Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác

– 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 áptômát: Icp Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 4: Icp Itt = 140,77 A Icp Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp đồng 4 lõi, cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện 4G25 có Icp = 144 A Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng 4.2. Bảng 4.2 – Kết quả chọn cáp từ TPP đến TĐL. Tuyến cáp Itt (A) IđmA (A) Ikđnh/1,5 (A) Fcáp (mm2) Icp (A) TPP - ĐL1 80,83 90 75 4G10 87 TPP - ĐL2 74,01 80 66,67 4G10 87 TPP - ĐL3 105,93 125 104,17 4G16 113 TPP - ĐL4 140,77 150 125 4G25 144 TPP - ĐL5 62,22 63 52,5 4G4 53 IV.2. Lựa chọn các thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng. IV.2.1. Chọn các MCCB tổng của các tủ động lực. Các MCCB tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các áptômát nhánh tương ứng trong tủ phân phối, kết quả lựa chọn ghi trong bảng 4.3. Bảng 4.3 – Kết quả lựa chọn MCCB tổng trong các TĐL. TĐL Itt (A) Loại Iđm (A) Uđm(V) Icắt N (kA) Số cực ĐL1 80,83 NC100H 90 440 6 4 ĐL2 74,01 NC100H 80 440 6 4 ĐL3 105,93 NS225E 125 500 7,5 4 ĐL4 140,77 NS225E 150 500 7,5 4 ĐL5 62,22 C60a 63 440 6 4 IV.2.2. Chọn các MCCB đến các thiết bị trong TĐL. Các MCCB đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong các TĐL cũng được chọn theo các điều kiện đã nêu ở phần trên. Ví dụ chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến máy mài dao cắt gọt 2,8 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Tra PL IV.1 (trang 282 - TL1) chọn áptômát loại C60a do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 10 A; Icắt N = 3 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. IV.2.3. Chọn cáp từ TĐL tới các thiết bị. Các đường cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. khc.Icp Itt Trong đó: Itt – dòng điện tính toán của động cơ. 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 áptômát: Icp Ví dụ: - Chọn cáp từ ĐL4 đến máy mài dao cắt gọt 2,8 kW. Icp Itt = 7,09 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 2,5 mm2 (4G1,5) với Icp = 31 A IV.2.4. Chọn cáp và áptômát cho tủ động lực 4. Hình 4.3 – Sơ đồ nguyên lý tủ ĐL4. Chọn áptômát cho tủ động lực 4 với cos = 0,6. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến máy mài sắc vạn năng 0,65 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại C60a do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 5 A; Icắt N = 3 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến máy mài phá 3 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại C60a do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 10 A; Icắt N = 3 kA; Uđm.A = 440; 4 cực. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến lò điện kiểu buồng 30 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại NC 100H do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 80 A; Icắt N = 6 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến lò điện kiểu đứng 25 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại NC 100H do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 70 A; Icắt N = 6 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến lò điện kiểu bể 30 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại NC 100H do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 80 A; Icắt N = 6 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. - Chọn áptômát cho đường cáp từ tủ ĐL4 đến bể điện phân 10 kW. UđmA Uđm.m = 0,38 kV IđmA Itt = Chọn áptômát loại C60a do Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 32 A; Icắt N = 3 kA; Uđm.A = 440V; 4 cực. Các thiết bị khác có công suất bằng các máy đã chọn thì không cần phải chọn lại, các nhóm máy khác chọn tương tự. Lựa chọn dây dẫn từ TĐL4 đến từng động cơ. Tất cả các dây dẫn trong phân xưởng đều chọn loại cáp 4 lõi vỏ PVC do LENS sản xuất đặt trong ống thép có đường kính 3/4” chôn dưới nền phân xưởng. - Chọn cáp từ ĐL4 đến máy mài sắc vạn năng 0,65 kW. Icp Itt = 1,65 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đông 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 1,5 mm2 (4G1,5) với Icp = 31 A - Chọn cáp từ ĐL4 đến máy mài phá 3 kW. Icp Itt = 7,6A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 1,5 mm2 (4G1,5) với Icp = 31 A - Chọn cáp từ ĐL4 đến lò điện kiểu buồng 30 kW. Icp Itt = 75,97 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 10 mm2 (4G10) với Icp = 87 A - Chọn cáp từ ĐL4 đến lò điện kiểu đứng 25 kW. Icp Itt = 63,31 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 6 mm2 (4G6) với Icp = 66 A - Chọn cáp từ ĐL4 đến lò điện kiểu bể 30 kW. Icp Itt = 75,97 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 10 mm2 (4G10) với Icp = 87 A - Chọn cáp từ ĐL4 đến bể điện phân 10 kW. Icp Itt = 25,32 A Icp Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi PVC do hãng LENS sản xuất tiết diện 1,5 mm2 (4G1,5) với Icp = 31 A Các MCCB và đường cáp của các nhóm thiết bị trong các TĐL khác chọn tương tự. Kết quả ghi trong bảng 4.4. Do công suất của các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng áptômát nên ở đây không cần tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động. Bảng 4.4 – Kết quả chọn MCCB trong các TĐL và cáp đến các thiết bị. Tên máy Số trên B.vẽ Phụ tải MCCB Dây dẫn Ptt (kW) Itt (A) Mã hiệu Iđm (A) Ikđnh/1,5 Tiết diện Icp (A) Dô.thép 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nhóm I Máy tiện ren 1 4,5 11,4 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Máy tiện tự động 2 5,1 3x12,91 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Máy tiện tự động 3 14 35,45 C60a 50 41,67 4G4 53 3/4" Máy tiện tự động 5 2,2 5,57 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy mài sắc 6 1,7 4,3 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy khoan để bàn 7 3,4 8,61 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy phay đứng 9 14 2x35,45 C60a 50 41,67 4G4 53 3/4" Máy xọc 14 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy doa ngang 16 4,5 11,4 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Máy mài phẳng 18 9 22,79 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy mài tròn 19 5,6 14,18 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Cưa tay 28 1,35 3,42 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Tổng nhóm I: IttnhI 80,83 NC100H 90 75 4G10 87 3/4" Nhóm II Máy tiện tự động 3 14 35,45 C60a 50 41,67 4G4 53 3/4" Máy tiện tự động 4 5,6 2x14,18 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Máy phay ngang 8 1,8 4,56 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy phay đứng 10 7 17,73 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy bào ngang 12 9 2x22,79 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy xọc 13 8,4 3x21,27 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy khoan hướng tâm 17 1,7 4,3 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy mài phẳng 18 9 22,79 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy mài trong 20 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Cưa máy 29 1,7 4,3 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Tổng nhóm II: 74,01 NC100H 80 66,67 4G10 87 3/4" Nhóm III Máy mài 11 2,2 5,57 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy khoan van năng 15 4,5 11,4 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Máy khoan bàn 23 0,65 1,65 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy ép kiểu trục khuỷu 24 1,7 4,3 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy khoan đứng 52 1,8 4,56 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy nén khí 53 10 25,32 C60a 32 26,67 4G1,5 31 3/4" Quạt 54 3,2 8,1 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Bàn nguội 65 0,5 3x1,27 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy cuốn dây 66 0,5 1,27 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Bàn thí nghiệm 67 15 37,98 C60a 50 41,67 4G1,5 31 3/4" Bể tẩm có đốt nóng 68 4 10,13 C60a 16 13,33 4G1,5 31 3/4" Tủ sấy 69 0,85 2,15 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Khoan bàn 70 0,65 1,65 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Tổng nhóm III: 105,93 NS225E 125 104,17 4G16 113 3/4" Nhóm IV Máy mài dao cắt gọt 21 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy mài sắc vạn năng 22 0,65 1,65 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy mài phá 27 3 7,6 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Lò điện kiểu buồng 31 30 75,97 NC100H 80 66,67 4G10 87 3/4" Lò điện kiểu đứng 32 25 63,31 NC100H 80 66,67 4G10 87 3/4" Lò điện kiểu bể 33 30 75,97 NC100H 80 66,67 4G10 87 3/4" Bể điện phân 34 10 25,32 C60a 32 26,67 4G1,5 31 3/4" Tổng nhóm IV: 140,77 NS225E 150 125 4G25 144 3/4" Nhóm V Máy tiện ren 43 10 225,32 C60a 32 26,67 4G1,5 31 3/4" Máy tiện ren 44 7 17,73 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy tiện ren 45 4,5 11,4 C60a 15 12,50 4G1,5 31 3/4" Máy phay ngang 46 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy phay vạn năng 47 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy phay răng 48 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy xọc 49 2,8 7,09 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Máy bào ngang 50 7,6 2x19,25 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy mài tròn 51 7 17,73 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Biến áp hàn 57 7,27 18,41 C60a 25 20,83 4G1,5 31 3/4" Máy mài phá 58 3,2 8,1 C60a 10 8,33 4G1,5 31 3/4" Khoan điện 59 0,6 1,52 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Máy cắt 60 1,7 4,3 C60a 5 4,17 4G1,5 31 3/4" Tổng nhóm V: 62,22 C60a 63 52,5 4G4 41 3/4" V.3. Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áptômát. Ở đây ta tính toán ngắn mạch cho đường dây từ TPP đến các tủ động lực. Hình 4.4 – Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch phía hạ áp phân xưởng SCCK IV.3.1. Các thông số của sơ đồ thay thế. - Điện trở và điện kháng MBA. RB = = 2,625 XB = = 13 - Thanh góp trạm biến áp phân xưởng –TG1. Thanh góp bằng đồng, kích thước (10010) mm2 mỗi pha thanh, chiều dài : l = 1,2 m Khoảng cách trung bình hình học: D = 300 mm Tra bảng 7.1 (TL2) có: r0 = 0,02 mW/m ® RTG1 = r0.l = 0,02.1,2 = 0,024 x0 = 0,157 mW/m ® XTG1 = x0.l = 0,157.1,2 = 0,1884 - Thanh góp trong tủ phân phối - TG2. Chọn theo điều kiện: khc. Icp ³ Ittpx = (lấy khc = 1) Chọn loại thanh cái bằng đồng, mỗi pha 1 thanh có kích thước: (30x3) mm2 với Icp = 405 A, chiều dài: l = 1,2 m, khoảng cách trung bình hình học 300mm. Tra bảng 7.1 (TL2), tìm được: r0 = 0,223 mW/m ® RTG2 = x0 = 0,235 mW/m ® XTG2 = - Điện trở và điện kháng của MCCB. MCCB loại C1001N có điện trở và điện kháng quá nhỏ có thể bỏ qua. MCCB loại C801N: RA2 = 0,15 mW XA2 = 0,1 mW RT2 = 0,4 mW MCCB loại NS225E: RA3 = 0,33 mW XA3 = 0,25 mW RT3 = 0,57 mW MCCB loại NC100H: RA3 = 1,3 mW XA3 = 0,86 mW RT3 = 0,75 mW MCCB loại C60a: RA3 = 5,1 mW XA3 = 2,2 mW RT3 = 1,2 mW - Cáp đồng hạ áp tiết diện (3150+70) mm2 – C1 Chiều dài : l = 205 m Tra PL V.12 (trang 301-TL1) tìm được: r0 = 0,124 mW/m RC1 = r0.l = 0,124.205 = 25,42 x0 = 0,08 mW/m XC1 = x0.l = 0,08.205 = 16,4 - Cáp từ tủ PP tới tủ ĐL2 là cáp đồng hạ áp có tiết diện 4G10mm2, chiều dài 34 m – C2 Tra PL V.13 (trang 302-TL1) tìm được : r0 = 1,83 mW/m RC2 = r0.l = 1,83.34 = 62,22 x0 = 0,08 mW/m XC2 = x0.l = 0,08.34 = 2,72 - Cáp từ tủ PP tới tủ ĐL4 có tiết diện 4G25mm2, chiều dài 54m – C2 Tra PL V.13 (trang 302-TL1) tìm được : r0 = 0,727 mW/m RC2 = r0.l = 0,727.54 = 39,26 x0 = 0,08 mW/m XC2= x0.l = 0,07.54 = 4,32 - Cáp từ tủ PP tới tủ ĐL5 có tiết diện 4G4 mm2, chiều dài 41m – C2 Tra PL V.13 (trang 302-TL1) tìm được : r0 = 4,61 mW/m RC2 = r0.l = 4,61.41 = 189,01 x0 = 0,08 mW/m XC2= x0.l = 0,08.41 = 3,28 IV.3.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn. a) Tính toán ngắn mạch tại N0. RN0 = RB + RA1 = 2,625 + 0 = 2,625 XN0 = XB + XA1 = 13 + 0 = 13 ZN0 == IN0 = = Kiểm tra MCCB: Loại C1001N có IcắtN = 25 kA > IN0 = 17,42 kA Loại C801N có IcắtN = 25 kA > IN0 = 17,42 kA Vậy MCCB được chọn thoả mãn. b) Tính toán ngắn mạch tại N1. RN1 = RN0 + RTG1 + 2.RA2+ 2.RT2 + RC1 = 2,625 + 0,024 + 2.0,15 + 2.0,4 + 25,42 = 29,17 XN1 = XN0 + XTG1 + 2.XA2+ XC1 = 13 + 0,1884 + 2.0,1 + 16,4 = 29,79 ZN1 == IN1 = = = 5,54 + Kiểm tra MCCB: Loại C801N có IcắtN = 25 kA > IN1 = 5,54 kA Loại NS225E có IcắtN = 7,5 kA > IN1 = 5,54 kA Loại NC100H có IcắtN = 6 kA > IN1 = 5,54 kA Loại C60a có IcắtN = 6 kA > IN1 = 5,54 kA Vậy MCCB được chọn thoả mãn. + Kiểm tra cáp tiết diện (3x150+70) mm2: Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F ³ a.I¥. = 6.5,54.= 21,02 Vậy chọn cáp (3x150+70) mm2 là hợp lý. c) Tính ngắn mạch tại N2 kiểm tra các áptômat và cáp đến các tủ ĐL: ĐL2, ĐL4, ĐL5. - Đối với tủ ĐL2. RN2 = RN1 + 2.RA3 + 2.RT3 + RTG2 + RC2 = 29,17 + 2.1,3 + 2.0,75 + 0,268 + 62,22 = 95,758 XN2 = XN1 + 2. XA3 + XTG2 + XC2 = 29,79 + 2.0,86 + 0,282 + 2,72 = 34,512 ZN2 == IN2 = = + Kiểm tra MCCB: Loại NC100H có IN = 6kA > IN2 = 2,27kA + Kiểm tra cáp tiết diện 4G10 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp F ³ a.I¥ .= 6 .2,29.= 8,69 Vậy chọn cáp 4G10 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. - Đối với tủ ĐL4. RN2 = RN1 + 2.RA3 + 2.RT3 + RTG2 + RC2 = 29,17 + 2.0,33 + 2.0,57 + 0,268 + 39,26 = 70,498 XN2 = XN1 + 2. XA3 + XTG2 + XC2 = 29,79 + 2.0,25 + 0,282 + 4,32 = 34,892 ZN2 == IN2 = = + Kiểm tra MCCB: Loại NS225E có IN = 7,5kA > IN2 = 2,94 kA + Kiểm tra cáp tiết diện 4G10 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp F ³ a.I¥ .= 6 .2,94.= 11,16 Vậy chọn cáp 4G25 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. - Đối với tủ ĐL5. RN2 = RN1 + 2.RA3 + 2.RT3 + RTG2 + RC2 = 29,17 + 2.5,1 + 2.1,2 + 0,268 + 189,01 = 231,048 XN2 = XN1 + 2. XA3 + XTG2 + XC2 = 29,79 + 2.2,2 + 0,282 + 3,28 = 37,752 ZN2 == IN2 = = + Kiểm tra MCCB: Loại C60a có IN = 6 kA > IN2 = 0,986 kA + Kiểm tra cáp tiết diện 4G4 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp F ³ a.I¥ .= 6.0,986.= 3,74 Vậy chọn cáp 4G4 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. Kết luận: mạng điện hạ áp đã thiết kế thoả mãn yêu cầu về cung cấp điện, các thiết bị lựa chọn trong mạng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về mặt kỹ thuật và có tính khả thi. Hình 4.6 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNGV THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ V.1. Đặt vấn đề. Trong thiết kế chiếu sáng vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan hoàn cảnh. Vì vậy 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. * Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. V.1.1. Bố trí đèn. Hình 5.1 giới thiệu 2 cách bố trí đèn trong chiếu sáng chung hay sử dụng. Hình 5.1 – Cách bố trí đèn: Hình 5.2 – Sơ đồ để tính toán chiếusáng Bố trí đèn theo hình chữ nhật; Bố trí đèn theo hình thoi. Phương án 1: Đèn đặt ở 4 góc của hình vuông (hình 5-1 a). Nếu bố trí đèn như phương án này mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng sẽ là nhỏ nhất. Phương án 2: Các đèn được đặt theo hình thoi (hình 5-1 b). Trong thực tế, việc bố trí đèn còn phụ thuộc vào các xà ngang của xưởng, đường di chuyển của cần trục trong phân xưởng (nếu có). Quan hệ và độ treo cao của đèn so với mặt công tác có mấy số liệu gợi ý sau (hình 5-2): - Gọi khoảng cách từ đèn đến mặt công tác là H - Gọi khoảng cách từ đèn đến trần nhà là h1 - Độ cao của mặt công tác so với nền nhà là h2 - Khoảng cách nhỏ nhất giữa các đèn là L Khoảng cách l từ tường đến đèn nên lấy trong phạm vi: l = (0,3 0,5).L. V.1.2. Lựa chọn số lượng, công suất bóng đèn. a) Tính toán theo phương pháp hệ số sử dụng. Phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ của tường và của trần và vật cản. Phương pháp này thường dùng để tính chiếu sáng cho các phân xưởng có diện tích lớn hợn 10 m2, không thích dụng để tính chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng ngoài trời. Trình tự tính toán theo phương pháp này như sau Xác định độ cao treo đèn: H = h – h1 – h2 Trong đó: h - độ cao của nhà, xưởng. h1 thường lấy giá trị: h1 = 0,5 0,7 m; h2 = 0,7 0,9 m; Từ bảng 5.1 (trang 134-TL1) tra được tỷ số L/H, xác định được khoảng cách giữa 2 đèn kề nhau L, m Căn cứ vào bố trí đèn trên mặt bằng mặt cắt xác định hệ số phản xạ của tường, trần , % Xác định chỉ số của phòng kích thước axb: Từ và tra bảng tìm ra hệ số sử dụng ksd Xác định quang thông của đèn: F = , lumen Trong đó: k – hệ số dự trữ, tra bảng 5.2 (trang 134-TL1); E - độ rọi (lx), tra bảng 5.3 (trang 135-TL1) S – diện tích nhà, xưởng, m2 Z – hệ số tính toán, thường Z = 0,8 1,4; n – số bóng đèn, xác định sau khi bố trí đèn trên mặt bằng.Từ đây, tra bảng tìm công suất bóng đén có F tương ứng. b) Thông số kỹ thuật của bóng đèn. Thường dùng 2 loại bóng đèn: bóng đèn sợi đốt (còn gọi là đèn nung nóng, đèn dây tóc) và đèn tuýp (còn gọi là đèn huỳnh quang), ở các xưởng sản xuất ít dùng đèn tuýp, thường dùng đèn sợi đốt, vì đèn tuýp nhạy với điện áp (khi U<180 V đèn tắt) và ánh sáng không thật. Ở những khu vực cần ánh sáng thật để phân biệt màu sắc (như cần xem phản ứng hoá học chuyển hóa màu sắc, độ kết tủa v.v…) thì chỉ nên dùng đèn sợi đốt. Đèn tuýp ít phát nhiệt, không gây nóng bức, tạo cảm giác mát mẻ sang trọng thường dùng trong sinh hoạt, văn phòng. Hai loại bóng đèn có nguyên lý làm việc khác nhau nên các thông số kỹ thuật cũng khác nhau. (Bảng 5.4 và 5.5 trang 135-TL1) V.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí. V.2.1. Xác định số lượng, công suất bóng đèn. Hệ thống chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí dùng các bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Phân xưởng sửa chữa cơ khí chia thành 2 nửa: a1 = 51 m a2 = 40 m b1 = 15 m b2 = 13 m Tổng diện tích S1 = 765 m2, S2 = 520 m2 Nguồn sử dụng : U = 220 V lấy từ tủ chiếu sáng của TBAPX B3. Độ rọi yêu cầu E = 30 Lx Hệ số dự trữ : k = 1,3 Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác : H = h - hc - hlv = 4,5 - 0,7 - 0,8 = 3 m Trong đó: h - Chiều cao của phân xưởng, 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. Căn cứ vào bề rộng phòng b1 = 15m, b2 = 14m chọn L = 5 m. Ở khoang trên của phân xưởng đèn được bố trí làm 3 dãy đèn, mỗi dãy gồm 10 bóng cách nhau 5 m tính theo chiều dài và chiều ngang phân xưởng, cách tường 3m theo chiều dài và 2,5m theo chiều ngang tổng cộng 30 bóng. Ở khoang dưới của phân xưởng đèn được bố trí làm 3 dãy đèn: 2 dãy gồm 7 bóng, 1 dãy gồm 8 bóng, tổng cộng là 22 bóng. - Xác định chỉ số phòng : Lấy hệ số phản xạ của tường rtg = 50%, của trần, rtr = 30%, tra PL VIII.1 (trang 324-TL1) tìm được hệ số sử dụng: ksd = 0,47; hệ số tính toán Z = 1,1. Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng ta áp dụng phương pháp hệ số sử dụng Quang thông F của mỗi đèn : Tra PLVIII.2 (trang 325-TL1) chọn đèn có công suất P = 200 W quang thông F = 3000 Lm. * Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng: Pcspx = n.Pđ = 52.200 = 10400 = 10,4 kW V.2.2. Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng chung. Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng trong phân xưởng gồm một áptômát tổng loại ba pha bốn cực và 17 áptômát nhánh một pha hai cực, 16 áptômát nhánh cấp điện cho 3 bóng đèn, 1 áptômát nhánh cấp điện cho 4 bóng đèn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ cấp điện trên mặt bằng như hình 5.3 và 5.4. a) Chọn MCCB tổng. MCCB chọn theo điều kiện: Uđm.A ³ Uđm.m = 0,38 kV Iđm.A ³ Itt với Chọn MCCB 3 pha, loại C60N do hãng Merlin Gerin chế tạo có Iđm.A = 63 A; Icắt N = 6 kA; Uđm = 440 V; 4 cực. b) Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Điều kiện chọn cáp: khc.Icp ³ Itt = 15,8 A Trong đó: Itt - dòng điện tính toán của nhóm phụ tải Icp - dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây. khc - hệ số hiệu chỉnh, khc = 1 Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng áptômát: Kết hợp hai điều kiện trên chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo, tiết diện 4mm2 (4G4) với Icp = 53 A. c) Chọn áptômát nhánh: Các áptômát nhánh chọn giống nhau, mỗi áptômát nhánh cấp điện cho 3 bóng. Điều kiện chọn: Uđm.A ³ Uđm.m = 0,22 kV Iđm.A ³ Itt với Chọn 17 áptômát 1 pha, loại C60a do hãng Merlin Gerin chế tạo có Iđm.A = 40 A; Icắt N = 3 kA; Uđm = 440 V; 2 cực. d) Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm 3 đèn: Icp ³ Itt = 2,73 A Kết hợp hai điều liện trên chọn cáp đồng hạ áp 2 lõi tiết diện 1,5 mm2 với Icp = 37 A cách điện PVC do hãng LENS chế tạo. e) Kiểm tra độ lệch điện áp: Vì đường dây ngắn, các dây đều được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra sụt áp. Hình 5.3 - Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí CHƯƠNGVI TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY. VI.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 70% tổng số điện năng được sản xuất ra. Tính chung trong toàn hệ thống điện thường có 10 – 15 % năng lượng được phát ra bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối. Mạng điện xí nghiệp thường dùng điện áp tương đối thấp, đường dây lại dài phân tán đến từng phụ tải nên gây ra tổn thất điện năng lớn. Vì thế việc thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện trong xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng, không những có lợi cho bản thân các xí nghiệp, mà còn có lợi chung cho nền kinh tế quốc dân. VI.2. Chọn thiết bị bù. Để bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ không đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích … Các thiết bị bù đều có ưu, nhược điểm riêng. Ở đây ta lựa chọn các bộ tụ tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Thiết bị bù đặt tại thanh cái hạ áp của TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý, vận hành. VI.3. Xác định và phân bố dung lượng bù. VI.3.1. Xác định dung lượng bù. Bảng 6.1 – Số liệu tính toán các trạm biến áp phân xưởng. Tên trạm Stt (kVA) SđmB (kVA) (kW) Số máy RB () B1 779,25+j997,5 800 10,5 2 10,05 B2 1211,75+j1128,06 1000 13 2 7,96 B3 561,05+j817,96 500 7 2 17,15 B4 660+j1038 630 8,2 2 12,65 B5 522,25+j372 400 5,75 2 22,01 B6 618,5+j522,25 400 5,75 2 22,01 Công suất tính toán và cosj toàn xí nghiệp: S = 4352,8 + j4875,77 [kVA] Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Qb = P.(tgj1 - tgj2).a Trong đó: P - phụ tải tác dụng của nhà máy, kW. j1 - góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù, cosj1 = 0,67 tg = 1,108 j2 - góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù, cosj2 = 0,95 tg = 0,33 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. Qb - tổng dung lượng cần bù Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần thiết: Qb = P.( tgj1 - tgj2 ). a = 4352,8.(1,108 - 0,33).1 = 3386,48 VI.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng. Với nhà máy đồng hồ đo chính xác là xí nghiệp cỡ lớn do đó sơ bộ có thể tính bù cho xí nghiệp bằng cách đặt các bộ tụ tại thanh cái hạ áp các trạm biến áp phân xưởng. Từ trạm phân phối trung tâm về các máy biến áp phân xưởng là mạng hình tia gồm 6 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán như hình 6.1 và 6.2. Hình 6.2 - Sơ đồ thay thế mạng cao áp để phân bố dung lượng bù. 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 = = 4875,77 kVAr - phụ tải tính toán phản kháng tổng của nhà máy Ri - điện trở của nhánh thứ i [W], Ri = RB +RC RB - điện trở máy biến áp, W RB = [W] Với n là số máy biến áp trong trạm. UđmBA - điện áp định mức của máy biến áp, kV Sđm – công suất định mức của máy biến áp, kVA - tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp, kW Với máy biến áp B1 ta có: RB = [W] RC - điện trở của đường cáp, W RC = [W] với n là số đường cáp Rtd = - điện trở tương đương của mạng, W Số liệu tính toán điện trở các MBA trong bảng 6.3. Bảng 6.2 – Số liệu tính toán các đường cáp cao áp 35 kV. TT đường cáp Loại cáp F (mm2) Số lộ l (m) r0 (/km) R () 1 TPPTT-B1 Cáp đồng 3 lõi cách điện PVC, đai thép của hãng FURUKAWA 350 2 105 0,494 0,03 2 TPPTT-B2 350 2 63 0,494 0,02 3 TPPTT-B3 350 2 307 0,494 0,08 4 TPPTT-B4 350 2 67 0,494 0,02 5 TPPTT-B5 350 2 146 0,494 0,04 6 TPPTT-B6 350 2 163 0,494 0,04 Bảng 6.3 – Kết quả tính toán điện trở các nhánh. TT Tên nhánh RB () Rc () R = RB + Rc () 1 TPPTT-B1 10,05 0,03 10,08 2 TPPTT-B2 7,96 0,02 7,98 3 TPPTT-B3 17,15 0,08 17,23 4 TPPTT-B4 12,65 0,02 12,67 5 TPPTT-B5 22,01 0,04 22,05 6 TPPTT-B6 22,01 0,04 22,05 Thay số vào ta có: Điện trở tương đương toàn mạng cao áp: [W] Xác định dung lượng bù tại thanh cái hạ áp của các TBAPX: Tại mỗi trạm biến áp phân xưởng, vì phía 0,4 kV dùng thanh cái phân đoạn nên dung lượng bù được phân đều cho 2 nửa thanh cái. Chọn dùng các loại tụ điện bù 0,44 kV của DAE YEONG chế tạo. Kết quả tính toán và đặt bù cosj tại các trạm BAPX được ghi trong bảng 6.4. Bảng 6.4 – Kết quả tính toán và đặt bù cosj tại các trạm BAPX. Tên trạm Qbi (kVAr) Loại tủ bù Số pha Q (kVAr) Số lượng Qtb (kVAr) B1 670,83 DLE-4D175K5T 3 175 4 700 B2 715,43 DLE-4D125K5T 3 125 6 750 B3 626,85 DLE-4D175K5T 3 175 4 700 B4 778,11 DLE-4D100K5T 3 100 8 800 B5 222,67 DLE-4D125K5T 3 125 2 250 B6 372,92 DLE-4D100K5T 3 100 4 400 Tổng công suất của các tụ bù 3600 *) Cosj của nhà máy sau khi đặt bù: Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy: Q’ = Q – = 4875,77 – 3600 = 1275,77 tg = = 0,96. Kết luận: Sau khi lắp đặt bù cho lưới hạ áp của nhà máy, hệ số công suất của nhà máy đã đạt yêu cầu cần bù. Hình 6.3 – Sơ đồ lắp đặt tủ bù trạm B1 (các TBA khác lắp đặt tương tự). CHƯƠNG VII THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG B3 VII.1. Giới thiệu trạm biến áp phân xưởng B3 và sơ đồ nguyên lý. Trạm biến áp phân xưởng B3 35/0,4kV được thiết kế để cung cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1 và phân xưởng sửa chữa cơ khí với tổng công suất tính toán là Stt = 981,82 kVA cung cấp điện cho cả phụ tải loại I và loại III do đó ta phải đặt 2 máy biến áp. Hình 7.1.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 2 máy biến áp. VII.2. Lựa chọn các phần tử cơ bản của trạm. VII.2.1. Lựa chọn máy biến áp. Theo kết quả tính toán ở chương III ta đã có trong trạm biến áp B3 ta sử dụng 2 máy biến áp 500kVA-35/0,4kV do ABB chế tạo. Thông số của mỗi máy như sau: Bảng 7.1 - Thông số của máy biến áp sử dụng trong trạm B3. Nhà sản xuất Sđm (kVA) UC/UH (kV) (kW) (kW) Un (%) ABB 500 35/0,4 1,15 7 4,5 VII.2.2. Lựa chọn thiết bị cao áp của trạm biến áp B3. a) Chọn cáp cao áp. Theo kết quả tính toán ở chương III ta đã có cáp từ trạm phân phối đến trạm biến áp phân xưởng B3 là cáp 35kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA của Nhật Bản chế tạo có tiết diện 50mm2 – 2XLPE(3x50)mm2. Các điều kiện về phát nóng và ổn định nhiệt của cáp đã được kiểm tra thỏa mãn trong chương III. b) Chọn máy biến áp đo lường. Theo chương III đã chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo. Bảng 7.2 - Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS36. 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 s (kV) 170 U1đm ( kV) 35/ U2đm ( kV) 120/ Tải định mức ( VA ) 400 c) Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện. Theo chương III đã chọn BI loại 4ME16, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo. Bảng 7.3 - Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME16. Thông số kỹ thuật 4ME16 Uđm ( kV) 36 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ (kV) 70 U chịu đựng xung 1,2/50 s ( kV) 170 I1đm ( A) 5 – 1200 I2đm ( A) 1 hoặc 5 Iôđnhiêt 1s ( kA) 80 Iôđ động ( kA) 120 d) Lựa chọn dao cách ly cao áp. Theo chương III đã chọn được loại dao cắt 3DC do Siemens chế tạo. Bảng 7.4 - Thông số kỹ thuật của dao cách ly. Loại DC UĐM, kV Iđm, A INt , kA INmax, kA 3DC 36 630 25 50 e) Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp. Theo tính toán ở chương III, chọn loại cầu chì 3GD1 604-5B do hãng Siemens chế tạo. Bảng 7.5 - Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1 605-5B. Loại CC Uđm, kV Iđm, A IcắtNmin, kA IcắtN,kA 3GD1 604-5B 36 20 120 31,5 VII.2.3. Lựa chọn thiết bị hạ áp của trạm biến áp B3. a) Lựa chọn thanh góp hạ áp. Theo chương III đã chọn thanh góp bằng đồng có kích thước (10010) mm2, mỗi pha 1 thanh với Icp = 2310 ( A ). b) Chọn áptômát. Theo chương III ta đã chọn được áptômát tổng và áptômát phân đoạn là loại C1001N có các thông số như sau: Bảng 7.6 - Thông số của áptômát tổng. Loại Số lượng Uđm (V) Iđm (A) Icắt N (kA) Số cực C1001N 3 690 1000 25 4 và đã chọn được áptômát nhánh tới từng phân xưởng như bảng sau: Bảng 7.7 - Thông số của áptômát nhánh. Tên phân xưởng Stt (kVA) Itt (A) Loại SL Uđm (V) Iđm (A) IcắtN (kA) p/x lắp ráp số 1 738,89 561,31 NS630N 2 690 630 10 p/x sửa chữa cơ khí 254,56 386,76 C801N 1 690 400 25 c) Chọn cáp hạ áp tổng. Dòng điện tính toán để chọn cáp tổng là dòng quá tải của máy biến áp khi một máy sự cố: - Chọn theo điều kiện phát nóng. khc. Icp Isc Trong đó: Isc - dòng điện khi xảy ra sự cố. khc - là hệ số hiệu chỉnh, khc = k1.k2 k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k1 = 1. k2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong một rãnh. Ta chọn cáp đồng hạ áp do Len sản xuất, mỗi pha gồm 2 cáp 1 lõi có tiết diện là 400 mm2 có dòng cho phép là Icp = 2x662 = 1324 A và 1 cáp 1 lõi có tiết diện 400 mm2 làm dây trung tính. - Kiểm tra: Tra bảng PLVI.11 (trang 314-TL1) với 2 sợi cáp đặt trong một rãnh và cách nhau 300 mm thì k2 = 0,93. Vậy khc. Icp = 1.0,93.1324 = 1231,32 [A] > Isc = 1063,54 A Vậy ta chọn cáp 3PVC(2x400)+1PVC400. Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với áptômát. Dùng áptômát loại C1001N của hãng Merlin Gerin có dòng định mức là IđmA = 1000 A. Điều kiện: Vậy cáp đã thỏa mãn điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ. d) Lựa chọn các thiết bị đo đếm và các thiết bị phụ khác. Các đồng hồ đồ đo, đếm được chọn theo cấp chính xác. - Chọn đồng hồ đo Ampe kế (A) Ta có: Ilvmax = Như vậy ta chọn Ampe kế như sau: + Thang đo: 01500 A + Cấp chính xác: 1,5 - Công tơ vô công và công tơ hữu công là công tơ 3 pha có cấp chính xác như sau: + Công tơ vô công: 2 + Công tơ hữu công: 2 - Chọn Vol kế (V): + Thang đo: 0400 V + Cấp chính xác: 1,5 Khóa chuyển mạch: Khóa chuyển mạch thường có 7 vị trí trong đó có 3 vị trí pha, 3 vị trí dây và một vị trí cắt. - Chọn cầu chì bảo vệ Vol kế: Cầu chì bảo vệ Vol kế có dòng định mức Iđmcc = 5A. Bảng 7.8 - Thông số của các thiết bị đo đếm. Tên Kí hiệu Loại Cấp chính xác Công suất tiêu thụ, VA Cuộn áp Cuộn dòng Ampamet A $ - 379 1,5 0,5 Volmet V $ - 379 1,5 2 Owatmet tác dụng Wh N – 672M 2 1,5W 2,5 Owatmet phản kháng VArh N – 673M 2 3W 2,5 e) Chọn máy biến dòng. Chọn theo các điều kiện : - Điện áp định mức : Uđm.BI ³ 0,4kV - Dòng sơ cấp định mức : Iđm.BI ³ Chọn máy biến dòng loại DB19 do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo có các thông số như sau: Bảng 7.9 - Thông số kỹ thuật cuả biến dòng loại DB19. Loại Iđm (A) Cấp chính xác Sđm (VA) Dòng thứ cấp (A) Số cuộn dây thứ cấp BD19 1000 0,5 15 5 1 Các đồng hồ và biến dòng điện cùng đặt trong một tủ hạ áp nên khoảng cách dây nối rất ngắn và điện trở của các đồng hồ không đáng kể do đó phụ tải tính toán của mạch thứ cấp của máy biến dòng ảnh hưởng không nhiều đến sự sự làm việc bình thường trong cấp chính xác yêu cầu vì vậy không cần kiểm tra điều kiện phụ tải thứ cấp. f) Tính toán ngắn mạch để kiểm tra thiết bị điện đã chọn. Theo kết quả tính toán ngắn mạch tài điểm N0 ở chương IV: Điểm ngắn mạch tại thanh góp hạ áp của trạm biến áp phân xưởng B3. Tính toán ngắn mạch tại N0 IN0 = 17,42 Ixk0 =.1,8.IN0 = [kA] * Kiểm tra thiết bị điện đã chọn. Kiểm tra thanh góp hạ áp. Thanh góp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Ta chỉ cần kiểm tra lại theo điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động khi ngắn mạch. - Kiểm tra ổn định động: Lực tác dụng giữa các pha do dòng ngắn mạch: Ftt = 1,76.10-2. [kG] + Khoảng cách giữa các sứ, l = 60 cm. + Khoảng cách giữa các pha, a = 15cm + Dòng điện xung kích: ixk là dòng điện ngắn mạch xung kích phía hạ áp của trạm biến áp B5.theo chương IV ta đã tính được - Xác định mômen tính toán: - Xác định ứng suất tính toán: Trong đó: W - mômen chống uốn của thanh dẫn đặt đứng. Vậy ứng xuất tính toán xuất hiện trong thanh góp do tác dụng của lực điện động dòng ngắn mạch là: Thanh dẫn đồng có: scp.cu= 1400 kG/cm2> stt = 497,28 kG/cm2 - Thanh dẫn có dòng định mức Iđm > 1000A, không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn. Kiểm tra áptômát. - Với áptômát tổng và áptômát phân đoạn ta dùng loại C1001N có Icắtđm = 25 > IN0 = 17,42 kA Vậy áptômát đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động. Chọn và kiểm tra sứ đỡ hạ áp. Các điều kiện chọn sứ đỡ hạ áp: - Điện áp định mức của sứ: UđmsUđm.m = 0,38kV - Lực cho phép tác dụng lên đầu sứ: Trong đó: - lực tác động lên đầu sứ khi ngắn mạch ba pha, kG - lực cho phép tác động lên đầu sứ: - lực phá hoại định mức của sứ, kG. - lưc tính toán tác dụng lên thanh dẫn khi ngắn mạch 3 pha, kG. - Hệ số hiệu chỉnh: k = H : chiều cao của sứ. H’ : chiều cao từ đáy sứ lên trọng tâm tiết diện thanh dẫn. Tra bảng PL2.28 (TL1) ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà do Liên Xô chế tạo loại 0f - 1 -375 có các thông số như sau: Bảng 7.10 - Thông số của sứ cáp hạ. Loại sứ Uđm [kV] Fph [kG] H [mm] 0f - 1 - 375 1 375 154 - Kiểm tra sứ: K = Fcp = 0,6.Fph = 0,6.375 = 225(kG) Ftt = 138,41 kG, Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật. VII.3. Kết cấu trạm. Trạm được thiết kế làm 4 buồng: hai buồng đặt máy biến áp, một buồng cao thế và một buồng hạ thế. Với trạm này cần xây hố dầu dưới bệ máy biến áp, cần đặt cửa thông gió cho phòng máy và phòng cao áp, hạ áp (có che lưới mắt cáo) của ra vào phải có khóa chắc chắn và kín để phòng chim, rắn, chuột… Cụ thể như sau: + Hai buồng đặt máy biến áp: Mỗi buồng có kích thước 2,7x3,6x4m trong đó bố trí: Một máy biến áp 500kVA-35/0,4kV do ABB chế tạo Một hệ thống chiếu sáng là một bảng điện gồm 1 áptômát, 1 ổ cắm, 1 công tắc cấp điện cho 2 đèn sợi đốt 200W phía trên cửa ra vào. Dây dẫn trục dùng cáp PVC 500V-2x4mm2 ruột đồng, dây dẫn nhánh dùng cáp PVC500V-2x1,5mm2 ruột đồng. + Buồng cao thế: Kích thước 2,2x3,6x4m trong đó bố trí: Hai tủ cao thế: Mỗi tủ có nhiệm vụ nhận điện từ trạm phân phối trung tâm thông qua đường cáp ngầm để nối vào thanh cái cao áp, sau đó đưa điện áp vào phía cao áp của mỗi máy biến áp. Trong mỗi tủ có một cầu dao để cách ly máy biến áp khi sửa chữa, một cầu chì để bảo vệ quá tải và sự cố máy biến áp phía cao áp. Một hệ thống chiếu sáng là một bảng điện gồm 1 áptômát, 1 ổ cắm, và một công tắc cấp điện cho 2 bóng đèn sợi đốt 200W đặt phía trên cửa ra vào. Dây dẫn trục dùng cáp PVC 500V-2x4mm2 ruột đồng, dây dẫn nhánh dùng cáp PVC500V-2x1,5mm2 ruột đồng. + Buồng hạ thế: Kích thước 2,4x3,6x4m bao gồm: -Bảy tủ như sau: Tủ đặt áptômát phân đoạn. 2 tủ đặt áptômát tổng. 2 tủ đặt áptômát nhánh. 2 tủ bù cos. - Để kiểm tra thường xuyên trên mỗi thanh cái của máy biến áp có đặt 3 đồng hồ Ampe kế kèm theo biến dòng điện có tỷ số biến 2500/5A, 1 đồng hồ đo Volt, 1 khóa chuyển mạch đo điện áp pha-dây, 2 công tơ hữu công và vô công 3 pha. - Một hệ thống chiếu sáng là một bảng điện gồm 1 áptômát, 1 ổ cắm, và một công tắc cấp điện cho 2 bóng đèn sợi đốt 200W đặt phía trên cửa ra vào. Dây dẫn trục dùng cáp PVC 500V-2x4mm2 ruột đồng, dây dẫn nhánh dùng cáp PVC500V-2x1,5mm2 ruột đồng. Hình 7.2 – Sơ đồ mặt bằng mặt cắt trạm biến áp kiểu kín hai máy BA VII.4.Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xưởng B3. VII.4.1. Khái niệm về nối đất. Chức năng chủ yếu của hệ thống nối đất trạm biến áp phân xưởng trong trong nhà máy là đảm bảo chế độ làm việc của thiết bị điện và an toàn cho người và thiết bị. Khi có nối đất tốt, điện trở nối đất đủ nhỏ đảm bảo có thể dòng điện chạy qua người nhỏ không gây ra nguy hiểm tới tính mạng. Khi có trang bị nối đất dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện của thiết bị điện với vỏ bị hư hỏng sẽ chạy qua thiết bị theo dây dẫn nối đất xuống các điện cực và chạy tản vào trong đất. Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất. Các điện cực nối đất có thể là cọc hoặc thanh hay hỗn hợp cả cọc và thanh được chôn trực tiếp trong đất. Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. VII.4.2. Tính toán thiết bị nối đất. Tính toán thiết bị nối đất chủ yếu là tính toán điện cực nối đất còn dây dẫn nối đất được chọn sao cho đảm bảo về độ bền cơ học và ăn mòn. Hệ thống nối đất có 2 loại là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo: - Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác (trừ ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy) đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà, các công trình có nối đất, các vỏ bằng kim loại của cáp đặt trong đất để làm trang bị nối đất. - Nối đất nhân tạo thường được làm bằng các cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc chôn sâu dưới đất sao cho giảm được sự thay đổi của điện trở nối đất theo thời tiết. * Điện trở nối đất cho phép của bộ nối đất (Ryc). Các thiết bị điện làm việc ở cấp điện áp khác nhau và chế độ làm việc khác nhau thì yêu cầu về điện trở của trang bị nối đất cũng khác nhau. Đối với trạm biến áp phân xưởng có 2 cấp điện áp 35 kV và 0,4 kV trong đó phía hạ áp có điểm trung tính nối đất trực tiếp. Điện trở nói đất yêu cầu của trạm biến áp phân xưởng là: . Xác định điện trở cần thiết của bộ nối đất nhân tạo (Rnt): Khi xét đến nối đất tự nhiên song song với bộ nối đất thì điện trở của bộ nối đất nhân tạo được tính theo công thức sau: Công thức tính: Trong đó: - điện trở nối đất nhân tạo, . - điện trở nối đất yêu cầu, . - điện trở nối đất tự nhiên, . Nhưng vì không có các thông tin cụ thể về các công trình khác trong nhà máy vì vậy ta coi như không có nối đất tự nhiên vì vậy ta có: * Xác định điện trở suất tính toán của đất (). Trong tính toán nối đất ta phải dùng điện trở suất tính toán là trị số lớn nhất trong năm theo công thức sau: Trong đó: - hệ số tăng cao phụ thuộc vào điều kiện khí hậu nơi tiến hành xây dựng và hệ thống trang bị nối đất. - điện trở suất của đất theo giá trị trung bình, . Giả thiết rằng trong trạm biến áp phân xưởng được xây dựng trên một loại đất là đất khô. Hệ thống trang bị nối đất được dùng là hỗn hợp cả thanh và cọc. Tra bảng 2.1 (trang 12-TL3) được hệ số kmùa đối với các loại điện cực thanh ngang và cọc thẳng đứng chôn sâu 0,7m ở đất ẩm là: kmùat = 3 ; kmùac = 2. Điện trở suất tính toán của đất khi dùng thanh ngang là: Điện trở suất tính toán của đất khi dùng cọc thẳng đứng là: *Xác định điện trở tản của một điện cực thẳng đứng. Hệ thống nối đất bao gồm các thanh thép góc L70x70x7mm dài 2,5m được nối với nhau bằng thanh thép dẹt 40x4mm tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các cọc được chôn sâu cách mặt đất 0,7m và thanh chôn cách mặt đất 0,8m. Công thức dùng để tính toán với cọc: Trong đó: - là điện trở suất của đất tính toán theo cọc, . [m]. h - độ chôn sâu của cọc [m] l - chiều dài của cọc, [m]. d - đường kính của cọc, [m]. Vì cọc ta dùng loại thép góc có chiều rộng của cạnh là b = 0,07m nên ta phải qui đổi về điện cực tròn theo công thức: d = 0,95.b = 0,95.0,07 = 0,0665 m Áp dụng công thức trên với các số liệu ta được: Hình thức bố trí cọc: Ở đây ta bố trí các điện cực chạy theo hình vòng song song với chu vi của trạm biến áp phân xưởng điện, cực nọ cách điện cực kia 1 khoảng là a = 5,5 m tỷ số a/l = 5,5/2,5 = 2,2 Tra bảng 4 (trang 83-TL3): Với a/l = 2 tra được Với a/l = 3 tra được Bằng phương pháp nội suy tính được với a/l = 2,2 thì * Xác định điện trở tản của điện cực nằm ngang nối giữa các điện cực thẳng đứng. Trong đó: - điện trở suất của đất khi dùng điện cực thanh, . L - Chiều dài của thanh theo chu vi, L = (5,5+11).2 = 33 m. b - Chiều rộng của thanh dẹt, [m] h - độ chôn sâu của thanh, [m]. Thay các số liệu vào công thức trên ta được: Trong đó: - hệ số sử dụng của thanh ngang theo số điện cực thẳng đứng là 6 cọc tra bảng 6 (trang 84-TL3) được Tính điện trở nhân tạo của hệ thống nối đất trạm biến áp phân xưởng theo công thức sau: Như vậy hệ thống nối đất của trạm biến áp đã đạt yêu cầu. Hình 7.3 – Sơ đồ hệ thống nối đất cho trạm biến áp B3 CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY Nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp trung gian bằng đường dấy trên không, lộ kép, 35kV, kéo dài 6,5km, sử dụng loại dây AC-50. VIII.1. Một số quy định khi tính toán dây dẫn. Ta chọn vùng khí hậu loại III để tính toán đường dây trên không. Vùng khí hậu này có các số liệu sau : Bảng 8.1 – Số liệu về vùng khí hậu. Vùng khí hậu trong các điều kiện Nhiệt độ Tốc độ gió Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất v = 0 m/s Lúc nhiệt độ không khí cao nhất v = 0 m/s Lúc bão v = 35 m/s Tra bảng 4.59, bảng 4.61 (trang 172-TL2) và PL VII.3 (trang 317-TL1)ta tìm được các thông số về dây AC-50 phục vụ cho tính toán. Bảng 8.2 - Tỷ tải của dây AC-50. Loại dây FA (mm2) FFe (mm2) g1 (N/m.mm2) g2 (N/m.mm2) g3 (N/m.mm2) AC-50 48,3 8 32,9. 10-3 109. 10-3 114. 10-3 Bảng 8.3 - Đặc tính cơ lý của dây AC- 50. Vật liệu (N/mm2) E (N/mm2) A 157 61,6. 103 23. 10-6 16,234. 10-6 Fe 1175 196. 103 12. 10-6 5,102. 10-6 VIII.2. Lựa chọn các phần tử của đường dây. VIII.2.1. Chọn khoảng cột và loại cột - Khoảng cột : l = 125m - Dự định cho 2 lộ dây đi trên cùng 1 cột, dây dẫn 3 pha đặt trên 3 xà, mỗi xà cách nhau 1m, cột chôn sâu 2m. Chọn dùng cột ly tâm cao 12m, ký hiệu TL12. Tại các vị trí trung gian đặt một cột TL12B, tại vị trí đầu và cuối tuyến đặt 2 cột TL12C. Cột mua tại xí nghiệp bêtông ly tâm Đông Anh có thông số cho theo bảng 8.3. Bảng 8.4 - Thông số kỹ thuật của cột ly tâm TL12. Loại cột Quy cách d1/d2 - h Mác bê tông V (m3) M (kG) Lực đầu cột Pcp (kG) TL12B 190/330-12000 400 0,44 1200 720 TL12C 190/330-12000 400 0,44 1200 900 Như vậy toàn tuyến có 55 cột. Vị trí thứ nhất là cột xuất tuyến ở trạm biến áp trung gian, vị trí cuối là cột cuối sát tường bao của nhà máy. VIII.2.2. Chọn xà, sứ. Tại các cột trung gian sử dụng xà đơn (X1) Cột đầu và cột cuối dùng xà kép (X2) Xà làm bằng thép góc L73. 73 .7, dài 2m. Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60. 60 .6 Tổng số xà được sử dụng: 51X1 và 4X2 Tại các cột đều sử dụng sứ đứng thuỷ tinh do xí nghiệp thuỷ tinh cách điện Hải Phòng sản xuất. VIII.2.3. Chọn móng cột. Chọn dùng móng không cấp Với cột trung gian móng có kích thước : 1.1,2.2m Cột đầu và cột cuối móng có kích thước : 1,2.1,4.2m VIII.3. Kiểm tra khoảng cách an toàn, khả năng chịu lực. VIII.3.1. Kiểm tra khoảng cách an toàn của dây dẫn đối với mặt đất. a) Tính ứng suất và độ võng của dây dẫn. Độ võng là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây trong khoảng cột đến điểm treo cao của dây. Độ võng của dây dẫn được tính toán lần lượt theo các bước sau : - Xác định hệ số dãn nở dài của dây phức hợp AC-50 Trong đó: a - hệ số, = 6,038 EA - Môđun đàn hồi của vật liệu nhôm, N/mm2 EFe - Môđun đàn hồi của vật liệu thép, N/mm2  - Hệ số dãn nở dài của nhôm,  - Hệ số dãn nở dài của thép, = 19,204.10-6 - Xác định môđun đàn hồi của vật liệu dây phức hợp AC-50. = 80,696. 103 - Xác định hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC-50. - Xác định ứng suất cho phép của dây AC-50. Vì khi lực tác dụng lên dây dẫn, nhôm sẽ bị phá huỷ trước, nên phải dựa vào ứng suất của nhôm để tính toán. Ta lấy nhiệt độ môi trường chế tạo dây = 78,5 - Xác định ứng suất của dây AC-50 lúc bão và lúc = 105,898 = 99,772 - Xác định khoảng vượt tới hạn. Trong đó : gbão = g3 = 114.10-3 N/m.mm2, = g1 = 32,9.10-3 N/m.mm2 Với khoảng vượt của tuyến dây thiết kế l = 125m > lth = 102,533m thì ứng suất lớn nhất sẽ xuất hiện khi . - Giải phương trình trạng thái để tìm . + Trạng thái m : gm = g3 = 114. 10-3, , + Trạng thái n : gn = g1 = 32,9. 10-3, , Thay số vào phương trình trạng thái: Giải phương trình tìm được = 82,652 N/mm2 - Từ đây ta xác định được độ võng của dây dẫn theo công thức : = 0,78 m b) Kiểm tra khoảng cách an toàn. Điều kiện kiểm tra : Trong đó : hcp - Chiều cao thấp nhất cho phép của cột, hcp = 6m h - Chiều cao cột (h = 12m) f - Độ võng của dây (f = 0,78m) h1 - Khoảng cách từ điểm treo dây trên xà dưới cùng đến đỉnh cột (h1 = 2m) h2 - Độ chôn sâu cột (h2 = 2m) Vậy cột đã đảm bảo điều kiện an toàn. VIII.3.2. Kiểm tra uốn cột trung gian. Cột trung gian khi làm việc chịu các lực do gió bão tác động lên thân cột và tác động lên 6 dây AC-50 trong khoảng cột. Mô men do lực gió tác dụng lên cột gây ra MPc. - Tải trọng gió lên cột Trong đó:  - Hệ số biểu thị sự phân bố không đồng đều của gió trên khoảng cột (Với v = 35 m/s thì = 0,75) v - Tốc độ của gió (v = 35 m/s) C - Hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió (Với cột tròn thì C = 1,1) F - Diện tích mặt cột chịu gió, m2 = 2,6 Thay các thông số vào ta tính được : - Lực gió đặt vào cột ở độ cao : - Mômen do lực gió tác dụng lên thân cột gây ra : Mômen do lực gió tác dụng lên dây dẫn gây ra (MPd): - Tải trọng gió lên 1 dây: = 109. 10-3.50.100 = 545 - Lực gió lên dây đặt vào cột ở các độ cao 10m, 9m và 8m. - Mômen do lực gió tác dụng lên dây dẫn gây ra : Mômen tính toán của tổng các lực tác động lên lên tiết diện sát đất của cột. Trong đó : n - Hệ số quá tải, tra bảng 7.8 (trang 165-TL1) ta tìm được n = 1,2.  : Tổng mômen ngoại lực tác dụng lên cột = 7330,32 + 29430 = 36760,32 Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột  = 494,63 Ptt = 494,63 kG < Pcp = 720 kG Cột làm việc an toàn VIII.3.3. Kiểm tra uốn cột cuối. Xét 2 trường hợp sau. a) Trường hợp lực kéo dây lớn nhất. Cột cuối khi làm việc sẽ bị kéo về 1 phía bởi sức kéo của dây. Lực kéo của 1 dây gây ra : - Lực do sức kéo của dây đặt vào cột ở các độ cao 10m, 9m và 8m. - Mômen tính toán tổng đặt lên tiết diện cột sát mặt đất. Trong đó : n - Hệ số quá tải, tra bảng 7.8 (trang 165-TL1) ta tìm được n = 1,3  - Tổng mômen ngoại lực tác dụng lên cột. = 1,3.303326,64 = 394324,63 - Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột = 39432,46 N = 4019,62 kG b) Trường hợp gió bão lớn nhất. Lấy hướng gió nguy hiểm nhất với cột cuối là thổi dọc theo tuyến dây (Pd = 0) - Lực gió lên cột (2 cột). Pc = 2.1611,06 = 3222,12 - Lực kéo của dây Ở lúc bão, , đã tính được ở trên N/mm2 T1d = .(FA + FFe) = 105,898.(48,3+8) = 5962,06 - Mômen tính toán tổng đặt lên tiết diện cột sát mặt đất. - Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột = 4305,84 kG Cột cuối dùng 2 cột TL12C có lực đầu cột cho phép là 900kG Ptt = 4305,84 kG > Pcp = 2. 900 = 1800 kG Vậy cột làm việc không an toàn. Do điều kiện đất đai cho phép, quyết định đặt cho cột đầu và cột cuối 2 dây néo. VIII.3.4. Kiểm tra móng cột trung gian. - Ta có thể kiểm tra móng theo công thức: Trong đó: k - Hệ số an toàn cột trung gian, tra bảng 7.10 (trang 168-TL1) có k = 1,5. S - Tổng lực ngang đặt lên cột = 6.545+1611,06 = 4881,06 = 4,88 kN h2 - Độ chôn sâu (h2 = 2m) H’ - Độ cao trung bình đặt các lực ngang vào cột. Qo - Tổng trọng lượng đặt lên nền kể cả trọng lượng móng. - Với đất sét pha, cát pha ẩm tự nhiên có h2/b = 2/1 = 2 ta tra PLVII.9, PLVII.10 (trang 321-TL1) được: ko = 1,32 ; và C = 0,39 và Từ các thông số trên ta tính được: - Tính Qo : Bê tông có tỷ trọng : 24,5 kN/m3 Thể tích cột : 0,44 m3 Trọng lượng cột: Qc = 1200.9,81.10-3 = 11,77 Trọng lượng của móng: Qm = 1.1,2.2.24,5 = 58,8 Trọng lượng của dây là: Qd = g1.l.F = 32,9.10-3.125.6.(48,3+8) = 1389,203 = 1,39 kN Trọng lượng xà, sứ : Qx = 0,5 kN Qo = Qc + Qm + Qd + Qx = 11,77 + 58,8 + 1,39 + 0,5 = 72,46 Cuối cùng kiểm tra được khả năng chịu lật của móng cột trung gian 1,5. 4,88 = 7,32 kN < [kN] Móng làm việc an toàn. VIII.3.5. Thiết kế móng dây néo. Móng cột néo được làm bằng bê tông cốt thép mác 200 có kích thước 1.1,5.0,3m ; chôn sâu 2 m. Dây néo làm bằng dây thép bện có = 685 N/m, cỡ . Cột được giữ bằng 2 dây néo, các dây néo tạo với mặt đất 1 góc và tạo với nhau góc . a) Phân bố lực trên dây néo. Khả năng chống uốn của cột kép : Pcp = 18000N Lực đầu cột đối với cột cuối (đã tính ở phần trên) : Ptt = 42240,32 N Vậy 2 dây néo phải chịu lực : Ttt = Ptt - Pcp = 42240,32 - 18000 = 24240,32 Chiếu xuống mặt phẳng 2 dây néo () có : Tn = .24240,32 = 34280,99 ` Mỗi dây néo chịu một lực kéo là: T1 = T2 = = 19,79 kN b) Kiểm tra khả năng chống nhổ của móng. - Ta có thể kiểm tra móng theo công thức sau đây : Trong đó :  - Sức bền thụ động của đất Với đất sét pha cát ẩm tự nhiên tra PLVII.9, PLVII.12, PLVII.13 ta được : ; ; A = 1,704 ; B = 0,587 ; = 14,7 Từ d/h = 1/2 = 0,5 tra được Từ đó tính được : = 2,17 = 3,1 - Cuối cùng kiểm tra được khả năng chống nhổ của móng. Móng néo làm việc an toàn. c. Kiểm tra khả năng chịu kéo của dây néo. Khả năng chịu kéo của dây thép bện là : = 104,05 Ta có: Tgh = 104,5 kN > T1 = T2 = 19,79 thép bện thoả mãn yêu cầu. TÀI LIỆU THAM KHẢO TL1 - Thiết kế cấp điện (Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật). TL2 - Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500 kV (Ngô Hồng Quang – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật). TL3 - Hướng dẫn thiết kế kỹ thuật điện cao áp (Nguyễn Minh Chước).