Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Khu liên hiệp xí nghiệp có 7 phân xưởng

ề và phân phối lại cho các BAPX . Từ BAPX sẽ có các đường dây cấp điện đến các động cơ. Tuy nhiên nếu dùng cấp diện áp 22 kV để truyền tải trên đoạn đường dây từ trạm PPTT về các trạm BÃP thì các tuyến cáp và các khí cụ điện trên đoạn đường dây này phải chọn theo cấp 22 kV sẽ tốn kém. Do đó ta có thể có phương án khác cung cấp điện cho nhà máy là dùng 1 trạn biến áp trung tâm ( BATT ) 22/10 kV , lấy điện 22 kV từ trạm BATG biến đổi thành điện áp 10 kV cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng của khu liên hiệp xí nghiệp. Cả 2 phương án trên trạm PPTT và BATT đều được đặt trong nhà máy tại trọng tâm phụ tải nhà máy M0 III/ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC TRẠM BAPX 1/ Số lượng các trạm BAPX Căn cứ vào vị trí, công suất các phân xưởng ta quyết định đăt 5 trạm BAPX Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 2, và khu nhà hành chính Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 3 và nhà kho Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng 5 và phân xưởng SCCK 2/ Số lượng, dung lượng các MBA trong 1 trạm BAPX và vị trí trạm a/ Số lượng Các trạm BAPX cấp điện cho phân xưởng loại 1 cần đặt 2 MBA . b/ Vị trí đặt Có 3 nguyên tắc dặt trạm BA Phải gần tâm phụ tải Thuận tiện cho lắp đặt, không ảnh hưởng đến giao thông sản xuất Có khả năng phòng cháy nổ, đón được gió, tránh được bụi Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường trạm chung với tường phân xưởng. c/ Dung lượng các MBA Trạm có 2 máy + Ở điều kiện làm việc bình thường SđmB ≥ + Điều kiện sự cố hỏng 1 MBA, MBA còn lại cho phép quá tải 1,4 lần SđmB ≥ Cho phép quá tải 1,4 lần với điều kiện chỉ quá tải trong 5 ngày đêm, mỗi ngày không quá 5 tiếng (đó là thời gian để đưa máy sự cố ra và đưa máy mới vào). Nếu khảo sát trong hộ loại 1 có 1 số phần trăm phụ tải loại 3 thì khi có sự cố 1 MBA nên cắt phụ tải loại 3 để chọn MBA hợp lí hơn. SđmB ≥ Nếu MBA được chọn là ngoại nhập phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ SdmB = hoặc SdmB = Trong đó knc : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ MBA knc = Trong đó θ1 : nhiệt độ nơi sử dụng , oC θ0 : nhiệt độ nơi chế tạo , oC Tính công suất tính toán của các trạm BAPX + Trạm biến áp B1 chỉ cung cấp điện cho 1 phân xưởng nên công suất tính toán của trạn biến áp đó chính bằng công suất tính toán của phân xưởng được cung cấp. + Công suất tính toán của trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 2 và khu nhà hành chính = 603 kVA + Công suất tính toán của trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 3 và nhà kho = 358 kVA + Công suất tính toán của trạm B4 cấp điện cho phân xưởng 5 và phân xưởng SCCK = 416 kVA Bảng tính toán công suất cảu các trạm BAPX Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA B1 Phân xưởng 1 340,76 B2 Phân xưởng 2 Khu nhà hành chính 603 B3 Phân xưởng 3 Nhà kho 416 B4 Phân xưởng 5 Phân xưởng SCCK 358 d/ Dung lượng các MBA trong từng trạm Các MBA dùng loại do ABB chế tạo tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 SdmB ≥ ; SdmB ≥ → SdmB ≥ kVA SdmB ≥ kVA → Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 315 kVA Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng 2 và nhà hành chính SdmB ≥ ; SdmB ≥ → SdmB ≥ kVA SdmB ≥ kVA → Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 400 kVA Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 3 và nhà kho SdmB ≥ ; SdmB ≥ → SdmB ≥ kVA SdmB ≥ kVA → Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 315 kVA Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng 5 và phân xưởng SCCK SdmB ≥ ; SdmB ≥ → SdmB ≥ kVA SdmB ≥ kVA → Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 200 kV Sau khi tính toán ta có bảng số liệu các MBA trong trạm Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA Số máy, n SdmB kVA/máy B1 Phân xưởng 1 340,76 2 315 B2 Phân xưởng 2 Hành chính 603 2 400 B3 Phân xưởng 3 Nhà kho 416 2 315 B4 Phân xưởng 5 Phân xưởng SCCK 358 2 200 IV/ PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG ĐIỆN CAO ÁP + Vì nhà máy thuộc hộ loại 1 nên ta sẽ dung đường dây trên không lộ kép dân x điện từ trạm BATT về trạm PPTT (hoặc trạm BATT) của nhà máy. +Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, mạng cao áp trong nhà máy từ trạm PPTT ( hoặc trạm BATT ) đến các trạm BAPX dùng cáp ngầm. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện ta dung cáp lộ kép. + Căn cứ vào vị trí trạm PPTT ( hoặc trạm BATT ) và các trạm BAPX trên mặt bằng, ta đề xuất 4 phương án đi dây mạng cao áp. Trong đó các trạm BAPX có thể được lấy điện trực tiếp từ trạm PPTT ( hoặc trạm BATT ) hoặc các trạm BAPX ở xa có thể lấy điện liên thông qua các trạm ở gần. Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 V/ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các phương án phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó. Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu trong các hộ tiêu thụ, thuận tiện và an toàn trong vận hành. Sau khi lựa chọn sơ bộ một số phương án đi dây cao áp, ta phải tiến hành so sánh kinh tế, kỹ thuật giữa các phương án để chọn được phương án tối ưu. Trước hết các phương án được đem ra so sánh kinh tế, kỹ thuật phải thoả mãn các yêu cầu của mạng điện. Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu với các mạng điện là độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. + Độ tin cậy cung cấp điện : Vì các hộ tiêu thụ hầu hết là các hộ loại 1 nên ta dung đường dây lộ kép và trạm 2 MBA để cung cấp điện. + Chất lượng điện năng : thể hiện ở tần số dòng điện và đọ lệch điện áp so với điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện. - Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thong hoặc cá nguồn cung cấp có đủ công suất để cung cấp cho các phụ tỉa do đó coi như tần số được duy trì. - Tổn thất điện áp phải nằm trong phạm vi cho phép Các phương án đã thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật phải được so sánh về chỉ tiêu kinh tế để chọn ra được 1 phương án tối ưu. Mục đích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa 4 phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án. Cả 4 phương án đều có những phần tử giống nhau: đường dây cung cấp từ trạm BATG về nhà máy, 4 trạm BAPX. Vì vậy ta chỉ so sánh kinh tế ký thuật các mạng cao áp. + Để so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, ta dựa vào chi phí tính toán hàng năm của các phương án. Các chi phí vận hành hàng năm của các thiết bị điện gồm có : - Khấu hao về hao mòn các thiết bị của các đường dây, các trạm BA của các phần tử khác trong mạng điện. - Các chi phí về sửa chữa và phục vụ các đường dây, các trạm và của các phần tử khác trong mạng điện. - Chi phí tổn thất điện năng trong mạng điện. Z = ( avh + atc ) .K + C∆A Trong đó Z : chi phí tính toán toán hàng năm của mạng điện, đ avh : hệ sô vận hành mạng điện theo từng năm, % Với trạm và cáp avh = 0,1 Với đường dây trên không avh = 0,04 K : vốn đầu tư mạng điện, đ K = KDD + Ktram + Knc - KDD : vốn đầu tư cho đường dây, đ KDD = ∑ ( a . K0DD . l ) Trong đó: K0DD : suất vốn đầu tư cho đường dây lộ dơn, 103 đ/m l : chiều dài đường dây, m a: số lộ đường dây - Ktram : Vốn đầu tư cho các trạm BA, đ Ktram = ( K0trami . n ) K0trami : vốn đầu tư cho một máy BA trạm i, 106 đ/máy m: số trạm n : số máy trong 1 trạm - K mc : vốn đầu tư cho máy cắt, đ Kmc = K0mc . i K0nc : vốn đầu tư cho 1 máy cắt, 106 đ/máy i : số máy cắt C∆A : chi phí cho tổn thất điện năng, đ C∆A = C∆ADD + C∆Atram Trong đó + C∆ADD : chi phí tổn thất điện năng do đường dây gây ra, đ C∆ADD = c . ∑ ∆ADD c : giá thành 1 kWh, đ/kWh lấy c = 750 đ/kWh ∑∆ADD : tổng tổn thất điện năng trên đường dây, kWh ∑∆ADD = ∑ ( ∆Pmax . τ ) Với τ = ( 0,124 + Tmax . 10-4 )2 . 8760 , h τ : thời gian tổn thất công suất cực đại, h Tmax : thời gian sử dụng công suất cực đại, h Tmax = 5000 h → τ = ( 0,124 +Tmax . 10-4 )2 . 8760 = 3411 h ∆Pmax : tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW ∆Pmax = + C∆Atram :chi phí tổn thất điện năng do trạm gây ra, đ C∆Atram = c . ∑ ∆Atram ∆Atram = n . ∆P0 . 8760 + ∆Atram : tổn thất điện năng ở trạm n : số máy trong trạm ∆P0 : tổn thất không tải 1 máy, W SdmB : công suất địmh mức 1 máy, kVA Stt : công suất tính toán cả trạm, kVA VI/ LỰA CHỌN DÂY DẪN 1/ Điều kiện chọn dây dẫn Với xí nghiệp sử dụng cấp điện áp trung áp 22 kV và 10 kV, do đường dây ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, mặt khác thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax của xí nghiệp lớn nên ta lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt, A/cm2 Tiết diện dây dẫn được chọn theo Trong đó Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/cm2 Jkt = f ( Tmax , loại dây, vỏ bọc ) Itt : dòng điện chạy trên đường dây trong đó chế độ phụ tải cực đại, A Tiết diện được chọn là tiết diện tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất với giá trị Ftt 2/ Kiểm tra dây dẫn được chọn Dây dẫn được chọn theo điều kiện Jkt phải được kiểm tra theo các điều kiện: a/ Điều kiện về dòng điện cho phép Isc = Icp Trong đó Isc : dòng điện qua dây dẫn khi có sự cố, A Icp : dòng điện cho phép của dây dẫn ứng với 1 tiết diện dây dẫn nhất định. b/ Điều kiện về độ bền cơ Thường dây dẫn được chọn với tiết diện tối thiểu ứng với 1 cấp điện áp nào đó thì đã thoả mãn điều kiện về độ bền cơ nên ta k cần kiểm tra điều kiện này. c/ Điều kiện về ổn định nhiệt dòng ngắn mạch Điều kiện này chỉ kiểm tra đối với cáp ( do điện kháng của cáp nhỏ nên dòng ngắn mạch lớn ) F ≥ α . IN . Trong đó α : hệ số nhiệt ; α = 6 ứng với cáp đồng α = 11 ứng với cáp nhôm IN : dòng ngắn mạch 3 pha IN = I” = Ick , kA tc : thời gian cắt ngắn mạch, tc = 0,5 ÷ 1 s ; thường chọn tc = 0,8s Điều kiện về ổn định nhiệt dòng ngắn mạch có thể được kiểm tra sau khi đã chọn máy cắt 3/ Lựa chọn dây dẫn từ trạm BATG về trạm PPTT Với đường dây từ trạm BATG về nhà máy ta sử dụng đường dây trên không, khu kiên hiệp xí nghiệp thuộc hộ loại 1 nên ta dùng dây lộ kép loại dây nhôm lõi thép . Tra cẩm nang ta được thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax của khu liên hiệp xí nghiệp là : T max = 5000 h Đường dây từ trạm BATG về nhà máy có chiều dài 5 Km Dây dẫn được chọn theo điều kiện Jkt , tra bảng với Tmax = 5000 h , loại dây nhôm lõi thép được Jkt = 1,1 A/mm2 Dòng điện trên mỗi dây dẫn trong chế độ phụ tải cực đại IttXN = → Fkt = Ta chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 25mm2 : 2AC – 25 + Kiểm tra dây dẫn được chọn - Theo điều kiện dòng sự cố Isc = 2 . IttXN = 2 . 18,6 = 37,2 A Tra bảng dây AC – 25 có Icp = 135 A → Isc = 37,2 A < Icp = 135 A thoả mãn + Theo điều kiện về tổn thất điện áp Dây AC – 25 có r0 = 1,28 Ω/km , x0 = 0,4 Ω/km Trong chế độ bình thường ∆Ubt = Trong đó : PttXN : công suất tác dụng tính toán của nhà máy, kW QttXN : công suất phản kháng tính toán của nhà máy, kVAr l : chiều dài đoạn đường dây, km → ∆Ubt = = V → ∆Ubt = 196,48 V < V thoả mãn + Trong chế độ sự cố Khi sự cố 1 đường dây, đường dây còn lại mang toàn bộ tải nên tổn thất điện áp trên đường dây đó sẽ tăng gấp 2 lần V V → ∆Usc = 392,96 V < V thoả mãn Vậy dây dẫn chọn là phù hợp. 4/ Các đường dây từ trạm PPTT về trạm BAPX Các đường dây từ trạm PPTT ( hoặc BATT ) về các trạm BAPX nằm trong nhà máy nên để đảm bảo mỹ quan và an toàn ta dùng dây cáp. Phụ tải khu liên hiệp xí nghiệp hầu hết là loại 1 nên ta dùng cáp lộ kép loại XLPE lõi đồng bọc thép của hang FURUKAWA Nhật Bản. Vì hệ thống cáp trong nhà máy có chiều dài nhỏ nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép khi chọn cáp. Các cáp này sẽ được chọn trong phần sau khi tính toán cho từng phương án. VII / TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN A/ Phương án 1 1/Chọn cáp cao áp a/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B1 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 50 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 50). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp b/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B2 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 50 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 50). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp c/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B3 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 50 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 50). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp d/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B4 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 50 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 50). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp Bảng thông số các cáp phương án 1 Đường cáp Stt, kVA F, mm l, m r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A PPTT – B1 340,76 50 507 0,494 0,137 200 PPTT – B2 603 50 443 0,494 0,137 200 PPTT – B3 416 50 1007 0,494 0,137 200 PPTT – B4 358 50 607 0,494 0,137 200 2/ Vốn đầu tư cho hệ thống cáp cao áp Tra sổ tay ta được thông số, gia thành các loại cáp ta có bảng sau: Bảng tính giá thành các đường dây cáp Đường cáp F mm2 l m Đơn giá, lộ đơn K0DD, 103 đ/m Thành tiền a.K0DD.l, 106 đ PPTT – B1 50 507 280 283,92 PPTT – B2 50 443 280 248,08 PPTT – B3 50 1007 280 563,92 PPTT – B4 50 607 280 339,92 Σ( a.K0DD.l ) 1435 KDD = Σ ( a . K0DD . l ) = Σ ( 2 . K0DD . l ) = 1435. 106 đ 3/ Chi phí cho tổn thất điện năng Bảng tính tổn thất điện năng trên đường dây Đường cáp F mm2 l m r0 Ω/km R 1/2.r0, Ω Stt kVA ∆ADD PPTT – B1 50 507 0,494 0,13 340,76 106,38 PPTT – B2 50 443 0,494 0,1 603 256,25 PPTT – B3 50 1007 0,494 0,25 416 305 PPTT – B4 50 607 0,494 0,15 358 135,49 Σ∆ADD 803,12 Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B1 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh Sau khi tính toán ta được kết quả như bảng trên → Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆ADD = 803,12 kWh Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây : C∆ADD = c . Σ∆ADD = 750 . 803,12 = 602304 đ 4/ Vốn đầu tư cho trạm PPTT Khu liên hiệp xí nghiệp thuộc loại quan trọng nên ta dung sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến đường dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp đều dung 2 máy cắt hợp bộ. Vì có 1 đường dây trên không lộ kép từ trạm BATT về trạm BATT và có 4 lộ cáp kép đi từ thanh góp trạm PPTT vào các trạm BAPX do đó tổng các máy cắt hộ bộ trong sơ đồ phần cao áp nhà máy. i = 4 .2 + 2 + 1 = 11 máy Chọn dùng các máy cắt hộ bộ của hãng SIMENTS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì , loại 8DA10, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tử có dòng định mức 2500A Giá máy cắt hợp bộ Cấp điện áp 22 kV K0mc , 106 đ = 160 Kpptt = KMC = K0mc . i = 160 . 106 . 12 = 1920 . 106 đ 5/ Vốn đầu tư cho các trạm BAPX Tra sổ tay ta được giá thành các trạm BAPX Bảng tính gíá thành các trạm BAPX Trạm Số máy SdmB kVA Giá máy K0trami , 106 đ/máy Vốn đầu tư cả trạm, 106 đ B1 2 315 55 110 B2 2 400 75 150 B3 2 315 55 110 B4 2 200 40 80 Σ ( K0tram . 2 ) 450 Ktram = đ 6/ Chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Tra sổ tay ta được thông số các trạm BAPX Bảng tổn thất điện năng ở các trạm BAPX Trạm Stt kVA Số máy n SdmB kVA ∆P0 W ∆PN W ∆A kWh B1 340,76 2 315 720 4850 22294,27 B2 603 2 400 840 5750 37002,9 B3 416 2 315 720 4850 27040,83 B4 358 2 200 530 3450 28138,44 Σ∆Atram 114476,44 Tổn thất điện năng trong trạm B1 ∆AB1 = n . ∆P0 . 8760 . + = .[ 2 . 720 . 8760 + ] = 22294,27 kWh Sau khi tính toán tương tự ta có kết quả như bảng trên Vậy tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Σ∆Atram = 114476,44 kWh Tổn chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX C∆Atram = c . Σ∆Atram = 750 . 114476,44 = 85857330 đ 7/Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1 Z = ( avh + atc ) . K + C∆A = ( avh + atc ) . ( KMC + KDD + Ktram ) + C∆ADD + C∆Atram = ( 0,1 + 0,2 ) . ( 1760 + 1435 + 450 ) . 106 + ( 602340 + 85857330 ) = 1179959670 đ B/ Phương án 2 1/Chọn cáp cao áp a/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B2 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1 → chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 50 mm2 :2XLPE ( 3 x 50) b/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B3 Tuyến cáp này cấp điện cho cả 2 trạm B3( cấp điện cho phân xưởng 3 và kho ) và B1 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 → Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 50 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 50). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp c/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B4 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1 → chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 50 mm2 2XLPE ( 3 x 50) Bảng thông số các cáp phương án 1 Đường cáp Stt, kVA F, mm l, m r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A B3 – B1 416 50 100 0,494 0,137 200 PPTT – B2 603 50 443 0,494 0,137 200 PPTT – B3 416 50 1007 0,494 0,137 200 PPTT – B4 358 50 607 0,494 0,137 200 2/ Vốn đầu tư cho hệ thống cáp cao áp Tra sổ tay ta được thông số, gia thành các loại cáp ta có bảng sau: Bảng tính giá thành các đường dây cáp Đường cáp F mm2 l m Đơn giá, lộ đơn K0DD, 103 đ/m Thành tiền a.K0DD.l, 106 đ B3 – B1 50 100 280 56 PPTT – B2 50 443 280 248,08 PPTT – B3 50 1007 280 563,92 PPTT – B4 50 607 280 339,92 Σ( a.K0DD.l ) 1207,92 KDD = Σ ( a . K0DD . l ) = Σ ( 2 . K0DD . l ) = 1207,92. 106 đ 3/ Chi phí cho tổn thất điện năng Bảng tính tổn thất điện năng trên đường dây Đường cáp F mm2 l m r0 Ω/km R 1/2.r0, Ω Stt kVA ∆ADD B3 – B1 50 100 0,494 0,025 416 30,5 PPTT – B2 50 443 0,494 0,1 603 256,25 PPTT – B3 50 1007 0,494 0,25 416 305 PPTT – B4 50 607 0,494 0,15 358 135,5 Σ∆ADD 727,25 Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm B3 đến trạm B1 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B2 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B3 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B1 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh → Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆ADD = 727,5 kWh Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây : C∆ADD = c . Σ∆ADD = 750 . 727,5 = 545625 đ 4/ Vốn đầu tư cho trạm PPTT Sơ đồ trạm phân phối trung tâm vẫn dùng hệ thống một thanh góp có phân đoạn, các tuyến đường dây ra vào khỏi thanh góp vẫn dùng máy cắt hợp bộ. Vì phương án 2 có đoạn liên thông PPTT – B1 – B3 do đó không có tuyến cáp trực tiếp từ PPTT – B1. Do đó số lượng máy cắt trong trạm giảm đi 2 máy ( 1 lộ ) i = 3.2 + 2 + 1 = 9 máy Chọn dùng các máy cắt hộ bộ của hãng SIMENTS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì , loại 8DA10, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tử có dòng định mức 2500A Giá máy cắt hợp bộ Cấp điện áp U, kV 35 K0mc , 106 đ 160 Kpptt = KMC = K0mc . i = 160 . 106 . 9 = 1440 . 106 đ 5/ Vốn đầu tư cho các trạm BAPX Phương án 2 có số trạm BAPX, công suất các trạm và loại máy như phương án 1 nên vốn đầu tư cho các trạm BAPX của phương án 2 cũng giống như phương án 1 Ktram = đ 6/ Chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Phương án 2 có số trạm BAPX, công suất các trạm và loại máy như phương án 1 nên tổn thất điện năng cho các trạm BAPX của phương án 2 cũng giống như phương án 1 Σ∆Atram = 114476,44 kWh Tổn chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX C∆Atram = c . Σ∆Atram = 750 . 114476,44 = 85857330 đ 7/Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2 Z = ( avh + atc ) . K + C∆A = ( avh + atc ) . ( KMC + KDD + Ktram ) + C∆ADD + C∆Atram = ( 0,1 + 0,2 ) . ( 1440 + 1207,92 + 450 ) . 106 + 545625 + 85857330 = 1015778955 đ C / Phương án 3 Phương án 3 và 4 dùng trạm BATT thay cho trạm PPTT . Tại trạm BATT ta đặt 2 MBATT, công suất mỗi máy được chọn và kiểm tra theo 2 điều kiện SdmB ≥ kVA SdmB ≥ kVA Chọn dùng 2 MBA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo 1500 – 22/10 có công suất định mức Sdm = 1500 kVA 1/Chọn cáp cao áp từ trạm BATT về các trạm BAPX a/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B1 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 16 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 16). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp b/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B2 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 16 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 16). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp c/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B3 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 16 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 16). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp d/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B4 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 16 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 16). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp Bảng thông số các cáp phương án 3 Đường cáp Stt, kVA F, mm l, m r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A PPTT – B1 340,76 16 507 1,47 0,128 110 PPTT – B2 603 16 443 1,47 0,128 110 PPTT – B3 416 16 1007 1,47 0,128 110 PPTT – B4 358 16 607 1,47 0,128 110 2/ Vốn đầu tư cho hệ thống cáp cao áp Tra sổ tay ta được thông số, gia thành các loại cáp ta có bảng sau: Bảng tính giá thành các đường dây cáp Đường cáp F mm2 l m Đơn giá, lộ đơn K0DD, 103 đ/m Thành tiền a.K0DD.l, 106 đ PPTT – B1 16 507 64 65 PPTT – B2 116 443 64 57 PPTT – B3 16 1007 64 129 PPTT – B4 16 607 64 78 Σ( a.K0DD.l ) 329 KDD = Σ ( a . K0DD . l ) = Σ ( 2 . K0DD . l ) = 329. 106 đ 3/ Chi phí cho tổn thất điện năng Bảng tính tổn thất điện năng trên đường dây Đường cáp F mm2 l m r0 Ω/km R 1/2.r0, Ω Stt kVA ∆ADD PPTT – B1 16 507 1,47 0,37 340,76 1466 PPTT – B2 16 443 1,47 0,33 603 4093 PPTT – B3 16 1007 1,47 0,74 416 4368 PPTT – B4 16 607 1,47 0,45 358 1968 Σ∆ADD 11895 Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm PPTT đến trạm B1 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh Sau khi tính toán ta được kết quả như bảng trên → Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆ADD = 11895 kWh Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây : C∆ADD = c . Σ∆ADD = 750 . 11895 = 8921500 đ 4/ Vốn đầu tư cho máy cắt Khu liên hiệp xí nghiệp thuộc laọi quan trọng nên ta chọn dùng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm BATT. Sơ đồ trạm BATT cũng tương tự như sơ đồ trạm PPTT chỉ khác là sơ đồ này có thêm 2 máy BATT 22/10 kV và thêm 2 máy cắt phía 35 kV trước BATT. Tại mỗi tuyến đường dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp trạm BATT cũng như phía 35 kV ta cũng đều dùng máy cắt hợp bộ - Số máy cắt hợp bộ phía 10kV i1 = 4.2 + 2 + 1= 11 máy - Số máy cắt hợp bộ phía 35 kV i2 = 2 máy Chọn dùng các máy cắt hộ bộ của hãng SIMENTS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì , loại 8DA10, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tử có dòng định mức 2500A Giá máy cắt hợp bộ Cấp điện áp U, kV 10 35 K0mc , 106 đ 120 160 KMC = = ( 11.120 + 2.160 ) .106= 1640.106 đ 5/ Vốn đầu tư cho các trạm BAPX Tra sổ tay ta được giá thành các trạm BAPX Bảng tính gíá thành các trạm BAPX Trạm Số máy n SdmB kVA Giá máy Kotram,106 đ/máy Vốn đầu tư cả trạm BATT 2 1500 850 170 B1 2 315 50 100 B2 2 400 70 140 B3 2 315 50 100 B4 2 200 35 70 Ktram = đ 6/ Chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Tra sổ tay ta được thông số các trạm BAPX Bảng tổn thất điện năng ở các trạm BAPX Trạm Stt kVA Số máy n SdmB kVA ∆P0 W ∆PN W ∆A kWh BATT 1419,44 2 1500 2750 20000 78725 B1 340,76 2 315 720 4850 22294 B2 603 2 400 840 5750 37003 B3 416 2 315 720 4850 27041 B4 358 2 200 530 3450 28139 Σ∆Atram 193202 Tổn thất điện năng trong trạm B1 ∆AB1 = n . ∆P0 . 8760 . + = .[ 2 . 720 . 8760 + ] = 22294 kWh Sau khi tính toán tương tự ta có kết quả như bảng trên Vậy tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Σ∆Atram = 193202 kWh Tổn chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX C∆Atram = c . Σ∆Atram = 750 . 193202 = 144901500 đ 7/Chi phí tính toán hàng năm của phương án 3 Z = ( avh + atc ) . K + C∆A = ( avh + atc ) . ( KMC + KDD + Ktram ) + C∆ADD + C∆Atram = ( 0,1 + 0,2 ) . ( 1640 + 580 + 329 ) . 106 + 144901500 + 8921500 = 918523000 đ D/ Phương án 4 1/ Chọn các đường dây cáp từ trạm BATT về các trạm BAPX a/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B2 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 3 → chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 mm2 :2XLPE ( 3 x 16 ) b/ Chọn cáp cao áp từ trạm B3 đến trạm B1 Tuyến cáp này cấp điện cho cả 2 trạm B3( cấp điện cho phân xưởng 3 và kho ) và B1 Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại Itt = A Với cáp đồng, Tmax = 5000h ta tra được Jkt = 3,1 A/mm2 → mm2 → Chọn cáp XLPE do Nhật chế tạo có tiết diện 16 mm2 ; 2XLPE ( 3 X 16). Vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo điều kiện Icp c/ Chọn cáp cao áp từ trạm PPTT đến trạm B4 Đoạn cáp này được chọn hoàn toàn như phương án 1 → chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 mm2 2XLPE ( 3 x 16) Bảng thông số các cáp phương án 1 Đường cáp Stt, kVA F, mm l, m r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A B3 – B1 416 16 100 1,47 0,128 110 PPTT – B2 603 16 443 1,47 0,128 110 PPTT – B3 416 16 1007 1,47 0,128 110 PPTT – B4 358 16 607 1,47 0,128 110 2/ Vốn đầu tư cho hệ thống cáp cao áp Tra sổ tay ta được thông số, gia thành các loại cáp ta có bảng sau: Bảng tính giá thành các đường dây cáp Đường cáp F mm2 l m Đơn giá, lộ đơn K0DD, 103 đ/m Thành tiền a.K0DD.l, 106 đ B3 – B1 16 100 64 12,8 PPTT – B2 16 443 64 57 PPTT – B3 16 1007 64 129 PPTT – B4 16 607 64 78 Σ( a.K0DD.l ) 276,8 KDD = Σ ( a . K0DD . l ) = Σ ( 2 . K0DD . l ) = 276. 106 đ 3/ Chi phí cho tổn thất điện năng Bảng tính tổn thất điện năng trên đường dây Đường cáp F mm2 l m r0 Ω/km R 1/2.r0, Ω Stt kVA ∆ADD B3 – B1 16 100 1,47 0,0735 416 434 PPTT – B2 16 443 1,47 0,33 603 4093 PPTT – B3 16 1007 1,47 0,74 416 4368 PPTT – B4 16 607 1,47 0,45 358 1957 Σ∆ADD 10852 Tổn thất điện năng trên đoạn cáp từ trạm B3 đến trạm B1 ∆APPTT_B1 = ∆Pmax . τ = kWh → Tổn tổn thất điện năng trên đường dây: Σ∆ADD = 10852 kWh Tổng chi phí cho tổn thất điện năng trên đường dây : C∆ADD = c . Σ∆ADD = 750 . 10852 = 8139000 đ 4/ Vốn đầu tư cho máy cắt Sơ đồ trạm BATT vẫn dùng hệ thống một thanh góp có phân đoạn, các tuyến đường dây ra vào khỏi thanh góp vẫn dùng máy cắt hợp bộ. Vì phương án 2 có đoạn liên thông BATT – B1 – B3 do đó không có tuyến cáp trực tiếp từ BATT – B1. Do đó số lượng máy cắt trong trạm giảm đi 2 máy ( 1 lộ ) Số máy cắt hợp bộ phía 10 kV i1 = 3.2 + 2 + 1 = 9 máy Số máy cắt hợp bộ phía 35 kV i2 = 2 máy Chọn dùng các máy cắt hộ bộ của hãng SIMENTS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì , loại 8DA10, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tử có dòng định mức 2500A Giá máy cắt hợp bộ Cấp điện áp U, kV 35 10 K0mc , 106 đ 160 120 KMC = ( 160 . 2 + 120 . 9 ) = 1400 . 106 đ 5/ Vốn đầu tư cho các trạm BAPX Phương án 4 có số trạm BAPX, công suất các trạm và loại máy như phương án 3 nên vốn đầu tư cho các trạm BAPX của phương án 4 cũng giống như phương án 3 Ktram = đ 6/ Chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX Phương án 4 có số trạm BAPX, công suất các trạm và loại máy như phương án 3 nên tổn thất điện năng cho các trạm BAPX của phương án 4 cũng giống như phương án 3 Σ∆Atram = 193202 kWh Tổn chi phí cho tổn thất điện năng trong các trạm BAPX C∆Atram = c . Σ∆Atram = 750 . 193202 = 144901500 đ 7/Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2 Z = ( avh + atc ) . K + C∆A = ( avh + atc ) . ( KMC + KDD + Ktram ) + C∆ADD + C∆Atram = ( 0,1 + 0,2 ) . ( 1400 + 276 + 580 ) . 106 + 144901500 + 8139000 = 829840500 đ VIII/ CHỌN PHƯƠNG ÁN Bảng so sánh kinh tế các phương án Phương án K, 106 , đ C∆A, đ Z , đ 1 3645 86459670 1179959670 2 3097,92 86459670 1015778955 3 2549 86402955 918523000 4 2256 153040500 829840500 Chênh lệch chi phí tính toán hàng năm của phương án 3 và 4 là: ∆ Z % = . 100 % = = 9,65 % Qua bảng so sánh ta quyết định chọn phương án 4 là phương án tối ưu mạng cao áp vì có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất Chọn các đườnh dây hạ áp Sau khi tiến hành chọn xong phương án ta sẽ chọn dây hạ áp từ trạm B2 đến khu nhà hành chính ; B3 đến nhà kho ; B4 đến PXSCCK + Điều kiện chọn cáp Vì các đoạn cáp này là cáp hạ áp nên cần được chọn theo Icp k1. k2 . Icp ≥ Itt Trong đó : k 1 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, tra cẩm nang k2 : hệ số hiệu chỉnh kể đến số lượng cáp đặt chung 1 rãnh, tra sổ tay Icp : dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn, A + Điều kiện kiểm tra cáp Cáp đã chọn được kiểm tra theo điều kiện về ổn định nhiệt và kết hộ thiết bị bảo vệ. Vì ở đây ta chưa tiến hành chọn thiết bị bảo vệ cho cáp và chưa tính được dòng ngắn mạch ngay sau cáp nên việc chon cáp ở đây chỉ là chọn sơ bộ không cần kiểm tra điều kiện. + Tiến hành chọn cáp Chọn cáp từ trạm B2 đến nhà hành chính có Sttpx = 120 kVA k1 . k2 . Icp ≥ Itt Vì cáp được chôn sâu dưới đất nên không chịu tác động của môi trường nên k1 = 1. Nhà hành chính là phụ tải loại 3 nên chỉ được cung cấp điện từ đường cáp lộ đơn → k2 = 1 Icp ≥ Itt = Vậy ta chon cáp đồng hạ áp cách điện PVC do LENS chế tạo có 3 lõi + trung tính loại PVC ( 3 x 150 + 95 ) có thông số F , mm2 r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A 150 0,124 0,1 397 Tương tự như vậy ta tính và chọn được cáp từ ; B3 đến nhà kho ; B4 đến PXSCCK Sau khi tính toán ta có bảng sau Đường cáp Stt, kVA F , mm2 l , m r0 , Ω/km x0 ,Ω/km Icp, A B2 – hành chính 120 150 500 0,124 0,1 397 B3 – nhà kho 55,73 150 350 0,124 0,1 397 B4 – PXSSCK 116 150 450 0,124 0,1 397 IX/ THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN Sơ đồ phương án 4 Đường dây trên không 2AC – 25 lấy điện từ hệ thống (trạm BATG) cung cấp cho trạm PPTT 22 kV. Từ trạm PPTT ta có đường dây cáp lộ kép 2XLPE ( 3x16) đi tới các trạm BAPX 10/0,4 kV. Từ các trạm BAPX điện áp được hạ xuống cấp 0,4 kV cung cấp cho từng phân xưởng nhà máy 1/ Sơ đồ trạm biến áp trung tâm Như phần trên ta đã chọn được sơ đồ trạm BATT là sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có phân đoạn. Tại mỗi tuyến đường dây vào ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để bảo vệ chống sét chuyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp 1 MBA đo lường 3 pha 5 trụ có quận tam giác hợp báo chạm đất 1 pha trên cáp 22 kV. BA này được bảo vệ bởi cầu chì. Các tủ hợp bộ đã chọn của hãng SIMENTS, cách điện bằng SF6, không cần bảo chì, loại 8DA10, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ có Idm = 2500 A có các thông số Loại MC Udm, kV Idm các nhánh, A INmax , kA IN , kA1s 8DJ10 24 630 40 16 Sơ đồ nguyên lý trạm BATT Sơ đồ ghép nối trạm BATT Lựa chọn chống sét van Chống sét van được chọn theo cấp điện áp 10 kV UdmCSV ≥ UdmL = 10 kV → chọn chống sét van do hãng Cooper ( Mỹ ) chế tạo có UdmCSV = 10kV loại gía đỡ ngang AZLP501B10 Lựa chọn máy biến điện áp BU Máy biến điện áp được chọn theo điều kiện UdmBU ≥ UdmL = 10 kV → chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS32 kiểu hình trụ do hãng SIMENTS chế tạo Bảng thông số kỹ thuyật của các BU Thông số kỹ thuật 4MS32 Udm , kV 12 U chiụ đựng tần số công nghiệp 1 ,kV 28 U chịu đựng xung 1,2 / 50μs , kV 75 U1dm= ,kV 12/ U2dm, kV 100 / Tải định mức , VA 400 M Lựa chọn máy biến dòng điện BI Máy biến dòng điện được chọn theo điều kiện UdmBI ≥ UdmL = 10 kV →chọn loại BI 4ME12 do hãng SIEMENTS chế tạo Bảng thông số kỹ thuật của các BI Thông số kỹ thuật 4ME12 Udm , kV 12 U chiụ đựng tần số công nghiệp 1 ,kV 28 U chịu đựng xung 1,2 / 50μs , kV 57 I1dm= ,kA 5 – 1200 I2dm, kA 1 hoặc 5 I ổn định nhiệt , kA 80 Iổn định động , kA 120 2/ Sơ đồ các trạm BAPX Vì các trạm BAPX ở rất gần trạm BATT nên phía cao áp chỉ cần dùng dao cách ly . Cầu chì dùng để cắt ngắn mạch .Cả dao cách ly và cầu chì đều được đặt trong vỏ tủ tự tạo Chọn dao cách ly do hãng SIMENTS chế tạo có các thông số Uđm , kV Iđm , A INmax , kA Int , kA 12 400 – 2500 40 – 160 16 – 63 Chọn cầu chì do hãng SIMENTS chế tạo có các thông số Loại Uđm , kV Iđm , A IcắtN , kV IcắtNmin,A ∆P , W 3GD11232-4B 12 160 40 875 240 Chọn máy biến dòng Chọn máy biến dònghình xuyến 4ME16 do SIMENTS chế tạo Sơ dồ nguyên lý các trạm BAPX Sơ đồ đầu nối trong các tram biến áp Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo Vì các trạm BAPX đều có 2 MBA nên tại mỗi trạm ta đặt 5 tủ : 2 tủ aptomat tổng , 1 tủ aptomat phân đoạn và 2 tủ aptomat nhánh Ta giả thiết rằng mỗi tủ aptomat nhánh cấp điện cho 2 lộ đường dây do đó trong mỗi tủ aptomat nhánh có 2 aptomat nhánh Chọn aptomat + Các aptomat tổng sau BAPX và aptomat phân đoạn để dự trữ có thể chọn qua dòng BA trong chế độ quá tải sự cố IdmA ≥ IBsc = Trong đó Uđm : điện áp cuộn hạ của MBA , kV SdmB : công suất định mức MBA, kVA + Cáp aptomat nhánh chọn theo điều kiện IdmA ≥ Ilvmax = * Chọn aptomat cho trạm B1 Aptomat tổng sau BAPX và aptomat phân đoạn IdmA ≥ IBsc = = A → Chọn dùng aptomat C801N có dòng Idm = 800 A Aptomat nhánh IdmA ≥ Ilvmax = = A → Chọn dùng aptomat NS225E có dòng Idm = 225A * Tương tự như vậy ta tính và chọn được aptomat tổng và nhánh cho các trạm BA còn lại * Sau khi tính toán ta có bảng sau: Trạm BA Loại Số lượng Udm, V Idm, A IcắtNM, kA B1 C801N NS225E 3 4 690 500 800 225 25 7,5 B2 C1001N NS225E 3 4 690 500 1000 225 25 7,5 B3 C801N NS225E 3 4 690 500 800 225 25 7,5 B4 NS630N NS225E 3 4 690 500 630 225 10 7,5 X/ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính ngắn mạch đơn giản Vì không biết cấu trúc của hệ thống điện, ta có thể tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn. Khi đó coi trạm BATG là nguồn Ta có sơ đồ thay thế Để kiểm tra chọn cáp ,máy cắt , aptomat, dao cách ly, cầu chì ta tính dòng Ta cần tính điểm ngắn mạch N0 tại thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt , thanh góp và tính các điểm ngắn mạch Ni tại phía cao áp trạm BAPX để kiểm tra cáp , dao cách li và cầu chì của các trạm Máy cắt đầu nguồn MC1 có dòng cắt định mức là Icdm = 110kA Điện kháng của hệ thống XH = Trong đó Udml : điện áp định mức của lưới , kV SCdm : công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn ICdm : dòng cắt địng mức của máy cắt, kA UdmMC : điện áp định mức của máy cắt, kV XH : điện kháng của hệ thống, Ω → XH = Ω Bảng thông sô của đường dây trên không và cáp Đường dây Ký hiệu F mm2 l km r0 Ω/km x0 Ω/km R r0.l, Ω X x0.l, Ω BATG – BATT l0 25 5 0,927 0,118 4,635 0,59 BATT – B2 l2 16 0,443 1,47 0,128 0,65 0,056 BATT – B3 l3 16 1,007 1,47 0,128 1,48 0,13 BATT – B4 l4 16 0,607 1,47 0,128 0,89 0,08 B3 – B1 l1 16 0,1 1,47 0,128 0,147 0,013 1/ Dòng điện ngắn mạch tại N0 Dòng ngắn mạch 3 pha có IN = I”= I∞ = A Dòng ngắn mạch xung kích tại N0 ixkNo = .Kxk . I” = . Kxk . INo = . 1,8 . 1,3= 3,3 kA 2/ Các dòng điện ngắn mạch Ni Dòng điện ngắn mạch N1 tại trạm B1 IN1 = = A - Dòng ngắn mạch xung kích tại N1 ixk = .Kxk . IN1 = . 1,8 . 0,96 = 2.5 A Các dòng ngắn mạch sau tính tương tự như dòng ngắn mạch tại trạm B1 Sau khi tính toán ta được bảng sau Điểm tính ngắn mạch IN, kA Ixk , kA Thanh cái BATT 1,3 3,3 Thanh cái B1 0,96 2,5 Thanh cái B2 1,14 3,55 Thanh cái B3 0,98 3,06 Thanh cái B4 1,1 3,4 Sơ đồ đi dây mạng điện cao áp CHƯƠNG III/ THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SCCK I/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SCCK Sau khi thiết kế xong mạng cao áp của nhà máy ta đi thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng SCCK dòng điện dược biến đổi từ điện áp 22kV xuống 0,4kV qua các BAPX được đưa tới các tủ phân phối.Sau biến áp B1 ta sẽ đặt một tủ phân phối cấp điện cho phân xưởng SCCK.Tủ phân phối này nằm trong phân xưởng. Để dẫn điện từ trạm B1 về tủ phân phối ta dùng cáp nhầm. Phía hạ áp B1đặt áptômát đầu nguồn, phía đầu vào tủ phân phối đặt các aptomat tổng còn phía đầu ra đặt các aptomát nhánh . Từ tủ phân phối ta có các lộ cáp ra cung cấp điện cho các nhóm động cơ của phân xưởng . Phân xưởng SCCK có 4 nhóm động cơ nên từ tủ phân phối ta sẽ cấp cho 4 tủ động lực, các tủ này đặt rải rác cạnh tường phân xưởng , mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phu tải Để tăng độ tin cậy cung cấp điện và dễ dàng trong các thao tác , vận hành, bảo dưỡng các tủ, các động cơ nên các tủ động lực sẽ được cấp điện bằng hình tia, đầu vào các tủ động lừc đặt dao cách ly ─ cầu chì, đầu ra đặt cầu chì Mỗi động cơ máy công cụ được điều khiển bằng 1 khởi động từ gắn sẵn trên thân máy , trong khởi động từ có rơle nhiệt bảo vệ quá tải. Các cầu chì trong tủ động lực chủ yếu bảo vệ ngắn mạch , đồng thời dự phòng cho bảo vệ quá tải của động cơ. Ngoài các tủ động lực thì tủ phân phối còn cấp điện cho 1 tủ chiếu sáng chung cho cả phân xưởng Phương án cấp điện cho phân xưởng SCCK Tủ phân phối II/ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN 1/ Chọn aptomat đầu nguồn a/ Aptômát đầu nguồn Ađn đặt tại trạm (BAPX) chọn của hãng Merlin Gerin chế tạo Dòng điện qua aptomat trong chế độ phụ tải cực đại Itt = = = 176,24 A Aptomat được chọn thoả mãn điều kiện IdmA Itt Vậy ta chọn aptomat NS225E có các thông số LOẠI số cực Uđm (V) Iđm (A) INmax (kA) NS225E 3 500 225 7,5 b/ Kiểm tra aptomat được chọn Uđm = 500 V > UđmL =380 V Iđm = 225 V > Itt = 176,24 A Dòng cắt ngắn mạch của áptomát kiểm tra sau khi tính ngắn mạch 2/ Chọn cáp từ trạm B1 về tủ phân phối của phân xưởng Tiết diện cáp hạ áp chọn theo dòng điện cho phép Icp a/ Điều kiện chọn cáp K1.k2.Icp Itt Trong đó : k1 :hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , tra cẩm nang k2 : hê số hiệu chỉnh kể đến số lượng cáp đặt chung rãnh, tra sổ tay k3 : dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn, A b/ Điều kiện kiển tra cáp Cáp được chọn phải thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp ∆U ∆Ucp Vì khoảng cách hạ áp nhỏ nên ta không cần kiểm tra điều kiện này Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch Kiểm tra điều kiện ổn định dòng ngắn mạch có thể thực hiện sau khi tính toán ngắn mạch Kiểm tra kết hợp thiết bị bảo vệ + Nếu cáp được bảo vệ bằng cầu chì k1.k2.Icp Trong đó : Idc : dòng định mức của dây chảy cầu chì , A α: với mạng điện động lực α=3 với mạng ASSH α=0,8 + Nếu cáp được bảo vệ bằng aptomat k1.k2.Icp ≥ hoặc k1.k2.Icp ≥ Trong đó : Ikdnhiet : dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt, A Ikđnhiêt = 1,25 . IđmA Ikđt : dòng khởi động của bộphận cắt mạch điện bằng điện từ , A c/ Chọn cáp C1 từ trạm B1 về tủ phân phối Chọn cáp k1 . k2 . I cp ≥I tt Cáp chôn sâu dưới đất không bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường nên k1 =1 Cáp chôn riêng từng tuyến nên k2=1 Dòng điện qua cáp C1trong chế độ phụ tải cực đại chính bằng dòng điện qua aptomát Ađn trong chế độ phụ tải cực đại Itt = 176,24 A Icp ≥ Itt = 176,24 A Vậy ta chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC do LENS chế tạo có 3 lõi + trung tính loại PVC (3 x 95+ 50) có thông số F , mm2 r0 , Ω/km x0 , Ω/km Icp , A 95 0,193 0,1 301 Kiểm tra cáp Cáp được bảo vệ bằng aptomat đầu nguồn Ađn loại NS400E có Iđm =225 A nên điều kiện kiểm tra k1 . k2 .Icp ≥ Với k1 =1; k2 = 1 = = = 187,5A → Icp =301 A > = 187,5A → cáp được chọn thỏa mãn 3/ Chọn tủ phân phối cho phân xưởng a/ Aptomát tổng AT Aptomát tổng đầu vào tủ phân phối chọn giống như aptomat Ađm loại N225E b/ 4 aptomat nhánh Anh cung cấp điện cho 4 tủ động lực Aptomat nhánh A1 cung cấp cho nhóm 1 Dòng qua aptomat trong chế độ phụ tải cực đại (đã tính trong chương 1) chính bằng dòng điện tính toán của nhóm phụ tải 1 Itt = 47,4 Aptomat được chọn phải thoả mãn điều kiện IdmA≥ Itt = 47,4 Vậy ta chọn aptomat C60H có các thông số Loại số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) C60H 3 440 63 10 + Kiểm tra aptomat được chọn UđmA = 440 V >UđmL = 380 V IđmA = 63 A > Itt = 47,4 A - Dòng cắt ngắn mạch của aptomat kiểm tra sau khi tính ngắn mạch Aptomat nhánh A2 cung cấp cho nhóm 2 Dòng qua aptomat trong chế độ phụ tải cực đại (đã tính trong chương 1) chính bằng dòng điện tính toán của nhóm phụ tải 2 Itt = 73,2 A Aptomat được chọn phải thoả mãn điều kiện IdmA ≥ Itt = 73,2 A Vậy ta chọn aptomat C100E cócác thông số Loại số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) C100E 3 500 100 7,5 + Kiểm tra aptomat được chọn UđmA = 500 V > UđmL = 380 V Iđm = 100 A > Itt = 73,2 A - Dòng cắt ngắn mạch của aptomat kiểm tra sau khi tính ngắn mạch Aptomat nhánh A3 cung cấp cho nhóm 3 Dòng qua aptomat trong chế độ phụ tải cực đại (đã tính trong chương 1) chính bằng dòng điện tính toán của nhóm phụ tải 3 Itt = 33,4 A Aptomat được chọn phải thoả mãn điều kiện IdmA ≥ Itt = 33,4 A Vậy ta chọn aptomat C60H cócác thông số Loại số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) C60H 3 440 63 10 + Kiểm tra aptomat được chọn UđmA = 440 V >UđmL =380 V Iđm = 63 A > Itt = 33,4 A - Dòng cắt ngắn mạch của aptomat kiểm tra sau khi tính ngắn mạch Aptomat nhánh A4 cung cấp cho nhóm 4 Dòng qua aptomat trong chế độ phụ tải cực đại (đã tính trong chương 1) chính bằng dòng điện tính toán của nhóm phụ tải 4 Itt = 43,9 A Aptomat được chọn phải thoả mãn điều kiện IdmA≥ Itt = 43,9 A Vậy ta chọn aptomat C60H cócác thông số Loại số cực Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) C60H 3 440 63 10 + Kiểm tra aptomat được chọn UđmA = 440 V > UđMtt = 380 V Iđm = 63 A > Itt = 43,9 A Dòng cắt ngắn mạch của aptomat kiểm tra sau khi tính ngắn mạch Bảng thông số các aptomat nhánh Bảng thông số các aptomat nhánh Anhánh Itt,A Loại Số cực Uđm ,V Idm , A INmax , kA A1 47,4 C60H 3 440 63 10 A2 73,2 C100E 3 500 100 7,5 A3 33,4 C60H 3 440 63 10 A4 43,9 C60H 3 440 63 10 4/ Chọn cáp C2 từ tủ phân phối đến các tủ động lực Các cáp ở đây cũng được chọn và kiểm tra theo điều kiện như đoạn C1 từ trạm B1đến tủ phân phối , tuy nhiên không phải kiểm tra về ổn định nhiệt độ dòng ngắn mạch nhỏ . a/ Cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực1(ĐL1) Điều kiện chọn cáp k1 . k2 . Icp ≥ Itt Cáp chôn sâu dưới đất không bị ảnh hưởng yếu tố môi trường nên k1 = 1 Cáp chôn riêng từng tuyến nên k2 =1 Dòng điện qua cáp C2 đến tủ ĐL1 trong chế độ phụ tải cực đại chính bằng dòng điện tính toán của nhóm phụ tải 1 Itt = 47,4 A → Icp ≥ Itt = 47,4 A Vậy ta chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo loạiPVC(3x6+1x4) có thông số F,mm2 r0,Ω/km Icp,A 4 4,61 53 Kiểm tra kết hợp atomat bảo vệ Cáp được bảo vệ bởi aptomat nhánh A1 loại C60H có Iđm=63 k1 . k2 . Icp ≥ Vói k1= 1; k2 =1 ===52,5 A → Icp = 53 A >= 52,5 Cáp được chọn được thoả mãn Tương tự như vậy ta tính và chọn được cáp đến các tủ động lực cò lại Sau khi tính toán ta có bảng tổng kết các đường dây cáp sau: Cáp Itt A Loại cáp F mm2 r0 Ω/km Icp A Ikđnhiệt/1,5 A Tủ PP – ĐL1 47,4 PVC(3x6+1x4) 6 3,08 66 52,5 Tủ PP – ĐL2 73,2 4G10 10 1,83 87 83 Tủ PP – ĐL3 33,4 PVC(3x6+1x4) 6 3,08 66 52,5 Tủ PP – ĐL4 43,9 PVC(3x6+1x4) 6 3,08 66 52,5 5/ Lựa chọn các tủ động lực Các tủ động lực cấp điện từ các tủ phân phối phân xưởng theo sơ đồ hình tia , tủ động lực được chọn do Liên Xô cũ chế tạo nhánh đầu vào đặt cầu dao –chì 250A , các nhánh đầu ra đặt vào cầu chì bảo vệ 100A a/ Lựa chọn cầu chì (Hình vẽ) Cầu chì nhánh CCnh bảo vệ 1 động cơ + Cầu chì hạ áp được chọn phải thoả mãn 2 điều kiện Idc ≥ IttĐC =kt.IđmĐC Khi động cơ mở máy Idc = Trong đó .IđmĐC = Idc : dòng định mức của dây chảy, A Itt : dòng làm việc lớn nhất chạy qua chạy qua dây chảy cầu chì, A IđmĐC : Dòng điện dịnh mức của động cơ, A kt : hệ số tải của động cơ (Nếu không biết lấy kt= 1) PđmĐC : công suất định mưc của động cơ ,Kw Uđm : điện áp định mức lưới hạ áp ,kW α : hê số Với động cơ mở máy nhẹ hoặc không tải (máy bơm, máy cắt gọt kim loại ) α =2,5 Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải ( cần cẩu ,cần trục, máy nâng) α=1,6 k mmDC : hệ số mở máy của động cơ, lấy kmmĐC =5 + Sau khi chọn được Idc của cầu chì ta chọn Ivỏ lớn hơn Idc một số cấp để khi cần chỉ thay dây chảy không cần thay vỏ Cầu chì nhánh CCnh bảo vệ n động cơ + Trong thực tế cụm 2,3 động cơ nhỏ hoặc cụm một động cơ lớn cùng 1,2 động cơ nhỏ ở gần có thể được cấp điện chung bởi 1 cầu chì . khi đó cầu chì được chọn theo 2 điều kiện Idc ≥ Itt = Khi động cơ mơ máy Trong đó IdmDCi = n: số động cơ cùng được bảo vệ bởi 1 cầu chì IđmDCi : dòng điện định mức của động cơ i, A Kti :hệ số tải của động cơ , i Nếu không biết lấy kti =1 PdmDCi = công suất định mức của động cơ i η i = hiệu suất của động cơ ,nếu không biết lấy ηi =1 Immmax : dòng mở máy lớn nhất trong các động cơ ,A + Sau khi chọn được Idc của cầu chì ta chọn Ivỏ lớn hơn I dc một số cấp để khi cần thay dây chảt không cần thay vỏ Cầu chì tổng CCT bảo vệ nhóm động cơ + Cầu chì tổng bảo vệ nhóm động cơ được chọn theo 3 điều kiện Idc ≥ Ittnhóm Khi động cơ mở máy Idc ≥ Idc của cầu chì tổng phải lớn hơn ít nhất là 2 cấp số so với idc ; Ittnhóm Ittnhom ≥ ; Ittnhóm đã tính ở chương I Iđm : dòng điện định mức của động cơ có dòng mở máy lớn nhất , A ksd : hệ số sử dụng của động cơ có dòng mở máy lớn nhất , A + Sau khi chọn được Idc của cầu chì ta chọn Ivỏ lớn hơn Idc một số cấp dể khi cần chỉ cần thay dây chảy không cần thay vỏ b/ Lựa chọn cầu dao Vì chọn bộ cầu dao- cầu chì nên chọn cầu dao được chọn theo cầu chì. Khi đó ICD = Ivỏ c/ Chọn cầu dao –cầu chì cho các nhóm phụ tải Phân xưởng SCCK có ksd = 0,12 và Cos=0,6 Nhóm 1 TT Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu Pđm, kW 1 máy Itt , kA 1 Máy tiện 3 1 10,65 2 Máy khoan 1 2 2,2 3 Máy phay 1 3 6,6 4 Máy phay 1 4 6,2 5 Máy mài 2 5 0,6 Tổng 47.4 Chọn cầu chì nhánh Cầu chì nhánh bảo vệ 1 máy tiện (1) 10,65 kW (Đ1) Idc ≥ IttDC = k1 . IđmĐC = k1 . =1.= 27 A Idc ≥ = = = 54 A Vậy ta chọn cầu chì hạ áp có Idc= 60 A, I vỏ =100A loại пH-2-100 Cầu chì nhánh bảo vệ máy phay ( 3 ) 6,6 kW (Đ3) Idc ≥ IttDC = k1. IđmĐC = k1. = 1 = 16,7 A Idc ≥ = = 33,4 A Vậy ta chọn cầu chì hạ áp có Idc=40A và I vỏ = 100 loại пH-2-100 Cầu chì nhánh bảo vệ máy khoan (2) 2,2 kW và máy mài (5) 0,6kW (Đ2, Đ5) Idc ≥ Itt = = 1. A Vậy chọn cầu chì hạ áp có Idc = 15 A và Ivỏ = 40A loại HпH Cầu chì nhánh bảo vệ máy mài (5) 0,6 kW và máy phay (4) 6,2 kW ( Đ4, Đ5) Idc ≥ Itt = = 1. A Vậy chọn cầu chì hạ áp có Idc = 40 A và Ivỏ = 100A loại пH – 2 – 100 Bộ cầu dao – Cầu chì tổng Idc ≥ Ittnhóm = 67,97 A Idc ≥ → Idc ≥ A Idc của cầu chì tông phải lớn hơn ít nhất là 2 cấp so với Idc của cầu chì nhánh lớn nhất = = 60 A Vậy ta chọn bộ cầu dao – cầu chì hạ áp có Idc = 120 A, Ivỏ = 250 A, ICD = 250 A laọi пH Chọn tủ động lực cho nhóm 1 có 1 đầu vào và 6 đầu ra. Tương tự như vậy ta tính và chọn được cầu chì – cầu dao tổng cho các nhóm còn lại Sau khi tính toán ta lập được bảng sau Bảng lựa chọn cầu chì và cầu dao Tên máy Số lượng Ký hiệu Phụ tải Cầu chì Pdm kW IđmDC A Itt A ImmĐC/α A Mã hiệu Iđc/Ivỏ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nhóm1 Máy tiện 1 1 10,65 27 27 54 пH-2-100 60/100 Máy khoan 1 2 2,2 5,57 5,57 11,14 Máy mài 1 5 0,6 1,5 1,5 3 7,07 7,07 11,74 HпH 15/40 Máy phay 1 3 6,6 16,7 16,7 33,4 пH-2-100 40/100 Máy phay 1 4 6,2 15,7 15,7 31,4 Máy mài 1 5 0,6 1,5 1,5 3 32 пH-2-100 40/100 Tổng 8 48,15 67,97 пH-2-250 120/250 Nhóm 2 Tủ sấy 1 6 6 12,49 12,49 24,98 Máy mài SMP 1 11 0,65 1,35 1,35 2,7 13,84 13,84 25,52 пH-2-100 30/100 Lò điện 1 7 10 20,8 20,8 41,6 пH-2-100 50/100 Máy doa 1 8 18,65 38,82 38,82 77,64 пH-2-100 80/100 Quạt gió 1 9 5,5 11,45 11,45 22,9 Máy mài DCG 1 10 1 2,08 2,08 4,16 13,53 13,53 23,73 HпH 25/40 Tổng 6 41,8 86,99 105,4 пH-2-250 120/250 Nhóm 3 Máy tiện ren 1 14 3 7,6 7,6 15,2 Máy mài tròn 1 16 1,2 3 3 9 10,6 10,6 16,42 HпH 20/40 Máy tiện ren 1 13 7 17,7 17,7 35,4 пH-2-100 40/100 Máy tiện ren 1 12 7 17,7 17,7 35,4 пH-2-100 40/100 Máy mài thô 1 17 2,8 7 7 14 Máy mài tròn 1 16 1,2 3 3 9 10 10 15,2 HпH 20/40 Máy khoan bàn 3 15 0,65 4,95 4,95 9,9 Máy khan đứng 3 18 4,5 34,2 34,2 68,4 39,15 39,15 70,38 HпH 25/40 Tổng 12 37,65 95,15 72,39 пH-2-100 80/100 Nhóm 4 Máy hút bụi 1 19 4 10,13 10,13 20,26 HпH 25/40 Tiện 1 20 10 25,32 25,32 50,64 пH-2-100 60/100 Tiện T616 1 21 11 27,85 27,85 55,7 пH-2-100 60/100 Tiện SV18 1 22 10,5 26,6 26,6 53,2 пH-2-100 60/100 Tiện 1 23 4 10,13 10,13 20,26 HпH 25/40 Tiện 1 23 4 10,13 10,13 20,26 Quạt gió 1 24 3 7,6 7,6 15,3 17,73 17,73 23,3 HпH 25/40 Tổng 7 46,5 117,1 101,1 пH-2-250 120/250 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho xưởng cơ khí __________________________THE END_________________________