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

chế tạo có Icp = 200 A ; Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : 0,93.200 = 186 (A) > 9,8752 (A) = 2,Imax ; Vậy ta chọn cáp XLPE-35 kV của hãng FURUKAWA, 2XLPE(3X50) có tiết diện 50 mm2 , Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng : Tương tự như các phương án trên , ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau không xét đến trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án . Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép ,đoạn đường cáp ở đây cũng ngắn ,tổn thất điện áp không đáng kể ,nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện Δucp. Phương án 4 chỉ khác phương án 2 giữa TPPTT và TBATG do vậy phương án về cáp hạ áp là giống nhau ,chiều dài các đoạn cáp cao áp cũng giống nhau ; Bảng7.23: kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 4: Đường cáp Tiết diện F(mm2) Chiều dài L(m) Ro (Ω/km) R(Ω) Đơn giá (103Đ/m) Thành tiền (103Đ) TPPTT-B1 2(3x50) 137,5 0,494 0,03396 130 35750 TPPTT –B2 2(3x50) 250 0,494 0,06175 130 65000 TPPTT-B3 2(3x50) 137,5 0,494 0,03396 130 35750 TPPTT –B4 2(3x50) 306,25 0,494 0,0757 130 79625 B3 - 3 3x70+50 56,25 0,268 0,015 150 8437,5 B2- 5 2(3x500+500) 81,25 0,0366 0,0015 480 78000 B3- 7 2(3x185+70) 100 0,991 0,0496 360 72000 B4-8 2(3x50+35) 112,5 0,387 0,0218 130 29250 B2-9 2(3x50+35) 168,75 0,387 0,0327 130 43875 Tổng vốn đầu tư cho đường dây : Kđ = 447687,5 103 Đ Xác định tổn thất công suất trên đường dây : Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được tính theo công thức : ΔP = (kW)  ; Trong đó : R = ro.l (Ω); n: số đường dây của một pha đi song song ; đối với các cáp cao áp từ TPPTT về các trạm biến áp phân xưởng thì Stt = công suất tính toán của phân xưởng màtrạm biến áp cần cung cấp (Sttpx) + tổn thất công suất trong các máy biến áp của trạm biến áp (ΔS); Ta có ΔS = Stttba : công suất tính toán trạm biến áp ; ΔQo = ; đối với cáp hạ áp thì Stt là công suất tính toán của phân xưởng mà cáp đó cung cấp điện ; Kết quả được tính ở phần trên được cho trong bảng sau: Bảng7.24: tổn thất công suất toàn phần trong các trạm biến áp : Tên trạm Số MBA ΔPo (kW) ΔPn (kW) Un (%) Io (%) Stttba (kVA) Sđm (kVA) ΔQo (kVAr) ΔS (kVA) B1 2 3,35 9,4 6,5 6,5 1114,36 560 36,4 147,06 B2 2 3,35 9,4 6,5 6,5 1105,44 560 36,4 145,88 B3 2 3,35 9,4 6,5 6,5 953,53 560 36,4 127,2 B4 2 2,3 6,2 6,5 7,5 521,9 320 24 76,75 Bảng7.25 : tổn thất công suất tác dụng trên các đường cáp phương án 4 : đường cáp F(mm2) L(m) ro(Ω/km) R(Ω) Stt(kVA) ΔP(kW) TPPTT-B1 2(3x50) 137,5 0,494 0,03396 1261,42 0,044 TPPTT –B2 2(3x50) 250 0,494 0,06175 1251,32 0,0789 TPPTT-B3 2(3x50) 137,5 0,494 0,03396 1080,73 0,0324 TPPTT –B4 2(3x50) 306,25 0,494 0,0757 598,65 0,022 B3 - 3 3x70+50 56,25 0,268 0,015 157,77 2,586 B2- 5 2(3x500+500) 81,25 0,0366 0,0015 377,54 1,48 B3- 7 2(3x185+70) 100 0,991 0,0496 249,08 21,31 B4-8 2(3x50+35) 112,5 0,387 0,0218 113,55 1,946 B2-9 2(3x50+35) 168,75 0,387 0,0327 124,06 3,485 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn :ΣΔPo = 30,9843 kW Xác định tổn thất điện năng trên đường dây : Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: ΔAđ = ΣΔPđ.τ do đó ΔAđ = 30,9843 .3979 = 123286,5297 kWh; ØVốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án 4 mạng cao áp trong phương án có điện áp 35 kV từ TPPTT đến 4 trạm biến áp phân xưởng ,TPPTT có hai phân đoạn thanh góp nhận điện từ lộ kép dây trên không chạy từ hệ thống điện về , với 4 TBA ,mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện trực tiếp từ hai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp ,vậy trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 8 máy cắt điện cấp điện áp35 kV cộng thêm 1 máy cắt phân đoạn thanh góp điện áp 35 kV ở TPPTT ,tổng cộng là 9 máy cắt , vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án 4: Kmc = n,M Trong đó : n- số máy cắt trong mạng cần dùng ; M – giá 1 máy cắt ,M= 30000 USD (35 kV) ; Tỷ giá quy đổi 1 USD = 15,868 .103 (Đ) M = 30000.15,868,103 = 476,04.106 (Đ) ; Kmc = 9 . 476,04 106 = 4284,36.106(Đ)  Øchi phí tính toán của phương án 4 : Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành cáp và máy biến áp khác nhau giữa các phương án ; (K = Kb + Kđ+Kmc) ,những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến ; Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây : ΔA = ΔAb + ΔAđ, Chi phí tính toán Z4 của phương án 4 : Vốn đầu tư : K4 = Kb + Kđ +Kmc= 760. 106 + 447,6875.106 +4284,36 .106 =5492,0475.106(Đ); Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA4 = ΔAb+ΔAđ = 450329,53 + 123286,5297 = 573616,0597 kWh; Chi phí tính toán : Z4 = (avh + atc).K4 + c. ΔA4 = ( 0,1+ 0,2) .5492,0475 .106+ 1000.573616,0597 = 2221,23031 .106 (Đ) ; Bảng7.26: tổng hợp chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của các phương án: Phương án Vốn đầu tư (106 Đ) Tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (106 Đ) Phương án 1 3241,6625 767206,74 1739,70549 Phương án 2 3152,6625 815417,048 1761,215798 Phương án 3 5549,5475 529230,3765 2149,094627 Phương án 4 5492,0475 573616,0597 2221,23031 Nhận xét :từ những kết quả tính toán cho trong bảng trên ta thấy phương án 3 và 4 tuy có tổn thất điện năng nhỏ hơn 2 phương án còn lại nhưng 2 phương án 3,4 lại có vốn đầu tư và chi phí tính toán lớn hơn nhiều so với 2 phương án 1,2 do đó ta loại 2 phương án 3,4; Phương án 1 tuy có vốn đầu tư nhiều hơn phương án 2 một ít (2,8 %) nhưng lại có tổn thất điện năng và chi phí tính toán nhỏ hơn do đó về lâu dài trong quá trình vận hành thì phương án 1 kinh tế hơn ;vậy ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế , 7.4 thiết kế chi tiết cho phương án được chọn (dùng TBATG): A,chọn dây dẫn từ hệ thống điện (trạm biến áp trung gian) về trạm biến áp trung gian của nhà máy Đường dây từ hệ thống điện về trạm biến áp trung gian của nhà máy dài 15 km ta dùng đường dây trên không ,dây nhôm lõi thép ,lộ kép ; với mạng cao áp có Tmax lớn ,dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt ,tra theo bảng ta được jkt = 1(A/mm2) Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn : Itt = ; Tổn thất công suất trong trạm trung gian ΔS được tính kết quả cho trong bảng sau: Bảng 7.27 – tổn thất trong trạm trung gian : Tên trạm Số MBA ΔPo (kW) ΔPn (kW) Un (%) Io (%) Stttba (kVA) Sđm (kVA) ΔQo (kVAr) ΔS (kVA) TBATG 2 6,6 20 6,5 5 2945,71 1500 75 341,95 Ittđd = = 27,1 A ; Tiết diện kinh tế : Fkt = = 27,1 (mm2); Ta chọn dây AC có tiết diện gần nhất F = 35 mm2, Icp = 170 A (tra trong sách “lưới điện và hệ thống điện ”của TRần Bách trang 335 bảng 6); kiểm tra theo điều kiện sự cố khi đứt 1 sợi : Isc =2,Imax = 2.27,1 = 54,2 (A) < 170 (A) = Icp ; Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố , kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép : Với dây dẫn AC-35,ở cấp điện áp 35 kV ,khoảng cách trung bình D = 3,5 m có các thông số kỹ thuật ro = 0,85 Ω/km , xo = 0,438 Ω/km ; ΔU =  ; ta có : Pttnm = 2259,164 kW ; ΔP = 2. ΔPo + 0,5. ΔPn.(Sttnm/SđmB)2= 51,76 kW; R = L. ro/2 = 15.0,85/2 = 6,375 Qttnm = 1890,344 kVA; ΔQ = 2.ΔQo + 0,5.Un.= 338 kVAr; X= 15.0,438 /2= 3,285 Ω; ΔU =  = 630 V ; ΔU = 630 (V) < 1750 (V) = 5%Uđm Dây dẫn đã cho thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp ; Vậy ta chọn dây AC- 35 ; B,tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện : Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống ,dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch ba pha ,khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian (của hệ thống ) và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn , Hình 6 :sơ đồ tính toán ngắn mạch : Xht Zd Zci HT TBATG ĐDK MC MC TBATG Cáp TBAPX N Ni N Ni N - điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp trung gian để kiểm tra máy cắt và thanh góp , Ni...N7 - điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và các thiết bị cao áp của trạm , điện kháng của hệ thống được tính gần đúng theo công thức : Xht = [Ω]; Trong đó : SN –công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn ,SN = 250 MVA; U- điện áp trung bình của đường dây ,U= Utb = 1,05.Uđm = 1,05.35 = 36, 75 kV; điện kháng và điện trở của đường dây : R = 0,5.ro.L [Ω]; X = 0,5.xo.L [Ω]; Ro,xo - điện trở và điện dẫn trên 1 km dây dẫn [Ω/km]; L – chiều dài đường dây [km]; Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch “siêu quá độ ” I’’ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I∞ ,nên ta có thể viết : IN = I’’= I∞ = ; Trong đó :ZN – tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch thứ i (Ω); Utb - điện áp trung bình của đường dây (kV) ; trị số dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức : ixk = 1,8.. IN (kA) ; bảng 7.28 :thông số của đường dây trên không và cáp Đường cáp F(mm2) L(m) Ro (Ω/km) Xo(Ω/km) R(Ω) X(Ω) TBATG HT-TBATG 2(AC-35) 15000 0,85 0,438 6,375 3,285 TBATG-B1 2(3x16) 137,5 1,47 0,07 0,101 0,0048 TBATG –B2 2(3x16) 168,75 1,47 0,07 0,124 0,0059 TBATG-B3 2(3x16) 37,5 1,47 0,07 0,028 0,0013 TBATG –B4 2(3x16) 312,5 1,47 0,07 0,23 0,011 tính điểm ngắn mạch N tại thanh cái trạm biến áp trung gian nhà máy : XHT = = = 5,4 Ω ; điện trở của đường dây từ hệ thống về TBATG : Rd = 6,375 Ω; Xd = 3,285 Ω; IN = = 1,97 kA; Ixk = 1,8..1,97 = 5,01 kA; tính điểm ngắn mạch Ni (tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B1) : IN = trong đó : Utb = 1,05.10 = 10,5 kV; RΣ = tổng điện trở của máy biến áp,máy biến dòng ,máy biến điện áp ,tủ máy cắt ,đoạn cáp từ TBATG tới B1; Tương tự cho XΣ= tổng trở kháng của máy biến áp,máy biến dòng ,máy biến điện áp ,tủ máy cắt,đoạn cáp từ TBATG tới B1; ở đây ta có thể bỏ qua không tính điện trở và trở kháng của máy biến áp đo lường , máy biến dòng tủ máy cắt vì giá trị của chúng rất nhỏ so với máy biến áp và cáp do đó vẫn cho giá trị dòng In để chọn các thiết bị vận hành tốt trong thực tế ; máy biến áp : RB = ΔPN..103= 20. .103 = 0,8889 (Ω) ; XB = UN..10 = 6,5 . .10 = 4,333 (Ω) ; Điện trở đoạn cáp từ TBATG tới B1 : Rc = 0,101 Ω; Xc = 0,0048 Ω; IN1 = = 1,36 kA ; Ixk1 = 1,3.,1,36 = 2,5 kA ; tính toán tương tự đối với các điểm ngắn mạch khác ,ta có kết quả ngắn mạch ghi trong bảng sau : bảng 7.29 :kết quả tính ngắn mạch : Điểm ngắn mạch In(kA) Ixk(kA) N 1,97 5,01 N1 1,36 2,5 N2 1,36 2,5 N3 1,37 2,52 N4 1,35 2,48 C,lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện : Øtrạm biến áp trung gian: Trạm biến áp trung gian là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy ,do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy ,sơ đồ cần phải thoả mãn các điều kiện cơ bản như : đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải ;phải rõ ràng và thuận tiện trong vận hành và sử lý sự cố , an toàn lúc vận hành và sửa chữa ,hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật ,trạm biến áp được cung cấp bằng lộ kép ,phía hạ áp của trạm là hệ thống thanh góp có phân đoạn ,liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp bằng máy cắt hợp bộ ,vì từ hệ thống về TBATG ta dùng dây trên không nên đầu vào trạm ta đặt chống sét van đồng thời cấp điện áp 35 kV có trung tính cách điện do đó ở đầu vào trạm ta cũng đặt máy biến áp đo lường ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha; Máy biến dòng được đặt ở đầu ra và đầu vào ,biến dòng lớn( phía sơ cấp ) thành dòng 5 A để cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ trong trạm ; Lựa chọn và kiểm tra máy cắt của trạm biến áp trung gian ; Các máy cắt đặt tại TBATG gồm có 2 máy cắt nối trạm với lộ kép dây trên không cung cấp điện cho trạm và 1 máy cắt phân đoạn thanh góp và 8 máy cắt ứng với 4 lộ kép nối từ hệ thống thanh góp tới 4 trạm biến áp ,các máy cắt có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện cao áp ,đồng thời cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành sưả chữa , máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện . Căn cứ vào các số liệu kỹ thuật đã tính toán được của nhà máy ta chọn các tủ máy cắt hợp bộ của SIEMENS loại 8DC 11 cách điện SF6 , không cần bảo trì ,hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A . 2 máy cắt 8DC11 dùng ở đầu vào trạm và 1 máy cắt 8DC11 phân đoạn có cấp điện áp 35 kV được chọn theo các điều kiện : điện áp định mức :Uđm,MC ≥ Uđm = 35 kV; Dòng điện định mức :Iđm,MC = 1250 A > 54,2 A= 2.Ittđd =Ilvmax Dòng điện cắt định mức :Iđm.cắt = 25 kA > 1,97 kA = IN Dòng điện ổn định động cho phép :iđm.d = 63 kA > 5,01 kA = Ixk Các máy cắt tổng và phân đoạn phía hạ áp có cấp điện áp 10 kV ; Điện áp định mức : Uđm,MC ≥ Uđm = 10 kV; Dòng điện định mức : 1250 A Dòng điện cắt định mức : Iđm,cắt = 25 kA > (1,36 1,36 1,37 1,35) Dòng điện ổn định động cho phép : iđm.d = 63 kA ; Bảng7.30 – Thông số máy cắt đặt tại TBATG Loại MC Cách điện Iđm(A) Uđm(kV) Icắt3s(kA) IcắtNMAX(kA) 8DC11 SF6 1250 36 25 63 8DC11 SF6 1250 10,5 25 63 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BU: Máy biến áp đo lường còn gọi là máy biến điện áp , ký hiệu BU, có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kì xuống còn 100 V, hoặc 100/ cấp nguồn áp cho các mạch đo lường ,điều khiển tín hiệu ,bảo vệ ,các BU thường đấu theo sơ đồ V/V ; Y/Y,ngoài ra còn có loại BU 3 pha 5 trụ Yo/Yo / Δ(đấu sao 0 ,sao 0 ,tam giác hở ) ,ngoài chức năng thông thường , cuộn tam giác hở có nhiệm vụ báo chạm đất một pha ,BU này thường dùng cho mạng trung tính cách cách điện (10 kV; 35 kV), BU được chọn theo điều kiện : đối với đầu vào TBATG ta chọn loại có điện áp định mức : UđmBU = 35 kV; đối với các BU còn lại :Uđm,BU ≥ Uđm = 10 kV ; Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36 và 4MS32 ,kiểu hình trụ do hãng SIEMENS chế tạo , Bảng7.31 :thông số kỹ thuật của BU loại 4MS36 và 4MS32 Kiểu Uđm (kV) U chịu đựng tần số công nghiệp (kV) U chịu đựng xung 1,2/50μs(kV) U1đm (kV) U2đm(V) Tải định mức(VA) 4MS36 36 70 170 35/ 120/ 400 4MS32 12 28 75 12 / 100 / 400 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI : Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5 A ( đôi khi 1A và 10 A ) nhằm cấp nguồn dòng cho dòng đo lường ,tự động hoá và bảo vệ rơle , BI được chọn theo các điều kiện : Điện áp định mức : Đối với đầu vào TBATG :Uđm.BI ≥ Uđm = 35 kV ; Đối với các máy còn lại :Uđm.BI ≥ Uđm = 10 kV; Dòng điện sơ cấp định mức :khi sự cố máy biến áp có thể qúa tải 30%,BI chọn theo dòng cưỡng bức qua máy biến áp có công suất lớn nhất trong mạng , đối với cấp điện áp 35 kV :công suất lớn nhất 1500 kVA; Iđm.BI ≥ = = = 26,8 A ; đối với cấp điện áp 10 kV :công suất lớn nhất 560 kVA; Iđm,BI ≥ = = =35 A ; Dựa vào các số liệu trên ta chọn BI loại 4ME16 và loại 4ME12 ,kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo . Bảng 7.32: thông số kỹ thuật của BI loại 4ME16 và loại 4ME12 Loại Uđm (kV) U chịu đựng tần số công nghiệp 1(kV) U chịu đựng xung 1,2/50μs (kV) I1đm (kA) I2đm (A) Iođnhiệt1s (kA) Iôđđộng (kA) 4ME16 36 70 170 5-1200 1hoặc 5 80 120 4ME12 12 28 57 5-1200 1hoặc 5 80 120 Lựa chọn chống sét van : Chống sét van là một thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối ,chống sét van được làm bằng 1 điện trở phi tuyến ,với điện áp định mức của lưới điện , điện trở chống sét có trị số vô cùng lớn không cho dòng điện đi qua ,khi có điện áp sét điện trở giảm đến không ,chống sét van tháo dòng điện sét xuống đất , Người ta chế tạo chống sét van ở mọi cấp điện áp ,ở bài này ta sử dụng cấp điện áp 35 kV ; Ta chọn loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Uđm = 36 kV;loại giá đỡ ngang AZLP501B36 ØTrạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt 2 máy biến áp do Công ty Thiết Bị Điện Đông Anh sản xuất ,vì các trạm biến áp phân xưởng đặt không xa TBATG nên phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì , dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi sửa chữa ,cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp ,phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh ,thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng áptômát phân đoạn ,để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho 2 máy biến áp làm việc độc lập (áptômát phân đoạn thanh cái ở trạng thái cắt) , chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp sự cố ; Hình 7 :sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp : Cầu dao hay còn gọi là dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện và không mang điện ,tạo khoảng cách an toàn trông thấy ,phục vụ cho công tác sửa chữa ,kiểm tra ,bảo dưỡng lưới điện ,dao cách ly cũng có thể đóng cắt dòng không tải của máy biến áp nếu công suất máy không lớn lắm ,cầu dao được chế tạo ở mọi cấp điện áp , Ta sẽ dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp phân xưởng để dễ dàng cho việc mua sắm ,lắp đặt thay thế ,dao cách ly được chọn theo đường cáp nối từ TBATG tới trạm biến áp B1 có dòng điện (Imax ) lớn nhất : điện áp định mức :Uđm.CL ≥ Uđm = 10 kV ; Dòng điện định mức :Iđm.CL ≥ 2.Imax = 71,86 A = 2.Imax1 ; Dòng điện ổn định động cho phép :icp ≥ ixk = 3,487 kA = ixk3; Chọn loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo Bảng 7.33:thông số dao cách ly 3DC Loại Uđm(kV) Int(kA) Inmax(kA) Iđm(A) 3DC 12 16-63 40-160 400- 2500 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp : Cầu chì là thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua ,vì thế chức năng của cầu trì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch ,trong lưới điện áp cao (>1000 V) cầu trì thường dùng ở các vị trí sau : Bảo vệ máy biến áp đo lường ở các cấp điện áp . Kết hợp với cầu dao phụ tải thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường dây trung áp , đặt phía cao áp của các trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp ; Cầu chì được chế tạo nhiều kiểu ,ở nhiều cấp điện áp khác nhau ,ở cấp điện áp trung và cao thường sử dụng loại cầu chì ống , ta sử dụng chung 1 loại cầu chì cho các trạm biến áp phân xưởngB1 ,B2,B3,B4 , điện áp định mức :Uđm.CC ≥ Uđm = 10 kV; Dòng điện định mức :khi sự cố một máy biến áp máy còn lại có thể quá tải 30%,ta chọn theo máy có công suất lớn nhất:560kVA; Iđm,CC ≥ Ilvmax = = = 42 A; Dòng điện cắt định mức :Iđm.cắt ≥ In3 = 0,5617 kA; Ta chọn loại cầu chì ống cao áp do hãng Siemens chế tạo loại 3GD1 210-3B: Bảng7.34 :thông số cầu chì loại 3GD 210- 3B Uđm(kV) Iđm(A) Icắt N(kA) IcắtNmin(A) 12 50 40 225 Lựa chọn và kiểm tra áptômát : Áptômát 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 ,tin cậy ,an toàn ,đóng cắt đồng thời ba pha và khả năng tự động hoá cao ,nên áptômát đắt tiền vẫn ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như lưới điện ánh sáng sinh hoạt , áptômát tổng , áptômát phân đoạn và áptômát nhánh đều chọn dùng các áptômát do hãng Merlin Gerlin chế tạo : áptômát được chọn theo các điều kiện sau : .đối với áptômát tổng và áptômat phân đoạn : điện áp định mức :Uđm,A ≥ Uđm = 0,38 kV; Dòng điện định mức : Iđm,A ≥ Ilvmax = = = 1106 A(máy biến áp có công suất 560 kVA ở các trạm B1,B3,B4); Iđm,A ≥ Ilvmax = = =632 A (máy biến áp có công suất 320 kVA ở trạm B2 ) ; Bảng 7.35 :kết quả chon áptômát tổng và áptômát phân đoạn : Tên trạm Loại Số cực Iđm(A) Uđm (V) Icắt N (kA) Số lượng B1,B3,B4 M12 3-4 1250 690 40 9 B2 M08 3-4 800 690 40 3 Đối với áptômát nhánh : Điện áp định mức :Uđm,A ≥ Uđm = 0,38 (kV) ; Dòng điện định mức : Iđm.A ≥ Itt = 2.Imax = (đối với lộ kép khi xảy ra sự cố đứt 1 dây ) Iđm.A ≥ Itt = (đối với lộ đơn); Kết quả chọn áptômát nhánh cho trong bảng sau: Bảng7.36 :kết quả chọn áptômát nhánh,loại 4 cực của Merlin Gerin Tên phân xưởng Stt(kVA) Ilvmax (A) Loại Số lượng Iđm(A) Uđm (V) Icắt N (kA) Phân xưởng cơ khí chính 1114,36 1693,1 M20 2 2000 690 55 Phân xưởng lắp ráp 603,84 917,44 M10 2 1000 690 40 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 157,77 239,71 NS250N 1 250 690 10 Phân xưởng rèn 546,68 830 M10 2 1000 690 40 Phân xưởng đúc 377,54 573 NS630N 2 630 690 10 Bộ phận nén ép 408,35 620 NS630N 2 630 690 10 Phân xưởng kết cấu kim loại 249,08 378,44 NS400 2 400 690 10 Văn phòng và phòng thiết kế 113,55 172,52 NS250N 2 250 690 8 Trạm bơm 124,06 188,49 NS250N 2 250 690 8 Lựa chọn thanh góp : Thanh góp là nơi nhận điện năng từ nguồn cung cấp đến và phân phối điện năng cho các phụ tải tiêu thụ ,thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bị phân phố , thanh góp còn được gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn , Tuỳ theo dòng phải tải mà thanh dẫn có cấu tạo cbmmác nhau , khi dòng nhỏ thì dùng thanh cứng hình chữ nhật,khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn chữ nhật đơn trên mỗi pha ,nếu dòng điện quá lớn thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần ,đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng , Các thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép ,dòng điện cưỡng bức ,tính với trạm biến áp ,điều kiện chọn thanh góp : k1.k2.Icp ≥ Icb = Trong đó : K1 = 1 với thanh góp đặt đứng ; K2 = 1 ;hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ theo môi trường ; Ta có bảng chọn thanh góp trong các trạm biến áp Bảng 7.37:lựa chọn thanh góp cho các trạm biến áp Tên trạm Stt(kVA) Icb(A) thanh góp (bằng đồng) kích thước (mm2) Dòng điện cho phép (A) B1 1114,36 1693 100x6 1810 B2 520,4 790,67 50x5 860 B3 1048,28 1592,7 80x8 1690 B4 1012,19 1537,9 80x8 1690 Kiểm tra cáp đã chọn : Để đơn giản ở đây chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN3 = 1,37 (kA) ; Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt : F ≥ α.I∞. Trong đó : α- hệ số nhiệt độ ,cáp lõi đồng α=6 ; I∞- dòng điện ngắn mạch ổn định . tqd –thời gian quy đổi được xác định như tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện ,tqd = f(β’’,t). t- thời gian tồn tại ngắn mạch (thời gian cắt ngắn mạch ),lấy t= 0,5 s ; β’’= ,ngắn mạch xa nguồn (IN = I’’ = I∞ ) nên β’’= 1 ; tra đồ thị ta được tqd = 0,4 s tiết diện ổn định của cáp : F ≥ 6.1,37.= 5,2 mm2; Vậy ta chọn cáp có tiết diện 16 mm2 là hợp lý ; Hình 8 : sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn nhà máy Biến dòng điện 4ME12 8DC 11 Ac-35 Ac-35 8DC 11 8DC 11 Chống sét van AZLP501B36 Chống sét van AZLP501B36 8DC 11 8DC 11 8DC 11 Biến dòng điện 4ME16 Biến dòng điện 4ME16 Thanh góp 35 kV Thanh góp 35 kV Thanh góp 10 kV Thanh góp 10 kV B1 B2 B3 B4 8DC 11 8DC 11 8DC 11 8DC 11 8DC 11 8DC 11 8DC 11 Máy biến điện áp BU 4MS32 Xple 3x16 Xple 3x16 Xple 3x16 Xple 3x16 Xple 3x16 8,thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng sửa cơ khí có diện tích 2250 m2 tổng số phụ tải của phân xưởng được chia làm 4 nhóm ,công suất tính toán của phân xưởng là 157,77 kVA ,trong đó có 33,75 kW được sử dụng để cung cấp cho hệ thống chiếu sáng ,để cung cấp điện cho các phụ tải của phân xưởng ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp ,điện năng từ trạm biến áp B2 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng , trong tủ phân phối có 1 áptômát tổng và 5 áptômát nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng ,từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng ta sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc vận hành và quản lý ,mỗi tủ động lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp ,các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ , các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông (xích) ,để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện ,tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt ,bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng , tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì ,song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại , 8.1 lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối : 8.1.1 lựa chọn áptômát cho tủ phân phối : Hình 9 – sơ đồ tủ phân phối A tổng A nhánh Các áptômát được chọn theo các điều kiện tương tự như đã trình bày ở phần chọn áptômát cho các trạm biến áp ,các Itt của phân xưởng và của các nhóm phụ tải trong phân xưởng đã được tính trong phần phân nhóm phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí ; Bảng 8.1 – kết quả lựa chọn áptômát 4 cực của Merlin Gerlin cho tủ phân phối Tuyến cáp Itt(A) Loại Iđm(A) Uđm(V) Icắt(kA) B2- TPP 239,71 NS250N 250 690 8 TPP-TĐL1 156,36 NS250N 250 690 8 TPP- TĐL2 107,61 NC125H 125 415 10 TPP-TĐL3 120,06 NC125H 125 415 10 TPP-TĐL4 77,25 NC100H 100 440 6 8,1,2 lựa chọn thanh góp cho tủ phân phối : Ta chọn theo điều kiện phát nóng :k1.k2.Icp ≥ Ittpxscck = 239,71 (A) ; k1= k2= 1 ;ta chọn thanh cái bằng đồng tiết diện 25x3 (mm2) ,mỗi pha 1 thanh ,dòng cho phép Icp = 340 (A); 8,1,3 Chọn cáp từ trạm biến áp B2 về tủ phân phối của phân xưởng : Theo kết quả tính toán ở phương án 1 ,ta có : Cáp từ trạm biến áp B2 về tủ phân phối của phân xưởng là cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC tiết diện 3x70+50 , Icp = 254 (A) ; Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B2 ,ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt 1 áptômát loại NS250N do hãng Merlin Gerlin chế tạo ,Iđm.A = 250 A ; Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với áptômát : Icp ≥ = = = 208,33 (A); Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lý , 8,1,4 chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực : Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng ,cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép ,kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch ,do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép , điều kiện chọn cáp :khc,Icp ≥ Itt Trong đó : Itt – dòng điện tính toán của nhóm phụ tải , Icp – dòng điện cho phép của cáp , khc = k1.k2 – hệ số hiệu chỉnh , k1=1 – hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ ; k2= 1 – hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt trong 1 rãnh ,ở đây 1 rãnh chỉ có 1 cáp , điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp ,khi bảo vệ bằng áptômát : Icp ≥ = Chọn cáp từ TPP đến TĐL1 : Icp ≥ Itt = 156,36 (A) ; Iđm.A = 250 (A) ; Icp ≥ = 208,33 (A) ; Kết hợp hai điều kiện trên ta phải chọn cáp có Icp ≥208,33 (A) ; Ta chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện (3x70 +50) ,Icp = 254 (A) ; các tuyến cáp khác chọn tương tự ,kết quả cho trong bảng sau: bảng 8.2 – kết quả chọn cáp từ TPP tới các TĐL Tuyến cáp Itt(A) Ikđđt/1,5 Fcáp(mm2) Icp(A) TPP-TĐL1 156,36 208,33 3x70 +50 254 TPP-TĐL2 107,61 104,17 4G16 113 TPP-TĐL3 120,06 104,17 4G25 144 TPP-TĐL4 77,25 83,33 4G10 87 8,2 tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áptômát: Khi tính ngắn mạch phía hạ áp ta xem trạm biến áp B2 là nguồn (được nối với hệ thống vô cùng lớn ) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không thay đổi khi ngắn mạch ,ta có :IN = I’’ = I∞,giả thiết này sẽ làm cho dòng ngắn tính toán được sẽ lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ được điện áp trên thanh cái của TBA B2 không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA ,song nếu với dòng ngắn mạch tính toán này mà các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế ,để giảm nhẹ khối lượng tính toán ,ở đây ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất ,khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn ,việc tính toán cũng tiến hành tương tự, Sơ đồ nguyên lý thay thế cho sơ đồ đi dây từ trạm biến áp phân xưởng B2 cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại ,văn phòng và phòng thiết kế và phân xưởng sửa chữa cơ khí ,phân xưởng sửa chữa cơ khí nhận điện từ thanh góp (TG1) của trạm B2, Hình 10 – sơ đồ nguyên lý B2 10 kV 0,4 kV TG1 Tủ phân phối Tủ động lực 1 A1 A2 A2 A3 A3 C1 C2 TG2 áptômát A1 nối giữa TBA B2 với TG1 ,áptômát A2 đặt ở đầu và cuối đường cáp C1 nối TG1 với TG2 của tủ phân phối ,áptômát A3 đặt ở đầu và cuối đường cáp C2 dẫn điện từ TG2 của tủ phân phối về tủ động lực 1 ,tủ động lực 1 có dòng điện tính toán lớn nhất nên khả năng xẩy ra sự cố nặng nề nhất , Hình 11 – sơ đồ thay thế tính ngắn mạch HT ZB2 ZA1 ZTG1 ZA2 ZC1 ZA2 ZTG2 ZA3 ZC2 ZA3 N1 N2 8.2.1 các thông số của sơ đồ thay thế : Điện trở và điện kháng của mỗi máy biến áp trong trạm B2 : RB = ΔPn,= 6,2,= 9,7 ,10-6(kΩ) = 9,7(mΩ); XB = Un, = 5,5, = 27,5 ,10-6 (kΩ) = 27,5 (mΩ); Điện trở và điện kháng của áptômát A1 (loại M08): RA1 = 0,288 (mΩ); XA1 = 0,1 (mΩ); Điện trở và điện kháng của thanh góp trạm biến áp phân xưởng B2 – TG1: kích thước 50x5 (mm2) ,chiều dài :L = 1,2 m ; khoảng cách trung bình hình học :D = 300 mm; ro = 0,080 (mΩ/m) RTG1 = 1,2.0,080 = 0,096 (mΩ); xo = 0,2 (mΩ/m) X TG1 = 1,2.0,2 = 0,24 (mΩ); Điện trở và điện kháng của áptômát A2 (loại NS250N): RA2 = 0,85 (mΩ); XA2 = 0,2 (mΩ); Điện trở và điện kháng của đường cáp C1(3x70+50 ): Đường cáp dài L = 131,25 (m) ; ro= 0,268 (mΩ/m) RC1 = 131,25.0,268 = 35,175 (mΩ) xo = 0,1178(mΩ/m) XC1 = 131,25.0,1178 = 15,46(mΩ); Điện trở và điện kháng của thanh góp tủ phân phối – TG2 : kích thước :25x3 (mm2);chiều dài L= 1,2 (m) ;khoảng cách trung bình hình học D = 300 mm ; ro = 0,268 (mΩ/m); RTG2 = 1,2.0,268 = 0,3216 (mΩ) xo = 0,244 (mΩ/m); X TG2= 1,2.0,244 = 0,2928(mΩ) Điện trở và điện kháng của áptômát A3 (loại NS250N): RA3 = 0,85 (mΩ); XA3 = 0,2 (mΩ); Điện trở và điện kháng của đường cáp C2(3x70+50): đường cáp dài L = 10 (m) ; ro= 0,268 (mΩ/m) RC1 = 10.0,268 = 2,68 (mΩ) xo = 0,1178(mΩ/m) XC1 = 10.0,1178 = 1,178(mΩ); 8,2,2 tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn : Øtính ngắn mạch tại N1 : RN1 = 9,7+0,288+0,096+2,0,85+35,175 = 47(mΩ); XN1 = 27,5 +0,1+0,24+2,0,2+15,46 = 43,7 (mΩ); ZN1 = = 64,2 (mΩ); IN1 = = 3,4 (kA); Ixk1 = 1,8. 3,4 =8,65 (kA); Kiểm tra áptômát : Loại M08 có Icắt = 40 kA; Loại NS250N có Icắt = 10 kA > 3,4 kA và Icắt = 10kA >8,65 (kA)= ixk1 Như vậy các áptômát đã chọn là hợp lý , Kiểm tra cáp tiết diện 3x70+50 mm2; Tiết diện ổn định nhiệt của cáp : F ≥ α.I∞.= 6.3,4.= 12,9 mm2 Vậy ta chọn cáp (3x70+50 ) là hợp lý , Øtính ngắn mạch tại điểm N2 : RN2 = RN1 +0,3216+2,0,85+2,68 = 51,7 (mΩ); XN2 = XN1+0,2928+2,0,2+1,178= 45,57 (mΩ); ZN2 = = 68,9 (mΩ); IN2 = = 3,18 kA; Ixk2 = 1,8.3,18 = 8,09 kA; Kiểm tra các áptômát : Áptômát A3 là loại NS250N có Icắt =10 kA >3,18 kA và Icắt =10 kA > 8,09 kA ; Như vậy ta chọn áptômát NS250N là hợp lý ; Kiểm tra cáp đã chọn : Tiết diện ổn định nhiệt của cáp : F ≥ 6.3,18.= 12,07 mm2; Vậy ta chọn cáp (3x70+50 ) là hợp lý ; Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng : hình 12 – sơ đồ tủ động lực A tổng Anhánh 1,Các áptômát tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các áptômát nhánh tương ứng trong tủ phân phối , kết quả lựa chọn ghi trong bảng sau : Bảng8.3 – kết quả lựa chọn áptômát 4 cực của Merlin Gerlin cho áptômát tổng của các tủ động lực : Tủ động lực Itt(A) Loại Iđm(A) Uđm(V) Icắt(kA) TĐL1 156,36 NS250N 250 690 8 TĐL2 107,61 NC125H 125 415 10 TĐL3 120,06 NC125H 125 415 10 TĐL4 77,25 NC100H 100 440 6 2,các áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực được chọn theo các điều kiện đã nêu ở phần trên , ví dụ chọn áptômát cho đoạn cáp từ TĐL1 đến máy tiện ren có công suất P = 14 kW ,cos φ = 0,6; Uđm,A ≥ Uđm,m = 380 (V); Iđm,A ≥Itt = = = 35,45 (A); Từ những số liệu trên ta chọn áptômát 4cực C60a do hãng Merlin Gerlin chế tạo,có Uđm,A = 440 (V) ,Iđm,A = 40 (A) ,Icắt = 3 (kA) ; 3,chọn các đường cáp theo điều kiện phát nóng khc.Icp ≥ Itt, Trong đó : khc = 1 – hệ số hiệu chỉnh , Sau đó ta kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ ở đây là áptômát: Icp ≥ ví dụ: chọn cáp từ TĐL 1 tới máy tiện ren ở trên ; Icp ≥ Itt= 35,45 (A) ; Iđm,A = 40 (A) ; Icp ≥ = 33,33(A) ; Từ đó ta phải chọn cáp có Icp ≥35,45 (A) ; Ta chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện (4G2,5) ,Icp = 41 (A) ;cáp được đặt trong ống thép có đường kính 3/4’’ chôn dưới nền phân xưởng , Do công suất các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng áptômát nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt, Bảng 8.4 – kết quả chọn áptômát trong các TĐL và cáp đến các thiết bị Tên máy Sồ trên bản vẽ Phụ tải áptômát Dây dẫn Pđm (kW) Itt (A) Mã Hiệu Iđm (A) Ikđđt/1,5 (A) Tiết diện Icp (A) Dô,thép NHÓM I Máy mài tròn vạn năng, 9 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy phay răng 10 4,5 11,4 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy phay vạn năng 11 7 17,73 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy tiện ren 12 8,1 20,51 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy tiện ren 13 10 25,32 C40a 40 33,33 4G2,5 41 3/4’’ Máy tiện ren 14 14 35,45 C40a 40 33,33 4G2,5 41 3/4’’ Máy tiện ren , 15 4,5 11,39 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy tiện ren, 16 10 25,32 C40a 40 33,33 4G2,5 41 3/4’’ Máy khoan đứng , 18 0,85 2,15 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Cộng theo nhóm I 61,75 156,36 Nhóm II Khoan bàn , 3 0,65 1,64 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy mài thô, 5 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy khoan đứng, 6 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy bào ngang, 7 4,5 11,39 Lò điện để luyện khuôn , 56 5 8,44 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Lò điện để lấu chảy babit, 57 10 16,88 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Lò điện để mạ thiếc, 58 3,5 5,91 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Quạt lò đúc đồng, 60 1,5 3,25 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy khoan bàn, 62 0, 65 1,64 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy uốn các tấm mỏng, 64 1,7 4,3 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy mài phá 65 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy hàn điểm, 66 13 32,89 C40a 40 33,33 4G2,5 41 3/4’’ Cộng theo nhóm II 48,9 107,61 Nhóm III Máy tiện ren , 17 20 50,64 C60N 63 52,5 4G4 53 3/4’’ Bàn 21 0,85 2,15 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy khoan bàn , 22 0,85 2,15 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Bể dầu có tăng nhiệt , 26 2,5 6,33 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy cạo , 27 1 2,53 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy nén cắt liên hợp , 31 1,7 4,3 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy mài phá , 34 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Quạt lò rèn , 36 1,5 3,8 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy khoan đứng, 38 0,85 2,2 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Cộng theo nhóm III 32,05 81,19 nhómIV Máy cưa kiểu đai , 1 1 2,53 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy mài thô, 30 2,8 7,09 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Bể ngâm dung dịch kiềm, 41 3 7, 6 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Bể ngâm nước nóng , 42 3 7,6 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy cuốn dây, 45 1,2 3,04 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ máy cuốn dây, 46 1 2,53 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt , 47 3 7,6 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Tủ xây, 48 3 7,6 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Máy khoan bàn , 49 0,65 1,65 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ chỉnh lưu sêlênium, 50 0,65 1,65 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Bể khử dầu mỡ , 55 3 7,6 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ chỉnh lưu selium 69 0,65 1,65 C60L 25 20,8 4G1,5 31 3/4’’ Cộng theo nhóm IV 22,3 56,49 Kết luận :Mạng điện hạ áp đã thiết kế thoả mãn yêu cầu về cung cấp điện ,các thiết bị lựa chọn trong mạng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mặt kỹ thuật và có tính khả thi cao Hình 13 mặt bằng đi dây phân xưởng sửa chữa cơ khí 10 9 11 12 15 16 18 17 13 14 3 5 6 7 55 56 57 58 60 62 64 65 66 38 21 27 22 36 34 31 26 1 30 41 42 45 46 47 49 50 48 69 Hình 14 : sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng SCCK Tủ chiếu sáng NS 250N NS 250N Tủ động lực 1 Tủ động lực 2 Tủ động lực3 Tủ động lực 4 NS 250N NS 250N NC 125H NC 125H NC 125H NC100H NC100H 9 10 11 12 13 14 16 15 18 NC 125H 5 9 6 7 56 57 58 60 62 64 30 3 65 17 22 27 31 38 36 34 21 26 Tủ chiếu sáng 69 1 41 45 42 46 48 47 49 55 50 Pvc(3x70 +50) Pvc(3x70 +50) Cáp 4G16 4G25 4G10 66 9 tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cho nhà máy 9,1 đặt vấn đề : Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong 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 số điện năng sản xuất ra ,hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không ,nâng cao hệ số công suất cosφ là một 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 tiêu dùng điện đều tiêu dùng 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 Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều , nó không sinh công Qúa trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động ,mỗi chu kì của dòng điện Q đổi chiều 4 lần ,giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kì của dòng điện bằng 0 ,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 dùng điện không nhất thiết phải là nguồn ,vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây ,người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện ,máy bù đồng bộ ,,,) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải ,làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng ,khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi ,do đó hệ số công suất cosφ của mạng được nâng cao , giữa P,Q và góc có quan hệ sau: φ = arctg khi lượng P không đổi ,nhờ có bù công suất phản kháng ,lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống ,do đó góc φ giảm có nghĩa là cosφ tăng lên , hệ số công suất cosφ đựơc nâng cao lên sẽ đưa đến các hiệu quả sau: .Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện , .Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện , .Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp , .Tăng khả năng phát của máy phát điện , Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ : .Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên :là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như :hợp lý hoá các quy trình sản xuất ,giảm thời gian chạy không tải của các động cơ ,thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn …Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không cần phải đặt thêm thiết bị bù , .Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng biện pháp bù công suất phản kháng ,Thực chất là đặt các thiết bị bù ờ gần các hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng ,nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng , 9,2 chọn thiết bị bù : để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng điện tĩnh ,máy bù đồng bộ ,động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích … ở đây ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy ,sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng ,không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp ,vận hành và bảo quản dễ dàng ,Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ ,vì thế có thể tuỳ theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc ,Tuy nhiên ,tụ điện cũng có một số nhược điểm nhất định ,Trong thực tế với nhà máy ,xí nghiệp có công suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất, Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù ,Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TBATG ,thanh cái cao áp ,hạ áp của TBAPX, tại các tủ phân phố ,tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn ,Để xác định chính xác vị trí và dung lượng thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể ,Song theo kinh nghiệm thực tế ,trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy ,thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đật tại thanh cái hạ áp của các TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lí vận hành , 9,3 xác định và phân bố dung lượng bù : Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau : Qbù = Pttnm(tgφ1- tgφ2).α Trong đó : Pttnm – phụ tải tác dụng tính toán của toàn nhà máy (kW); Pttnm = 2259,164 φ1- góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù , cosφ1 = 0,77 ; tg φ1= 0,8286; φ2- góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù , cosφ2=0,95, tg φ2 = 0,3287 α- hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù , α = 0,9 ÷ 1 với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần đặt : Qbù = 2259,164.(0,8286 - 0,3287) = 1129,36 (kVAr ); 9.3.2 phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng: Từ TBATG về TBAPX là mạng hình tia gồm bốn nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế như sau: Hình 12 – sơ đồ thay thế mạng cao áp để phân bố dung lượng bù TBATG RC1 RB1 RC 2 RB 2 RC 3 RB 3 RC 4 RB 4 Q1 – Qb1 Q2 – Qb2 Q3 – Qb3 Q4 – Qb4 Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của của mạng hình tia : Qbi = Qi - .Rtđ Q = - tổng phụ tải tính toán phản kháng của nhà máy, Q1 = 734,4(kVAr); Q2= 282,04(kVAr); Q3 = 645,45 (kVAr);Q4= 701(kVAr); Q = 2362,93 kVAr, Ri - điện trở nhánh thứ tự i (Ω) ; Ri = RB +RC RB - điện trở máy biến áp : RB = 0,5.ΔPn..103 (Ω) trạm có 2 máy biến áp làm việc song song; RC- điện trở của cáp ; Căn cứ vào các số liệu về máy biến áp và cáp đã tính ở phần trên ta có bảng kết quả sau: Bảng9.1 – kết quả tính điện trở của mỗi nhánh Nhánh RB (Ω) RC(Ω) R= (RB+ RC)(Ω) TBATG –B1 1,5 0,101 1,601 TBATG - B2 3,03 0,124 3,154 TBATG - B3 1,5 0,028 1,528 TBATG - B4 1,5 0,23 1,73 Điện trở tương đương cuả mạng (Ω): Rtđ = = = 0,46(Ω); Xác định công suất bù tối ưu cho nhánh: Qb1 = 734,4 - .0,46 = 380 (kVAr); Qb2 = 282,04 - .0,46 = 102,13 (kVAr); Qb3 = 645,45 - .0,46 = 274,09 (kVAr); Qb4 = 701 - .0,46 = 373 (kVAr); Chúng ta sử dụng tụ hạ áp bù cosφ điện áp 440 V do hãng DAE YEONG chế tạo ,đặt tại thanh cái hạ áp của các trạm, Kết quả phân bố dung lượng bù cho từng nhánh ghi trong bảng sau: Bảng 9.2 – dung lượng bù cho từng nhánh : Nhánh Qbù yêu cầu(kVAr) Loại tụ Qbù (kVAr) Số lượng Tổng Qbù (kVAr) TBATG-B1 380 DLE- 4D125K5T 125 4 500 TBATG-B2 102,13 DLE- 4D125K5T 125 1 125 TBATG- B3 274,09 DLE- 4D125K5T 125 3 375 TBATG-B4 373 DLE- 4D125K5T 125 3 375 Hình 13 – sơ đồ lắp ráp tụ bù cosφ cho trạm 2 máy biến áp Tủ áptômát tổng Tụ bù cosφ Tủ phân phối cho các phân xưởng Tủ áptômát phân đoạn Tụ bù cosφ Tủ phân phối cho các phân xưởng Tủ áptômát tổng Cosφ của nhà máy sau khi đặt bù : Tổng công suất phản kháng bù Qbù = 1375 (kVAr) Công suất phản kháng cần truyền từ hệ thống về nhà máy : Q= Qttnm – Qbù = 1830,344 – 1375 = 455,344 (kVAr); φ = arctg = arctg= 11,3955o Hệ số công suất sau khi đặt tụ bù : cosφ = 0,98; kết luận : Sau khi lắp đặt tụ bù cho lưới hạ áp của nhà máy thì hệ số công suất của nhà máy đã đạt yêu cầu của EVN. 10,THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 10,1 đặt vấn đề : Trong các nhà máy ,xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm ,nâng cao năng suất lao động ,an toàn trong sản xuất và sức khoẻ của người lao động ,nếu ánh sáng không đủ ,người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng ,hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ ,kết quả là hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất lao động thấp ,thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc , Cũng vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: Không bị loá mắt , Không bị loá do phản xạ . Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật che khuất. Phải có độ rọi đồng đều . Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 10.2 lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung : Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng Sửa Chữa Cơ Khí sẽ dùng bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam , Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích :2250 m2, Nguồn điện sử dụng :U = 220 V lấy từ tủ chiếu sáng của phân xưởng , Độ rọi đèn yêu cầu :E = 30 lx, Hệ số dự trữ k= 1,3 ; Khoảng cách từ đèn tới mặt công tác : H = h – hc – hlv = 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m; Trong đó : h- chiều cao của phân xưởng (tính đến trần của phân xưởng ), h = 4,5 m; hc – khoảng cách từ trần đến đèn ,h = 0,7 m; hlv – chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác , hlv = 0,8 m; Hệ số phản xạ của tường :ρtg = 30% Hệ số phản xạ của trần : ρtr = 50% Hình 14- sơ đồ tính toán chiếu sáng hc = 0,7 m hlv = 0,8m Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng SCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng: Công thức tính toán : F = lumen Trong đó : F – quang thông của mỗi đèn (lumen) , E - độ rọi yêu cầu(lx), S – diện tích cần chiếu sáng (m2) , k – hệ số dự trữ , n – số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng chung , ksd – hệ số sử dụng, Z – hệ số phụ thuộc vào loại đèn và tỉ số L/H ,thường lấy Z = 0,8 ÷ 1,4 Tra bảng 5,1 trang 134 trong sách “thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang” ta được L/H = 1,8 L = 1,8,H = 1,8,3 = 5,4 m; Phân xưởng có chiều dài 75 m, chiều rộng 30 m ;ta chọn L = 5m; ta sẽ bố trí đèn như sau : Ta sẽ có 6 dãy đèn theo chiều dài mỗi dãy cách nhau 5 m , mỗi dãy có 15 bóng đèn ,mỗi bóng cách nhau 5 m ,tổng cộng số bóng sử dụng = 90 bóng , Khoảng cách từ tường nhà phân xưởng tới dãy đèn là 2,5m ở hai đầu theo chiều dài , cũng tương tự theo chiều rộng, chỉ số của phòng : φ = với a,b lần lượt là chiều dài ,chiều rộng phân xưởng , φ = = 7,143 ; với hệ số phản xạ của tường 30% và của trần là 50% tra bảng ta được hệ số sử dụng :ksd = 0,60 ,Lấy hệ số dự trữ kdt= 1,3 , hệ số tính toán Z = 1,2 độ rọi E = 30 lx, Quang thông đèn : F = = 1950 lm, Ta chọn đèn sợi đốt có công suất mỗi đèn P = 200 W ,Quang thông F = 2528 (lm) ; Phòng sinh hoạt ta dùng đèn tuýp ; diện tích phòng sinh hoạt : 20x12,5 =250 m2, Tra bảng ta được L/H = 1,6 L= 1,6.3 = 4,8 m; ta lấy L = 5 m, Theo diện tích ta bố trí 3 dẫy theo chiều dài ,mỗi dãy cách nhau 5 m,mỗi dãy có 4 bóng ,mỗi bóng cách nhau 5m ; Khoảng cách từ tường tới các dẫy là 2,5m theo chiều dài và 1,25m theo chiều rộng , Tổng cộng ta dùng 12 bóng, Chỉ số phòng : φ = = 2,56 ; Tra bảng ta được hệ số sử dụng ksd = 0,63 ,hệ số dự trữ kdt = 1,5 ; hệ số tính toán Z = 1,2 ; độ rọi E = 20 lx, Quang thông đèn F = = 1190 lm; Ta dùng đèn ánh sáng trắng có công suất 30W ,quang thông F = 1230 lm; Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng Pcs = 90.200 + 12.30 = 18360 W = 18,360 (kW) ; 10,3 thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung : Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng trong phân xưởng gồm một áptômát tổng ba pha bốn cực và 9 áptômát nhánh một pha hai cực trong đó 6 áptômát cung cấp cho 6 dãy chính và 3 áptômát cung cấp điện cho 3 dãy của phòng sinh hoạt , Chọn áptômát tổng : Chọn áptômát tổng theo điều kiện sau: Điện áp định mức :Uđm.A ≥ Uđm = 380 V ‚ Dòng điện định mức : Iđm.A ≥ Itt = (Đèn huỳnh quang có cosφ = 0,85) =28(A); Ta chọn loại áptômát 4 cực C60a do hãng Merlin Gerlin chế tạo có , Uđm = 440 V; Iđm = 40 A ; Icắt = 3 kA; Chọn áptômát nhánh : Điện áp định mức : Uđm.A ≥ Uđm = 220 V ;(áptômát 2 cực) Dòng điện định mức :Iđm.A ≥ Itt = = 13,64 (A); Chọn áptômát loại C60H do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số Iđm = 20A; Icắt = 15 kA ; Uđm = 240 V ; 2 cực; đối với dãy đèn sinh hoạt Iđm.A ≥ Itt = = 0,64 (A); Ta chọn loại áptômát 2 cực NC45a do hãng Merlin Gerlin chế tạo có ,Uđm = 240V; Iđm = 6A ; Icắt = 4,5 kA; Chọn cáp từ tủ phân phối của phân xưởng tới tủ chiếu sáng : Chọn theo điều kiện phát nóng : k1.k2.Icp ≥ Itt = 28 (A) (theo kết quả chọn áptômát tổng) k1 = k2 = 1 ; Icp ≥ 28 (A) ; Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ ở đây là áptômát : Icp ≥ = = 33,33 A; Ta chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện (4G2,5) ,Icp = 41 A ; Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các đèn: Theo điều kiện phát nóng : k1.k2.Icp ≥ Itt(k1=k2= 1); đối với mỗi dãy trong 6 dãy chính : Icp ≥ Itt = = 13,64 A; Theo điều kiện phối hợp với áptômát : Icp ≥ = 16,67 A ; Ta chọn cáp 2 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tiết diện (2x1,5) ,Icp = 37 A ; đối với mỗi dãy trong 3 dãy sinh hoạt : Icp ≥ Itt = =0,64 (A); Theo điều kiện phối hợp với áptômát : Icp ≥ = 5A ; Ta chọn cáp 2 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo tiết diện (2x1,5) ,Icp = 37 A ; Hình 15 – sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng của phân xưởng Sửa Chữa Cơ Khí NS250N C60a Tủphân phối pxscck C60a C60H C60H C60H C60H C60H NC45a NC45a Hình 16 – sơ đồ mạng điện chiếu sáng phân xưởng SCCK FL FL FL FL FL FL FL FL FL FL FL FL Tpp chiếu sáng