Thiết kế chống sét và nối đất an toàn cho toàn bộ hệ thống điện

ơn về vấn đề tính toán thiết kế cung cấp điện cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. Trong nội dung bài thiết kế môn học: “CUNG CẤP ĐIỆN” em trình bày dưới đây sẽ cho thấy được những kiến thức lý thuyết về tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật, về độ tin cậy cung cấp điện cũng như các phương pháp tính toán kỹ thuật để lựa chọn phương án tối ưu và phương pháp tính các thông số chế độ của mạng và hệ thống điện … Tuy đã cố gắng nhiều nhưng không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn. Vì vậy em mong các thầy, cô tiếp tục giúp đỡ em nhiều hơn nữa. Em xin trân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1.Xác định phụ tải phân xưởng P TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b (m2) 1 2 3 4 5 6 7 8 X Y 1 P 225 78 14x28 P(kW) 10 2.8 5 7.5 6.3 8.5 4.5 6.5 Ksd 0.68 0.87 0.83 0.38 0.45 0.55 0.56 0.62 Cosφ 0.79 0.84 0.77 0.69 0.7 0.81 0.76 0.73 1.1.1.Xác định phụ tải động lực n = 8 (thiết bị) n1=6 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.75 và P*= 0.85, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 7 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 7 và ksdTB= 0.59, ta có kmax=1.34 1.1.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 14*28 = 392 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*392*0.8 = 4.7(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng P Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 40.4 + 4.7 = 45.1(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 34.74 + 3.53 = 38.27(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.2.Xác định phụ tải phân xưởng H TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X Y 2 H 8 108 13x26 P(kW) 2.8 4.5 6.3 7.2 6 5.6 4.5 10 7.5 10 Ksd 0.54 0.56 0.47 0.49 0.67 0.65 0.62 0.46 0.56 0.68 Cosφ 0.69 0.82 0.83 0.83 0.76 0.78 0.81 0.68 0.64 0.79 1.2.1.Xác định phụ tải động lực n = 10 (thiết bị) n1 = 7 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.7 và P*= 0.8, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 9 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 9 và ksdTB= 0.57, ta có kmax=1.31 1.2.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 13*26 = 338 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*338*0.8 = 4.06(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng H Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 48.09 + 4.06 = 52.15(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 41.36 + 3.05 = 44.41(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.3.Xác đinh phụ tải phân xưởng A TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 X Y 3 A 200 24 18x20 P(kW) 10 4.5 3 5 4.5 6 Ksd 0.37 0.67 0.75 0.63 0.56 0.65 Cosφ 0.8 0.73 0.75 0.76 0.8 0.82 1.3.1.Xác định phụ tải động lực n = 6 (thiết bị) n1 = 3 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.5 và P*= 0.6, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 6 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 6 và ksdTB= 0.56, ta có kmax=1.43 1.3.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 18*20 = 360 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*360*0.8 = 4.32(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng A Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 26.43 + 4.32 = 30.75(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 21.14 + 3.24 = 24.38(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.4.Xác định phụ tải phân xưởng M TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X Y 4 M 17 127 18x34 P(kW) 6 5.6 4.5 10 7.5 10 2.8 5 7.5 Ksd 0.67 0.65 0.62 0.46 0.56 0.68 0.87 0.83 0.38 Cosφ 0.76 0.78 0.81 0.68 0.64 0.79 0.84 0.77 0.69 1.4.1.Xác định phụ tải động lực n = 9 (thiết bị) n1 = 7 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.75 và P*= 0.85, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 8 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1]với nhq= 8 và ksdTB= 0.6, ta có kmax=1.3 1.4.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 18*34 = 612 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*612*0.8 = 7.34(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng M Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 45.94 + 7.34 = 53.28(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 41.81 + 5.51 = 47.32(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.5.Xác định phụ tải phân xưởng Đ TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 X Y 5 Đ 24 176 14x22 P(kW) 3.6 4.2 7 10 2.8 4.5 6.3 7.2 Ksd 0.72 0.49 0.8 0.43 0.54 0.56 0.47 0.49 Cosφ 0.67 0.68 0.75 0.74 0.69 0.82 0.83 0.83 1.5.1.Xác định phụ tải động lực n = 8 (thiết bị) n1 = 4 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.5 và P*= 0.65, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 7 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 7 và ksdTB= 0.55, ta có kmax=1.39 1.5.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 14*22 = 308 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*308*0.8 = 3.7(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng Đ Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 34.86 + 3.7 = 38.56(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 29.98 + 2.78 = 32.76(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.6.Xác định phụ tải phân xưởng Ư TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 X Y 6 Ư 252 8 14x28 P(kW) 4.5 6.5 10 4 10 4.5 3 5 Ksd 0.56 0.62 0.41 0.66 0.37 0.67 0.75 0.63 Cosφ 0.76 0.73 0.65 0.77 0.8 0.73 0.75 0.76 1.6.1.Xác định phụ tải động lực n = 8 (thiết bị) n1 = 4 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.5 và P*= 0.65, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 7 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 7 và ksdTB= 0.52, ta có kmax=1.43 1.6.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 14*28 = 392 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*392*0.8 = 4.7(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng Ư Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 35.32 + 4.7 = 40.02(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 32.14 + 3.53 = 35.67(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.7.Xác định phụ tải phân xưởng C TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 X Y 7 C 58 94 16x20 P(kW) 4.5 6 3.6 4.2 7 10 2.8 4.5 Ksd 0.56 0.65 0.72 0.49 0.8 0.43 0.54 0.56 Cosφ 0.8 0.82 0.67 0.68 0.75 0.74 0.69 0.82 1.7.1.Xác định phụ tải động lực n = 8 (thiết bị) n1 = 3 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.35 và P*= 0.5, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 7 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 7 và ksdTB= 0.59, ta có kmax=1.34 1.7.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 16*20 = 320 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*320*0.8 = 3.84(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng C Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 33.68 + 3.84 = 37.52(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 29.64 + 2.88 = 32.52(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.8.Xác định phụ tải phân xưởng L TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 X Y 8 L 25 210 16x20 P(kW) 7.2 6 5.6 4.5 10 7.5 10 2.8 5 7.5 6.3 Ksd 0.49 0.67 0.65 0.62 0.46 0.56 0.68 0.87 0.83 0.38 0.45 Cosφ 0.83 0.76 0.78 0.81 0.68 0.64 0.79 0.84 0.77 0.69 0.7 1.8.1.Xác định phụ tải động lực n = 11 (thiết bị) n1 = 9 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.8 và P*= 0.85, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 10 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 10 và ksdTB= 0.58, ta có kmax=1.28 1.8.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 16*20 = 320 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*320*0.8 = 3.84(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng L Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 53.75 + 3.84 = 57.59(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 48.91 + 2.88 = 51.79(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.9.Xác định phụ tải phân xưởng O TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 X Y 9 O 138 134 16x28 P(kW) 4.5 10 7.5 10 2.8 5 7.5 Ksd 0.62 0.46 0.56 0.68 0.87 0.83 0.38 Cosφ 0.81 0.68 0.64 0.79 0.84 0.77 0.69 1.9.1.Xác định phụ tải động lực n = 7 (thiết bị) n1 = 5 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.7 và P*= 0.8, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 6 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 6 và ksdTB= 0.59, ta có kmax=1.38 1.9.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 16*28 = 448 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*448*0.8 = 5.38(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng O Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 38.51 + 5.38 = 43.89(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 36.2 + 4.04 = 40.24(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.10.Xác định phụ tải phân xưởng N TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 X Y 10 N 29 157 14x22 P(kW) 5.6 4.5 10 7.5 10 2.8 5 7.5 Ksd 0.65 0.62 0.46 0.56 0.68 0.87 0.83 0.38 Cosφ 0.78 0.81 0.68 0.64 0.79 0.84 0.77 0.69 1.10.1.Xác định phụ tải động lực n = 8 (thiết bị) n1 = 6 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.75 và P*= 0.85, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 7 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 7 và ksdTB= 0.6, ta có kmax=1.33 1.10.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 14*22 = 308 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*308*0.8 = 3.7(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng N Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 42.21 + 3.7 = 45.91(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 38.41 + 2.78 = 41.19(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.11.Xác định phụ tải phân xưởng G TT PX Dữ liệu hình học Thông số Số máy Tọa độ a x b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X Y 11 G 6 69 14x28 P(kW) 10 2.8 4.5 6.3 7.2 6 5.6 4.5 10 Ksd 0.43 0.54 0.56 0.47 0.49 0.67 0.65 0.62 0.46 Cosφ 0.74 0.69 0.82 0.83 0.83 0.76 0.78 0.81 0.68 1.11.1.Xác định phụ tải động lực n = 9 (thiết bị) n1 = 6 (thiết bị) Tra bảng 3-1/36 – [1] với n*= 0.65 và P*= 0.75, ta có Vậy số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả là 8 thiết bị. Tra đồ thị 3-5/32 – [1] với nhq= 8 và ksdTB= 0.53, ta có kmax=1.37 1.11.2.Xác định phụ tải chiếu sáng Diện tích phân xưởng là : F = a*b = 14*28 = 392 (m2) Lấy p0 = 15 (W/m2) = 0.015 (kW/m2) và knccs = 0.8, ta có: Pcs = p0*F*knccs = 0.015*392*0.8 = 4.7(kW) Do xí nghiệp sử dụng đèn huỳnh quang nên ta chọn: Tổng hợp tính toán phụ tải của toàn phân xưởng G Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pdl + Pcs = 41.32 + 4.7 = 46.02(kW) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qdl + Qcs = 34.3 + 3.53 = 37.83(kVAR) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Hệ số của phân xưởng: 1.12.Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp Từ các số liệu trên ta lập được một bảng tổng hợp về Ptt , Qtt , Stt và của các phân xưởng: TT PX Ptt(kW) Qtt(kVAR) Stt(kVA) 1 P 45.1 38.27 59.15 0.76 2 H 52.15 44.41 68.5 0.76 3 A 30.75 24.38 39.24 0.78 4 M 53.28 47.32 71.26 0.75 5 Đ 38.56 32.76 50.6 0.76 6 Ư 40.02 35.67 53.61 0.75 7 C 37.52 32.52 49.65 0.76 8 L 57.59 51.79 77.45 0.74 9 O 43.89 40.24 59.54 0.74 10 N 45.91 41.19 61.68 0.74 11 G 46.02 37.83 59.57 0.77 Tổng 490.79 426.38 650.25 Phụ tải tính toán tác dụng toàn xí nghiệp: Với kdt là hệ số đồng thời của toàn xí nghiệp, lấy kdt = 0.8 Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: Phụ tải tính toán toàn phần của toàn xí nghiệp: Hệ số công suất của xí nghiệp: 1.13.Xây dựng biểu đồ phụ tải cho xí nghiệp Để biểu diễn phụ tải mỗi phân xưởng của nhà máy ta dùng một hình tròn gồm 2 phần khác nhau: phần quạt nhỏ được gạch chéo biểu diễn cho phụ tải chiếu sáng của phân xưởng, phần còn lại biểu diễn cho phụ tải động lực của phân xưởng ,tâm hình tròn trùng với tâm của phụ tải điện của phân xưởng. 1.13.1.Bán kính của phụ tải (mm) Trong đó: Rpx - bán kính của vòng tròn biểu đồ phụ tải phân xưởng thứ i Si - công suất tính toán toàn phần của phân xưởng thứ i m - tỉ lệ xích, chọn m = 3 (KVA/mm2) Vòng tròn phụ tải: Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực 1.13.2.Góc của phụ tải chiếu sáng Trong đó : - góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong phân xưởng Pcsi - phụ tải chiếu sáng của phân xưởng thứ i Ptti - phụ tải tác dụng tính toán của phân xưởng thứ i Bảng tính toán bán kính của biểu đồ phụ tải và góc của phụ tải chiếu sáng: TT PX Pdl(kW) Pcs(kW) Ptt(kW) Qtt (kVAR) Stt(kVA) (mm)  (độ) 1 P 40.4 4.7 45.1 38.27 59.15 0.76 2.51 37.52 2 H 48.09 4.06 52.15 44.41 68.5 0.76 2.7 28.03 3 A 26.43 4.32 30.75 24.38 39.24 0.78 2.04 50.57 4 M 45.94 7.34 53.28 47.32 71.26 0.75 2.75 49.59 5 Đ 34.86 3.7 38.56 32.76 50.6 0.76 2.32 34.54 6 Ư 35.32 4.7 40.02 35.67 53.61 0.75 2.38 42.28 7 C 33.68 3.84 37.52 32.52 49.65 0.76 2.3 36.84 8 L 53.75 3.84 57.59 51.79 77.45 0.74 2.87 24 9 O 38.51 5.38 43.89 40.24 59.54 0.74 2.51 44.13 10 N 42.21 3.7 45.91 41.19 61.68 0.74 2.56 29.01 11 G 41.32 4.7 46.02 37.83 59.57 0.77 2.51 36.77 Tổng 440.51 50.28 490.79 426.38 650.25 1.13.3.Xây dựng biểu đồ phụ tải Hình 1.1: Biểu đồ phụ tải CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CUNG CẤP ĐIỆN 2.1.Xác định vị trí trạm biến áp của xí nghiệp Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm: Ta thấy vị trí này không nằm trong khu vực phân xưởng nên có thể đặt trạm biến áp ở đây( tâm phụ tải). Trên biểu đồ phụ tải thì điểm tâm phụ tải được ký hiệu là TBA(81;114). Xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng: Vị trí trạm biến áp phân xưởng lấy theo tọa độ tên của các phân xưởng: PX Tọa độ PX Tọa độ x y x y P 225 78 C 58 94 H 8 108 L 25 210 A 200 24 O 138 134 M 17 127 N 29 157 Đ 24 176 G 6 69 Ư 252 8 Xác định vị trí điểm đấu điện: Vị trí điểm đấu điện được lấy theo tọa độ chữ cái đầu tiên của tên đệm của người thiết kế: Đ(316;58). 2.2.Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện Do: Phân xưởng có kích thước nhỏ. Công suất của xí nghiệp tương đối nhỏ (≤ 1000kVA). Phụ tải loại I chiếm 55% tổng công suất toàn mạng. Vì vậy ta chọn phương án một trạm biến áp gồm hai máy biến áp. Ta chia 11 phân xưởng ra làm hai nhóm phụ tải. Nhóm 1: Dành cho máy biến áp 1 gồm các phân xưởng sau: Phân xưởng P H C M L Loại 1 1 1 2 3 Nhóm 2: Dành cho máy biến áp 2 gồm các phân xưởng sau: Phân xưởng A Đ O G N Ư Loại 1 1 1 2 3 3 2.2.1.Phương án 1: Sơ đồ phân phối dạng hình tia: Mỗi phân xưởng có một đường đi dây riêng đi từ trạm biến áp của xí nghiệp. Các phân xưởng loại I có thêm đường dây dự phòng, các phân xưởng loại II và loại III không có đường dây dự phòng. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý phương án cấp điện 1 Hình 2.2: Sơ đồ đi dây phương án cấp điện 1 2.2.2.Phương án 2: Sơ đồ phân nhánh: Các phân xưởng loại I được đi hai đường dây (chính + dự phòng), các phân xưởng loại II và loại III ở gần nhau đi chung một đường dây. Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý phương án cấp điện 2 Hình 2.4: Sơ đồ đi dây phương án cấp điện 2 2.3.Lựa chọn máy biến áp Tổng công suất phụ tải nhóm 1: S1 = SpxP + SpxH + SpxC + SpxM + SpxL = 59.15 + 68.5 + 49.65 + 71.26 + 77.45 = 326.01(kVA) Tổng công suất phụ tải loại I của nhóm 1: S1I = SpxP + SpxH + SpxC = 59.15 + 68.5 + 49.65 = 177.3(kVA) Chiếm 54% tổng công suất phụ tải nhóm 1. Tổng công suất phụ tải nhóm 2: S2 = SpxA + SpxĐ + SpxO + SpxG + SpxN + SpxƯ = 39.24 + 50.6 + 59.54 + 59.57 + 61.08 + 53.61 = 324.24(kVA) Tổng công suất phụ tải loại I của nhóm 2: S2I = SpxA + SpxĐ + SpxO = 39.24 + 50.6 + 59.54 =149.38(kVA) Chiếm 46% tổng công suất phụ tải nhóm 2. Chọn công suất của máy biến áp để SđmMBA Stt và khi có sự cố xảy ra nó không những chịu được công suất của phụ tải nhóm đó mà còn chịu thêm phụ tải loại I của nhóm gặp sự cố. Ta chọn 2 máy biến áp giống nhau có công suất lớn hơn hoặc bằng 501,54(kVA) Ta thường chọn SđmMBASttMBA. Tra bảng PL II.2/Tr258 – [2], ta chọn máy biến áp phân phối do ABB chế tạo loại 630kVA với các thông số ở bảng sau: Công suất kVA Điện áp Kích thước Trọng lượng kG 630 22/0,4 1200 8200 4 1570-940-1670 1970 2.4.Lựa chọn dây dẫn từ điểm đấu điện về trạm biến áp Nguồn điện được lấy từ điểm đấu điện của lưới điện 22kV có tọa độ Đ(316;58). Đường dây cung cấp lấy từ nguồn 22kV đến trạm biến áp có tọa độ TBA(81;114) có độ dài: Sử dụng đường dây trên không, lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nhiệt: Tiết diện dây dẫn được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: k.I ³ I Trong đó: I : Dòng điện làm việc cực đại I: Dòng điện cho phép ứng với dây dẫn đã chọn k=1: Hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ, tra bảng 2.57 / Tr655- [1] Đối với đường dây trung áp tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35 mm2, do đó ta chọn dây dẫn M-35 nối từ nguồn đến trạm biến áp. Tra bảng 2-55 / Tr654 – [1] ta chọn dây dẫn đồng trần M-35 có Icp= 220(A). Tra bảng 2-33 / Tr644 – [1] ta được giá trị của điện trở và điện kháng của dây đồng trần M-35 với khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn 2000mm là  r0 =0,54 và x0 = 0,41. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN 3.1.Xác định tổn hao điện áp trên đường dây trung áp Từ mục tính toán 2.4 ta được giá trị của điện trở và điện kháng của đường dây trung áp là dây đồng trần M-35: r0 =0,54 và x0 = 0,41. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp theo công suất chạy trên đường dây, ta có: Như vậy dây dẫn được chọn thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp cho phép. 3.2.Xác định tổn hao công suất, tổn hao điện năng trên đường dây và trong máy biến áp Tổn hao trên đường dây Tổn hao công suất trên đường dây từ điểm đấu điện về trạm biến áp: Tổn hao điện năng trên đường dây từ điểm đấu điện về trạm biến áp: Trong đó: = 0.137(kW) : tổn thất công suất trên đường dây với phụ tải tính toán. : thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. Theo công thức kinh nghiệm Kezevits, ta có: (h) Tra bảng 2-3/Tr622 – [1] với ta chọn xí nghiệp đóng giày có thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax =3150[h]. Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là: Tổn hao trong máy biến áp Trạm biến áp sử dụng hai máy biến áp có dung lượng như nhau, mỗi máy cung cấp điện cho một nhóm phân xưởng. Khi một máy biến áp gặp sự cố thì máy biến áp còn lại sẽ đảm bảo nguồn cấp điện cho toàn bộ phân xưởng loại I. Do số lượng phụ tải và công suất phụ tải của hai nhóm phân xưởng mà hai máy biến áp cấp điện là khác nhau nên tổn hao trong hai máy là khác nhau. Tổn hao do công suất tác dụng trong máy biến áp: Trong đó: : tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp. = 1.2(kW) : tổn thất công suất tác dụng không tải. = 8.2(kW) : tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch. = 630(kVA): dung lượng định mức của máy biến áp. Đối với máy biến áp 1: Spt = 326.01(kVA) Đối với máy biến áp 2: Spt = 324.24(kVA) Tổn hao điện năng trong máy biến áp: Đối với máy biến áp 1: Spt = 326.01(kVA) Đối với máy biến áp 2: Spt = 324.24(kVA) (t = 8760h là thời gian vận hành của máy biến áp trong năm) 3.3.Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp 3.3.1.Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp của phương án 1: (Sơ đồ hình tia). Chọn loại dây dẫn là dây đồng trần. Vị trí lắp đặt: Đường dây trên không. Chọn theo kinh nghiệm giá trị điện kháng của dây dẫn hạ áp trên không là x0=0.25(Ω/km). Điện dẫn suất của dây đồng: γCu=0,053(km/Ωmm2). Khoảng cách trung bình hình học giữa các dây chọn D=2000(mm). Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng P: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng P: lP = (xP – xTBA) + (yTBA – yP) =(225 – 81) + (114 – 78) = 180(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng P: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-35. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =0.54 và x0 = 0.41 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng H: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng H: lH = (xTBA – xH) + (yTBA – yH) =(81 – 8) + (114 – 108) = 79(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng H: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-16. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.20 và x0 = 0.435 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng A: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng A: lA = (xA – xTBA) + (yTBA – yA) =(200 – 81) + (114 – 24) = 209(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng A: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-25. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =0.74 và x0 = 0.421 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng M: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng M: lM = (xTBA – xM) + (yM – yTBA) =(81 – 17) + (127 – 114) = 77(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng M: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-16. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.20 và x0 = 0.435 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng Đ: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng Đ: lĐ = (xTBA – xĐ) + (yĐ – yTBA) =(81 – 24) + (176 – 114) = 119(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng Đ: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-16. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.20 và x0 = 0.435 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng Ư: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng Ư: lƯ = (xƯ – xTBA) + (yTBA – yƯ) =(252 – 81) + (114 – 8) = 277(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng Ư: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-70. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =0.28 và x0 = 0.385 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng C: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng C: lC = (xTBA – xC) + (yTBA – yC) =(81 – 58) + (114 – 94) = 43(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng C: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-10. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.84 và x0 = 0.457 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng L: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng L: lL = (xTBA – xL) + (yL – yTBA) =(81 – 25) + (210 – 114) = 152(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng L: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-35. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =0.54 và x0 = 0.41 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng O: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng O: lO = (xO – xTBA) + (yO – yTBA) =(138 – 81) + (134 – 114) = 77(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng O: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-10. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.84 và x0 = 0.457 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng N: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng N: lN = (xTBA – xN) + (yN – yTBA) =(81 – 29) + (157 – 114) = 95(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng N: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-16. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =1.20 và x0 = 0.435 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính chọn dây dẫn đến phân xưởng G: Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp tới phân xưởng G: lG = (xTBA – xG) + (yTBA – yG) =(81 – 6) + (114 – 69) = 120(m) Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Tiết diện dây dẫn đến phân xưởng G: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn loại dây dẫn M-25. Tính lại tổn thất điện áp trên dây dẫn vừa chọn: Tra bảng 2-33/Tr644 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của loại dây dẫn đã chọn là r0 =0.74 và x0 = 0.421 , vậy loại dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. 3.3.2.Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp của phương án 2: (Sơ đồ phân nhánh) Chọn loại dây dẫn là dây đồng trần. Vị trí lắp đặt: Đường dây trên không. Chọn theo kinh nghiệm giá trị điện kháng của dây dẫn hạ áp trên không là x0=0.25(Ω/km). Điện dẫn suất của dây đồng: γCu=0,053(km/Ωmm2). Khoảng cách trung bình hình học giữa các dây chọn D=2000(mm). Các đường dây từ máy biến áp tới các phân xưởng loại I: P,H,C,A,Đ,O được tính toán và chọn tiết diện như phương án tính toán 1(Sơ đồ hình tia). Tính toán dây dẫn đến phân xưởng N – M – L: Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Xét đoạn dây ON: Ta có: Xét đoạn dây NM: Ta có: Xét đoạn dây ML: Ta có: Tính mật độ dòng điện J: Xác định tiết diện F: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn tiết diện các đoạn dây như sau: Dây dẫn đoạn ON chọn loại M-300. Dây dẫn đoạn NM chọn loại M-240. Dây dẫn đoạn ML chọn loại M-120. Tra bảng 2-36/Tr645 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của các dây dẫn: Dây dẫn M-300: r0 = 0.07(Ω/km), x0 = 0.19(Ω/km). Dây dẫn M-240: r0 = 0.08(Ω/km), x0 = 0.20(Ω/km). Dây dẫn M-120: r0 = 0.17(Ω/km), x0 = 0.22(Ω/km). Kiểm tra lại với điều kiện tổn thất điện áp theo công suất chạy trên đường dây: , vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. Tính toán dây dẫn đến phân xưởng G – Ư: Tổn thất điện áp do công suất phản kháng: Tổn thất điện áp do công suất tác dụng: Xét đoạn dây OG: Ta có: Xét đoạn dây GƯ: Ta có: Tính mật độ dòng điện J: Xác định tiết diện F: Tra bảng 2-55/Tr654 – [1] với điều kiện ta chọn tiết diện các đoạn dây như sau: Dây dẫn đoạn OG chọn loại M-240. Dây dẫn đoạn GƯ chọn loại M-120. Tra bảng 2-36/Tr645 – [1] ta được giá trị điện trở và điện kháng của các dây dẫn: Dây dẫn M-240: r0 = 0.08(Ω/km), x0 = 0.20 (Ω/km). Dây dẫn M-120: r0 = 0.17(Ω/km), x0 = 0.22(Ω/km). Kiểm tra lại với điều kiện tổn thất điện áp theo công suất chạy trên đường dây: , vậy các dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện đặt ra. 3.4.Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp 3.4.1.Tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp của phương án 1 (sơ đồ hình tia) Phân xưởng P: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng H: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng A: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng M: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng Đ: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng Ư: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng C: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng L: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng O: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng N: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Phân xưởng G: Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Vậy tổng tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp của phương án 1 là: 3.4.2.Tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp của phương án 2 (sơ đồ phân nhánh) Trong phương án này, tổn hao trên đường dây từ máy biến áp đến các phân xưởng loại I được tính toán tương tự như phương án 1. Ở đây ta chỉ tính toán tổn hao trên đường dây của các phân xưởng loại II và loại III đi chung trên một đường dây. a)Tính tổn hao điện áp, tổn hao công suất đường dây ở nhánh N – M – L Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất trên đường dây từ trạm biến áp đến phân xưởng N: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao công suất trên đường dây từ phân xưởng N đến phân xưởng M: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao công suất trên đường dây từ phân xưởng M đến phân xưởng L: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: b)Tính tổn hao điện áp, tổn hao công suất đường dây ở nhánh G – Ư Tổn hao công suất trên đường dây hạ áp: Tổn hao công suất trên đường dây từ trạm biến áp đến phân xưởng G: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao công suất trên đường dây từ phân xưởng G đến phân xưởng Ư: Tổn hao công suất tác dụng: Tổn hao công suất phản kháng: Tổn hao điện áp trên đường dây hạ áp: Vậy tổng tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp của phương án 2 là: Kết luận: Sau quá trình tính toán cho hai phương án đi dây cấp điện cho các phân xưởng ta nhận thấy phương án cấp điện thứ 2 (sơ đồ phân nhánh) có tổn hao ít hơn so với phương án cấp điện thứ 1 (sơ đồ hình tia) và phương án thứ 2 tốn ít dây dẫn hơn. Do đó, ta lựa chọn phương án thứ 2 là phương án cấp điện cho các phân xưởng. 3.5.Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ 3.5.1.Tính toán ngắn mạch a)Ngắn mạch phía cao áp Nguồn cấp điện được lấy từ điểm có tọa độ Đ(316,58) và có công suất ngắn mạch là SN=210(MVA). Dây dẫn từ điểm đấu điện đến trạm biến áp có chiều dài l = 291(m), có điện trở của dây dẫn r0=0.54(Ω/km) và điện kháng của dây dẫn x0=0.41(Ω/km). Ta có sơ đồ thay thế hệ thống với giả thiết hệ thống bị ngắn mạch tại điểm N: Hình 3.5: Sơ đồ ngắn mạch phía cao áp. Điện trở và điện kháng từ điểm đấu điện đến trạm biến áp là: Do ngắn mạch ở xa nguồn, công suất của hệ thống nhỏ hơn so với lưới điện quốc gia và không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên toàn bộ hệ thống ở phía trước được thay thế bằng một điện kháng Xht , giá trị điện kháng được tính thông qua công suất của máy cắt phía đầu nguồn (MC1): Trong đó: U – điện áp đường dây (kV). SN – công suất cắt của máy cắt đầu nguồn (MVA). Tổng trở từ điểm ngắn mạch trở về nguồn là: Dòng ngắn mạch ổn định: Dòng điện ngắn mạch xung kích: Với kxk = 1.8 : hệ số ngắn mạch phía cao áp (tra bảng 7-7/Tr227 – [1]) b)Ngắn mạch phía hạ áp Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp cần tính đến các yêu tố sau: Điện trở, điện kháng của máy biến áp. Điện trở, điện kháng của dây dẫn. Điện trở tiếp xúc của các thiết bị đóng cắt, thiết bị đo điện năng. Ta xét một điểm ngắn mạch N1( từ máy biến áp BA1 đến thanh cái hạ áp): Tổng trở tiếp xúc tại điểm ngắn mạch N1 gồm biến áp BA1 và aptomat AT1. Điện trở tiếp xúc của aptomat AT1 được chọn theo bảng 2 - 43/Tr 649-[1] là RAT1 = 0,25(mΩ) = 0.00025(Ω). Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1: Dòng điện ngắn mạch ổn định : Dòng điện ngắn mạch xung kích: Với kxk = 1.3 : hệ số ngắn mạch phía hạ áp. 3.5.2.Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị phía trung áp Lựa chọn cầu chì tự rơi phía trung áp Lựa chọn cầu chì theo điều kiện dòng điện định mức: Dòng điện làm việc lớn nhất của cầu chì tự rơi phía trung áp: Tra bảng PL III.3/Tr263 – [2], ta lựa chọn loại cầu chì C710-211PB do CHANGE (Mỹ) chế tạo với các thông số kỹ thuật: Loại Ulv max [kV] Iđm [A] IN [KA] Khối lượng [kg] C710-211PB 27 100 8 8,07 Kiểm tra cầu chì tự rơi phía trung áp Dòng ngắn mạch xung kích của cầu chì tự rơi: Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động thấy loại cầu chì tự rơi vừa chọn thỏa mãn điều kiện. 3.5.3.Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị phía hạ áp Aptomat được chọn theo điều kiện dòng điện sau: a)Aptomat tổng (từ máy biến áp đến thanh cái chính phía hạ áp): Dòng điện chạy qua Aptomat đến thanh cái là: Tra bảng 2-27/Tr641 – [1], ta chọn aptomat kiểu AB-10 do Liên Xô chế tạo với các thông số kỹ thuật sau: Kiểu Uđm [V] Iđm [A] Ixk [kA] Thời gian cắt tức thời[s] AB-10 400 1000 42 0,06 b)Tính chọn các aptomat đến các phân xưởng Dòng điện làm việc bình thường của các phân xưởng được tính toán: Tra bảng PL IV.5 và PL IV.6/Tr 284 – [2], ta chọn các Aptomat do Nhật Bản chế tạo đến các phân xưởng như sau: PX Loại Uđm[V] Iđm[A] IN[KV] P EA103-G 380 100 14 H EA103-G 380 100 14 A EA103-G 380 60 14 M EA203-G 380 125 18 Đ EA103-G 380 75 14 Ư EA103-G 380 100 14 C EA103-G 380 75 14 L EA203-G 380 125 18 O EA103-G 380 100 14 N EA103-G 380 100 14 G EA103-G 380 100 14 N-M-L SA403-H 380 350 45 G-Ư EA203-G 380 175 18 c)Tính chọn aptomat trong từng phân xưởng Chọn aptomat cho phân xưởng P: Chọn aptomat cho phụ tải động lực: Tra bảng PL IV.5/Tr 284 – [2], ta chọn các Aptomat do Nhật Bản chế tạo: Loại Uđm[V] Iđm[A] IN[KV] ATđlP EA102-G 380 100 14 Chọn aptomat cho từng động cơ: Ta lấy một động cơ có công suất lớn nhất trong phân xưởng để tính chọn aptomat cho toàn bộ phân xưởng. Tra bảng PL IV.5/Tr 284 – [2], ta chọn các Aptomat do Nhật Bản chế tạo: Loại Uđm[V] Iđm[A] IN[KV] Số lượng ATđcP EA52-G 380 20 5 8 Chọn aptomat cho phụ tải chiếu sáng: Tra bảng PL IV.5/Tr 284 – [2], ta chọn các Aptomat do Nhật Bản chế tạo: Loại Uđm[V] Iđm[A] IN[KV] ATcsP EA52-G 380 10 5 Đối với các phân xưởng khác ta tính chọn các Aptomat cho các phụ tải trong phân xưởng tương tự như tính chọn ở phân xưởng P. Kết quả tính chọn cho các phân xưởng được tổng hợp trong bảng như sau: PX ATđl ATđc ATcs Loại Số lượng H Loại EA102-G EG52-G 10 EG52-G Iđm[A] 100 20 10 IN[KA] 14 5 5 A Loại EA52-G EG52-G 6 EG52-G Iđm[A] 50 20 10 IN[KA] 5 5 5 M Loại EA102-G EA52-G 9 EA52-G Iđm[A] 100 20 15 IN[KA] 14 5 5 Đ Loại EA102-G EA52-G 8 EA52-G Iđm[A] 75 20 10 IN[KA] 14 5 5 Ư Loại EA102-G EA52-G 8 EA52-G Iđm[A] 75 20 10 IN[KA] 14 5 5 C Loại EA102-G EA52-G 8 EA52-G Iđm[A] 75 20 10 IN[KA] 14 5 5 L Loại EA202-G EA52-G 11 EA52-G Iđm[A] 125 20 10 IN[KA] 18 5 5 O Loại EA102-G EA52-G 7 EA52-G Iđm[A] 100 20 10 IN[KA] 14 5 5 N Loại EA102-G EA52-G 8 EA52-G Iđm[A] 100 20 10 IN[KA] 14 5 5 G Loại EA102-G EG52-G 9 EG52-G Iđm[A] 100 20 10 IN[KA] 14 5 5 3.6.Lựa chọn các thiết bị khác a)Lựa chọn thanh cái phía trung áp Ta lựa chọn tiết diện thanh cái theo mật độ dòng kinh tế. Tra bảng 8-6/Tr 274 – [1], ta lựa chon thanh cái bằng đồng với thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax trên 5000(giờ) có Jkt =1.8[A/mm2]. Tra bảng 2-56/Tr655 – [1], ta chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 25×3[mm2], thiết diện của một thanh là 75[mm2]. b)Lựa chọn thanh cái phía hạ áp Ta lựa chọn hai thanh dẫn phía hạ áp nối với các máy biến áp BA1 và BA2 có cùng tiết diện như nhau. Dòng điện làm việc chạy qua thanh cái phía hạ áp: Ta lựa chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế, với Jkt=1.8[A/mm2]. Tra bảng 2-56/Tr655 – [1], ta chọn thanh cái bằng đồng có kích thước 60×8[mm2], thiết diện của một thanh là 480[mm2]. c)Lựa chọn sứ cách điện Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ các bộ phân mang điện, vừa làm cách điện giữa các bộ phận đó với đất. Do đó sứ phải có đủ độ bền, chịu được lực điện động do dòng điện ngắn mạch gây ra, đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá điện áp. Lựa chọn sứ cách điện phía trung áp Dựa vào các điều kiện chọn và kiểm tra sứ trong bảng 8-5/Tr273 – [1], ta chọn được sứ cách điện với các thông số phía trung áp: Uđm = 22(kV) Ilvmax = 16.53(A) IN = 3.057(kA) Tra bảng 2-26/Tr641 – [1], ta chọn sứ đỡ, sứ đứng đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo với các thông số: Kiểu U [KV] Phụ tải phá hoại [KG] Khối lượng [KG] Uđm Uph.đ khô Uph.đ ướt OШ H-35-2000 35 120 80 2000 44.6 Lựa chọn sứ cách điện phía hạ áp Dựa vào các điều kiện chọn và kiểm tra sứ trong bảng 8-5/Tr273 – [1], ta chọn được sứ cách điện với các thông số phía trung áp: Uđm = 0.4(kV) Ilvmax = 723.91(A) IN = 21.383(kA) Tra bảng 2-26/Tr641 – [1], ta chọn sứ đỡ, sứ đứng đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo với các thông số: Kiểu U [KV] Phụ tải phá hoại [KG] Khối lượng [KG] Uđm Uph.đ khô Uph.đ ướt OШ H-35-2000 6 38 28 300 2.54 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT - CHỐNG SÉT VÀ NÂNG CAO HỆ SỐ COS 4.1.Tính toán nối đất trung tính Tính toán nối đất trung tính chính là tính toán nối đất làm việc nối vào trung tính của máy biến áp. Xác định điện trở nối đất theo quy phạm: với nối đất trung tính thì Rd < 4Ω. Dự kiến hệ thống nối đất gồm 8 cọc thép góc L60x60x6 dài 2.5m được nối với nhau bằng thép dẹt có bề rộng 4cm đặt nằm ngang tạo thành mạch vòng nối đất bao quanh trạm biến áp. Các cọc đứng chôn sâu cách mặt đất 0.7m thép dẹt được hàn chặt với các cọc ở độ sâu 0.8m. Xác định điện trở nối đất của 1 cọc: Trong đó: ρ : Điện trở xuất của đất(Ωcm), với đất ruộng ρ=0.4x104(Ωcm) = 40(Ωm) kmax = 1.5 : hệ số mùa. d : đường kính ngoài của cọc (m), chọn d = 0.05(m). l = 2.5(m): chiều dài của cọc (m). t = 0.8 + (2.5/2) = 2.05(m): độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc (m). Xác định sơ bộ số cọc: Trong đó: ηc : hệ số sử dụng cọc. Khoảng cách giữa các cọc là a = 2*l = 5(m), tỉ số a/l=2, tra bảng 2-68/Tr660 – [1] ta có ηc=0.71. Rd = 4(Ω) : điện trở nối đất yêu cầu. Vậy ta chọn n = 8 cọc được chôn sâu thành mạch vòng cách nhau 5(m). Xác định điện trở của các thanh nối nằm ngang: Trong đó: ρmax = K*ρđất = 2*0.4*104 = 8000(Ωcm) : điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh. Tra bảng 10-1/Tr384 – [1] với thanh dẹt ngang đặt độ sâu 0.5m đến 0.8m ở đất ướt trung bình, ta có K = 2. l : Chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo bởi các thanh nối (cm). Vậy chiều dài thanh nối là: l = a*n = 5*8 = 40(m) = 4000(cm). b : bề rộng thanh nối, lấy b=4(cm). t : chiều sâu chôn cọc thanh nối, t = 0.8(m) = 80(cm). Xác định điện trở của 8 cọc chôn thẳng đứng: Xác định điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc các thanh nằm ngang: Vậy thiết bị nối đất theo thiết kế đã thỏa mãn yêu cầu. Hệ thống gồm 8 cọc thép L60x60x6 dài 2.5m chôn thành mạch vòng và được nối với nhau bằng thanh thép dẹt có bề rộng 4cm đặt cách mặt đất 0.8m. Hình 4.1: Sơ đồ bố trí cọc nối đất cho máy biến áp. 4.2.Tính toán chống sét 4.2.1.Tính toán chống sét trực tiếp Để bảo vệ chống xét đánh trực tiếp vào trạm biến áp – vùng bảo vệ chúng ta sử dụng các cột thu lôi. Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là hình nón cong tròn xoay, có tiết diện ngang là những hình tròn ở độ cao hx, có bán kính Rx. Dùng cột thu lôi cao 6m để bảo vệ cho trạm cao 3m. Trị số bán kính bảo vệ Rx được xác định theo công thức: Trong đó: ha - chiều cao tác dụng của cột thu lôi (m). hx - chiều cao đối tượng được bảo vệ nằm trong vùng bảo vệ của cột thu lôi (m). P - hệ số, với h < 30(m) thì P = 1. h – chiều cao của cột thu lôi (m). Xác định chiều cao tác dụng của cột thu lôi ha = h - hx = 6 - 3 = 3(m) Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền tải vào trạm biến áp: Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét đánh vào các đường dây tải điện trên không chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ sự cố hệ thống điện. Do đó bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng trong việc bảo đảm vận hành an toàn liên tục cung cấp điện. Đường dây tải điện từ điểm đấu điện về trạm biến áp được đặt ở độ cao hx= 8(m). Dây chống sét được đặt ở độ cao h = 9(m). Chiều cao hiệu dụng của dây chống sét ha = 9 – 8 = 1(m). Dải bảo vệ được xác định theo công thức: Thiết bị chống xét chủ yếu cho trạm biến áp là chống xét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) và khe hở phóng điện. 4.2.2.Lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp Tính toán nối đất cho chống sét: Xác định điện trở Rd theo quy phạm: với nối đất chống sét thì . Ta chọn cọc thép góc L60x60x6 dài 2.5m được nối với nhau bằng thép dẹt đặt nằm ngang có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất. Các cọc đứng chôn sâu cách mặt đất 0.7m thép dẹt được hàn chặt với các cọc ở độ sâu 0.8m. Giá trị điện trở nối đất của 1 cọc đã được tính ở trên: Rd1c = 18.04(Ω) Xác định sơ bộ số cọc: Trong đó: ηc : hệ số sử dụng cọc. Khoảng cách giữa các cọc là a = 2*l = 5(m), tỉ số a/l=2, tra bảng 2-68/Tr660 – [1] ta có ηc=0.78. Rd = 10(Ω) : điện trở nối đất yêu cầu. Vậy ta chọn n = 4 cọc được chôn sâu thành mạch vòng cách nhau 5(m). Xác định điện trở của các thanh nối nằm ngang: l : Chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo bởi các thanh nối (cm). Vậy chiều dài thanh nối là: l = a*n = 5*4 = 20(m) = 2000(cm). Xác định điện trở của 4 cọc chôn thẳng đứng: Xác định điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc các thanh nằm ngang: Vậy thiết bị nối đất chống sét theo thiết kế đã thỏa mãn yêu cầu. Hệ thống gồm 4 cọc thép L60x60x6 dài 2.5m chôn thành mạch vòng và được nối với nhau bằng thanh thép dẹt có bề rộng 4cm đặt cách mặt đất 0.8m. Hình 4.2: Sơ đồ nối đất cho chống sét. 4.3.Nâng cao hệ số công suất Cosφ Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Hệ số công suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau: Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện. Giảm được tổn thất điện năng trong mạng điện. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Ngoài ra, việc nâng cao hệ số công suất cosφ còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát triển của máy phát điện… . Do đó, việc nâng cao hệ số công suất cosφ, bù công suất phản kháng đã trở thành vấn đề quan trọng, cần phải được quan tâm đúng mức trong khi thiết cũng cũng như vận hành hệ thống cung cấp điện. Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ Xác định dung lượng bù là đi tính toán giá trị công suất phản kháng cần bù để nâng cao hệ số công suất của xí nghiệp lên giá trị cosφ2. Dung lượng bù được xác định theo công thức: (kVAR) Trong đó: P – phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện (kW). φ1 – góc ứng với hệ số công suất trung bình cosφ1 trước khi bù, cosφ1=0.75. φ2 – góc ứng với hệ số công suất trung bình cosφ2 sau khi bù, theo quy định của cơ quan quản lý hệ thông cung cấp điện thì trong các xí nghiệp công nghiệp phải đảm bảo cosφ=0.8÷0.95, lấy cosφ2=0.85. α=0,9 ÷ 1 – hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những phương pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, lấy α=1. Vậy dung lượng bù tính được là: Xác định vị trí bù Ta xác định vị trí bù đặt tập trung ở thanh cái phía điện áp thấp của trạm biến áp phân xưởng. Bù tại vị trí thanh cái 1 sau máy biến áp BA1: Ta có: Ptc1 = PP + PH + PC + PL + PM = 45.1 + 52.15 + 37.52 +57.59 + 53.28 = 245.64(kW) Qtc1 = QP + QH + QC + QL + QM = 38.27 + 44.41 + 32.52 + 51.79 + 47.32 = 214.31(kVAR) Vậy dung lượng cần bù trên thanh cái 1 là: Bù tại vị trí thanh cái 2 sau máy biến áp BA2: Ta có: Ptc2 = PA + PĐ + PO + PG + PN + PƯ = 30.75 + 38.56 + 43.89 + 46.02 + 45.91 + 40.02 = 245.15(kW) Qtc2 = QA + QĐ + QO + QG + QN + QƯ = 24.38 + 32.76 + 40.24 + 37.83 + 41.19 + 35.67 = 212.07(kVAR) Vậy dung lượng cần bù trên thanh cái 2 là: Chọn thiết bị bù Ta chọn tụ điện để bù công suất phản kháng vì: Tụ có thể lắp ở phía điện áp cao hay thấp, vị trí bù linh hoạt. Tụ được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ nên tùy sự phát triển của phụ tải mà có thể áp dụng vào trong thực tế. Dễ dàng trong việc tự động hóa, điều khiển dung lượng bù. Tụ điện được chọn theo điện áp định mức, số lượng tụ tùy thuộc vào dung lượng bù. Dung lượng bù do tụ sinh ra được tính theo công thức: Trong đó: U – điện áp đặt lên cực của tụ điện (kV). C – điện dung của tụ điện (μF). Do dung lượng bù trên hai thanh cái gần như bằng nhau nên ta chọn tụ bù công suất phản kháng trên hai thanh cái như nhau. Dựa vào bảng 2-69/Tr661 – [1], ta dùng 3 bộ tụ loại KM 2 – 0.38 do Liên Xô chế tạo có các thông số như sau: Mã hiệu Số pha Uđm [kV] Điện dung [μF] Dung lượng Q [kVAr] Kích thước, mm Khối lượng [kG] Đáy Cao Có sứ Không sứ KM2-0.38 3 0,38 552 25 318×145 930 860 65 Bộ tụ được bảo vệ bằng Aptomat, trong tủ bù có đặt bóng đèn làm điện trở phóng điện. Điện trở phóng điện được xác định: Trong đó: Q – dung lượng bù của tụ (kVAR). Up = 0.220(kV) – điện áp pha. Ta dùng bóng đèn có công suất 30W làm điện trở phóng điện: Vậy số lượng bóng đèn cần dùng là: (bóng) Vậy ta dùng 6 bóng (220V – 30W), mỗi pha 2 bóng làm điện trở phóng điện. Hình 4.3: Sơ đồ nối tụ bù. KẾT LUẬN Sau một thời gian thực hiện đề tài, đề tài đã cơ bản hoàn thành với các nội dung sau: - Tổng quan về vấn đề cung cấp điện cho một xí nghiệp. - Đưa ra được phương án cung cấp điện phù hợp cho từng phân xưởng trong xí nghiệp dựa trên cơ sở tính toán phụ tải và so sánh theo chỉ tiêu kỹ thuật. - Lựa chọn các thiết bị phân phối và bảo vệ đường điện cho xí nghiệp. - Thiết kế chống sét và nối đất an toàn cho toàn bộ hệ thống điện. Những mặt hạn chế của đề tài: Phương án cấp điện do khía cạnh chủ quan, chưa được đánh giá, kiểm tra kỹ lưỡng nên một phần nào đó là chưa tối ưu, chưa phải là phương án hợp lý nhất. Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một đề tài không dễ, yêu cầu người thiết kế vận dụng nhiều kiến thức trong nhiều lĩnh vực khác nhau nên trong thời gian ngắn nên không thể hoàn thành đầy đủ mọi tiêu chí cần thiết của một xí nghiệp được. Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã cố gắng vận dụng tất cả kiến thức đã học để thực hiện đề tài, đồng thời em luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo PHẠM THỊ HỒNG ANH. Đến nay em đã hoàn thành đề tài thiết kế môn học. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng kiến thức của em còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý nhiệt tình của các thầy cô trong bộ môn để bổ sung thêm cho em những kiến thức còn thiếu sót để em hoàn thành tốt hơn và bổ trợ kĩ năng giúp em bớt phần nào bỡ ngỡ khi tiếp cận với những hệ thống điện trong thực tế. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên : Phạm Đức Long TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 1998 2.Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 1997