Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy luyện kim màu

1208,5 2358,5 3 PX máy cán phôi tấm 1800 0,5 0,6 0,015 900 24,6 924,6 1200 1541 4 PX cán nóng 2400 0,5 0,6 0,015 1200 68,34 1268,34 1600 2113,9 5 PX cán nguội 2500 0,5 0,6 0,015 1250 23,69 1273,69 1666,7 2122,8 6 PX tôn 2000 0,5 0,6 0,015 1000 67,129 1067,129 1333,33 1778,6 7 PX sửa chữa cơ khí 0,015 96,484 6,15 103 128,38 164,34 8 Trạm bơm 800 0,6 0,75 0,015 480 19,44 499,44 423,32 665,92 9 Ban Quản láy và Phòng thí nghiệm 400 0,8 0,8 0,015 320 38,88 358,88 240 48,6 2.6.Xác định phụ tải toàn nhà máy Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy: Pttnm=Kđt.tti= 0,8.10059,42=8047,55 kw Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy: Qttnm=Kdttti=0,8.9637,734=7710,18 KWAr Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy Sttnm==11144,96 KVA Hệ số công suất toàn nhà máy cos=0,722. 2.7 Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho : ® min Trong đó : Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện đến phụ tải thứ i. Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0). x0 = ; y0 = ; z0 = Trong đó: Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng i. xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn. n: là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp. Thực tế ta bỏ qua toạ độ z. Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện. 2.8 Biểu đồ phụ tải điện: Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn các vị trí đặt máy biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất . Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính của phân xưởng đó theo một tỷ lệ lựa chọn. Nếu coi phụ tải mỗi phân xưởng là đồng đều theo diện tích phân xưởng thì tâm vòng tròn phụ tải trùng với tâm của phân xưởng đó. Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra hai thành phần: +Phụ tải động lực +Phụ tải chiếu sáng a) Bán kính Ri = : trong đó m là tỉ lệ xích,chọn m=3 kVA/mm2 b) Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải: acs = Stt Tên phân xưởng Pcs (kW) Ptt (kW) Stt (kVA) Tâm phụ tải R(mm) alpha (độ) x(cm) y(cm) 1 Phân xưởng luyện kim 75,94 2525,94 3157,42 10,5 3,7 18 10,8 2 PX lò Martin 54,675 2004,7 2358,5 10 2 16 9,8 3 PX máy cán phôi tấm 24,6 924,6 1541 6,8 2,5 13 9,6 4 PX cán nóng 68,34 1268,34 2113,9 6,2 3,3 15 19,4 5 PX cán nguội 23,69 1273,69 2122,8 2,5 3,7 15 6,7 6 PX tôn 67,129 1067,129 1778,6 5 5,9 13,7 22,6 7 PX sửa chữa cơ khí 6,15 103 164,34 2 7 4,2 21,5 8 Trạm bơm 19,44 499,44 665,92 10,5 7 8,5 14 9 Ban Quản lý và Phòng thí nghiệm 38,88 358,88 48,6 3 0,9 2 39 Tâm phụ tải của nhà máy: x0 = = 7,31(cm) y0 = = 3,6(cm) Hình 2. Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP Với quy mô của nhà máy luyện kim màu như trên thì ta cần đặt một trạm phân phối trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian về rồi phân phối cho các biến áp phân xưởng. Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT.Nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư trong mạng cũng lớn hơn.Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤35 kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn. 2.1 Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm: Vị trí tốt nhất để đặt TBATG , TPPTT đó chính là tâm phụ tải. Theo tính toán ở trên ta tìm được tâm phụ tải là điểm M(7,31;3,6). 2.2.Xác định vị trí, số lượng và dung lượng của các trạm biến áp phân xưởng: Các trạm biến áp được lựa chọn dựa trên nguyên tắc sau: - Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành sữa chữa, an toàn và kinh tế. - Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt,chế độ làm việc của phụ tải. - Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, nhưng độ tin cậy không cao. Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 MBA , hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA. Dung lượng MBA được chọn theo điều kiện : n.khc.SdmB ³ Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1 MBA) (n-1)khc.kqt.SdmB ³ Sttsc Trong đó: n: là số máy biến áp có trong trạm biến áp khc: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ khc=1 kqt: là hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một tải < 0,93. Sttsc: là công suất tính toán sự cố.Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường. Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại 3 nên Sttsc=0,7Stt Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà maý để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt vận hành, sữa chữa, thay thế. Căn cứ vào công suất , vị trí và yêu cầu cung cấp điện của phân xưởng ta lựa chọn 7 trạm biến áp phân xưởng: Trạm B1 cung cấp cho phân xưởng luyện kim Trạm B2 cung cấp điện cho phân xưởng lò martin Trạm B3 cung cấp cho phân xưởng máy cán phôi tấm,ban quản lý phòng thí nghiệm Trạm B4 cung cấp cho phân xưởng cán nóng Trạm B5 cung cấp cho phân xưởng cán nguội,phân xưởng sửa chữa cơ khí Trạm B6 cung cấp cho phân xưởng tôn Trạm B7 cung cấp cho trạm bơm Các trạm đều đặt 2 máy,các máy đều dùng máy sản xuất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh nhiệt độ Trạm B1: SđmBA0,7.Stt1:1,4=0,7.3157,42:1,4=1578,71 KVA Chọn 2 MBA 1800-10/0,4. *Trạm B2 SđmBA0,7.Stt2:1,4=0,7.2358,5:1,4=1179,25KVA Chọn 2 MBA 1800-10/0,4 Tương tự,kết quả chọn MBA 10/0,4 cho từng phân xưởng như sau: STT Tên phân xưởng Stt,KVA Số máy SđmBA,KVA Tên trạm 1 Phân xưởng luyện kim 3157,42 2 1800 B1 2 PX lò Martin 2358,5 2 1800 B2 3 PX máy cán phôi tấm, ban quản lý phòng thí nghiệm 1589,6 2 1000 B3 4 Phân xưởng cán nóng 2113,9 2 1800 B4 5 Phân xưởng cán nguội,phân xưởng sửa chữa cơ khí 2287,14 2 1800 B5 6 Phân xưởng tôn 1778,6 2 1000 B6 7 Trạm bơm 665,92 2 560 B7 2.3.Lựa chọn phương án đi dây. Đường dây từ trạm biến áp khu vực về trung tâm cung cấp (trạm BATG ) của nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép. Nhận thấy rằng giá của các máy biến áp 35/0,4KV rất đắt nên ta loại luôn phương án dùng trạm phân phối trung tâm mà dùng 1 mấy giảm áp 35/10 KV Vì lấy công suất từ nguồn có điện áp 35KV nên khi truyền tải về trạm BATG phải đặt 1 máy giảm áp 35/10 KV cấp cho toàn nhà máy có công suất Sttnm=11144,96 KVA Chọn 2 MBA có công suất : 7500KVA có UN=7,5%; i0=3,5 %,P0=24 ; PN=75 RB=1,5 XB=8,24 Mạng cao áp của các phân xưởng trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia với. Sơ đồ này có ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các trạm biến áp của các phân xưởng đểu được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện biện pháp bảo vệ, tự động hoá và dễ vận hành. Để đảm bảo mĩ quan và an toàn các đường dây trong nhà máy đều dùng dây cáp và đặt trong hào cáp xây dựng theo các tuyến giao thông nội bộ. Chọn cáp theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt.Đối với nhà máy luyện kim màu làm việc 3 ca,Tmax =300(10+a)=300(10+8)=5400h Sử dụng lõi cáp đồng,tra bảng tìm được jkt=2,7A/mm2 Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt= Mặt khác do cáp từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng đều là lộ kép nên: Imax = Sau khi chọn cáp ta phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng : K1.K2.Icp ³Isc Trong đó: K1: Hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp ,ở đây K1=1 K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh .Ở đây ,mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm .Có K2=0.93 Do khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp U của dây cáp. Vì lựa chọn trạm biến áp cố định nên dây cáp cũng không thay đổi trong các phương án căn cứ vào việc đi dây nên ta chia ra 2 phương án lựa chọn: Phương án 1 : Các trạm biến áp được cấp điện trực tiếp từ trạm BATG Phương án 2 : Các trạm xa trạm BATG được cấp liên thông qua các trạm gần trạm BATG Sau đây ta sẽ trình bày về cách lựa chọn phương án : Tất cả những chi tiết giống nhau của hai phương án ta không tính đến, ở đây chỉ khác nhâu về việc chi phí đường dây cao áp cho từng phương án : Phương án 1: các trạm được cấp trực tiếp từ nguồn +Tiến hành tính toán chi tiêt cho từng trạm :Udm=10kv Từ trạm BATG về TBA B1 Ta có : Imax = =91,147 (A) Tiết diện kinh tế của cáp : Fktt ==33,758 (mm2) Tra bảng tiết diện dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F= 35(mm2) và có Icp= 170 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : 0.93*Icp=0.93.170=158,1(A) >Isc=2.Imax=2.91,147=182,294 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 (mm2) và có Icp=170 (A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B2: Ta có : Imax == 68,084 (A) Tiết diệnkinh tế của cáp: Fkt = = 25,22 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện = 25 (mm2) và có Icp=140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93.Icp=0.93.140=130.2 (A) <Isc=2.Imax=2.68,084=136,168 (A) Vậy cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=35 (mm2) và có Icp= 170(A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B3: Ta có : Imax == 45,89 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt= = 16,99 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93.Icp=0.93.140=130.2(A) >Ics=2.Imax=2.45,89=91,78(A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B4: Ta có : Imax == 61,02 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fktt = 22,6 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25(mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0.93.Icp=0.93.140=130.2 (A) >Ics=2.Imax=2.61,02=122,04 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp=140 (A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B5: Ta có : Imax == 66,02 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fkt= = 24,45 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25(mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp=0,93.140=130,2 (A) <Isc=2.Imax=2.66,02=132,04 (A) Vậy cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 35 (mm2) và có Icp=170 (A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B6: Ta có : Imax == 51,34 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fkt= = 19 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25(mm2) và có Icp= 140 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp=0,93.140=130,2 (A) >Isc=2.Imax=2.51,34=102,68 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp=140 (A) Từ trạm BATG về trạm biến áp B7: Ta có : Imax == 19,22 (A) Tiết kiệm kinh tế của cáp: Fkt= = 7,2 (mm2) Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện= 16(mm2) và có Icp= 87 (A). Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.Icp=0,93.87=80,91 (A)>Isc=2.Imax=2.19,22=38,44 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp=1407A) Từ những phân tích trên có thể đưa ra hai phương án thiết kế mạng cao áp như sau : Chọn cáp hạ áp từ biến áp phân xưởng về các phân xưởng : * Tính toán lựa chọn cho phân xưởng sửa chữa cơ khí: . Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xét là hộ tiêu thụ loại III Imax ===237,2A chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2 = 1 Điều kiện chọn cáp Icp ³Imax Tra phụ lục PL4.29( sách hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng) chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện F= 70 mm2 với Icp = 254 A. * Tính toán lựa chọn cho Ban Quản lý và phòng Thí nghiệm: Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ lọai III nên được cấp từ phía hạ áp của phân xưởng ở cấp 0,4 KV Imax ===70,15A Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2=1, Điều kiện chọn cáp Icp ³Imax Tra phụ lục PL4.29 chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện F=16 mm2 với Icp = 87 A. Ở trên ta đã trình bày chọn đường dây cao áp từ trạm PPTT đến cá trạm của phân xưởng , bảng sau đây cho ta biết rõ về chiều dài đường dây và chi phí đầu tư của từng trạm. Đường cáp F(mm2) l (m) R0 (W) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103 đ) BATG-B1 2(3*35) 99 0.524 145 28710 BATG-B2 2(3*35) 100 0.524 145 28710 BATG-B3 2(3*25) 45 0,727 125 11250 B3- 9 (4*10) 200 1,83 33,9 13560 BATG-B4 2(3*25) 10 0,727 125 2500 BATG-B5 2(3*25) 202 0,727 125 10100 B5-7 (4*70) 72 0.368 113,1 16286,4 BATG-B6 2(3*25) 90 0,727 125 22500 BATG-B7 2(3*25) 157 1,83 125 39250 Tổng vốn đầu tư cho đường dây K1= 173616400VNĐ Tiếp theo xác định tổn thất công suất tác dụng = .10-6 (KW) dựa vào công thức trên ta có bảng kết quả tính tổn thất công suất tác dụng như sau : Đường cáp F,mm2 L,m R0, R, S,KVA ,kw BATG-B1 2(3*35) 99 0.524 0,026 3175,42 2,62 BATG-B2 2(3*35) 100 0.524 0,0262 2358,5 1,46 BATG-B3 2(3*25) 45 0,727 0,0164 1589,6 0,417 B3- 9 (4*10) 200 1,83 0,366 48,6 0,2435 BATG-B4 2(3*25) 10 0,727 0,0036 2113,9 0,16 BATG-B5 2(3*25) 202 0,727 0,075 2287,14 3,925 B5-7 (4*70) 72 0.368 0,013 164,34 2,195 BATG-B6 2(3*25) 90 0,727 0,0375 1778,6 1,03 BATG-B7 2(3*25) 157 1,83 0,1435 655,92 0,6175 Cộng tổng ta có : 1=12,668 kw Ta có Tmax=4500h, theo công thức kinh nghiệm ta có : =(0,124+Tmax.10-4)2.8760=2886,2h Lấy avh=0,1; atc=0,2 , c=750 đ/kwh Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1 là : Z1=(avh+atc).K1+.c. Z1 =(0,1+0,2). 173616400+12,668.750.2886,2=79.506.706đ Phương án 2:Các trạm B2, B7được cấp thông qua trạm B1: Ta phải tính toán lựa chọn cáp từ trạm BATG đến trạm B1. Imax==178,2A Với Jkt=2,7 A/mm2, suy ra Fkt=178,2/2,7=65,99mm2 Chọn cáp có tiết diện 70mm2 có 3 lõi , tra bảng suy ra r0=0,268 Các cáp còn lại chon tương tự như ở phương án 1 . ta có các số liệu ghi trong bảng sau. Đường cáp F(mm2) l (m) R0 (W) Đơn giá (103đ/m) Thành tiền (103 đ) BATG-B1 2(3*70) 99 0,268 208 41184 B1-B2 2(3*35) 90 0.524 145 26100 BATG-B3 2(3*25) 45 0,727 125 11250 B3- 9 (4*10) 200 1,83 33,9 13560 BATG-B4 2(3*25) 10 0,727 125 2500 BATG-B5 2(3*25) 202 0,727 125 10100 B5-7 (4*70) 72 0.368 113,1 16286,4 BATG-B6 2(3*25) 90 0,727 125 22500 B1-B7 2(3*25) 68 1,83 125 17000 Tổng vốn đầu tư cho đường dây K2= 160480400VNĐ Tương tụ như ở phương án 1 , ta vẫn có tổn thất công suất tác dụng = .10-6 (KW) dựa vào công thức trên ta có bảng kết quả tính tổn thất công suất tác dụng như sau : Đường cáp F,mm2 L,m R0, R, S,KVA ,kw BATG-B1 2(3*70) 99 0,268 0,013 6171,84 4,95 B1-B2 2(3*35) 90 0.524 0,0236 2358,5 1,307 BATG-B3 2(3*25) 45 0,727 0,0165 1589,6 0,417 B3- 9 (4*10) 200 1,83 0,183 48,6 0,2435 BATG-B4 2(3*25) 10 0,727 0,0036 2113,9 0,16 BATG-B5 2(3*25) 202 0,727 0,075 2287,14 3,925 B5-7 (4*70) 72 0.368 0,013 164,34 2,195 BATG-B6 2(3*25) 90 0,727 0,0375 1778,6 1,03 B1-B7 2(3*25) 68 1,83 0,062 655,92 0,2665 Cộng tổng ta có : 2=14,495kw Ta có Tmax=4500h, theo công thức kinh nghiệm ta có : =(0,124+Tmax.10-4)2.8760=2886,2h Lấy avh=0,1; atc=0,2 , c=750 đ/kwh Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1 là : Z2=(avh+atc).K2+.c. Z2=(0,1+0,2). 160,.480200+14,495.750.2886,2=79.520.662đ Nhận xét : So sánh hai phương án . Phương án Ki,106 đ Y ,106 đ Zi, 106 đ 1 173.616400 36,994762 79.506.706 2 160.480200 43,377333 79.520.662 Vậy ta chọn phương án 1 vì tổng chi phí ít hơn. Tức là chon phương án đi dây trực tiếp từ trạm BATG tới các phân xưởng của nhà máy. 2.4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn 2.4.1 Chọn dây dẫn từ hệ thống điện về trạm BATG Đường dây cung cấp từ hệ thống điện đến trạm BATG dài 12 km, sử dụng đường dây trên không AC ,lộ kép Tmax= 4500h nên tra bảng ta được Jkt=2,7 a/mm2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn. Ittnm ==92A Tiết diện kinh tế Fkt= 34 mm2 Chọn dây nhôm lõi thép F=35mm2 ,dây lộ kép cách nhau 2m có r0= 0,85 ,x0=0,403 . R= r0/2=0,85.12/2=5,1 X=x0/2=0,043.12/2=2,418 1,70KV DU< DUcp = 5%Uđm= 1,750 KV VËy d©y dÉn ®· chän tháa m·n ®iÒu kiÖn tæn thÊt ®iÖn ¸p cho phÐp 2.4.2.Tính toán ngắn mạch để lựa chọn thiết bị bảo vệ Mục đích tính ngắn mạch là để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác cao nên có thể dùng những phương pháp gần đúng và ta có giả thiết sau: - cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống. - Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng . Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia , mạng điện tính toán là mạng điện hở , một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán ngắn mạch đơn giản trực tiếp trong hệ thống có tên . - Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt dao cách ly , aptomat… - Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạch , nếu bỏ qua trong tính toán sẽ phải sai số lớn dẫn đến chọn thiết bị không chính xác. 2.4.2.1.Tính toán ngắn mạch phía cao áp : Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp ,do không biết cấu trúc cụ thể của mạng lưới điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch phía cao hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn .Sơ đồ nguyen lí và sơ đồ thay thế được trình bày trên hình vẽ sau: HTĐ ĐDK MC cáp DCL CC N1 Ni’ Ni N2 - Sơ đồ nguyên lý: BATG Sơ đồ thay thế: N1 N2 HT XHT ZD ZPPTTTTTTTTTTTTTTT ZBAPX ZC Ni Ni’ Để lựa chọn ,kiểm tra dây dẫn và các thiết bị điệ cần tính toán 5 điểm ngắn mạch sau: N1- Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp . Ni-Điểm ngắn mạch phía cao áp và các trạm biến áp để kiểm tra cáp và các thiết bị cao áp trong trạm . +Điện kháng hệ thống : XHT = SN – Công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian .SN= 250 MVA U -Điện áp của nguồn .U=35 kV +Điện trở và điện kháng đường dây : R= X= *Tính ngắn mạch tại thanh góp trạm phân phối trung tâm: R=Rdd = 5,1 X=Xdd +XHT=2,418+4,9=7,32 Ixk = 1,8 IN =1,8. .2,26=5,75A Đường cáp F,mm2 L,m R0, R, X, BATG-B1 2(3*35) 99 0.524 0,026 0,005 BATG-B2 2(3*35) 100 0.524 0,0262 0,0053 BATG-B3 2(3*25) 45 0,727 0,0164 0,002 B3- 9 (4*10) 200 1,83 0,366 BATG-B4 2(3*25) 10 0,727 0,0036 0,0005 BATG-B5 2(3*25) 202 0,727 0,075 0,01 B5-7 (4*70) 72 0.368 0,013 BATG-B6 2(3*25) 90 0,727 0,0375 0,005 BATG-B7 2(3*25) 157 1,83 0,1435 0,0086 Tính toán tương tự như trên cho các điểm ngắn mạch tại các trạm biến áp phân xưởng ,ta có bảng sau: Điểm ngắn mạch IN (kA) Ixk (kA) N1 2,26 5,75 N2 1,2 3,05 NB1 1,19 3,03 NB2 1,19 3,03 NB3 1,195 3,042 NB4 1,195 3,042 NB5 1,193 3,037 NB6 1,194 3,038 NB7 1,192 3,034 2.4.2.2 Chọn và kiểm tra thiết bị a.Lựa chọn và kiểm tra máy cắt ,thanh dẫn của trạm BATG: *Máy cắt loại 8DC11 dược chọn theo các tiêu chuẩn sau: Điện áp định mức : UdmMC ³UdmL Dòng điện định mức ; IdmMC ³ICB Dòng điệncắt dịnh mức : Idmcat ³ IN Dòng ổn định động cho phép: Idm.d ³Ixk Dòng ổn định nhiệt : ICB=1,4Iđm=1,4.7500/(.35)=173,205 A *Chọn máy cắt đường dây trên không 10 kV: chọn máy cắt SF6 , loại 8DB11 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số LOẠI Udm(kV) Idm(kA) Idmc(kA) I0(kA) 8DC11 12 1250 63 25 Kiểm tra : IdmMC³Icb Idmc ³IN =2,26kA Idm.d ³Ixk =5,75 KA Máy cắt có dòng định mức Idm > 1250A do đó không cần phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. b.chọn và kiểm tra BU -Máy biến điện áp được chọn theo các tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm ³Udmmang=10 kV Với tiêu chuẩn trên ta chọn loại BU 3 pha 5 trụ do Liên Xô chế tạo loại HTM-10 có các thông số sau: LOẠI UĐM (V) CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC THEO CẤP (VA) SĐM (VA) SƠ CẤP THỨ CẤP 0.5 1 3 HTMK-10 10000 100 120 200 320 1000 c.Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện: -Máy biến dòng điện được chọn theo các tiêu chuẩn sau : Điện áp định mức : Udm ³ Udmmang = 10 kV IđmBI=173,205:1,2=144,3375A Với tiêu chuẩn trên ta chọn loại BI có do liên xô chế tạo có các thông số sau: loại Uđm KV Iđm A Số cuộn dây thứ cấp TH10 10 3-400 2 d. Lựa chọn chống sét van : Chống sét van được chọn theo cấp diện áp Udmm=10 kV Vậy ta chon loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Udm=10 kV *Chọn thiết bị cho trạm biến áp phân xưởng a/Chọn và kiểm tra dao cách ly cấp 10 kV Điều kiện chọn và kiểm tra : Điện áp định mức , kV : UdmDCL ³Udm.m Dòng điện lâu dài định mức , A : Idm.DCL ³Icb Dòng ổn định động , kA : idm.d ³ixk Dòng ổn định nhiệt , kA :t dm.nh *I2dm.nh ³tqd *I2µ Chọn dao cách ly ngoài trời , lưỡi dao quay trong mặt phẳng nằm ngang loại 3DC do SIEMENS chế tạo có thông số như sau : LOẠI Udm (kV) Idm(A) INT(kA) TNmax(kA) 3DC 12 500 50 80 kiểm tra : UdmDCL ³Udm.m =10 kV Idm.DCL³ Icb = 173,205 A INmax ³ixk =5,75 kA Vậy dao cách ly đã chọn thỏa mãn b.Chọn và kiểm tra cầu chì - cầu chì được chọn là cầu chì có các số liệu sau : Điện áp định mức Uđm.cc ³ Uđm.m = 10 kV. Dòng điện định mức : Iđm.cc ³ Ilvmax Dòng điện cắt định mức Iđm.cắt ³ IN3 Đối với trạm biến áp B1 Uđm.cc ³ Uđm.m = 10 kV Iđm.cc ³ Ilvmax=1,4Iđm=1,4.1800: (.10)=145,49 A Iđm.cắt ³ IN3=1,19 A Vậy chọn cầu chì tự rơi do CHANGE chế tạo,loại C710-222PB có Iđm=200A,IN=10A Tương tự đối với trạm biến áp còn lại,ta có kết quả như bảng sau: Trạm Loại Uđm Iđm IN B1 C710-222PB 15 200 10 B2 C710-222PB 15 200 10 B3 C710-112PB 15 100 10 B4 C710-222PB 15 200 10 B5 C710-222PB 15 200 10 B6 C710-112PB 15 100 10 B7 C710-112PB 15 100 10 c.Lựa chọn và kiểm tra Aptomat ( chỉ dung cho mạng hạ áp) Với 2 MBA ta đặt 2 tủ Aptomat tổng và 2 tủ Aptomat phân nhánh và 1 tủ aptomat phân đoạn . Mỗi tủ aptomat nhánh đặt 2 aptomat . Aptomat được chọn theo dòng làm việc lâu dài : IdmA ³ Ilvmax = Itt UdmA ³ Udm.m =0,4 KV Với aptomat tốngau máy biến áp , để dự trữ có thể chọn theo dòng định mức của MBA Idm A ³ I dm B Aptomat tổng được kiểm tra khả năng cắt ngắn mạch : Icắt ³IN Các aptomat được chọn trong mạng cho trong bảng sau (tra bảng PL3.4): TBA LOẠI SỐ CỰC Itt (A) UDM(KV) IDM(kA) IN(kA) B1 2*1800kVA M40 3 3637,3 690 4000 75 B2 2*1800kVA M40 3 3637,3 690 4000 75 B3 2*1000kVA M25 3 2020,7 690 2500 55 B4 2*1800kVA M40 3 3637,3 690 4000 75 B5 2*1800kVA M40 3 3637,3 690 4000 75 B6 2*1000kVA M25 3 2020,7 690 2500 55 B7 2*560kVA M12 3 1131,6 690 1250 40 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY 3.1.Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng trong nhà máy. Phần lớn hộ công ngiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lần công suất phản kháng(PK) Q .Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là : động cơ không đồng bộ , máy biến áp , đường dây và các thiết bị khác … 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 XN này tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện năng được sản xuất ra , hệ số công suất cos là một trong các chỉ tiêu để đánh giá XN dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không . nâng cao hệ số công suất cos là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất trong quá trình SX , PP và sử dụng điện năng . Phần lớn các thiết bị tiêu dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q , P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện , còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong máy điện xoay chiều , nó không sinh ra công. Qúa trình trao đổi công suất Q giữa MF và hộ tiêu thụ là một quá trình dao động . mỗi chu kỳ của dòng điện , Q đổi chiều 4 lần , giá trị trung bình của Q trong mỗi chu kỳ của dòng điện bằng không . việc tạo ra công suất phản kháng đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay MF điện . mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn . vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây , người ta đặt gần các hộ tiêu dùng điện các máy sinh ra Q để cung cấp trực tiếp cho phụ tải làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng . khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi do đó hệ số công suất cosjtn của mạng được nâng cao Q,P và góc có quan hệ sau: j =arctgP/Q Khi lượng P không đổi , nhờ có bù công suất phản kháng , lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống do đó góc giảm , kết quả là cos tăng lên . Hệ số công suất cosj được nâng cao lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau : + Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. + Giảm được tổn thất điện áp tổng mạng điện . + Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp . + Tăng khả năng phát của các máy phát điện 3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ 1. Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên : Là tìm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng tiêu thụ như : hợp lý hoá các QT sản xuất , giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ cosφ công suất hợp lý hơn ... nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên rất cosφ lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không phải đặt thêm thiết bị bù . 2. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng biện pháp bù công suất phản kháng : Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ điện để cung cấp công suất PK theo yêu cầu của chúng , nhờ vậy sẽ giảm được lượng CSPK pha truyền tải trên đường dây theo yêu cầu của chúng . 3.Chọn thiết bị bù : Để bù công suất PK cho các HTCC điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ . Ở đây ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên lắp ráp,vận hành và bảo quản dễ dàng.Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ , vì thế có thể tuỳ theo sự phát triển của các phụ tải trong qáy trình SX mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc . Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù ,các bộ tụ điện bù có thể đặt ở PPTT(TBAPP) , thanh cái cao áp của TBATG , tại các tủ phân phối ,tủ động lực hoặc tại đầu cực các phụ tải lớn . để xác định chính xác vị trí và dùng PA đặt bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể . Song theo kinh nghiệm thực tế trong trường hợp công suất và dung lượng bù công PK của các nhà máy , TB không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái hạ áp của các TBATG để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lý . 3.2 Xác định dung lượng bù. 3.2.1.Tính hệ số cosjtn(hệ số công suất tụ nhiên) của toàn nhà máy Hệ số cosjtn tổn thất do nhà nước quy định là 0.85 ~ 0.9 ; như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cos φ. 3.2.2. Xác định dung lượng bù . Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức :Qbù = Pttnm (tgj1 - tgj2) Trong đó : Pttnm - phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy (kw) j 1 – góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù cosj1 = 0,722 j2– góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù cos j2 = 0,95 Ta có cosj1 = 0,722 ® tgj1= 0,958 cosj2 = 0,9 ® tgj2 = 0,484 Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù cần thiết : Qbù = Pttnm (tgj1 - tgj2)= 8047,55.(0,958-0,484)=3814,54 Kvar 3.2.3 Chọn thiết bị bù và vị trí đặt. *Chọn vị trí đặt thiết bị bù Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp , tổn thất điện năng cho đối tượng dung điện là đặt phân tán các hộ tiêu thụ cho từng động cơ điện . Tuy nhiên nếu đặt phân tán qua thì sẽ không có lợi về vốn đầu tư , lắp đặt và quản lý vận hành. Vì vậy việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng .Theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù ở phía hạ áp của TBA phân xưởng tại tủ phân phối . Và ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đồng /kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị tổn thất điện năng qua máy biến áp. *Chọn thiết bị bù Để bù công suất phản kháng cho nhà máy có thể dung các thiết bị bù sau: +Máy bù đồng bộ : Có khả năng điều chỉnh trơn. Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (có thể tiêu thụ công suất phản kháng) Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào , chủ yếu phu thuộc vào dòng kích từ . Lắp ráp vận hành phức tạp. Gây tiếng ồn lớn. Tiêu thụ một lượng công suất tác dụng lớn. +Tụ điện tĩnh : Tổn thất công suất tác dụng ít. Lắp đặt , vận hành đơn giản , ít bị sự cố. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ . Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ. Giá thành rẻ . Công suất phản kháng phát ra theo bậc thang và không thể thay đổi được . Thời gian phục vụ , độ bền kém. Từ các đặc điểm trên , ta nhận thây có thể lựa chọn thết bị bù là các tụ điện tĩnh . Nó có ưu điểm là giá một đơn vị phản kháng phát ra là không đổi nên thuận lợi cho việc chia nhỏ thành nhóm và đặt gần các phụ tải . Mặt khác , tụ điện tĩnh tiêu thụ rất ít công suất tác dụng , từ 3 ~5 W và vận hành đơn giản ít sự cố. 3.2.4 Tính toán phân phối dung lượng bù Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia . Qbi=Qi – ((Qnm - Qbù)/Ri ). Rtđ 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: công suất phản kháng toàn nhà máy Ri : điện trở của nhánh thứ i () Rtđ : điện trở tương đương của mạng () -Điện trở tương đương của nhánh TBAPP-B1 (đường dây kép) TÊN NHÁNH RB (W) RC(W) Ri=RB +RC(W) BATG-B1 0,74 0,026 0,766 BATG-B2 0,74 0,0262 0,7662 BATG-B3 1,5 0,0164 1,8824 B3- 9 0,366 BATG-B4 0,74 0,0036 0,7436 BATG-B5 0,74 0,075 0,828 B5-7 0,013 BATG-B6 1,5 0,0375 1,5375 BATG-B7 3 0,1435 3,1435 => Rtđ= 0,16 Sơ đồ thay thế mạng cao áp nhà máy dung để tính toán công suất bù tại thanh cái hạ áp các TBA phân xưởng: Tính công suất bù Qb1 cho nhánh TBATG-B1 Qbi=Qi-(Q-Qb)Rtđ/R1 kVAr Tên nhánh Qi (KVAr) Q (KVAr) Qb (KVAr Ri () Qbi (KVAr) BATG-B1 1837,5 7710,18 3814,54 0,766 1023,79 BATG-B2 1208,5 0,7662 395,00 BATG-B3 1440 1,8824 1108,88 B3- 9 BATG-B4 1600 0,7436 761,777 BATG-B5 1795,084 0,828 1042,3 B5-7 BATG-B6 1333,33 1,5375 927,93 BATG-B7 423,32 3,1435 225,037 3.2.5 Chọn kiểu loại và dung lượng tụ Căn cứ vào kết quả trên ta chọn dùng các bộ tụ được bảo vệ bằng Aptomát tổng , trong tủ có các bảng đèn điện trở phóng điện . Bảng chọn tụ bù tại các trạm biến áp phân xưởng: VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM LOẠI TỤ SỐ PHA QB (kVAr) SỐ LƯỢNG B1 DLE-4J75K5T 3 1023,79 14 B2 DLE-4J75K5T 3 395,00 6 B3 DLE-4J75K5T 3 1108,88 15 B4 DLE-4J75K5T 3 761,777 10 B5 DLE-4J75K5T 3 1042,3 14 B6 DLE-4J75K5T 3 927,93 13 B7 DLE-4J75K5T 3 225,037 3 PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠNG ĐỘNG LỰC CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 4.1 Đại cương về cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1215 m2 , gồm thiết bị được chia thành 8 nhóm . Công suất tính toán của phân xưởng là 164,34 kVA , trong đó có sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Để cấp điện áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp . Điện năng từ trạm biến áp B5 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng .Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 9 aptomat nhánh cấp điện cho 8 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng .Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành . Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp , các phụ tải có công suất lớn và quan trọng được nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ , các phụ tải ít quan trọng hơn sẽ được chia thành các nhóm nhỏ nhận điện trực tiếp từ tủ theo sơ đồ liên thông . Để dễ dàng thao tác và tăng độ tin cậy cung cấp điện , tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt , bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng .Tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì , song đây cũng là xu hướng thiết kế cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại . 4.2 Thiết kế sơ đồ cung cấp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. (hình vẽ sơ đồ nguyên lí) 4.2.1 Lựa chọn thiết bị điệncho phân xưởng * Lựa chọn áptomat Tủ phân phối của phân xưởng được lắp đặt một aptomat tổng và 8 aptomat nhánh , chon loại tủ có một mặt thao tác do hãng SAREN của Pháp chế tạo. Chọn Aptomat tổng : chọn theo dòng làm việc lâu dài A1,A2 , Do đó chọn aptomat tổng do hãng Merlin Grin chế tạo loại NS400N có dòng làm việc định mức là 400A. Theo phần I đã tính toán ta có bảng số liệu về các nhóm Tên nhóm Ptt Qtt Stt Itt Nhóm I 10,8 14,4 18 25,98 Nhóm II 11,865 15,78 19,775 28,54 Nhóm III 14,58 19,39 24,3 35,07 Nhóm IV 4,5 3 6,66 16,02 Nhóm V 18,11 24,1 30,2 43,59 Nhóm VI 18,79 25 31,3 45,18 Nhóm VII 18,56 24,7 31 44,74 Nhóm VIII 21,24 28,25 35,4 51,1 Trong tủ hạ áp của trạm biến áp cấp cho PXSCCK, ở đầu đường dây đến trạm tủ phân phối phải chọn apstomat đầu nguồn loại NS400N có Iđm=400A Các aptomat từ tủ phân phố đến tủ động lực các nhóm của phân xưởng SCCK thỏa mãn yêu cầu Ta có bảng lựa chọn thiết bị như sau. TuyÕn c¸p Itt(A) lo¹i U®m(V) I®m(A) Ic¾ttn(KA) Sè cùc TPP-§L1 25,98 C60L 440 25 20 4 TPP-§L2 28,54 C60a 440 40 10 4 TPP-§L3 35,07 C60a 440 40 10 4 TPP-§L4 16,02 C60L 440 25 20 4 TPP-§L5 43,59 C60N 440 63 6 4 TPP-§L6 45,18 C60N 440 63 6 4 TPP-§L7 44,74 C60N 440 63 6 4 TPP-§L8 51,1 C60N 440 63 6 4 Bảng lựa chọn Aptomat cho các tủ động lực *.Chọn cáp cho phân xưởng: + Chọn cáp L1 từ TBAPX (B5) đến trạm phân phối của PXSCCK Cáp này đã chọn ở phần 1 , ta có kết quả như sau . Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xét là hộ tiêu thụ loại III Imax ===237,2A chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2 = 1 Điều kiện chọn cáp Icp ³Imax Tra phụ lục PL4.29( sách hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng) chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện F= 70 mm2 với Icp = 254 A. +Chọn cáp cho các tủ phân phối động lực (L2i) §iÒu kiÖn chän c¸p: khe.IcpItt; trong ®ã: Itt: lµ dßng ®iÖn tÝnh to¸n cña nhãm phô t¶i. Icp: dßng ®iÖn ph¸t nãng cho phÐp t­¬ng øng víi tõng lo¹i d©y tõng tiÕt diÖn. khe: hÖ sè hiÖu chØnh. ë ®©y ta lÊy khe=1. §iÒu kiÖn kiÓm tra phèi hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ c¸p, khi b¶o vÖ b»ng aptomat: Icp=; +Chän c¸p tõ tñ ph©n phèi ®Õn tñ ®éng lùc 1. IcpItt=25,98A; Icp=1,25.25/1,5=20,83A. KÕt hîp hai ®iÒu kiÖn trªn ta chän c¸p ®ång 4 lâi c¸ch ®iÖn PVC do LENS chÕ t¹o, lµ lo¹i 4 G Điều kiện chọn cáp : IcpcapIlvmax=Inhóm IcpIkdnA3/1,5= 1,25.IđmA3/1,5 do chiều dài cáp không lớn nên ta có thể bỏ qua ,không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Chọn cáp cho nhóm I: Icpcap27,3A , chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo,bảng PL4.29,tiết diện F=4*1,5 mm,Icp=31A Tương tự cho các nhóm còn lại kết quả lựa chọn được cho bởi bảng sau: TUYẾN CÁP ITT(A) Iđm/1,5 FCÁP (mm2) ICP(A) TPP-§L1 25,98 21,65 4G2,5 31 TPP-§L2 28,54 23,78 4G2,5 31 TPP-§L3 35,07 29,225 4G4 42 TPP-§L4 16,02 13,35 4G1,5 23 TPP-§L5 43,59 36,325 4G6 54 TPP-§L6 45,18 37,65 4G6 54 TPP-§L7 44,74 37,28 4G6 54 TPP-§L8 51,1 42,58 4G6 54 Bảng lựa chọn cáp cho các tủ động lực TÝnh ng¾n m¹ch phÝa h¹ ¸p cña ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ ®Ó kiÓm tra c¸p vµ ¸pt«m¸t. Ỏ ®©y ta tÝnh to¸n ng¾n m¹ch cho ®­êng d©y tõ TPP ®Õn tñ §L1 ,ngắn mạch nguy hiểm nhất Hình 4: Sơ đồ nguyên lý và thay thế tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí * Các thông số của sơ đồ thay thế Điện trở và điện kháng của MBA, chọn MBA công suất 180 KVA,UN%=5,5 ; i0=7 ;PN=41. RB = 36,44 XB = 48,88 - Thanh gãp tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng –TG1 KÝch th­íc (608) mm2 mçi pha ghÐp 3 thanh, Chiều dài : l = 1,2 Khoảng cách trung bình hình học: D = 300 mm Có: r0 = 0,42 mW/m ® RTG1 = r0.l = 0,42.1,2 = 0,168 x0 = 0,189 mW/m ® XTG1 = x0.l = 0,189.1,2 = 0,0756 - Thanh gãp trong tñ ph©n phèi - TG2: Chän theo ®iÒu kiÖn: khc. Icp ³ Ittpx = 273,2 ( lấy khc = 1 ) Chọn loại thanh cái bằng đồng có kích thước: (25x3) mm2 víi Icp= 340 A ChiÒu dµi: l = 1,2 m Kho¶ng c¸ch trung b×nh h×nh häc: D = 300 mm Tra PL 4.11 (TL1), t×m ®­îc: r0 = 0,268 mW/m ® RTG2 = = 0,3216 x0 = 0,244 mW/m ® XTG2 = = 0,2928 - §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña MCCB MCCB lo¹i CM1600: RA1 = 0,054 mW XA1 = 0,07 mW MCCB lo¹i NS400H: RA2 = 0,28 mW XA2 = 0,36 mW XT2 = 0,6 mW MCCB lo¹i C60L: RA3 = 2,7 mW XA3 = 5,5 mW XT3 = 1,3 mW - C¸p tiÕt diÖn (370+50) mm2 – C1 ChiÒu dµi : l = 30 m Tra PL 4.28 (TL1) t×m ®­îc: r0 = 0,268 mW/m RC1 =r0.l = 0,268.30 = 8,04 x0 = 0,157 mW/m XC1 =x0.l = 0,157.30 = 4,71 - C¸p tiÕt diÖn 4G10 mm2 – C2 ChiÒu dµi 65 m Tra PL 4.29 (TL1) t×m ®­îc : r0 = 1,83 mW/m RC2= r0.l = 1,83.65 = 118,95 x0 = 0,0904 mW/m XC2= x0.l = 0,0904.65 = 5,876 * tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn 1) TÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i N0; RN0 = RB + RA1 = 36,44+ 0,054 = 36,494 XN0 = XB + XA1 = 48,88 + 0,07 = 48,95 ZN0 == 3728 IN0 = =16,14 Ixk0 =.1,8.IN0 = 41,09 KiÓm tra MCCB: Lo¹i NS400 cã Iđm =400 A VËy MCCB ®­îc chän tho¶ m·n ®iÒu kiªn æn ®Þnh ®éng. 2) TÝnh to¸n ng¾n m¹ch t¹i N1: RN1 = RB + RA1 + RTG1 + 2.RA2+ 2.RT2 + Rc1 = 36,44+ 0,054 + 0,168 + 2.0,28 + 2.0,6 + 8,04 = 46,462 XN1 = XB + XA1 + XTG1 + 2.XA2+ Xc1 = 48,88 + 0,07 + 0,756 + 2.0,36 + 4,71 = 54,46 ZN1 == 71,58 IN1 = = 3,23 Ixk1 =.1,8.IN1 = 8,21 + KiÓm tra aptomat: Lo¹i NS400H cã Ic¾tN = 10 kA VËy MCCB ®­îc chän tho¶ m·n ®iÒu kiªn æn ®Þnh ®éng. + KiÓm tra c¸p tiÕt diÖn (3x70+50) mm2: TiÕt diÖn æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p F ³ a.I¥ . = 6 . 8,21.= 31,2 VËy chän c¸p (3x70+50) mm2 lµ hîp lý. 3) TÝnh ng¾n m¹ch t¹i N2 : RN2 = RN1 + 2.RA3 + 2.RT3 + RTG2 + RC2 = 46,462 + 2.2,7 + 2.1,3 + 0,3216 + 118,95 = 173,735 XN2 = XN1 + 2. XA3 + XTG2 + XC2 = 54,46 + 2.5,5 + 0,2928 + 5,876 = 71,63 ZN2 == 187,9 IN2 = =1,23 Ixk2 =.1,8.IN2 = 3,13 + KiÓm tra MCCB: Lo¹i C60L cã IN = 20kA VËy c¸c m¸y c¾t ®­îc chän ®Òu tho¶ m·n ®iÒu kiªn æn ®Þnh ®éng + KiÓm tra c¸p tiÕt diÖn 4G10 TiÕt diÖn æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p F ³ a.I¥ . = 6 .1,23.= 4,66 VËy chän c¸p 4G10 lµ hîp lý . Kết luận mạng điện hạ áp thỏa mãn yêu cầu thiết kế , các thiết bị được lựa chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật *Các aptomat đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong các TĐL cũng được chon theo các điều kiện đã nêu ở phần trên. Chän aptomat cho ®­êng c¸p tõ T§L1 đến máy tiện ren P®m =7 kW, = 0,6: U®m U®m.m = 0,38 kV I®mA Itt = =17,725 Tra PL 3.1 (trang 350 - TL1) chän aptomat lo¹i C60a do h·ng Merlin Gerin chÕ t¹o cã I®mA = 40 kA; Ic¾t N = 3 kA; U®m.A = 440; 4 cùc. *Các đường cáp theo điều kiện phat nóng cho phép khc.Icp Itt Trong đó: Itt – dòng điện tính toán của đọng cơ. Icp – dòng điện phát nóng ứng với từng loại tiết diện dây. khc – hệ số hiệu chỉnh, lấy khc = 1. §iÒu kiÖn kiÓm tra phèi hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ cña c¸p, khi b¶o vÖ b»ng ¸pt«m¸t: Icp VÝ dô: chän c¸p tõ T§L1 ®Õn m¸y tiÖn ren 14kW, = 0,6: Icp Itt =17,725 A Icp = 14,77 Kết hợp 2 điều kiện trên ta có hteer chọn cáp đồng 4 lõi , cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện 4chôn nền cho phân xưởng G1,5 có Icp=23A, cáp được đặt trong ống thép có đường kính 3/4” * các aptomat và đường cáp của các nhóm thiết bị trong các TĐL khác chọn tương tự Kết quả ghi trong bảng 4.4 Do công suât của các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng aptomat nên ở đây không cần tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động Tªn m¸y Sè trªn B.vÏ Phô t¶i D©y dÉn MCCB Ptt (kW) Itt (A) TiÕt diÖn Icp (A) D«.thÐp M· hiÖu I®m (A) IN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nhãm I Máy tiện ren 1 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy tiện ren 2 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy tiện ren 3 3,2 8,1 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy phay vạn năng 7 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy bào ngang 8 5,8 14,69 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy mài tròn vạn năng 9 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy mài phẳng 10 4 10,13 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 TÝnh nhãm I Ittnh1 = 60,77 A D©y dÉn tæng: 4G10 ¸pt«m¸t tæng: C60N Nhãm II Máy tiện ren 1 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy cưa 11 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy mài hai phía 1 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy tiện ren 11 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 TÝnh nhãm Ittnh1 = 57,23 A D©y dÉn tæng: 4G10 ¸pt«m¸t tæng: C60N Nhãm III Máy tiện ren 1 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy tiện ren 4 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 Máy khoan đứng 5 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy khoan đứng 6 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 10 20 Máy cưa 11 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 10 20 Máy mài hai phía 12 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 TÝnh nhãm Ittnh1 = 82,04 A D©y dÉn tæng: 4G16 ¸pt«m¸t tæng: NC125H Nhãm IV Máy tiện ren 2 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 Máy tiện ren 3 3,2 8,1 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 Máy khoan bàn 13 0,65 1,65 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 TÝnh nhãm Ittnh1 = 37,47 A D©y dÉn tæng: 4G4 ¸pt«m¸t tæng: C60a Nhãm V Máy tiện ren 1 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 Máy doa ngang 4 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 Máy giũa 26 1 2,53 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 Máy mài sắc các dao cắt gọt 27 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60a 20 16,67 TÝnh nhãm Ittnh1 = 122,3A D©y dÉn tæng: 4G25 ¸pt«m¸t tæng: NC125H Nhãm VI Máy phay vạn năng 5 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy phay ngang 6 3 7,6 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy phay chép hình 11 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 Máy bào ngang 12 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 Máy bào giường 1 trụ 13 5,62s 14,23 4G1,5 23 3/4" C60L 25 20 TÝnh nhãm Ittnh1 = 129,44 A D©y dÉn tæng: 4G25 ¸pt«m¸t tæng: NC125H Nhãm VII Máy doa tọa độ 3 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy phay đứng 8 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy phay chép hình 9 1 2,53 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy xọc 14 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy khoan đứng 16 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy mài tròn vạn năng 18 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 10 20 Máy mài phẳng có trục đứng 19 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 Máy ep thủy lực 21 4,5 11,39 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 TÝnh nhãm Ittnh1 = 147,63 A D©y dÉn tæng: 4G35 ¸pt«m¸t tæng: NC125H Nhãm VIII Máy tiện ren 2 10 25,32 4G2,5 31 3/4" C60a 40 20 Máy phay chép hình 10 0,6 1,52 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy mài tròn 17 7 17,725 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy mài phẳng có trục cằm 20 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy khoan bàn 22 0,65 1,65 4G1,5 23 3/4" C60L 20 20 Máy mài sắc 23 2,8 7,09 4G1,5 23 3/4" C60L 10 20 TÝnh nhãm Ittnh1 = 143,45A D©y dÉn tæng: 4G35 ¸pt«m¸t tæng: NC125H CHƯƠNG V THIẾT KẾ MẠNG CHIẾU SÁNG CHO MẠNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khoẻ của người lao động. Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết quả là hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất lao động thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc. Cũng vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu : + Không bị loá mắt . + Không bị loá do phản xạ . + Không tạo ra khoảng tối bởi những vật bị che . + Phải có độ rọi đồng đều + Phải tạo được ánh sáng càng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt . Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng SCCK sẽ dùng các bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Trong đó : +H=h – h1 – h2 +h: chiều cao nhà xưởng + h1: khoảng cách từ trần đến bóng đèn h1= 0,5 ~ 0,7 +h2 : độ cao mặt bàn làm việc h2= 0.7~ 1 Lựa chọn các độ phản xạ : rtường = 50 % (màu vàng) rtrần = 70%(màu trắng) rnền = 40%(màu nâu) 5.2 LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng SCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng : Công thức tính toán : Phân xưởng sửa chữa cơ khí có mặt bằng sử dụng là 1215 m2 các thiết bị được phân bố đều trên mặt bằng PX gồm cả phòng sinh hoạt và nghiệp vụ phân xưởng . Nguồn điện sử dụng U=220 V được lấy từ tủ chiếu sáng của tủ TBAPX B5 Độ rọi yêu cầu : E=30lx Hệ số dự trữ : k=1,3 Như vậy ta sẽ bố trí các đèn như sau: *Bộ phận sửa chữa điện :Có chiều dài 10 m và chiều rộng 9 m bố trí 2 dãy đèn , mỗi dãy gồm bóng , khoảng cách giữa các bóng đèn là 4 m , khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đầu tiên là 2 m . Tổng số bóng đèn cần dùng là 4 bóng. *Bộ phận sửa chữa cơ khí :có chiều dài 11,25m và chiều rộng là 9m bố trí dãy 3đèn , mỗi dãy gồm 2 bóng , khoảng cách giữa các đèn là 4 m , khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn đầu tiên là 2,5 m.Tổng số bóng đèn cần dùng là 6 bóng. *Bộ phận dụng cụ : có chiều dài 22 m và chiều rộng là 9m bố trí dãy 3đèn , mỗi dãy gồm 4 bóng , khoảng cách giữa các đèn là 4 m , khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn đầu tiên là 2,5 m .Tổng số bóng đèn cần dùng là 12bóng. Chỉ số hình dạng của phân xưởng : Lấy độ cao mặt bàn làm việc :h2 = 1m. Độ cao nhà xưởng : h = 5m. H1 = 0.5 m. Độ treo cao đèn so với mặt thao tác : H = (h-h1) –h2 = 5- 0.5 -1 = 3.5 m. *Tính cho Bộ phận sửa chữa điện: +Kích thước của dãy nhà số 1 : S =90m2. j=9,47 Từ tường , trần , nền và tra bảng PL- VIII được Ksd = 0.50. Dùng sợi đốt , chiếu sâu tiêu chuẩn 20/230 V có : P0 = 200 W; F = 526,5 lm. Tổng công suất chiếu sáng : Pcs1 = n.P0 = 16 . 200 = 3200 (W) *Tính cho Bộ phận sửa chữa cơ khí: +Kích thước bộ phận sửa chữa cơ khí : S = 11,25 .9 = 101,25 m2. j=10 Từ tường , trần , nền và tra bảng PL- VIII được Ksd = 0.49. Dùng sợi đốt , chiếu sâu tiêu chuẩn 20/230 V có : P0 = 200 W; F = 734,9 lm. Tổng công suất chiếu sáng dãy nhà số 2: Pcs2 = n.P0 = 13 . 200 = 2600 (W) *Tính cho Bộ phận dụng cụ. +Kích thước bộ phận dụng cụ : S = 22 . 9= 198 m2. j=12,77Từ tường , trần , nền và tra bảng PL- VIII được Ksd = 0.49. Dùng sợi đốt , chiếu sâu tiêu chuẩn 20/230 V có : P0 = 200 W; F = 52,53 lm. Tổng công suất chiếu sáng dãy nhà số 2: Pcs3 = n.P0 = 36.200 = 7200 (W) *Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng : Pcs = Pcs1 + Pcs2 +Pcs3 = 3200 +2600 +7200 = 13000W 6.3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ Chọn cáp từ tủ PP tới tủ chiếu sáng . Chọn cáp đồng 4 lõi 4G2,5 vỏ PVC , do LENS sản xuất , Icp =41 A Chọn áp tômát tổng . Chọn áptômát tổng theo điều kiện sau : Điện áp định mức : UđmA= UđmL = 0.38 kV Dòng điện định mức : IđmA Itt IđmA=63 Chọn Aptomat loại C60Hcủa Merin Gerin chế tạo có các thông số sau: Iđm = 63A ; Uđm = 440 V. Chọn áptômát nhánh . Các áptômát nhánh chọn giống nhau, mỗi áptốmát cấp điện cho 2 bóng loại 200 W,dòng qua áptômát (1pha) Chọn 12 áptômát nhánh 1 pha Iđm = 6 A do Merin Gerin chế tạo Chọn dây dẫn từ áptốmát nhánh đến cụm 4 bóng Chọn dây đồng bọc tiết diện 1,5 mm2 có Icp =37 A - Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với áptômát . +> Kiểm tra cáp PVC ,hệ số hiệu chỉnh khc=1 +> Kiểm tra dây 1,5 mm2 Vì đường dây ngắn , các dây đều được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra độ lệch điện áp. Sơ đồ hệ thống đèn chiếu sáng cho phân xưởng (hình vẽ)