Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 1 - CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI. 1.1 – VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ.............................................................6 1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.....................................8 CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY. 2.1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.......................................11 2.1.1: Phân nhóm phụ tải...........................................................................................11 2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán............................................................13 2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm....................................................................................18 2.1.4 Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí...............................................................19 2.1.5 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí.................................................................20 2.1.6 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng......................................................21 2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY...............................................25 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY. A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................27 3. 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ..................................28 3.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ..............................29 3.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy.....................................................................29 3.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị.................................................................33 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 2 - 3.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy............................................................37 3.3.4 – Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy.........................................................38 3.3.5 – Chọn tủ phân phối..................................................................................................38 3.3.6 – Chọn tủ động lực....................................................................................................39 3.3.7 – Chọn áptomat bảo vệ cho phân xưởng..................................................................40 3.3.8 – Chọn áptomat bảo vệ cho các nhóm......................................................................40 B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ. 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ..........................................................................................................41 3.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY.................................42 3.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện......................................................................................42 3.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy................43 3.2.3 – So sánh các phương án..........................................................................................45 3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT............................51 3.3.1 - Xác định tổn thất trong các MBA...........................................................................51 3.3.2 – Vị trí đặt trạm biến áp nhà máy............................................................................51 3.2.2 - Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy..........................................................53 A - CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP............................................................................................53  - Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian tới tủ phân phối phân xưởng.........................53  - Chọn thanh cái hạ áp cho MBA..................................................................................55  - Chọn sứ đỡ thanh cái hạ áp.......................................................................................56  - Chọn ATM liên lạc......................................................................................................56  - Chọn ATM đầu ra của MBA.......................................................................................57 - Chọn ATM cho các phân xưởng của nhà máy.............................................................58 B - CHỌN THIẾT BỊ CAO ÁP.........................................................................................59  - Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA NM......................................................59  - Chọn dao cách ly cho đầu vào thanh cái 35 kV.........................................................59  - . Lựa chọn chống sét...................................................................................................59  - Chọn thanh cái 35 kV..................................................................................................61 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 3 -  - Chọn sứ đỡ cho thanh cái 35 kV.................................................................................62  - Chọn máy cắt..............................................................................................................62  - Chọn dao cách ly cho các đầu vào các MBA.............................................................64  - Chọn cầu chì cao áp cho đầu vào các MBA...............................................................64 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN. 5.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH...............................................................................66 A – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao ( 35 kV)..................................................68 B – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp (0,4 kV).................................................69 C – Tính ngắn mạch 2 pha.................................................................................................74 D – Tính ngắn mạch 1 pha.................................................................................................74 5.2 : KIỂM TRA THIẾT BỊ...............................................................................................77 5.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp.................................................................................77 5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp...................................................................................83 CHƯƠNG V THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................89 5.2.LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG.............................................................................................................................89 5.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG...................................................................90 CHƯƠNG VI NÂNG CAO HỆ SỐ BÙ CỦA TOÀN NHÀ MÁY. 6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................94 6.2.XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ...............................................................................95 6.2.1.Xác định dung lượng bù............................................................................................95 6.2.2. Ph©n phèi dung l­îng bï cho c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng...................................95 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................96 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 4 - TRƯỜNG ĐHSPKT VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa: Điện Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN I. Tên đề tài:Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp II.Các số liệu kỹ thuật 1.Phụ tải điện của nhà máy. 2.Phụ tải điện của phân xưởng cơ khí. 3.Điện áp nguồn : tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn đến nhà máy. 4.Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực : 250 MVA. 5.Đường dây cung cấp điện cho nhà máy : Dùng dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không. 6.Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy : 12km. 7.Công suất của nguồn điện : vô cùng lớn. 8.Nhà máy làm việc : 3 ca, Tmax=5000 giờ. III.Nội dung thuyết minh và tính toán : 1.Phân tích yêu cầu CCĐ cho hộ phụ tải. 2.Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3.Thiết kế hệ thống CCĐ cho phân xưởng và cho toàn nhà máy. 4.Chọn và kiểm tra các thiết bị trong mạng điện. 5.Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng cơ khí. 6.Tính toán bù công suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện của nhà máy. IV. Bản vẽ thiết kế: ( A 3) 1.Sơ đồ mặt bằng và đi dây phân xưởng. 2.Sơ đồ mặt bằng và đi dây nhà máy. 3.Sơ đồ nguyên lý CCĐ toàn nhà máy. 4.Sơ đồ nguyên lý CCĐ phân xưởng. V. Kế hoạch thực hiện : Ngày nhận đề tài:........................................ Ngày nộp đồ án :........................................ Hướng dẫn đề tài Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 5 - Nhiệt luyện Đúc gang Có khí Cơ điện Khu nhà hành chính Cán thép Cắt gọt Đúc thép Gò hàn Lắp ráp Kho thành Mộc mẫu Kim loại phẩm Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 6 - 19 18 6 17 6 115 16 13 13 14 9 9 10 10 4 18 4 7 5 8 3 2 2 1 2 1 3 12 14 15 1 3 12 12 11 15 Va n ph òn g K ho Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 7 - Bảng 1 Số liệu phụ tải phân xưởng cơ khí STT Tên thiết bị Công suất (kW -kVA) Cos Ksd 1 Máy khoan 5,5 0,7 0,22 2 Máy doa 18 0,8 0,18 3 Máy tiện 15 0,6 0,15 4 Máy bào 8,5 0,7 0,16 5 Máy phay 7,5 0,6 0,2 6 Máy mài tròn 13 0,7 0,25 7 Máy chuốt 7 0,6 0,23 8 Máy nén 6 0,7 0,22 9 Máy tiện 12 0,6 0,16 10 Máy cưa thép 4 0,8 0,16 11 Máy bào 10 0,6 0,18 12 Tủ sấy 3 pha 25 0,7 0,25 13 Tủ sấy 1 pha 18 0,6 0,24 14 Máy hàn (380/60V) 25 kVA ( 35đm %) 0,8 0,16 15 Máy tiện 9 0,7 0,24 16 Máy bào 16 0,6 0,22 17 Máy phay 9 0,8 0,18 18 Cần trục 36 kVA ( 40đm %) 0,7 0,16 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 8 - Bảng 2 Số liệu tính toán các phân xưởng trong nhà máy STT Tên phân Xưởng Diện tích Ptt(kW) Qtt(kVA) Loại hộ Phụ tải 1 Cơ điện 1200 250 220 2 2 Nhiệt luyện 2100 270 250 1 3 Cơ khí 3020 1 4 Cắt gọt kim loại 425 250 240 2 5 Đúc thép 2525 400 350 1 6 Đúc gang 3030 370 320 1 7 Mộc mẫu 440 185 150 2 8 Lắp ráp 580 220 200 2 9 Gò hàn 620 320 300 2 10 Cán thép 1822 300 270 1 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 9 - LỜI MỞ ĐẦU Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước thì công nghiệp điện năng giữ một vai trò hết sức quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế thì nhu cầu điện năng sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đều tăng lên không ngừng. Do điện năng không phải là nguồn năng lượng vô hạn nên để các công trình điện sử dụng điện năng một cách có hiệu quả nhất (cả về độ tin cậy cấp điện và kinh tế) thì ta phải thiết kế cung cấp điện cho cho các công trình này. Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một việc làm rất khó. Một công trình điện dù nhỏ nhất cũng yêu cầu kiến thức tổng hợp từ nhiều chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn…). Ngoài ra người thiết kế còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, môi trường, về các đối tượng cấp điện, về tiếp thị. Công trình thiết kế quá dư thừa sẽ gây lãng phí đất đai, nguyên vật liệu, làm ứ đọng vốn, đầu tư. Công trình thiết kế sai sẽ gây nên nhưng hậu quả nghiêm trọng (gây sự cố mất điện-thiệt hại cho sản xuất, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân). Trong chương trình đào tạo dành cho sinh viên khoa Điện thì môn học Hệ thống cung cấp điện là một môn học quan trọng. Việc làm đồ án môn học này sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, hơn thế nữa nó chính là bước tập dượt ban đầu trong công việc của sinh viên sau này. Đề tài thiết kế môn học của em là: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Võ Tiến Dũng. Mặc dù em đã rất cố gắng để làm được đồ án một cách tốt nhất nhưng chắc chắn rằng nó còn chứa đựng rất nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để có thể nhận thức đúng đắn nhất về từng vấn đề. Em xin chân thành cảm ơn Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 10 - CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI 1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ. Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt. Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước. Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuất các thiết bị cung cấp cho các nhà máy công nghiệp. Nhà máy có 12 hộ phụ tải, quy mô với 12 phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành. Bảng 1 -1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí Stt Tên phân xưởng Ptt (kW) Qtt (Kvar) Loại hộ 1 Cơ điện 250 220 2 2 Nhiệt luyện 270 250 1 3 Cơ khí 1 4 Cắt gọt kim loại 250 240 2 5 Đúc thép 400 350 1 6 Đúc gang 370 320 1 7 Mộc mẫu 185 150 2 8 Lắp ráp 220 200 2 9 Gò hàn 320 300 2 10 Cán thép 300 270 1 11 Kho 35,5 35,5 2 12 Nhà hành chính 35,5 35,5 2 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 11 - Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiều thiết bị, máy móc. Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn. Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao. Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 ( tùy theo vai trò quy trình công nghệ). Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn. Do đó nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian. 1.1.1 – Phân xưởng cơ điện. Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy. Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy. Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2. 1.1.2 – Phân xưởng cơ khí. Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao. Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây lãng phí lao động. Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1. 1.1.3 - Phân xưởng đúc thép, đúc gang. Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất. Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế. Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1. 1.1.4 – Phân xưởng lắp ráp. Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộ hóa các chi tiết máy. Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấp điện. Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2. 1.1.5 – Phân xưởng gò hàn. Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng.. xếp vào hộ tiêu thụ loại 1. 1.1.6 – Phân xưởng mộc mẩu. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 12 - Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sản xuất. Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2. 1.2 – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN. Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các dạng năng lượng khác ( nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối. Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng. Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ. Đặc điểm của quá trình này xẩy ra rất nhanh. Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv… Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa. Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: 1.2.1 – Độ tin cậy cung cấp điện. Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào. Trong điều kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2. 1.2.2 – Chất lượng điện. Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điến áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của hệ thống lưới điện. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 13 - Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng. Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%. 1.2.3 – An toàn điện. Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn được sơ đồ cung cấp điện hợp lý, mạch lạc để tránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị phải được chọn đúng loại đúng công suất. Công tác xây dựng lắp đặt phải được tiến hành đúng, chính xác cẩn thận. Cuối cùng việc vận hành, quản lý hệ thống điện có vai trò hết sức quan trọng, người sử dụng tuyệt đối phải chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện. 1.2.4 – Kinh tế. Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật trên được đảm bảo chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành, bảo dưỡng và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh giữa các phương án từ đó mới lựa chọn được các phương pháp, phương án cung cấp điện tối ưu. Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống ta phải biết vận dụng, lồng ghép các yêu cầu trên vào nhau để tiết kiệm được thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 14 - Bảng 1- 2 : Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí STT Tên thiết bị Công suất (kW - kVA) Cos Ksd 1 Máy khoan 5,5 0,7 0,22 2 Máy doa 18 0,8 0,18 3 Máy tiện 15 0,6 0,15 4 Máy bào 8,5 0,7 0,16 5 Máy phay 7,5 0,6 0,2 6 Máy mài tròn 13 0,7 0,25 7 Máy chuốt 7 0,6 0,23 8 Máy nén 6 0,7 0,22 9 Máy tiện 12 0,6 0,16 10 Máy cưa thép 4 0,8 0,16 11 Máy bào 10 0,6 0,18 12 Tủ sấy 3 pha 25 0,7 0,25 13 Tủ sấy 1 pha 18 0,6 0,24 14 Máy hàn (380/60V) 25 kVA ( 35đm %) 0,8 0,16 15 Máy tiện 9 0,7 0,24 16 Máy bào 16 0,6 0,22 17 Máy phay 9 0,8 0,18 18 Cần trục 36 kVA ( 40đm %) 0,7 0,16 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 15 - CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ VÀ TOÀN NHÀ MÁY 2.1 – XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 2.1.1: Phân nhóm phụ tải. - 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 chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn hạ áp. + Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực. - Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 16 - Bảng 2 -1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí . TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất Pdm(kW) cos Ksd Nhóm 1 1 Máy bào 4 2 8,5 0,7 0,16 2 Máy phay 5 1 7,5 0,6 0,2 3 Máy chuốt 7 1 7 0,6 0,23 4 Máy nén 8 1 6 0,7 0,22 5 Máy tiện 9 2 12 0,6 0,16 6 Máy cưa thép 10 2 4 0,8 0,16 7 Cần trục 18 1 36kVA ( 40đm %) 0,7 0,16 Tổng nhóm 1 n = 10 Nhóm 2 8 Tủ sấy 1 pha 13 2 18 0,6 0,24 9 Máy hàn 14 2 25kVA ( 35đm %) 0,8 0,16 10 Máy tiện 15 2 9 0,7 0,24 Tổng nhóm 2 n = 6 Nhóm 3 11 Máy khoan 1 3 5,5 0,7 0,22 12 Máy doa 2 1 18 0,8 0,18 13 Máy tiện 3 2 15 0,6 0,15 14 Tủ sấy 3 pha 12 2 25 0,7 0,25 Tổng nhóm 3 n = 8 Nhóm 4 15 Máy doa 2 2 18 0,8 0,18 16 Máy tiện 3 1 15 0,6 0,15 17 Máy phay 5 1 7,5 0,6 0,20 18 Máy mài tròn 6 2 13 0,7 0,25 19 Máy bào 11 2 10 0,6 0,18 20 Tủ sấy 3 pha 12 1 25 0,7 0,25 21 Máy bào 16 1 16 0,6 0,22 22 Máy phay 17 1 9 0,8 0,18 23 Cần trục 18 1 36kVA ( 40đm %) 0,7 0,16 Tổng nhóm 4 n = 12 0,7 0,16 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 17 - 2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là: a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu : Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm    n i đmnctt PkP 1 . tagPQ tttt . cos 22 tt tttttt PQPS  Khi đó :    n i đminctt PkP 1 . . Trong đó : - Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW). - Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA ). - n : số thiết bị trong nhóm. - Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện. Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác. Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất : Công thức tính : tt oP = p *F Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 18 - Trong đó : po : suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất ( W/m2 ). Giá trị po đươc tra trong các sổ tay. F : diện tích sản xuất ( m2 ). Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng. c. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phần : Công thức tính toán : max 0. T WMPtt  Trong đó : M : Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm. Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh ). Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất ( giờ ). Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác. d. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Công thức tính : n tt max sd dmi i=1 P = K .K . P Trong đó : n : Số thiết bị điện trong nhóm. Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm. Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ. Kmax = f ( nhq, Ksd ). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 19 - nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ). Công thức để tính nhq như sau :   2n dmi i=1 hq n 2 dmi i=1 P n = P         Trong đó : Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i. n : số thiết bị có trong nhóm. Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau :  Khi thoả mãn điều kiện : dm max dm min Pm 3 P   và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n. Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm.  Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau : 2n dmi i=1 hq dmmax 2 P n = P         Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau : Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max. Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên : 1 l dmi i=1 n P = P Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 20 - Tính n nn 1* ; P PP 1*  P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm : n dmi i=1 P = P Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* ) Tính nhq = nhq*.n Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức : %đmtt PP  % : hệ số đóng điện tương đối phần trăm . Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.  Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqd = 3.Pđmfa max  Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây : Pqd = 3 .Pđm Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán :  Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó : n tt dmi i=1 P = P n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm. Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức : n tt ti dmi i=1 P = K .P Trong đó : Kt là hệ số tải . Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau : Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 21 - Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. e. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng Công thức tính : Ptt = Khd.Ptb Qtt = Ptt.tgφ Stt = 2 2 tt ttP + Q Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay. T dt 0 tb P AP = = T T  Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát. A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T. f. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương. Công thức tính : Ptt = Ptb ± β.δ. Trong đó : β : hệ số tán xạ. δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy. Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành. g. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị. Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau : Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max Trong đó : Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm. Itt - dòng tính toán của nhóm máy . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 22 - Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động. Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. 2.1.3 Tính toán phụ tải từng nhóm. Tính toán cho nhóm 3 : Bảng 2-1: Bảng tính toán cho nhóm III P.X cơ khí TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất Pdm(kW) cos Ksd Iđm (A) 1 Máy khoan 1 3 16,5 0,7 0,22 11,9 2 Máy doa 2 1 18 0,8 0,18 34,2 3 Máy tiện 3 2 30 0,6 0,15 37,9 4 Tủ sấy 3 pha 12 2 50 0,7 0,25 54,3 Tổng nhóm III n = 8 114,5 0,69 0,24 138,3 Số thiết bị trong nhóm n = 8. Số thiết bị làm việc hữu ích n1= 5. ta có n*=5/8 = 0,625. Tổng công suất của nhóm P = 114,5 kW. Công suất của các thiết bị hữu ích P1 = 98 kW suy ra P*= 98/114.5=0,856 Tra bảng 3-1 sách CCĐ trang 36 ta được n*hq= 0,85. Số thiết bị làm việc có hiệu quả nhq= 0,85 . 8= 6,8 lấy bằng 7. Vì hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm là không giống nhau nên ta phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức: 69,0 5.114 7,0.2.256,0.2.158,0.187,0.5,5.3 223 cos.2cos.2cos.cos.3cos 4321 44332211       PPPP PPPP TB    tag = 1,05. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 23 - 24,0 98 25,0.5015,0.3018,0.1822,0.5,16 ).( 4 1 8 1      dmi sdidmi sdTB P KP K Tra bảng 3-2 sách “ HTCCĐ tác giả - Nguyễn Công Hiền.Nguyễn Mạch Hoạch trang 30 ”. Ta được Kmax= 2 Phụ tải tính toán của nhóm 1 được xác định: Ptt= Kmax.Ksd.P = 2.0,24.114.5 = 55 (kW). Qtt=Ptt.tg = 55.1,05 = 57,7 (kW). 7,797,5755 2222  tttttt QPS (kVA). Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là: 121 38,0.3 7,79 .3  đm tt tt U SI (A). Dòng định mức của thiết bị CosU PI dmi dmi dmi ..3  Suy ra ta chọn Iđmmax=54,3(A) Đối với một nhóm máy, dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm mở máy, còn các máy khác làm việc bình thường. Do đó công thức tính như sau: Iđn = Imm(max) + (Itt - Ksd .Iđmmax ) =4.54,3 +( 121 – 0,24.54,3) = 325,2 (A). Với Imm(max)= Kmm . Iđmmax Truyền động chính cho các máy trong phân xưởng và ở nhóm 3 là với máy hàn và lò hồ quang kmm > 3 nên ta có thể chọn Kmm = 4.Vì không có số liệu chính xác nên ta có thể chọn bội số mở máy. Tính toán tương tự với 3 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số như sau: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 24 - Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí. Nhóm Pđmnh cosTBnh Ksdnh kmaxnh Pttnh Qttnh Sttnh Itt Iđn.n 1 85,5 0,66 0,26 1,9 42 48 63,8 97 296 2 77,6 0,68 0,22 2,05 35 37,7 51,4 78 341,5 3 114,5 0,69 0,24 2 55 57,7 79,7 121 325,2 4 170,5 0,7 0,26 1,75 77,6 79 110,7 168,2 339,5 Riêng trong Nhóm 1, nhóm 2, nhóm 4 của phân xưởng có các thiết bị làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểm dm .Nên trước hết ta cần quy đổi các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức. dmdmn CosSP .. Ta có : Công suất của máy hàn pha 380/60V. W)(8,1135,0.8,0.25.. kCosSP dmdmn   Công suất của cầu trục. W)(164,0.7,0.36... kCosSPP dmdmdmdmn   2.1.4 : Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng : Pcs=Po.F ta lấy Po=15 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 15.3020 = 453000(W) = 45,3 (kW). Diện tích phân xưởng cơ khí là F = 3020 ( )2m )(8,68 38,0.3 3,45 .3 A U PI đm cs cs  2.1.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí.  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 25 - 24 1 24 1 .               ttnhittCSttnhidtttpxCK QPPKS Với Kđt là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân xưởng và Kđt = 0,85 ÷ 1   2,3386,3053,456,209.85,0. 22 24 1 24 1               ttnhittCSttnhidtttpxCK QPPKS kvA Ta có cosTB của phân xưởng là : 68,0 5,1705,1146,775,85 7,0.5,17069,0.5,11468,0.6,7766,0.5,85 ).( 4 1 4 1       dmi sdidmi TB P CosP Cos   PttpxCK = SttpxCK .cosTB = 338,2.0,68 = 230 (kW). 2482302,338 2222  ttpxCKttpxCKttpxCK PSQ (kVAr).  Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng: 8,513 38,0.3 2,338 .3  đm ttpxCK ttPX U S I (A). 2.1.6 – Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng. 2.1.6.1 – Phụ tải phân xưởng cơ điện. Ta có : Ptt = 250 (kW) Qtt = 220 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng cơ điện: Pcs=Po.F ta lấy Pcs= 14.1120 = 15680(W) = 15,68 (kW). Diện tích phân xưởng cơ điện là : F = 1120 ( )2m Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 26 -  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   2,29322068,15250.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.2 – Phụ tải phân xưởng Đúc gang. Ta có : Ptt = 370 (kW) Qtt = 320 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng đúc gang: Pcs=Po.F ta lấy Po=15 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 15.2866 = 43000(W) = 43 (kW). Diện tích phân xưởng đúc gang là : F = 2866 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   44432043370.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.3 – Phụ tải phân xưởng Đúc thép. Ta có : Ptt = 400 (kW) Qtt = 350 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng đúc thép: Pcs=Po.F ta lấy Po=15 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 15.2456 = 36840(W) = 36,84 (kW). Diện tích phân xưởng đúc thép là : F = 2456 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 27 -   8,47535084,36400.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.4– Phụ tải phân xưởng Nhiệt luyện. Ta có : Ptt = 270 (kW) Qtt = 250 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng nhiệt luyện: Pcs=Po.F ta lấy Po=15 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 15.2015 = 30225(W) = 30,225 (kW). Diện tích phân xưởng nhiệt luyện là : F = 2015 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   332250225,30270.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.5 – Phụ tải phân xưởng Mộc mẫu. Ta có : Ptt = 185 (kW) Qtt = 150 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng mộc mẫu: Pcs=Po.F ta lấy Po=15 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 15.520= 7800(W) = 7,8 (kW). Diện tích phân xưởng mộc mẫu là : F = 520 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 28 -   6,2071508,7185.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.6 – Phụ tải phân xưởng Gò hàn. Ta có : Ptt = 320 (kW) Qtt = 300 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng gò hàn: Pcs=Po.F ta lấy Po=14 W/m2..Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ Pcs= 14.785 = 11000(W) = 11 (kW). Diện tích phân xưởng gò hàn là : F = 785 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   7,37930011320.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.7 – Phụ tải phân xưởng Cán thép. Ta có : Ptt = 300 (kW) Qtt = 270 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng cán thép: Pcs=Po.F ta lấy Po=12 W/m2.. Pcs= 12.1920 = 23040(W) = 23,04 (kW). Diện tích phân xưởng cán thép là : F = 1920 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   8,35727004,23300.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.8 – Phụ tải phân xưởng Cắt gọt kim loại. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 29 - Ta có : Ptt = 250 (kW) Qtt = 240 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng cắt gọt kim loại: Pcs=Po.F ta lấy Po=12 W/m2.. Pcs= 12.522 = 6300(W) = 6,3 (kW). Diện tích phân xưởng cắt gọt kim loại là : F = 522 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   5,2982403,6250.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kvA) 2.1.6.9 – Phụ tải phân xưởng Lắp ráp. Ta có : Ptt = 220 (kW) Qtt = 200 (Kvar) Ta có :công suất chiếu sáng toàn phân xưởng lắp ráp: Pcs=Po.F ta lấy Po=12 W/m2.. Pcs= 12. 556= 6672(W) = 6,672 (kW). Diện tích phân xưởng lắp ráp là : F = 556 ( )2m  Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau :   257200672,6220.85,0. 22 2 1 2 1               n ttnhittCS n ttnhidtttpx QPPKS (kVA) 2.2 - TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY. Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:    2..   ttPXttPXptđtttNM QPKKS Trong đó: Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân xưởng Kđt = 0,9. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 30 - Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà máy: Kpt = 1,05 ÷ 1,15. PttNM = 250+ 209,6+ 370+ 400+ 270+ 185+ 320+ 300 + 250 + 220 +35,5 + 35,5 = 2845,6 (kW). QttNM = 220+ 222,4+ 320+ 350+ 250+ 150+ 300 + 270 + 240 + 200 +35,5 +35,5 =2593,4 (kVAr). Vậy :     36384,25936,2845.05,1.9,0.. 222   ttPXttPXptđtttNM QPKKS (kVA). Hệ số 74,0 3850 6,2845  ttnm ttnm nm S PCos Bảng: 2 –3 : Bảng phụ tải tính toán của toàn nhà máy Stt Tên phân xưởng Ptt (kW) Qtt (kWAr) Loại hộ 1 Cơ điện. 250 220 2 2 Cơ khí. 209,6 222,4 1 3 Nhiệt luyện. 270 250 1 4 Gò hàn. 320 300 2 5 Đúc thép. 350 300 1 6 Đúc gang. 370 320 1 7 Mộc mẫu. 185 150 2 8 Lắp ráp. 250 200 2 9 Cắt gọt kim loại. 250 240 1 10 Cán thép. 300 270 1 11 Kho. 35,5 35,5 2 12 Nhà hành chính. 35,5 35,5 2 Toàn nhà máy 2845,6 2593,4 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 31 - CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ : Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nó phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật như : Đơn giản, tiết kiệm về vốn đầu tư, thuận lợi khi vận hành và sữa chửa, dể dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất phụ. Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản : - Sơ đồ nối dây hình tia : Ưu điểm là việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chửa nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn. thường được dùng ở các hộ loại I và loại II. - Sơ đồ nối dây phân nhánh : 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 nhỏ, phân bố không đồng Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 32 - đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III . - Sơ đồ nối dây hỗn hợp : Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải. Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là : - Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 5 áptômát nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. - Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát hoặc cầu dao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ động lực. - Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính. 3. 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hổn hợp để cung cấp điện cho phân xưởng : Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 33 - Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat đưa về tủ phân phối bằng đường cáp động lực ( cáp 1) sau đó từ tủ phân phối có các lộ ra dẫn về các tủ động lực qua hệ thống cáp ( cáp 2). Từ tủ động lực điện năng được đưa đến các thiết bị bằng dây dẫn cách điện luồn trong ống sắt. Việc đóng cắt và bảo vệ ở đây dùng cầu dao và aptomat. 3.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 3.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy. Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau : - Dây chảy phải không được chảy khi dòng cho phép lâu dài lớn nhất chạy qua, cho phép quá tải ngắn hạn như khởi động động cơ. - Dây chảy phải chảy khi có dòng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tải lớn hơn giá trị cho phép. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 34 - Các điều kiện chọn :          a IK a II U PII dmdcmmdnh dc dm dmdc dmdcdc . cos3 Trong đó: Iđmdc: - dòng điện định mức của động cơ. Idc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì. A – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động. - Với động cơ mở máy không tải a = 2,5. - Với động cơ mở máy có tải a = 1,6  2,0. - Với máy hàn a = 1,6.Theo điều kiện mở máy trang 269 sách CCĐ Iđn – Dòng điện đỉnh nhọn. kmm – Hệ số mở máy của động cơ. - Với động cơ KĐB kmm = 5 ÷ 7. - Với động cơ đồng bộ kmm = 2 ÷ 2,5. - Với máy hàn và lò hồ quang kmm > 3. Uđm – Điện áp định mức của lưới điện ( điện áp dây) kV. Pđm – Công suất định mức của động cơ kW. Cos - Hệ số công suất định mức của động cơ cho trong lý lịch máy.  Tính cho máy khoan: Iđmđc = 11,9 (A); Imm = Iđn = kmm.Iđm =6.11,9 = 71,4 (A). Đối với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc : kmm = 5 ÷ 7 Với động cơ đồng bộ : kmm = 2 – 2,5. Với máy hàn và lò hồ quang : kmm >3. Idc  11,9 (A). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 35 - Idc  5,285,2 4,71  (A). Chọn loại cầu chì có Iđmdc = 40 (A), có ký hiệu là H2 – 100.Chọn theo bảng 2.23 cầu chì hạ áp kiểu ∏H do Liên Xô chế tạo,trang124 sách Sổ tay lựa chọn & tra cứa thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV.  Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng sau: Bảng 3 – 1: Chọn thông số cầu chì bảo vệ cho các thiết bị điện Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 36 - TT Nhóm Tên thiết bị Iđm (A)  A a I đn Loại cầu chì Idc (A) Icắt giới hạn (KA) 1 Máy bào 18,5 44,4 H2 - 100 50 50 2 Máy phay 19 45,6 H2 - 100 60 50 3 Máy chuốt 17,7 42,5 H2 - 100 50 50 4 Máy nén 13 31,2 H2 - 100 40 50 5 Máy tiện 30,4 79,2 H2 - 100 80 50 6 Máy cưa thép 7,6 18,24 H2 - 40 20 50 7 I Cần trục 34,7 83,3 H2 - 100 100 50 8 Tủ sấy 1 pha 45,6 91,2 H2 - 100 100 50 9 Máy hàn 22,4 35,84 H2 - 100 50 50 10 II Máy tiện 19,5 46,8 H2 - 100 60 50 11 Máy khoan 11,9 28,5 H2 - 100 40 50 12 Máy doa 34,2 82,1 H2 - 100 100 50 13 Máy tiện 37,9 91 H2 - 100 100 50 14 III Tủ sấy 3 pha 54,3 86,8 H2 - 100 100 50 15 Máy phay 17,1 41,04 H2 - 100 50 50 16 Máy bào 40,5 97,2 H2 - 100 50 50 17 Máy bào 25,3 60,72 H2 - 100 60 50 18 Máy phay 19 45,6 H2 - 100 60 50 19 Máy tiện 37,9 91 H2 - 100 100 50 20 Máy doa 34,2 82,1 H2 - 100 100 50 21 Máy mài tròn 28,2 67,7 H2 - 100 70 50 22 Tủ sấy 3 pha 54,3 86,8 H2 - 100 100 50 23 IV Cần trục 34,7 83,3 H2 - 100 100 50 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 37 - 3.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị. Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theo điều kiện phát nóng ( dòng điện làm việc lâu dài cho phép). Vì khoảng cách từ tủ động lực tới các thiết bị cũng như từ tủ phân phối hạ áp tới các tủ động lực ngắn, thời gian làm việc của các máy công cụ ít, nếu chọn théo mật độ dòng điện kinh tế sẽ gây lảng phí kim loại màu nên dây dẫn chỉ chọn theo điều kiện phát nóng là đủ.Xác định cỡ dây chôn dưới đất (trong trường hợp này cần xác định hệ số K): Xác định hệ số hiệu chỉnh K Với mạch chôn trong đất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt: K =K1.K2.K3.K4 Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K1, K2, K3, K4 Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong bảng 3-2 và bảng 3-3. Hệ số K1 : K1 thể hiện cách lắp đặt . Bảng 3-2: Hệ số K1 theo cách lắp đặt Cách lắp đặt K1 Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc rãnh đúc 0,8 Trường hợp khác 1 Hệ số K2 : K2 thể hiện số dây đặt kề nhau (các dây được coi là kề nhau nếu khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây). Bảng 3-3: Hệ số K2 cho số dây trong hàng. Định vị dây đặt kề nhau K2 Số mạch hoặc cáp nhiều lõi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 Chôn ngầm 1 0,8 0,7 0,65 0,6 0,57 0,54 0,52 0,5 0,45 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 38 - Bảng 3- 4: Hệ số K3 thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp Tính chất của đất K3 Rất ướt (bảo hòa) 1,21 Ướt 1,13 ẩm 1,05 Khô 1 Rất khô 0,86 Bảng 3 - 5: Hệ số K4 phụ thuộc nhiệt độ đất. Cách điện t0 đất 0C PVC XLPE, EPR ( cao su ethylen – propylen) 10 1,1 1,07 15 1,05 1,04 20 1 1 25 0,95 0,96 30 0,89 0,93 35 0,84 0,89 40 0,77 0,85 45 0,71 0,8 50 0,63 0,76 55 0,55 0,71 60 0,45 0,65 Theo điều kiện chọn cách lắp đặt sử dụng ta xác định các hệ số như sau: K1 = 1, K2 = 1, K3 = 1, K4 = 0,95  K = 0,95. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 39 - K II K II LV CP dc CP max .    Với  - là hệ số điều chỉnh. - Đối với mạng động lực thì  = 3. - Đối với mạng sinh hoạt thì  = 0,8 - Đối với mạng cung cấp cho phụ tải đặc biệt thì  = 1,25 – 1,5.  Tính cho máy khoan: Ta có: Pđm = 5,5 (kW) ; cos = 0,7 ; ksd = 0,22. Điều kiện chọn:    A K II A K II LV CP dc CP 5,12 95,0 9,11 14 3.95,0 40 . max    Với giá trị cho phép của máy khoan ta chọn cáp đồng có cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có thông số: S = 1,5 mm2 ; ICP (trong nhà) = 31 (A).Tra ở bảng 4.23 trang 247 sách Sổ tay lựa chọn & tra cứa thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV. Loại dây dẫn chôn sâu 0,7 m với nhiệt độ tiêu chuẩn của dây dẫn là 550C, nhiệt độ môi trường là 250C. Tra bảng 4.28 trang 375 TL “ HTCCĐ”.  Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng số liệu sau: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 40 - Bảng 3 – 6: Tính chọn dây dẫn cho phân xưởng cơ khí. TT Nhóm Tên thiết bị ICPtt Thông số của cáp dlõi dvõ (mm) r0ở 200C S iCPchọn max mm Min Max /km mm2 (A) 1 Máy bào 19,5 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 2 Máy phay 20 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 3 Máy chuốt 18,6 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 4 Máy nén 13,7 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 5 Máy tiện 32 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 6 Máy cưa thép 8 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 7 I Cần trục 36,5 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 8 Tủ sấy 1 pha 48 2,25 6,2 7,6 4,61 4 53 9 Máy hàn 23,6 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 10 II Máy tiện 20,5 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 11 Máy khoan 12,5 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 12 Máy doa 36 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 13 Máy tiện 40 2,25 6,2 7,6 4,61 4 53 14 III Tủ sấy 3 pha 57 2,9 6,9 8,2 3,08 6 66 15 Máy phay 18 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 16 Máy bào 42,6 2,25 6,2 7 7,41 2,5 53 17 Máy bào 26,6 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 18 Máy phay 20 1,4 5,3 6,6 12,1 1,5 31 19 Máy tiện 40 2,25 6,2 7,6 4,61 4 53 20 Máy doa 36 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 21 Máy mài tròn 29,7 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 22 Tủ sấy 3 pha 57 2,9 6,9 8,2 3,08 6 66 23 IV Cần trục 36,5 1,8 5,7 7 7,41 2,5 41 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 41 - 3.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy.  Nhóm 1: Đối với 1 nhóm máy dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi mở máy thiết bị có công suất lớn nhất còn các thiết bị khác làm việc bình thường. Để bảo vệ cho từng nhóm máy chọn dây bảo vệ theo điều kiện sau đây: IDC  Ittnh = 97 (A) 4,118 5,2 296.. maxmax   đmsdttnhđmmm DCnh IKIIKI (A). IDCnh  IDcimax . IDcimax – là dòng định mức của thiết bị có dòng mở máy lớn nhất trong nhóm: Tra bảng 2.32 trang 644 TL CCĐ ta chọn được loại cầu chì H2 – 250 ,có IDC = 150 (A). Các nhóm khác tính toán tương tự ta có kết quả ghi ở bảng sau: Bảng 3 -7 : Thông số cầu chì các nhóm máy phân xưởng cơ khí. Nhóm Ittnh (A) Iđn/ (A) Loại CC Chọn IDC (A). Dòng điện cắt giới hạn I 97 118,4 H2 - 250 150 40 II 78 136,6 H2 - 250 150 40 III 121 130 H2 - 250 150 40 IV 168,2 135,8 H2 - 250 150 40  Chọn dây chảy cho phụ tải chiếu sáng : Điều kiện chọn : IDCcs  Iđm = Itt = 27,3. Theo bảng 2.32 trang 644 sách CCĐ chọn cầu chì loại H2 – 100 có : IDC =40 (A). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 42 - 3.3.4 – Chọn cáp dẫn cung cấp cho từng nhóm máy. Điều kiện chọn : Uđmcáp  Uđmmạng ; I K I ttnh  Tính toán cho nhóm I :    A K II ttnh 102 95,0 97  . Chọn cáp 4 lõi cách điện PVC do Hãng LENS chế tạo ở bảng 4.24 trang 250 sách Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV có số liệu sau : S = 16 (mm2 ); ICP = 114 (A) ký hiệu 4G16.  Tương tự cho nhóm II, III, IV ta lập được bảng chọn cáp cho từng nhóm máy. Bảng 3 -8 : Thông số kỹ thuật cáp cho các nhóm máy của phân xưởng cơ khí. Tham số kỹ thuật của cáp S d(mm) Võ Nhóm Ittnh I mm2 Lõi min max R0 /km ICP A I 97 102 4x16 4,8 17 21 1,15 114 II 78 82 4x10 3,8 15 18,5 1,83 87 III 121 127,4 4x25 6,0 20,5 25,5 0,727 144 IV 168,2 177 4x50 8,4 27 32,5 0,387 206 3.3.5 – Chọn tủ phân phối. Với phân xưởng cơ khí ta có : Điều kiện chọn tủ phân phối : 0,150).150,150,15( ).(8,513 .380.    dcnhidmra ttpxCKdmvào dmmangtudm II AII VUU Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 43 - Số đầu ra n  5.Ta có vì dòng điện định mức của toàn phân xưởng là lớn hơn so với Iđm của tủ phân phối loại C∏-62 nên ta sẽ mắc song song 2 tủ phân phối nhằm nâng cao lên Iđm để đáp ứng được cho yêu cầu đề ra. Tra tài liệu bảng 2 – 10 trang 628 sách CCĐ ta chọn loại tủ C62-7/I có Iđmvào = 400 (A) và số lộ ra là : 8.100. Vậy ta có : Iđmvào = 800 (A) 3.3.6 – Chọn tủ động lực. Điều kiện chọn: dctbidmra ttnhidmvào dmmangđmtu II II VUU    .380 Số đầu ra là : n > 5. Xét cho nhóm 1 :      )100,20,80,40,50,60,50( )(97 dctbbidmra ttnhidmvào II AII Chọn loại tủ có cầu dao – cầu chì ký hiệu C58 – 7/I có Iđmvào = 400 (A) và số lộ ra là 8.100. Tương tự chọn tủ cho các nhóm khác ta có bảng lựa chọn sau : Bảng 3 -8 : Thông số kỹ thuật của tủ động lực phân xưởng cơ khí Nhóm Loại tủ Ittnh(A) Iđmvào(A) Số lộ ra I C58 – 7/I 97 400 8x100 II C58 – 7/I 78 400 8x100 III C58 – 7/I 121 400 8x100 IV C58 – 7/I 168,2 400 8x100 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 44 - 3.3.7 – Chọn áptomat bảo vệ cho phân xưởng. Điều kiện chọn : UđmATM  Uđmmạng ; IđmATM  IđmBA  IttPX = 513,8 (A). Căn cứ vào số liệu tính toán ta chọn aptomat do hãng MERLI GERIN chế tạo có các số liệu sau : Loại NS630N có số cực là 3, Iđm = 630 (A), Uđm = 690 (V), IN = 10 (kA). 3.3.8 – Chọn áptomat bảo vệ cho các nhóm. Điều kiện chọn : Xét nhóm I. UđmATM  Uđm nhóm ; IđmATM  Itt nhóm I = 97 (A). IđmATM  Itt nhóm II = 78 (A). IđmATM  Itt nhóm III = 121 (A). IđmATM  Itt nhóm IV = 168,2 (A). Bảng 3-9 : Thông số kỹ thuật của aptomat do hãng MERLI GERIN chế tạo. Sản phẩm Nhóm Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) NS100L I 3,4 690 100 50 NS100L II 3,4 690 100 50 NS160L III 3,4 690 160 50 NS250L IV 3,4 690 250 50 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 45 - B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 3.1 – ĐẶT VẤN ĐỀ Mạng điện nhà máy là một phần quan trọng trong toàn bộ công việc cung cấp điện cho nhà máy. Việc thiết kế một mạng điện là hợp lý đảm sbaor các chỉ tiêu yêu cầu về kinh tế kỹ thuật là một việc hết sức khó khăn. Mạng điện nhà máy bao gồm 2 phần bên trong và bên ngoài nhà máy. Phần bên trong bao gồm các trạm biến áp phân xưởng và các đường dây cung cấp vào các phân xưởng, phần bên ngoài nhà máy bao gồm đường dây nhận điện từ hệ thống điện dẫn tới nhà máy. Khi thiết kế mạng điện nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau : 3.1.1 – Về mặt kinh tế. - Vốn đầu tư ban đầu phải nhỏ. - Chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất. - Tiết kiệm được vật liệu 3.1.2 – Về kỹ thuật - Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu từng loại hộ phụ tải. - Đảm bảo chất lượng điện năng phù hợp với mức độ quan trọng của các hộ tiêu thụ. - Sơ đồ đi dây phải đơn giản, xử lý nhanh, thao tác không nhầm lẫn. Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẩn nhau, phương án tốt về mặt kỹ thuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng năm nhỏ. Ngược lại phương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lại lớn. Do đó để lựa chọn phương án cung cấp điện ta phải so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật của các phương án sao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế. 3.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY. 3.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 46 - Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho nhà máy Ở đây nhà máy là hộ phụ tải loại 1 do đó để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện ta phải dùng 3 tuyến đường dây lấy từ 3 nguồn khác nhau với cấp điện áp là 35 KV. Bên trong nhà máy thường dùng 2 loại sơ đồ chình là: sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh, ngoài ra còn có thể kết hợp cả 2 sơ đồ thành sơ đồ hỗn hợp. Chọn sơ đồ đi dây: Sơ đồ hình tia, sơ đồ phân nhánh hay sơ đồ hỗn hợp mỗi loại sơ đồ đều có những ưu nhược điểm của nó và phạm vi sử dụng thuận lợi đối với từng nhà máy. Căn cứ vào yêu cầu CCĐ của nhà máy ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ hình tia có độ tin cậy CCĐ cao hơn, bảo vệ rơle làm việc dễ dàng không nhầm lẫn. Sơ đồ hình tia thuận tiện cho việc sửa chữa và dễ phân cấp bảo vệ, mặc dù vốn đầu tư có cao nhưng chi phí vận hành hàng năm lại nhỏ. 35kV 35kV Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 47 - Xét đặc điểm của nhà máy là phụ tải phân bố không đều và không liền kề hơn nữa trong nhà máy các phân xưởng phân bố không có quy luật nhất định. Phụ tải của nhà máy là phụ tải loại 1 do đó ta chọn sơ đồ hình tia để cung cấp điện cho nhà máy. 3.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy. Để CCĐ cho các phân xưởng tôi dùng các MBA điện lực đặt ở các trạm biến áp phân xưởng biến đổi điện áp 35 KV của lưới thành cấp điện áp 0,4 KV cung cấp cho phân xưởng. Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất. Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng tốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị. Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của nhà máy. Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụ tải của các phân xưởng yêu cầu CCĐ với phụ tải tính toán của nhà máy cơ khí. Ta chọn các thông số phụ tải tính toán cho khu nhà hành chính và của kho thành phẩm là : Sttknhc = Sttktp = 50 (kVA) SttNM = 3638 (KVA),Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 35 KV. Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại I và II. Sau đây là một số phương án CCĐ. a - Phương án 1: Phương án này dùng 3 MBA có công suất Sđm= 1250 (kVA) . MBA này do công ty Thiết bị Điện Đông Anh chế tạo, sản xuất có cấp điện áp là 35/ 0,4 (kV) được đặt làm 1 trạm. phụ tải phân bố cho từng phân xưởng như trong bảng (2-3). b - Phương án 2: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 48 - Phương án này dùng 4 MBA có công suất Sđm= 1000 (kVA) có cấp điện áp là 35/ 0,4 KV do công ty Thiết bị Điện Đông Anh chế tạo, sản xuất được đặt làm 2 trạm, trạm 1 gồm 2 MBA trạm 2 gồm 2 MBA. Phụ tải của từng phân xưởng ghi trong bảng . Bảng 3 – 10 : Bảng tham số kỹ thuật của MBA do Công ty Đông Anh chế tạo: Uđm Tổn thất W Loại Sđm kVA Cao Hạ P0 PN đm % UN% i0 % Giá. (triệu đồng) 1250 35/0,4 1250 35 0,4 1810 13900 98,5 6,5 1,2 495 1000 35/0,4 1000 35 0,4 1680 10000 98,03 6 1,3 415 Bảng 3 -11: Bảng các phương án cấp điện cho các Phân xưởng nhà máy Phương án MBA Sđm CCĐ cho các phân xưởng Sttpx 1 1250 Cơ điện + Cơ khí + đúc gang + nhà hành chính 1125,5 2 1250 Nhiệt luyện + Cán thép + Đúc thép 1166 I 3 1250 Mộc mẫu + Lắp ráp + Kho thành phẩm + Cắt gọt kim loại + Gò hàn 1192,8 1000 Cơ điện + Cắt gọt kim loại + Cơ khí + Khu nhà hành chính 980 1 2 1000 Đúc gang + Nhiệt luyện 776 1000 Cán thép + Đúc thép 833,6 II 3 4 1000 Mộc mẫu + kho thành phẩm + Lắp ráp + Gò hàn 895 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 49 - Qua 2 phương án CCĐ cho nhà máy ở trên có những ưu nhược điểm như sau: MBA được chọn đều là MBA do Việt nam chế tạo cùng chủng loại sơ đồ, cách đấu dây tương đối đơn giản nên thuận lợi cho việc sửa chữa, vận hành và thay thế. Đảm bảo được yêu cầu về kỹ thuật cung cấp đủ điện cho các hộ phụ tải quan trọng. Để có kết luận chính xác, lựa chọn phương án CCĐ hợp lý nhất ta cần phải so sánh cả 2 phương án này về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. 3.2.3 – So sánh các phương án. a - So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật:  Phương án 1: Phương án này dùng 3 MBA mỗi máy có Sđm = 1250 (kVA); Uđm = 35/0,4 (kV) Đặt làm 1 trạm, việc phấn phối tải cho các máy như hình (2-3).Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho 3 MBA có công suất Sđm=1250 (kVA) làm việc độc lập. Hệ số phụ tải của các máy: KPT = đmBA ttBA S S MBA 1: 9,0 1250 5,1125 1250 5,1125       pt đmBA ttBA k kVAS kVAS . MBA 2: 93,0 1250 1166 1250 1166       pt đmBA ttBA k kVAS kVAS . MBA 3: 95,0 1250 8,1192 1250 8,1192       pt đmBA ttBA k kVAS kVAS . Với 3 MBA Sđm=1250 (kVA) ta thiết kế sao cho khi mất 1 máy thì 2 máy còn lại phải làm việc song song và mang đủ tải của các hộ phụ tải loại I. Cụ thể là 2 MBA làm việc quá tải có công suất là: Sqt = 2.1,4Sđm = 2.1,4.1250 = 3500 (kVA). Phụ tải loại I có công suất là: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 50 - SLI = SPX cơ khí + SPX nhiệt luyện + SPX Đúc thép + SPX Đúc gang + SPX cán thép = 1947,8 (kVA). Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho các hộ phụ tải loại I Sqt > SL1. Trường hợp nếu 1 thanh cái bị hỏng ta có thể dùng ATM liên lạc hoặc dùng 1 thanh cái dự phòng. Trong trường hợp xấu nhất lúc nào cũng phải đảm bảo 2 MBA làm việc song song.  Phương án 2: Phương án II ta dùng 4 MBA Sđm=1000; Uđm= 35/ 0,4 (kV) đặt thành 2 trạm phụ tải của các phân xưởng được phân bố như trong bảng (2-3). Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho các MBA trong 1 trạm làm việc song song, 2 máy làm việc độc lập. Trạm 1: MBA 1 + 2: 88,0 2000 1756 20001000.2 1756       pt đmBA ttBA k kVAS kVAS . Trạm 2: MBA 3 + 4: 86,0 2000 6,1728 20001000.2 6,1728       pt đmBA ttBA k kVAS kVAS . Nhà máy thuộc hộ phụ tải loại I nên ta phải lấy ít nhất 2 nguồn cung cấp cho nhà máy hoặc có thể dùng 1 nguồn và 1 nguồn dự phòng hoặc dùng máy phát dự phòng. Trong điều kiện làm việc sự cố. Khi sảy ra sự cố 1 nguồn của TBA thì phải có máy cắt liên lạc để đóng thanh cái còn lại vào mạng sao cho thời gian mất điện là ngắn nhất. Trên thanh cái hạ áp của MBA ta thiết kế dùng ATM liên lạc sao cho khi sảy ra sự cố trên 1 thanh cái hạ áp của MBA thì ATM liên lạc phải tác động nhằm đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại 1. Khi sảy ra sự cố trên 1 thanh cái cao áp của trạm thì phải đảm bảo lúc nào cũng có 1 MBA làm việc tương tự như trường hợp 1 MBA bị sự cố. Khi đó 1 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 51 - MBA còn lại với hệ số quá tải 40% phải đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại 1 cụ thể là: Sqt = 1,4.Sđm = 1,4.1000 = 1400 (kVA) Như vậy đối với trạm 1 lúc này: Sqt = 1400 (kVA) SL1= SPXcơ khí + SPX đúc gang + SPXnhiệt luyện = 1114,2 (kVA). Đối với trạm II: Sqt= 1,4.1000 = 1400 (kVA) SL1= SPXđúc thép + SPXcán thép = 851,6 (kVA) Khi sảy ra sự cố 1 MBA trong 1 nhóm máy đang làm việc song song thì cũng tương tự như trường hợp sự cố trên thanh cái cao áp và như vậy là ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và tính liên tục cung cấp điện cho các hộ phụ tải loại I của nhà máy. Kết luận: Qua phân tích 2 phương án ở trên ta thấy cả 2 phương án đều đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, đã đáp ứng được yêu cầu CCĐ đối với các hộ phụ tải loại I. Để quyết định xem sẽ chọn phương án nào ta phải so sánh cả các chỉ tiêu về kinh tế của 2 phương án trên. b - So sánh về chỉ tiêu kinh tế: Để thuận tiện cho việc tính toán so sánh về kinh tế thì giữa các phương án ta quan tâm đến những yếu tố ảnh hưởng chính đó là: - Vốn đầu tư ban đầu (tiền mua MBA ). - Chi phí vận hành hàng năm. - Tổn thất điện năng trong phạm vi phân xưởng.  Phương án 1: Phương án này dùng 3 MBA Sđm=1250 ; 35/ 0,4 (kV) do Việt nam chế tạo đặt làm 1 trạm. 3 MBA Sđm=1250 ; 35/ 0,4 (kV) làm việc độc lập với nhau, phụ tải tương đối đều nhau. Ta có thể áp dụng công thức: Atrạm = ABAi ABAi = P0’t + Pn’.Kpt 2 . Trong đó: n: Là số MBA. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 52 - t: Thời gian dòng điện chạy qua MBA hàng năm. T = 8760 h : Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất.   Tmax, CosNM .Với nhà máy cơ khí số bộ quốc phòng TMax = 4500h, Cos = 0,65 tra bảng 4-1 và 2-3 (HTCCĐ trang 49 ta có:  = 3750 h. P’0 = P0 +Kkt .Q’0 (kW) (1) P’n = Pn +Kkt .Q’n (kW) (2) Với Q’0 = i0 %. 100 đmS Q’n = Un %. 100 đmS Trong đó: Kkt là đương lượng kinh tế của công suất phản kháng. Kkt = 0,05 (kW/ Kvar)  Tổn thất điện năng ở phương án I: Với trạm có 3 máy biến áp ta áp dụng công thức: ABA = P0’.t + Pn’.Kpt 2 . MBA 1 có: t = 8760 h, Kpt = 0,9 ,  = 3750 h P0’ = 1,818 + 0,05. 57,2100 1250.2,1  ( kW ) Pn’ = 13,9 + 0,05. 96,17100 1250.5,6  ( kW ) ABA1 = 2,57.8760 +17,96.(0,9)2.3750 = 77066,7 (kWh). MBA 2 có: t = 8760 h, Kpt = 0,93 ,  = 3750 h ABA2 = 2,57.8760 +17,96.(0,93)2.3750 = 80764,2 (kWh) MBA 3 có: t = 8760 h, Kpt = 0,95 ,  = 3750 h. ABA3 = 2,57.8760 +17,96.(0,95)2.3750= 83296,6 (kWh) Với phương án 1 ta có tổng tổn thất điện năng là: A1 = ABA1 + ABA2 + ABA3 = 241127,5 (kWh).  Về vốn đầu tư: K1 = n.V1 Trong đó: K1:Là tiền mua các MBA. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 53 - V1: Giá tiền mua một MBA.Giá tiền máy do công ty Đông Anh sản xuất đối với máy biến áp công suất Sđm=1250 (kVA) là 495 triệu đồng. n: Số MBA phải dùng. Phương án I: 3 máy 1250 (kVA)  K1 = n.V1 = 3 x 495000000 đ = 1485000000 (đồng).  Chi phí vận hành hàng năm: C1 = .Ki + Ai.g Trong đó:  là giá trị khấu hao hàng năm  = 0,1 Ai : Tổng tổn thất điện năng Ai = A1 =241127,5 (kWh) g : Giá thành 1 KW/h : g = 0,1 đ/KWh  C1 = 0,1. 1485000000 + 241127,5.0,1 = 148524112,8 (đ/n).  Chi phí quy dẫn: Zi = Eđm.Ki + Ci Trong đó Eđm = đmT 1 là hệ số sinh lời của vốn do nhà nước quy định. Với nhà máy cơ khí thì Tđm = 5 năm.  Eđm = đmE 1 = 1 5 = 0,2.  Z1 = 0,2. 1485000000 + 148524112,8 = 445524112,8 (đ/n).  Phương án 2:  Xác định tương tự như trên ta có tổn thất điện năng ở phương án II: Trạm 1: t = 8760 h, Kpt = 0,88 ,  = 3750 h. P0’ = 1,68 + 0,05. 100 1000.3,1 = 2,33 ( kW ). Pn’ = 10 + 0,05. 100 1000.6 = 13 ( kW ). AtrI = P0’t + 2 1 .Pn’.Kpt 2 . =2,33.8760 + 2 1 .13. 2)88,0( .3750 = 39286,8 (kWh). Tính toán đối với trạm II ta có: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 54 - AtrII = P0’t + 2 1 .Pn’.Kpt 2 .= 2,33.8760 + 2 1 .13. 2)86.0( .3750 = 38438,6 (kWh).  A2= AtrI+ AtrII = 39286,8 + 38438,6 = 77725,4 (kWh).  Về vốn đầu tư: K2 = n.V2 . Trong đó: K2: Là tiền mua các MBA. V2: Giá tiền mua một MBA. tiền máy do công ty Đông Anh sản xuất đối với máy biến áp công suất Sđm=1000 (kVA) là 415 triệu đồng. n: Số MBA phải dùng. Phương án II: 4 máy Sđm = 1000 (kVA).  K2 = n.V2= 4 x 415000000 = 1660000000 (đồng).  Chi phí vận hành hàng năm: C2 = .Ki + Ai.g Trong đó:  là giá trị khấu hao hàng năm  = 0,1. Ai : Tổng tổn thất điện năng Ai = A2 = 77725,4 (kWh). g : Giá thành 1 KW/h : g = 0,1 đ/kWh.  C2 = 0,1. 1660000000 + 77725,4.0,1 = 166007772,5 (đ/n).  Chi phí quy dẫn: Zi = Eđm.Ki + Ci Trong đó Eđm = đmT 1 là hệ số sinh lời của vốn do nhà nước quy định. Với nhà máy cơ khí thì Tđm = 5 năm.  Eđm = đmE 1 = 1 5 = 0,2.  Z2 = 0,2. 1660000000 + 166007772,5 = 498007772,5 (đ/n). Như vậy tổn thất điện năng của phương án 1 lớn hơn phương án 2 là: A = A1 - A2 = 241127.5 - 77725,4 = 163402,1 (kWh). Nếu giá 1 kWh là 0,1đ thì trong 1 năm nếu sử dụng phương án II sẽ tiết kiệm được 163402,1x 0,1 = 16340,21 (đồng). Phương án 1 có số vốn đầu tư nhỏ hơn phương án 2: Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 55 - 495000000 – 415000000 = 80000000 (đồng). Ta thấy chi phí vận hành hàng năm của phương án 1 nhỏ hơn phương án 2 là: 166007772,5 – 148524112,8 = 17483659,7 (đồng). Từ phân tích trên ta thấy phương án 1 có tính hợp lý cao và tiết kiệm được về vốn đầu tư, chi phí vận hành hàng năm và chi phí quy đổi nhỏ. Vậy ta quyết định chọn phương án cấp điện cho nhà máy cơ khí bộ quốc phòng là phương án 1. 3.3 - PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY KỂ CẢ TỔN THẤT CÔNG SUẤT. Để có các số liệu chính xác cho việc tính chọn thiết bị trong mạng điện cho nhà máy ta phải kể đến tổn thất công suất trong các MBA. 3.3.1 - Xác định tổn thất trong các MBA. P1 = P0’ + Pn’.Kpt2 = 2,57 + 17,96.(0,9)2 = 17 (kW). Q1 = Q0’ + Qn.Kpt2 = 15 + 81,25.(0,9)2 = 80,8 (Kvar). P2 = P0’ + Pn’.Kpt2 = 2,57 + 17,96.(0,93)2 = 18 (kW). Q2 = Q0’ + Qn.Kpt2 = 15 + 81,25.(0,93)2 = 85,3 (Kvar). P3 = P0’ + Pn’.Kpt2= 2,57 + 17,96.(0,95)2 = 18,8 (kW). Q3 = Q0’ + Qn.Kpt2 = 15 + 81,25.(0,95)2 = 88,3 (Kvar). P = P1 + P2 + P3 = 53,8 (kW). Q = Q1 + Q2 + Q3 = 254,4 (Kvar). Như trên ta đã xác định phụ tải phía hạ áp. Ptt hạ áp = 2845,6 (kW) ; Qtt hạ áp = 2592,4 (Kvar). Sau khi kể đến tổn thất trong các MBA ta có: Pttnm = Ptt hạ áp + P = 2845,6 + 53,8 = 2899,4 (kW). Qttnm = Qtt hạ áp + Q = 2592,4 + 254,4 = 2846,8 (Kvar). Sttnm = 3,40638,28464,2899 2222  ttNMttNM QP (kVA). 3.3.2 – Vị trí đặt trạm biến áp nhà máy. Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng được chọn theo các tiêu chuẩn sau: - Các trạm biến áp cấp điện cho nhiều phân xưởng thì vị trí của trạm được xác định theo tâm phụ tải sao cho gần tâm phụ tải nhất, như vậy có thể đưa điện áp Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 56 - cao đến các phân xưởng tiêu thụ, rút ngắn mạng phân phối hạ áp, giảm chi phí kim loại dây dẫn, và giảm tổn thất. - Với các trạm biến áp cấp điện cho nhiều phân xưởng ta nên dùng loại trạm biến áp xây dựng độc lập, đặt gần tâm phụ tải. * Tâm phụ tải được tính theo công thức sau: 1 1 * n n Si Xi Xo Si    1 1 * n n Si Yi Yo Si    Căn cứ vào bản vẽ mặt bằng nhà máy ta có thể đo ra các toạ độ của các phân xưởng để từ đó tính được các trung tâm phụ tải. Ta tính cho trạm phân phối trung gian (Trung tâm phụ tải của nhà máy). 3638 8.5,2985,13.6,2075,13.505,13.257 3638 7,13.7,3797,13.8,4578.8,3575,2.3325,2.4444,2.2,3382,2.2,2933,2.50    X 76,7 3638 61,29884 X 3638 5,12.5,2986,5.6,2079,8.5012.257 3638 9,15.7,3791,19.8,4573,19.8,3571,19.3321,16.4447,12.2,3385,9.2,2935,5.50    Y 05,14 3638 18,54090 Y Xác định toạ độ của các trạm biến áp phân xưởng: Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy ta có thể đo được các toạ độ X = 7,76 ; Y=14,05 là toạ độ trung tâm phụ tải ở đây ta đặt trạm phân phối trung gian. Để thuận tiện trong việc thi công trạm biến áp cũng như trong quá trình vận hành, bảo dưỡng TBA của nhà máy ta có thể xây dựng hai trạm biến áp cạnh nhau ở tâm của phụ tải vừa xác định. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 57 - 3.2.2 - Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy. Việc tính chọn các thiết bị điện nhằm đảm bảo các thiết bị làm việc tin cậy, lâu dài, vận hành an toàn, sửa chữa thuận lợi. Các điều kiện chọn gần giống các điều kiện làm việc ở trong chế độ làm việc dài hạn như Iđm , Uđm .Các điều kiện kiểm tra bao gồm các chế độ làm việc không bình thường như quá tải, ngắn mạch,các điều kiện về ổn định nhiệt, ổn định lực điện động v.v... Dựa vào sơ đồ mạng điện đã được chọn sơ bộ ta chọn các thiết bị trong mạng điện cao áp và hạ áp. A - CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP. Trong mạng điện hạ áp của nhà máy, do khoảng cách từ trạm biến áp nhà máy tới các tủ phân phối của phân xưởng là ngắn nên ta chọn tiết diện dây dẫn theo Jkt.  - Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian tới tủ phân phối phân xưởng. Đối với nhà máy cơ khí do làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất là Tmax= 5000h ,Dùng cáp đồng. Tra bảng ta được Jkt = 2,7 (A/mm2).Bảng 4.3 trang 194 Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV. Tiết diện kinh tế của dây nhôm lõi thép : 2mm j IF kt đm kt  . Cáp từ TBA tới các TPPPX là cáp lộ kép (n =2) nên : )( .3.2 A U SI đm ttPX đm  . )( .3max A U SI đm ttPX LV  . Căn cứ vào trị số của Fkt tính được ,tra bảng lựa chọn tiết diện dây dẫn chuẩn gần nhất. Kiểm tra tiết diện dây cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 58 - Khc . Icp ≥ ILV max Trong đó : Khc = K1.K2 hệ số hiệu chỉnh. K1 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ lấy K1=1. K2 Hệ số hiệu chỉnh khi tính tới số đường dây cùng đặt chung trong cung một rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 100 mm . Tra bảng phụ lục ta có K2 = 0.9. Bảng 4.74 trang 286 Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV. Do khoảng cách từ TBA tới các TPP là ngắn nên ta không kiểm tra theo tổn thất điện áp.  Chọn cáp từ TBA tới TPP phân xưởng cơ điện : Dòng điện cực đại qua cáp : )(7,222 38,0.3.2 2,293 .3.2 A U SI đm ttPX đm  Tiết diện kinh tế của cáp : 2max 5,82 7,2 7,222 mm j IF kt kt  . )(5,445 38,0.3 2,293 .3max A U SI đm ttPX LV  . Tra bảng phụ lục chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất là 95 mm2 , cáp đồng 3 lõi, cách điện PVC do LENS sản suất với Icp = 298 (A). Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : 0,9.Icp = 0.9.298 = 268,2  ILV max Do cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát nóng nên ta tăng kích thước của cáp lên 240 (mm2) có Icp= 538 (A). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 59 - Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : 0,9.Icp = 0.9.538 = 484,2  ILV max Tính toán tương tự với các phân xưởng khác ta có bảng chọn cáp cho các phân xưởng của nhà máy như sau : Bảng 3 – 12 : Thông số kỹ thuật của cáp từ TBA tới các phân xưởng Tham số kỹ thuật của cáp S d(mm) Vỏ Nhóm IttPX Tiết diện định mức mm2 Lõi min max R0 /km ICP A Cơ điện 445,5 3 G 240 240 17,9 50,5 59,5 0,0754 538 Cơ khí 513,8 3 G 300 300 20,1 56 66 0,0601 621 Đúc gang 674,5 1 × 300 300 20,1 27,5 31 0,0601 693 Đúc thép 723 1 × 400 400 23,2 31,1 34,5 0,047 825 Nhiệt luyện 504,4 3 G 300 300 20,1 56 66 0,0601 621 Mộc mẫu 315,4 3 G 150 150 14 40 47,5 0,124 395 Gò hàn 379,7 3 G 185 185 15,6 44,5 53 0,0991 450 Lắp ráp 390,5 3 G 185 185 15,6 44,5 53 0,0991 450 Cán thép 543,6 3 G 300 300 20,1 56 66 0,0601 621 Cắt gọt kim loại 453,5 3 G 240 240 17,9 50,5 59,5 0,0754 538 Kho 75,96 3 G 16 16 4,8 15,5 19,5 1,15 100 Nhà hành chính 75,96 3 G 16 16 4,8 15,5 19,5 1,15 100 Riêng 2 phân xưởng Đúc gang và Đúc thép do có dòng Ilv lớn nên ta chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo.  - Chọn thanh cái hạ áp cho MBA. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 60 - Điều kiện chọn: UđmTC  Uđm mạng ; [ I ]  ha LV UKKK S ....3 321 max K1: Hệ số kể đến môi trường nơi đặt thanh cái, với nhiệt độ môi trường là 30 0 C tra bảng ta có K1 = 0,91. K2: Hệ số điều chỉnh thanh cái ta dùng 1 thanh cái nên K2 = 1. K3: Hệ số kể đến vị trí đặt thanh cái,vì đặt nằm ngang nên K3 = 0,95. [ I ]  3,1728 4,0.95,0.1.91,0.3 1250  (A). Tra bảng 7.2 trang 362 Sổ tay lựa chọn & và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV ta chọn thanh cái bằng đồng có các thông số : Bảng 2- 13: Thông số kỹ thuật thanh cái hạ áp Kích thước(mm 2 ) Tiết diện 1 TC (mm 2 ) Khối lượng (kg/m) Dòng cho phép mỗi pha 1 thanh (A) Vật liệu Dài (m) 80x10 800 7100 1900 Đồng 5  - Chọn sứ đỡ thanh cái hạ áp. Điều kiện chọn: Uđm sứ  Uđm mạng = 380 V. Tra bảng 2-25 CCĐ trang 640 ta chọn sứ có số liệu kỹ thuật như bảng : Bảng 3-14: Thông số kỹ thuật sứ đỡ thanh cái hạ áp Kiểu Kích thước Uđm (kV) Uph.đ khô Phụ tải phá hoại (kg) Khối lượng (kg) 0-1-750-OB 00-1-750-08 1 11 750 2,7 Chú thích:  - là sứ. 0 - đỡ. Chữ số thứ nhất là điện áp định mức. Chữ số thứ 2 là phụ tải phá hoại. OB- Đế hình ô van.  - Chọn ATM liên lạc. Trong 1 trạm nào đó khi bị sự cố 1 MBA thì phụ tải quan trọng của nhà máy được cung cấp điện thông qua ATM liên lạc. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 61 - Điều kiện chọn: UđmATM  Uđm.mạng . IđmATM  ILV max ILVmax : Dòng làm việc lớn nhất chạy qua ATM liên lạc. Phụ tải quan trọng của trạm I bao gồm phân xưởng cơ khí ,đúc gang . SqtTrI = SPX đúc gang + SPX cơ khí = 782,2 (kVA). Gỉả sử khi 1 MBA bị hỏng thì máy còn lại sẽ mang tải của các phụ tải quan trọng như vậy: 1,1051 4,0.3 2,728 .3max  dm qt LV U S I (A) Phụ tải quan trọng của trạm II gồm phân xưởng đúc thép và phân xưởng nhiệt luyện và phân xưởng cán thép. SL1= SPX nhiệt luyện + SPX cán thép + SPX đúc thép = 1165,6 (kVA). Như vậy khi 1 máy bị hỏng thì máy còn lại sẽ CCĐ cho các hộ phụ tải loại 1 thông qua ATM liên lạc. Do 2 phụ tải này lại nằm ở 2 MBA khác nhau nên khi mất 1 MBA thì máy còn lại thông qua ATM liên lạc sẽ CCĐ cho 1 hộ phụ tải quan trọng còn 1 phụ tải sẽ không phải thông qua ATM liên lạc như vậy ta tính cho trường hợp có dòng ILV max lớn hơn. 4,1682 4,0.3 6,1165 .3max  dm qt LV U S I (A). Tra bảng ta chọn được ATM do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau: Bảng 3- 15: Thông số kỹ thuật của Aptomat liên lạc Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) CM-1600N 3 - 4 1600 690 50 CM-1600N 3 - 4 1600 690 50  - Chọn ATM đầu ra của MBA. Điều kiện chọn: UđmATM  Uđm.mạng . IđmATM  ILV max ILVmax : Dòng làm việc lớn nhất chạy qua ATM . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 62 - )(2526 4,0.3 1250.4,1 .3max A U S I dm qt LV  . Tra bảng ta chọn được áptomat do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau: Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) CM-3200N 3 3200 690 50 - Chọn ATM cho các phân xưởng của nhà máy. Điều kiện chọn : UđmATM  Uđmmạng ; IđmATM  IđmBA  IttPX (A). Bảng 3 – 9 : Bảng thông số kỹ thuật của Áp tô mát bảo vệ cho các Phân xưởng của nhà máy cơ khí Tham số kỹ thuật của Aptomat Tên phân xưởng IttPX (A) Loại ATM Iđm (A) Uđm(V) IN- (KV) Số cực Số lượng Cơ điện 445,5 NS630N 630 690 10 3,4 01 Đúc gang 674,5 C801N 800 690 25 3,4 01 Đúc thép 723 C801N 800 690 25 3,4 01 Nhiệt luyện 504,4 NS630N 630 690 10 3,4 01 Mộc mẫu 315,4 NS400N 400 690 10 3,4 01 Gò hàn 379,7 NS400N 400 690 10 3,4 01 Cán thép 543,6 NS630N 630 690 10 3,4 01 Cắt gọt kim loại 453,5 NS630N 630 690 10 3,4 01 Lắp ráp 390,5 NS400N 400 690 10 3,4 01 Cơ khí 513,8 NS630N 630 690 10 3,4 01 Kho 76 C100E 100 500 7,5 3 01 Nhà hành chính 76 C100E 100 500 7,5 3 01 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 63 - B - CHỌN THIẾT BỊ CAO ÁP.  - Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA NM. Để nâng cao độ tin cậy CCĐ cho nhà máy thì trạm phân phối trung gian được nhận điện từ 2 nguồn bằng đường dây trên không. Vì dây dẫn cáp đều là những bộ phận truyền tải điện năng vì vậy chúng đều được chọn và kiểm tra giống nhau. Thông thường người ta chọn theo các điều kiện sau: -Độ bền cơ học. -Mật độ dòng kinh tế. -Điều kiện phát nóng. -Điều kiện tổn thất điện áp. Ở đây ta chọn theo điều kiện phát nóng [ I ]  ILV max. Khi nhiệt độ khác với môi trường tiêu chuẩn thì dòng điện cho phép được hiệu chỉnh lại. [ I ]  21 max .KK I LV K1: Hệ số khác với môi trường tiêu chuẩn K1 = 0,99 ở 30 0 C. K2: Với đường dây trên không K2 = 1. [ I ]: Dòng điện cho phép của dây ở điều kiện tiêu chuẩn. [ I ]  65,64 1.99,0 64  (A) ; ILV max = 64 35.3 3881 .3  dm ttnm U S (A). Tra bảng phụ lục 4.34 HTCCĐ ta chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, võ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo có các thông số sau: Fđm 1 lõi Hình dạng dây 1 lõi ICP .r0 IN1s mm2 Mm A /km kA 50 Vặn xoắn 8,1 205 0,494 7,15  - Chọn dao cách ly cho đầu vào thanh cái 35 kV. Điều kiện chọn: UđmDCL  Uđm mạng = 35 (kV). IđmDCL ILV max = 64 35.3 2080 .3  dm ttnm U S (A). ID.dm≥ Ixk (kA) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 64 - Tra bảng 2-24 trang 640 CCĐ ta chọn dao cách ly đặt ngoài trời 35 kV do Công ty thiết bị Điện Đông Anh chế tạo có số liệu kỹ thuật như trong bảng : Ta chọn 2 dao cách ly. Bảng 3- 18: Thông số kỹ thuật dao cách ly Thông số Kiểu Uđm Iđm Ing.mạchCP ( kA ) Dòng ổn định nhiệt (kA) Khối lượng (kg) DN 35/400 35 400 31 12 215  - . Lựa chọn chống sét. Các hệ thống CCĐ khi bị sét đánh sẽ gây ra các hiện tượng, trong đó nguy hiểm là hiện tượng quá điện áp , khi đó cách điện bị chọc thủng vì vậy cần có các biện pháp để bảo vệ các thiết bị điện các nhà cao tầng... không bị sét đánh trực tiếp. Có 3 kiểu chống sét cơ bản:  Chống sét kiểu khe hở. Khi có sét sóng truyền qua đường dây, nó sẽ phóng điện qua khe hở truyền xuống đất. - Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền. - Nhược điểm: Vì không có bộ phận dập hồ quang nên khi phóng điện dòn điện đi xuống đất, có giá trị lớn làm cho thiết bị rơ le bảo vệ tác động cắt mạch nên chỉ dùng bảo vệ phụ.  Chống sét kiểu ống: Gồm 2 khe hở S1 và S2. Khi có sóng sét qua 2 khe hở đều phóng điện dưới tác dụng của hồ quang trong ống sẽ sinh ra khí làm áp suất trong ống có tác dụng dập hồ quang. - Ưu điểm: Giá thành rẻ, làm việc tin cậy khi có dòng sét nhỏ. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 65 - - Nhược điểm: Khi dòng sét lớn quá thì hồ quang không được dập tắt nhanh chóng vì vậy ảnh hưởng đến thiết bị lân cận.  Chống sét van. Kiểu chống sét này khắc phục được nhược điểm của 2 chống sét trên. Nếu chống sét van được dùng để bảo vệ các trạm biến áp chống sét đánh vào trạm. Vì vậy chống van được dùng rộng rãi để bảo vệ các thiết bị điện. Cấu tạo và hoạt động của chống sét van. Cấu tạo: Gồm 2 phần chính. Khe hở phóng điện và điện trở phóng điện. Khe hở phóng điện: được cấo tạo là một chuỗi các loại khe hở để dập hồ quang và giảm nhanh dòng khi đã phóng điện. Điện trở phóng điện được chế tạo bằng vật liệu Vilít, mục đích của điện trở là làm hạn chế dòng kế tục (dòng ngắn mạch trạm đất qua chống sét van) khi có điện áp đặt lên cao thì điện trở giảm rất nhanh. Điều kiện chọn chống sét van. Chống sét van là thiết bị điện trở phi tuyến có nhiệm vụ chống sét truyền từ đường dây không cho truyền vào trạm phân phối và trạm biến áp. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị rất lớn không cho dòng điện đi qua, khi có quá điện áp khí quyển, điện trở của chống sét van giảm xuống rất bé tháo dòng điện sét xuống đất. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Udm = 35 kV. Chọn loại chống sét van PBC-35 do Liên Xô chế tạo có Udm = 35 kV.  - Chọn thanh cái 35 kV. Chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế. Sử dụng thanh cái bằng đồng theo tài liệu CCĐ với thanh cái bằng đồng thì Jkt = 2,0 ; Skt = kt LV J I max ILVmax là dòng điện làm việc lớn nhất đó là trường hợp mất điện 1 nguồn và 1 MBA của thanh cái bên kia bị hỏng lúc đó thanh cái phải mang tải là 2 MBA đều làm việc ở chế độ quá tải 40%. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 66 - Ilvmax = 7,57 35.3 1250.4,1.2 .3 ..2  dm đmBAqt U SK (A) ; Skt = )(8,282 7,57 2max mm J I KT LV  Tra PL 4.20 TKCCĐ ta chọn thanh cái có tiết diện tiêu chuẩn là 75 mm 2 có các số liệu kỹ thuật như ở bảng sau: Bảng 3- 19: Thông số kỹ thuật thanh cái 35 kV Mã hiệu S(mm 2 ) Icp (A) Số thanh ở 1 pha Chiều dài (m) AC-70 75 340 1 10  - Chọn sứ đỡ cho thanh cái 35 kV. Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ các bộ phận mang điện vừa làm vật liệu cách điện giữa các bộ phận đó với đất vì vậy sứ phải có đủ độ bền, chịu được lực điện động do dòng ngắn mạch gây ra đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá tải. Điều kiện chọn: Uđm sứ  Uđm mạng = 35 KV ; Iđm sứ  ILV max Ở đây là sứ đỡ thanh cái nên ta không quan tâm đến Iđm mà chỉ quan tâm đến điện áp của chúng. Tra bảng PL 2.27 ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 3-20: Thông số kỹ thuật sứ đỡ cho thanh cái 35 kV. U, kV Kiểu Uđm Uph.đ.khô Phụ tải phá hoại (kG) Khối lượng ( kg) O-35-1250 35 110 1250 13,5  - Chọn máy cắt. Máy cắt là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp, nó có nhiệm vụ là đóng cắt phụ tải lúc làm việc bình thường và tự động cắt phụ tải khi xảy ra sự cố. Máy cắt là thiết bị làm việc tin cậy nhưng giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng nó ở những nơi quan trọng. Điều kiện chọn: UđmMC  Uđm mạng = 35 KV ; IđmMC  ILVmax Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 67 - - Chọn máy cắt liên lạc trên thanh cái 35 KV (MCLL): Dòng qua MCLL là dòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn của thanh cái bị mất điện. Dòng qua máy cắt liên lạc trong điều kiện nặng nề nhất là trường hợp mất điện 1 nguồn, đường dây còn lại sẽ CCĐ cho thanh cái đó đồng thời các MBA và thiết bị cao áp nối vào thanh cái đó phải làm việc trong điều kiện quá tải.Các điều kiện để lựa chọn máy cắt : UđmMC≥ UđmLĐ IđmMC≥ Ilvmax Trong trường hợp cụ thể: giả sử khi 1 nguồn bị mất và 1 MBA bị hỏng (giả sử MBA2) khi đó nguồn cung cấp cho MBA3 là nguồn 2 thông qua MCLL lúc đó do MBA2, mất điện nên MBA1,MBA3 phải làm việc trong tình trạng quá tải 40% khi đó dòng qua MCLL là dòng lớn nhất. 7,57 35.3 1250.4,1.2 .3 )( 21 max   dm đmBAđmBAqt LV U SSK I (A) Tra bảng ta chọn loại máy cắt do Liên Xô chế tạo OCT- 687- 41 số lượng 1 cái. Bảng 3 – 21: Thông số kỹ thuật máy cắt cao áp Loại Uđm (kV) Iđm(kA) ixk(kA) Ihd (kA) Iôđ (10s) kA I và cs cắt BM-35 35 600 13,3 10 7,1 6,6/400 - Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc (DCL3): Dao cách ly là thiết bị được dùng phổ biến trong mạng điện cao áp và hạ áp. Dao cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa phần mang điện và phần không mang điện đồng thời tạo ra khe hở nhìn thấy được để cho người thợ yên tâm sửa chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không được dùng để đóng cắt khi có tải. Điều kiện chọn: UđmDCL  Uđm mạng = 35 KV 7,57 35.3 1250.2.4,1 .3 .2. max  dm dmqt LVđmDCL U SK II (A) Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 68 - Tra bảng ta chọn dao cách ly đặt ngoài trời do Công ty thiết bị Điện Đông Anh chế tạo có các thông số sau: Bảng 3- 22: Thông số kỹ thuật dao cách ly Thông số Kiểu Uđm Idm Iô.đn ( KA ) Số lượng Khối lượng (kg) DN 35/400 35 400 12 2 215  - Chọn dao cách ly cho các đầu vào các MBA. Điều kiện chọn: UđmDCL  Uđm mạng = 35 KV IđmDCL  ILV max = 8,28 35.3 1250.4,1 .3 .  dm đmBAqt U SK (A) Tra bảng 2-24 trang 640 CCĐ ta chọn dao cách ly điện áp cao đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có số liệu kỹ thuật như trong bảng (3-19): Bảng 3- 23: Thông số kỹ thuật dao cách ly Thông số Kiểu Uđm Idm Iô.đn ( kA ) Số lượng Khối lượng (kg) DN 35/400 35 400 12 3 215  - Chọn máy cắt cao áp cho đầu vào các MBA. Máy cắt được lựa chọn theo các điều kiện: - Điện áp định mức UđmMC≥ UđmLĐ - Dòng điện định mức : IđmMC≥ Ilvmax UđmCC  35 (kV) IđmCC  28,8 (A). Tra bảng PL 2.19 trang 341 HTCCĐ ta chọn máy cắt cao áp loại BM-35 do Liên Xô chế tạo OCT- 687- 4 có các thông số như sau. - Điện áp định mức: UđmCC = 35 (kV). - Dòng điện định mức: IđmCC = 600 (A). - Công suất cắt: Scắt = 400 MVA. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 69 - - Chọn cầu dao cho các nhóm máy (I,II,III,IV) trong phân xưởng cơ khí. Điều kiện chọn: UđmCD ≥ UđmLĐ IđmCD ≥ Itt Như vậy.Tra tài liệu sổ tay lựa chọn và tra cứa thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV ta có: Bảng 3- 24: Thông số kỹ thuật cầu dao. Loại Số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) IN (kA) INS100 3,4 690 100 20 5,5 INS80 3,4 500 80 15 3 INS125 3,4 690 125 20 5,5 INS250 3,4 690 250 30 8,5 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 70 - CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 5.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. 5.1.1 - Đặt vấn đề.  Ngắn mạch là sự cố gây nguy hiểm nhất trong hệ thống điện. Khi sảy ra ngắn mạch thì điện áp của hệ thống giảm xuống làm cho dòng điện tăng cao có thể gấp vài chục lần bình thường, dòng ngắn mạch này gây nên hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng lực điện động rất lớn có thể gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. Thời gian ngắn mạch càng lớn, điểm ngắn mạch càng gần nguồn cung cấp thì tác hại do dòng ngắn mạch gây ra càng lớn làm cháy nổ các thiết bị gây nguy hiểm cho người vận hành, ngắn mạch làm cho điện áp giảm thấp ảnh hưởng đến quá trình làm việc của các máy móc đòi hỏi độ chính xác cao, nếu ngắn mạch ở gần nguồn điện áp hệ thồng giảm xuống nghiêm trọng có thể gây rối loạn hệ thống điện. 5.1.2 – Mục đích của việc tính toán ngắn mạch:  Tính toán ngắn mạch nhằm tạo cơ sở cho so sánh, lựa chọn những phương án cung cấp điện hợp lý nhất. Xác định chế độ làm việc của các hộ tiêu thụ khi xảy ra sự cố, đưa ra biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch, kết quả tính ngắn mạch còn dùng để kiểm tra các thiết bị đã chọn trong hệ thống. Từ các số liệu tính toán ngắn mạch ta thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle. 5.1.3 – Chọn điểm tính ngắn mạch:  Điểm được chọn để tính ngắn mạch là những điểm mà tại đó khi xảy ra ngắn mạch thiết bị phải làm việc trong điều kiện nặng nề nhất. Căn cứ vào sơ đồ Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 71 - nguyên lý và cách bố trí các thiết bị trên sơ đồ ta chọn một số điểm ngắn mạch như sau: -Ngắn mạch trên thanh cái cao áp 35 KV N 13 . -Ngắn mạch trên thanh cái hạ áp 0,4 KV N 23 . -Ngắn mạch trên tủ phân phối N 33 . -Ngắn mạch trên tủ động lực N 43 ,Ngắn mạch trên động cơ N 53 . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 72 - Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch. A – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao ( 35 kV). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 73 - Khi tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao do điện trở, điện kháng của cầu dao, thanh cái, máy cắt có giá trị nhỏ cỡ m nên ta có thể bỏ qua mà chỉ kể đến điện trở, điện kháng của hệ thống cáp, máy biến áp. - Tính ngắn mạch tại N 13 : Do đề tài cho khoảng cách giữa hệ thống và nhà máy là 12km, Với dây dẫn nhôm lõi thép AC-70 nên ta có : Skht = 250 (MVA) ; r0= 0,46 )/( Km , x0= 0,382 )/( Km Số liệu nguồn: Uđm = 35 KV ; Skht = SN = 250 MVA. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 100 MVA ; Ucb = 37 (kV). I  kA U S cb cb cb 56,137.3 100 .3  . Điện trở của hệ thống : Xht = 5,5 250 3722  kht cb S U ( ) Điện trở đường dây : 2,6 35 37.12.46,0.. 22 0             d cb d U UlrR )( 1,5 35 37.12.382,0.. 22 0             d cb d U UlxX )( Ngắn mạch tại điểm N1 : 81,52,6 2222  ddk XRZ )( Dòng 3 pha ngắn mạch tại điểm N1 ,ứng với cấp điện áp cơ bản :  kA Z UII k cb NMN 7,28.3 37 .3 ''3 1  . Giá trị dòng ngắn mạch thực tế tại điểm xảy ra ngắn mạch : 85,2 35 37.7,2.3)3(0 1  d cb NN U UII )(kA Giá trị dòng xung kích : ixk = 2 13. . ( )K Ixk N . Trong đó: Kxk là hệ số xung kích vì ngắn mạch trên thanh cái nên lấy Kxk = 1,8. Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 74 - ixkN1 = 1,8. 2 .2,7 = 6,87 (kA). Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích : Ixk =        kAKI xkN 2,6118,1.2.7,211.2. 223 1  . Công suất ngắn mạch : 17585,2.35.3..3 )3(0 1  Nk IUS )(MVA Đối với ngắn mạch 2 pha :      kAII NN 3,2.2 3 3 1 2 1  . B– Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp (0,4 kV). Trong toàn bộ hệ thống cấp điện ở nhà máy thì mạng hạ áp có chiều dài lớn nhất . Trong mạng hạ áp có nhiều thiết bị như thanh cái hạ áp, cầu dao, áp tô mát ... các khí cụ điện này có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị của dòng ngắn mạch nên không thể bỏ qua được, nếu bỏ qua thì dẫn tới sai số quá lớn ảnh hưởng tới quá trình chọn và kiểm tra thiết bị. 1. Xác định thông số của các phần tử. a. Điện trở điện kháng của thanh cái 1. Thanh cái bằng đồng có kích thước 253 chiều dài : l = 10 (m). Tra bảng 2-40 CCĐ trang 647 ta có : r0 = 0,268 (m/m) ; x0 = 0,20 (m/m). Với khoảng cách trung bình hình học là 150 (mm). Rtc1 = r0 . l = 0,268 . 10 = 2,68 (m). Xtc1 = xo . l = 0,20 .10 = 2,0 (m ). b.Điện trở kháng của CD1,CD2,CD3,CD4 Các cầu dao được tra trong bảng 2 - 43 CCĐ trang 649. r0 = 0,2 (m) ; x0 = 0 (m). c. Điện trở điện kháng của Máy biến áp có Sđm = 1250 ( KVA). Ở đây ta qui đổi luôn điện trở điện kháng của máy biến áp về cấp điện áp tính toán áp dụng công thức : Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 75 -        m S UUXZ m S UPR đm TBdmN BABA đm TBdm NBA 32,810. 1250 4,0.5,6.1010.%..10 4,110. 1250 4,0.1390010.. 3 2 3 2 3 2 2 3 2 2 d. Điện trở điện kháng của áp tô mát.(ATM1). ATM1 có Iđm = 3200 (A) tra tài liệu ta có rATM1= 0 e. Điện trở điện kháng của thanh cái 2. Thanh cái bằng đồng có kích thước 8010 , chiều dài 5 (m) với số lượng 3 thanh , tra bảng 2 - 40 CCĐ Trang 647 ta có: r0= 0,025 (m/m). x0 = 0,126 (m/m) ứng với atbhh = 150 (mm). Vậy Rtc2 = r0 . l = 0,025.5 = 0,125 (m). Xtc2 = x0. l = 0,126.5 = 0,63 (m). f.Điện trở kháng của áp tô mát (ATM2) ATM2 có Iđm= 630 (A) ta lấy giá trị gần đúng. RATM2 = 0,25 (m). Chọn XATM2= 0,1(m). g . Điện trở điện kháng của Cáp1 ( từ TBANM về PX cơ khí). Cáp có tiết diện S = 95 (mm2) chiều dài l = 150 (m) tra bảng PL 4.7 HT CCĐ Trang 363 ta có: r0 = 0,21 (/km) = 0,21.10-3 (/m). x0= 0,06 (/km) = 0,06.10-3 (/m). Rcáp1 = r0 . l = 0,21.10-3.150 = 31,5 (m). XCáp1 = xo . l = 0,06.10-3.150 = 9 (m). h. Điện trở điện kháng của cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực (Cáp2). Cáp có tiết diện S = 16 (mm2) ; chiều dài l = 100 (m) làm bằng đồng Tra bảng 2-36 CCĐ Trang 645 ta có: r0 = 1,25 (/km) = 1,25 .10-3 (/m). Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 76 - x0= 0,07 (/km) = 0,07.10-3(/m). Rcáp2 = r0 . l = 1,25 .10-3 . 100 = 12,5 (m). XCáp2 = xo . l = 0,07. 10-3. 100 = 7 (m). i. Điện trở điện kháng của dây dẫn dẫn đến động cơ. Chọn thiết bị tính ngắn mạch thuộc nhóm 3 có công suất lớn nhất đó là Tủ sấy 3 pha P = 25 (kW). Dây dẫn có tiết diện S = 2,5 (mm2) ; chiều dài l = 10 (m) làm bằng đồng . tra bảng 2-36 CCĐ Trang 645 ta có: r0 = 8,0 (/km) = 8,0 .10-3 (/m). x0= 0,09 (/km) = 0,09.10-3(/m). Vậy: Rdâydẫn = r0 . l = 8,0.10-3 . 10 = 80 (m). Xdâydẫn = xo . l = 0,09. 10-3. 10 = 0,9 (m). 2.Tính ngắn mạch ba pha tại N2 (3). Tổng trở ngắn mạch tại điểm N2: 21 ' 12 TCATMBANN RRRRR   . Với RN1 = RCD1 + RTC1 + RCD2 ; 2 1 2 1 ' 1 .         U URR NN . )(10.4 35 4,0).2,068,22,0( 4 2 ' 1        mR N . RN2 = 4.10-4 + 1,4 + 0 + 0,125 = 1,53 (m). 21 ' 12 TCATMBANN XXXXX   . Với XN1 = XCD1 + XTC1 + XCD2 ; 2 1 2 1 ' 1 .         U UXX NN )(10.6,2 35 4,0).00,20( 5 2 ' 1        mX N . XN2 = 2,6.10-5 + 8,32 + 0,63 + 0 = 8,95 (m) . Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer ( TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN - 77 - ).(1,995,853,1 222 2 2 22   mXRZ NNN Ta có:   )(4,25 1,9.3 400 .3 2 '' 2 3 2 kAZ UII N TBdm NN   . Vì giá trị 5 X/R  8.nên ta chọn kxk = 1,655. Ta có ixkN2 = 2 .kxk.I’’N2 = 2 .1,655.25,4= 59,5 ( kA). IxkN2 =     )(6,341655,121.4,25121 22'' 2 kAkI xkN  . 3. Tính ngắn mạch 3 pha tại N3 (3). Ta có: RN3 = RN2 + RATM2 + Rcáp1 + RCD3 . = 1,53 + 0,25 + 31,5 + 0,2 = 33,48  33,5 (m). XN3 = XN2 + XATM