Đồ án Thiết kế mạng điện cho phân xưởng

Đồ án Đề Tài: Thiết kế mạng điện cho phân xưởng 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công nghiệp điện lực đóng một vai trò đặc biệt quan trọng. Điện năng luôn đi trước mọi lĩnh vực vì có điện máy móc mới hoạt động, con người mới sinh hoạt được. Phạm vi sử dụng điện rất rộng rãi, từ nông thôn đến thành thị, từ nông nghiệp đến công nghiệp; ảnh hưởng đến mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân. Vì vậy đồ án cung cấp điện là một yêu cầu thiết yếu cho sinh viên ngành điện, giúp cho sinh viên có tư duy độc lập với công việc. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn đồ án của em còn nhiều khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý chân thành của các thầy, các cô. Qua đây em xin chân thành cám ơn thầy giáo Ngô Hồng Quang đã giúp em hoàn thành đồ án này! Xin chân thành cám ơn! Phan Thanh Hữu 2 PHẦN MỞ ẦN MỞ ĐẦU Giới thiệu về nhà máy đồng hồ đo chính xác Vai trò kinh tế Nhà máy đồng hồ đo chính xác được xây dựng với nhiệm vụ sản xuất các loạiđồng hồ đo phục vụ cho việc đo đếm , kiểm định chất lượng các loại hàng hóa trong nước và xuất khẩu;đó là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm. Trong bất kì ngành nào , lĩnh vực nào cũng cần có các thiết bị đo đếm. Chất lượng sản phẩm được quyết định bởi thiết bị đo đếm , trong đó sự tồn tại và phát triển phụ thuộc vào chất lượng sản phẩm.Vì vậy việc xây dựng nhà máy đồng hồ đo chính xác là thiết yếu và tiên phong cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.Từ yêu cầu thực tế,nhà máy được xây dựng với qui mô gồm 10 phân xưởng và bộ phận khác nhau. Đặc điểm về phân bố phụ tải Nhà máy là đơn vị tiêu thụ có công suất lớn , được xây dưng trên diện tích 150000m .Nguồn điện cấp cho nhà máy đườc lấy từ trạm biến áp trung gian 110/10(KV) cách nhà máy 2,5 km. Thời gian sử dụng công suất cực đại là . Do tầm quan trọng của phụ tải ta xếp nhà máy vào đơn vị cần được cấp điện liên tục và an toàn . Trong nhà máy có Phòng thiết kế , Phòng thí nghiệm trung tâm và Phòng thực nghiệm được xếp vào đơn vị loại 3 , khi cần thiết có thể cắt điện được Nội dung của đồ án bao gồm 5 phần: + Xác định phụ tải tính toán + Thiết kế mạng cao áp nhà máy + Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí + Thiết kế tính toán bù công suất Phụ tải của nhà máy đồng hồ đo chính xác Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt 1 Phân xưởng tiện cơ khí 2500 2 Phân xưởng dập 1500 3 Phân xưởng lắp ráp số 1 900 4 Phân xưởng lắp ráp số 2 1500 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 6 Phòng thí nghiệm trung tâm 160 7 Phòng thực nghiệm 500 8 Trạm bơm 620 9 Phòng thiết kế 100 3 10 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Phụ tải tính toán (PTTT) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụngcông suất của một hay nhiều nhómthiết bị dùng điện.Đó là công suất giả địnhkhông đổi trong suốt quá trình làm việc, nó gaay ra hhậu quả phát nhiệthoặc phá hủy cách điệnđúng bằng công suất thực tếđã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm việc.Vì vậy trong thực tế thiết kế cung cấp điệnnhiệm vụ đầu tiên lấc định PTTT của hệ thống cần cung cấp điện. Tùy theo qui mô mà phụ tải điện phải được xác định theo thực tế hoặc phải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiều năm sau đó. Phụ tải tính toán sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như:MBA, dây dẫn , các thiết bị đóng cắt. v.v..,tính toán tổn thất công suất điện năng , lựa chọn bù …Phụ tải tính toánphụ thuộc vào các yếu tốnhư : công suất , số lượng máy, chế độ vận hành… 1.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán Phương pháp xác địnhPTTT theo hệ số knc và P đặt. Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết. a, Tính cho phụ tải động lực: • Ptt = Knc . Pđ Trong đó: Knc: Hệ số nhu cầu tra từ sổ tay theo số liệu của các XN.PX Pđ : Công suất đặt của các phân xưởng • Qtt = Ptt . tgφ Trong đó: tgφ: Hệ số công suất TT ra sổ tay, từ cosφ Qtt : Công suất phản kháng tính toán. b, Tính cho phụ tải chiếu sáng: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (m2). • Pcs = P0 . S Trong đó: P0 : Suất chiếu sáng trên đơn vị S. (w/m2) S : Diện tích cần chiếu sáng Lưu ý: 4 • Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào cho phù hợp. • Khi cosφ = 1 ta có tgφ = 0 • Qcs = Pcs . tgφ c, Tính PTTT toàn phần của mỗi xưởng Stp = 2cstt2cstt )QQ()PP( +++ d, Phụ tải tính toán toàn nhà máy PTTT bằng tổng phụ tải của các phân xưởng có kể đến hệ số sử dụng đồng thời Pttxn = Kđt ∑n 1 ttpxiP = Kđt )PP( CSi n 1 tti +∑ Qttxn = Kđt ∑n 1 ttPxiQ = Kđt )QQ( CSi n 1 TTi +∑ Qttxn = 22 tpxntpxn QP + cosφxn = Pttxn/Stpxn Hệ số kđt được xác định theo từng trường hợp sau : kđt = 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2→ 4 kđt = 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5→10 1.2 Xác định PTTT theo công suất trung bình Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi tết cho từng PX, có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng máy. Tiến hành thiết kế mạng hạ áp của PX, số liệu đầu tiên cần xác định là Ptt cùa từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong PX 1.2.1 Với một động cơ Ptt = Pđm Với nhóm động cơ có n ≤ 3 Ptt = ∑n P 1 đm i Với nhóm động cơ có n ≥ 4 Ptt = kmax ksd ∑P đm i Trong đó : ksd là hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay) kmax là hệ số cực đại tra bảng từ hai thông số ksd và nhq(số thiết bị dùng điện hiệu quả) Trình tự xác định nhq 5 -Xác định n1: Số động cơ có công suất ≥ 1/2 công suất của động cơ có công suất max trong nhóm . - Xác định P1: Tổng công suất của các động cơ có công suất ≥ 1/2 công suất của động cơ có công suất max trong nhóm. P1 = ∑1 1 n P đm i -Xác định n* và P* n* = n1/n P* = P1/ P∑ Trong đó P∑: Tổng công suất nhóm n: Tổng số thiết bị trong nhóm Từ n* và P* tra bảng PL3 được n*hq Xác định nhq theo công thức: nhq = n . n*hq Chú ý: + Khi tra bảng kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4. Khi nhq < 4, PTT được tính như sau: PTT = đmi n ti Pk . 1 ∑ Trong đó: kti: Hệ số tải (ở chế độ dài hạn = 0.9, ở chế độ ngắn hạn = 0.75) Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi tính nhq. Pqđổi = Pđm %đk Trong đó kđ % là hệ số đóng điện phần trăm Ngoài việc quy đổi chế độ cũng cần quy đổi công suất một pha về 3 pha. Đối với điện áp pha: Pqđ = 3 Pđm; điện áp dây: Pqđ = đmP.3 • Phụ tải phản kháng của động lực và chiếu sáng: QTT = PTT.tgφ. Qcs = Pcs.tgφ. 1.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân sưởng SCCK: a, Theo phương pháp PTb và kmax a1, Phân nhóm phụ tải: Các yêu cầu khi phân nhóm: 6 Trong mỗi phân xưởng có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau. Muốn xác định PTTT được chính xác ta cần phải phân nhóm các thiết bị điện. - Việc thiết bị cùng nhóm cần phải ở gần nhau để giảm chiều dài dây dẫn (giảm đầu tư và tổn thất). - Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương thức cấp diện. - Tổng công suát của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tải động lực. - Số lượng thiết bị trong nhóm không quá nhiều vì đầu ra của tải động lực là: 8 đến 12. Căn cứ vào các yêu cầu trên và vị trí trên mặt bằnh ta phân làm 6 nhóm như sau: a2, Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm: • Nhóm I: Số liệu theo bảng sau: Bảng 1.1 Phụ tải tính toán cho nhóm 1 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 2 Búa rèn 2 28 56 3 Lò 1 4,5 4,5 4 Lò rèn 1 6 6 7 MBA 2 2,2 4,4 8 Máy ép ma sát 1 10 10 9 Lò điện 1 15 15 13 Quạt li tâm 1 7 7 Tổng 9 102,9 Nhóm I : có 9 thiết bị nên dùng công thức: PTT = kmax . ksd.∑n đmiP 1 ksd và cosφ tra phụ lục I.1( thiết kế cấp điện ) ta có: ksd=0,3 ; cosφ=0,6 => tgφ= 1,33 n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng1/2 công suất của thiết bị có công suất max. Với nhóm này theo số liệu ở bảng ta có : n1 = 3 P1 là tổng công suất của n1 thiết bị trên P1 =28+28+15= 71( kW) Tính n* và P*: n* = n1/n 7 P* = P1/P∑ Trong nhóm có máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại cần qui đổi chế độ làm việc và công suất về 3 pha. Qui đổi về dài hạn: Hệ số đóng điện là25% Pqđ = Pđm %25 = 4,4 25,0 = 2,2 (kW) Qui đổi công suất về 3 pha : ( cosφ = 0,35 ) Pqđ = 3 P đm = 3 x 2,2 = 3,8 ( kW ) Công suất tổng sau qui đổi được tính: P∑ = 102,9 – 4,4 + 3,8 = 102,3 ( kW ) Ta có: n = 9; n1 = 3; n* = n1/n = 3/9 = 0,33 P* = P1/P∑ = 71/102,3 = 0,69 Từ P* và n* tra bảng PL I.5 ( TKCĐ ) ta được: n*hq = 0,62 n hq = n . n*hq = 9 x 0,62 = 5,58 Từ ksd và nhq tra PL I.6 ( TKCĐ ) ta có : kmax = 1,88. PTT = 1,88 x 0,3 x 102,3 = 58 ( kW ) QTT = PTT x tgφ = 58 x 1,33 = 77 ( kVAr ) STT = QP TTTT 22 + = 7758 22 + = 96,4 ( kVA ) ITT = STT / U 3 = 96,4 / 0,38 3 = 146,5 ( A ) • Nhóm II : Số liệu theo bảng sau: Bảng 1.2 Phụ tải tính toán cho nhóm 2 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 1 Búa hơi để rèn 2 10 20 3 Lò rèn 1 4,5 4,5 5 Quạt lò 1 2,8 2,8 6 Quạt gió 1 2,5 2,5 11 Dầm treo có palăng điện 1 4,85 4,85 12 Máy mài sắc 1 3,2 3,2 20 Lò điện 1 30 30 23 Lò điện 1 20 20 8 Tổng 9 87,85 có 9 thiết bị Tra phụ lục I (TKCĐ) được: ksd = 0.6; cosφ = 0.7 => tg φ = 1 n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng1/2 công suất của thiết bị có công suất max. Với nhóm này theo số liệu ở bảng ta có : n1 = 3 P1 là tổng công suất của n1 thiết bị trên P1 = 20 + 30 + 20 = 70 (kW) Tính n* và P*: n* = n1/n = 3/9 = 0.33 P* = P1/P∑ = 70/87.85 = 0.8 Từ P* và n* tra bảng PL I.5 ( TKCĐ ) ta được: n*hq = 0.5 n hq = n . n*hq = 0.5 x n = 9 x 0.5 = 4.5 Từ ksd và nhq tra PL I.6 ( TKCĐ ) ta có : kmax = 1.41 PTT = kmax . ksd . ∑n đmiP 1 = 1.41 x 0.6 x 87.85 = 74 (kW ) QTT = PTT x tgφ = 74 x 1 = 74 (kVAr) Tính STT và ITT STT = QP TTTT 22 + = 7474 22 + = 104.7 (kVA) ITT = STT / U 3 = 104.7 / 0,38 3 = 159 (A) • Nhóm III : Bảng 1.3 Phụ tải tính toán cho nhóm 3 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 0,6 0,6 31 Máy mài sắc 1 0,25 0,25 40 Búa hơi để rèn 1 25 25 41 Máy bào gỗ 1 4,5 4,5 42 Lò điện 1 3,2 3,2 44 Dầm treo có palăng điện 1 4,5 4,5 9 46 Lò điện 1 7 7 47 Máy mài sắc 1 7 7 48 Lò rèn 1 9 9 49 Quạt gió 1 12 12 50 Quạt lò 1 18 18 Tổng 11 91,05 có 11 thiết bị Tra phụ lục I (TKCĐ) được: ksd = 0.6; cosφ = 0.7 => tg φ = 1 n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất max. Với nhóm này theo số liệu ở bảng ta có : n1 = 2 P1 là tổng công suất của n1 thiết bị trên P1 = 25 + 18 = 43 (kW) Tính n* và P*: n* = n1/n = 2/11 = 0.18 P* = P1/P∑ = 43/91.05 = 0.47 Từ P* và n* tra bảng PL I.5 ( TKCĐ ) ta được: n*hq = 0.09 n hq = n . n*hq = 0.09 x n = 0.09 x 11 = 0.99 Vì nhq < 4 nên PTT được tính như sau: PTT = kti ∑n đmiP 1 Trong đó kti là hệ số tải: - Với chế độ tải dài hạn kti = 0.9 - Với chế độ tải ngắn hạn kti = 0.75 - Các thiết bị trong nhóm đều làm việc ở chế độ dài hạn nên ta chọn kti = 0.9. PTT = kti. ∑n đmiP 1 = 0.9 x 91.05 = 82 (kW) QTT = PTT x tgφ = 82 x 1 = 82 (kVAr) Tính STT và ITT STT = QP TTTT 22 + = 8282 22 + = 116 (kVA) ITT = STT / U 3 = 116 / 0,38 3 = 177 (A) • Nhóm IV : 10 Bảng 1.4 Phụ tải tính toán cho nhóm 4 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 33 Cẩu trục cánh có palăng điện 1 1,3 1,3 34 Thiết bị cao tần 1 80 80 37 Thiết bị đo bi 1 23 23 Tổng 3 104,3 có 3 thiết bị Vì số thiết bị của nhóm là 3 nên ta dùng công thức: PTT = ∑n đmiP 1 = 80 + 23 + 1.3 = 104.3 (kW) Vì công suất chủ yếu là thiết bị cao tần nên cosφ chọn là 0.7 => tg φ = 1 QTT = PTT x tgφ = 104.3 x 1 = 104.3 (kVAr) Tính STT và ITT STT = QP TTTT 22 + = 3.1043.104 22 + = 147.5 (kVA) ITT = STT / U 3 = 147.5 / 0,38 3 = 225 (A) • Nhóm V : có 3 thiết bị Bảng 1.5 Phụ tải tính toán cho nhóm 5 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 19 Lò điện để hoá cứng linh kiện 1 90 90 24 Bể dầu 1 4 4 26 Bể dầu có tăng nhiệt 1 3 3 Tổng 3 97 Tương tự nhóm IV ta có: PTT = ∑n đmiP 1 = 90 + 4 + 3 = 97 (kW) Vì công suất chủ yếu là điện trở nên cosφ = 0.9 => tg φ = 0.48 QTT = PTT x tgφ = 97 x 0.48 = 46 (kVAr) Tính STT và ITT STT = QP TTTT 22 + = 4697 22 + = 107.35 (kVA) 11 ITT = STT / U 3 = 107.35 / 0,38 3 = 268 (A) • Nhóm VI có 4 thiết bị 12 Bảng 1.6 Phụ tải tính toán cho nhóm 6 Vị trí trên sơ đồ Tên thiết bị Số lượng Pđ (kw) Một máy Toàn bộ 18 Lò băng chạy điện 1 30 30 21 Lò điện để rèn 1 36 36 22 Lò điện 1 20 20 25 Thiết bị để tôi bánh răng 1 18 18 Tổng 4 104 Tra PL I.1 (Thiết kế cấp điện) được: ksd = 0.8; cosφ = 0.9 => tg φ = 0.48 n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hoặc bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất max. Với nhóm này theo số liệu ở bảng ta có : n1 = 4 Tổng công suất của n1 thiết bị là P1 bằng tổng công suất P của nhóm bằng 104 nên: n* = n1/n = 4/4 = 1 P* = P1/P∑ = 1 Từ P* và n* tra bảng PL I.5 (TKCĐ) ta được: n*hq = 0.95 n hq = n . n*hq = 0.95 x n = 0.95 x 4 = 4 Tra phụ lục I.6 ta được: kmax = 1.14 PTT = 1.14 x 0.8 x 104 = 95 (kW) QTT = PTT x tgφ = 95 x 0.48 = 45 (kVAr) Tính STT và ITT STT = QP TTTT 22 + = 4595 22 + = 54 (kVA) ITT = STT / U 3 = 54 / 0,38 3 = 82 (A) 1.3 Tính phụ tải chiếu sáng cho PXSCCK. Phụ tải chiếu sáng được tính dựa vào suất chiếu sáng và diện tích được chiếu sáng. Căn cứ theo tính chất công việc ta chọn dùng loại bóng sợi đốt. Tra PLI.2 được P0 = 15 (W/m2), cosφ = 1 nên tgφ = 0 13 Diện tích phân xưởng căn cứ trên bảng vẽ có kích thước 255 x 75 mm với tỷ lệ 1/250 tương đương 1200 m2 Pcs = P0 x tgφ = 15 x 1200 = 18 (kW) Qcs = Pcs x tgφ = 0 (kVAr) 1.4 Xác định PTTT toàn PXSCCK PPX = kđt x ∑n ttiP 1 Trong đó kđt là hệ số đồng thời, ta chọn: kđt = 0.8 PPX = 0.8 x (58 + 74 + 82 + 104.3 + 97 + 95) = 408 (kW) QPX = 0.8 x (77 + 74 + 82 + 404.3 + 46 + 45) = 343 (kVAr) Phụ tải tính toán toàn xưởng kể cả chiếu sáng: PPXTP = PTTDL + PPTTCS = 408 + 18 = 426 (kW) SPXTP = QP PXTPPXTP 22 + = 547 ((kVA) IPX = SPXTP / U 3 = 831 (A) cosφ = PPXTP /SPXTP = 426/547 = 0.78 Bảng 1.7 phụ tải điện của PXSCCK Nhóm ksd cosφ kmax Phụ tải tính toán PTT (kW) QTT (kVAr) STT (kVA) ITT (A) I 0.3 0.6 1.88 58 77 96.4 146.5 II 0.35 0.7 1.41 74 74 104.7 159 III 0.6 0.7 82 82 116 177 IV 0.7 104.3 104.3 147.5 225 V 0.9 97 46 107.35 268 VI 0.8 0.9 1.14 95 45 54 82 ∑ (kđt= 0.8) 0.78 426 343 547 831 1.5 Tính chiếu sáng đất trống đường đi Chiếu sáng đất trống đường đi chỉ làm việc khi trời tối nên: knc = 0.5 bóng đèn là loại sợi đốt và thuỷ ngân nên hệ số cosφ = 0.8 Tổng diện tích chiếu sáng bằng tổng diện tích toàn nhà máy trừ đi tổng diện tích các phân xưởng: Scs = Snm - ∑Spx = 150000 – 21975 = 128025 m2 14 1.6. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo công suất đặt và hệ số Kmc. Các công thức cần sử dụng: - Phụ tải động lực: Pđl = Pđl.Knc Pđl = Pđl.tgφ Tra bảng PLI.3 để tìm knc và cosφ, tgφ - Phụ tải chiếu sáng Pcs = Po. S trong đó S: diện tích cần chiếu sáng. Tra PLI.2 tìm Po (công suất chiếu sáng W/m2) - Tính Stp của từng phân xưởng: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ Tính dòng điện toàn phần mỗi PX: Itp = Stp/ 0.8 3 1.6.1 Tính PTTT cho phòng thiết kế: Pđ = 100 (kW) S = 2000 m2 Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Nếu dùng bóng hình quang có cosφ = 0.8 => tg φ = 0.75 Tra PLI.3: Knc = 0.7 cosφ = 0.8 => tg φ = 0.75 - Tính PTTT động lực: Pđl = Pđ.Knc = 100 x 0.7 = 70 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 70 x 0.75 = 52.5 (kVAr) - Tính PTTT chiếu sáng phòng thiết kế: Pcs = Po.S = 15 x 2000 = 30 (kW) Qcs = Pcs x tg φ = 30 x 0.75 = 22.5 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 )5.225.52()3070( +++ = 125 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 125/0.8 3 = 190 (A) 15 1.6.2 Tính PTTT cho PX lắp ráp số 1: Pđ = 900 (kW) S = 3250 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.4 và cosφ = 0.6 Pđl = Pđ.Knc = 900 x 0.4 = 360 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 360 x 1.33 = 479 (kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Pcs = Po.S = 15 x 3250 = 48.8 (kW) chọn dùng bóng sợi đốt có cosφ = 1 => tg φ = 0 Qcs = Pcs x tg φ = 0 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 479)8.48360( ++ = 630 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 630/0.8 3 = 957 (A) 1.6.3 Tính PTTT Phân xưởng lắp ráp số 2: Pđ = 1500 (kW) S = 3150 m2 Tra PLI.3: Knc = 0.4 cosφ = 0.6 => tg φ = 0.33 - Tính PTTT động lực: Ptt = Pđ.Knc = 1500 x 0.4 = 600 (kW) Qtt = Ptt x tg φ = 600 x 0.33 = 798 (kVAr) - Tính PTTT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Nếu dùng bóng sợi đốt có cosφ = 1 => tg φ = 0 Pcs = Po.S = 15 x 3150 = 47 (kW) Qcs = Pcs x tg φ = 0 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 789)47600( ++ = 1027 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: 16 Itp = Stp/ 0.8 3 = 1027/0.8 3 = 1561 (A) 1.6.4 Tính phụ tải TT phân xưởng dập Pđ = 2100 (kW) S = 2400 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.6 và cosφ = 0.7; tgφ = 1 Pđl = Pđ.Knc = 1500 x 0.6 = 900 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 900 x 1 = 900(kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Pcs = Po.S = 15 x 2400 = 36 (kW) chọn dùng bóng sợi đốt có cosφ = 1 => tg φ = 0 Qcs = Pcs x tg φ = 0 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 900900 + = 1273 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 1273/0.8 3 = 1934 (A) 1.6.5 Tính phụ tải TT phân xưởng tiện cơ khí Pđ = 2500 (kW) S = 2250 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.7 và cosφ = 0.8; tgφ = 0.75 Pđl = Pđ.Knc = 2500 x 0.7 = 1750 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 1750 x 0.75 = 1313(kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Pcs = Po.S = 15 x 2250 = 34 (kW) chọn dùng bóng sợi đốt có cosφ = 1 => tg φ = 0 Qcs = Pcs x tg φ = 0 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 1313)341750( ++ = 2215 (kVA) 17 - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 2215/0.8 3 = 3366 (A) 1.6.6 Tính phụ tải TT phòng thí nghiệm trung tâm Pđ = 160 (kW) S = 2250 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.7 và cosφ = 0.8; tgφ = 0.75 Pđl = Pđ.Knc = 160 x 0.7 = 112 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 112 x 0.75 = 84 (kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 20 W/m2 Pcs = Po.S = 20 x 2250 = 45 (kW) chọn dùng bóng huỳnh quang có cosφ = 0.8 => tg φ = 0.75 Qcs = Pcs x tg φ = 0.75 x 45 = 34 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 )3484()45112( +++ = 194 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 194/0.8 3 = 295 (A) 1.6.7 Tính phụ tải TT phòng thực nghiệm Pđ = 500 (kW) S = 2550 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.7 và cosφ = 0.8; tgφ = 0.75 Pđl = Pđ.Knc = 500 x 0.7 = 350 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 350 x 0.75 = 263 (kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 15 W/m2 Pcs = Po.S = 15 x 2250 = 38 (kW) chọn dùng bóng huỳnh quang có cosφ = 0.8 => tg φ = 0.75 Qcs = Pcs x tg φ = 0.75 x 38 = 29 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: 18 Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 )29263()38350( +++ = 486 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 486/0.8 3 = 738 (A) 1.6.8 Tính phụ tải TT cho trạm bơm Pđ = 620 (kW) S = 1750 m2 - Tính phụ tải động lực: Tra PLI.3: Knc = 0.7 và cosφ = 0.8; tgφ = 0.75 Pđl = Pđ.Knc = 620 x 0.7 = 434 (kW) Qđl = Pđl x tg φ = 434 x 0.75 = 326 (kVAr) - Tính PT chiếu sáng: Tra PLI.2 ta có: Po = 10 W/m2 Pcs = Po.S = 10 x 1750 = 17.5 (kW) chọn dùng bóng huỳnh quang có cosφ = 0.8 => tg φ = 0.75 Qcs = Pcs x tg φ = 0.75 x 17.5 = 13 (kVAr) - Tính PTTT (Stp) công suất biểu kiến toàn phần: Stp = 22 )()( csđlcsđl QQPP +++ = 22 )13326()5.17343( +++ = 565 (kVA) - Tính dòng điện toàn phần: Itp = Stp/ 0.8 3 = 565/0.8 3 = 858 (A) 1.7 Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy Bảng PTTT cho toàn nhà máy: S T T Tên PX Pđ (kW) knc cos φ Po W/m2 P (kW) Q( kVAr) P (kW) Q (kVAr) S (kVA) I (A) ĐL CS ĐL CS 1 PX Tiện cơ khí 2500 0.7 0.8 15 1750 34 1313 0 1784 1313 2215 3360 2 PX Dập 1500 0.6 0.7 15 900 36 900 0 936 900 1273 1934 3 PX Lắp ráp số 1 900 0.4 0.6 15 360 48.8 479 0 408.8 479 630 957 4 PX Lắp ráp số 2 1500 0.4 0.6 15 600 47 798 0 647 798 1027 1561 5 PX Sửa chữa CK 5865 0.78 15 408 18 343 0 426 343 547 831 6 Phòng TN TTâm 160 0.7 0.8 20 112 45 84 0 157 84 194 295 7 P Thực nghiệm 500 0.7 0.8 15 350 38 263 29 388 292 486 738 8 Trạm bơm 620 0.7 0.8 10 434 17.5 326 13 451.5 339 565 858 9 Phòng thiết kế 100 0.7 0.8 15 70 30 52.5 22.5 100 75 125 190 10 Đất trống,đường đi 0.5 0.8 0.2 0 13 0 1013 10 16 24 19 Tổng 8366.5 5311.3 4633 7178 10748 - Công suất tác dụng: Pnm = kđt.∑n Ptti 1 Trong đó kđt = 0.8 Pnm = 0.8 x 5311.3 = 4249 (kW). - Công suất phản kháng: Lấy kđt = 0.85 Qnm = ∑n Qtti 1 = 0.85 x 4633 = 3938 (kVAr) - Công suất biểu kiến toàn phần: Snm = 22 QnmPnm + = 22 39384249 + = 5793(kVA) - Tính dòng điện nhà máy: Inm = Snm/ 0.8 3 = 5793/0.8 3 = 8804 (A) - Hệ số công suất (cosφ) cosφ = Pnm/Snm = 4249/5793 = 0.73 I.6. Xác định biểu đồ phụ tỉa - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng có tâm trùng với tâm mặt bằng của phụ tỉa và diện tích tỉ lệ với công suất tải. - Biểu đồ giúp người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tỉa trên mặt bằng thiết kế, để làm cơ sở vạch ra các phương án cung cấp diện. - Biểu đồ phụ tải được chia làm hia phần: Phần 1: Phần phụ tải động lực (phần gạch chéo) Phần 2: Phụ tải chiếu sáng (phần để trắng). Trong đó: + Bán kính biểu đồ đwocj xác định bằng công thức: R = π./ mStt Với m là tỉ lệ xích (chọn 3kW/mm2) + Góc phụ tải chiếu sáng: α = 3600 x Pcs/Ptt Từ các công thức trên ta có bảng R và các góc αcs như sau: 20 Bảng thông số biểu đồ phụ tải: STT Tên PX Pcs(kW) Ptt(kW) Stt(kVA) R(mm) αcs(0) 1 PX Tiện cơ khí 34 1784 2215 15.3 6.9 2 PX Dập 36 9.6 1237 11.6 14 3 PX Lắp ráp số 1 48.8 408.8 630 8.2 43 4 PX Lắp ráp số 2 47 647 1027 10.4 16.5 5 PX Sửa chữa cơ khí 18 426 548 7.6 15 6 Phòng TN trung tâm 45 157 194 4.5 103 7 P Thực nghiệm 38 388 486 7.2 35.3 8 Trạm bơm 17.5 451.5 565 7.7 14 9 Phòng thiết kế 30 100 125 3.7 108 8 4 1 2 7 6 5 9 3 21 CHƯƠNG II. THIẾT KẾT MẠNG CAO ÁP 2.1 Xác định tâm phụ tải Tâm phụ tải của nhà máy là điểm tốt nhất để đặt trạm biến áp trân phân phối trung tâm, các tủ phân phối động lực nhằm giảm chi phí đầu tư và tổn thất điện năng. Để xác định toạ độ tâm phụ tải ta dùng công thức: X = ∑n xiSi 1 . /∑n Si 1 Y = ∑n yiSi 1 . /∑n Si 1 Theo số liệu của bảng thống kê ta có: X = 5088.2/879 = 5.8 Y = 4340.0/879 = 4.9 Suy ra: M(5.8 - 4.9) Toạ độ phụ tải 2.2. Xác định vị trí số lượng công suất các trạm BAPX 2.2.1 Ý nghĩa: Hệ thống điện bao gồm các thiết bị điện được nối với nhau theo một nguyên tắc chặt chẽ tạo nên một cơ cấu đồng bộ hoàn chỉnh. Mỗi thiết bị điện cần được lựa chọn đứng để thực hiện tốt chức năng trong sơ đồ cấp điện góp phần làm cho hệ thống cung cấp vận hành được đảm vảo các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và an toàn. 8 4 1 2 7 6 5 9 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 22 2.2.2 Các căn cứ để lựa chọn máy biến áp Trong sơ đồ cấp điện máy biến áp (MBA) có nhiệm vụ biến đổi điện áp và truyền tải công suất. MBA được chế tạo rất đa dạng, nhiều kiểu cách, kích cỡ. Ta cần căn cứ vào đối tượng cấp để lựa chọn hợp lý. Lựa chọn MBA gồm lựa chọn số lượng, công suất và các tính năng khác. - Số lượng MBA đặt trong một trạm phụ thuộc độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tỉa của trạm đó. Với phụ tải quan trọng không được phép mất điện phải đặt hai biến áp, với (các trạm) hộ tiêu thụ loại III thường chỉ đặt 1 MBA. - Khi lựa chọn MBA đối với loại nhập ngoại chưa nhiệt đới hoá cần tính đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (Khc) kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi ttường chế tạo và môi trường sử dụng máy. Khc = 1 – (θ1 - θ2)/100 Trong đó: θ1: nhiệt dộ ở môi trường sử dụng (oC) θ2: nhiệt độ ở môi trường chế tạo (oC) - Trường hợp khi thống kê được trong loại I-II cơ cấu % loại III cho thể cắt điện cần thiết khi sự cố thì 1 máy tính đủ cho loại I. 2.3. Xác định loại trạm điện trung tâm 2.3.1. Số lượng trạm biến áp phân sưởng Căn cứ vào vị trí trên mặt bằng, công suất tiêu thụ và quy mô sản xuất của nhà máy quyết định việc lựa chọn vị trí đặt trạm phân phối điện trung tâm (PPTT) để cấp điện cho các trạm biến áp tại các phân xưởng. Toàn nhà máy có 9 phân xưởng và phòng ban. Căn cứ vào công suất, vị trí và công suất định sẵn của MBA, quyết định đặt TTBA phân xưởng như sau: - Trạm BA1: Phân xưởng cơ khí và phân xưởng dập (STT1 và 2) - Trạm BA2: Phân xưởng lắp ráp số 1 (STT3) - Trạm BA3: Phân xưởng lắp ráp số 2 (STT4) - Trạm BA4: Phân xưởng SCCK (STT5) Phòng thí nghiệm trung tâm (STT6) Phòng thiết kế (STT9) - Trạm BA5: Phòng thực nghiệm (STT7) Trạm bơm (STT8) Các trạm BA4 và BA5 thuộc diện hộ được cấp điện loại III nên đặt một máy biến áp. Các trạm BA dùng loại trạm kề để giảm đầu tư , các MBA chọn dùng lạo được chế tạo tại Việt Nam để không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. 23 2.4. Xác định công suất cho MBA các trạm Công thức sử dụng - Trạm 1 máy: SđmB ≥ Stt - Trạm 2 máy: SđmB ≥ Stt/1.4 Trong đó 1.4 là hệ số quá tải. Chú ý: Hệ số quá tải phụ thuộc thời tian quá tải lấy Kqt = 1.4 là ứng với điều kiện. Thời gian quá tải không quá 5 nhày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 tiếng. Nếu không thoả mãn điều kiện trên phải tra sổ tay. Trong trường hợp phụ tải có tỉ lệ % phụ tải loại III thì áp dụng công thức (giảm đầu tư). SđmB ≥ %động lực x Stt/1.4 2.4.1. Chọn công suất MBA trạm B1: Trạm B1 cấp điện cho PX tiện cơ khí và PX dập (STT 1 và 2). Trạm đặt 2 MBA nên: SđmB ≥ Stt/1.4 = (2215 + 1273)/1.4 = 2491 (kVA) Chọn dùng 2 MBA 2500 (kVA) do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo. 2.4.2. Chọn công suất MBA trạm B2 Trạm B2 cấp điện cho PX lắp ráp số 1 (STT 3). SđmB ≥ Stt/1.4 = 630/1.4 = 450 (kVA) Chọn dùng 2 MBA 500 (kVA) do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo. 2.4.3. Chọn công suất MBA trạm B3 Trạm B3 cấp điện cho PX lắp ráp số 2 (STT 5) SđmB ≥ Stt/1.4 = 1027/1.4 = 734 (kVA) Chọn dùng 2 MBA 750 (kVA) do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo. 2.4.4. Chọn công suất MBA trạm B4 Trạm B4 cấp điện cho PXSCCK Phòng TNTT và Phòng Thiết Kế, do vậy thuộc hộ loại III. Stt = 866 (kVA) Chọn dùng 1 MBA 1000 (kVA) do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo. 2.4.5. Chọn công suất MBA trạm B5 Trạm B5 cấp điện cho Phòng thực nghiệm và trạm bơm, do vậy thuộc hộ loại III. Stt = 1051 (kVA) Chọn dùng 1 MBA loại 1250 (kVA) do công ty TBĐ Đông Anh chế tạo. 24 STT Tên Phân Xưởng Tên trạm Stt∑(kVA) SđBA (kVA) Số lượng MBA 1 PX Tiện cơ khí B1 3488 2500 2 2 PX Dập 3 PX Lắp ráp số 1 B2 630 450 2 4 PX Lắp ráp số 2 B3 1027 750 2 5 PX SCCK B4 866 400 1 6 P. Thí nghiệm TT 9 P. Thiết kế 7 P. Thực nghiệm B5 1051 1250 1 8 Trạm bơm 2.5. Phương án đi dây mạng cao áp Nhà máy thuộc hộ loại I. Đường dây từ TBATG về TPPTT nhà máy dùng lộ kép trên không. Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy dùng lộ kép đi ngầm theo các tuyến giao thông để đảm bảo mĩ quan và an toàn, dễ thực hiện công tác bảo vệ và xử lý sự cố. Các hộ loại III được cấp điện liên thông từ TBA phân xưởng chính. Căn cứ vào vị trí của các TBa phân xưởng và trạm PPTT trên mặt bằng đề ra 2 phương án cấp điện như sau: - Phương án 1: Các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT. - Phương án 2: Các trạm biến áp xa trạm PPTT được lấy điện liên thông qua các trạm BAPX ở gần TPPTT. Đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT của nàh máy dài 2.5 km sử dụng đường dây trên không dây nhôm loã thép lộ kép. Nhà máy là hộ tiêu thụ điện 3 pha. Tra PLI.4 (TKCĐ) có Tmax > 5000 h/năm (Thời gian sử dụng công suất lớn nhất). Với giá trị của Tmax tra ở Bảng 2.10 (Trị số mật độ dòng điện kinh tế – Thiết kế cấp điện) được Jkt = 1 Inm = STTnm/2 x 3 x Uđm = 5793/2 x 3 x35 = 168 (A) Tiết diện dây cao áp: Fkt = Inm/Jkt = 168/1 = 168 (mm2) Tra bảng chọn dây ta chọn ta chọn loại đường dây không AC – 185 Tra phụ lục VI.1 với loại dây AC-185 ta có Icp = 515 (A) - Kiểm tra dây chọn theo điều kiện dòng sự cố khi đứt một dây còn một dây chuyển tải toàn bộ công suất. 25 Isc = 2 x Inm = 2 x 168 = 336 (A) Isc = 336 < Icp = 515 (A) - Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và phát nóng: ΔU = (Pnm x R + Qnm x X)/Uđm ≤ ΔUcp ΔUcp = 5%Uđm = 1750 (V) Tra PLV.3 ta có: Ro = 0.17 Ω/km Xo = 0.4 Ω/km Khoảng cách từ TBATG đến TPPTT là 2.5 km ΔU = (4249 x 0.17 x 2.5 + 3938 x 0.4 x 2.5)/2 x 10 = 287 (V) ⇒ ΔU = 287 < ΔUcp = 500 (V) Thoả mãn yêu cầu. 2.5.1. So sánh kinh tế, kỹ thuật 2 phương án Do hai phương án cấp điện có chung đường cấp điện từ TBATG đến TPPTT nhà máy nên không tính so sánh phần này chỉ tính toán so sánh hai mạng cấp điện từ TPPTT đến các trạm BAPX. Các đường dây liên thông từ TBAPX chính đến các hộ loại III hai phương án giống nhau nên khi tính toán để so sánh không kể đến. Sơ đồ mạng cao áp phương án 1 8 4 1 2 7 6 5 9 3 26 Sơ đồ mạng cao áp phương án 2 a/ Tính toán kinh tế phương án 1: • Chọn cáp từ TPPTT đến B1: Imax = SttB1/2 x 3 x 10 = 3488/2 x 3 x 10 = 100.7 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 100.7/2.7 = 37.3 (mm2) Chọn cáp XLPE đai thép do nhật chế tạo ⇒ 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B2 ImaxB2 = SttB2/2 x 3 x 10 = 630/2 x 3 x 10 = 18 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 18/2.7 = 6.7 (mm2) ⇒ chọn dùng 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B3 ImaxB3 = SttB3/2 x 3 x 10 = 1027/2 x 3 x 10 = 29.6 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 29.6/2.7 = 11 (mm2) ⇒ chọn dùng 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B4 ImaxB4 = SttB4/2 x 3 x 10 = 866/2 x 3 x 10 = 25 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 25/2.7 = 9.3 (mm2) 8 4 1 2 7 6 5 9 3 27 ⇒ chọn dùng 1XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B5 ImaxB5 = SttB5/2 x 3 x 10 = 30.3/2 x 3 x 10 = 11.2 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 11.2/2.7 = 4.1 (mm2) ⇒ chọn dùng 1XLPE (3x50) Bảng 5.1: Kết quả chọn cáp cao áp 10 kV phương án I STT Đường cáp F (mm2) L (m) đơn giá (đ/m) Thành tiền 1 bộ Tổng 1 TPPTT-B1 50 75 200 000 15 000 000 27 000 000 2 TPPTT-B2 50 200 200 000 40 000 000 72 000 000 3 TPPTT-B3 50 125 200 000 25 000 000 45 000 000 4 TPPTT-B4 50 75 200 000 15 000 000 15 000 000 5 TPPTT-B5 50 150 200 000 20 000 000 30 000 000 Tổng 189 000 000 • Xác định tổn thất công suất tác dụng (ΔP) phương án 1: (ΔP) = S2/U2 x R x 10-3 (kW) R = Ro x l Trong đó: Ro: Tra theo tiết diẹn cáp F ở PLV.9 (TKCĐ) l: chiều dài cáp (km). Rlộ kép = R/2 - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B1 R = Ro.l = 0.494 x 0.075/2 = 0.0185 (Ω) ΔP1 = 34882/102 x 0.0185 x 10-3 = 0.13 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B2 R = Ro.l = 0.494 x 0.2/2 = 0.0494 (Ω) ΔP2 = 6302/102 x 0.0494 x 10-3 = 0.012 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B3 R = Ro.l = 0.494 x 0.125/2 = 0.062 (Ω) ΔP3 = 10272/102 x 0.062 x 10-3 = 0.065 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B4 R = Ro.l = 0.494 x 0.075/2 = 0.037 (Ω) ΔP4 = 8662/102 x 0.037 x 10-3 = 0.028 (kW) 28 - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B5 R = Ro.l = 0.494 x 0.15/2 = 0.074 (Ω) ΔP5 = 10512/102 x 0.074 x 10-3 = 0.082 (kW) Bảng 5.2: Kết quả tính ΔP PA1. Đường cáp F (mm2) L (m) ΔP (kW) TPPTT-B1 50 75 2.25 TPPTT-B2 50 200 0.012 TPPTT-B3 50 125 0.065 TPPTT-B4 50 75 0.028 TPPTT-B5 50 150 0.082 Cộng 2.437 • Tổng chi phí hàng năm của phương án 1: Z = (avh + atc) x K + C x ΔA Trong đó: K: số vốn đầu tư C: đơn giá ΔA = ΔP x τ (Tổn thất điện năng) τ = (0.124 +10-4 x Tmax)2 x 8760 Tra bảng: avh = 0.1 (Hệ số vận hành) atc = 0.2 (Hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn) C = 1000 đ/kW. Tính τ = (0.124 +10-4 x 5000)2 x 8760 = 3411 ΔA = ΔP x τ = 2.437 x 3411 = 8313 (kW/h) Z = (0.2 + 0.1) x 189000000 + 1000 x 8313 = 64000000 (đ) b/ Tính toán kinh tế phương án 2 • Chọn cáp từ TPPTT đến B1: Imax = SttB1B2/2 x 3 x 10 = 4118/2 x 3 x 10 = 119 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 119/2.7 = 44 (mm2) ⇒ chọn dùng 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ B1 đến B2 Imax = SttB2/2 x 3 x 10 = 630/2 x 3 x 10 = 18 (A) 29 Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 18/2.7 = 6.7 (mm2) ⇒ chọn dùng 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B3 ImaxB3 = SttB3B5/2 x 3 x 10 = 2078/2 x 3 x 10 = 60 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 60/2.7 = 22 (mm2) ⇒ chọn dùng 2XLPE (3x50) • Chọn cáp từ TPPTT đến B4 Imax = SttB4/2 x 3 x 10 = 866/2 x 3 x 10 = 25 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 25/2.7 = 9.3 (mm2) ⇒ chọn dùng 1XLPE (3x50) • Chọn cáp từ B3 đến B5 ImaxB5 = SttB5/2 x 3 x 10 = 30.3/2 x 3 x 10 = 11.2 (A) Với cáp đồng có Tmax = 5000 (h). Tra bảng được Jkt = 2.7 Fkt = Imax/Jkt = 11.2/2.7 = 4.1 (mm2) ⇒ chọn dùng 1XLPE (3x50) Bảng 5.2: Kết quả chọn cáp 110/10 kW phương án 2 Đường cáp F (mm2) L (m) Đơngiá (đ/m) Thành tiền 1 bộ Tổng TPPTT-B1 50 75 200 000 15 000 000 27 000 000 B1-B2 50 175 200 000 35 000 000 63 000 000 TPPTT-B3 50 125 200 000 25 000 000 45 000 000 B3-B5 50 110 200 000 20 000 000 20 000 000 TPPTT-B4 50 75 200 000 15 000 000 15 000 000 Cộng 17000 000 • Xác định tổn thất công suất tác dụng (ΔP) phương án 2: (ΔP) = S2/U2 x R x 10-3 (kW) R = Ro x l Trong đó: Ro: Tra theo tiết diẹn cáp F ở PLV.9 (TKCĐ) l: chiều dài cáp (km). Rlộ kép = R/2 30 - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B1 (Đoạn có hai công suất chạy qua) R = Ro.l = 0.494 x 0.075/2 = 0.0185 (Ω) ΔP = 41182/102 x 0.0185 x 10-3 = 3.1 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn B1-B2 R = Ro.l = 0.494 x 175 x 10-3 /2 = 0.043 (Ω) ΔP = 6302/102 x 0.043 x 10-3 = 0.017 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B3 R = Ro.l = 0.494 x 0.125/2 = 0.062 (Ω) ΔP = 20782/102 x 0.062 x 10-3 = 0.025 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn B3-B5 R = Ro.l = 0.494 x 0.110/2 = 0.054(Ω) ΔP4 = 10512/102 x 0.054 x 10-3 = 0.06 (kW) - Tổn thất ΔP trên đoạn TPPTT-B4 R = Ro.l = 0.494 x 0.075/2 = 0.0.037 (Ω) ΔP = 8662/102 x 0.037 x 10-3 = 0.028 (kW) Bảng 5.3 Kết quả tính ΔP phương án 2 Đường cáp F (mm2) L (m) ΔP (kW) TPPTT-B1 50 75 3.1 B1-B2 50 175 0.17 TPPTT-B3 50 125 0.27 B3-B5 50 110 0.06 TPPTT-B4 50 75 0.028 Cộng 3.475 • Tổng chi phí hàng năm của phương án 1: Z = (avh + atc) x K + C x ΔA Trong đó: K: số vốn đầu tư C: đơn giá ΔA = ΔP x τ (Tổn thất điện năng) τ = (0.124 +10-4 x Tmax)2 x 8760 Tra bảng: avh = 0.1 (Hệ số vận hành) atc = 0.2 (Hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn) 31 C = 1000 đ/kW. Tính τ = (0.124 +10-4 x 5000)2 x 8760 = 3411 ΔA = ΔP x τ = 3.475 x 3411 = 11853.2 (kW/h) Z = (0.2 + 0.1) x 170000000 + 1000 x 11853.2 = 62850000 (đ) Theo bảng trên ta thấy 2PA đồng kinh tế Dựa vào chỉ số ΔY = C x ΔA ta thấy PA1 nhỏ hơn. Ngoài ra với PA1 dễ sửa chữa hơn. Do vạy ta chọn PA1 2.6. Lựa chọn sơ đồ TPPTT và trạm BAPX 2.6.1 Căn cứ vào quy mô của nhà máy Qyết định chọn hệ thống tranh góp phân đoạn. Trong hệ thống có đặt (CSV) để chống sét đánh từ ngoài đường dây truyền vào trạm (do dùng dây trên không). Ngoài ra còn đặt máy biến áp 3 cuôn dây (do dùng điện áp 10 kV) trên mỗi phân đoạn thành góp (trung tính cách điện). Trong đó cuộn tam giác hở của MBA đo lường dùng để páht hiện dòng chạm đất một pha. MBA đo lường (BU) dùng biến đổi điện áp 10 (kV) suống 100 V và 100/ 3 để cấp điện áp cho các mạch đo lường bảo vệ, các tín hiệu điều khiển. Giữa hai phân đoạn thành góp lắp đặt máy cắt liên lạc (MCLL). Thông thường MCLLthường mở để cho trị số dòng ngắn nạch trên thành góp giảm đi một nửa nhằm chọn máy cắt và các thiết bị điện khác rẻ tiền hơn. Nhưng với trường hợp phụ tải hai phân đoạn thanh góp phân bố không đều thì phải vận hành MCLL ở tạng thái thường đóng. Do công suất của các trạm BAPX có công suất lớn trên 750kVA nên mạch vào và ra trên phân đoạn thanh góp dùng máy cắt hợp bộ để đảm bảo làm việc an toàn và tin cậy hơn các máy cắt phụ tải. Để bảo vệ MBA đo lường ta sử dụng cầu chì cho 2 máy ở trên 2 phân đoạn thanh góp. Căn cứ vào phương án đã lựa chọn di dây mạng cao áp nên phía mạch ra trên tanh góp phân đoạn lắp đặt 4 máy cắt hợp bộ. Chọn dùng các tải hợp bộ của hãng SIEMENS có hệ thống thanh đặt sẵn Bảng 2.6 Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT. (Thông số tải hợp bộ) Tài liệu: Thiết kế cáp điện PLIII.2 (trang 262) Loại tủ Cách điện Iđm (T.Cái) (A) Iđm nhánh (A) In max (kA) I n 3s(kA) 8DA10 SF6 3150 2500 110 40 2.6.2 Chọn sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Do ccác trạm biến áp PX fần TPPTT phía cao áp và hạ áp không dùng đường dây trên không nên không cần đặt van chống sét. Phía cao áp dặt dao cách ly và cầu chì, làm nhiệm vụ cho việc kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa, cầu chì bảo 32 vệ ngắn mạch và quá dòng cho MBA. Do dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên không cho phép đóng cắt khi mang tải. Tuy nhiên có thể cho phép đóng cắt không tải máy BA khi công suất máy không quá lớn (nhỏ hơn 1000 kVA) Phía hạ áp đặt áp tô mát tổng và các áp tô mát nhánh (với hệ thống chọn dùng tất cả các trạm là hai máy nên mỗi trạm đặt thêm một áp tô mát phân đoạn giữa chia thành cái phân đoạn) Sơ đồ trạm biến áp hai máy Trên mỗi sơ đồ A tổng và ALL đặt trong một tủ riêng: - AT làm nhiệm vụ quá tải cho BA và bảo vệ ngắn mạch cho tanh cái hạ áp - thanh có hạ áp có nhiệm vụ nhân điện từ BA và phân phối cho các tuyến hạ áp qua các Aptomat nhánh. - Aptomat nhanh dùng để thao tác đóng, cắt điện bảo vệ ngắn mạch. Thông số kỹ thuật tủ đầu vào TBAPX Loại tủ Cách điện Loại trạm Iđm (T.cái) Iđm (nhánh) In x kΔmax 8DB10 SF6(2HTTG) 2HTTG(3150) 3150.0 2500 110 33 Các trạm biến áp phân xưởng (dùng loại 2 máy) đặt 5 tủ trong đó hai tủ đặt Aptomat tổng 2 tủ đặt áp tô mát nhánh và một tủ đặt áp tô mát phân đoạn (liên lạc) (phía cáp đặt dao cầu chì) Cụ thể chọn áp tô mát như sau: 34 Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật các biến áp đã chọn Công suất (kVA) Uđm (kV) Tổn hao (W) Io (%) T.Lượng Dây (L) T.bộ Điện áp N.mạch Un% Kích thước DRC Không tải Có tải 1600 35/0.4 2430 18600 1.0 1810 5990 5990 6 1250 35/0.4 1810 14100 1.2 1550 5310 5310 6 1000 35/0.4 1720 11000 1.3 1500 4820 1820 6 750 35/0.4 1360 6780 1.4 970 4100 4100 5.5 Tài liệu: Sổ tay lựa chọn và tra cứu thếit bị điện từ 0.4 đến 500 (kW), trang 32/ • Dòng lớn nhất qua (biến áp) áp tô mát tổng máy 2500 (kVA) Imax = 2500/ 3 x 0.4 = 3608 Ta chọn loại M40 do Merlin Gerin chế tạo • Dòng lớn nhất qau áp tô mát tổng của máy 500 (kVA) Imax = 500/ 3 x 0.4 = 722 Ta chọn loại M08 do Merlin Gerin chế tạo • Dòng lớn nhất qau áp tô mát tổng của máy 750 (kVA) Imax = 750/ 3 x 0.4 = 1083 Ta chọn loại M12 do Merlin Gerin chế tạo • Dòng lớn nhất qau áp tô mát tổng của máy 1250 (kVA) Imax = 1250/ 3 x 0.4 = 1804 Ta chọn loại M20 do Merlin Gerin chế tạo Bảng 2.10 áp tô mát tổng trong các trạm BAPX do Merlin Gerin chế tạo T.Trạm Loại A Số lượng Số cực Iđm (A) Uđm(VA) In (kA) B1 (2 x 2500 kVA) M40 3 3-4 4000 690 75 B2 (2 x 500kVA) M80 3 3-4 800 690 40 B3 (2 x 750 kVA) M12 3 3-4 1200 690 40 B4, B5 (1250kVA) M20 1 3-4 2000 690 55 2.6.3. Tính toán ngắn mạch kiểm tra các thiết bị đã chọn. a/ Tính ngắn mạch TPPTT và TBAPX Cần tính ngắn mạch (N1) tại thanh cái trạm PPTT để diểm tra máy cắt, thanh góp và tính ngắn mạch (N2) tại phia cao áp trạm BAPX để kiểm tra cáp và tủ cao áp của các trạm. 35 Bảng 2.11 Thông số đường dây trên không và cáp cao áp Đường dây F (mm2) L (km) Ro (Ω/km) Xo (Ω/km) R ((Ω) X (Ω) BATG-PPTT 185 2.5 0.17 0.4 0.425 1 PPTT-B1 50 0.075 0.494 0.137 0.0185 0.0103 PPTT-B2 16 0.2 0.47 0.137 0.147 0.0274 PPTT-B3 25 0.125 0.927 0.137 0.0579 0.0171 PPTT-B4 25 0.075 0.927 0.137 0.0695 0.0103 PPTT-B5 25 0.15 0.927 0.137 0.139 0.021 Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia nên không tính được tổng trở của hệ thống. Để tính ngắn mạch phía cao áp nhà máy (Trung áp) ta coi nguồn công suất cấp cho điểm ngắn mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu đường dây đặt tại TBATG ta dùng công thức tính gần đúng Xh (điện kháng) Xh = U2tb/Scđm Trong đó Utb: điện áp trung bình của lưới (với lưới 10kV) Utb = 10 x 1.05 = 10.5 (kV) Scđm: Công suất cắt N của máy cắt Trường hợp trên lưới dùng máy cắt của liên xô cũ mất mất ca ta log thì: Scđm = (250 đến 300) (kVA) Trị số dòng ngắn mạch (xoay chiều 3 pha) In = Utb/ 3 x Zn Zn: tổng trở ngắn mạhc tỳ nguồn đến điểm ngắn mạch Z = 22 XR + (Ω) R = Ro x l (Ω) X = Xo x l (Ω) Ro, Xo: điện trở và điện kháng đường dây (1km) Ω/km l: chiều dại đường dây (km) Sơ đồ thay thế 36 In = In = Utb/ 3 x Zn = Utb/ 3 22 )( XXhR ++ Zn: tổng trở ngắn mạhc tỳ nguồn đến điểm ngắn mạch IxkN = 2 x 1.8 x In (A) Xht = Utb/Scđm = 10.5/250 = 0.441 (Ω) • Dòng ngắn mạch N1 tại trạm PPTT In = Utb/ 3 x Zn = 10.5// 3 22 )1441.0(425.0 ++ = 4.035 (kA) IxkN1 = 2 x 1.8 x In = 2 x 1.8 x 4.035 = 10.3 (A) • Dòng ngắn mạch N2 tại trạm B1 In = Utb/ 3 x 22 )( XR ∑+∑ = 10.5/ 3 22 )0103.01441.0()0185.0425.0( ++++ = 4 (kA) IxkN1 = 2 x 1.8 x In = 2 x 1.8 x 4 = 10.2 (A) Bảng 2.12 Kết quả tính dòng ngắn mạch Đường dây In (kA) Ixk (kA) TPPTG-TPPTT 4.035 10.3 TPPTT-B1 4 10.2 PPTT-B2 3.9 9.93 PPTT-B3 3.9 9.93 PPTT-B4 3.9 9.93 PPTT-B5 3.9 9.93 Từ bảng kết quả tính ngắn mạch so sánh với thông số tủ của máy cắt của TPPTT (và TBAPX) ta thấy máy cắt và thanh góp có khả năng ổn định dòng lớn hơn rất nhiều dòng ngắn mạch. • Kiểm tra cáp: Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng lớn nhất F = 50mm ≥ 10.2 x 6 x 5.0 = 43.3 (mm2) Như vậy chọn cáp 50 mm2 cho các tuyến là đảm bảo 37 38 CHƯƠNG III. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ (SCCK) Phân xưởng SCCK có diện tích 1200 m2 với trên 50 thiết bị máy dùng điện có công suất tính toán S = 547 (kVAr) kể cả chiếu sáng. Các thiết bị được chia thành 6 nhóm đã được tính đến từ chương I. Để cấp điện cho các máy trong phân xưởng ta chọn đặt một tủ phân phối nhận điện từ trạm BAPX để cấp điện cho 6 tủ động lực (tương ứng 5 nhóm thiết bị) và một tủ dùng cấp điện phục vụ riêng cho chiếu sáng. Đặt tại tủ của TBAPX một áp to mát đầu nguồn (đã chọn sơ đồ ở chương II) Tủ phân phối của xưởng đặt một áp to mát tổng và 6 áp to mát nhánh cấp điện cho các tủ động lực và tủ chiếu sáng. Tủ động lực được cấp điện bằng cáp hình tia nguồn vào đặt dao cách ly- cầu chì. Các nhánh ra thiết bị đặt cầu chì. Trên mỗi động cơ của các máy công cụ được điều khiến bằng một khởi động từ (gắn sẵn trên máy) trên các khởi động từ anỳ có rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải còn các cầu chì trên tủ động lực chủ yếu bảo vệ quá ngắn mạch và đồng thời làm dự phòng cho bảo vệ quá tải của khởi động từ trên máy. 3.1. Chọn cáp từ TBA về tủ phân phối phân xưởng Ipx = Spx/ 3 x Uđm = 547/ 3 x 0.38 = 831 (A) Tra bảng 4.11 sổ tay lựa chọn và tra cứu TBĐ - Chọn cáp đồng pha áp 1 lõi cách điện PVC do Cadivi chế tạo - Cổ tích điện CVV500 (mm2) Icp = 684 (A) 3.2. chọn áp to mát đầu nguồn tại trạm biến áp - Tra PLIV.3 trang 283 thiết kết cấp điện - Chọn loại C1001N có Iđm = 1000 (A) do Merlin Gerim chế tạo 3.3. Chọn tủ phân phối phân xưởng Tra PLIV.17 trang 291 thiết kế cấp điện Chọn tủ phân phối do ABB chế tạo có Iđm = 5000A - Chọn áp to mát tổng C1001N (giống đàu nguồn) - Chọn áp to mát nhánh: do các nhóm thiết bị và chiếu sáng có Ittmax gần bằng 300 (A). Tra PL IV.6 chọn 6 áp tô mát loại: SA 404H do Nhật chế tạo có Iđm = 300 (A) Bảng 3.1. Thông số Ap to mát đã chọn Loại Iđm (A) Uđm (V) Vị trí C1001N 1000 690 Nguồn C1001N 1000 690 Tổng SA404H 300 380 Các nhánh 39 3.4. Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực Các tuyến cáp chọn đi ngầm riêng nên khc = 1 3.4.1. Theo điều kiện phát sáng khc.Icp ≥ Itt Itt: dìng tính toán Icp: dòng cho phép với từng loại cáp khc: hệ số hiểu chỉnh 3.4.2 Theo điều kiện bảo vệ bằng áp to mát Icp ≥ Ikd.nh/1.5 = 1.25. Ia/1.5 Ia: dòng định mức của APTM chọn • Chọn cáp đến tủ động lực (ĐL1) cấp điện cho nhóm Thiết bị 52680 có Ittmax Itt = 268 (A) Ia = 300 (A) khc x Icp ≥ 1.4615 khc x Icp ≥ 1.25 x 300/1.5 = 250 (A) Tra phụ lục V.12 trang 301 thiết kế cấp điện chọn loại cáp đồng hạ áp 3 lõi và một trugn tính cách điện PVC do Lens chế tạo. Loại : 3 x 95 + 50 (mm2) có Icp = 301 (A) Bảng kết quả chọn cáp từ TPP – TĐL và chiếu sáng 3.2 Tuyến Itt (A) Fc (mm2) Icp (A) PP-ĐL1 1465 95 301 PP-ĐL2 159 95 101 PP-ĐL3 177 95 174 PP-ĐL4 225 95 174 PP-ĐL5 268 95 174 PP-ĐL6 82 95 174 PP-ĐL7 95 301 3.5. Tính ngắn mạch để kiểm tra cáp và áp to mát đã chọn Vì trạm BA đặt tại phân xưởng khác khoảng cách đến tủ PP là 175 m. Để tính ngắn mạch hạ áp ta coi trạm BAPX là nguồn lúc này tổng trửo hệ thống là tổng trở TBA 40 • Tính tổng trở máy biến áp: Sđm = 1250 (kVA) ΔPn = 13.1 (kW) UN = 5% Uđm = 11/04 n = 1 (coi máy cắt liên tục thường đóng) Zb = ΔPn x U2đm x 106/n x S2đmB + Un x UđmB x 104/n x SđmB (mΩ) Zb = 13.1 x 0.42 x 106/1 x 1250 + j x 5 x 0.42 x 104/ 1250 = 1.341 + j x 6.4 (mΩ) • Tính tổng trở cáp tổng: Tra PL V.19 (TKCĐ) Ro = 0.494 Xo = 0.137 Zct = 10 x 0.494 + J x 10 x 0.137 = 4.94 + J x 1.37(mΩ) • Tính tổng trở áp tô mát tổng: Tra PL V.14 + 15 (TKCĐ) trang 290 R1 = 0.25, R2 = 0.12 X = 0.094 Zct = (0.12+0.25) + Jx 0.034 = 0.37 + J0.094(mΩ) • Tổng trở thanh cai có trị số nhỏ bỏ qua • Tổng trở cáp C1: Tra bảng 4.11 (sổ tay tra cứu và lựa chọn) có Ko = 0.0366 Zc1=0.175x0.0366=0.0064+J Do tổng trở của cáp nhỏ nên bỏ qua • Trị số dòng ngắn mạch tại N1 Z=(1.341+4.94+0.37)+J(6.4+1.37+0.094)=6.651+J7.864 In1 = Utb/ 3 22 864.7651.6 + =22.4(kA) Kết luận: áp to mát đã chọn có (Ic) cắt dòng ngắn mạch lớn hoan In tính toán nên thoả mãn yêu cầu. 41 Không cần tính N2 vì ta quyết định chọn A nguồn và At như đã kết luận ở trên Bảng 3.3: Thông số áp to mát chọn sau khi kiểm tra NM Loại Iđm(A) Uđm(V) Ic(kA) Vị trí C1001N 1000 690 25 Nguồn C1001N 1000 690 25 Tổng 3.6. Chọn các tủ động lực Tra PLIV. 18 trang 292 chọn loại tủ do SIEMEN chế tạo theo sơ đồ chuẩn đầu vào cầu dao và cầu chì và đầu ra cầu chì theo số thiết bị tương đương 3.6.1. Chọn cầu dao đầu vào tủ động lực 1 (nhóm TBI) Uđmcd ≥ Uđmlđ (lđ: lưới điện) Iđmcd ≥ Itt = 146.5 (A) Chọn bộ cầu dao và cầu chì hạ áp do ABB chế tạo (bảng 2.3) trang 106 – Tài liệu: Sổ tay thiết kế 0.4-500kV. Loại OESA 400 Iđm = 400 (A), Uđm=750 (V) Số đầu ra phụ thuộc vào số phụ tải 42 a/ Chọn cầu chì cho tủ ĐL1 (nhóm thiết bị 1) • Các công thức sử dụng Cầu chì bảo vệ một động cơ (2 điều kiện) Idc ≥ Itt = Kt. IđmĐ (1) Idc ≥ Imm/α = Kmm. IđmĐ/ α (đk2) Trong đó Kt: Hệ số tải của động cơ lấy bằng 1 Kmm: Hệ số mửo máy lấy bằng 5 43 α: Hệ số vứoi tải nhẹ lấy bằng 2.5 IđmĐ = PđmĐ/ 3 x Uđm x cosφđm x η Uđm = 380V cosφđm = 0.8 η = 1 • Cầu chì bảo vệ cho 2 đến 3 động cơ (2 điều kiện) Idc ≥ ∑n IdmKti 1 . (1) Idc ≥ (Immmax + ∑−1 1 . n IdmKti )/α (2) Cầu chì tổng (3 điều kiện ) Idc ≥ Itt Idc ≥ Imm/ α Hai điều kiện này là điều kiện chọn lọc tức là CC tổng chảy khi có ngắn mạch trên thanh tải Khi sảy ra ngắn mạch tại động cơ nào thì cầu chì nhánh đó làm việc sẽ đảm bảo cho các nhánh khác không bị mất điện. Vì vậy, quy ước phải chọn Idc của cầu chì tổng lớn hơn ít nhất là 2 cấp so với Idc nhánh có I lớn nhất. • Tính dây chảy cho búa rèn (số 2) Idc ≥ Itt = kt x IđmĐ = 1x 28/ 3 x 0.8 x 0.38 x 1 = 53 (A) Idc ≥ Imm/ α = 5 x 2.3 /2.5 = 106 (A) Chọn cầu chì 125 (A) • Tính dây chảy cho 2 máy biến áp Idc ≥ ∑n IdmKti 1 . = 4.4/ 3 x 0.8 x 0.38 + 22/ 3 x 0.8 x 0.38 = 8.4+8.4 = 16.8 Idc ≥ (Immmax + ∑−1 1 . n IdmKti )/α = (8.4 x 5 + 8.4)/2.5 = 20(A) Chọn dây chảy 50 (A) vỏ 100 (A) • Chọn dây chảy cho máy ép ma sát (8) Idc ≥ Itt = kt x IđmĐ = 1x 10/ 3 x 0.8 x 0.38 x 1 = 19 (A) Idc ≥ Imm/ α = 5 x 19 /2.5 = 38 (A) Chọn dây chảy 50 (A) vỏ 100 (A) • Chọn dây chảy cho quạt ly tâm (13) Idc ≥ Itt = kt x IđmĐ = 1x 7/ 3 x 0.8 x 0.38 x 1 = 13.3 (A) 44 Idc ≥ Imm/ α = 5 x 13.3 /2.5 = 27 (A) Chọn dây chảy 50 (A) vỏ 100 (A) • Chọn dây chảy cho lò điện (9) Idc ≥ Itt = kt x IđmĐ = 1x 15/ 3 x 0.8 x 0.38 x 1 = 28 (A) Idc ≥ Imm/ α = 5 x 28 /2.5 = 57 (A) Chọn dây chảy 80 (A) vỏ 100 (A) • Chọn dây chảy cho lò rèn (4) Idc ≥ ∑n IdmKti 1 . = 4.5/ 3 x 0.8 x 0.38 + 6/ 3 x 0.8 x 0.38 = 8.6+11.4 = 20 Idc ≥ (Immmax + ∑−1 1 . n IdmKti )/α = (11.4 x 5 + 8.6)/2.5 = 26.3(A) Chọn dây chảy 50 (A) vỏ 100 (A) Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực đến từng máy Dùng phương pháp chọn tiết diện dây theo Icp K1 x K2 x Icp ≥ Itt K1: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ Lấy =1 K2: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kế đến số lượng cáp đi chung lấy = 1 • Kiểm tra dây chọn đến cầu chì bảo vệ: Icp ≥ Idc/ α (với mạch động lực α =2,5) • Tính chọn dây dẫn đến lò điện Kiểm tra khi bảo vệ bằng cầu chì Icp ≥ 80/3= 27(A) Nên chọn cáp 4G1.5 do Lens chế tạo • Tính chọn dây dẫn cho búa rèn: Icp ≥ Itt = 53 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ Icp ≥ Idc/ α = 125/3 =42 (A) Nên chọn cáp 4G4 do Lens chế tạo • Tính chọn dây dẫn cho lò rèn: Itt = 10.5 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ Icp ≥ Idc/ α = 50/3 =17 (A) Nên chọn cáp 4G1.5 do Lens chế tạo Kết luận: Dây dẫn từ tủ động lực đến các máy chọn loại 4G1.5 mm2 Icp = 31(A) 45 (do các máy còn lại đều có công suất nhỏ hơn) • Tính chọn cầu chì tổng: Icp ≥ Itt = 146.5 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ Icp ≥ Idc/ α = 146.5/3 =293 (A) Nên chọn loại 500/315 (hơn hai cấp nhánh max) b/ Chọn cầu chì dây dẫn cho tủ động lực 2 Tên máy Búa hơi để rèn Lò điện Quạt gió Quạt lò Máy mài sắc Lò điện Dầm trục cò palăng Lò điện Pđm 20 4.5 2.5 2.5 3.2 30 4.85 20 Theo thông số có trong bảng trên chọn các nhóm máy sau: Nhóm 1: Lò điện (20) Nhóm 2: Lò điện (23), dầm cò palăng (11), máy mài sắc Nhóm 3: Búa hơi (1), lò rèn (3) Nhóm 4: Búa hơi (1), quạt gió (6). quạt lò (5) Chọn nhóm có P đm cao nhất là nhóm 1 bằng 30(kW) để tính ta có Itt = 57 (A) Idc ≥ Imm/ α = 57 x 5/2.5 =114 (A) Chọn dây chảy 125 A , chọn cầu chì 3NA2 232 – 400/125 Kết luận: Các tuyến khác cũng chọn cùng loại cáp 4G10 vì có công suất nhỏ hơn 46 • Chọn cầu chì tổng từ ĐL2: Icct≥ Itt = 159 (A) Chọn loại 3NA2 240- 400/200 c/ Chọn cầu trì dây dẫn cho tủ động lực 3 Chia các thiết bị trong nhóm thành 4 nhóm nhỏ như sau: Nhóm 1 gồm: Máy nén khí (40) 25kW Máy đo độ cứng đầu côn (28) 0.6 kW Máy mài sắc (31) 0.25 kW Có tổng công suất là 26.125 kW6 Nhóm 2 gồm: Quạt gió số 14 (50) 17kW Máy bào gỗ (41) 4.5kW Máy khoan (42) 3.2 kW Nhóm 3 gồm: quạt gió số 9.5 (49) Máy cưa tròn (47) Nhóm 4 gồm các thiết bị còn lại. Nhóm 1 có tổng công suất đặt bằng 26.125 kW là lớn nhất nên ta tính cho nhóm 1, các nhóm còn lại lấy như nhóm 1 Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 50 (A) Idc ≥ Imm/ α = 50 x 5 /2.5 = 100 (A) Vậy chọn cầu trì loại 3NA2 130 – 200/125 Chọn loại cáp 4G16 do Lens chế tạo 47 d/ Chọn cầu chì dây dẫn cho tủ động lực 4 • Tính cho thiết bị cao tần (34) có Pđm = 80 kW Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 80/ 3 x 0.8 x 0.38 = 152 (A) Idc ≥ Imm/ α = 152 x 5 /2.5 = 304 (A) Vậy chọn cầu trì loại 3NA3 356 – 500/315 Chọn loại cáp 4G95 do Lens chế tạo • Tính cho thiết bị đo bi và cẩu trục có palăng (33) Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 24.3/ 3 x 0.8 x 0.38 = 46 (A) Idc ≥ Imm/ α = 46 x 5 /2.5 = 92 (A) Vậy chọn cầu trì loại 3NA2 830 – 200/100 Chọn loại cáp 4G16 do Lens chế tạo e, Chọn cầu chì ,dây dẫn cho tủ động lực 5 • Tính cho thiết bị lò hóa cứng linh kiện (19) có Pđm = 90 kW Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 90/ 3 x 0.8 x 0.38 = 170 (A) Idc ≥ Imm/ α = 170 x 5 /2.5 = 340 (A) Vậy chọn cầu trì loại 3NA3 354-6 – 500/355 Chọn loại cáp 4G120 do Lens chế tạo 48 • Tính cho bể dần (24) và bể dần có tăng nhiệt (2b) Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 7/ 3 x 0.8 x 0.38 = 14 (A) Idc ≥ Imm/ α = 14 x 5 /2.5 = 28 (A) Vậy chọn cầu trì loại 3NA2 812 – 100/32 Chọn loại cáp 4G1.5 do Lens chế tạo f/ Chọn cầu chì dây dẫn cho tủ động lực 6 • Tính cho thiết bị có công suất lớn nhất là lò điện để rèn (21) có Pđm = 36 kW Idc ≥ Itt = Pđm/ 3 x 0.8 x 0.38 = 36/ 3 x 0.8 x 0.38 = 72 (A) Idc ≥ Imm/ α = 72 x 5 /2.5 = 144 (A) Vậy chọn cầu chì loại 3NA2 236 – 400/160 Chọn loại cáp 4G25 do Lens chế tạo g/ Chọn cầu chì dây dẫn cho tủ động lực 7 (chiếu sáng) Chọn cầu chì loại 3NA2 812 – 100/32 Chọn loại cáp 4G1.5 do Lens chế tạo 49 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Trong các nhà máy công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm, nâng cao hiệu quả lao động, an toàn trong sản xuất và sức khỏe của công nhân. Vì vậy khi thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không gây lóa mắt trực tiếp do phản xạ - Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật che. - Có độ rọi đồng đều - Tạo ánh sáng càng gần với ánh sáng tự nhiên càng tốt - Cường độ sáng phù hợp với từng tính chất công việc Phân xưởng SCCK có diện tích 1200m2 có công suất cần sử dụng là 18kW theo yêu cầu và đặc điểm của công việc chọn sử dụng bóng sợi đốt (đã kể đến ở phàn 3 của chương 1) Nguồn cấp điện cho chiếu sáng dùng nguồn riêng độc lập với các thiết bị động lực khác. Tủ chiếu sáng chọn dùng nguồn riêng độc lập bới các thiết bị động lực này không dùng dao cách ly và cầu chì mục đích để thuận tiện cho xử lý sự cố và sửa chữa bảo dưỡng. Chọn đặt tủ ánh sáng gần cửa chính ra vào phân xưởng để thuận tiện cho việc vận hành 4.1 Các công thức cần sử dụng 4.1.1. Xác định độ treo cao bóng đèn H = h-h1-h2 h: độ cao của nhà xưởng h1: khoảng cách từ trần đến bóng h2: độ cao vị trí cần làm việc 4.1.2. Xác định khoảng cách giữa các đèn Theo tính chất công việc ta chọn tỷ số L/H = 1.8 (theo bảng 5.1, thiết kế cấp điện) trong đó L là khoảng cách giữa các đèn 4.1.3. Xác định quang thông của đèn: F= kESZ/ nksd k: hệ số sự trữ (bảng 5.2 TKCĐ) E: độ rọi (Lx) (bảng 5.2 TKCĐ trang 34) S: Diện tích nhà (m2) Z: hệ số tính toán (X = 0.8 đến 1.4) n: số bóng đèn, xác định sau khi bố trí đến trên mặt bằng ksd: hệ số sử dụng Từ F tra bảng xác địng công suất bóng đèn 50 4.1.4 Các lưu ý khi thiết kế Phân chia tải đều các pha tránh chênh lệch điện áp trên cực đèn ở đầu nguồn và cuối nguồn. 4.2. Xác định số lượng công suất bóng đèn 4.2.1 Các thông số - Diện tích: 1200m2 Bóng sử dụng: Bóng sợi đốt - Công suất tính toán Ptt=18 kW 4.2.2 Độ treo cao bóng đèn - Chiều cao trần nhà h: 4.5 m - h1: độ cao công tác: 0.8 m - h2: độ cao cách trần: 0.7m - H= 4.5-0.8-0.7 = 3m 4.2.3 Xác định khoảng cách giữa các đèn Tra bảng 5.1 TKCĐ được L/H = 1.8 nên L = 1.8H = 5.4m. Chọn L = 5. Với chiều rộng nhà chia làm 4 dãy đèn cách nhau 5 m cách đều 4 cạnh tường chia làm 15 hàng Tổng số bóng đèn = 15 x 4 =60 bóng 4.2.4 Xác định chỉ số phòng φ= a x b/ H(a+b) = 5.3 Tra bảng ta được hệ số ksd = 0.48 Tra bảng được hệ số dự trữ. Hệ số tính toán lấy Z=1 k=1.3 độ rọi E=30 4.2.5 Tính quang thông của đèn F = kEXZ/ n x ksd = 2167 (lamen) Tra bảng chọn bóng 150 W có lamen = 1722 lamen 4.3 Thiết kế mạng chiếu sáng Đặt riêng tụ chiếu sáng tụ chiếu sáng áp tường phòng thực nghiệm Điện áp lấy từ tủ phân phối của xưởng. Tủ gồm 1 áp to mát tổng và 15 aptomát nhánh, mỗi áp to mát nhánh cấp cho 4 bóng 4.3.1 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng và áp tomát tổng Ics ≥ Pcs / 3 x Uđm= 18/ 3 x0.38 = 27 (A) Chọn dây đồng 4 lõi PVC cách điện do Lens chế tạo loại 4G2.5 I= 41 Chọn ápto mát loại C60N do Merlin Gerin chế tạo 51 Kiểm tra theo điều kiện bảo vệ k1 x Icp ≥ 1.25 x Iap/1.5 = 39 (A) Thỏa mãn yêu cầu 4.3.2 Chọn áp to mát và các nhánh Các nhánh giống nhau cấp điện cho 4 bóng có công suất 150 x 4 = 600 W Inhanh = 0.6/0.22 = 2.7 (A) Chọn áp to mát 10A do LG chế tạo Chọn dây dẫn lõi đồng nhiều sợi bọc cách điện do Cadivi chế tạo loại 2 x 1.25mm 52 CHƯƠNG V THIẾT KẾ LẮP ĐẶT TỤ ĐIỆN BÙ Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các nhà máy công nghiệp có ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế. Hệ số công suất là một trong những chỉ tiêu đánh giá việc sử dụng điện hợp lý hay không Nâng cao hệ số công suất là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất trong quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng Hệ số công suất được nâng cao có những hiệu quả sau: - Giảm được hệ số tổn thất công suất và điện năng trong mạng - Giảm hệ số tổn thất trong hệ thống điện - Tăng khả năng truyền tải của đường dây và biến áp - Tăng khả năng phát của máy phát điện 5.1 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 5.1.1 Hợp lý hóa các quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thể các động cơ chạy non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý 5.1.2 Nâng cao hệ số công suất bằng thiết bị bù Việc đặt các tụ bù công suất phản kháng để cấp công suất phản kháng theo yêu cầu của các hộ tiêu thụ nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây 5.2 Các công thức sử dụng tính toán Xác định công suất và vị trí đặt tụ bù Qb = P (tgφ1 – tgφ2) Vị trí đặt tụ bù: vị trí có lợi nhất về mặt tổn thất điện áp và điện năng là đặt tụ bù cho từng động cơ nhưng sẽ không có lợi về vốn và quản lý. Vì vậy đặt tụ phân tán ở mức độ nào còn phụ thuộc vào cấu trúc của hệ thống để đặt cho hợp lý Với nhà máy có nhiều nhà xưởng, có các phân xưởng dùng điện tương đối đồng đều về công suất, không có thiết bị có công suất lớn lắm nên ta quyết định đặt tụ bù tại các trạm biến áp. Mặt khác ngoài phân xưởng SCCK ra các phân xưởng còn lại chưa có cấu trúc cụ thể nên không thể đặt tụ bù cho từng phân xưởng được 5.3 Thiết kế lắp đặt tụ bù cho các trạm biến áp phân xưởng Đường cáp Loại cáp F (mm2) L(m) Rc (Ω) PPTT-B1 2XLPE (3 x 50) 50 75 0.019 PPTT-B2 2XLPE (3 x 50) 50 200 0.099 PPTT-B3 2XLPE (3 x 50) 50 125 0.062 PPTT-B4 1LPE (3 x 50) 50 75 0.037 53 PPTT-B5 1LPE (3 x 50) 50 150 0.074 5.3.1 Tính dung lượng bù cần thiết toàn nhà máy: Hệ số công suất toàn nhà máy bằng 0.73. Pttnm = 4249 kW Qb = Ptt (tgφ1 – tgφ2) tgφ1 = 0.9 tgφ2 = 0.328 Qb = 4249 x (0.9-0.328)= 2430 (kVAr) 5.3.2 Tính điện trở tương đương toàn nhà máy Rb1 = ΔPn x U2đm x 103/ SđmB = 6 x 0.42103/2500 = 0.38 (Ω) Rb2 = ΔPn x U2đm x 103/ SđmB = 5 x 0.42103/500 = 0.16 (Ω) Rb3 = ΔPn x U2đm x 103/ SđmB = 5 x 0.42103/750 = 0.1 (Ω) Rb4= Rb5 = ΔPn x U2đm x 103/ SđmB = 6 x 0.42103/1250 = 0.77 (Ω) Bảng 5.1 Kết quả điện trở các nhánh Tên nhánh Rb (Ω) Rc (Ω) Ri= Rb (Ω) +Rc (Ω) PPTT-B1 0.38 0.019 0.4 PPTT-B2 1.6 0.099 1.7 PPTT-B3 1.0 0.062 1.062 PPTT-B4 0.77 0.037 0.807 PPTT-B5 0.77 0.074 0.844 5.3.3 Điện trở tương đương toàn mạng Rtđ = 0.156 (Ω) 5.3.4 Công suất phản kháng cần bù tại thanh cái các TBAPX Qbi = Qi – (Qt – Qb) x Rtđ/Ri Với Qt = 3938 kVAr Qi tại điểm tính theo thông số chương II ta có Qb1 = 2213 –(3938-2430) x 0.156/ 0.4=1625 (kVAr) Qb2 = 479 –(3938-2430) x 0.156/ 1.7=340 (kVAr) Qb3 = 798 –(3938-2430) x 0.156/ 1.062=566 (kVAr) Qb4= 503 –(3938-2430) x 0.156/ 0.807=211 (kVAr) Qb5= 631 –(3938-2430) x 0.156/ 0.844=332 (kVAr) 54 Kết luận: Tại các trạm biến áp phía thứ cấp dùng thanh góp phân đoạn nên dung lượng bù chia đều cho 2 nửa thanh cái. Chọn dùng loại của Dae Yeong chế tạo điện áp 380 đến 480 V Tên trạm Qb (kVAr) Loại tụ bù Qtụ (kVAr) Số lượng B1 1625 DLE-3H175K6T 175 10 B2 340 DLE-3H125K6T 125 3 B3 566 DLE-3H125K6T 125 5 B4 211 DLE-3H175K6T 175 1 B5 332 DLE-3H125K6T 125 3 55