháng ứng với mỗi phụ tải thứ i. Q = ồQi Ri là điện trở thứ i Ta có Ri = RB + RC Trong đó: RB điện trở máy biến áp RC điện trở đường cáp RC = r0.L Tên trạm biến áp Sđm B (KVA) DP0 (Kw) DPN UN% I0% B1 1600 2,1 15,5 5,5 1,0 B2 1000 1,55 9,0 5,0 1,3 B3 1000 1,55 9,0 5,0 1,3 B4 1000 1,55 9,0 5,0 1,3 B5 1000 2,1 15,5 5,5 1,0 B6 1000 1,55 9,0 5,0 1,3 Bảng: Kết quả lựa chọn máy biến áp Tên trạm biến áp RB(W) RC(W) Ri=RB + RC B1 981,2 0,13 981,3 B2 1520 0,9 1520 B3 1520 0,28 1520 B4 1520 0,058 1520 B5 981,2 0,05 981,2 B6 1520 0,075 1520 Bảng: Kết quả tính điện trở của mỗi nhánh Điện trở tương đương toàn mạch Xác định công suất bù tối ưu cho các nhánh Qbi = Qi- (Q – Qb) Qb1 = 1141,4 – (5310 - 1570). =1141 (KVAR) Qb2 = 823,8 – (5310 - 1570). =823,7 (KVAR) Qb3 = 560 – (5310 - 1570). =559 (KVAR) Qb4 = 945 – (5310 - 1570). =944 (KVAR) Qb5 = 1356 – (5310 - 1570). =1233 (KVAR) Qb6 = 540 – (5310 - 1570). =539 (KVAR) Bảng5-8: Kết quả phân bố dung lượng bù của nhà máy TBA Loại tụ Qtụ (KVAR) Qbù (KVAR) Qrt(KVAR) Số lượng B1 DLE – 4D125KT 125 1141 1141,8 2 B2 DLE – 4D125K5T 125 8237 823,8 2 B3 DLE – 4D125K5T 125 559 560 2 B4 DLE – 4D125K5T 125 944 945 2 B5 DLE – 4D125K5T 125 1233 1365 2 B6 DLE – 4D125K5T 125 539 540 2