Đề tài Thiết kế cung cấp Điện cho nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp

áp B1 Tiết diện kinh tế của cáp là: Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 70 mm2 có Icp=250 A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.250 =232,5 < Isc=2.Imax=2.164,7 =329,4 A Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện cáp.Chọn cáp có tiết diện F=120 mm2. với Icp=345A Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.345 =330,85 > Isc=2.Imax=329,4 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=120 mm2. với Icp=345A + Cáp từ TBATG đến B2 Imax= Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 50 mm2 có Icp=200A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.200 =186 > Isc = 143,7 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=50 mm2. với Icp=200 A +Cáp từ TBATG đến B3 Imax= Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 50 mm2 có Icp=200 A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.200 =186 < Isc=2.Imax=2.119,39 =238,78 A Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện cáp.Chọn cáp có tiết diện F=70 mm2. với Icp=250A Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.250 = 239,5 > Isc=2.Imax=238,78 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=70mm2. với Icp=250A + Cáp từ TBATG đến B4 Imax= Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35mm2 có Icp=170 A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170=158,1 < Isc=2.Imax=2.83,8 =167,6A Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện cáp.Chọn cáp có tiết diện F=50mm2. với Icp=200A Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.200 =186 >Isc=2.Imax=167,6 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=50mm2. với Icp=200A + Cáp từ TBATG đến B5 Imax= Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 50 mm2 có Icp=200A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.200 =186 < Isc=2.Imax=2.100,6 = 201,2 A Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện cáp.Chọn cáp có tiết diện F=70 mm2. với Icp=250 A Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.250 = 232,5 > Isc=2.Imax = 201,2 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=70mm2. với Icp=250A +Cáp từ TBATG đến B6 Imax= Tra bảng PL4.32 cáp đồng 3 lõi 6-10 kV cách điện XLPE vỏ PVC chọn cáp có tiết diện gần nhất là 35 mm2 có Icp=170 A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.170 =158,1 < Isc=2.Imax=2.87,8 =175,6 A Cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiên phát nóng và sự cố nên phải tăng tiết diện cáp.Chọn cáp có tiết diện F=50mm2. với Icp=200A Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng và sự cố 0,93.Icp=0,93.200=186 >Isc=2.Imax=175,6 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố nên ta chọn cáp XPLE của FURUKAWA ,có tiết diện F=50mm2. với Icp=200A *Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng khác: Ta chỉ xét đến các đoạn các hạ áp khác nhau giữa các phương án,các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án.Phương án này ta chỉ chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến ban quản lý và phòng thiết kế Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng .Đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại điều kiện DUcp. Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến ban quản lý và phòng thíêt kế: Ban quản lý và phòng thiết kế được xếp vào hộ tiêu thụ điện loại III nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện: Imax= Trong rãnh có một cáp nên k2=1, chỉ cần Icp>Imax. Chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có tiết diện là 3x35+25 mm2 với Icp=158 A *Chiều dài của các đường cáp đo trên mặt bằng đi dây và các số liệu tra và tính tổng hợp trong bảng. Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Đơn giá 103đ/m Thành tiền 103đ TBATG-B1 3x120 177 0,153 0,027 360 127440 TBATG-B2 3x50 278 0,387 0,11 150 41700 TBATG-B3 3x70 183 0,268 0,049 210 76860 TBATG-B4 3x50 133 0,387 0,051 150 39900 TBATG-B5 3x70 140 0,268 0,038 210 58800 TBATG-B6 3x50 224 0,387 0,087 150 67200 B1-1 3x35+25 202 0,524 0,11 64 12928 Tổng chi phí của phương án Kd = 371828.103 VNĐ *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức Trong đó: n : số đường dây đi song song Kết quả tính toán ghi trong bảng: Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Stt KVA DP KW TBATG-B1 3x120 177 0,153 0,014 3422,4 4,55 TBATG-B2 3x50 278 0,524 0,11 1493,2 6,81 TBATG-B3 3x70 183 0,268 0,025 2481,5 4,28 TBATG-B4 3x50 133 0,387 0,026 1741,2 2,19 TBATG-B5 3x70 140 0,268 0,019 2091,1 2,31 TBATG-B6 3x50 224 0,387 0,043 1824,1 3,97 B1-1 3x35+25 202 0,524 0,11 103 7,29 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây SDPd = 31,4 KW *Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên đường dây được tính theo công thức: DAd = SDPd.t = 31,4. 4000 = 125600 (kWh) Chi phí tính toán của phương án I là: Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+Kd=2372.106 +371828.103 = 2743,8.106 VNĐ Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA=DAB + DAd=1087252 + 125600 = 1212,85.103 (kWh) Chi phí tính toán của phương án I: Z1=(avh+atc)K+DA .c= =(0,1+0,2).2743,8.106 +1212,85.106 = 2036.106đ b. Phương án II: Phương án 2 sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thống về,hạ xuống điện áp 6,3 KV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.Các trạm biến áp B1, B2, B3, B4, B5, B6 hạ điện áp xuống 0,4 kV để cung cấp điện cho các phân xưởng. *Các tham số trạm biến áp của phương án II. Trạm Sđm kVA Uc/Uh kV DP0 kW DPN kW UN% IN % Số máy Đơn giá (106 đ) Tiền (103 đ) BATG 5600 35/6,3 5,3 34,5 7 0,7 2 436 872 B1 1600 6,3/0,4 2,1 15,5 5,5 1 1 195 195 B2 750 6,3/0,4 1,2 6,6 4,5 1,4 2 110 220 B3 1250 6,3/0,4 1,71 12,8 5,5 1,2 2 125 250 B4 1000 6,3/0,4 1,55 9 5 1,3 2 120 240 B5 1000 6,3/0,4 1,55 9 5 1,3 2 120 240 B6 1000 6,3/0,4 1,55 9 5 1,3 2 120 240 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB= 2257.106 (đ) *Xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp. Tương tự như phương án I,tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được xác định theo công thức: DA =n.DP0.t + DPN.()2 t [kWh] Kết quả tính toán cho trong bảng: Trạm Số máy Sđm (kVA) Stt (kVA) DP0 (kW) DPN (kW) DA (Kwh) BATG 2 5600 10318,2 5,3 34,5 327107 B1 2 1600 3319,4 2,1 15,5 170218 B2 1 750 1493,2 1,2 6,6 115157 B3 2 1250 2481,5 1,7 12,8 130849 B4 2 1000 1741,2 1,6 9 81728 B5 2 1000 2091,1 1,6 9 105865 B6 2 1000 1927,1 1,6 9 94003 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DAB = 1024926 Kwh b.2.Chọn dây dẫn và tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp phân xưởng và chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng.Tương tự như phương án I ta có kết quả chọn cáp của phương án II được ghi trong bảng sau: Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Đơn giá 103đ/m Thành tiền 103đ TBATG-B1 3x120 176 0,153 0,027 360 126720 TBATG-B2 3x50 278 0,387 0,11 105 58380 TBATG-B3 3x70 183 0,268 0,049 210 76860 TBATG-B4 3x50 133 0,387 0,051 150 39900 TBATG-B5 3x70 140 0,268 0,038 210 58800 TBATG-B6 3x50 224 0,387 0,087 150 67200 B6-1 3x95+50 225 0,193 0,043 105 23625 Tổng chi phí của phương án Kd = 451485.103 VNĐ *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Tính tương tự như phương án I. Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Stt KVA DP KW TBATG-B1 3x120 176 0,153 0,013 3319,4 3,98 TBATG-B2 3x50 278 0,387 0,11 1493,2 6,81 TBATG-B3 3x70 183 0,268 0,025 2481,5 4,28 TBATG-B4 3x50 133 0,387 0,026 1741,2 2,19 TBATG-B5 3x70 140 0,268 0,019 2091,1 2,31 TBATG-B6 3x50 224 0,387 0,043 1824,1 3,97 B1-6 3x95+50 225 0,193 0,043 170,4 7,80 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây SDPd = 31,34 KW Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: DAD = SDP.t = 31,34 .4000 = 125360 (kWh) b.3.Chi phí tính toán của phương án II là: Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+KD=2257.106 +451485.103 = 2708,5.106 đ Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA=DAB + DAD=1024926 + 125360 = 1150,3.103 (kWh) Chi phí tính toán của phương án II: Z2=(avh+atc)K+DA .c= =(0,1+0,2).2708,5.106+1150,3.106=1962,85.106 đ c. Phương án III. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm(TPPTT) nhận điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.Các trạm biến áp B1,B2, B3,B4,B5,B6 hạ điện từ 35 KV xuống 0,4 KV c.1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp phân xưởng: +Chọn máy biến áp phân xưởng Trên cơ sở đã chọn công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh- Hà Nội chế tạo: Trạm Sđm kVA Uc/Uh kV DP0 kW DPN kW UN% I0 % Số máy Đơn giá 106đ Thành tiền 106đ B1 1800 35/0,4 2,5 18,9 6 0,9 2 230 460 B2 750 35/0,4 1,35 7,1 5,5 1,4 1 125 125 B3 1250 35/0,4 1,81 13,9 6,5 1,2 2 135 270 B4 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 B5 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 B6 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB=1635 (106đ) *Xác định tổn thất điện năng DA trong các máy biến áp. Tương tự như phương án I,kết quả tính toán tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp cho bởi bảng sau: Trạm Số máy Sđm (kVA) Stt (kVA) DP0 (kW) DPN (kW) DA (Kwh) B1 2 1800 3422,4 2,5 18,9 180450 B2 1 750 1493,2 1,35 7,1 124398 B3 2 1250 2481,5 1,81 13,9 133389 B4 2 1000 1741,2 1,68 10 90069 B5 2 1000 2091,1 1,68 10 116888 B6 2 1000 1824,1 1,68 10 95980 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DAB = 741174 Kwh c.2.Chọn dây dẫn và tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng và chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng.Tương tự như phương án I ta có kết quả chọn cáp của phương án III được ghi trong bảng sau: Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Đơn giá 103đ/m Thành tiền 103đ TPPTT-B1 3x50 177 0,387 0,068 230 81420 TPPTT-B2 3x50 278 0,387 0,11 230 63940 TPPTT-B3 3x50 183 0,387 0,07 230 84180 TPPTT-B4 3x50 133 0,387 0,052 230 61180 TPPTT-B5 3x50 140 0,387 0,054 230 64400 TPPTT-B6 3x50 224 0,387 0,086 230 103040 B1-1 3x35+25 202 0,524 0,11 64 12928 Tổng chi phí của phương án Kd = 471088.103 VNĐ *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Tính tương tự như phương án I, kết quả tính toán DP trên các đường dây được xác ghi trong bảng sau: Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Stt KVA DP KW TPPTT-B1 3x50 177 0,387 0,034 3422,4 0,325 TPPTT-B2 3x50 278 0,387 0,11 1493,2 0,20 TPPTT-B3 3x50 183 0,387 0,035 2481,5 0,176 TPPTT-B4 3x50 133 0,387 0,026 1741,2 0,064 TPPTT-B5 3x50 140 0,387 0,027 2091,1 0,096 TPPTT-B6 3x50 224 0,387 0,043 1824,1 0,117 B1-1 3x35+25 202 0,524 0,11 103 7,29 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây SDPd = 8,27 KW *Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: DAD = SDP.t = 8,27 .4000 = 33080 (kWh) c.3.Chi phí tính toán của phương án III là: Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+KD=1635.106+535028.103= 2170.106 đ Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA=DAB + DAD= 741174 + 33080 = 774,3.103 (kWh) Chi phí tính toán của phương án III: Z3=(avh+atc)K+DA .c= =(0,1+0,2).2170.106+774,3.106=1425,3.106 đ d. Phương án IV. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm(TPPTT) nhận điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.Các trạm biến áp B1,B2,B3, B4,B5,B6 hạ điện từ 35 KV xuống 0,4 KV để cung cấp điện cho phân xưởng d.1. Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp phân xưởng: +Chọn máy biến áp phân xưởng Trên cơ sở đã chọn công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp cho các trạm biến áp phân xưởng do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh- Hà Nội chế tạo: Trạm Sđm kVA Uc/Uh kV DP0 kW DPN kW UN% I0 % Số máy Đơn giá 106đ Thành tiền 106đ B1 1600 35/0,4 2,4 16 6,5 1,0 2 210 420 B2 750 35/0,4 1,35 7,1 5,5 1,4 1 125 125 B3 1250 35/0,4 1,81 13,9 6,5 1,2 2 135 270 B4 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 B5 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 B6 1000 35/0,4 1,68 10 6 1,3 2 130 260 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp: KB=1595 (106đ) *Xác định tổn thất điện năng DA trong các máy biến áp. Tương tự như phương án I , kết quả tính toán tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp được ghi trong bảng sau: Trạm Số máy Sđm (kVA) Stt (kVA) DP0 (kW) DPN (kW) DA (Kwh) B1 2 1600 3319,4 2,4 16 179778 B2 1 750 1493,2 1,35 7,1 124398 B3 2 1250 2481,5 1,81 13,9 133389 B4 2 1000 1741,2 1,68 10 90069 B5 2 1000 2091,1 1,68 10 116888 B6 2 1000 1927,1 1,68 10 103708 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp DAB = 748230 Kwh d.2.Chọn dây dẫn và tính tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng và chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng.Tương tự như phương án I ta có kết quả chọn cáp của phương án IV được ghi trong bảng sau: Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Đơn giá 103đ/m Thành tiền 103đ TPPTT-B1 3x50 176 0,387 0,068 230 80960 TPPTT-B2 3x50 278 0,387 0,11 230 63940 TPPTT-B3 3x50 183 0,387 0,07 230 84180 TPPTT-B4 3x50 133 0,387 0,052 230 61180 TPPTT-B5 3x50 140 0,387 0,054 230 64400 TPPTT-B6 3x50 224 0,387 0,086 230 103040 B6-1 3x95+50 225 0,193 0,043 105 23625 Tổng chi phí của phương án Kd = 481325.103 VNĐ *Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây: Tính tương tự như phương án I,kết quả tính toán DP trên các đường dây được ghi trong bảng sau Đường cáp F mm2 l m r0 W/Km R W Stt KVA DP KW TPPTT-B1 3x50 176 0,387 0,034 3319,4 0,306 TPPTT-B2 3x50 278 0,387 0,11 1493,2 0,20 TPPTT-B3 3x50 183 0,387 0,035 2481,5 0,176 TPPTT-B4 3x50 133 0,387 0,026 1741,2 0,064 TPPTT-B5 3x50 140 0,387 0,027 2091,1 0,096 TPPTT-B6 3x50 224 0,387 0,043 1824,1 0,117 B6-1 3x95+50 225 0,193 0,043 170,4 7,8 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây SDPd = 8,76 KW *Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: DAD = SDP.t = 8,76 .4000 = 35040 (kWh) d.3. Chi phí tính toán của phương án IV là: Tổng số vấn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây: K=KB+KD=1595.106+481325.103 = 2076,3.106 đ Tổng tổn thất điện năng trên trạm biến áp và đường dây: DA=DAB + DAD=748230 + 35040 = 783,3.103 (kWh) Chi phí tính toán của phương án IV: Z4=(avh+atc)K+DA .c= =(0,1+0,2).2076,3.106+783,3.106=1406,2.106 đ Bảng tổng hợp chỉ tiêu kinh tế-kĩ thuật của các phương án: Phương án Vốn đầu tư (106đ) Tổn thất điện năng (103 kWh) Chi phí tính toán (106đ) Phương án I 2743,8 1212,85 2036 Phương án II 2708,5 1150,3 1962,85 Phương án III 2170 774,3 1425,3 Phương án IV 2076,3 783,3 1406,2 *Nhận xét: Từ kết quả tính toán ta thấy phương án 3 và phương án 4 tương đương nhau về mặt kinh tế do có chi phí tính toán chênh lệch nhau không đáng kể (< 5% vốn đầu tư), tổn thất điện năng phương án III nhỏ hơn phương án IV. Vì vậy ta chọn phương án III làm phương án thiết kế. 3.4. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. 1. Chọn dây dẩn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm của nhà máy. Đường dây cung cấp từ trạm BATG của hệ thống về trạm phân phối trung tâm của nhà máy dài 15 km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. Với mạng cao áp có Tmax lớn dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt tra theo bảng 5 dây dẫn AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax=5500h ta có Jkt=1 A/mm2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn : Tiết diện kinh tế của dây dẫn Chọn dây nhôm lõi thép AC-70 tra bảng PL 4.12 (TL1) dây dẫn AC-70 có Icp=265 A Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện sự cố đứt 1 dây, lúc này dòng điện chạy trên dây còn lại lớn nhất là Isc = 2. Ittdd = 2. 85,1 =170,2 A Isc =170,2 (A) < Icp=265 (A) Vậy dây AC-185 thoả mãn điều kiện sự cố. Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Với dây AC-70 có khoảng cách trung bình hình học Dtb=2 m, tra theo bảng PL V.3 và V.4 trang 294 sách TKCĐ-NHQ) ta có : r0=0,46 W/km ; x0= 0,382 W/km. DUcp= 5%Uđm = 5%.35000 = 1750 V Þ DU = 1319,8 V < DUcp= 1750 V Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy chọn dây AC-70 làm dây dẫn từ hệ thống về nhà máy. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm. Trạm phân phối trung tâm là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy,do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy.Sơ đồ cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như: đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải ,phải rõ ràng,thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố,an toàn lúc vận hành và sửa chữa,hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Nhà máy sản xuất máy cơ khí nông nghiệp được xếp vào phụ tải loại I,do tính chất quan trọng của nhà máy nên trạm phân phối được cung cấp bởi hai đường dây với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn,liên lạc giữa hai phân đoạn của thanh góp bằng máy cắt hợp bộ.Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường 3 pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35 KV. Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn thanh góp. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) thành dòng điện 5 A để cung cấp cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng Siemens,máy cắt loại 8DC11, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì .Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A Loại máy cắt Cách điện Iđm(A) Uđm(KV) Icắt min(KA) Icắtmax(KA) 8DC11 SF6 1250 36 25 63 3. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện. *Tính toán ngắn mạch phía cao áp. DUcp= 5%Uđm = 5%.35000 = 1750 V Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và điều kiện ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha (vì ngắn mạch 3 pha là ngắn mạch có dòng lớn nhất). Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp ,do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống quốc gia thông qua công suất ngắn mạch ở máy cắt đầu nguồn về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian hệ thống và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch thể hiện trên hình vẽ: Để lựa chọn,kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 7 điểm ngắn mạch sau. N- Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp. N1....N6-Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp trong các trạm. Điện kháng của hệ thống tính theo công thức: Trong đó: SN - công suất ngắn mạch của máy cắt phía hạ áp của trạm biến áp trung gian hệ thống lấy SN =300MVA. U - điện áp truyền trên đường dây,U=Utb=37,5kV Điện trở và điện kháng của đường dây Trong đó: r0, x0 - điện trở và điện khàng trên 1km đường dây [W/km] l - chiều dài đường dây [km]. Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I¥ ,nên có thể viết: Trong đó : ZN - Tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạchthứ i(W) U- Điện áp của đường dây (KV) Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: Đường cáp F mm2 L m r0 W/Km x0 W/Km R W X W TPPTT-B1 3*50 177 0,387 0,137 0,034 0,012 TPPTT-B2 3*50 278 0,387 0,137 0,11 0,038 TPPTT-B3 3*50 183 0,387 0,137 0,035 0,013 TPPTT-B4 3*50 133 0,387 0,137 0,026 0,009 TPPTT-B5 3*50 140 0,387 0,137 0,027 0,096 TPPTT-B6 3*50 224 0,387 0,137 0,043 0,048 TBATG-TPPTT AC-70 15000 0,46 0,382 3,45 2,865 *Tính cho điểm ngắn mạch N tại thanh góp trạm phân phối trung tâm: R = Rdd = 3,45 W X = Xdd + XHT = 2,865 + 4,6875 = 7,5525 W Dòng ngắn mạch là dòng siêu quá độ I" và bằng dòng ngắn mạch ổn định I¥ nên ta có: Các điểm ngắn mạch khác cũng tính tương tự ta có kết quả tính ghi trong bảng sau: Điểm ngắn mạch IN (KA) IXK(KA) N1 2.5997 6.6177 N2 2.5824 6.5738 N3 2.5952 6.6166 N4 2.6016 6.6225 N5 2.5769 6.5598 N6 2.5883 6.5888 N 2,6075 6,638 b. Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện b.1.Lựa chọn và kiểm tra máy cắt,thanh dẫn của TPPTT: Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức : UđmMC ³ Uđmn= 35 KV Dòng điện định mức: Dòng điện cắt định mức: Iđmcắt =25 KA ³ IN = 2,6075 KA Dòng điện ổn định cho phép: Iđmđ = 63 KA ³ Ixk=6,638 KA Thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. b.2.Lựa chọn và kiểm tra máy biến áp BU: Điện áp định mức:UđmBU³Uđm.n=35 KV Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS 36 - TL1 kiểu hình trụ do SIMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật. Thông số kỹ thuật 4MS36 Uđm (kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1 ( kV) 70 U chịu đựng xung 1,2/50 ms (kV) 170 U1đm (kV) 35/ U2đm (V) 120/ Tải định mức (VA) 400 b.3.Chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI theo điện áp định mức: BI được lựa chọn theo điều kiện: Điện áp định mức:UđmBI ³ Uđmn=35 KV Dòng điện sơ cấp định mức: Chọn BI loại 4ME16-TL1,kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật: Thông số kỹ thuật 4ME16 Uđm (kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1, (kV) 70 U chịu đựng xung 1,2/50ms (kV) 170 I1đm (A) 5- 1200 I2đm (A) 1 hoặc 5 Iôđ nhiệt (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 b.4.Lựa chọn chống sét van: Chống sét van được lựa chọn theo cấp điện áp Uđm.n=35 KV Sơ cấp của trạm lắp chống sét van có Uđm=30kV loại có giá đỡ máy biến áp và đường dây AZLP531A30, hạ áp chọn loại có Uđm=6 kV có giá đỡ ngang AZLP501B6 do hãng COOPER của Mỹ chế tạo. 4. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng đều đặt hai máy biến áp riêng trạm B2 đặt một trạm biến áp do nhà máy biến áp Đông Anh chế tạo. Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt rất gần trạm phân phối trung tâm nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì. Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa chữa, cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và qúa tải cho máy biến áp. Phía hạ áp được đặt các aptomat tổng và các aptomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng các aptomat phân đoạn. Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta chọn phương thức cho hai máy biến áp làm việc độc lập (aptomat phân đoạn của thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt). Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố mới sử dụng aptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải trên thanh cái của máy biến áp bị sự cố. Tủ cao áp đầu vào 1 8DC11 MBA 35/6kV Tủ AT tổng 1 Tủ AT nhánh 1 Tủ AT liên lạc Tủ AT nhánh 2 Tủ AT tổng 2 MBA 35/6kV Tủ cao áp đầu vào 2 8DC11 *Sơ đồ nối dây các trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy biến áp: a. Chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp: Ta sẽ dùng chung dao cách ly cho tất cả trạm bién áp để dễ dàng cho việc mua thiết bị,lắp đặt và thay thế.Dao cách ly chọn theo điều kiện: Điện áp định mức: UdmCL ³ Uđm=35kV Dòng điện định mức: Dòng điện ổn định động cho phép : Idm.đ ³ Ixk = 6,638 KA Có thể dùng dao cách li loại 3DC do Siemens chế tạo. Uđm,KV IĐM,A INT,KA INMAX,KV 36 630-2500 20-31,5 50-80 b. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp: Dùng chung một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm,lắp đặt và thay thế.Cầu chì được chọn theo các yêu cầu sau: Điện áp định mức: UđmCC ³ Uđm = 35kV Dòng điện định mức: IđmCC ³ Ilvmax= Dòng điện cắt định mức: Iđmcắt ³ IN4 = 6,6225 A (B4 có dòng ngắn mạch trên thanh cái là lớn nhất) Chọn cầu chì loại 3GD 608-5D của Siemens. UĐM , KV IĐM , A IcắtN , KA Icắtmin , A 36 40 31,5 315 c. Lựa chọn và kiểm tra aptomát: MCCB tổng,MCCB phân đoạn và MCCB nhánh đều chọn dùng các MCCB do hãng Melin Gerin chế tạo Với trạm 1 máy biến áp đặt 1 tủ áptômát tổng và 1 áptômát nhánh. MCCB được chọn theo các điều kiện sau: +Đối với MCCB tổng và MCCB phân đoạn Điện áp định mức: UdmA ³ Uđ.n=0,38 kV Dòng điện định mức: Cụ thể ta chọn các áptômát như sau: Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 1800 kVA Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 1250 kVA Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 1000 kVA Dòng lớn nhất qua áptômát tổng máy 750 kVA +Đối với MCCB nhánh Điện áp định mức: UdmA ³ Uđm.m Dòng điện định mức: Trong đó : n - Số MCCB nhánh đưa điện về phân xưởng Tính toán tương tự như trên ta được kết quả chọn áptômát trong bảng sau: Trạm BA Loại Số lượng Uđm, V Iđm, A Icắt, kA B1 (2x1800 kVA) CM3200N CM1600N 3 4 690 690 3200 1600 50 50 B3 (1x1250 kVA) CM2000N CM2000N 3 4 690 690 2000 2000 50 50 B4,B5,B6 (2x1000 kVA) CM1600N CM1600N 3 4 690 690 1600 1600 50 50 B2 (2x750 kVA) C1251N C1001N 1 2 690 690 1250 1000 25 25 d. Lựa chọn thanh góp : Các thanh góp được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép: Chọn loại thanh dẫn bằng đồng có kích thước (120 x 10) mm2, mỗi pha ghép 3 thanh với Icp = 5200 A e.Kiểm tra cáp đã chọn. Để đơn giản ở đây chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN6=2,6016 KA Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: Trong đó: a: Hệ số nhiệt độ ,cáp lõi đồng a=6 I¥: Dòng điện ngắn mạch ổn định tqđ: Thời gian quy đổi được xác định như tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện Tra đồ thị trong sổ tay kỹ thuật ,tìm được tqđ = 0,4s Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: Vậy cáp 50 mm2 đã chọn cho các tuyến là hợp lý Kết luận: Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 1. giới thiệu về phân xưởng sửa chữa cơ khí. Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trên mặt bằng, có diện tích 1215 m2, trong đó có 42 thiết bị (có một số thiết bị không dùng điện) được chia làm 5 nhóm.Công suất tính toán của phân xưởng là 170,4 KVA trong đó có 18,23 KW là công suất chiếu sáng. Để cấp điện cho phân xưởng cơ điện ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Điện năng từ trạm biến áp B2 được đưa về tủ phân phối của xưởng.Trong tủ phân phối đặt một Aptomat tổng và 6 Aptomat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và một tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lí vận hành. Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các tủ có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông. Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại. 2. Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng cơ điện. 2.1.Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối. Sơ đồ tủ phân phối tới các tủ động lực của phân xưởng: AT A1 A6 Chọn cáp từ trạm biến áp B2 về tủ phân phối của phân xưởng: Tương tự như cách chọn cáp của chương II ta chọn cáp từ TBAB1 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí như sau. Do phân xưởng sửa chữa cơ khí được xếp vào hộ tiêu thụ loại 3 nên dùng cáp lộ đơn : Chọn cáp đồng hạ áp 4 ruột,cách điện PVC do hãng Lens chế tạo loại (3*120+70) mm2,Icp = 346 A, đặt trong hào cáp. Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B2,ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt 1 MCCB loại NS 400E do hãng Merlin Gerin chế tạo,IđmA=400A. Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với MCCB: Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lý. Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối: Các MCCB được chọn theo các điều kiện tương tự như đã trình bày ở chương II kết quả được ghi trong bảng sau: Tuyến cáp Itt A Loại Uđm V Iđm A IcắtTN KA Số cực TPP-ĐL1 72,06 NC 100H 440 100 6 4 TPP-ĐL2 48,8 C 60N 440 63 6 4 TPP-ĐL3 50,17 C 60N 440 63 6 4 TPP-ĐL4 38,62 C 60a 440 40 3 4 TPP-ĐL5 51,93 C 60N 440 63 6 4 MCCB Tổng 333,3 NS 400E 400 500 15 4 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực: Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực(TĐL) được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng.Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép,kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo về và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch.Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Cáp chon phải thoả mãn điều kiện: Khc.Icp³Itt Trong đó: Itt : Dòng điện tính toán của nhóm phụ tải. Icp : Dòng điện phát nóng cho phép,tương ứng với từng loại dây,từng tiết diện. khc : Hệ số hiệu chỉnh,ở đây lấy khc = 1 Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp ,khi bảo vệ bằng aptomat: *Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực1 (ĐL1): Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo,tiết diện 10 mm2 với Icp = 87 A Icp= Ta có kết quả chọn cáp cho ở bảng sau: Tuyến Itt nhóm(A) Ikddt/1,5 Fcap(mm2) Idm(A) TPP-ĐL1 72,06 72,5 4G10 87 TPP-ĐL2 48,8 72,5 4G10 87 TPP-ĐL3 50,17 72,5 4G10 87 TPP-ĐL4 38,62 72,5 4G10 87 TPP-ĐL5 51,93 72,5 4G10 87 2.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và aptomat: Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp ta xem máy biến áp B2 là nguồn được nối với hệ thống vô cùng lớn.Vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không thay đổi khi ngắn mạch, ta có IN=I”=I¥.Giả thiết này sẽ làm giá trị dòng ngắn mạch tính toán được sẽ lớn hơn thực tế rất nhiều bởi rất khó giữ được điện áp trên thanh cái cao áp của trạm biến áp phân phối không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA.Song nếu với dòng ngắn mạch tính toán này mà các thiết bị lựa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế .Để giảm nhẹ khối lượng tính toán ,ở đây ta sẽ chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất.Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn,việc tính toán cũng được tiến hành tương tự Sơ đồ nguyên lý: a. Các thông số của sơ đồ thay thế *Sđm= 750 KVA; DPn=7,1 kW; Un% =5,5% Thanh góp trạm biến áp phân xưởng-TG1 Kích thước :120x10mm2 mỗi pha ghép 3 thanh Chiều dài: l=1,2m Khoảng cách trung bình hình học :D=300 mm Tra PL4.11-TL1,tìm được : ro=0,015 mW/m ; x0=0,135 mW/m Thanh góp trong tủ phân phối -TG2 chọn theo điều kiện: Chọn loại thanh dẫn bằng đồng có kích thước (25 x 3) mm2, mỗi pha ghép 1 thanh với Icp = 340 A, chiều dài l = 1,2; khoảng cách trung bình hình học: D = 300 mm Tra PL4.11-TL1,tìm được : ro=0,268 mW/m ; x0=0,244 mW/m Điện trở và điện kháng của MCCB. Tra PL3.12 và3.13 -TL1 tìm được : MCCB loại C1251N : RA1=0,054 mW ; XA1=0,07 mW MCCB loại NS 400E : RA2=0,1 mW ; XA2=0,15 mW ;RT2=0,4 mW MCCB loại NC 100H : RA3=0,65 mW ; XA3=0,85 mW ; RT3= 0,72 mW Cáp tiết diện 3x120+70 mm2 ; chiều dài: l = 260 m Tra bảng PL4.28 tìm được.ro=0,153 mW/m ; x0=0,268 mW/m Cáp tiết diện 4G10 mm2 ; chiều dài: l=50m.Tra bảng PL4.29 tìm được ro=1,83 mW/m ; x0=0,157 mW/m b. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn *Tính toán ngắn mạch tại N1: RN1=RB+RA1 +RTG1+2.RA2+2.RT2+RC1 = 2 + 0,07 + 0,006 + 2.0,1 + 2.0,4 + 39,78 = 42,86 mW XN1=XB+XA1+XTG1+2.XA2+XC1 = 15,6 + 0,07 + 0,054 + 2.0,15 + 69,68 = 85,7 mW Kiểm tra MCCB: Loại C 1251N có IcắtN=25 kA Loại NS 400E có IcắtN = 15 kA Vậy các máy cắt được chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định động. Kiểm tra cáp tiết diện 3x120+70 mm2 .Tiết diện ổn định nhiệt của cáp Chọn cáp 3x120+70 mm2 là hợp lý. *Tính toán ngắn mạch tại N2: RN2=RN1+2.RA3 +2.RT3+RTG2+RC2 = 42,86 + 2.0,65 + 2.0,72 +0,1072 + 91,5 =137,21 mW XN2=XN1+ XTG2+2.XA3+XC2 = 85,7 + 0,098 +2.0,85 + 7,85 = 95,35 mW Kiểm tra MCCB: Loại NC 100H có IcắtN=6 kA Vậy các máy cắt được chọn đều thỏa mãn điều kiện ổn định động. Kiểm tra cáp tiết diện 4G10 mm2 .Tiết diện ổn định nhiệt của cáp Vậy chọn cáp 4G10 mm2 là hợp lý. c. Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của các phân xưởng *Các MCCB tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các atomat nhánh tương ứng trong tủ phân phối,kết quả lựa chọn ghi trong bảng sau: Tủ động lực Itt A Loại Uđm V Iđm A IcắtN KA Số cực ĐL1 79,28 NS100N 415 100 25 4 ĐL2 89,64 NS100N 415 100 25 4 ĐL3 19,83 C60H 415 60 15 4 ĐL4 136,74 NS100N 415 160 36 4 ĐL5 67,2 NS100N 415 100 10 4 ĐL6 49 C60H 415 60 15 4 * Các MCCB đến thiết bị và nhóm thiết bị trong các tủ động lực cũng được chọn theo các điều kiện đã nêu ở trên *Chọn cầu chì : Máy tiện ren công suất 10 KW: Idc > Iđm = 25,32 A Idc > 50,64 Kết hợp hai điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo tiết diện 2,5 mm2 với Icp= 31A .Cáp được đặt trong ống thép có đường kính 3/4” chôn dưới nền phân xưởng. Các MCCB,MCB và đường cáp khác chọn tương tự ,kết quả ghi trong bảng cuối.Do công suất của các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng aptomat nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Kết luận: mạng điện hạ áp đã thiết kế thỏa mãn yêu cầu về cung cấp điện,các thiết bị được lựa chọn trong mạng điện đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về an toàn - kỹ thuật và có tính khả thi. Danh sách thiết bị và các thông số sau khi tính toán tổng hợp trong bảng. Tên thiết bị Phụ tải Dây dẫn MCB Ptt KW Itt A Tiết diện mm2 Icp A Đường kính Mã hiệu P-2 Idc/Iđm ,A Nhóm I Máy tiện ren 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy tiện ren 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy khoan bàn 0,65 1,65 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài sắc 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Nhóm II Máy phay vạn năng 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy phay ngang 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy phay chép hình 5,62 14,23 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy phay chép hình 3 7,60 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy bào ngang 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy bào giường một trụ 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy khoan hướng tâm 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/40 Nhóm III Máy doa ngang 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy phay đứng 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy phay chép hình 1 2,53 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy phay chép hình 0,6 1,52 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy xọc 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy khoan đứng 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài tròn 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy mài tròn vạn năng 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài phẳng có trục đứng 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy ép thủy lực 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/30 Nhóm IV Máy tiện ren 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy tiện ren 4,5 11,40 4G2,5 31 ắ” 100/30 Máy tiện ren 3,2 8,10 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy tiện ren 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy khoan đứng 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy khoan đứng 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy cưa 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài hai phía 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy khoan bàn 0,65 1,65 4G2,5 31 3/4” 100/30 Nhóm V Máy tiện ren 7 17,73 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy tiện ren 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy tiện ren 3,2 8,10 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy tiện ren 10 25,32 4G2,5 31 3/4” 100/60 Máy phay vạn năng 4,5 11,40 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy bào ngang 5,8 14,69 4G2,5 31 3/4” 100/40 Máy mài tròn vạn năng 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài phẳng 4 10,13 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy cưa 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài hai phía 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy giũa 1 2,53 4G2,5 31 3/4” 100/30 Máy mài sắc các dao cắt gọt 2,8 7,09 4G2,5 31 3/4” 100/30 CHƯƠNG V TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 5.1.Đặt vấn đề. Vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện năng sản xuất ra. Hệ số cosj là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số cosj 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 Tổn thất trong mạng xí nghiệp chiếm tới 64% tổng số tổn thất điện năng toàn hệ thống. Lý do là mạng xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp lại phân tán. Vì vậy việc thực hiện tiết kiệm điện trong các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những cho bản thân doanh nghiệp mà còn có lợi chung cho nền kinh tế. Hệ số cosj là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm điện không. Hệ số cosj ở các nhà máy của ta còn thấp (0,6¸0,8), vì vậy cần phải có biện pháp nâng cao cosj. Các xí nghiệp công nghiệp dùng các thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng Q, như các động cơ KĐB, MBA. Do công suất phản kháng không sinh công mà chỉ làm nhiệm vụ từ hoá trong các máy điện. Mặt khác, công suất phản kháng cung cấp cho các hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) mà có thể sản xuất tại nơi tiêu thụ. Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta thực hiện bù công suất phản kháng ở gần hộ dùng điện. Làm như vậy sẽ nâng cao được hệ số cosj, vì giảm được lượng Q truyền tải. Nâng cao cosj đưa đến nhiều hiệu quả: +Giảm được tổn thất điện áp (DU) trong mạng điện: +Giảm được tổn thất công suất (DS)và tổn thất điện năng (DA) trong mạng điện: +Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA. Vì khả năng truyền tải của đường dây và MBA phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Ngoài ra còn giảm được chi phí vận hành, ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosj +Nâng cao hệ số công suất cosj tự nhiên: là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công sông phản kháng tiêu thụ như:hợp lý hóa các quá trình sản xuất ,giảm thời gian chạy không tải của các động cơ ,thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lý hơn .....Nâng cao hệ số cosj tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không phải đặt thêm thiết bị bù. +Nâng cao hệ số công suất cosj bằng biện pháp bù công suất phản kháng .Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu cảu chúng ,nhờ vậy sẽ giảm được lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng. 5.2. Chọn thiết bị bù. Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh ,máy bù đồng bộ ,động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích..... ở đây ta lựa chọn các bộ tụ tĩnh điện để làm thiết bị bù cho nhà máy .Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng ,khong có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp ,vận hành và bảo quản dễ dàng.Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ ,vì thế có thể tùy theo sự phát triển của các phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không bỏ vốn đầu tư ngay một lúc.Tuy nhiên ,tụ điện cũng có một số nhược điểm nhất định.Trong thực tế với các nhà máy,xí nghiệp có công suất không thật lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất. Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù.Các bộ tụ điện bù có thể đặt ở TPPTT ,thanh cái cao áp ,hạ áp của TBAPP,tại các tủ phân phối ,tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn .Để xác định chính xác vị trí và dung lượng đặt các thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế- kỹ thuật cho từng phương án đặt bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể.Song theo kinh nghiệm thực tế ,trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy ,thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của các TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý ,vận hành. 5.3. Xác định và phân bố dung lượng bù. 1. Xác định dung lượng bù: Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Qbù = Pttnm. (tgj1-tgj2) .a Trong đó: Pttnm: Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy (KW) j1 : Góc ứng với số công suất trung bình trước khi bù,cosj1=0.73 j2 : Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù, cosj2 = 0,95 a : Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosj bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, a= 0,9 ¸ 1 Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần thiết: Qbù = Pttnm. (tgj1-tgj2) .a =7541,9.(0,936 - 0,329).0,95 = 4349 kVAr 2. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng. Từ trạm phân phối trung tâm về các nhà máy biến áp phân xưởng là mạng điện hình tia gồm 6 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán như sau: Sơ đồ thay thế mạng cao áp nhà máy để phân bố dung lượng bù. TPPTT RB6 RC6 Q6 Qb6 RB3 RC3 Q3 Qb3 RB1 Q1 Qb1 RB4 RC4 Q4 Qb4 RB5 RC5 Q5 Qb5 RB2 RC2 Q2 Qb2 RC1 Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia: Qbi = Trong đó: Qbi : Công suất phản kháng cần bù đặt tại phụ tải thứ i ,KVAr Qi : Công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i ,KVAr Q : Phụ tải tính toán phản kháng tổng của nhà máy. Ri: Điện trở của nhánh thứ i ; W Rtđ: Điện trở tương đương của mạng ; W Kết quả tính toán điện trở các nhánh Thứ tự Tên nhánh RB , W RC , W R = RB +RC , W 1 TPPTT-B1 7,146 0,034 7,18 2 TPPTT-B2 15,462 0,11 15,57 3 TPPTT-B3 10,114 0,035 10,150 4 TPPTT-B4 12,25 0,026 12,276 5 TPPTT-B5 12,25 0,027 12,277 6 TPPTT-B6 12,25 0,043 12,293 Thay vào ta tìm được điện trở tương đương của toàn mạng Xác định dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh Kết quả phân bố dung lượng bù cho từng nhánh được ghi trong bảng kết quả sau: STT Tuyến cáp R W Qtt KVAr Qbu KVAr Loại tụ Qtu KVAr Sè l­îng 1 TPPTT-B1 7,18 2404,3 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 25 2 TPPTT-B2 15,57 995,4 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 10 3 TPPTT-B3 10,15 1462,5 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 14 4 TPPTT-B4 12,276 1369,6 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 14 5 TPPTT-B5 12,277 1218,8 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 10 6 TPPTT-B6 12,293 1351,4 4349 KC2-0,38-50-3Y3 50 14 S¬ ®å l¾p r¸p tñ bï cosj cho tr¹m hai m¸y biÕn ¸p. Tủ Aptomat tổng Tủ PP cho các px Tủ bù cosj Tủ áptômát phân đoạn Tủ bù cosj TPP cho px Tủ áptômát tổng Sơ đồ lắp ráp tủ bù cosj cho trạm một máy biến áp. Tủ aptomat tổng Tủ PP cho các px Tủ bù cosj CHƯƠNG VI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 6.1. Đặt vấn đề. Trong bất kỳ nhà máy,xí nghiệp công nghiệp nào,ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải sử dụng hệ thống chiếu sáng nhân tạo. Ngày nay người ta thường dùng điện để chiếu sáng nhân tạo vì chiếu sáng bằng điện có nhiều ưu điểm như: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, tạo được ánh sáng gần giống ánh sáng tự nhiên. Trong xí nghiệp công nghiệp, việc chiếu sáng là hết sức quan trọng. Trong phân xưởng nếu ánh sáng không đủ, lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại măt và ảnh hưởng đến sức khoẻ, năng suất lao động, có thể gây ra hàng loạt các phế phẩm do thiếu ánh sáng,thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc. Ngoài ra còn có rất nhiều công việc không thể làm được nếu thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không gần giống ánh sáng tự nhiên. Vì vậy vấn đề chiếu sáng cần được hết sức chú ý khi thiết kế các hệ thống cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp. Khi thiết kế chiếu sáng cần chú ý đến nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng nhà ở... Hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không bị loá mắt. - Không bị loá do phản xạ. - Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất. - Phải có độ rọi đồng đều. - Tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 6.2.Lựa chọn số lượng và công suất của hệ thống đèn chiếu sáng chung. a. Chọn hệ thống chiếu sáng. Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, việc chiếu sáng chủ yếu là chiếu sáng chung cho việc đi lại, vận chuyển trong phân xưởng, còn chiếu sáng làm việc thì trên bản thân các máy công cụ đã có chiếu sáng cục bộ. Ta chọn hệ thống chiếu sáng tổng hợp. b. Chọn loại đèn và bố trí đèn. Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng sửa chữa cơ khí sẽ dùng các bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Phân xưởng sửa chữa cơ khí được chia thành 2 dãy nhà Dãy nhà số 1: chiều dài : 53 m chiều rộng :13 m Dãy nhà số 2 : chiều dài : 40 m chiều rộng : 13 m Tổng diện tích : 1215 m2 Nguồn điện sử dụng: U = 220 V lấy từ tủ chiếu sáng của TBA phân xưởng B2 Độ rọi tối thiểu: Emin=30lx Hệ số dự trữ : k = 1,3 Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác : H = h- hc - hlv Trong đó : h- chiều cao của phân xưởng (tính từ nền đến trần của phân xưởng), h = 4,5 m hc- khoảng cách từ trần đến đèn, hc = 0,7 m hlv- chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0,8 m Vậy khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: H = h- hc - hlv=4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m Hệ số phản xạ của tường : rtg = 50% Hệ số phản xạ của trần : rtr = 30% *Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng SCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng quang thông. Phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không để ý đến hệ số phản xạ của tường, của trần và của vật cản. Tính theo phương pháp này sử dụng biểu thức sau: Trong đó: F: Quang thông của mỗi đèn, (lumen). E: Độ rọi yêu cầu, lx; S: Diện tích chiếu sáng, m2; k: Hệ số dự trữ; n: Số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng chung. ksd: Hệ số sử dụng của đèn Z= Etb/Emin : hệ số Z phụ thuộc vào loại đèn và tỉ số L/H và thường lấy Z = 0,8-1,4.Tra bảng 10-7 (trang 19) tìm được L/H=1,8 L = 1,8.H =1,8 x 3 =5,4 m. Chọn L =5 m Khi tra bảng để tìm hệ số sử dụng cần xác định trị số gọi là chỉ số của phòng: Trong đó: a,b : chiều dài, chiều rộng của phòng, m; H : khoảng cách từ đèn đến mặt công tác, m; Như vậy, theo yêu cầu của công nghệ của nhà máy, xác định được độ rọi tối thiểu, căn cứ công thức trên tìm được quang thông của một đèn, căn cứ trị số quang thông tìm công suất của một đèn. Khi chọn công suất đèn tiêu chuẩn, người ta có thể cho phép quang thông chênh lệch từ -10% đến +20%. Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng ta sẽ bố trí đèn như sau: *Dãy nhà số 1 ta bố trí 3 dãy đèn theo chiều dài phân xưởng, mỗi dẫy gồm 11 bóng, khoảng cách giữa các bóng là 5 m, khoảng cách từ dãy ngoài cùng đến tường theo chiều dài phân xưởng là 1,5 m, theo chiều rộng phân xưởng là 1,5 m. Vậy tổng số đèn cần dùng n1 =33 bóng. *Dãy nhà số 2 ta bố trí 3 dãy đèn theo chiều dài phân xưởng, mỗi dẫy gồm 8 bóng, khoảng cách giữa các bóng là 5 m, khoảng cách từ dãy ngoài cùng đến tường theo chiều dài phân xưởng là 2,5 m, theo chiều rộng phân xưởng là 1,5 m. Vậy tổng số đèn cần dùng n2 =24 bóng. *Chỉ số của phòng: Tra bảng lấy ksd1 =0,46, ksd2 = 0,455; lấy Z =1,4 Quang thông của mỗi đèn: Chọn đèn sợi đốt có công suất Pđ = 200 W có quang thông F = 3000 (lm) Tổng cộng công suất chiếu sáng của toàn phân xưởng SCCK. Pcs= n.Pđ = 57 x 200 = 11,4 (kW) 6.3.Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung. Để cung cấp điện cho hệ thông chiếu sáng chung của phân xưởng SCCK ta sử dụng một tủ chiếu sáng trong phân xưởng . Tủ chiếu sáng có một áptômat tổng 3 pha 4 cực và 19 áptômat một pha hai cực trong đó 11 áptômát cấp điện cho 11 dãy đèn mỗi dãy có 3 bóng và 8 áptômát cấp điện cho 8 dãy đèn mỗi dẫy có 3 bóng.Cho bởi hình vẽ sau: AT A19 A1 *Chọn MCB tổng thoả mãn điều kiện: Điện áp định mức: Uđm.A ³ Uđm.m= 380V Dòng điện định mức: Iđm ³ Chọn MCB loại C60L do hãng Merlir Gerlin chế tạo có các thông số: Uđm=440V; Iđm= 25A ; IN = 20 kV ; loại 4 cực. *Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc. Icp³ Ics max Trong đó: khc: hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy bằng 1 Icp: dòng điện cho phép của dây dẫn Ics max: dòng điện chiếu sáng lớn nhất Kết hợp với điều kiện có bảo vệ bằng áptômat ta có: Chọn cáp loại 4G1,5 cách điện PVC của LENS sản xuất có Icp=23A. *Chọn các MCB nhánh. Điện áp định mức: Uđm.A ³ Uđm.m= 220 V Dòng điện định mức: Iđm ³ Chọn MCB loại N45a do hãng Merlir Gerlin chế tạo có các thông số: Uđm = 400 V; Iđm = 6 A ; IN = 4,5 kV ; loại 2 cực. *Chọn dây từ tủ chiếu sáng đến các bong đèn: Tương tự như trên với bảo vệ bằng áptômat ta có: Chọn loại cáp đồng 2 lõi tiết diện 2x1,5 mm2 có Icp=26 A do LENS chế tạo. ---------¶¶¶----------