Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp

Phần I Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp Chương I Giới thiệu chung về xí nghiệp 1. Loại ngành nghề, quy mô và năng lực của xí nghiệp 1.1. Loại ngành nghề: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao nhanh chóng. Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nước nói chung và nhà máy bơm nông nghiệp nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất ra sản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân. - Nhà máy chế tạo bơm nông nghiệp ra đời nhằm góp phần phục vụ cho nghành nông nghiệp trong quá trình công nghiệp nghành nông nghiệp. Nhà máychế tạo bơm nông nghiệpthuộc loại hình xí nghiệp cơ khí , sản xuất chủ yếu là các loại máy bơm phục vụ cho tưới tiêu ,xả nước đọng ... góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy. 1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp: - Xí nghiệp có tổng diện tích là 28025m2 nhà xưởng, bao gồm 12 phân xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 12MVA. - Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 2 . Quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp: PX SC cơ khí PXKC Kim loại PX LRáp cơ khí px rèn PX. Đúc PC GC Gỗ BPHC vàKHo trạm bơm PXSCCk Nén khí sản phẩm * BPHC & QL - Bộ phận hành chính và quản lý. * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa cơ khí. * PXLRCK - Phân xưởng lắp ráp cơ khí. * PXR - Phân xưởng rèn. * PXĐ - Phân xưởng Đúc. * PXGCG - Phân xưởng gia công gỗ. * PXKCKL - Phân xưởng kết cấu kim loại. - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II. - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. 3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. - Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng. - Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép DUCf = ± 5% Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi tần số f=50Hz. - Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện tần số f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng DUCf = ±2,5%. 3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp. - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại II là 67%. Phụ tải loại II lớn gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại II, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. Phạm vi đề tài. - Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn, đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình. - Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến: + Thiết kế mạng điện phân xưởng. + Thiết kế mạng điện xí nghiệp. + Tính toán công suất bù cho xí nghiệp. + Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương II xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn xí nghiệp. 1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí - Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm + Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 6 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau : + Nhóm 1: 24: 20: 19: 21: 17: 22: 15: 23: + Nhóm 2 : 28:29: 16:30:25:27:14: + Nhóm 3 : 3:2:1:4:26:5:6:10: + Nhóm 4: 7:8:9:18:11:12:13: + Nhóm 5 : 35:34:31:32:37:30:40: + Nhóm 6 : 33:39:38:43:36:42:41: Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm. Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 6 Công suất tổng (kw) 15,3 9,95 38,7 27,53 44,5 49,55 Số lượng máy 8 8 13 7 11 15 1.2 . Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng. a. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . b. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1 Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1. TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Công suất (kw) 1 Máy giữa 1 24 2,2 2 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1,0 3 Máy mài mũi khoan 1 19 1,5 4 Máy mài dao chuốt 1 21 0,65 5 Máy vạn năng 1 17 1,75 6 Máy mài mũi khoét 1 22 2,9 7 Máy khoan đứng 1 15 4,5 8 TB để hoá bền kim loại 1 23 0,8 Tổng 8 15,3 Công thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . S Ksdi . Pđmi. ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kw) + Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw) + Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị. (Bảng phụ lục 1 trang 253 TKCĐ). + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq . + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả - Ta thấy với nhóm máy công cụ có Ksd =0,16; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. Trình tự xác định nhq như sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Với nhóm 1, ta có n1 = 2 ; n = 8 - Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên. Ta có + Pđm : công suất định mức của n1 thiết bị. P1 = 4,5kw - Xác định n* và p* : Trong đó: - Từ các giá trị n* = 0,25 và p* = 0,3 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ] được nhq*= 0,93, vậy ta có nhq = n . nhq* = 8 . 0,93 = 7,44 Từ Ksd = 0,16 và nhq = 7,44 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] được Kmax = 2,48 vào công thức (2-1) tính được: Ptt = 2,48 . 0,16 (2,2+1+1,5+0,65+1,75+2,9+4,5+0,8) = 6,07(kw) Qtt = Ptt . tgj = 6,07.1,33 = 8,07 (KVAR) Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong bảng B2-3. Một số công thức được dùng để tính toán: - Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị: + Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm. - Công thức tính hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình: . (2-3) - Hệ số công suất trung bình: (2-4) - Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây. Pđm.tđ =Pđm.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw) Bảng kết quả tính toán B2-3 ở trang sau: Tên TB và nhóm TB Số lượng kí hiệu Công suất đạt Pđm (kW) Hệ số sử dụng Ksd cosj tangj Số TB hiệu quả Nhq Hệ số cực đại Kmax Iđm (A) Phụ tải tính toán Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt(A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Nhóm I Máy giữa 1 24 2,2 0,16 0,6/1,33 5,57 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1,0 0,16 0,6/1,33 2,53 Máy mài mũi khoan 1 19 1,5 0,16 0,6/1,33 3,79 Máy mài dao chuốt 1 21 0,65 0,16 0,6/1,33 1,64 Máy vạn năng 1 17 1,75 0,16 0,6/1,33 4,42 Máy mài mũi khoét 1 22 2,9 0,16 0,6/1,33 7,34 Máy khoan đứng 1 15 4,5 0,16 0,6/1,33 11,38 TB để hoá bền KL 1 23 0,8 0,16 0,6/1,33 2,02 Kết quả tính 8 15,3 0,16 0,6/1,33 4 3,11 38,69 6,07 8,07 10,09 15,33 Nhóm II Máy mài thô 1 28 2 0,16 0,6/1,33 5,06 Bàn đánh dấu 1 29 0,16 0,6/1,33 Máy cắt mép 1 16 4,5 0,16 0,6/1,33 11,38 Bàn thợ nguội 1 30 0,16 0,6/1,33 Máy khoan bàn 2 25 0,65 0,16 0,6/1,33 3,28 Méy ép tay kiểu vịt 1 27 0,16 0,6/1,33 Máy khoan đứng 1 14 2,8 0,16 0,6/1,33 7,08 Kết quả tính nhóm II 8 9,95 0,16 0,6/1,33 4 3,13 26,8 4,98 15,59 16,37 25,18 Nhóm III Máy tiện ren 2 3 10,0 0,16 0,6/1,33 25,3 Máy tiện ren 2 2 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy tiện ren 2 1 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 4 1,7 0,16 0,6/1,33 4,3 Máy để mài tròng 1 26 1,2 0,16 0,6/1,33 3,03 Máy doa toạ độ 1 5 2,0 0,16 0,6/1,33 5,06 Máy bào ngang 2 6 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy phay đứng 2 10 2,8 0,16 0,6/1,33 7,08 Kết quả tính 13 38,7 0,16 0,6/1,33 6 2,68 97,9 16,59 22,07 27,61 41,94 Nhóm IV Máy xọc 1 7 2,8 0,16 0,6/1,33 7,08 Máy phay vạn năng 1 8 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy phay ngang 1 9 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0,63 0,16 0,6/1,33 1,59 Máy mài trong 1 11 4 0,16 0,6/1,33 11,38 Máy mài phẳng 1 12 2,8 0,16 0,6/1,33 7,08 Máy mài tròn 1 13 2,8 0,16 0,6/1,33 7,08 Kết quả tính 7 27,53 0,16 0,6/1,33 7 2,68 69,63 11,8 15,7 19,64 29,83 Nhóm V 0,16 0,6/1,33 Máy tiện ren 2 35 14,0 0,16 0,6/1,33 70,84 Máy tiện ren 3 34 10,0 0,16 0,6/1,33 75,9 Máy tiện ren 3 31 4,5 0,16 0,6/1,33 34,15 Máy tiện ren 1 32 7,0 0,16 0,6/1,33 17,71 Máy khoan hướng tâm 1 37 4,5 0,16 0,6/1,33 11,38 0,16 0,6/1,33 Máy mài phá 1 40 4,5 0,16 0,6/1,33 11,38 Kết quả tính 11 44,5 0,16 0,6/1,33 8 2,87 221,36 20,43 27,17 34 51,65 Nhóm VI 17,71 Máy tiện ren 1 33 7,0 0,16 0,6/1,33 25,3 Máy bào ngang 1 39 10,0 0,16 0,6/1,33 7,08 Máy bào ngang 1 38 2,8 0,16 0,6/1,33 62,23 Máy biến áp hàn 1 43 24,6 0,16 0,6/1,33 22,77 Máy khoan đứng 2 36 4,5 0,16 0,6/1,33 1,64 Máy khoan bàn 1 42 0,65 0,16 0,6/1,33 136,73 Bàn 8 41 0,16 0,6/1,33 Kết quả tính 15 1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =P0. F (2-6) Trong đó : + P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) + F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2) - Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 2250 (m2) - Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Po =14 (W/m2) Thay vào công thức (2-6) được : Pcs =14.2250 = 31,5 (Kw). 1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Công thức: ( 2-7) Trong đó : + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw) + P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được: Pttpx = 0,85 .(6,07+4,98+16,59+11,8+20,43+24,65) + 31,5=71,84 (kw) Phụ tải phản kháng của phân xưởng. Qttpx=0,85.(8,07+15,59+22,07+15,7+27,17+32,79) = 103,18 (KVAR) Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng. Stt.px = Stt.px = Ittpx = Cosjpx = 1. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn xí nghiệp. 1.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng: Phụ tải động lực: - Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu (knc ). Công thức tính : Pđl = knc . Pđ Qđl = Qtt = Ptt . tgj (2-8) Trong đó : + Pđ : Công suất đặt của phân xưởng (kw) + knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trưng (tra sổ tay kỹ thuật). + tgj : Tương ứng với cosj đặc trưng của nhóm hộ tiêu thụ. Phụ tải chiếu sáng : tính theo công thức (2-6) ở trên. a. Tính toán cho phân xưởng kết cấu kim loại : Phân xưởng có công suất đặt Pđ = 1500 (kw) Diện tích : 2125 (m2) - Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ] knc =0,6 cosj =0,7 đ tgj =1,02 Tra bảng (PL1.3 TKCCĐ) Po = 15 (w/m2) ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên cosj =1 + Phụ tải động lực : Pđl = 0,6 . 1500 = 900 (kw) Qtt = Ptt . tgj = (Pđl + Pcs) . tgj = 929,75 . 1,02 = 948,34 (KVAR) + Công thức tính toán chiếu sáng: Pcs = P0 . F = 14 . 2125 = 29,75 (kw) + Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 900 +29,75 = 929,75 (kw) +Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng =1328(KVA) A b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác . Kết quả được được ghi trong bảng B 2-4: Bảng 2-4 Tên phân xưởng Pđ, kw Knc cosj tgj F (m2) Po w/m2 Pcs kw Pđl kw Ptt kw Qtt KVAR Stt KVA PX. Kết cấu kim loại 1500 0,6 0,7 1,02 2125 15 29,75 900 929,75 948,34 1328 PX. Lắp ráp cơ khí 2500 0,4 0,6 1,33 2750 16 44 1000 1044 1388,52 1740 PX. Đúc 1000 0,7 0,8 0,75 2250 10 22,5 700 722,5 541,8 903,12 PX. Nén khí 800 0,7 0,8 0,75 1250 15 18,75 560 578,75 434,06 723,43 PX. Rèn 2500 0,6 0,7 1,02 2750 15 41,25 1500 1541,25 1572 2201,78 Trạm bơm 460 0,7 0,75 0,88 1250 15 18,75 323 341,75 300,74 455,66 PX. CSCK 2250 14 31,5 71,84 103,18 146,03 PX. Gia công gỗ 400 0,5 0,7 1,02 2850 14 39,9 200 239,9 28,78 342,71 Bộ phận HC và Xưởng TK 50 0,7 0,8 0,75 3050 15 45,75 35 80,75 60,65 100,93 Bộ phận KCS&KHO 520 0,7 0,7 1,02 3125 20 62,5 364 426,5 435,03 609,28 Khu nhà xe 4375 15 65,62 65,62 Tổng 9730 28025 420,27 5976,99 5813,1 8550,6 2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: QttXN = kđt (KVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp: - Hệ số công suất của toàn xí nghiệp: 2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 5 năm sau: - Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai: S(t) = Stt (1 + a1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN. Trong đó: Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại. a1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (a1 = 0,083 - 0,101) (trang 262 sách CCDXNCN) t - Số năm dự kiến (t = 5 năm) Vậy S(5) = 7087 . (1 + 0,0685 . 5) = 9514,2(KVA) đ P(5) = S(5) . Cosj = 9514,2.0,75=7135,65 (Kw) 3. Xác định biểu đồ phụ tải: - Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp. - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn. - Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng . - Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp. - Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. 3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải: ( 2-10 ) Trong đó : + SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA) + Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm + m : tỉ lệ xích KVA/mm2 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải : Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm. Bảng tính kết quả R và acs : Bảng 2-5 Ký hiệu Tên phân xưởng Pcs Kw Ptt Kw Stt KVA m KVA/mm2 R, mm a0cs 1 PX. Kết cấu kim loại 29,75 929,75 1328 4 10,28 11,5 2 PX. Lắp ráp cơ khí 44 1044 1740 4 11,76 15,17 3 Phân xưởng đúc 22,5 722,5 903,12 4 8,47 11,21 4 Phân xưởng nén khí 18,75 578,75 723,43 4 7,58 11,66 5 Phân xưởng rèn 41,25 1541,25 2201,78 4 13,23 9,63 6 Trạm bơm 18,75 341,75 455,66 4 6,02 19,75 7 PX sửa chữa cơ khí 31,5 71,84 146,03 4 3,40 157,85 8 Phân xưởng gia công gỗ 39,9 239,9 342,71 4 5,22 59,87 9 Bộ phận hành chính & thiết kế 45,75 80,75 100,93 4 2,83 203,96 10 Bộ phận KCS& kho 62,5 426,5 609,28 4 6,96 52,75 11 Khu nhà xe 65,62 65,62 4 2,28 360 3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải. Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là ( xi, yi ) ta xác định được toạ độ tối ưu M0(x0, y0 ) Vòng tròn phụ tải : Góc phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực. acs Tên phân xưởng; Công suất tính toán của phân xưởng Xác định trọng tâm phụ tải của xí nghiệp: Công thức : Dịch chuyển ra khoảng trống, vậy ta có tâm phụ tải xí nghiệp: M (xo,yo)= M0(12,18;6) Vẽ hình Chương III. Thiết kế mạch điện cao áp của nhà máy Đ3.1. Đặt vấn đề: Việc lưa trọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống. Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu kinh tế sau: 1. Đảm bảo các chỉ tiêu kỷ thuật. 2. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp. 3.Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành. 4. An toàn cho người và thiết bị. 5. Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện 6. Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế. Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước: 1. Vạch các phương án cung cấp điện. 2. Lựa trọn vị tri, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp và trọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án. 3. Tính toán kinh tế – kỹ thuật để lựa trọn phương án hợp lý. 4. Thiết kế chi tiết cho phương án lựa trọn. * 3.2. Vạch các phương án cung cấp điện: Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cần lựa trọn cấp điện áp hợp lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy. Biểu thức kinh nghiệm để lựa trọn cấp điện áp truyền tải: U = U = 16 U = 17 Trong đó:u: Điện áp truyền tải tính bằng (kv) L: Khoảng cách truyền tải tính bằng (km) P: Công suất truyền tải tính bằng (kw) Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là: (có tính đến sự mở rộng trong tương tai 5á10 năm). sử dụng công thức: U = 4,34 Ta đã tính được phụ tải điện của nhà máy sau 5 năm. SNM(5) = 95142 KVA; cosjNM= 0,6 ị PNM(5) = SNM (5). cosjNM = 95142.0,6=5708 KW. Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy là 5 km. Ta tính được: U = 4,34 . Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến nhà máy là: Uđm = 35 (KV). * Các phương án cung cấp điện cho nhà máy: -Phân loại các hộ dùng điên trong nhà máy: Căn cứ vào tính năng và mức độ quan trọng của từng phân xưởng trong nhà máy có thể phân ra làm hai loại phụ tải sau: Phụ tải loại II gồm: + Phân xưởng kết cấu kim loại : (1328 KVA). + Phân xưởng lắp ráp cơ khí : (1740 KVA). + Phân xưởng đúc : (903,12 KVA). + Phân xưởng khí nén : (723,43 KVA). + Phân xưởng rèn : (2201,78 KVA). + Trạm bơm: (455,66 KVA). +Bộ phận hành chính và sưởng thiết kế : (100,93KVA) + Phân xưởng gia công gỗ: (342,71 KVA). Phụ tải loại II gồm: + Phân xưởng sử chữa cơ khí : (146,03 KVA). +Bộ phận KCS và kho thành phẩm: (609,28KVA) +Khu nhà xe: (65,62KVA) Vậy phụ tải loại II trong nhà máy chiếm một tỷ lệ là: Phụ tải loại II/ tổng phụ tải =7795,6/8550,6 = 0,91=91%. Tỷ lệ phần trăm này được áp dụng chung cho xí nghiệp và cho tường phân xưởng khi chọn dung lượng MBA. - Các kiểm sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn (35kv): Với điện áp truyền tải chọn được từ trạm khu vực tới ta có các phương án cung cấp điện cho nhà amý như sau: + Phương án I: Dùng sơ đồ dẫn sâu hình (3-1a). Khi đó điện áp 35kv từ hệ thống được dẫn vào trong nhà m áy theo sơ đồ đường dây chính liên thống kép, không biến áp. Các MBA giảm áp (35kv/0,4kv) được đặt trực tiếp tại các phân xưởng. + Phương áp II: Sơ đồ cung cấp điện tại chỗ chuyển từ sơ đồ cung cấp điện bên ngoài song cung cấp điện bên trong. Hình (3-1b). Với kiểu sơ đồ này, tại tâm phụ tải điện của nhà máy, đặt một trạm phân phối hạ áp (biến áp trung tâm) làm nhiệm vụ hạ điện áp 35kV xuống 10kV, phân phối đến các phân xưởng. Nếu dùng loại sơ đồ dẫn sâu (PAI) mặc dù giảm được 2MBA (35kv/10kV) giảm được tổn thất điện áp, điện năng trên đường dây, nhưng chi phí cho các MBA (35kv/0,4kv) và thiết bị đóng cắt cao áp (35kv) đắt hơn rất nhiều so với sơ đồ có đặt trạm phân phối hạ áp (PAII) hơn nữa phương án này khi dùng đường dây trên không trong xí nghiệp sẽ ảnh hưởng đến sản xuất mỹ quan, hành lang…loại sơ đồ dẫn sâu chỉ thích hợp khi các phân xưởng cách xa nhau. Nhà máy cơ khí địa phương với hàng chục phân xưởng đặt gân nhau. Qua phân tích và bằng kinh nghiệm thực tế cho thấy dùng (PAII) để cung cấp điện cho nhà máy là tối ưu. 3-2-1. Phương án về các trạm biến áp phương xưởng: Các trạm biến áp được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:1. Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu: Gồm tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp; an toàn và kinh tế. 2. Số lượng máy biến áp đặt trong các TBA: Được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển và lắp đặt; chế độ làm việc cảu phụ tải. Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy cung cấp điện không cao. Các TBA cung cấp cho hệ loại I và loại II. Chỉ nên đặt 2 MBA, hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA. 3. Dung lượng các MBA được chọn theo điều kiện:n. Khc.SđmB³Stt. Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm bơm có nhiếu hơn 1 MBA). (n -1). Kqt. SđmB ³Sttsc. Trong đó: N: Số máy biến áp có trong TBA. Khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, Khc =1. Kqt: Hệ số quá tải sự cố, Kqt = 1,4, nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải Ê 0,93. Sttsc: Công suất tính toán sự cố, khi sự cố 1MBA có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại II có 30% là phụ tải loại II nên: Sttsc=0,7.Stt. Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa thay thế. 1. Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng, trong đó:* Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại . trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song: n.Khc.SđmB³ Stt= 1328KVA. SđmB ³ Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1000 KVA. Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsc lúc này chính là công suất tính toán cuả phân xưởng cơ khí chính sau khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng con kho vật tư là phụ tải loại III nên khi sự cố ngừng cung cấp điện. (n -1).kqt.SđmB³Sttsc = 0,91.Stt. SđmB³ Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy Sđm = 1000 KVA là hợp lý. * Trạm biến áp B2: Cấp cho phân xưởng lắp ráp cơ khí. Trạm đặt 2MBA làm việc song song: n.khc.SđmB³Stt =1740+723,43=246,43 KVA. SđmB ³ Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 1600 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 lắp ráp và trạm bơm sau khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng. (n -1).kqt.SđmB³Sttsc = 0,91.Stt. SđmB³ Dùng máy 3pha 2 cuộn dây do LIÊN XÔ chế tạo loại TMH-1600, cóSđm=1600. Công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S/đm= 0,76.1600=1216(KVA). Tính tương tự ta có bảng tổng kết của 2 phương án sau Bảng kết quả chọn PAI:Kí hiệu PX Tên PX Stt(KVA) Số máy SđmB (KVA) Tên trạm 1 Phân xưởngkết cấu kim loại 1328 2 1000 B1 2 Phân xưởnglắp ráp cơ khí 1740 2 1216 B2 4 Phân xưởngnén khí 723,43 3 Phân xưởngĐúc 903,12 2 630 B3 11 Khu nhà Xe 65,62 5 Phân xưởngRèn 2201,78 2 1216 B4 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 146,03 1 180 B5 8 Phân xưởng gia công gỗ 342,71 2 180 B6 10 Bộ phận KCS-Nhà kho 609,28 2 630 B7 9 Bộ phận Hành chính +Thiết kế 100,93 6 trạm bơm 455,66 PAII: PAI:Kí hiệu PX Tên PX Stt(KVA) Số máy SđmB (KVA) Tên trạm 5 Phân xưởngRèn 2201,78 2 1216 B1 3 Phân xưởngĐúc 903,12 11 Khu nhà Xe 65,62 2 Phân xưởnglắp ráp cơ khí 1740 2 1216 B2 4 Phân xưởngnén khí 723,43 1 Phân xưởngkết cấu kim loại 1328 2 1000 B3 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 146,03 1 180 B4 8 Phân xưởng gia công gỗ 342,71 2 180 B5 10 Bộ phận KCS-Nhà kho 609,28 2 630 B6 9 Bộ phận Hành chính +Thiết kế 100,93 6 trạm bơm 455,66 3.2.2. Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng: trong nhà máy thường sử dụng các kiểu TBA 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 xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác. * Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một hoặc toàn bộ phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành bảo quản thuận lợi song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao. * Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của nhà máy cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giản tổn thất. Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư xây dựng trạm sẽ bị gia tăng. Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp nêu trên. Đảm bảo an toàn cho người cũng như thiết bị, đảm bảo mỹ quan công nghiệp ở đây sẽ sử dụng loại trạm xây, đặt gần tâm phụ tải, gần các trục giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất. -Xác định vị trí trạm biến áp B1 (phương án 1) cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí chính và kho vật tư: Xo1= Yo1= Với trạm B7cung cấp cho KCS+nhà kho,hành chính và trạm bơm Xo1= Yo1= tính tương tự ta có bảng sau: Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng được ghi trong bảng 3-1.Bảng 3.1-Kết quả xác định vị trí đặt các TBA phân xưởng. Phương án Tên trạm Vị trí đặt Xoi Yoi Phương án 1 B1 16 3 B2 20 6,1 B3 3 4 B4 9,5 2,8 B5 10,9 6,7 B6 9,9 12,8 B7 6,5 14 Phương án 2 B1 7,8 3,2 B2 20 6,1 B3 16 3 B4 10,9 6,7 B5 9,9 12,8 B6 6,5 14 3.2.3. Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: 1. Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng: a, Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Đưa đường dây 35kv vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ đưa điện trực tiếp vào các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao lực truyền tải của mạng. Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là tin cậy cung cấp điện không cao. Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và không tập trung nên ở đây ta không xét đến phương án này. b, Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG). Nguồn 35kv từ hệ thống quá TBATG được hạ xuống điện áp 10kv để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện. Song phải đầu tư xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp. Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy được xếp vào hộ loại II nên trạm biến áp trung gian đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện: n.SđmB ³Sttnm = 7087 KVA. SđmB³ Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm = 6300 KVA. Dùng máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do liên số chế tạo loại:TM-6300/35. có: Sđm = 6300KVA. Công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S/đm=0,76.6300 = 4788 KVA. Kiểm tra dung lượng MBA đã chọn theo sự cố: (n -1).kqtSđmB³Sttsc SđmB³ Thông số kỹ thuật của m áy biến áp trung gian: Loại Sđm KVA Uc (KV) UH (KV) DPo (Kw) DPN(Kw) UN % TM 6300 22 6,3 7,65 46,5 7,5 C, Phương án sử dụng trạm phân phối trung tam (PPTT). Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua PPTT. Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn. Trong thực tế đây là phương án thưởng được sử dụng khi điện áp nguồn không cao(Ê 22kv), công suất các phân xưởng tương đối lớn. 2). Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm: Dựa trên hệ trục tạo độ XOY đã chọn ta xác định được tâm phụ tải ở chương II. Xo = 12,6 Yo = 6 Vậy vị ttí tốt nhất để đặt TBATG hoặc PPTT có toạ độ: M (12,6;6). 3. Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp: Nhà máy thuộc hộ loại II, nên đường dây từ hệ thống đến 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 ở mạng cao áp trong nhà máy ta sử dụng sơđồ hình tia, lộ hép. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp phân xưởng đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn 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 cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hoà cáp xây dọc theo cáctuyến giao thông nội bộ. Từ những phân tích trên có thể đưa ra 3 phương án thiết kế mạng cao áp được trình bày trên các hình 3-1. Vẽ Hình: 3.3. Tính toán kinh tế – Kỹ thuật lựa chọn phương án hợp lý: Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán. Z=(Avh+atc)k+I2max. R2càmin Trong đó: Avh: Hệ số vận hành, Atc= 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 2: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất. C; Giá tiền 1kvh tổn thất điện năng C=1000 đ/kwh 3.3.1:Phương án 1: Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (TBATG) nhận điện từ hệ thống (35kv) về hạ xuống điện áp 10kv sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp B1,B2,B3,B4,B5, B6 B7 hạ điện áp từ 10kv xuống 0,4 kv để cung cấp điện cho các phân xưởng. 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng D trong các trạm biến áp: * Chọn máy biến áp phân xưởng: Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên (3-2-1) ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng doViệt Nam chế tạo. Bảng 3-2- kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án I: Tên TBA Sđm KVA Uc /UH KV DP0kw DPNkw UN% I0% Số máy đơn giá 103đ Thành tiền103đ TBATG 6300 22/6,3 7,65 46,5 7,5 0,9 2 476000 952000 B1 1000 6,3/0,4 2,1 12,6 5,5 1,4 2 117600 235200 B2 1216 6,3/0,4 2,8 18 5,5 1,3 2 190200 380400 B3 630 10/0,4 4,9 15 5,5 5 2 63800 127600 B4 1216 6,3/0,4 2,8 18 5,5 1,3 2 190200 380400 B5 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 1 26970 26970 B6 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 2 26970 53940 B7 630 10/0,4 4,9 4,1 5,5 5 2 63800 127600 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: K6 =2144910.103đ * Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: DA=n. DP0.t.+ .t KWh Trong đó: n: số máy biến áp ghép song song t: thời gian máy biến áp vạn hành, với máy biến áp vận hành suốt năm t = 8760 h t: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, tra bảng 4 – 1 (TL1) với Tmax= 4500h và cosj = 0,73 tìm được t = 3300 h. DP0, DPN – tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của MBA. Stt: thất công tính toán của TBA. SđmB: công suất định mức của MBA. Tính cho trạm biến áp trung gian: Sttnm = 7087 KVA. SđmB = 6300 KVA. DP0 = 7,65KVA. DPN = 46,5kw. Ta có: DA = n. DP0.t + t KWh = 2. 7,65 .8760 + .46,5. = 231119,37 Kwh. Các trạm biến áp khác cũng tính toán tương tự, kết quả cho trong bảng 3-3. Bảng 3-3- kết qủa tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án I: Tên trạm Số máy Stt (kva) SĐM (kva) DP0 (kw) DPN(kw) DA(kwh TBATG 2 7087 6300 7,65 46,5 231119,37 B1 2 1328 1000 2,1 12,6 73457 B2 2 2463,43 1216 2,8 18 18963,87 B3 2 968,74 630 4,9 15 144368,57 B4 2 2201,78 1216 2,8 18 105298,46 B5 1 146,03 180 4,9 4,1 90300,53 B6 2 342,71 180 4,9 4,1 110371,15 B7 2 1165,8 630 4,9 4,1 170598,48 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: DAB = 944477,43 kwh 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất tổn thất điện năng trong mạng điện: *Chọn các cao áp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biết áp phân xưởng: Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện ikt. Đối với nhà amý cơ khí địa phương làm việc 2 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Imax = 4500h sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng (trang 294, TL1) tìm được ikt = 3,1A./mm2. Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = Các trạm từ TBATG về các trạm biến áp phân xưởng: ILVmax = Dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cấp gần nhất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: Khc.Icp³Isc. Trong đó: Icp: Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp. Isc = 1,4 IđmBA. Khc = k1.k2. K1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1 K2: Hệ số điêu về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, cách rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi là 300mm. Theo tài liệu PL4.22 (TL1) tìm được k2 =0,93. Vì chiều dày cáp từ TBATG đến các ngăn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. ILVmax = Tiết diện kinh tế của cáp. Fkt= Tra bảng PL4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiểu chuẩn cáp gần nhất F=25mm2. Cáp đồng 3 lõi 10kv cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWWA (nhật) chế tạo có Icp = 140 A Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiệm phát nóng : 0,93.Icp = 0,93.140 = 130,2A. Cáp chọn đã thoả mãn: - Chọn cáp từ TBATG đến B2 ;B3; B4; B5; B6; B7;tính tương tự như trên ta có bảng kết quả chọn cáp của phương án I được ghi trong bảng 3-4 Bảng 3-4 – kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương ánI: đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) đơn giá (103Đ/m) thành tiền (103Đ/m) TBATG-B1 25 55 0,15 0,008 75 8250 TBATG-B2 35 90 0,668 0,06 105 18900 TBATG-B3 16 168 1,47 0,246 48 16128 TBATG-B4 35 140 0,668 0,093 105 29400 TBATG-B5 16 43 1,47 0,063 48 2064 TBATG-B6 16 180 1,47 0,264 48 17280 TBATG-B7 16 58 1,47 0,085 48 5568 B2 –4 3x150+70 75 0,124 0,009 225 33750 B3-11 3x35+25 23 0,524 0,012 60 2760 B7-9 3x35+25 70 0,524 0,036 60 8400 B7-6 3x35+25 120 0,524 0,062 60 14400 Tổng vốn đầu tư cho đường dây KD=156900.103đ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng . Ta chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau bỏ qua không xét đến trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án cụ thẻe đối với phương án 1 ta chỉ cần chọ cáp từ B2đến phân xưởng nén khí (4),B3đến ( 11), B7đến 9và 6.Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn , tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại điều kiện DUcp. * Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: DP= Trong đó R = đã xác định được ở bảng 3-4 N: Số đường dây đi song song. -Tổn thất DP trên đoạn cáp TBATG – B1: DP= - Các đường dây khác cũng được tính tương tự, kết quả cho trong bảng 3-5 Bảng 3-5.Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án I: đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) Stt(kva) DP (kw) TBATG-B1 25 55 0,15 0,008 1328 0,14 TBATG-B2 35 90 0,668 0,06 2463,43 3,64 TBATG-B3 16 168 1,47 0,246 968,74 2,3 TBATG-B4 35 140 0,668 0,093 2201,78 4,5 TBATG-B5 16 43 1,47 0,063 146,03 0,01 TBATG-B6 16 180 1,47 0,264 342,71 0,31 TBATG-B7 16 58 1,47 0,085 1165,8 1,15 B2 –4 3x150+70 75 0,124 0,009 723,43 0,04 B3-11 3x35+25 23 0,524 0,012 65,62 0,0005 B7-9 3x35+25 70 0,524 0,036 100,93 0,003 B7-6 3x35+25 120 0,524 0,062 455,66 0,12 Tổng tổn thất tác dụng trên dây dẫn ồDPD =12,2 kw. *Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức:DPD= ồDP t kwh Trong đó: t thời gian tổn thất công suất lớn nhất, tra bảng 4-1 (TL1) với Tmax = 4500 và cosjnm = 0,73. tìm được t=3300h. DPD = 12,2.3300 =40260 kwh. 3. Chi phí tính toán của phương ánI: Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và máy biến áp khác nhau giữa các phương án (k = kB+kD), những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA =DAB +DAD. Vốn đầu tư: K1= kB + kD = 2144910.10-3 +156900. 10-3= 2301,810.106đ. Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA1 = DAB +DAD = 944477,43 + 40260 = 984737,43. kwh. Chi phí tính toán: Z = (avh+act)k1 +c. DA1 = (0,1+0,2). 2301,810.106 +1000. 984737,43 =1675,280430.106đ. 3.3.2. Phương án II: Phương án 2 sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống về hạ xuống điện áp 10kv sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp : B1;B2 ;B3; B4; B5; B6. hạ điện áp từ 10kv xuống 0,4 để cung cấp điện cho các phân xưởng. 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp: *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các máy ở phần trên (3-2-1) ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp do Việt Nam chế tạo: Bảng 3-6. Kết quả lựa chọn MBA cho các TBA của phương án II: Tên TBA Sđm KVA Uc /UH KV DP0kw DPNkw UN% I0% Số máy đơn giá 103đ Thành tiền103đ TBATG 6300 22/6,3 7,65 46,5 7,5 0,9 2 476000 952000 B1 1216 6,3/0,4 2,8 18 5,5 1,3 2 190200 380400 B2 1216 6,3/0,4 2,8 18 5,5 1,3 2 190200 380400 B3 1000 6,3/0,4 2,1 12,6 5,5 1,4 2 117600 238200 B4 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 1 26970 26970 B5 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 2 26970 53940 B6 630 10/0,4 4,9 15 5,5 5 2 63800 127600 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: kB = 2159510.10-3đ *Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp: Tương tự như phương án I, tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được tính theo công thức sau: DA = n. DP0.t +DPN t (kwh) Kết quả tính toán trong bảng 3-7: Bảng 3-7- Kết quả tính toán tổn thất điện năng của TBA của PAII Tên trạm Số máy Stt (kva) SĐM (kva) DP0 (kw) DPN (kw) DA(kwh TBATG 2 7087 6300 7,65 46,5 231119,37 B1 2 3170,52 1216 2,8 18 165677,19 B2 2 2463,43 1216 2,8 18 18963,78 B3 2 1328 1000 2,1 12,6 73457 B4 1 146,03 180 4,9 4,1 48412,29 B5 2 342,71 180 4,9 4,1 110371,15 B6 2 1165,8 630 4,9 15 170598,48 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: DAB = 818599,26 kwh. 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện: *Tương tự như phương án I, từ TBATG về đến các trạm biến áp phân xưởng cấp cap áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện ikt. Sử dụng các lõi đồng với Imax = 4500h ta có ikt = 3,1 A/mm2. Tiến diện kinh tế của cáp: Fkt = Cáp cấp từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng là lộ kép:ILVmax = Chọn cáp đồng 3 lõi 10kv cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FuRuKaWa (nhật) chế tạo. Vì chiều dài cáp từ trạm BATG đến trạm BAXP ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. *Chọn cáp hạ áp từ trạm BAPX đến các phân xưởng: Tính tương tự như phương án I, cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép (Icp³Isc). Ta có bảng kết quả lựa chọn cáp dưới đây. Bảng 3.8. kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án II: Đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) đơn giá (103Đ/m) Thành tiền103Đ TBATG-B1 35 140 0,668 0,053 105 2940 TBATG-B2 35 90 0,668 0,06 105 18900 TBATG-B3 25 55 0,15 0,008 75 8250 TBATG-B4 16 43 1,47 0,063 48 2064 TBATG-B5 16 58 1,47 0,085 48 5568 TBATG-B6 16 180 1,47 0,264 48 17280 B1-3 3x150+70 95 0,124 0,011 225 42750 B1 -11 3x150+70 110 0,124 0,013 225 49500 B2-4 3x150+70 75 0,124 0,009 225 33750 B6-9 3x35+25 70 0,524 0,036 60 8400 B6-6 3x35+25 120 0,524 0,062 60 14400 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 230262.10-3đ * Xác định tổn thất công suất tác dụng đường dây: Tương tự như phương án I.DP trên các đường dây được xác định theo công thức: DP = Trong đó: R = (đã xác định ở bảng 3-8). N: số đường dây đi song song. Bảng 3-9. tổn thất công suất trên các đường dây của phương án II: Đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) Stt (kva) DP (kw) TBATG-B1 35 140 0,668 0,053 3170,52 9,43 TBATG-B2 35 90 0,668 0,06 2463,43 3,64 TBATG-B3 25 55 0,15 0,008 1328 0,14 TBATG-B4 16 43 1,47 0,063 146,03 0,01 TBATG-B5 16 58 1,47 0,085 342,71 0,09 TBATG-B6 16 180 1,47 0,264 1165,8 3,58 B1-3 3x150+70 95 0,124 0,011 903,12 0,08 B1 -11 3x150+70 110 0,124 0,013 65,62 0,005 B2-4 3x150+70 75 0,124 0,009 723,43 0,047 B6-9 3x35+25 70 0,524 0,036 100,93 0,003 B6-6 3x35+25 120 0,524 0,062 455,66 0,12 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn. ồDPD = 17,08 kw *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây theo công thức sau: DAD = ồDPD. t (kwh) = 17,08. 3300 = 56364 (kwh) 3. Chi phí tính toán của phương án II: Vốn đầu tư: k2 = kB +kD = 2159510.103 + 230262.103 = 2389,772.106 đ. Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: DA2 = DAB + DAD = 818599,26 +56364 =874963,26 kwh. Chi phí tính toán: Z2 = (avh + act). k2 + c. DA2 = (0,1 + 0,2).2389,772.106 +1000 . 916831,5 = 1633,76310.106đ. 3.3.3. Phương án III: Phương án sử dụng trạm BTAG nhận điện từ hệ thống về cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp B1; B2; B3; B4; B5; B5; B5; B5; hạ điện áp từ 10kv xuống 0,4 kv để cung cấp điện cho các phân xưởng. 1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp phân xưởng: *Chọn máy biến áp phân xưởng: Bảng 3-10. kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án III: Tên TBA Sđm KVA Uc /UH KV DP0kw DPN kw UN% I0% Số máy đơn giá 103đ Thành tiền 103đ TBATG 6300 22/6,3 7,65 46,5 7,5 0,9 2 476000 952000 B1 1000 6,3/0,4 2,1 12,6 5,5 1,4 2 117600 235200 B2 1000 6,3/0,4 2,1 12,6 5,5 1,4 2 117600 235200 B3 630 10/0,4 4,9 15 5,5 5 2 63800 127600 B4 630 10/0,4 4,9 15 5,5 5 2 63800 127600 B5 1600 6,3/0,4 2,8 18 5,5 1,3 2 190200 380400 B6 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 2 26970 53940 B7 180 10/0,4 4,9 4,1 5,5 7 2 26970 53940 B8 630 10/0,4 4,9 15 5,5 5 2 63800 127600 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: kB = 2293480.103đ. *Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp: Bảng 3-11. Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án III: Tên trạm Số máy Stt (kva) SĐM (kva) DP0 (kw) DPN (kw) DA(kwh TBATG 2 7087 6300 7,65 46,5 231119,37 B1 2 1328 1000 2,1 12,6 73456,91 B2 2 1740 1000 2,1 12,6 99735,8 B3 2 723,43 630 4,9 15 118483,26 B4 2 968,47 630 4,9 15 144368,57 B5 2 2201,78 1600 2,8 18 105298,46 B6 2 146,03 180 4,9 4,1 90300,53 B7 2 342,71 180 4,9 4,1 110371,15 B8 2 1165,8 630 4,9 15 170598,48 Tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 1143732,53 kwh. 2. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện: Tính toán tương tự như các phương án ta có bảng: Bảng 3.12- kết quả chọn cao áp và hạ áp của phương án III: Đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) đơn giá (103Đ/m) Thành tiền103Đ TBATG-B1 25 55 0,15 0,008 75 8250 TBATG-B2 25 90 0,15 0,013 75 13500 TBATG-B3 16 168 1,47 0,24 48 16128 TBATG-B4 16 140 1,47 0,20 48 13440 TBATG-B5 35 43 0,668 0,028 105 9030 TBATG-B6 16 58 1,47 0,085 48 5568 TBATG-B7 16 143 1,47 0,21 48 13728 TBATG-B8 16 180 1,47 0,264 48 17280 B3 - 11 3x35+25 23 0,524 0,012 60 2760 B8-9 3x35+25 70 0,524 0,036 60 8400 B8 -6 3x35+25 120 0,524 0,062 60 14400 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 122484.10-3đ *Tổn thất công suất trên đường dây: Tính toán tương tự như PAI. Ta có bảng: Bảng 3.13. tổn thất công suất trên đường các đường dây của phương án III: Đường cáp F (mm2) L (m) Ro (W/cm) R (W) Stt (kva) DP (kw) TBATG-B1 25 55 0,15 0,008 1328 0,14 TBATG-B2 25 90 0,15 0,013 1740 0,39 TBATG-B3 16 168 1,47 0,24 968,74 2,25 TBATG-B4 16 140 1,47 0,20 723,43 1,04 TBATG-B5 35 43 0,668 0,028 2201,78 1,35 TBATG-B6 16 58 1,47 0,085 146,03 0,01 TBATG-B7 16 143 1,47 0,21 324,71 0,22 TBATG-B8 16 180 1,47 0,264 1165,8 3,5 B3 - 11 3x35+25 23 0,524 0,012 65,62 0,0005 B8-9 3x35+25 70 0,524 0,036 100,93 0,003 B8 -6 3x35+25 120 0,524 0,062 455,66 0,12 Tổn g tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn: ồDPD = 9,03 kw * Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: DAD = ồDPD. tkwh. = 9,03. 3300 = 29799 kwh 3. Chi phí tính toán của phương án III: Chi phí tính toán Z3 của phương án III. Vốn đầu tư: K3 = kB +kD = 2293480.103 + 122484.103 = 2415,964.106đ. Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây:DA3 = DAB + DAD = 1143732,53 + 29799 = 1173531,53 kwh. Chi phí tính toán: Z3 (avh + act). k2 + c. DA3 = (0,1 + 0,2).2415,964.106+ 1000 . 1173531,53 = 1898,320730.106 đ. Bảng 3-14- tổng hợp chỉ tiểu kinh tế – kỹ thuật của các phương án: Phương án Vốn đầu tư (106đ) Tổn thất điện năng (kwh) Chi phí tính toán (106đ) Phương án1 2301,810 984737,43 1675,280 Phương án2 2389,772 874963,26 1633,763 Phương án3 2415,964 1173531,53 1898,320 Nhận xét: từ bảng trên ta thấy vốn đầu tư, tổn thấtđiện năng và chi phí tính toán của các phương án chênh lệch nhau không đang kể ở đấy phương án II có chi phí tính toán là nhỏ nhất, phương án thuận lợi trong công tác xây lắp, quản lý và vận hành, do vậy ta chọn phương án II làm phương án thiết kế. 3.4. thiết kế chi tiết cho phương án được chọn: 3.4.1: Chọn dây dẫn từ hệ thống về trạm biến áp trung gian. Đường dây từ hệ thống về TBATG của nhà máy dài 10km, sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép lộ kép. *Với mạng cáo có Tmax lớn dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế jkt ,tra bảng 5 (trang 294, TL1) dây dẫn AC, có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4500h, ta có jkt = 1,1A /mm2. Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn: Ittnm = Tiết diện kinh tế: FKT = Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70mm2. Tra bảng PL 4.12(TL1) chọn dây dẫn AC – 70 có Icp = 265 A. *Kiểm tra dây theo điều kiện sự cố đứt 1 dây: Isc 2.Ittnm = 2. 58,4= 116,8A Isc = 116,8 <Icp = 265A Dây dẫn đã thoả mãn điều kiện sự cố. *Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Với dây dẫn AC-70 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 2m theo PL 46 (TL 1) có: r0= 0,46 /km; xo = 0,4 /km. U = U<Ucp = 5%. Udm = 1750v. Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép vạy chọn dây AC-70. 3-4-2:Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh vận hành của phương án tối ưu: a, Sơ đồ nguyên lý: (trang bên) hình 3-2. B, Các thiết bị và nguyên tắc vận hành: *Các thiết bị: -Đường dây trên không 35kv dùng dây AC-35, có đặt máy cắt loại SF6. -Phía cao áp của trạmn BATT sử dụng hệ thống 1 thanh góp gồm hai hai phân đoạn chúng được liên hệ với nhau bằng máy cắt lạc (MCLL). Các máy cắt câp 10kv được sử dụng máy cắt hợp bộ, trên mỗi phân đoạn đặt các biến áp 3 pha năm trụ (BU). Phía cap áp 10kv trạm biến áp phân xưởgn dùng tủ cầu dao cầu chì chọn bộ. -Phía hạ áp (0,4kv) của trạm biến áp phân xưởng đặt áp tô mát liên lạc (ATLL). Nguyên tắc vận hành: Nếu vận hành kín: thì có ưu điểm là: tái phân bố đều, nhưng dòng gắn mạch lớn (vì tổng trở đường dây và MBA song song phải chia 2). Nếu vận hành hở: tuy tải phân bố không đều nhưng dòng ngắn mạch nhỏ gây nguy hiểm cho người và thiết bị. Vậy chọn phương thức vận hành hơ, tức là ở trạng thái bình thường các MCLL và ATLL luôn mở, các MBA làm việc độc lập với nhau: Khi một trong 2 MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD-CC cầu dao – cầu chì) phía cao áp và MC (AT) hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATLL) được đóng lại để liên thống giữa 2 phân đoạn. Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. 3.5. Các thiết bị và nguyên tắc vận hành: a. Các thiết bị: - Đường dây trên không 35kv dùng dây AC-95, có đặt máy cắt loại SF6. - Phía cao áp của trạm BATT đặt máy cắt SF6 và đầu vào trạm đặt chống sét van. - Phía hạ áp (10kv) của trạm BATT sử dụng hệ thống một thanh góp gồm hai phân đoạn, chúng được liên hệ với nhau bằng máy cắt liên lạc (MCLL). + Các máy cắt cấp 10kv được sử dụng máy cắt hợp bộ. + Trên mỗi phân đoạn ta đặt các biến điện áp 3 pha 5 trụ ( BU ). - Phía cao áp (10Kv) trạm biến áp phân xưởng dùng tủ cầu dao- cầu chì trọn bộ. - Phía hạ áp (0,4Kv) của trạm BAPX đặt Aptomat tổng (AT) và các Aptomat nhánh, trạm 2 MBA ta đặt thêm Aptomat liên lạc (ATLL). Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn xí nghiệp 35KV CSV MC BATT MC BU TG 10 KV MCLL TG 10 KV 0,4 KV Hình 3 - 6 B1 B2 B3 B5 B6 B4 b. Nguyên tắc vận hành: - Bình thường các MCLL, ATLL luôn mở, các máy biến áp làm việc độc lập với nhau (vận hành hở). - Khi một trong hai MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD-CC) phía cao áp và MC (AT) hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai phân đoạn - Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. Tủ cao áp CD - CC MBA 10/0,4KV Tủ Aptomat tổng Tủ Aptomat nhánh Hình 3.4. Sơ đồ nối trạm biến áp phân xưởng đặt 1 MBA Tủ cao áp Máy biến áp 10/0,4KV Tủ aptômát tổng Tủ aptômát nhánh Tủ A phân đoạn Tủ áptômát Tủ aptômát tổng Máy biến áp 10/0,4KV Tủ cao áp Hình 3.5. Sơ đồ đấu nối các trạm phân xưởng đặt 2 MBA. Chương IV: tính toán ngắn mạch 1. Mục đích tính ngắn mạch : - Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các thiết bị . - Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác cao nên có thể dùng những phương pháp gần đúng và ta có số giả thiết sau: + Cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống. + Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt, dao cách ly, aptomat,... + 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 trong tính toán sẽ phải sai số lớn dẫn đến chọn thiết bị không chính xác. 2. Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. 2.1.Chọn điểm tính ngắn mạch: - Để chọn khí cụ điện cho cấp 35kv, ta cần tính cho điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm biến áp trung tâm 35/10kv để kiểm tra máy cắt và thanh góp ở đây ta lấy SN = Scắt của máy cắt đầu nguồn. - Để chọn khí cụ điện cho cấp 10kv : + Phía hạ áp của trạm biến áp trung tâm, cần tính điểm ngắn mạch N2 tại thanh cái 10kv của trạm để kiểm tra máy cắt, thanh góp. + Phía cao áp trạm biến áp phân xưởng, cần tính cho điểm ngắn mạch N3 để chọn và kiểm tra cáp, tủ cao áp các trạm - Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0,4kv để kiểm tra Tủ hạ áp tổng của trạm. 2.2. Tính toán các thông số của sơ đồ: BATG MC ĐDK MC BATT BAPX Cáp DCL CC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ nguyên lý . HT XHT ZD ZBATT ZBAPX ZC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ thay thế . C,Tính các thông sổ trong hệ đơn vị tương đối chọn đơn vị cơ bản: Scb=100 (MVA) Ucb=U Ucb(1)=36,5 KV=> Ucb(1)=10,5 KV=> Ucb(1)=0,4 => . Tính điện kháng hệ thống: SN : Công suất ngắn mạch của MC đầu đường dây trên không (ĐDK), SN= Scắt = . Uđm . Iđm. Máy cắt đầu đường dây trên không là loại SF6, ký hiệu 8DB10 có Uđm=36kv, Iđm = 2500 Am Icđm = 31,5 kA. đ ĐDK Loại AC -70 có r0 = 0,46W/km; x0 = 0,42 W/km; l = 5km. RD = r0 . l. XD = x0 . l . Máy BATT: Loại TMH có Sđm = 6300 kVA , DPN = 64,5kw, UN% = 7,5. Tính RBATT và XBATT quy đổi về phía 10kV. đ .Các đường cáp 10kv: - Cáp từ BATT đến trạm B1 : (tra PLV-16: TKCĐ) có thông số sau: cáp có r0 = 0,668W/km; x0 = 0,113W/km; l = 0,140 km. đ RC = r0 . l. (W) XC = x0 . l.(W) Các đường cáp khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng B sau: Bảng 4-1 Đường cáp F, mm2 L, km X0 W/km r0 W/km RC, W XC, W BATT-B1 35 0,140 0,113 0,668 0,084 0,014 BATT-B2 35 0,090 0,113 0,668 0,054 0.009 BATT-B3 25 0,055 0,11 0,15 0,007 0,005 BATT-B4 16 0,043 0,128 1,47 0,057 0,004 BATT-B5 16 0,058 0,128 1,47 0,077 0,006 BATT-B6 16 0,180 0,128 1,47 0,24 0,02 Trạm biến áp phân xưởng : Trạm B1: MBA loại TMH có Sđm=1600sau khi hiệu chỉnh nhiệt độ có Sđm=1216(KVA) , DPN=18(KW) ,UN% =5,5. đ - Các máy BAPX khác được tính tương tự, kết quả ghi trong bảng sau Bảng 4-2 Máy biến áp Sđm kVA DPN kw UN% RB, W XB, W B1 1216 18 5,5 1,2 4,5 B2 1216 18 5,5 1,2 4,5 B3 1000 12,6 5,5 1,26 5,5 B4 180 4,1 5,5 12,65 30,5 B5 180 4,1 5,5 12,65 30,5 B6 630 15 5,5 3,7 8,7 3. Tính toán dòng ngắn mạch: Ngắn mạch tại điểm N1 : HT XHT ZD N1 - Sơ đồ thay thế Ta có : ZHTΣ1= RD+j (XHT+XT) = 0,173+j(0,05+0,16) = 0,173+j0,21 Trị số dòng ngắn mạch tại N1: - - ixk1 = Công suất ngắn mạch tại N1: - SN1 = Tính ngắn mạch tại điểm N2 : HT XHT ZBT N2 ZD - Sơ đồ thay thế Ta có : ZHTΣ2 = R HTΣ2 +jX HTΣ2 = (RD+RBT)+j(XHT+XT+XBT) = (0,173+0,117)+j(0,05+0,16+1,19) = 0,29+j1,4 Trị số dòng ngắn mạch tại N2: ixk2 = .Công suất ngắn mạch SN2 = Ngắn mạch tại N3: HT XHT ZBT N3 ZD ZC1 - Sơ đồ thay thế - Tính IN3 cho tuyến BATT - B1: Ta có : ZHTΣ3i=R HTΣ3i+jX HTΣ3i=(R HTΣ 2+Rci)+j(X HTΣ 2+Xci) =(0,29+ Rci)+j(1,4+Xci) Trị số dòng ngắn mạch : ixk3-C1 = - SN3i = Tính tương tự cho các đường cáp khác, kết quả được ghi trong bảng sau. Bảng 4-3 Đường cáp ZHTΣ2 Zci ZHTΣ3 Icb2 SN3 BATT-B1 0,29+j1,4 0,084+j 0,014 0,374+j1,414 5,5 3,76 68,38 BATT-B2 0,29+j1,4 0,054+j 0,009 0,344+j1,409 5,5 3,79 68,69 BATT-B3 0,29+j1,4 0,007+j 0,005 0,297+j1,405 5,5 3,82 69,65 BATT-B4 0,29+j1,4 0,057+j 0,004 0,347+j1,404 5,5 3,8 69,16 BATT-B5 0,29+j1,4 0,007+j 0,006 0,367+j1,406 5,5 3,78 68,83 BATT-B6 0,29+j1,4 0,24+j 0,02 0,53+j1,42 5,5 4,07 74,17 Ngắn mạch tại N4: HT XHT ZBT N4 ZD ZC ZBX - Sơ đồ thay thế ZHTΣ4i=R HTΣ3i+ZBi=R HTΣ 4+X HTΣ 4 .Công suất ngắn mạch : . SN4i= Tính tương tự cho các tuyến còn lại ta có bảng sau: Bảng 4-4: Đường cáp ZHTΣ3 ZBi ZHTΣ4i Icb3 IN4i SN4i BATT-B1 0,374+j1,414 1,2+j4,5 1,54+i5,91 144,3 23,59 16,43 BATT-B2 0,344+j1,409 1,2+j4,5 1,54+j59 144,3 23,66 16,39 BATT-B3 0,297+j1,405 1,26+j5,5 1,55+j69 144,3 20,40 14,13 BATT-B4 0,347+j1,404 12,65+j30 12,99+j31,4 144,3 24,24 2,94 BATT-B5 0,367+j1,406 12,65+j30 12,96+j31,4 144,3 4,24 2,94 BATT-B6 0,53+j1,42 3,7+j8,7 4,23+j10,12 144,3 13,15 9,11 4. Chọn và kiểm tra thiết bị: 4.1. Chọn và kiểm tra máy cắt . Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kv : UđmMC ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC ³ Icb - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt ³ IN - Dòng ổn định động, kA : Iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt : tđm.nh³ IƠ a. Chọn máy cắt đường dây trên không 35kV: .Máy cắt chọn được phải thoả mãn : Uđm.MC³ 35KV Iđm.MC³Icb=2.ILVMAX= =117(A) - Chọn máy cắt SF6 loại 8DB10 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm, kv Iđm, A Iđm.C, kA iđ, kA 8DB10 35 2500 40 110 - Kiểm tra: Iđm.MC ³ Icb =117(A) Iđm.cắt ³ IN1 = 5,8 (KA) iđm.đ ³ ixk = 14,76(kA) Máy cắt có dòng định mức Iđm =2500A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. b. Chọn máy cắt hợp bộ 10kv : - Các máy cắt nối vào thanh cái 10kv Icb= .chọn cùng một loại SF6, ký hiệu 8DC11 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm,kV Iđm, A Iđm.C, 2s kA iđ, kA 8DC11 10 1250 25 63 - Kiểm tra : Iđm.MC ³ Icb = 409 (A) Iđm.cắt ³ IN2 = 3,84 (kA) iđm.đ ³ ixk =9,77 (KA) 4.2. Chọn và kiểm tra dao cách li cấp 35 kV: Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kV : UđmDCL ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL ³ Icb - Dòng ổn định động, kA : iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt, kA : tđm.nh.I2 đm.nh ³ tqđ.I2Ơ Chọn dao cách li đặt ngoài trời, lưỡi dao quay trong mặt phẳng nằm ngang loại 3DE do SIEMENS chế tạo: Loại PПH3-2 35/600 Điều kiện Loại PПH 10/600 Điều kiện Điện áp 35KV=35KV Điện áp 10(KV)=10(KV) Dòng điện 600(A)>117(A) Dòng điện 600(A)>409(A) Dòng điện ổn định 80(KA)>14,76(KA) Dòng điện ổn định 35(KA)>9,77(KA) 3. Chọn tủ cao áp trọn bộ cấp 10kv : - Chọn tủ cao áp trọn bộ, có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6 do SIEMENS chế tao, loại 8DH10 Loại tủ Uđm, kV Iđm, A INt, kA IN max, kA Thiết bị 8DH10 12 200 25 63 Dao cắt phụ tải Cầu chì 4.4 Chọn và kiểm tra cáp : Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, cáp được đặt trong hầm cáp : Đường cáp F, 1lõi mm2 Hình dạng ICP, 250c A IN, 1s kA Uđm, kV BATT-B1,2 35 Vặn xoắn 170 3,57 10 BATT-B3 25 Vặn xoắn 140 3,37 10 BATT-B4,5,6 16 Vặn xoắn 110 2,28 10 - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Trong đó : a- hệ số nhiệt độ, với đồng a=6. tqđ- thời gian qui đổi, s. - Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện được coi là ngắn mạch xa nguồn: IƠ=I” do đó thời gian qui đổi lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch. tqđ = tnm = tbv + tmc . Ta lấy: + Thời gian tác động của bảo vệ : tbv =0,02 s + Thời gian tác động của máy cắt :tmc =0,1 s đ Thời gian quy đổi tqđ =0,5 s=tNM .Với tuyến cáp có tiết diện 35mm2 có: . a.INM= 6 . 3,57.=15,1<35mm2 =>Thoả mãn: .Với tuyến cáp có tiết diện 25mm2 có: . a.INM= 6 . 3,37.=14,29<25mm2 =>Thoả mãn: .Với tuyến cáp có tiết diện 16mm2 có: . a.INM= 6 . 2,28.=9,67<16mm2 =>Thoả mãn: Như vậy cáp đã chọnlà hợp lý: 4.5. Chọn và kiểm tra Aptomat . -Các thiết bị điện ở mạng hạ áp như aptômat,cầu dao,cầu chì thường được chọn theo các điều kiện : điện áp, dòng điện và các điều kiện ở từng trường hợp làm việc cụ thể.Do đóđể thuận tiện cho viêc thiết kế lắp đặt,cácnhà chế tạo đã tính toán để các thiết bị có thể làm việc ổn định ở mạng hạ áp sau máy biến áp có dung lượng 1000(KVA).vì vậy khi công suất của các MBAhạ áp không quá 1000(KVA).thì các thiết bị sau MBA không cần phải kiểm tra lại các điều kiện về ổn định nhiệt và ổn định đông,chỉ cần kiểm tra khả năng của dòng ngắn mạch ,chọn dùng các aptomatcủa hãngMexLinGeRin đặt trong vỏ tủ tự tạo - Với trạm 2 MBA ta đặt 2 tủ aptomat tổng, 2 tủ aptomat nhánh và 1 tủ aptomat phân đoạn. - Với trạm 1MBA ta đặt 1 tủ aptomat tổng và 1 tủ aptomat nhánh. .Cụ thể chọn như sau: - Dònglớn nhấtquaAptomat tổng :MBA:1216(KVA) IN4=23,66(KA)<IcđmA - Dònglớn nhấtquaAptomat tổng :MBA:1000(KVA) IN4=20,40(KA)<IcđmA - Dònglớn nhấtquaAptomat tổng :MBA:630(KVA) IN4=13,15(KA)<IcđmA - Dònglớn nhấtquaAptomat tổng :MBA:180(KVA) IN4=2,94(KA)<IđmA .Chủ loại và số lượng Aptomatđược ghi trong bảng 4-5 Bảng 4-5 Trạm biến áp Loại Số lượng Uđm ( V ) Iđm (A) ICắt (kA) I”N4 (kA) B3 (2x1000 KVA) CM1600N C801N 3 4 690 690 1600 800 50 25 20,40 B6 (2x 630KVA) C1001N C600E 3 4 690 500 1000 600 25 15 13,15 B1, B2 (2 x 1216 KVA) CM2000N C801N 3 4 690 690 1600 600 50 25 23,66 B4 (1 x180KVA) C801N NS400N 3 4 690 500 800 400 15 5 4,24 B4 (1 x180KVA) C801N NS400N 1 2 690 500 800 400 15 5 4,24 4.6. Chọn và kiểm tra thanh dẫn: - Thanh dẫn cấp điện áp 10kv được chọn thanh dẫn đồng cứng. Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: K1 . K2 . ICP ³ Icb. - Thanh dẫn đặt nằm ngang : K1=0,95. - K2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Trong đó : qcp =700c : nhiệt độ cho phép lớn nhất khi làm việc bình thường. q0 =350c : nhiệt độ môi trường thực tế. q0 =350c : nhiệt độ môi trường xung quanh. đ K2 = 0,88 - Chọn Icb theo điều kiện quá tải của máy biến áp: Chọn thanh dẫn đồng, tiết diện tròn 40x4, có dòng Icp =625(A) Kiểm tra điều kiện ổn định động: dcp ³ dtt a h b - Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch : Trong đó : l =80cm : khoảng cách giữa các sứ . a =50cm : khoảng cách giữa các pha. ixk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha, A ta có : ixk =.1,8 . I”N2 =.1,8 .3,84 = 9,77(KA)=9770(A) đ Ftt =1,76.10-8..97702 = 2,68 KG. - Mô men uốn : - ứng suất tính toán : (cm3) Thanh dẫn có b =0,4cm ; h = 4cm đ ứng suất cho phép của thanh dẫn đồng dcp=1400kG/cm2 đ dcp >> dtt=20,15 (kG/cm2). Kiểm tra ổn định nhiệt : Ta có: a =6; IƠ= I; tqđ = 0,5s đ a. IƠ= 6 . 3,84 . = 16,29 mm2 . đ S =40 . 4 = 160mm2>> 16,29mm2 . 4.7. Chọn và kiểm tra sứ : Ftt Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo loại OШH-10-500(ШH-10) Có Uđm =10kv, Fph =500 KG. - Kiểm tra ổn định động : Fcp ³ Ftt. Thanh dẫn đặt nằm ngang nên lực tác động cho phép trên đầu sứ là Fcp=0,6Fph đ 0,6 Fph ³ Ftt . đ , sứ chọn thoã mãn. 4.8. Chọn biến dòng điện BI - Chọn biến dòng do SIEMENS chế tạo loại 4MA72 có thông số kỹ thuật cho ở bảng sau. Ký hiệu Uđm kV Uchịu đựng kV Uchịu áp xung kV I1 đm A I2.đm A Iôđ.động kA 4MA72 12 28 75 20 - 2500 1 hoặc 5 120 4.9. Chọn máy biến áp BU - Chọn máy biến điện áp 3 pha 5 trụ do Liên Xô chế tạo loại HTM-10 có các thông số kỹ thuật sau: Loại Uđm, V Công suất định mức theo cấp chính xác VA Sđm VA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 HTM-10 10000 100 120 120 480 1200 Chương V: tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện xí nghiệp 5.1. ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng trong xí nghiệp 1.các biện pháp nâng cao cosj. . Có 2nhóm biện pháp a. Nâng cao hệ số công suất cosj tự nhiên, - Là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Qtiêu thụ như: áp dụng các quy trình công nghệ tiên tiến , sử dụng hợp lý các thiết bị điện . Như vậy, nâng cao hệ số cosj đem lại hiệu quả kinh tế , mà không phải đặt thêm thiết bị bù . b. nâng cao hệ số công suất cosj bằng phương pháp bù. -Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng cho chúng, giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây. Do đó nâng cao được hệ số cosj của mạng . 2. ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosj Hệ số công suất cosj được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau. *Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện Tổn thất công suất trên đường dây được tính như sau : Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta gảm được tổn thất công suất ∆P(Q)do Q gây ra. *Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện tổn thất điện áp được tính như sau Giảm lượng Q truyền tải trên đường dây, ta gảm được thành phần ∆U(Q)do Q gây ra. *Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA : khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức làphụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng .Dòng điện chạy trên dây dẫn và MBA được tính như sau: Vậy với cùng mmột tình trạng phát nóng nhất định của đường dây (MBA) (tức I= const), ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng Pcủa chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà ta phải tải đi . vì vậy nếu cosj của mạng được nâng cao (giảm lượng Qphải truyền tải)thì khả năng truyền tải của chúng sã được tăng lên. Vì những lý do trên mà công việc nâng cao hệ số công suất cosj bù công suất phản kháng đã trở thành vấn đề quan trọng , cần được quan tâm đúng mức trong thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện. II.Xác định dung lượng bù của toàn xí nghiệp. 1. Xác định hệ số công suất trung bình (cosjtb) của toàn xí nghiệp Hệ số ( cosjtb)của toàn xí nghiệp được xác định theo công thức . Trong đó: cosjpxi : Hệ số công suất của phân xưởng thứ i trong xí nghiệp . Pttpxi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (gồm cả phụ tải chiếu sáng). n: Số phân xưởng trong xí nghiệp: cosjtb = = Hệ số cosj tối thiểu do Nhà nước quy định. Hệ số công suất cosj là một chỉ tiêu để đánh giá 1 xí nghiệp có dùng điện tiết kiệm và hợp lý hay không. Hiện nay Nhà nước đã ban hành các chính sách khuyến khích các hộ dùng điện nâng cao hệ số công suất cosj theo quy chế thưởng phạt cosj do Nhà nước quy định đối với các nhà máy và xí nghiệp lớn thì hệ số công suất cosj phải đạt từ (0,85 á 0,95). 3. Xác định dung lượng bù của toàn nhà máy. Hệ số công suất của xí nghiệp cosjtb = 0,71 không đạt mức quy định của nhà nước. Vì vậy cần đạt các thiết bị bù để nâng cao hệ số công suất của xí nghiệp đạt tới cosj = 0,9 khi đó dung lượng bù của nhà máy được xác định theo công thức: QbS = Pttxn (tgj1 - tgj2) Với conj1 = 0,71 ị tgj1 = 0,991. cosj2 = 0,9 ị tgj2 = 0,484 Pttxn = 5976,99 ị QbS = 5976,89 (0,991 - 0,484) = 3030,33 kVAr III. Lựa chọn vị trí và thiết bị bù. 1. Lựa chọn thiết bị bù. Thiết bị phải được lựa chọn trên cở sở so sánh kinh tế, kỹ thuật. a. Tụ điện: là loại thiết bị điện tính làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng. Ưu điểm: Tổn thất công suất tác dụng bé, lắp ráp bảo quản dễ dàng, hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay cùng 1 lúc vì tụ được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, nên trong quá trình sản xuất khi phụ tải tăng ta ghép thêm tụ vào mạng. Nhược điểm: nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện, rễ bị phá hỏng khi sảy ra ngắn mạch, khi điện áp tăng đến 1,1 Uđm tụ sẽ bị chọc thủng, mặt khác khi đóng tụ bù vào mạng, trong mạng sẽ có dòng điện xoay, khi tụ cắt ra khỏi mạng, trên cực của tụ điện vẫn còn điện áp dư nguy hiểm cho người vận hành. b. Máy bù đồng bộ: Là 1 loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. Ưu điểm: do không có phụ tải trên trục nên máy bù đồng bộ được chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ cùng công suất ở chế độ quá kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Vì vậy ngoài công dụng bù công suất p hản kháng, máy bù còn là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp. Nhược điểm: Vì có phần quay nên nắp ráp, vận hành, bảo quản khó khăn, giá thành cao hơn nhiều so với tụ điện, chỉ dùng được ở những nơi cần bù tập trung dung lượng lớn. - Qua phân tích ưu nhược điểm của tụ điện tĩnh và máy bù đồng bộ ta thấy dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng cho xí nghiệp là hợp lý nhất vì dung lượng cần bù của xí nghiệp không lớn lắm. Qbs = 3030,33 kVAr < 5000 kVAr. 2. Vị trí đặt thiết bị bù. Thiết bị bù có thể được đặt ở phía điện áp của (> 1000V) hoặc ở điện áp thấp (< 1000V), nguyên tắc bố trí thiết bị bù là làm sao đạt được chi phí tính toán nhỏ nhất. Với thiết bị bù là tụ điện tính, có các cách đặt sau: - Tụ điện, điện áp cao được đặt tập trung ở thanh cái của trạm BATT. + Ưu điểm: Dễ dàng theo dõi, vận hành các tụ điện, có khả năng tự động hoá điều chỉnh dung lượng bù, tận dụng hết khả năng của tụ điện. + Nhược điểm: Không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó, không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp. Cách điện này chỉ thích hợp với các thiết bị bù là máy bù đồng bộ. * Tụ điện áp cao (10kV) được đặt tập trung ở thanh cái điện áp cao của trạm BAPX. + Ưu điểm: Giá thành của tụ điện (10kV) rẻ hơn so với tụ 0,4 kV (cùng dung lượng) nên giảm được chi phí đầu tư ban đầu. + Nhược điểm: Tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng là thấp, là rất ít. * Đặt tụ điện áp thấp (0,4kV). + Nếu đặt phân tán các tụ bù ở từng thiết bị điện thì có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp và điện năng. Song với cách đặt này thì khi thiết bị nghỉ thì tụ cũng nghỉ theo, nên hiệu suất sử dụng không cao, theo dõi, vận hành khó khăn, cách đặt này chỉ dùng để bù cho những động cơ không đồng bộ công suất lớn. + Đặt tụ điện tập trung tại các thanh cái điện áp thấp của trạm BAPX. Ưu điểm: Tự động điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp của mạng. Nhược điểm: Không giảm được tổn thất trong mạng phân xưởng, tuy nhiên, trong bước tính toán sơ bộ, vì thiếu các số liệu của mạng điện phân xưởng nên không đặt tụ điện thành từng nhóm ở tụ phân phối động lực được. Tóm lại vấn đề bây giờ là nên đặt tụ bù về phía sơ cấp hay thứ cấp hay cả sơ cấp và thứ cấp của TBPX. Ta cần phải giải bài toán tìm dung lượng bù tủ của phía điện áp thấp. IV. Phân phối tối ưu dung lượng bù. Như đã phân tích ở mục (III-2) việc đặt phân tán các nhóm tụ ở gần phụ tải sẽ làm tăng chi phí về quản l‎ý vận hành mặc dù có thể giảm được tổn thất nhiều hơn song việc thực hiện thường phức tạp hơn, nên phần lớn các xí nghiệp hiện nay thực hiện việc bù tập chung và dùng tụ điện để thực hiện. Vị trí bù thường đặt tại thanh cái các TBAPX (không đặt tại thanh cái trạm BATT nhằm giảm tổn thất trên lưới cao áp của mạng xí nghiệp) và vì vậy vị trí đặt tụ có thể của lưới xí nghiệp sẽ như hình vẽ (H.V.1). Vấn đề là dung lượng của mỗi điểm trên cần phải được tính toán để đạt được hiệu quả tối đa, có nghãi là phải tiến hành phân phối dung lượng bù tối ưu, để giải quyết bài toán này thông thường người ta tiến hành phân phối dung lượng bù về các nhánh trong cùng 1 cấp điện áp sau đó sẽ tiến hành phân phối dung lượng bù (của mỗi nhánh) về phía cao và hạ của từng trạm BAPX và như vậy có thể áp dụng các công thức về phân phối dung lượng tối ưu đã có. Tính tụ thực hiện việc phân phối áp dụng lượng là: 1. Sơ đồ bố trí tụ. Hình V.1 2. Sơ đồ tính toán: Để tiến hành phân phối dung lượng bù tối ưu ta thiết lập sơ đồ tính toán trong đó các phần tử của hệ thống chỉ được thay bằng các điện trở (vì hàm mục tiêu ở đây là tối thiểu hoá tổn thất điện năng trong hệ thống điện). Hình V.2. Hình V.3 Với Rtđi = Rci + Rbi. Rci: Điện trở của đường cáp thứ i từ TBATT đến TBAPX (Bi) Rci = Goi. li Bbi: Điện trở của máy BAPX thứ i. RBi = Ta có bảng kết quả tính toán điện trở tương đương các nhánh. i Li Roi W/Km RCi (W) DPNi SđmBi Uđm (kV) RBi Rtđi 1 0,140 0,668 0,093 18 1216 10 1,2 1,293 2 0,090 0,668 0,06 18 1216 10 1,2 1,26 3 0,055 0,15 0,008 12,6 1000 10 1,26 1,268 4 0,043 1,47 0,063 4,1 180 10 12,65 12,66 5 0,058 1,47 0,085 4,1 180 10 12,65 12,73 6 0,180 1,47 0,264 15 630 10 3,7 3,96 3. Phân phối dung lượng bù trong cùng một cặp điện áp. Để phân bố dung lượng bù tối ưu vào các nhánh ta thể sử dụng công thức sau: Qbi = Qi - (QS - QbS). (6 - 2 TL1). Trong đó: Qbi: Công suất cần bù của nhánh i. Qi: Công suất phản kháng của nhánh i. QS: Tổng công suất phụ tải phản kháng của mạng. QSb: Tổng công suất cần bù phân phối. Ri: Điện trở của nhánh thứ i. RtđS: Điện trở tương đương của mạng hình tia, tính theo biểu thức. ị RtđS = 0,18 (W). Ta đã có: QS = = 5813,1 (kVAr). QbS = 3030,33 (kVAr). Vậy: Qbi = Qi - (QS - QbS). = Qi - (5313,1 - 3030,33). = Qi - 410,89 (kVAr) Ta có bảng kết quả. Nhánh 1 2 3 4 5 6 Qi (kVAr) 2179 1822,58 948,34 103,18 342,71 1165,87 Rtđi 1,293 1,26 1,268 12,66 12,75 3,96 Qbi (kVAr) 1868 1496 624 70,72 310 1062 Phân phối dung lượng bù về phía cao và họ của trạm biến áp. Dung lượng bù của các nhánh vừa tính được kháng nhất thiết phải đặt tất cả ở phía hạ áp của TBAPX vì nếu đặt ở đó thì tránh được tổn thất công suất phải truyền tải qua MBA, nhưng ngược lại, ta phải dùng tụ điện hạ áp có giá trị 1 kVAr đắt hơn ở phía cao áp. Vì vậy để giải quyết triệt để vấn đề phân phối dung lượng bù ta tiến hành phân phối dung lượng bù lần nữa cho mỗi trạm xem lượng công suất bù vào mỗi trạm vừa tính được sẽ có tỉ lệ bao nhiêu phần trăm đặt ở phía cao áp, còn lại sẽ ở hạ áp hay toàn bộ đặt ở hạ áp hoặc cao áp của trạm. Ta có thể tính dung lượng bù tối ưu ở phía hạ áp của trạm bằng công thức sau; Qbhi = Qi = Trong đó: Qi: Công suất phản kháng của phụ tải nhánh i (kVAr). avh: Hệ số vận hành lấy bằng 0,1. atc: Hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư (lấy atc = 0,2) U: Điện áp định mức phía cao áp của MBA (U = 10kV). T: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất T = 4000h. C: giá thành 1kWh điện năng tổn thất C = 750 đ/kWh. RBi: Điện trở của máy biến áp trạm i (W). Ki = Khi - Kci: Mức chênh lệch của 1 kVAr tụ bù hạ áp và cao áp (đồng/kW) (của nhánh i). Chọn dùng 2 loại bộ tụ 3 pha. Loại 1: KC2 - 0,38 - 50 - 3Y3 (Q = 50 kVAr) Loại 2: KC2 - 0,38 - 40 - 3Y1 (Q = 40 kVAr) Đối với loại 1: Khi = = 173260 đ/kVAr. 86663000 là giá trị của bộ tụ loại 1: (Q = 50kVAr) tra trong bảng đơn giá xây dựng cơ bản - Bộ Xây dựng). Mặt cách gần đúng. KCi = đ/kWAr. Vậy KI = Kh - KCi = 173260 - 86630 = 86630 (đ/kVAr). Nếu Qbh > 0 thì công suất cần bù phía cao áp. Qbc = Qbi - Qhb Trạm i Qi (kVAr) Qbi (kVar) Qbộ tụ (kVAr) Ki đ/kVAr LBi (W) Qbh Qbc 1 2179 1868 50 86630 1,2 1818 50 2 1822,58 1496 50 86630 1,2 1461 35 3 948,34 624 50 86630 1,26 604 20 4 103,18 70,72 50 86630 12,65 68,96 1,76 5 342,71 310 50 86630 12,65 308 2 6 1165,87 1062 50 86630 3,7 1014 48 Qua bảng kết quả tính toán của bài toán bù phân phối dung lượng bù cho mỗi trạm ta thấy: phương án tối qu của phân phối dung lượng bù là lượng công suất bù vào mỗi trạm được đặt cả phía cao áp và hạ áp của mỗi trạm BAPX lượng công suất cần bù cho mỗi phía (cao, hạ) được tính cụ thể trong bảng kết quả trên. V. Chọn tụ và sơ đồ đấu dây. Chọn loại tụ điện bù cosj (điện áp 10kV và 0,4kV) theo điều kiện Uđm ³ Uđm mạng Uđn ³ Qb Bảng (V-4) Dung lượng cần phải bù phía cao áp và hạ áp. Trạm B1 B2 B3 B4 B5 B6 Qbh(kVAr) 1818 1461 604 68,96 308 1614 Qbc(kVAr) 50 35 20 1,76 2 618 Căn cứ vào kết quả tính toán trên chọn dùng các loại tụ điện bù 10kV do Mỹ chế tạo và (chọn dùng) các loại tụ điện bù 0,38kV do Liên Xô chế tạo. Bảng (V.5): Kết quả tính toán và đặt tụ bù cosj tại các trạm BAPX. Tên trạm Phía 10kV Phía 0,38kV Qbt (kW) Loại tủ bù Số pha Qtụ kVAr Số lượng Qbt (kW) Loại tủ bù Số pha Qtụ kVAr Số lượng B1 50 CEP124M8 3 50 3 1818 KC2-0,38-40-3Y1 3 40 34 B2 35 CEP124M8 3 50 1 1461 KC2-0,38-40-3Y1 3 40 24 B3 20 CEP124M8 3 50 1 604 KC2-0,38-40-3Y1 3 40 12 B4 1,76 68,96 KC2-0,38-50-3Y1 3 50 3 B5 2 308 KC2-0,38-50-3Y1 3 50 8 B6 48 CEP124M8 3 50 2 1614 KC2-0,38-40-3Y1 3 40 20 Tổng dung lượng bù của thiết bị. QbS = 3030,33 kVAr. Hệ số công suất cosjXN sau khi đặt bù. tgjXN = ị CosjXN = 0,9. Hình (V.4): Sơ đồ nguyên lý tụ bù. Sơ đồ nguyên lý cho xí nghiệp và bù công suất phản kháng Chương VI: thiết kế mạng hạ áp phân xưởng phân xưởng sửa chữa cơ khí I. lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng. 1. Các kiểu sơ đồ cung cấp điện sử dụng trong phân xưởng. Có các kiểu sơ đồ chính sau. a. Sơ đồ hình tia H-6-1&H-6-2. Kiểu sơ đồ tia mạng cáp , các thiết bị dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực hoặc từ các tủ phân phối bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ cung cấp này có độ tin cậy cung cấp điện cao nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được dùng cho các hộ có yêu cầu cao về liên tục cung cấp điện (hộ loại I hoặc loại II). b.Sơ đồ đường dây chính (phân nhánh). *H-6-3:Là kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp ,các tủ động lực được cung cấp từ tủ phối bằng các đường cáp chính, các đường cáp này cùng một lúc cung cấp điện cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các tủ động lực.Nhưng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị . Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp chủng loại cáp cũng ít.Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải loại III. *H-6-4: là kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà).Từ tủ phân phối cấp điện đến các đường dây trục chính(có thể là cáp một sợi hoặc dây trần được gá trên các subuli đặt dọc tường nhà xưởng hay nơi có nhiều thiết bị).Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị .Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt ,tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện .dễ gây sự cố. *H-6-5: là kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không.Bao gồm các đường dây trục chính và các đường nhánh đến được thực hiện bằng dây trần vắt trên cột có xà sứ (các đường dây nhánh có thể chỉ gồm 2 dây hoặc 4 dây ). Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán, công suất nhỏ và thường bố chí ngoài trời .Kiểu sơ đồ này chi phí thấp đồng thơì độ tin cậy cung cấp điện cũng thấp ,dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng. c. Kiểu sơ đồ cung cấp điện bằng thanh dẫn(thanh cái ). Từ tủ phân phối có các đường cáp điện đến các bộ thanh dẫn .Các bộ thanh dẫn này thường được gá trên tường nhà xưởng hoặc thậm chí trên nóc dọc theo các dãy thiết bị có công suất lớn .từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáo mềm đến từng thiết bị hoặc từng nhóm thiết bị . Ưu điểm: lắp đặt và thi công nhanh , giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí cao, thường dùng cho các bộ phụ tải khi công suất lớn và tập trung cao. d. Kiểu sơ đồ hỗn hợp mạng cáp. Trong thực tế lắp đặt ,để giảm chi phí đầu tư mà vẫn đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các hộ phụ tải thông thường người ta chọn sơ đồ cung cấp điện kiểu hỗn hợp .Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc các nhoms phụ tải . 2. Phân tích và chọn sơ đồ. Với PXSCCKnên trọn kiểu sơ đồ hỗn hợp dạng cáp.Tức là tủ phân phối sẽ có các đường cáp dẫn đến các tủ động lực hoặc dẫn đến một vài thiết bị có công suất lớn và quan trọng.Các thiết bị nhỏ lẻ ,phân tán có thể được cung cấp chung từ một đường cáp.Trường hợp có các nhóm thiết bị công suất khá lớn ,phân bố tập trung cũng có thể chọn hẹ thống thanh dẫn cho nhóm này. III-Chọn vị trí tủ động lực và tủ phân phối 1. Nguyên tắc chung. Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế -kỹ thuật cũng như an toàn trong vận hành.Việc chọn vị trí đặt tủ nên hài hoà các yếu tố và được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau. +Vị trí tủ nên gần tâm phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất và chi phí về đường dây) + Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong xưởng. + Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành. +Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo,tránh được bụi hơi axitvà có khả năng phòng cháy nổ. +Vị trí tủ cần phù hợp với phương thức lắp đặt. Trong thực tế đôi lúc vị trí tủ còn phải tuân thủ những điều kiện đặc biệt khác hoặc chỉ một trong những đieèu kiện trên buộc phải được đảm bảo .lúc đó vị trí tủ phải được ưu tiên theo những điều kiện riêng đó. 2. Trọng tâm phụ tải của phân xưởng . Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực cần phải đặt ở trọng tâm phụ tải và vì vậy phải xác định trọng tâm phụ tải của phân xưởng hoặc của nhóm thiết bị. Nếu thiét bị trong phân xuởng có công suất ít thay đổi và phân phối khá đồng đều trên diện tích nhà xưởng thì trọng tâm phụ tải phân xưởng có thể được xác định gần đúng như trọng tâm hình học của phân xưởng đó.Trường hợp phụ tải trênh lêch lớn và phân phối không đồng đều trên diện tích nhà xưởng thì trọng tâm phụ tải phân xưởng có thể được xác định bằng một điểm M(X0, Y0). (2.61-TL1) Trong đó : + M (x0;y0) là vị trí đặt tủ + Pi: công suất đặt của thiết bị (công suất tính toán của nhóm thiết bị). 3. Xác định vị trí tủ phân phối và tủ động lực cho phân xưởng Vị trí tủ phân phối và tủ động lực được xác định theo nguyên tắc trên cùng với đặc thù riêng của phân xưởng hoặc nhưng yêu cầu bắt buộc của điều kiện thực tế mà chọn vị trí thích hợp cho các tủ phân phối và tủ động lực.Thông thường vị trí của các tủ động lực chủ yếu lựa trọn dựa trên vị trí của nhóm thiết bị mà nó sẽ cung cấp điện (ước lượng) hơn là được tính toán cụ thể theo (6-1). Vì vậy vị trí tủ phân phối được xác định theo vị trí của tủ động lực đã chọn. a) Xác định vị trí tủ động lực: *Tủ động lực 1(ĐL1): Cấp điện cho nhóm 1gồm các thiết bị 24; 20; 19; 21; 17; 22; 15; 23. Chọn hệ trục toạ độ XOY: Mà các trục OX,OY trùng với mép tườngcủa phân xưởng (H-6-7). Vị trí của tủ động lực 1được xác định theo (6-1) Theo tính toán thì tủ động lực 1sẽ được đặt tại tâm phụ tải nhóm 1 M1(2:4) nhung chưa được thuận lợi nênvị trí của tủ đông lực 1được đổi đến M/(2,5 ; 6).Vị trí các tủ động lực khác được xác định tương tự Bảng (6-1): Vị trí các tủ. Toạ độ TĐL1 TĐL2 TĐL3 TĐL4 TĐL5 TĐL6 Pi(kW) 15,3 9,95 38,7 27,53 44,5 49,55 Xi(cm) 2,5 6,5 11 13,5 25 31 Yi(cm) 6 5,5 6 0,5 5,6 5,8 Vị trí tủ phân phối M0(X0 ;Y0) Xác định theo (6 -1) Theo toạ độ này tủ phân phối không thuận lợi cho đi lại và vận hành ta dời vị trí tủ phân phối M0(17,5 : 5) Vị trí tủ phân phối và tủ động lực như hình vẽ (6-7). IV-Sơ đồ đi dây và phương thức lắp đặt cáp. 1. Các phương thức đi dây trong phân xưởng . a. Đi dây trên máng cáp gá trên tường bao quanh nhà xưởng . Hình thức này thường được chọn chohình thức đi dây của mạng cáp và được dùng cho các đường cáp cấp từ tủ phân phối đến các tủ động lực. ưu điểm của phương thức này rễ thi công lắp đặt thuận tiện cho thay thế sửa chữa. b. Đi dây trên sứ BuLy dọc theo tường nhà xưởng Hình thức này thích hợp với kiểu sơ đồ đường dây trục chính ,các đường dây trục chính được lấy điện từ tủ phân phối rồi được gá dọc theo tường nhà xưởng bằng các sợi dây đơn trần hoặc có bọc cách điện từ các đường trục chính này sẽ đưa đến thiết bị dùng điện bằng cáp. hình thức này lắp đặt thuận tiện ,dễ sửa chữa nhưng không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện,vận hành kém an toàn dễ gây sự cố. c. Đi dây bằng hào cáp đặt ngầm quanh nhà xưởng. Hình thức này được sử dụng khá phổ biến , các hào cáp thường được xây lắp xung quanh nhà sưởng hoặc thậm chí ở chính giữa nhà xưởng,hay những khu vực có nhiều thiết bị .Các hầm cáp được thiết kế để chứa nhiều cáp và có thể có nhiều tầng với các giá trị khác nhau để có thể chứa được nhiều cáp cùng một lúc. Ưu diểm của hình thức này là dễ lắp đặt ,thay thế sửa chữa ,được dùng chủ yếu để lắp đặt các đường cáp chính từ tủ phân phối đến tủ động lực,đôi khi cũng dùng để kết hợp đi dây đến từng thiết bị d. Đi dây bằng máng cáp treo dọc theo vị trí đặt thiết bị. Hình thức này được dùng nhiều cho các phân xưởng không có khả năng xây dựng hào cáp. Việc đi dây theo các máng cáp treo dọc theo vị trí lắp đặt các thiết bị dùng điện. Như vậy, sẽ giảm được chiều dài đường dây, giảm được tổn thất công suất điện năng. Phương thức này thường dùng trong các phân xưởng mà công suất của thiết bị không lớn lắm và không lắp ráp các Pa lăng điện hay cẩu trục. e. Đi dây trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng. Hình thức này thường được dùng để đi dây từ tủ động lực đến từng thiết bị trong nhóm máy hoặc dùng trong trường hợp đường cáp ngầm đi qua các khu vực đường đi chính trong phân xưởng. Theo hình thức này mỗi đường cáp được lồng vào một ống thép. Sau đó được chôn ngầm trên nền nhà xưởng, hình thức này tạo sự phong quang tại khu vực sản xuất. Hình thức này thường được dùng cho các phân xưởng công nghiệp nặng, phân xưởng cơ khí. 2. Chọn hình thức đi dây - Sơ đồ đi dây. * Từ tủ phân phối đến các tủ động lực dùng hình thức đi dây bằng hào cáp đặt ngầm quanh nhà xưởng. * Từ tủ động lực đến từng thiết bị dùng hình thức đi dây trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng. Sơ đồ đi dây trên sơ đồ mặt bằng phân xưởng SCCK (h.6-7). V. Chọn tủ phân phối và tủ động lực. 1. Nguyên tắc chung. + Đảm bảo điều kiện làm việc dài hạn. UđmTƯ ³ Uđm mạng (6-2) IđmTƯ ³ Ilvmax (6-3) + Số lộ vào ra phải phù hợp với sơ đồ đi dây. Đồng thời dòng điện định mức của các lộ đường dây ra phải thoả mãn biểu thức. IđmRA ³ Ilvmax (6-4) + Thiết bị đóng cắt và bảo vệ của tủ phải phù hợp với sơ đồ đi dây và yêu cầu cung cấp điện của phụ tải. + Kiểu loại tủ phải phù hợp với phương thức đi dây và lắp đặt các đường cáp. (Ilvmax là dòng điện lâu dài cực đại đi trong đường cáp đấu vào các lộ đó của tủ). IđmTƯ và IđmRA là dòng định mức của lộ vào lớn nhất và lộ ra của tủ. 2. Chọn tủ phân phối và tủ động lực. a. Chọn kiểu và trang thiết bị bên trong của tủ. Chọn tủ phân phối hạ áp của ABB: Ký hiệu MNS được thiết kế theo kiểu modul được làm sẵn, các thành phần thiết bị và chức năng đã được kiểm tra chất lượng, tủ làm việc an toàn, tin cậy. Tủ hạ áp được cấp điện từ nguồn qua aptomat tổng đến thanh cái. Từ thanh cái có 6 nhánh đi qua 6 áptomat nhánh đến tủ động lực của các thiết bị và tủ chiếu sáng. (H-6-8): Sơ đồ tủ phân phối. Chọn tủ động lực: Tủ động lực được cấp điện từ tủ phân phối theo sơ đồ hình tia. Chọn tủ động lực do SIEMENS chế tạo.. Đầu vào có cầu dao (CD). Cầu chì (CC) và khởi động từ, 8 đầu ra được bảo vệ bằng cầu chì. H-6-9 Sơ đồ tủ động lực. a. Chọn áptômát, cầu dao cầu chì cho tủ phân phối và tủ động lực. ã Chọn Aptômat: + Chọn Aptomat tổng và các Aptomat nhánh cho tủ phân phối. Để chọn Aptomat tổng và các Aptomat nhánh ta phải tính ngắn mạch tại N5 (Trên thanh cái của tủ phân phối). Trạm biến áp phân xưởng SCCK được đặt phía ngoài tường cạnh buồng thông gió (Xem H-6-7) cách tủ phân phối 35m. ã Chọn cáp từ trạm biến áp đến tủ phân phối: IX = = 221,8 (A) Chọn 2 đường cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo, tiết kiệm 150mm2: (ký hiệu 4G150) có r0 = 0,124 W/km. *Vậy điện trở của cáp từ trạm biến áp đến tủ phân phối là ở chương IV ta đã tính điện trở hệ thống đến thanh cái hạ áp trạm B4. RHTS4-4=12,99 XHTS4-4=31,4 => Z5=(12,99+1,5)+j 31,4=14,4+j31,4 *Trị số dòng N5: *Dòng làm việc lớn nhất qua aptômat tổng: *Dòng làm việc lớn nhất qua aptômat nhánh (chọn theo nhóm thiết bị có công suất lớn nhất: nhómVI. SnhVI=49,55(kVA) *Chọn aptômat nhánh cho tủ phân phối Chọn aptomat loại NC125H và7 aptômat nhánh loại NC100H do pháp chế tạo. - Bảng thông số kỹ thuật của các aptomat Loại Số cực Uđm ,V Iđm ,A Icắt N , kA NC125H 3 415 125 10 N100H 3 440 100 6 Các thiết bị sau máy biến áp có công suất dưới 1000kVAkhông phải kiểm tra điều kiện ổn định động và nhiệt. *Chọn cầu chì cho tủ động lực - Điều kiện chung cho tất cả các loại cầu chì là: Iv0 > Idc. - Chọn cầu chì cho phụ tải không phải động cơ : Idc ³Ilv.max - Chọn cầu chì cho phụ tải động cơ : + Cầu chì nhánh cấp điện cho 1 động cơ, chọn theo 2 điều kiện: + Cầu chì nhánh cấp điện cho 2 hoặc 3 động cơ, chọn theo 2 điều kiện: Cầu chì tổng (CCT) cấp điện cho cả nhóm động cơ, chọn theo 3 điều kiện : + Điều kiện chọn lọc ,Idc của cầu chì phải lớn hơn ít nhất 2 cấp so với Idc của cầu chì nhánh lớn nhất. Trong đó : + Itt.nhóm : dòng tính toán của nhóm phụ tải + Idc : dòng chảy của cầu chì + Iđm.Đ dòng định mức của động cơ + Kmm : hệ số mở máy . + Imm.max : dòng mở máy lớn nhất + Ksd : hệ số sử dụng + a : Hệ số tính toán, phụ thuộc đặc điểm của mạng. Đối với động cơ không đồng bộ thì Kmm=5á7 Các máy công cụ coi khởi động không tải lấy a=2,5 , máy biến áp hàn khởi động có tải lấy a=1,6 Chọn cầu chì cho tủ ĐL1 (nhóm 1) Cầu chì bảo vệ máy giũa 2,2kW Chọn Idc =20A Cầu chì bảo vệ máy mài sắc mũi phay1kw Chọn Idc=10A Cầu chì bảo vệ máy mài mũi khoan 1,5kw Chọn Idc=10A Cầu chì bảo vệ máy mài dao chuốt 0,65 kw Chọn Idc=10A Cầu chì bảo vệ máy vạn năng 1,75 kw Chọn Idc=10A Cầu chì bảo vệ máy mài mũi khoét 2,9 kw Chọn Idc=20A Cầu chì bảo vệ máykhoan đứng 4,5 kw Chọn Idc=30A Cầu chì bảo vệ thiết bị để hoá bền kim loại 0,8 kw Chọn Idc=10A Cầu chì tổng của tủ ĐL1. Để đảm bảo tính chọn lọc, ta chọn Idc = 60 (A) (vì để đảm bảo tính chọn lọc). Các tủ động lực khác tính chọn Idc cầu chì tương tự , kết quả được ghi trong bảng 5-2 (ở trang sau) VI. chọn dây dẫn cho mạng hạ áp PXSCCK. 1. Các điều kiện chọn dây mạng PX. - Cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực được chọn theo 2 điều kiện : Khc.Icp/Ittnh Khc.Icp/Ikđnh /a Ikđnh =1,25 IđmA Trong đó: IđmA: dây điện định mức của áptômát nhánh. Khc: Hệ số hiệu chỉnh. Vì cáp chôn dưới đất riêng từng tuyến nên Khc = 1. a = 1,5 đối với mạng động lực. Cáp từ tủ điện lực đến các thiết bị chọn theo 2 điều kiện. + K1. K2. Icp ³ IđmĐ. + Ê a Trong đó: K1: hệ số kể đến môi trường đặt cáp với môi trường tiêu chuẩn lấy k1 = 1. K2: hệ có bể đến dây cáp đặt trong cùng 1 ống (không kể dây trung tính) K2 = 0,85. IđmĐC: dòng điện định mức của đông cơ. a = 3: đối với mạch động lực kết hợp bảo vệ bằng cầu chì. 2. Chọn dây dẫn (cáp) từ tủ PP đến TĐL. Chọn cáp từ TPP - TĐL Ta đã có Ittnh1 = 38,69 (A). Dòng khởi động nhiệt: Ikđnh = 1,25. IđmA = 1,25. 60 = 75 (A) ị Khc. Icp ³ 38,69 (A) Khc. Icp ³ 75/1,5 = 50 (A) ị Icp ³ 54A. ị Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC LENS chế tạo kí hiệu 4G6. Icp ³ Itt nhóm 38,69A cáp chọn đã thoả mãn. Tương tự ta cũng chọn được cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 2, 3, 4, 5 và 6. Bảng 6-3: Kết quả cáp từ TPP đến TĐL. Tuyến cáp Ittnh (A) F (mm2) ICP (A) TPP - TĐL 1 38,69 4G6 54 TPP - TĐL 2 26,8 4G6 54 TPP - TĐL 3 97,9 4G16 100 TPP - TĐL 4 69,63 4G10 75 TPP - TĐL 5 221,36 4G75 254 TPP - TĐL 6 136,73 4G35 158 3. Chọn cáp từ tủ động lực đến từng thiết bị Điều kiện chọn : Trong đó: + Mạng động lực bảo vệ bằng cầu chì a=3 + Dòng dây chảy Idc của cầu chì bảo vệ đã được chọn ở trên. + Tủ có 8 lộ ra ,ta có Khc=0,7 Chọn cáp cho nhóm phụ tải 1 . Dây cáp từ tủ ĐL1 đến máy giữa 2,2kw. Chọn cáp loại 4G1,5 là loại cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có Icp = 31A; Idc = 20A. + Kiểm tra điều kiện :0,7 . 31 = 21,7 > 5,57 (A) + Kết hợp với Idc = 20(A) ta có: Chọn cáp từ tủ ĐL1 đến máy mài sắc mũi phay 1kW. - Chọn cáp loại 4G1,5 có Icp= 31A ; Idc = 20A. Dây từ tủ động lực đến các động cơ khác đều có công suất bé hơn 4,5kw tất cả đều chọn cáp 4G1,5. Các nhóm khác chọn tương tự ta có bảng chọn kết quả của các nhóm sau. Bảng 5-2 Tên máy Phụ tải Cầu chì Dây dẫn Pđm, kw Iđm, A Mã hiệu Idc, A Mã hiệu Fc, mm2 Icp, A 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhóm 1 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy giữa 2,2 5,57 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài sắc mũi phay 1,0 2,53 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài mũi khoan 1,5 3,79 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài dao chuốt 0,65 1,64 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy vạn năng 1,75 4,42 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài mũi khóet 2,9 7,34 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy khoan đứng 4,5 11,38 NC45A 25 4G1,5 1,5 31 TB để hoá bèn kim loại 0,8 2,02 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 15,3 38,69 60 Nhóm 2 Máy mài thô 2 5,06 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Bàn đánh dấu Máy cắt mép 4,5 11,38 NC45A 25 4G1,5 1,5 31 Bàn thợ nguội Máy khoan bàn 0,65 3,28 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy ép kiểu vịt Máy khoan dứng 2,8 7,08 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 9,59 26,8 60 Nhóm 3 Máy tiện ren 10,0 25,3 NC45A 60 4G6 6 66 Máy tiện ren 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy tiện ren 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy tiện ren cấp chính sác 1,7 4,3 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy để mài tròng 1,2 3,03 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy doa toạ độ 2,0 5,06 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy bào ngang 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy phay đứng 2,8 7,08 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 38,7 97,9 60 Nhóm4 Máy xọc 2,8 7,0 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy phay vạn năng 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy phay ngang 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy mài dao cắt gọt 0,63 1,59 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài trong 4,5 11,38 NC45A 25 4G1,5 1,5 31 Máy mài phẳng 2,8 7,08 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy mài tròn 2,8 7,08 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 27,53 69,63 60 Nhóm 5 Máy tiện ren 14,0 70,84 NC45A 150 4G35 35 174 Máy tiện ren 10,0 75,9 NC45A 200 4G50 50 206 Máy tiện ren 4,5 34,15 NC45A 40 4G6 6 66 Máy tiện ren 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy khoan hướng tâm 4,5 11,38 NC45A 25 4G1,5 1,5 31 Máy mài phá 4,5 11,38 25 4G1,5 1,5 31 Tổng 44,5 221,36 250 Nhóm 6 Máy tiện ren 7,0 17,71 NC45A 50 4G4 4 53 Máy bào ngang 10,0 25,3 NC45A 60 4G6 6 66 Máy bào ngang 2,8 7,08 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Máy biến áp hàn 24,6 62,23 NC45A 120 4G25 25 144 Máy khoan đứng 4,5 22,77 NC45A 40 4G4 4 53 Máy khoan bàn 0,65 1,64 NC45A 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 49,55 136,73 250 Chương VII: Thiết kế chiếu sáng cho mạng phân xưởng sửa chữa cơ khí 7.1. Đặt Vấn đề. Trong các nhà mãy xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm,nâng cao năng xuất 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 đến sức khoẻ ,kết quả là hành loạt các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suât lao động thấp ,thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc .cung vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau. +Không bị loá mắt. + Không bị loádo phản xạ. +Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất. +Phải có độ rọi đồng đều. +Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 7.2. Trọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung. +Hệ thống chiếu sáng chung của PXSCCK sẽ dùng các bóng đèn sợi đôt sản xuất tại Việt Nam. PXSCCK có: chiều dài a = 82m chiều rộng b = 14m . Diện tích : 1140 m2 Nguồn điện sử dụng : U= 220 v là từ tủ chiếu sángTBAPX B4 Độ rọi yêu cầu :E =30 lx Hệ số dự trữ : k=1,3 Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác H = h- hc - hlv = 4,5- 0,7 -0,8 =3 m trong đó : h chiều cao của phân xưởng(tính từ nền đến trần) h = 4,5 hc : khoảng cách từ trần đến đèn hc = 0,7 hlv : chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác hlv = 0,8 Hệ số phản xạ của tường: Ptg =50% Hệ số phản xạ của trần: Ptr =30% *Sơ đồ tính toán chiếu sáng hlvvvvV Để tính toán chiếu sáng cho PXSCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng . .Công thức tính toán Trong đó : F. quang thông của mỗi đèn (lumen) E. độ rọi yêu cầu (lx) S. diện tích cần chiếu sáng(m2) k. hês 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 = 0,8I1,4 tra trong bảng 10-7 (trang 191TL1) tìm đượcL/H =1,8 L = 1,8 . H = 1,8 . 3 = 5,4 Căn cứ vào mặt bằng PX ta sẽ bố trí đèn như sau. . PXSCCK bố trí 3 dãy đèn mỗi dãy gồm 15 bóng khoảng cách giữa các bóng đèn là 5 m khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất theo chiều dài phân xưởng là 2 m theo chiều rộng là 1m Tổng số bóng đèn là: 45 bóng. j - Chỉ số hình dạng của phòng: tra PL6.7(TL1)ta có ksd=0,47 Quang thông của mỗi đèn chọn bóng đèn sợi đốt có công suất Pđ =200 W có quang thông F=2528 lm Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng . Pcs= n. Pđ = 45.200 =9 KW 7.3 Thiết kế mạng 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 trong phân xưởng , gồm 1 aptomat tổng loại 3pha 4cực và 15 aptomat nhánh 1pha 2 cực. * Chọn MCB tổng . theo các điều kiện sau . - điện áp định mức UđmA ³ Uđm.m= 0,38 KV - dòngđiện định mức IđmA ³ Itt= * Chọn MCB loại C60H do hãng MerLinGerinchế tạo có các thông số sau. IđmA= 20A; IcắtN = 15 KA ; Uđm =415V ; 4cực *Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng. chọn theo điều kiên phát nóng cho phép . Khc. Icp ³ Ih = 13,67 A Trong đó : Ih .dòng điện tính toán của hệ thống chiếu sáng chung Icp .dòng điện cho phép tương ứng với từng loại dây, từng tiết diện Khc .hệ số hiệu chỉnh . Khc= 1 Kiểm tra điều kiện phối hợp sau thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng MCB. Icp ³ *Chọn cáp loại 4G2,5 cách điện PVC của LENS có Icp = 41A *Chọn các MCB nhánh . - điện áp định mức UđmA ³ Uđm.m= 0,22 KV - dòngđiện định mức IđmA ³ Itt= chọn MCBloại NC45a do hãng MerLinGerin chế tạo có các thông số sau. IđmA= 6A; IcắtN = 4,5 KA ; Uđm =400V ; 2cực *Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn . chọn theo điều kiên phát nóng cho phép . Khc. Icp ³ Itt Kiểm tra điều kiện phối hợp sau thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptomat. Icp ³ chọn loại cáp đồng 2 lõi tiết diện 2´1,5mm2có Icp=26Acách điện PVCdo hãng LENS chế tạo * Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng PXSCCK PVC (2x1,5) NC45A-6A C60H 4G25 Tủ chiếu sáng ĐL 1 ĐL 2 ĐL 3 ĐL 4 ĐL 5 ĐL 6 C60H Tủ phân phối Chương VIII: thiết kế nối đất cho trạm biến áp phân xưởng 1. Khái niệm về nối đất. Dòng điện đi qua cơ thể người ngây nên những tác hại nguy hiểm: gây bỏng, giật, trường hợp nặng sẽ làm chết người, do đó tác dụng của nối đất là để tản dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các thiết bị được nối đất. Hệ thống nối đất có hai chức năng : nối đất làm việc và nối đất an toàn. - Người bị tai nạn về điện là do chạm phải những phần tử mang điện, song cũng có thể chạm phải những bộ phận của thiết bị điện bình thường không mang điện nhưng lại có điện áp khi cách điện bị hỏng. Trong trường hợp này, để đảm bảo an toàn có thể thực hiện bằng cách nối đất tất cả những bộ phận bình thường không mang điện nhưng khi cách điện bị hỏng có thể có điện áp. Khi có nối đất, qua chổ cách điện bị chọc thủng và thiết bị nối đất sẽ có dòng điện ngắn mạch một pha với đất và điện áp đối với đầu của vỏ thiết bị bằng : Uđ = Iđ.Rđ. Trong đó : + Iđ : dòng điện một pha chạm đất. + Rđ : điện trở nối đất của các trang bị nối đất. Trường hợp người chạm phải vỏ thiết bị có điện áp, dòng điện qua người xác định theo biểu thức : Ing. Rng =Iđ. Rđ Vì Rđ << Rng nên Ing << Iđ, vì vậy I’đ = Iđ, khi đó , từ đó nhận thấy khi thực hiện nối đất với điện trở nối đất đủ nhỏ có thể đảm bảo cho dòng In qua người không nguy hiểm đến tính mạng . Trang bị nối đất bao gồm điện cực nối đất và các đường dây dẫn nối đất, điện cực nối đất đặt trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối các bộ phận được nối đất với điện cực nối đất. Khi có trang bị nối đất, dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện thiết bị hỏng sẽ qua vỏ thiết bị theo dây dẫn nối đất xuống điện cực và chạy tản vào trong đất. Có hai loại nối đất sau : + Nối đất tự nhiên : là các ống kim loại đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của các công trình có nối với đất, khi xây dựng trang bị nối đất trước hết cần phải sử dụng các vật nối đất tự nhiên có sẵn, điện trở nối đất tự nhiên được xác định bằng đo lường, nếu điện trở nối đất tự nhiên không đạt được trị số đã quy định trong quy phạm thì ta mới thực hiện nối đất nhân tạo. + Nối đất nhân tạo: thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanh thép chữ nhật hay thép góc dài 2á3m chôn xuống đất. Thường các điện cực nối đất này được đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5á0,8m, nhờ vậy giảm được sự thay đổi điện trở nối đất theo thời tiết. Các điện cực được nối với nhau bằng cách hàn với thép nằm ngang đặt ở độ sâu 0,5á0,8m. Để chống ăn mòn các ống thép trong đất phải có bề dày không nhỏ hơn 3,5mm, các thanh thép dẹt, góc không được nhỏ hơn 4mm, và dây nối đất cần có tiết diện thoã mãn độ bền cơ k