Đồ án Cung cấp điện thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xưởng sửa chữa cơ khí

thử nghiệm thiêt bị điện 1 3M634 7,0 nt nt 22 chỉnh lưu salenium 1 BCA5M 0.8 nt nt 15 Máy khoan đứng 1 2188 0.85 nt nt 16 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 3.5 nt nt TỔNG 5 13.47 Nhóm III STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 2 khoan bàn 1 MC-12A 0.65 0.62 0.159 6 máy xọc 1 7A420 2,8 nt nt 7 máy mài tròn vạn năng 1 3A130 4.5 nt nt 8 máy phay răng 1 5D32T 5.8 nt nt TỔNG 4 14.65 Nhóm IV STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 4 máy khoan đứng 1 2A152 5.0 0.58 0.158 5 máy bào ngang 1 736 6,5 nt nt 9 máy tiện ren 1 5M82 7,0 nt nt 10 máy tiện ren 1 1A62 8,1 nt nt TỔNG 4 24.7 Nhóm V STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 1 máy cưa kiểu đai 1 8531 1.3 0.62 0.159 3 máy mài thô 1 PA274 2.8 nt nt 11 máy tiện ren 1 IX620 9.1 nt nt 12 máy nén cắt dập liên hợp 1 HB31 2.5 nt nt TỔNG 4 15 II./Tính toán thông số Vì ta đã biết chính xác mặt bằng bố trí thiết bị, công suất và các giá trị cần thiết khác nên ta sử dụng phương pháp xác định phụ tải theo công suât trung bình và hệ số cực đại để tính PTTT cho phân xưởng. Theo phương pháp này thị PTTT được xác định như sau : Với nhóm động cơ n ≥ 4 Ptt = kmax . ksd . Pđmi Trong đó : Pđmi : công suất định mức của thiết bị ksd :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị. tra sổ tay n: Số thiết bị trong nhóm. kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd) nhq: Số thiết bị dùng điện hiệu quả. Tính nhq + Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hay bằng một nửa công suất thiết bị có công suất lớn nhất. + Xác định P1 : Tổng công suất của n1 thiết bị trên + Xác định n* = P* = Trong đó : n : tổng số thiết bị trong nhóm P∑ : tổng công suất mỗi nhóm , + Từ n* và P* tra bảng ta được nhp* + Khi nhq ≥ 4 → Tra bảng với nhq và ksd được kmax + Khi nhq < 4 → Phụ tải tính toán được xác định theo công thức Ptt = kti. Pdmi ) Trong đó: - kti : hệ số tải của thiết bị i - kti = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn - kti = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. + Phụ tải động lực phản kháng Qtt = Ptt . tgφ Trong đó Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ tay NHÓM I: STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 17 bể ngâm nước nóng 1 3.8 0.62 0.159 18 máy cuộn dây 1 1.1 nt nt 19 máy khoan bàn 1 0.65 nt nt 13 máy mài phá 1 3M634 3.1 nt nt 14 quạt lò rèn 1 1.5 nt nt TỔNG 5 10.15 Tổng số thiết bị : n = 5 Tổng số công suất : p = 10,15Kw Thiết bị có công suất lớn nhất là :bể ngâm nước nóng có : p = 3,8Kw Những thiết bị có công suất có thiết bị không nhỏ hơn công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 2; p1 = 6,9Kw n* = = = 0,4 p* = = = 0,7 + Từ giá trị n* và P* suy ra : nhq* = 0,69 nhq = nhq* . n = 0,69 . 5 = 3,5 Ksdtb = Ksdtb = 0,158 Từ nhq và Ksd tra bảng ta được Kmax = 4,5 Ptt = Kmax . Ksd . P = 4,5 . 0,158 . 10,15 = 7,3Kw costb = costb = 0,58 +Ta có costb = 0,58 tg = 1,4 Qtt = Ptt . tg = 7,3 . 1,4 =10,22 KVAr Stt = = = 12,6 KVA Itt = = = 19,1 A NHÓM II : STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 20 máy mài thô 1 HC12A 2.5 0.58 0.158 21 bàn thử nghiệm thiêt bị điện 1 3M634 6.7 nt nt 22 chỉnh lưu salenium 1 BCA5M 0.6 nt nt 15 Máy khoan đứng 1 2188 0.67 nt nt 16 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 3.0 nt nt TỔNG 5 13.47 Tổng công suất : P = 13,47Kw Tổng số thiết bị: n=5 Thiết bị có công suất lớn nhất : P = 6,7 Kw Những thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 1 ; p1 = 6,7 Kw → n* = = = 0,2 P* = = = 0,5 + Từ giá trị n* và P* suy ra : nhq* = 0,61 nhq = nhq* . n = 0,61 . 5 = 3,05 Ksdtb = Ksdtb = 0,158 Từ nhq và Ksd tra bảng ta được Kmax =4,7 Ptt = Kmax . Ksd . P = 4,7 . 0,158 . 13,47 = 10 (Kw) costb= costb = 0,58 + Ta có costb = 0,58 tg = 1,4 Qtt = Ptt . tg = 10 . 1,4 = 14 KVAr Stt = = = 17,2 KVA Itt = = = 26,1 A NHÓM III : STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 2 khoan bàn 1 MC-12A 0.85 0.58 0.158 6 máy xọc 1 7A420 3.3 nt nt 7 máy mài tròn vạn năng 1 3A130 4.7 nt nt 8 máy phay răng 1 5D32T 5.8 nt nt TỔNG 4 14.65 Tổng số thiết bị : n = 4 Tổng số công suất : p = 14,65 (Kw) Thiết bị có công suất lớn nhất là :Máy phay răng có p =5,8 (Kw) Những thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 3 ; p1 = 13.8(Kw) n* = = = 0,75 p* = = = 0,9 + Từ giá trị n* và P* suy ra : nhq* = 0,85 nhq = nhq* . n =0,85 . 4 =3,4 Ksdtb = Ksdtb = 0,158 Từ nhq và Ksd tra bảng ta được Kmax =4,4 Ptt = Kmax . Ksd . P = 4,4 . 0,158 . 14,65 = 10,2(Kw) costb = costb = 0,58 +Ta có costb = 0,58 tg = 1,4 Qtt = Ptt . tg = 10,2 . 1,4 =14,28 KVAr Stt = = = 17,6 KVA Itt = = = 26,7 (A) Nhóm IV STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 4 máy khoan đứng 1 2A152 3.8 0.58 0.158 5 máy bào ngang 1 736 5.7 nt nt 9 máy tiện ren 1 5M82 6.9 nt nt 10 máy tiện ren 1 1A62 8.3 nt nt TỔNG 4 24.7 Tổng số thiết bị : n = 4 Tổng số công suất : p = 24,7 (Kw) Thiết bị có công suất lớn nhất là :Máy tiện ren p =8,3 (Kw) Những thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 3 ; p1 = 20,9(Kw) n* = = = 0,75 p* = = = 0,85 + Từ giá trị n* và P* suy ra : nhq* = 0,9 nhq = nhq* . n =0,9 . 4 =3,6 Ksdtb = Ksdtb = 0,158 Từ nhq và Ksd tra bảng ta được Kmax =4,0 Ptt = Kmax . Ksd . P1 =4,0 . 0,158 . 24,7 = 15,5(Kw) costb = costb = 0,58 +Ta có costb = 0,58 tg = 1,4 Qtt = Ptt . tg = 15,5 . 1,4 =21,7 KVAr Stt = = = 26,7 KVA Itt = = = 40,5 (A) Nhóm V STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn hiệu Công suất Cosφ Ksd 1 máy cưa kiểu đai 1 8531 1.5 0.58 0.158 3 máy mài thô 1 PA274 2.7 nt nt 11 máy tiện ren 1 IX620 8.8 nt nt 12 máy nén cắt dập liên hợp 1 HB31 2.0 nt nt TỔNG 4 15 Tổng số thiết bị : n = 4 Tổng số công suất : p = 15 (Kw) Thiết bị có công suất lớn nhất là :Máy tiện ren có p =8,8 (Kw) Những thiết bị có công suất không nhỏ hơn 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất là : n1 = 1 ; p1 = 8,8(Kw) n* = = = 0,25 p* = = = 0,6 + Từ giá trị n* và P* suy ra : nhq* = 0,57 nhq = nhq* . n =0,57 . 4 =2,3 Ksdtb = Ksdtb = 0,158 Từ nhq và Ksd tra bảng ta được Kmax =4,9 Ptt = Kmax . Ksd . P = 4,9 . 0,158 . 15 = 11,6(Kw) costb = costb = 0,58 +Ta có costb = 0,58 tg = 1,4 Qtt = Ptt . tg = 11,6 . 1,4 =16,24 KVAr Stt = = = 20 KVA Itt = = = 30,4 (A) 2. Xác định phủ tải tính toán chiếu sáng: -Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. -Công thức tính : Pcs =p0. F Trong đó : P0: là suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) F : là diện tích cần được chiếu sáng (m2) Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 1100 (m2) Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là p0 =16 (W/m2) vì trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt Như vậy phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng là: Pcs =p0 . F =16 . 1100=17600 W= 17,6 kW Qcs=Pcs.tgjcs=0 (Vì đèn sợi đốt cosjcs=1). 3. Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng: Công suất tác dụng của toàn phân xưởng : Ppx = Kdt = 0,85 .(10+7,3+10,2+15,5+11,6) = 46,4 Kw Trong đó Kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, ta lấy Kdt = 0,85 Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng: Qpx = Kdt = 0,85 . (14+10,22+14,28+21,7+16,24) =65 KVAr Phụ tải tính toán toàn phân xưởng kể cả chiếu sáng: Spx = = = 91,2 KVA Ipx === 138,5 A Hệ số công suất của toàn nhà máy Cos===0,7 CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG I. LỰA CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI Điện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện. Việc chọn đúng điện áp định mức của mạng điện khi thiết kế là bài toán kinh tế, kỹ thuật. Khi tăng điện áp định mức, tổn thất công suất và tổn thất điện năng sẽ giảm nghĩa là giảm chi phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn và chi phí về kim loại khi xây dựng mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải trên đường dây. Trong khi đó, mạng điện áp định mức yêu cầu vốn đầu tư không lớn, ngoài ra khả năng truyền tải nhỏ. Theo công thức thực nghiệm : U = 4,34 . Trong đó - U : cấp điện áp truyền tải, kV - l : khoảng cách từ trạm BATG đến nhà máy (Km) - P : Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng (Mw) Với l = 5 Km - P = Pttpx = 46,6 (Kw) 0,0466 (Mw) → U = 4,34 . → Theo công thức kinh nghiệm ta lựa chọn được cấp điện áp truyền tải là 10KV II. VẠCH PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện - Để chọn phương án cấp điện an toàn phải tuân theo các điều kiện sau: + Đảm bảo chất điện năng + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu của phụ tải + Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụ tải + An toàn cho người vận hành và máy móc + Có chỉ tiêu kinh tế hợp lí Với quy mô xưởng sữa chữa cơ khí như trên, với công suất đặt lên tới 1300 kW ( chưa kể đến phân xưởng SCCK ). Nên ta sẽ xây dựng 1 trạm phân phối trung tâm ( PTTT ) nhận điện từ trạm BATG về và phân phối lại cho các BAPX . Từ BAPX sẽ có các đường dây cấp điện đến các động cơ. Tuy nhiên nếu dùng cấp diện áp 10 kV để truyền tải trên đoạn đường dây từ trạm PPTT về các trạm BAPX thì các tuyến cáp và các khí cụ điện trên đoạn đường dây này phải chọn theo cấp 10 kV sẽ tốn kém. Do đó ta có thể có phương án khác cung cấp điện cho nhà máy là dùng 1 trạm biến áp trung tâm ( BATT ) 10/0.4 kV , lấy điện 10 kV từ trạm BATG biến đổi thành điện áp 0.4 kV cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng của khu liên hiệp xí nghiệp. Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp 22 kV liên kết từ hệ thống điện tới phân xưởng Vị trí trạm biến áp có ảnh hưởng to lớn đến việc đảm bảo kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. những yêu cầu cơ bản để lựa chọn trạm biến áp là - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Gần trung tâm phụ tải. - Hạn chế dòng điện ngắn mạch. - Bố trí đi dây thuân tiện và dự phòng cho phát triển sau nay. - Đảm bảo vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý. - Chiếm đóng không gian công trình nhỏ. - Ngoài ra nếu có yêu cầu đặc biệt như khí ăn mòn, bụi bặm nhiều, môi trường dễ cháy…cũng cần lưu ý. Vị trí của trạm biến áp phân xưởng có thể độc lập ở bên ngoài, liền kề với phân xưởng, hoặc bên trong phân xưởng Sau khi xác định giá tri phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ một nhóm của phân xưởng và để cung cấp điện cho hộ tiêu thụ ta phải xác định trọng tâm cuả phụ tải để giúp chúng ta sử dụng vị trí của tủ động lực và tủ phân phối một cách hợp lý đạt kết quả cao. Trọng tâm phụ tải của một hộ tiêu thụ mà vị trí mà tại đó đặt nguồn cung cấp đến phụ tải tiêu thụ, mà tổng các tổn thất trên đương dây nhỏ nhất . vậy bằng cách vẽ bản đồ phụ tải sẽ biểu hiện hai yếu tố quan trong trên. Xác định trọng tâm của các nhóm máy bằng cách đặt trong một hê tọa độ XOY trên mặt bằng phân xưởng gọi là tâm tọa độ trong tâm phụ tải. III. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP 1. Vị trí đặt trạm biến áp Cơ sở chung Trạm biến áp phân xưởng có nhiệm vụ biến đổi cấp điện áp từ 10Kv xuống 0,4 Kv(0,38KV) để cung cấp cho các nhà máy và hộ tiêu thụ khác. Máy biến áp có ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy cung cấp điện nói riêng và chất lượng của toàn bộ hệ thống nói chung. Vì vậy việc chọn vị trí từ số lượng, dung lượng trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến việc đảm bảo yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Do đó khi tính toán trạm biến áp ta cần đảm bảo các chỉ tiêu sau: + Chỉ tiêu kỹ thuật: - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. - Đặt trạm biến áp gần hoặc xa trung tâm phụ tải để đảm bảo yêu cầu về kinh tế, giảm tổn thất điện áp - Hạn chế dòng ngắn mạch, bố trí đường dây thuận tiện có dự phòng cho phát triển tương lai. + Chỉ tiêu về kinh tế: -Vốn đầu tư chi phí vận hành ít nhất - Tiết kiệm dây dẫn, kim loại màu. - Chi phí vận hành hàng năm ít, ít tốn kém trong bảo dưỡng , sữa chữa. Chọn vị trí đặt trạm biến áp: Chọn vị trí đặt trạm biến áp của phân xưởng có thể chọn độc lập ở bên ngoài, liền kề phân xưởng hoặc bên trong phân xưởng tùy theo yêu cầu và mức độ tính toán. Theo biểu đồ phụ tải ta xác định được ở trên có tâm M(13,2;9,1) ta xét 2 phương án: Phương án 1: Nếu đặt trạm biến áp vào đúng tâm phụ tải của phân xưởng thì tổn thất điện năng là ít nhất. Ưu điểm: - Tổn thất điện năng ít. - Tiết kiệm dây dẫn, kim loại màu, tối ưu nhất Nhược điểm: - Điều kiện làm mát gặp khó khăn. - Ảnh hưởng đến giao thông sản xuất. - Gây mất an toàn cho người vận hành và công nhân. - không thuận tiện cho người vận hành thiết bị nguyên liệu xây dựng trạm và vận hành sữa chữa khi có sự cố. Phương án 2: Đặt trạm biến áp ngoài trời nằm kề với phân xưởng nơi gần tâm phụ tải. +Vị trí 1: Chọn góc ngoài phân xưởng bên phải thì ta phải lựa chọn hướng gió để làm mát tăng tuổi thọ cho biến áp. Gần tâm phụ tải nhưng nhược điểm là đường dây phân phối tới các nhóm sẽ đi qua cổng của phân xưởng gây mất an toàn cung cấp điện. +Vị trí 2: Đặt trạm biến áp sau phân xưởng thì cũng chọn được hướng gió và cũng gần tâm phụ tải nhưng không tiện lợi khi xảy ra sự cố. Vị trí 3: Đặt trạm biến áp liền trước phân xưởng, l Ưu điểm: - Không tốn diện tích mặt bằng phân xưởng. - Có được hướng gió tự nhiên làm mát. -Tiện để vận chuyển thiết bị và vật liệu. Nhược điểm: Gây tổn thất điện năng lớn, không tiết kiệm được dây từ tủ phân phối tới các tủ động lực. Nhận xét: Căn cứ vào những nguyên tắc chung để chọn vị trí trạm biến áp đối với phân xưởng cơ khí này ta chọn vị trí đặt trạm biến áp ở bên cạnh phân xưởng. 2. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp Theo kinh nghiệm tính toán thực tế và vận hành thì trong trạm đặt 1 máy biến áp là tốt nhất. Trong trường hợp cần thiết thì đặt 2 máy biến áp nhưng không nên đặt quá 3 máy biến áp trong một trạm: - Trạm có 1 máy biến áp: Vốn đầu tư thấp, vận hành đơn giản, tiết kiệm diện tích nhưng độ tin cậy cung cấp điện không cao. - Trạm có 2 máy biến áp: Vốn đầu tư cao hơn, vận hành phức tạp hơn, độ tin cậy cung cấp điện cao, tốn diện tích xây dựng tram. Xác định số lượng MBA trong một trạm biến áp tùy thuộc vào mức độ đảm bảo yêu cầu của hộ tiêu thụ điện. - Đối với hộ tiêu thụ loại 1: Do yêu cầu cung cấp điện cao nên phải dùng 2 nguồn riêng. Khi lấy điện từ trạm thì trạm biến áp đó phải đặt 2 MBA và phải trang bị các thiết bị đóng cắt nguồn dự phòng. - Đối với hộ tiêu thụ loại 2: yêu cầu cung cấp điện khá cao nên có thể đặt 1 hoặc 2 trạm biến áp, dựa vào sự so sánh các chỉ tiêu kinh tế khi xây dựng nguồn dự phòng. - Đối với hộ tiêu thụ loại 3: Yêu cầu cung cấp điện là không cao nên đặt 1 MBA trong một trạm. Chú ý: Khi xây dựng trạm phải tính đến khả năng tăng thêm phụ tải, phải tín đến kích thước và nền móng của trạm khi thiết kế sao cho đặt được các MBA có công suất liền kề lớn hơn. Dung lượng của MBA trong phân xưởng nên đồng nhất ít chủng loại để giảm dung lượng và số lượng MBA dự phòng Do xưởng cơ khí này thuộc hộ tiêu thụ loại 3, yêu cầu cấp điện không cao, nên ta đặt luôn một máy biến áp trong phân xưởng để giảm bớt tính kinh tế cho phân xưởng. 3. Chọn dung lượng máy biến áp Một số phương pháp xác định công suất MBA như sau: *Xác định công suất MBA theo mật độ phụ tải: +Mật độ phụ tải được xác định: (KVA/m2) Trong đó: - P =Knc. là phụ tải tính toán(KW) - F: diện tích khu vực có phụ tải tập trung(m2) - cos : là hệ só công suất trên thanh cái trạm biến áp. *Xác định công suất MBA theo phụ tải tính toán: + Trong điều kiện làm việc bình thường: - Trạm 1 MBA: SdmB Stt - Trạm n MBA: SdmB Stt + Trong điều kiện có sự cố MBA hoặc sự cố đường dây: Khi có sự cố ở trạm có nhiều MBA mà 1 MBA có sự cố hoặc sự cố đường dây lân cận cung cấp điện đến 1 trạm chỉ có 1 MBA: - Trạm 1 MBA : Kqt.Sdm Ssc - Trạm n MBA : (n-1). Kqt.Sdm Ssc Trong đó: - Kqt là hệ số quá tải MBA. - Ssc là phụ tải của trạm cần phải truyền tải khi có sự cố. - Một cách gần đúng : Kqt = 1,4 với điều kiện hệ số phụ tải của máy trước sự cố không quá 0,93 và quá tải không quá 5 ngày đêm và mỗi ngày không quá 6 giờ. Khi chọn công suất MBA cần chú ý hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường. Dựa vào các điều kiện chọn MBA, với phân xưởng cơ khí này ta chọn MBA có công suất: SdmB Stt Trong trường hợp xảy ra sự cố thì: Kqt.Sdm Ssc Do trạm chỉ có 1 MBA nên ta chọn MBA có công suất: SdmB 173 (KVA) Tra bảng PL2.4 ta chọn được MBA do hãng ABB chế tạo có các thông số sau: SdmB=160KVA; U =10/0,4(KV); P0= 500 (W) Pn =2950(W) Un%=4,5% IV. PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY TỪ TRẠM BIẾN ÁP VỀ CÁC TỤ ĐỘNG LỰC Khái quát chung Sơ đồ nguyên lý , sơ đồ đi dây là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Đây là bước quan trọng nhất trong quá trình thiết kế. Bởi có thiết kế được sơ đồ đi dây gọn nhẹ, tiết kiệm thì mới đảm bảo đước các yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Căn cứ sơ đồ nguyên lý đi dây mà ta có phương trình tính chọn dây dẫn, dây cáp cho phù hợp. * Sơ đồ nối dây mạng điện áp thấp: Mạng điện hạ áp là mạng động lực hoặc chiếu sáng trong phân xưởng với cấp điện áp thường là 380v/220v; 220v/127v. - Sơ đồ mạng động lực: Có 2 dạng : - dạng hình tia - dạng phân nhánh. + Mạng điện kiểu hình tia: Sơ đồ mạng hình tia cung cấp cho phụ tải phân bố trên diện tích rông như các khu dân cư, phân xưởng công nghiệp, nó có độ tin cậy cao. Ưu điểm: sơ đồ nối dây rõ ràng, đơn giản, dộ tin cậy cao, vận hành và thao tác thuận tiện. Nhược điểm:tốn nhiều dây dẫn nên ảnh hưởng đến kinh tế, vốn đầu tư cao. Sơ đồ mạng đi dây hình tia: Mạng điện kiểu sơ đồ phân nhánh: sơ đồ nối dây mạng điện phân nhánh thường dùng trong các phân xưởng có các phụ tải không quan trọng. So sánh 2 dạng mạng nối dây hình tia và phân nhánh: + Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính có độ tin cậy kém hơn so với hình tia. + Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính rẻ hơn hình tia. + Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so với sơ đồ cấp điện hình tia, và có tổn thất điện áp nhở hơn Sơ đồ mạng điện kiểu phân nhánh: Từ MBA có các đường dây cung cấp điện cho thanh cái hạ áp, từ các thanh cái có các đường dây cung cấp điện cho các tủ động lực hoặc tải có công suất lớn. Ưu điểm: Nhờ có hệ thống thanh cái nên được dùng cho tải có công suất lớn, tổn hao nhỏ và thường dùng cho phân xưởng có phụ tải phân bố tương đối đều. V. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LƯỚI ĐIỆN PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ * Phía cao áp: Phân xưởng cơ khí này là phụ tải loại 3 nên yêu cầu cung cấp điện không cao nên ta chỉ cần dùng một MBA có một nguồn cấp * Phía hạ áp: Căn cứ vào 2 dạng mạng hình tia và phan nhánh với những ưu nhược điểm của chúng, và với sơ đồ mặt bằng của phân xưởng đã cho có phụ tải phân bố là tương đối đều. vì vậy ta nên chọn sơ đồ đi dây mạng hình tia để cung cấp điện cho phân xưởng. * Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ nguyên lý: . Cầu dao cách ly . Chống sét van . Cầu chì cao áp . Aptomat . Máy biến áp nối theo kiểu Y/Y0, sơ cấp Y, thứ cấp Y0 . Máy biến dòng BI CHƯƠNG IV LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN Các thiết bị, dây dẫn, dây cáp trong điều kiện vận hành có thể ở một trong 3 chế độ: Quá tải, làm việc lâu dài, chịu dòng ngắn mạch. Nhưng nhờ việc tính chọn đảm bảo yêu cầu về dòng và áp định mức, giới hạn quá tải cho phép, các điều kiện về ổn định nhiệt và lực điện động. Trong hệ thống cung cấp điện, các thiết bị điện, dây dẫn, dây cáp có vai trò rất quan trọng. Nó quyết định đến hiệu quả của sự an toàn và độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống. Chính vì vậy, việc tính toán chọn các thiết bị, dây dẫn, dây cáp là rất cần thiết để hệ thống được đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật trong yêu cầu chung. II. ĐIỀU KIỆN ĐỂ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN * Chọn theo điện áp định mức: Điện áp định mức của thiết bị điện được ghi trên nhãn máy hoặc trong lý lịch máy. Trong khi chế tạo, nhà chế tạo còn tính phần dự trữ độ bền về điện, cho phép chúng làm việc lâu dài với U >(10% - 15%)udm . Do đó khi chọn các thiết bị điện phải thõa mãn các điều kiện sau: Udm kcd + Trong đó: - Udm kcd : là điện áp định mức khí cụ điện. - : là độ tăng điện áp định mức cho phép của khí cụ điện. - : điện áp định mức của mạng nơi thiết bị và khí cụ điện làm việc. - : là độ lệch điện áp có thể của mạng so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành: Khu cấp điện U cho phép Cáp điện lực Kháng điện Máy biến dòng Máy biến điện Cầu chì 1,1Udm Sứ cách điện Cầu dao cách ly Máy cắt điện 1,15Udm Cáp chống sét 1,25Udm Bảng này chỉ áp dụng với thiết bị điện lắp đặt ở độ cao < 1000m so với mặt nước biển. Dòng điện áp định mức của khí cụ điện Idm kcd do nhà chế tạo cho sẵn cà chính là dòng đi qua khí cụ điện trong thời gian dài với nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức. Căn cứ vào độ phát nóng cho phép của các thiết bị điện làm việc lâu dài mà người ta định ra dòng định mức : Idm kcd Ilvmax . Nếu nhiệt độ xung quang() > 350C thì Icpkcd = Idmkcd. Nếu >350c thì Icp có thể tăng lên 0,005 Idm kcd . Nhưng tổng không vượt qua 0,2 Idm kcd. III. CÁC ĐIỀU KIỆN CHUNG KHI KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 1. Kiểm tra ổn định lực điện động Trong các trị số ngắn mạch thì ngắn mạch 3 pha là nguy hiểm nhất, giá trị dòng lớn nhất, do vậy ta dùng giá trị này để kiểm tra khí cụ điện và các bộ phận có dòng qua. Điều kiện: Imax kcd Ixk hay imax kcd ixk Trong đó: - imax(Imax) là giá trị biên độ hay trị số cực đại cho phép của KCĐ do nhà máy chế tạo quy định - ixk(Ixk) là giá trị biên độ hay hiệu dụng của dòng ngắn mạch xung kích. 2. Kiểm tra ổn định nhiệt Đối với các KCĐ và dây dẫn khi có dòng điện chạy qua sẽ bi phát nóng do có tổn hao công suất. Khi nhiệt độ cao quá trị số cho phép sẽ làm cho cách điện của chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ. Do đó cần quy định nhiệt độ cho phép của chúng khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch phải thỏa mãn những điều kiện sau: I2dmon.TdmonBn I2dmon.TdmonI2n.Tqd Suy ra: Idmon In. Trong đó: - Idmon: Dòng điện định mức ổn định nhiệt do nhà chế tạo quy định ứng với thời gian định mức ổn định nhiệt. - Tqd: Thời gian quy đổi dòng ngắn mạch hay còn gọi là thời gian giả tưởng của dòng ngắn mạch chu kỳ. - Bn: là trị số xung nhiệt đặc trưng cho nhiệt lượng phát sinh cho thiết bị trong thời gian xảy ra ngắn mạch. - In : Giá trị dòng ngắn mạch ổn định. IV. LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ 1. Tính chọn Aptomat Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng ta cần 1 tủ phân phối có 1 ATM đầu vào và 4 ATM đầu ra. Tủ phân phối được đặt trong trạm biến áp. Chọn ATM tổng đầu vào tủ phân phối: Chọn ATM tổng phải đảm bảo độ bền cơ học, có tác động nhanh, bảo đảm kỹ thuật. Điều kiện chọn và kiểm tra: Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức (KV) UdmATM Udmlưới Dòng điện định mức (A) IdmATM Ilvmax Dòng định mức móc bảo vệ (A) Idmmoc 1,25Itt Dòng định mức cắt (A) Idmcắt IN Ta có : IdmMBA = = = 243,1(A) UdmATM Udmmạng = 0,38(KV) IdmATM Idmmạng = 243,1(A) Dựa vào các điều kiện trên, tra bảng PL3.10 ta chọn được ATM đầu vào kiểu A3100 do Liên Xô chế tạo có các thông số sau: Kiểu Ký hiệu theo cấu trúc Iđm(A) Uđm(V Số Cực Dạng móc bảo vệ Iđm các móc bảo vệ Itđ tức thời A3100 A3143 600 500 3 Tổng hợp 300 2100 Điều kiện kiểm tra: ta lấy Kdt = 0,9 IđmA 0,9.Itt =0,9 . 243,1 = 218,79 (A) Thỏa mãn điều kiện. Vậy ATM chọn ở trên là phù hợp. . Chọn Aptomat nhánh: Để thuận tiện cho việc tính toán, mua bán lựa chọn thiết bị cho việc lắp đặt, đồng thời đảm bảo mỹ quan mà vẫn có khả năng cắt tối đa ta chọn ATM cùng một hãng sản xuất theo nhóm có công suất lớn nhất Ta thấy nhóm IV có công suất lớn nhất Itt = 40,5 (A) ; Stt = 26,7 (KVA); Uđm = 0,38 (KV) Điều kiện: UđmATM Udmlưới IđmATM Ilvmax Căn cứ vào điều kiện trên, tra bảng PL3.5 ta chọn ATM do Nhật chế tạo có các thông số sau: Tên theo cấu trúc Số cực Iđm(A) Uđm(V) IN(KA) EA52-G 3 50 380 5 Điều kiện kiểm tra: IđmA .Itt =40,5 (A) IdmA Idm1 Vậy ta chọn ATM trên là phù hợp . Chọn Aptomat cho các nhóm: Dựa vào Itt của các nhóm đã tính ở trên thì ta chọn ATM của cả 3 nhóm do Nhật chế tạo có các thông số sau: Nhóm Loại ATM Iđm(A) Uđm(V) IN(KA) Số cực Nhóm I EA52-G 50 380 5 3 Nhóm II EA52-G 50 380 5 3 Nhóm III EA52-G 50 380 5 3 Nhóm IV EA52-G 50 380 5 3 Nhóm V EA52-G 50 380 5 3 2. Tính chọn cái hạ áp cho tủ động lực Thanh cái phải đảm bảo độ bền cơ điện, không quá nóng, dẫn điện. Đồng có độ dẫn điện tốt, độ bền cơ học cao, có khả năng chống ăn mòn hóa học tốt, nên ta chọn thanh dẫn bằng Cu. Chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế và chọn điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. + Chọn theo mật độ dòng kinh tế: Điều kiện chọn: Fkt = Để thuận tiện trong việc lắp đặt và mua thiết bị ta tính toán và chọn thiết bị theo nhóm có công suất lớn nhất: Ta thấy nhóm IV có công suất lớn nhất Itt = 40,5 (A) ; Stt = 26,7 (KVA); Uđm = 0,38 (KV Phân xưởng làm 3 ca liên tục : Tmax = 6900h. Tra bảng ta chọn Jkt = 1,8(A/mm2). Fkt = = 22,5(mm2) Tra bảng PL4.20/369 CCĐ ta chọn được thanh cái có thông số : Kích thước(mm2) Tiết diện của 1 thanh(mm2) Khối lượng (kg/m) Icp mỗi pha(A) 25x3 75 0.668 340 Kiểm tra theo điều kiện phát nóng: + Kiểm tra phát nóng bình thường: Điều kiện: K1.K2.Icptc Itt Ta chọn thanh cái nằm ngang nên có K1 = 0,95. Thanh cái trên không cho mỗi pha : K2 = 1 Ta có: 0,95.1.340 = 323 Itt Vậy ta chọn thanh cái trên là thỏa mãn. 3. Tính chọn cáp từ TPP tới các tủ động lực a. khái quát chung Để đảm bảo an toàn thì dây cáp phải bảo đảm các điều kiện sau Chọn theo điều kiện phát nóng. Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. b. Chọn tiết diện dây dẫn, dây cáp theo điều kiện phát nóng Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, dây cáp thì vật dẫn bị nóng lên. Nếu nhiệt độ dây dẫn cáp quá cao sẽ làm cho chúng hư hỏng, giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Do vậy nhà chế tạo quy định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây dẫn và dây cáp, nên ta chọn tiết diện dây dẫn và dây cáp theo những điều kiện sau: Khi điều kiện nhiệt độ môi trường là tiêu chuẩn: Không khí 250 C, đất 150 C thì: Icp Ilvmax Khi điều kiện môi trường xung quanh có nhiệt độ khác với nhiệt độ tiêu chuẩn thì việc chọn dây dẫn, dây cáp thỏa mãn các điều kiện sau: + Số sợi cáp n < 2 thì : KL.Icp Ilvmax Icp Trong đó: KL: là hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp. + Số sợi cáp 2 thì: KL.K2.Icp Ilvmax Icp Trong đó: K2 là hệ số hiệu chỉnh kể tới số lượng cáp, khoảng cách giữa các cáp đặt trong hầm, rãnh cáp. Sau khi chọn xong được tiết diện dây cáp ta cần kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: . c. Chọn dây cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Điều kiện chọn: Trong đó: : tổn thất điện áp gây nên bởi công suất tác dụng và điện trở cuộn dây Khi dây có cùng tiết diện: F = (mm2) Trong đó: : tổn thất điện áp tại điểm a trên đường dây truyền tải Kiểm tra theo điều kiện phát nóng. d. Chọn tiết diện dây cáp theo mật độ dòng kinh tế Điều kiện chọn: Fkt = Trong đó: Fkt : là tiết diện kinh tế. Jkt: là mật độ dòng kinh tế e. Chọn dây cáp từ TPP tới các TĐL - Lựa chọn phương pháp. Phụ tải của phân xưởng làm việc 3 ca liên tục, và phụ tải là tập trung. Do vậy để tận dụng tối đa khả năng có thể của dây dẫn, ta chọn phương pháp tính chọn theo điều kiện phát nóng cho phép để chọn cáp. Kiểm tra sau khi chọn bằng phương pháp tổn thất điện áp. - Tính chọn cáp: Ta chọn cáp đồng 4 lõi, cách điện bằng giấy tẩm nhựa thông có vỏ bằng PVC đặt trong đất(cáp ngầm), mã hiệu ABM. Trong vận hành bình thường, nhiệt độ dây dẫn không vượt quá nhiệt độ cho phép. Đối với cáp chọn trong đất, có nhiệt độ môi trường xung quanh tiêu chuẩn Ta chọn cáp từ TPP tới các TĐL là đồng bộ dựa vào nhóm có công suất lớn nhất là nhóm II: Với : Itt = 40,5 (A) ; Stt = 26,7 (KVA); Uđm = 0,38 (KV) Điều kiện chọn : Icp.Knc ≥ Itt Icp ≥ = = 54,1 (A) Tra bảng PL 4.28/CCĐ, chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, có các thông số sau : Nhóm F(mm2) R0, /km M kg/km Icp(A) TPP-TĐL1 4G16 1,15 851 113 TPP-TĐL2 4G16 1,15 851 113 TPP-TĐL3 4G16 1,15 851 113 TPP-TĐL4 4G16 1,15 851 113 TPP-TĐL4 4G16 1,15 851 113 4. Lựa chọn các thiết bị bảo vệ nhánh trong các tủ động lực Để tiết kiệm về tính kinh tế ta chọn các thiết bị bảo vệ nhánh trong các tủ động lực bằng cầu dao và cầu chì: Lựa chọn cầu chì hạ áp cho thiết bị Dòng điện dây chảy đối với phụ tải không có dòng điện nhảy vọt IdcIlv Đối với phụ tải có dòng điện nhảy vọt Idc= Trong đó: - Imm :là dòng mở máy của động cơ - : là hệ số phụ thuộc vào điều kiện khởi động Đối với cầu chì bảo vệ đường dây chính, dây chảy chọn giá trị lớn nhất của nhóm trong hai điều kiện sau: Trong đó: kdt hệ số đồng thời. : Tổng các dòng định mức của cả nhóm. : Tổng dòng định mức trừ động cơ lớn nhất Imm: Là dòng điện khởi động lớn nhất của một động cơ . Giá trị lớn trong hai điều kiện trên sẽ chọn làm dòng khởi động của dây chảy theo giá trị gần nhất về phía trên của thang dây chảy. Dây chảy được chọn thỏa mãn các điều kiện sau: IdcIlvmax Idc Chọn dây chảy cầu chì và cầu dao cho từng thiết bị trong nhóm I: Ta chọn dây chảy cho nhóm I theo máy có công suất lớn nhất Trong nhóm I thì thiết bị có công suất lớn nhất là: Bể ngâm nước nóng có công suất Pđm = 3,8 KW Iđm = = = 9,95 (A) = Trị số dòng điện định mức dây chảy được lựa chọn theo hai điều kiện trên chọn Idc=21(A). Chọn dây chảy cầu chì và cầu dao cho từng thiết bị của nhóm II Tương tự ta cũng chọn theo thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm: Trong nhóm II thiết bị có công suất lớn nhất là: Bàn thử ngiệm thiết bị điện có công suất Pđm = 6,7 KW Iđm = = 17,6 (A) = Trị số dòng điện định mức dây chảy được lựa chọn theo hai điều kiện trên chọn Idc=37(A). Chọn dây chảy cầu chì và cầu dao cho từng thiết của nhóm III: Trong nhóm III thiết bị có công suất lớn nhất là: Máy phay răng có công suất Pđm = 5,8 Iđm = = 15,2 (A) = Trị số dòng điện định mức dây chảy được lựa chọn theo hai điều kiện trên chọn Idc=32(A). Chọn dây chảy cầu chì và cầu dao cho từng thiết của nhóm IV: Trong nhóm IV thiết bị có công suất lớn nhất là: Máy tiện ren có công suất Pđm 8,3 (KW) Iđm = = 21,7 (A) = Trị số dòng điện định mức dây chảy được lựa chọn theo hai điều kiện trên chọn Idc=45(A). Chọn dây chảy cầu chì và cầu dao cho từng thiết của nhóm IV: Trong nhóm IV thiết bị có công suất lớn nhất là: Máy tiện ren có công suất Pđm 8,8 (KW) Iđm = = 23,1 (A) = Trị số dòng điện định mức dây chảy được lựa chọn theo hai điều kiện trên chọn Idc=48(A). 5. Tính chọn dây dẫn (cáp) từ TĐL tới các máy Để cho thuận tiện trong việc lắp đặt cũng như trong công việc mua dây dẫn thì người ta chọn đồng bộ các dây dẫn. Tức là ta lấy theo thiết bị trong nhóm có công suất lớn nhất - Lựa chọn dây dẫn cho các động cơ trong nhóm I: Trong nhóm I thì thiết bị có công suất lớn nhất là: Bể ngâm nước nóng có công suất Pđm = 3,8 KW Iđm = = = 9,95 (A) Điều kiện chọn dây dẫn Icp Icp ≥ = = 13,3 (A) Từ đó ta chọn dây dẫn có tiết diện 1,5 mm2 , có Icp =31 (A) Vậy dây dẫn ta chọn cho nhóm I là thỏa mãn Bảng các thông số chọn dây dẫn cho các thiết bị trong nhóm máy I: Tên máy Ký hiệu Iđm/Khc Khc Icp(A) F(mm2) bể ngâm nước nóng 17 13,3 0,748 31 1,5 máy cuộn dây 18 3,9 0,748 31 1,5 máy khoan bàn 19 2,3 0,748 31 1,5 máy mài phá 13 10,8 0,748 31 1,5 quạt lò rèn 14 5,2 0,748 31 1,5 - Lựa chọn dây dẫn cho các động cơ trong nhóm II: Tương tự ta cũng có thiết bị lớn nhất trong nhóm II là: Bàn thử nghiệm thiết bị điện có công suất Pđm = 6,7 KW Iđm = = 17,6 (A) Điều kiện chọn dây dẫn Icp Icp ≥ = = 23,5 (A) Từ đó ta chọn dây dẫn có tiết diện 1,5mm2, Icp = 31 Kiểm tra lại ta thấy dây dẫn trên là thỏa mãn Bảng các thông số chọn dây dẫn cho các thiết bị trong nhóm máy II: Tên máy Ký hiệu Iđm/Khc Khc Icp(A) F(mm2) máy mài thô 20 8,9 0,748 31 1,5 bàn thử nghiệm thiêt bị điện 21 23,5 0,748 31 1,5 chỉnh lưu salenium 22 2,1 0,748 31 1,5 Máy khoan đứng 15 2,4 0,748 31 1,5 Bể ngâm dung dịch kiềm 16 10,6 0,748 31 1,5 Lựa chọn dây dẫn cho các động cơ trong nhóm III: Như trên ta cũng có trong nhóm III thì: máy phay răng có công suất lớn nhất là Pđm = 5,8 Iđm = = 15,2 (A) Điều kiện chọn dây dẫn Icp Icp ≥ = = 20,3 (A) Từ đó ta chọn dây dẫn có tiết diện 1,5mm2, Icp = 31 Kiểm tra theo điều kiện trên ta thấy dây dẫn vừa chọn là thỏa mãn Bảng các thông số chọn dây dẫn cho các thiết bị trong nhóm máy III: Tên máy Ký hiệu Iđm/Khc Khc Icp(A) F(mm2) khoan bàn 2 2,9 0,748 31 1,5 máy xọc 6 11,5 0,748 31 1,5 máy mài tròn vạn năng 7 16,4 0,748 31 1,5 máy phay răng 8 20,3 0,748 41 1,5 Lựa chọn dây dẫn cho các động cơ trong nhóm IV: Trong nhóm IV thiết bị có công suất lớn nhất là: Máy tiện ren có công suất Pđm =8,3 (KW) Iđm = = 21,7 (A) Điều kiện chọn dây dẫn Icp Icp ≥ = = 29 (A) Từ đó ta chọn dây dẫn có tiết diện là 1,5mm2, Icp = 31 (A) Bảng các thông số chọn dây dẫn cho các thiết bị trong nhóm máy IV: Tên máy Ký hiệu Iđm/Khc Khc Icp(A) F(mm2) máy khoan đứng 4 13,4 0,748 31 1,5 máy bào ngang 5 19,9 0,748 31 1,5 máy tiện ren 9 24,2 0,748 31 1,5 máy tiện ren 10 29 0,748 31 1,5 Trong nhóm V thiết bị có công suất lớn nhất là: Máy tiện ren có công suất Pđm =8,8 (KW) Iđm = = 23,1 (A) Điều kiện chọn dây dẫn Icp Icp ≥ = = 30,9 (A) Từ đó ta chọn dây dẫn có tiết diện là 1,5mm2, Icp = 31 (A) Bảng các thông số chọn dây dẫn cho các thiết bị trong nhóm máy IV: Tên máy Ký hiệu Iđm/Khc Khc Icp(A) F(mm2) máy cưa kiểu đai 1 5,2 0,748 31 1,5 máy mài thô 3 9,5 0,748 31 1,5 máy tiện ren 11 30,9 0,748 31 1,5 máy nén cắt dập liên hợp 12 7 0,748 31 1,5 6. Chọn tủ phân phối cho phân xưởng Vì ở trên ta chọn ATM tổng và ATM đầu ra của tụ phân phối đều do Liên Xô chế tạo nên tủ phân phối ta cũng chọn của Liên Xô Ta chọn loại tủ . Tra bảng ta có: Kiểu tủ phân phối đặt trên nền Đầu vào(1 ATM) Đầu ra(3 ATM) A3134 A3143 7. Chọn tủ động lực Dựa vào sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây của hệ thống cung cấp điện, ta chọn các tủ động lực giống tủ phân phối, gồm 1 ATM đầu vào và 8 ATM đầu ra. Để thuận tiện cho việc mua thiết bị và lắp đặt, ta chọn tụ động lực cùng loại và chọn theo nhóm có công suất lớn nhất. Thanh cái tủ động lực ta chọn theo dòng điện kinh tế và kiểm tra theo điều kiện phát nóng. 8. Chọn thiết bị cao áp a. Tính chọn và kiểm tra cầu dao cách ly(CDCL). Máy biến áp cũng như các phụ tải có công suất lớn nên ta chọn cầu dao cách ly làm nhiệm vụ đóng cắt trong mạch cao áp CDCL chỉ đóng cắt khi không tải. STT Các đại lượng chọn và kiểm tra CT chọn và kiểm tra. 1 Điện áp định mức(KV) U đmcd Uđmlưới 2 Dòng điện định mức(A) Iđmcd Ilvmax 3 Dòng điện ổn định lực điện động(KA) Imax Ixk 4 Dòng điện ổn định nhiệt(A) Iôđn I. Ta có : Sđm MBA = 160(KVA) IđmMBA = = = 9,24 (A) Vậy UđmCD 10 (KV) IđmCD 9,24 (A) Tra bảng PL 2.17 ta chọn được cầu dao cách ly 3DC điện áp 12 – 36 KV do SIEMENS chế tạo có các thông số sau: Kiểu Uđm(KV) INt (KA) INmax(KA) Iđm(A) 3DC 12 13 – 63 40 - 160 400 - 2500 b. Tính chọn và kiểm tra cầu chì cao áp(CCCA) Cầu chì cao áp dùng để bảo vệ khi xảy ra sự cố ngắn mạch. STT Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện chọn 1 Điện áp định mức (KV) UđmCC Uđm lưới 2 Dòng điện định mức (A) IđmCC Ilvmax 3 Công suất định mức (KVA) SđmCC S’’ 4 Dòng điện cắt định mức (A) Iđm I’’ Với : Uđmlưới = 10 (KV) Iđm = 9,24 (A) Dựa vào bảng điều kiện trên và các số liệu đã cho sẵn tra bảng PL 2.17, ta chọn CCCA do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số sau: Uđm (KV) Iđm (A) Kích thước IcắtNmin (A) Tổnhao P(w) Lloại cầu chì Khối lượng cắtN (KA) Dài Đ.kính 12 10 292 69 56 10 3GD202-3B 2,6 63 9. Tính toán ngắn mạch hạ áp Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp có thể coi MBA hạ áp là nguồn(vì được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch, do vậy ta có: IN = I” = I. Ở mạng hạ áp, khi tính toán ngắn mạch phải xét đến điện trở của tất cả các phần tử trong mạng như: Máy biến áp, dây dẫn, cuộn dòng của Aptomat… Điện trở và điện kháng của các phần tử trong sơ đồ được tính như sau: - Máy biến áp: RB = . 103 m XB = . 103 m Trong đó: N - Tổn thất ngắn mạch của MBA, KW UN% - trị số tương đối của điện áp ngắn mạch của MBA - Đường dây: Điện kháng của đường dây, một cách gần đúng có thể lấy như sau: Đường dây trên không X0 = 0,3 /km Đường dây cáp X0 = 0,07 /km Điện trở của dây dẫn : Rdd = ; Trong đó: F – tiết diện của dây dẫn; - điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn : Đồng , cu = 18,8 mm2/km Điện kháng và điện trở của các phần tử khác có thể tìm thấy trong sổ tay Dòng điện ngắn mạch ở hạ áp được tính như sau; IN = I” = I = ,KA Ixk = .IN ; N5 N4 N3 N3 N3 N2 N1 Sơ đồ thay thế: Xác định dòng ngắn mạch tại điểm N1và N2 Chọn Ucb=0,4(KV), ta xác định điện trở hệ thống Ta có điện trở và điện kháng của MBA là: RB = . 103 = = 2,95 m XB = . 103 = = 4,5 m Điện trở và điện kháng của TG- 1tra trong sổ tay với atb = 1,26 . a = 1,26 . 200 mm rTG-1 = 8r0 = 8 . 0,056 = 0,448 m xTG – 1 = 8x0 = 8 . 0,189 = 1,5 m điện trở tiếp xúc của ATM là rT = 0,25 m Tổng điện trở đối với điểm ngắn mạch N1 là: r= rB + rTG- 1 + rT = 2,95 + 0,448 + 0,25 = 3,65 m Tổng điện kháng đối với điểm ngắn mạch N1 là: x = xB + xTG-1 = 4,5 + 1,5 = 6 m Từ đó ta có tổng trở của điểm ngắn mạch N1 là: Z1 = = = 7,02 m Dòng ngắn mạch tại N2 là IN2 = = 32,9 KA Tính dòng điện xung kích, chọn kxk = 1 Vậy ixk = = 60,49 KA Dòng ngắn mạch tại N2 là: Mục đính tính ngắn mạch tại điểm N2 là để kiểm tra khả năng đóng cắt của Aptomat. Tra sổ tay ta xác định được điện trở và điện kháng của TG-2 ứng với atb = 300 mm: rTG-2 = 1 . 0,056 m xTG-2 = 1 . 0,189 = 0,189 m Tương tự đối với thanh góp TG-3 ta cũng tìm được : rTG-3 = 2,5 . 0,125 = 0,312 m xTG-3 = 2,5 . 0,214 = 0,535 m Ta có điện trở và điện kháng của ATM được tra trong bảng phụ lục PL 3.12: rA = 0,12 m xA = 0,094 m Điện trở tiếp xúc của ATM tra bảng phụ lục PL 3.13: rT = 0,25 m Tổng trở đối với điểm ngắn mạch N2 : r= rB + rTG-1 + 2rTG-2 + rTG-3 + rA + rT.A = 2,95 + 0,448 + 2 . 0,056 + 0,312 + 0,12 + 0,25 = 4,2 m Tổng điện kháng đối với điểm ngắn mạch N3: x = xB + xTG-1 + 2xTG-2 + xTG-3 + xA = 4,5 + 1,5 + 2 . 0,189 + 0,535 + 0,094 = 7,0 m Dòng điện ngắn mạch tại N2 : IN2 = = 28,3 KA Ngắn mạch tại điểm N3: Điện trở và điện kháng của đường dây cáp tra trong sổ tay: rcáp = r0.l = 1,33 . 200 = 266 m xcáp = x0.l = 0,07 . 200 = 14 m Điện trở tiếp xúc của dao cách ly : r = 0,2 m Điện trở tổng đối với điểm ngắn mạch N3 là : r = rB + rTG-1 + rTG-2 + rTG-3 + r + rcáp = 2,95 + 0,488 + 0,056 + 0,312 + 266 + 0,2 = 272,8 m Điện kháng tổng đối với điểm ngắn mạch N3 là : x = xB + xTG-1 + xTG-2 + xTG-3 + xcáp = 4,5 + 1,5 + 0,189 + 0,535 + 14 = 20,7 m Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch tại N3 : IN2 = = 0,84 (A) CHƯƠNG V TÍNH BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS I. HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất. S: Công suât toàn phần S P : Công suất tác dụng Q Q: công suất phản kháng Q :góc giửa S và P P Trị số của góc có ý nghĩa rất quan trọng Nếu thì P ,Q;khi =0 thì P=S, Q=0 Nếu thì P Q;khi =90 thì P=Q, P=0 Trong nghiên cứu và tính toán thực tế người ta dùng khái niệm hệ số công suất (cos )thay cho góc giữa S và P(). Khi cos càng nhỏ ( tức càng lớn ) thì lượng công suất phản kháng tiêu thụ (truyền tải) càng lớn và công suất tác dụng càng nhỏ, ngược lại cos càng lớn ( tức càng nhỏ ) thì lượng Q tiêu thụ (truyền tải ) càng nhỏ. Lượng Q truyền tải trên lưới điện các cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ càng lớn càng gây tổn thất lớn trên lưới điện. Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng nhiều động cơ không đồng bộ ba pha thường xuyên non tải và không tải, tiêu thụ lượng Q rất lớn, cos thấp, ví dụ các xí nghiệp cơ khí có cos=0.50,6, lượng Q mà các xí nghiệp công nghiệp tiêu thụ chiếm 65%70% tổng công suất Q phát ra từ các nhà máy điện. Nếu các xí nghiệp công nghiệp, bằng các giải pháp kỹ thuật nâng cao cos, nghĩa là làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải trên lưới điện từ nhà máy đến xí nghịêp, thì sẽ dẫn tới làm tăng kinh tế vận hành lưới điện. Làm giảm tổn thất điện áp trên lưới điện. giả thiết công suất tác dụng không đổi, cos của các xí nghiệp tăng từ coslên cos,nghĩa là công suất phản kháng truyền tải giảm từ Q1 xuống Q2, khi đó Q1 > Q2 U1= - Làm giảm tổn thất công suất trên lưới điện - Làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện Nhận thấy Svà A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q. -Làm tăng khả năng tải của đường dây và biến áp, Nhận thấy S2<S1, nghĩa là đường dây và biến áp chỉ cần tải công suất S2 sau khi giảm lượng Q truyền tải. Nếu đường dây và máy biến áp đã chọn để tải S1 thì với Q2 có thể tải lượng P lớn hơn. Khi làm giảm Q có thể làm tăng khả năng tải công suất P của đường dây và máy biến áp. Giải pháp làm tăng cos của xí nghiệp công nghiệp được gọi bằng thuật ngữ là bù cos. II. CÁC GIẢI PHÁP BÙ COSTỰ NHIÊN Bù tự nhiên cũng là một thuật ngữ chỉ những giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà đã làm tăng trị số cos. Đó chính là những giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Q của xí nghiệp. Các giải pháp tự nhiên thường dùng là: Thay động cơ thường xuyên non tải bằng động cơ có công suất bé. Trị số cos của động cơ tỷ lệ với hệ số tải của động cơ, động cơ càng non thì cos càng thấp. Một xí nghiệp công nghiệp lớn có hàng nghìn động cơ thường xuyên non tải được thay bằng động cơ có công suất nhỏ hơn (làm cho hệ số tải tăng lên) thì làm cho cos từng động cơ tăng lên dẫn đến cos toàn xí nghiệp tăng lên đáng kể Làm giảm điện áp đặt vào cực động cơ thương xuyên non tải Đây cũng là giải pháp tăng hệ số tải của động cơ làm cho cos tăng lên Ta thấy rằng các cuộn dây động cơ đấu tam giác thì mỗi cuộn chịu điện áp dây. Khi động cơ thường xuyên non tải ta chuyển đổi tại cực động cơ để chuyển thành nối sao thì điện áp đặt quộn dây là điện áp dây Ud, mỗi cuộn dây chịu điện áp pha, Up=, nghĩa là đã làm cho công suất động cơ giảm lần. Công suất động cơ đấu tam giác P=Udcos Công suất động cơ sau khi đấu sao P=Ufcos Với công suất làm việc thực tế không đổi thì hệ số tải được nâng cao K Tăng cường chất lượng sửa chựa động cơ. Động cơ sau khi sửa chữa thường có cos thấp hơn so với trước sửa chữa, mức độ giảm thấp cos tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động cơ. Mỗi xí nghiệp lớn thường xuyên có hàng trăm động cơ thay nhau sửa chữa , chính thế ở những xí nghiệp này phải xây dựng phân xưởng sửa chữa cơ khí, chủ yếu làm nhiệm vụ sửa chữa động cơ. Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo sẽ góp phần không nhỏ vào việc giảm mức tiêu thụ Q của động cơ sau sửa chựa và góp phần làm tăng cos của xí nghiệp. Vì thế, tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ rất cần được các xí nghiệp công nghiệp lưu ý đúng mức. Tóm lại, bằng các giải pháp tổng hợp và đồng bộ kể trên, chắc chắn sẽ giúp cho cos của xí nghiệp được nâng cao trước khi sử dụng các thiết bị bù, đem lại lợi ích kinh tế rõ rệt cho các xí nghiệp. III. CÁC THIẾT BỊ BÙ COS Bù cos tại xí nghiệp là một thuật ngữ của ngành điện, thực chất xí nghiệp tự đặt thiết bị phát ra Q để tự túc một phần hoăc toàn bộ nhu cầu tiêu thụ Q trong xí nghiệp, làm giảm lượng Q truyền tải trên lưới cung cấp cho xí nghiệp. Thiết bị để phát ra Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù. Máy bù hay còn gọi là máy bù đồng bộ, là động cơ chạy quá kích thích chỉ phát ra Q. Ưu khuyết điểm của hai loại thiết bị bù được giới thiệu trong bảng. Máy bù Tụ bù Cấu tạo vận hành sửa chữa phức tạp Cấu tạo vận hành sửa chữa đơn giản Đắt Rẻ Tiêu thụ nhiều điện năng P=5%Qb Tiêu thụ điện năng ítP=2-5%Qb Tiếng ồn lớn Làm việc yên tỉnh Điều chỉnh Qb trơn Điều chỉnh Qb theo cấp Qua bảng so sánh trên, tụ bù có nhiều ưu điểm hơn máy bù, nhược điểm duy nhất của tụ bù là công suất Qb phát ra không trơn mà thay đổi theo cấp (bậc thang) khi tăng, giảm số tụ bù, tuy nhiên điều này không quan trọng, vì bù cos mục đích là làm sao cos của xí nghiệp lên trị số 0,9 đến 0,95. Tóm lại, trên lưới điện xí nghiệp công nghiệp dịch vụ và dân dụng chỉ nên bù bằng tụ điện. IV. PHÂN PHỐI TỐI ƯU CÔNG SUẤT BÙ TRÊN LƯỚI ĐIỆN XÍ NGHIỆP Xác định tổng công suất phản kháng cần bù. Nếu công suất tác dụng không thay đổi thì ứng với cos có : Q1=P.tg Với cos có Q2=P.tg Công suất bù tại xí nghiệp để nâng hệ số công suất của xí nghiệp từ cos lên cos là Qb=Q1 - Q2=P.tg - P.tg Qb=P(tg - tg) P là công suất tác dụng tính toán của phân xưởng. Phân phối tối ưu công suất bù. Giới thiệu các vị trí có thể đặt tụ bù cos trên lưới điện phân xưởng Đặt tụ bù phía cao áp của phân xưởng: Đặt tại vị trí này có lợi là giá tụ cao áp thường rẽ hơn hạ áp, tuy nhiên chỉ làm tổn thất điện năng từ thanh cái trở lên lưới điện, không giảm tổn thất điện năng trong trạm biến áp và lưới điện hạ áp phân xưởng. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân xưởng, tụ bù đặt tại điểm này so với vị trí một làm giảm thêm tổn thất điện năng trong trạm biến áp và cũng không làm tổn thất điện năng trên lưới điện hạ áp phân xưởng. Đặt tụ bù tại các tủ động lực, đặt tụ bù tại các điểm này làm giảm được tổn thất điện năng trên các đường dây từ tủ phân phối tới các tủ động lực và trong trạm biến áp phân xưởng. Đặt tụ bù tại cực của tất cả các động cơ, đặt tụ bù tại cực động cơ có lợi nhất về giảm tổn thất điện năng, tuy nhiên vốn đầu tư lớn và tăng chi phí quản lý vận hành bảo dưỡng. Đặt bù ở những vị trí nào với công suất bao nhiêu lời giải của bài toán “phân phối tối ưu thiết bị bù trong lưới điện phân xưởng xí nghiệp” giải chính xác bài toán này rất khó khăn và phức tạp. Với xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên đặt tập trung tụ bù tại thanh cái hạ áp trạm biến áp xí nghiệp Với xí nghiệp loại vừa có một trạm biến áp và một số phân xưởng khá lớn và xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện năng trên các đường dây từ TBA đến các phân xưởng có thể đặt phân tán tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại các cực động cơ có công suất lớn Với xí nghiệp quy mô lớn bao gồm hàng chục phân xưởng, thường lưới điện khá phức tạp bao gồm trạm phân phối trung tâm và nhiều trạm biến áp phân xưởng, khi đó để xác định vị trí và công suất bù thường tính theo hai bước sau: + Bước 1: xác định công suất bù đặt tại thanh cái hạ áp tất cả các TBA phân xưởng. + Bước 2: phân phối công suất bù của từng trạm (đã xác định được từ bước 1) cho các phân xưởng mà trạm biến áp đó cấp điện Cũng có thể xét đặt bù toàn bộ phía cao áp, hoăc một phần bù bên cao một phần bù bên hạ áp tùy thuộc vào độ chênh lệch giá tụ cao và tụ hạ. Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm (trường hợp 2và 3), công suất bù tối ưu tại điểm nào đó xác định theo biểu thức: Qbi=Qi-(Q- Qb) Trong đó: - Qi –công suất phản kháng yêu cầu tại nút i - Qtổng công suất phản kháng yêu cầu Q= - Qbtổng công suất bù - Ri điện trở nhánh đến vị trí nút i - Rtd điện trở tương đương của lưới điện. Rtd= Tính toán bù Tổng công suất toàn phân xưởng ==104+j75,6 (KVA) tg==0,72 cos=0,94 tg=0.48 Tổng công suất phản kháng cần bù tại 4 nhóm của phân xưởng nâng cao cos của phân xưởng lên 0,95 là: Qb=P(tg - tg) =105,3.(0,72 – 0,48)=25,31 (KVAR) Đường cáp truyền từ máy biến áp về các nhóm của phân xưởng cơ khí có các thông số sau: Tra bảng PL 4.28/CCĐ, chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, có các thông số sau : Đường dây Loại dây L(m) R0 (/km) R(m) Nhóm 1 Đồng cách PVC 45 1,15 15,6 Nhóm 2 Đồng cách PVC 20 1,15 22,1 Nhóm 3 Đồng cách PVC 10 1,15 23,5 Nhóm 4 Đồng cách PVC 30 1,15 30,5 Nhóm 5 Đồng cách PVC 50 1,15 20,2 Sơ đồ thay thế và sơ đồ tương đương lưới điện hạ áp dùng xác định Qb Điện trở tương đương lưới điện hạ áp Rtd= Áp dụng công thức: Qbi=Qi-(Q-) Xác định bù công suất bốn nhóm phân xưởng: Qb1= KVA Qb2= KVA Qb3= KVA Qb4= KVA Qb5= KVA Căn cứ vào tính toán trên chọn 4 tủ bù do Liên Xô chế tạo đặt cạnh 4 tủ động lực: Thứ tự Vị trí đặt Loại tủ Số pha Qb KVA Số lượng 1 Nhóm 1 KC-380-20-3Y2 3 20 1 2 Nhóm 2 KC-380-20-3Y2 3 20 1 3 Nhóm 3 KC-380-20-3Y2 3 20 1 4 Nhóm 4 KC-380-20-3Y2 3 20 1 5 Nhóm 5 KC-380-20-3Y2 3 20 1 Phần kết luận Qua những tuần làm việc, thì tới nay em đã hoàn thành đồ án môn học của mình với nhiệm vụ thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng sữa chữa cơ khí. Trong suốt quá trình làm đồ án thì em cảm thấy rằng mình cần phải học hỏi nhiều hơn nữa để tiếp thu được nhiều kinh nghiệm để sau này có thể mình khỏi phải bỡ ngỡ trước khi ra trường, và qua việc được làm đồ án này thì em cũng cảm thấy rằng mình cũng đã tiếp thu được những kiến thức nhất định và không những thế nó còn giúp em nắm vững hơn phần lý thuyết đã học được trong nhà trường và cũng có sự hiểu biết về thực tế hơn. Tuy nhiên nội dung công việc hoàn toàn mới mẻ va tầm hiểu biết của em còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong thầy cô giáo chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành tốt hơn nhiệm vụ của mình. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tình giúp đỡ để em có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Phạm Viết Phúc