Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long

ện 25 x 3, có dòng AIcp 340  Kiểm tra điều kiện ổn định động: ttcp Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch: kGi a l F xktt 281076.1 Trong đó: cml 100 - khoảng cách giữa các sứ. cma 50 - khoảng cách giữa các pha. xki - dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, A Ta có: kGF kAi tt xk 05.11045.5 50 100 1076.1 45.5 238 Monen uốn: cmkG lF M tt .5.10 10 10005.1 10 . Ứng suất tính toán khi thanh dẫn đặt nằm: 3 2 2 6 . / cm hb W cmkG W M tt Thanh dẫn có cmhcmb 5.2;3.0 2 22 /44.33 5.23.0 5.106 . .6 cmkG hb M tt Ứng suất cho phép của thanh đồng : 2/1400 cmkGcp 2/44.33 cmkGttcp  Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: qđtIS .. Ta có: 7 - hệ số phụ thuộc vào vật liệu. kAI 14.2 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -79- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 qđt - thời gian tác động quy đổi của dòng ngắn mạch theo tính toán. Vì nguồn có công suất vô cùng lớn nên: 05.005.005.0 " 2" catcatcatqđ t I I ttt Với : MCBVcat ttt stBV 02.0 và máy cắt là loại tác động nhanh thì smstMC 06.004.06040 nên ta chọn stMC 04.0 Vậy : stt catqđ 11.005.004.002.005.0 22 2 968.475325 968.411.014.27.. mmmmS mmtI qđ 3.3.3.1.7. Chọn và kiểm tra cáp 10kV. Trong mục 3.2.4 chương này ta đã chọn được cáp theo ktj , đã kiểm tra theo điều kiện phát nóng. Các thông số của cáp đã ghi trong bảng 3.4 vì vậy ta chỉ kiểm tra lại cáp theo điều kiện sau: qđN tIF .. Ta có: 7 - hệ số phụ thuộc vào vật liệu. NI - dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N trên thanh góp cao áp trạm biến áp phân xưởng. qđt - thời gian tác động quy đổi của dòng ngắn mạch theo tính toán. Ta chỉ cần kiểm tra cho tuyến cáo có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tuyến cáp từ trạm biến áp trung gian đến B2 có dòng ngắn mạch lớn nhất kAI N 12.22 21638.9.. mmFtI qđN Vậy mạng cáp đã chọn đạt tiêu chuẩn ổn định nhiệt. 3.3.3.2. Chọn thiết bị cho trạm biến áp phân xƣởng. Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt không xa trạm biến áp trung gian nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì. Dao cách ly dùng để cách ly máy biến áp khi sửa chữa, cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho máy biến áp. Phía hạ đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh. Thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn. 3.3.3.2.1. Chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp. Ta chọn cùng loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức, kV : kVUU mangđmđmDCL 10 Dòng điện lâu dài định mức, A : AII lvDCLđm 03.42 103 560 3.1max Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -80- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Dòng ổn định động, kA : kAii xkôdd 38.5 Chọn dao cách ly loại 3DC do SIEMENS chế tạo có các thông số sau: Loại dao cách ly kV U đm A I đm kA I Nt kA I N max 3DC 12 400 16 40 3.3.3.2.2. Chọn và kiểm tra cầu chì cao áp. Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: kVUU mangđmđmCC 10 Công suất cắt định mức: kVASSđmcatCC " Dòng cắt định mức: kAII catđm " Dòng điện định mức: đm đmBAqtsc cbCCđm U Sk II .3 .  Đối với trạm B1, B6: A U Sk II đm đmBAqtsc cbCCđm 03.42 103 5603.1 .3 . Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 210-3B có thống số như sau: Loại cầu chì kV U đm A I đm kA I catN A I cat min 3GD1 210-3B 12 50 40 225  Đối với trạm B2, B4: A U Sk II đm đmBAqtsc cbCCđm 51.13 103 1803.1 .3 . Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 203-3B có thống số như sau: Loại cầu chì kV U đm A I đm kA I catN A I cat min 3GD1 203-3B 12 16 63 62  Đối với trạm B3, B5: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -81- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 A U Sk II đm đmBAqtsc cbCCđm 12 103 1603.1 .3 . Chọn cầu chì ống cao áp loại 3GD1 203-3B có thống số như sau: Loại cầu chì kV U đm kA I đm kA I catN A I cat min 3GD1 203-3B 12 16 63 62 3.3.3.2.3. Chọn và kiểm tra aptomat (aptomat tổng và aptomat phân đoạn). Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Aptomat được chọn theo điều kiện sau: Điện áp định mức: kVUU mangđmđmA 4.0 Dòng điện định mức: đm đmBAqtsc cbAđm U Sk II .3 . Dòng cắt định mức: kAII NđmAcat  Đối với trạm B1, B6: A U Sk II đm đmBAqtsc cbAđm 78.1050 4.03 5603.1 .3 .  Đối với trạm B2, B4: A U Sk II đm đmBAqtsc cbAđm 75.337 4.03 1803.1 .3 .  Đối với trạm B3, B5: A U Sk II đm đmBAqtsc cbAđm 22.300 4.03 1603.1 .3 . Chọn aptomat do hãng Merlin Gerin chế tạo. Kết quả chọn trong bảng sau: Tên trạm kA I N Loại Số lượng V U đm A I đm kA I N max Số cực B1 22.396 C1251N 3 690 1250 25 4 B2 10.07 NS400E 3 500 400 15 4 B3 9.06 NS400N 3 690 400 10 4 B4 10.03 NS400E 3 500 400 15 4 B5 9.06 NS400N 3 690 400 10 4 B6 14.35 C1251N 1 690 1250 25 4 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -82- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Chƣơng 4 THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƢỞNG CƠ KHÍ 4.1.ĐẶT VẤN ĐỀ. Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 5952m2 gồm …thiết bị được chia làm 4 nhóm. Công suất tính toán của phân xưởng là 471.02 kVA, trong đó có 89.28kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Để cấp điện cho phân xưởng cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Điện năng được lấy từ một 1 phân đoạn TG 35kV qua trạm biến áp trung gian đưa về tủ phân phối của phân xưởng qua đường cáp. Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 5 aptomat nhánh cấp cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và các tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành. Mỗi tủ động lực được cấp cho 1 nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ động lục, các phụ tải có công suất bé không quan trọng sẽ được ghép thành nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông. Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải ngắn mạch cho thiết bị trong phân xưởng. Tuy nhiên, giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi sử dụng cầu chì và cầu dao. Xong đây là xu thế cấp điện cho các ví nghiệp công nghiệp hiện đại. 4.2.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN. 4.2.1.Lựa chọn aptomat đầu nguồn. Để cấp điện cho toàn phân xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối ngay liền kề tường phân xưởng nằm trong phân xưởng. Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B3 ở đầu đường dây đén tủ phân phối đã đặt 1 aptomat đầu nguồn loại C801N có Iđm = 800A. Bảng 4.1 - Thông số kĩ thuật aptomat C801N. Loại Số lượng Iđm,(A) Uđm,(V) IcắtN,(kA) C801N 1 800 690 25 4.2.2.Chọn cáp từ trạm biến áp B3 về tủ phân phối của phân xƣởng. Dây dẫn và cáp được chọn theo điều kiện phát nóng (dòng điện làm việc lâu dài cho phép) ttcp IIkk 21 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -83- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Trong đó: k1: là hệ số kể đến môi trường đặt cáp (ngoài trời, trong nhà, dưới đất). k2: hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong rãnh. Icp: dòng điện lâu dài cho phép. Itt: dòng điện tính toán của phân xưởng cơ khí. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đường cáp ở đây rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể cho nên có thể bỏ qua, không cần kiểm tra điều kiện cpU . Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với MCCB: )(67.666 5.1 80025.1 5.1 25.1 5.1 A II I đmA nhkđ cp Trong đó : Ađmnhkđ II 25.1 là dòng khởi động nhiệt của aptomat Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xếp vào hộ loại 3 nên dung cáp lộ đơn để cung cấp điện )(64.715 38.0.3 02.471 .3 A U S I đm tt tt Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2 = 1 Vậy điều kiện chọn cáp là : Icp > Itt Chọn cáp đồng 4.2.3.Lựa chọn aptomat cho tủ phân phối. Tủ phân phối được chọn bao gồm 1 đầu vào và 5 đầu ra trong đó 4 đầu ra cung cấp cho 4 tủ động lực, 1 đầu ra còn lại cung cấp cho tủ chiếu sáng. AT A1 ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 CS A2 A3 A4 A5 Hình 4.1 – Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -84- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 4.2.3.1.Lựa chọn aptomat tổng. Aptomat tổng được chọn theo dòng làm việc lâu dài. Chọn aptomat loại C801N giống aptomat đầu nguồn 4.2.3.2.Lựa chọn aptomat nhánh. Ta có bảng phụ tait tính toán các nhóm Bảng 4.2 - Phụ tải tính toán của các nhóm. Nhóm phụ tải Tủ động lực Stt (kVA) Itt (A) 1 ĐL1 72.364 109.95 2 ĐL2 206.886 314.33 3 ĐL3 100.29 152.37 4 ĐL4 105.18 159.81 Chiếu sáng ĐL5 89.28 133.17 +chọn aptomat cho tủ động lực 1 Dòng điện tính toán của nhóm máy 1 đi qua aptomat nhánh đặt trong tủ phân phối phân xưởng là: A U S I đm tt tt 95.109 38.0.3 364.72 .3 1 Vậy chọn aptomat mã hiệu NC125H có Iđm=125 (A) Aptomat từ tủ phân phối đến các tủ động lực khác chọn tương tự Bảng 4.3 - Kết quả chọn aptomat tổng và nhánh cho các tủ phân phối. Aptomat Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) Icắt (kA) Số cực Aptomat tổng C801N 690 800 25 4 1 NC125H 415 125 10 4 2 NS400N 690 400 10 4 3 NS250N 690 250 8 4 4 NC125H 415 125 10 4 5 NC250N 690 250 8 4 4.2.4.Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực. Các đường cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực được đi trong rãnh cáp nằm dọc trong tường và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng. Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -85- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua, không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng aptomat: 5.1 25.1 5.1 đmAkđđn cp II I Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: AII ttcp 95.109 )(7.104 5.1 12525.1 5.1 25.1 5.1 A II I đmAkđđncp Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC có F=16 mm 2 với Icp=113 A Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 4.4 - Kết quả chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực. Tuyến cáp Itt,(A) Ikđnh/1.5,(A) Fcáp,(mm 2 ) Icp,(A) TPP – ĐL1 72.364 104.17 16 113 TPP – ĐL2 314.33 333.33 120 343 TPP – ĐL3 152.37 208.33 50 210 TPP – ĐL4 159.81 104.17 16 113 TPP – ĐL5 135.65 208.33 50 210 4.2.5.Lựa chọn các thiết bị trong tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xƣởng. Chọn tủ động lực căn cứ vào điện áp, dòng điện, số lộ ra cũng như các thiết bị đóng cắt và bảo vệ đựt sẵn trong tủ. Các tủ động lực đều chọn loại tủ do Siemens chế tạo có sẵn cầu dao, cầu chì, và khởi động từ, có thể lựa chọn theo catalogue của hãng. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -86- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 AT ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC ĐC A Hình 4.2 - Sơ đồ nguyên lý tủ động lực. 4.2.5.1.Lựa chọn các aptomat tổng của tủ động lực. Các aptomat tổng của các tủ động lực chọn loại giống như các aptomat nhánh tương ứng trong tủ phân phối. Bảng 4.5 - Thông số của aptomat tổng tủ động lực. Aptomat Mã hiệu Uđm(V) Iđm(A) Icắt(kA) Số cực 1 NC125H 415 125 10 4 2 NS400N 690 400 10 4 3 NS250N 690 250 8 4 4 NC125H 415 125 10 4 5 NC250N 690 250 8 4 4.2.5.2.Lựa chọn các aptomat nhánh đến từng thiết bị hay nhóm thiết bị. Các aptomat nhánh đến từng thiết bị hay nhóm thiết bị cũng được lựa chọn theo các điều kiện ở trên. Ví dụ ta chọn aptomat cho máy mài có Pđm=1kW )(52.2 6.0.38.0.3 1 .cos.3 38.0 A U P II kVUU đm tt ttđmA đml mmđmA Vậy ta chọn aptomat loại C60a có Iđm =40(A) Các aptomat cho các thiết bị khác được chọn tương tự 4.2.5.3.Chọn cáp từ tủ động lực đến từng động cơ. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -87- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Tất cả các dây dẫn trong phân xưởng đều chọn loại cáp 4 lõi vỏ PVC đặt trong ống thép có đường kính ¾’’ chon dưới nền phân xưởng Chọn cáp đến máy mài AII ttcp 53.2 )(33.33 5.1 4025.1 5.1 25.1 5.1 A II I đmAkđđncp Ta chọn cáp 4G2.5 có Icp=41(A) Các đường cáp từ tủ động lực đến các thiết bị còn lại được chọn tương tự Bảng 4.6 - Kết quả chọn aptomat và cáp đến từng thiết bị. Tên máy Phụ tải Aptomat Dây dẫn Pđm (kW) Iđm (A) Loại Iđm (A) Ikđnh/1.5 Loại Icp (A) Dôthep 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nhóm 1 Máy mài 1 2.53 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 9 22.79 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 12 30.39 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy cưa 2 5.06 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy khoan 5 12.66 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 7 17.33 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện phay 9 22.79 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy bào 15 37.98 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy mài MFnghiêng 7 17.73 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Nhóm 2 Máy tiện 6.7 16.97 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy cưa 2 5.06 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện đứng 110 278.55 NS400E 400 333.33 4G120 343 3/4” Máy phay khoan 20 50.64 C60N 63 52.5 4G4 53 3/4” Máy phay khoan 16 40.52 C60N 63 52.5 4G4 53 3/4” Nhóm 3 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -88- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Máy mài 1 2.53 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện phay 9 22.79 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Mày bào 15 37.98 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 6.7 16.97 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 70 177.27 NS225E 225 187.5 4G50 206 3/4” Máy phay vạn năng 6 15.19 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy mài MF nghiêng 7.5 18.99 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy khoan bàn 1.5 3.8 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy khoan cần 1.5 3.8 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy bào 6.3 15.95 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy xọc 16 40.52 C60N 63 52.5 4G4 53 3/4” Máy khoan đứng 3 7.6 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Nhóm 4 Máy khoan cần 1.5 3.8 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 22 55.71 C60N 63 52.5 4G4 53 3/4” Máy tiện 8 20.26 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 15 37.98 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy tiện 6.7 16.97 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy phay bán răng 8.7 22.03 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy mài 7 17.74 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Máy mài 32 81.03 C100E 100 83.33 4G10 87 3/4” Máy mài lỗ 20 50.64 C60N 63 52.5 4G4 53 3/4” Máy mài 6 15.19 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Cẩu trục 14 35.45 C60a 40 33.33 4G2.5 41 3/4” Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -89- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Chƣơng 5 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY. 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ. Phần lớn hộ công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động cơ không đồng bộ (tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng điện xí nghiệp), máy biến áp (tiêu thụ khoảng 20-25%). Đường dây và các thiết bị khác (tiêu thụ khoảng 10%),… tùy thuộc vào thiết bị điện mà xí nghiệp cá thể tiêu thụ một lượng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một lượng công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện do đó để có lợi cho về kinh tế - kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cos làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện. Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách: Thay các động cơ non tải bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn. Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải. Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy non tải. Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ. Nếu tiến hành các biện pháp trên để giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ mà hệ số công suất của xí nghiệp vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải dùng biện pháp khác đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 5.2.CHỌN THIẾT BỊ BÙ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT. 5.2.1.Chọn thiết bị bù. Để bù công suất phản kháng cho nhà máy có thể dùng các thiết bị bù sau:  Máy bù đồng bộ: Có khả năng điều chỉnh trơn. Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (có thêt tiêu thụ công suất phản kháng.) Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào, chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ. Giá thành cao. Lắp ráp, vận hành phức tạp. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -90- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Gây tiếng ồn lớn. Tiêu thụ một lượng công suất tác dụng lớn.  Tụ điện: Tổn thất công suất tác dụng ít. Lắp đặt, vận hành đơn giản, ít bị sự cố. Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ. Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ. Giá thành rẻ. Công suất phản kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi được. Thời gian phục vụ, độ bền kém. Theo các phân tích ở trên thì tụ bù thường được lắp đặt để nâng cao hệ số công suất cho các xí nghiệp. 5.2.2.Vị trí đặt thiết bị bù. Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành. Vì vậy, việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán là tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối. Ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAr) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị tổn thất điện năng qua máy biến áp. 5.3.XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƢỢNG BÙ. 5.3.1.Tính hệ số tbcos của toàn nhà máy. Ta có: 79.0 81.2164 98.1716 cos nmtt nmtt S P Hệ số cos tối thiểu do nhà nước quy định từ ( 95.085.0 ), như vậy ta phải bù sông suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cos . 5.3.2.Tính dung lƣợng bù tổng của toàn nhà máy. Dung lượng bù của nhà máy cần phải được xác định để hệ số tbnmcos đạt đến giá trị tối thiểu do nhà nước quy định (theo quy định hiện hành thì hệ số công suất của nhà máy không được nhỏ hơn ( 95.085.0 ). Như vậy việc tính dung lượng bù ở đây là dung lượng bù cưỡng bức để đạt giá trị quy định mà không phải xác định dung lượng bù kinh tế của hộ dùng điện. Vì vậy dung lượng bù của xí nghiệp xác định theo biểu thức sau: ).( 21 tgtgPQ ttnmb Trong đó: ttnmP - phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -91- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 1tg - tương ứng với 1cos (hệ số công suất trước khi bù). 2tg - tương ứng với 2cos (hệ số công suất cần đạt tới). 79.0cos 1 78.01tg 95.0cos 2 33.02tg )(641.772)33.078.0(98.1716 kVArQb 5.3.3.Phân bố dung lƣợng bù cho các trạm biến áp phân xƣởng. Từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng là mạng hình tia gồm 6 nhánh có sơ đồ nguyên lý và sơ đồ tính toán như sau: BATG Cáp BAPX )( ii jQP bQ biQ 0.4kV 10kV35kV bQ Ci R iBR )( bii QQ 10kV 0.4kV Hình 5.1 – Sơ đồ nguyên lý và thay thế tính toán dung lƣợng bù nhà máy. Tính dung lượng bù cho từng mạch: Công thức phân phối dung lượng bù cho một nhánh cuat mạng hình tia. )().( kVAr R R QQQQ i tđ bnmibi Trong đó: iQ - công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh i (kVAr). nmQ - công suất phản kháng toàn nhà máy (kVAr) bQ - công suất phản kháng bù tổng (kVAr) tđR - điện trở tương đương của nhánh thứ i (Ω) )( 1 ... 111 1 321 i tđ RRRR R iR - điện trở tương đương của nhánh BATG-Bi (Ω) )(iBiCi RRR iCR - điện trở cáp của nhánh thứ i (Ω). iBR - điện trở của biến áp phân xưởng thứ i (Ω). Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -92- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 )(10 . 3 2 2 đmBA BAđmN iB S UP R Từ kết quả chọn máy biến áp trong chương 3 ta có kết quả sau: Bảng 5.1 – Kết quả tính điện trở của mỗi nhánh Nhánh )( iBR )( iCR )( iBiCi RRR BATG – B1 0.83 0.103 0.933 BATG – B2 3.24 0.038 3.278 BATG – B3 4.1 0.056 4.156 BATG – B4 3.24 0.176 3.416 BATG – B5 4.1 0.059 4.159 BATG – B6 1.66 0.123 1.783 )(37.0 783.1 1 159.4416.3 1 156.4278.3 1 933.0 1 1 tđR Xác định dung lượng bù tối ưu cho từng nhánh: )(94.347 933.0 37.0 ).64.77248.1318(4.5641 kVArQb )(67.98 278.3 37.0 ).64.77248.1318(28.1602 kVArQb )(94.120 156.4 37.0 ).64.77248.1318(53.1693 kVArQb )(33.78 416.3 37.0 ).64.77248.1318(45.1374 kVArQb )(32.141 159.4 37.0 ).64.77248.1318(88.1895 kVArQb )(34.216 783.1 37.0 ).64.77248.1318(61.3296 kVArQb Kết quả tính toán được tổng kết trong bảng sau: Bảng 5.2 – Kết quả phân bố dung lƣợng bù trong nhà máy. Trạm biến áp Loại tụ bùQ kVAr Số bộ Tổng bùQ kVAr bùQ yêu cầu kVAr B1 KC1-0.38-20-Y1 20 18 360 347.94 B2 KC1-0.38-20-Y1 20 6 120 98.67 B3 KC1-0.38-20-Y1 20 6 120 120.94 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -93- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 B4 KC1-0.38-20-Y1 20 4 80 78.33 B5 KC1-0.38-20-Y1 20 8 160 141.32 B6 KC1-0.38-20-Y1 20 11 220 216.34 Tủ aptomat Đến các tủ phân phối Tủ bù cosφ Tủ bù cosφ Đến các tủ phân phối Tủ aptomat Tủ aptomat Hình 5.2 – Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù cosφ trong trạm đặt 2 máy biến áp. Tủ aptomat Đến các tủ phân phối Tủ bù cosφ Hình 5.3 – Sơ đồ nguyên lý đặt tụ bù cosφ trong trạm đặt 1 máy biến áp. Hệ số công suất (cosφ) của nhà máy sau khi đặt tụ bù: Tổng công suất phản kháng của tụ bù: kVArQ 1060 Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp toàn nhà máy: kVArQQQ ttnm 48.258106048.1318 Hệ số công suất của nhà máy sau khi bù: 151.0 98.1716 48.258 ttnmP Q tg Vậy 99.0cos Kết luận: Sau khi đặt tụ bù cho lưới hạ áp của nhà máy hệ số công suất đã đạt yêu cầu. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -94- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Chƣơng 6 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHUNG CHO PHÂN XƢỞNG CƠ KHÍ. 6.1.ĐẶT VẤN ĐỀ. Trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khỏe người lao động. Nếu ánh sáng không đủ, người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng đến sức khỏe. Điều này sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và năng suất lao động thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong khi làm việc. Vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảmbảo các yêu cầu sau: Không bị lóa mắt. Không bị lóa do phản xạ. Không tạo ra những khoảng tối bởi những vật bị che khuất. Phải có độ rọi đều. Phải tạo ra được ánh sáng gần ánh sáng tự nhiên càng tốt. 6.2.LỰA CHỌN SỐ LƢỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG. Hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng cơ khí sẽ dùng bóng đèn sợi đốt sản xuất tại Việt Nam. Phân xưởng cơ khí có một dãy nhà: Chiều rộng mb 48 Chiều dài ma 124 Tổng diện tích là 25952m Nguồn điện sử dụng là VU 220 lấy điện từ tủ chiếu sáng của trạm biến áp phân xưởng trạm B6. Độ rọi yêu cầu là lxE 30 (Tra bảng 5.3-trang 135 “thiết kế cấp điện”). Hệ số dự trữ 3.1k (Tra bảng 5.2-trang 134 “thiết kế cấp điện”). Khoảng cách từ đèn đến các mặt công tác: )(mhhhH lvc Trong đó: h- chiều cao phân xưởng (tính đến trần của phân xưởng), h= 4.5m hc- khoảng cách từ trần đến đèn, hc = 0.7m hlv- chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv = 0.8m Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -95- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Hệ số phản xạ của tường %30tu Hệ số phản xạ của trần %50tr Vậy ta có: )(38.07.05.4 mhhhH lvc h = 4.5m hc = 0.7m hlv = 0.8m H = 3m Hình 6.1 – Sơ đồ tính toán chiếu sáng. Để tính toán chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí ở đây sẽ áp dụng phương pháp hệ số ứng dụng: )( . ... lumen kn kZSE F sd Trong đó: F – quang thông của mỗi đèn (lumen). E – độ rọi yêu cầu (E = 30lx). S – diện tích cần chiếu sáng (m2). k – hệ số dự trữ. n – số bóng đèn có trong hệ thống chiếu sáng chung. ksd – hệ số sử dụng Z – hệ số phụ thuộc vào loại đèn và tỷ số L/H. Thường lấy 4.18.0Z . (Các hệ số được tra tại các bảng (5.1), (5.2), (5.3), (5.4), (5.5) trang 134, 135 và bảng PL VIII.1 sách “thiết kế cấp điện”) Tra bảng 5.1 ta có mHLHL 4.538.18.18.1/ Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -96- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Căn cứ vào bề rộng của phòng ta chọn L = 5.5m Căn cứ vào mặt bằng phân xưởng ta bố trí như sau: Dãy nhà có chiều dài 124m và chiều rộng 48m ta bố trí 25 dãy đèn, mỗi dãy đèn gồm 9 bóng, khoảng cách giữa các đèn là 5.5m, khoảng cách từ tường phân xưởng đến dãy đèn gần nhất là 2m. Tổng cộng đèn cần dùng là 225 bóng. Chỉ số phòng: 53.11 )48124(3 48124 ).( . baH ba Với hệ số phản xạ của tường %30tu và hệ số phản xạ của trần %50tr . Tra phụ lục VIII.1 - “thiết kế cấp điện” ta tìm được hệ số sử dụng ksd =0.48, lấy k=1.3, hệ số tính toán Z = 1.1 )(27.2364 48.0225 3.11.1595230 . ... lumen kn kZSE F sd Phân xưởng dùng đèn sợi đốt tiêu chuẩn có công suất 200W có quang thông: F = 2528 lumen Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng: kWWPnP đencs 4545000200225. 6.3.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG. Để cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của toàn phân xưởng ta đặt một tủ chiếu sáng trong phân xưởng bao gồm một aptomat tổng 3 pha 3 cực và 25 aptomat nhánh 1 pha 2 cực, mỗi aptomat bảo vệ cho 9 đèn.  Chọn aptomat tổng. Chọn theo điều kiện: Điện áp định mức: kVUU đmmangđmA 38.0 Dòng điện định mức: A U P II đmmang cs ttđmA 37.68 138.03 45 cos3 Chọn aptomat loại C100E do hãng Merin Gerin chế tạo có các thông số sau: kAIVUAI Nđmđm 5.7,500,100 , 3 cực.  Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng. Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: AIIk ttcphc 37.68. Trong đó: Itt – dòng điện tính toán của hệ thống chiếu sáng chung. Icp – dòng điện cho phép ứng với từng loại dây. k – hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy k=1 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -97- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Vậy AII ttcp 37.68 Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng aptomat. A II I đmAnhkđđmcap 33.83 5.1 10025.1 5.1 25.1 5.1 . Chọn cáp loại 4G10 cách điện PVC do LENS chế tạo có AI cp 87  Chọn aptomat nhánh (dãy có 9 bóng). Điện áp định mức: kVUU đmmangđmA 22.0 Dòng điện định mức: A U Pn II mangđm đèè ttđmA 18.8 22.0 2.09. . Chọn aptomat loại C60a do hãng Merin Gerin chế tạo có các thông số sau: kAIVUAI Nđmđm 3,440,40 , loại 2 cực.  Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn. Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: 1 18.8. hc ttcphc k AIIk AIcp 18.8 Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ, khi bảo vệ bằng aptomat. A II I đmAnhkđđmcap 33.33 5.1 4025.1 5.1 25.1 5.1 . Chọn cáp đồng 2 lõi tiết diện 2x1.5mm2 cách điện PVC do LENS chế tạo có AI cp 37 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -98- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Chƣơng 7 THIẾT KẾ ĐƢỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY Nhà máy được cấp điện từ trạm biến áp trung gian bằng đường dây trên không lộ kép 35kV, kéo dài 15km, sử dụng dây AC-35 7.1.MỘT SỐ QUI ĐỊNH KHI TÍNH TOÁN. Ta chọn vùng khí hậu loại 3 để tính toán đường dây trên không. Vùng khí hậu này có các số liệu sau : - Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất : + Nhiệt độ : θmin = 5 o C + Tốc độ gió : v = 0 m/s - Lúc nhiệt độ không khí cao nhất : + Nhiệt độ : θmax = 40 o C + Tốc độ gió : v = 0 m/s - Lúc bão + Nhiệt độ : θbão = 25 o C + Tốc độ gió : v = 35 m/s Tra bảng ta tìm được thong số của dây AC-35 Bảng 7.1 – Tỷ tải dây AC-35 Loại dây FAl (mm 2 ) FFe (mm 2 ) g1 (N/m.mm 2 ) g2 (N/m.mm 2 ) g3 (N/m.mm 2 ) AC – 35 36.9 6.2 32.2.10-3 134. 10-3 138. 10-3 Bảng 7.2 – Đặc tính cơ lý của dây AC – 35 Vật liệu σgh (N/mm 2 ) E (N/mm 2 ) α ) 1 ( C β=1/E Al 157 61.6.10 3 23.10 -6 16.234.10 -6 Fe 1175 193.10 3 12.10 -6 5.102.10 -6 7.2.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA ĐƢỜNG DÂY. 7.2.1.Chọn khoảng cột Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -99- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Khoảng cột l = 100m Như vậy toàn tuyến có 150 cột. Vị trí thứ nhất là cột xuất tuyến ở trạm biến áp trung gian, vị trí 150 là cột cuối cùng sát tường bao nhà máy. 7.2.2.Chọn cột Dự định cho 2 lộ dây đi trên 1 cột, dây dẫn 3 pha đặt trên 3 xà cách nhau 1m, cột chôn sâu 2m nên ta chọn cột cao 12m. Tại các vị trí cột trung gian đặt 1 cột LT12B , vị trí đầu và cuối tuyến đặt 2 cột LC12C Bảng 7.3 – Thông số lĩ thuật cột li tâm LC12 Loại cột Qui cách d1/d2 - h Mác bê tông V (m 3 ) M (kG) Lực đầu cột(kG) LT12B 190/330- 12000 400 0.44 1200 720 LT12C 190/330- 12000 400 0.44 1200 900 7.2.3.Chọn xà Tại các cột trung gian sử dụng xà đơn (X1) Cột đầu và cột cuối dung xà kép (X2) Xà làm bằng thép góc L73.73.7 dài 2m Kèm xà và chống xà dung thép góc L60.60.6 7.2.4.Chọn sứ Tại các cột đều sử dụng sứ đứng thủy tinh do xí nghiệp thủy tinh cách điện Hải Phòng sản xuất 7.2.5.Chọn móng cột Chọn dung móng không cấp Với cột trung gian móng có kích thước : 1.1,2.2 m Cột đầu và cột cuối móng có kích thước : 1,2.1,4.2 m 7.3.TÍNH ỨNG SUẤT VÀ ĐỘ VÕNG CỦA DÂY DẪN - Xác định hệ số giãn nở dài của dây phức hợp AC – 35 : AlFe AlAlFeFe AC EaE EaE 35 Trong đó : a là hệ số, 95.5 2.6 9.36 Fe Al F F a EAl là modun đàn hồi của nhôm EFe là modun đàn hồi của thép αAl là hệ số giãn nở dài của nhôm Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -100- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 αFe là hệ số giãn nở dài của thép thay số ta có )/1(10167.19 106.6195.510196 106.611023.1012 6 33 3636 35 CAC - Xác định modun đàn hồi của dây AC-35 : 23 33 35 /10938.80 95.51 10196106.6195.5 1 mmN a EEa E FeAlAC - Xác định hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC – 35 : )/(10355.12 10938.80 11 26 3 35 35 Nmm EAC Ac - Xác định ứng suất cho phép dây AC-35 : Vì khi lực tác dụng lên dây dẫn thì nhôm bị phá hủy trước, nên phải dựa vào ứng suất của nhôm để tính toán. Ta lấy nhiệt độ môi trường chế tạo dây là θ0 = 15 o C 2lg /5.78 2 157 2 mmN hA cp -Xác định ứng suất dây AC – 35 lúc bảo và lúc θmin 2366 0 /27.106 6.61 938.80 ].106.61).2515).(10167.191023(5.78[ ].).)(([ mmN E E E ACbao Al AC AlbaoACAlcpACbao 2366 min0min /041.100 6.61 938.80 ].106.61).515).(10167.191023(5.78[ ].).)(([ mmN E E E ACbao Al AC AlACAlcpAC - Xác định khoảng vượt tới hạn: m gg l ACACbao bao baoAl th 52.83 ) 041.100 102.32 () 27.106 10138 ( )525(102324 )()( )(24 2 3 2 3 6 2 min min2 min Với khoảng vượt l = 100m > lth thì ứng suất lớn nhất σmax sẽ xuất hiện khi bão. Giải phương trình trạng thái để tìm σACmax : )( ..24 . ..24 . 2 22 2 22 mn AC AC ACmAC m ACm ACnAC n ACn glgl Trạng thái m có : gm =g3 = 138.10 -3 (N/m.mm 2) , σACm=σACbao=106.27 N/mm 2, θm=θbao=25 o C Trạng thái m=n có : gn =g3 = 138.10 -3 (N/m.mm 2) , σACn cần tìm, θm=θmax=40 o C Thay số vào phương trình trạng thái ta giải được σACθmax=83.26 N/mm 2 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -101- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Từ đây ta tìm được độ võng của dây dẫn theo công thức : m gl f AC 48.0 26.838 102.32100 .8 . 32 max 1 2 7.4.KIỂM TRA KHOẢNG CÁCH AN TOÀN Điều kiện kiểm tra là : Ho = h – f – h1 – h2 ≥hcp Trong đó hcp :chiều cao thấp nhất cho phép của cột (hcp=6m) h : chiều cao của cột (h = 12m) f : độ võng của dây (f = 0.48m) h1 : khoảng cách từ điểm treo dây trên xà dưới cùng đến đỉnh cột (h1=2m) h2 : độ chôn sâu cột (h2 = 2m) suy ra Ho = 12 - 0.48 – 2 – 2 = 7.52m vậy cột đã đảm bảo khoảng cách an toàn. 7.5.KIỂM TRA ĐỘ UỐN CỘT TRUNG GIAN Cột trung gian khi làm việc chịu các lực do gió bão tác động lên than cột và lên dây dẫn trong khoảng cột. 7.5.1.Mômen do lực gió tác dụng lên thân cột MPc Lực gió tác động lên cột là : )(.... 16 81.9 2 NvFCPc Trong đó : α: hệ số biểu thị sự phân bố không đồng đều của gió trên khoảng cột ( với v=35m/s thì α=0.75) v: tốc độ gió C: hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió (với cột tròn thì C=1.1) F: diện tích mặt chịu gió 2 2 21 6.2)212.( 2 33.019.0 ).( 2 mhh dd F Thay số ta tính được Pc )(222.10256.2357.075.0 16 81.9 2 NPc Mô men do lực gió tác động lên than cột gây ra là : HPM cPc Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -102- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Trong đó H là độ cao mà lực Pc đặt vào m hh dd dd H 551.4 3 212 33.019.0 33.019.02 3 . .2 2 21 21 Do đó ta có ).(784.4665551.4222.1025 mNHPM cPc 7.5.2.Mômen do lực gió tác dụng lên dây dẫn MPd Tải trọng gió lên 1 dây là : NlFgPd 4691003510134.. 3 2 Lực gió tác động lên dây dẫn ở các độ cao 10m, 9m, 8m Mô men do lực gió tác dụng lên dây dẫn là ).(25326)8910(46922 mNHPM dPc 7.5.3.Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên cột ).(784.2999125326784.4665 mNMMM PdPci Tổng mô men tác dụng lên tiết diện cột sát đất là: ).(15.39589784.299911.12.1)%10( mNMMnM iitt Qui đổi mô men tính toán về lực đầu cột : kGN hh M P tttt 559.403915.3958 212 15.39589 2 Ptt = 403.559kG < Pcp = 720kG nên cột làm việc an toàn 7.6.KIỂM TRA ĐỘ UỐN CỘT CUỐI Cột cuối luôn bị kéo về 1 phía bởi sức kéo của dây. Lực kéo của 1 dây là: NFT ACACbao 24.4580)2.69.36(27.106 Lực do sức kéo của dây đặt vào cột ở các độ cao 10m, 9m, 8m. Mô men do lực gió tác dụng lên than cột gây ra như với cột trung gian là: ).(784.4665551.4222.1025 mNHPM cPc Mô men tính toán tổng đặt lên tiết diện cột sát mặt đất là: itt MnM Trong đó: n : hệ số quá tải(tra bảng ta được n=1.3) iM : tổng mô men ngoại lực tác dụng lên cột Thay số ta có: ).(37.327598))8910(24.45802784.4665(3.1 mNMnM itt Qui đổi về lực đầu cột ta có: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -103- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 kGN hh M P tttt 43.3339837.32759 212 37.327598 2 Cột cuối dung 2 cột TL12C có lực đầu cột cho phép là 900kG kGPkGP cptt 1800900243.3339 Vậy cột làm việc không an toàn. Do điều kiện đất đai cho phép quyết định đặt cho cột đầu và cột cuối 2 dây néo. 7.7.KIỂM TRA MÓNG CỘT TRUNG GIAN Ta có thể kiểm tra móng theo công thức sau đây: )...( 1 . 032 1 QFEF F Sk n Trong đó: k: hệ số an toàn cột trung gian, k=1.5 S: tổng lực ngang tác động lên cột kNNPPS cd 84.3222.3839222.10254696.6 F1, F2, F3 tính theo công thức sau )1.(..5.0. ).( .. )1( 5.11)1( 5.015.1 2 2 02 2 2 3 2 2 2 2 22 1 Ch tg khb E tg h d tgF tg h d tgF tg h H h H F n H: là độ cao trung bình mà các lực ngang đặt vào m PP PP H dc dc 82.7 4696222.1025 274692551.4222.1025 23 )8910(2551.4 Với đất sét pha cát ẩm tự nhiên có 2 1 22 b h tra bảng ta được các thong số: 218.0467.0 7.14 839.040 39.0 32.1 2 0 tg C k Từ đó ta tính được F1 = 11.55 F2 = 2.98 F3 = 1.86 En = 64.95 Q0: tổng trọng lượng của cột đặt lên nền kể cả móng Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -104- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 xdmc QQQQQ0 Trong đó: Qc: trọng lượng cột, Qc=0.44*24.5=10.78kN Qm: trọng lượng móng, Qm=1*1.2*2*24.5=58.8kN Qd: trọng lượng dây, Qd=g1*l*F=32.2*10 -3 *100*3*35=338.1N Qx: trọng lượng xà, sứ, Qx=0.5kN Vậy Q0 là: kNQQQQQ xdmc 4181.705.03381.08.5878.100 Cuối cùng kiểm tra được khả năng chịu lật của móng cột trung gian: 098.2876.5 )4181.7086.195.6498.2.( 55.11 1 84.35.1 Kết luận: móng làm việc an toàn 7.8.THIẾT KẾ MÓNG DÂY NÉO Móng dây néo được chế tạo bằng bê tong cốt thép mác 200 có kích thước 1,0.1,5.0,3 chôn sâu 2m. Dây néo làm bằng thép bện có σgh=685N/mm 2, cỡ Φ14. Cột được giữ bằng 2 dây néo, các dây néo làm với mặt đất góc 45o và tạo với nhau góc 60o. 2T 1Tn T 060 ttT ttTttT 045 14 045 m2 m0 .1 a b Hình 7.1- Bố trí dây néo cho cột cuối a)Hình chiếu bằng , b)Hình chiếu đứng Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -105- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 7.8.1.Phân bố lực trên dây néo Phần trên ta đã tính được lực đầu cột cuối là Ptt=32759.837(N) Khả năng chống uốn của cột kép là Pcp=18000(N) Như vậy 2 dây néo phải chịu 1 lực: )(837.1475918000837.32759 NPPT cptttt Chiếu xuống mặt phẳng 2 dây néo(góc 45o) )(56.208732837.147592 NTT ttn Mỗi dây néo sẽ chịu 1 lực )(05.12)(36.12051 3 56.20873 3 21 kNN T TT n 7.8.2.Kiểm tra khả năng chống nhổ của móng Ta có thể kiểm tra móng theo công thức sau: .... 2 1 . 2 bhTk Với móng cuối có k=2, T=12.05(kN) Tra bảng với đất sét pha cát ẩm tự nhiên ta được: 62.0 2 1 7.14 587.0,704.1 04.5.0,400 h d BA λ là sức bền thụ động của đất 1.3)587.062.01(704.1 5.1 2 3 2 )504.062.01(17.2 17.2 )40sin45.(cos45cos )4540(cos )sin.(coscos )(cos ).1.(.. 3 2 ).1.( 222 2 2 2 2 ' 222' BA b h Vậy 71.1361.24 1.35.127.14 2 1 05.122 2 Kết luận: móng làm việc an toàn 7.8.3.Kiểm tra khả năng chịu kéo của của dây néo Φ14 Khả năng chịu kéo của dây thép bện Φ14 là: Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -106- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 kNTkNT kNFT ttgh ghgh 76.1405.104 05.104685. 2 14 .. 2 Vậy dây thép bện Φ14 thỏa mãn yêu cầu. 7.8.4.Kiểm tra móng cột cuối. Các dây néo đã chịu phần lớn lực kéo, vì vậy móng cột cuối làm việc rất nhẹ nhàng nên không cần kiểm tra chống lật. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -107- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Chƣơng 8 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XUỎNG Trạm biến áp được thiết kế ở đây là trạm biến áp B2, trạm đặt 2 MBA công suất mỗi máy là. Với trạm 2 MBA ta có thể bố trí 4 phòng. Nếu đặt chung 2 MBA 1 phòng thì tiết kiệm được tường xây nhưng nguy hiểm khi xảy ra cháy nổ. Đặt mỗi máy 1 phòng sẽ tốn kém hơn nhưng mức độ an toàn cao hơn. 8.1.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA TRẠM. Trạm biến áp B1 cung cấp điện cho phân xưởng vỏ 1 và phân xưởng phóng dạng. Do yêu cầu chung của nhà máy và tính chất của phụ tải nên trạm biến áp B2 cần cung cấp điện lien tục. Phía cao áp nhận điện từ trạm BATG bằng 2 đường dây qua dao cách ly và cầu chì cao áp vào 2 MBA 180kVA – 10/0.4kV. Phía hạ áp dung 5 tủ gồm: - 01 tủ aptomat phân đoạn. - 02 tủ đặt aptomat tổng, aptomat nhánh. - 02 tủ đặt tụ bù. Để kiểm tra thường xuyên trên mỗi thanh cái của 1 MBA đặt 3 đồng hồ ampe kèm theo biến dòng điện, 1 đồng hồ vôn, 1 khóa chuyển mạch đo điện áp pha dây, công tơ hữu công và vô công 3 pha 8.1.1.Chọn máy biến áp B2 Theo tính toán trong chương 3 trạm B2 đặt 2 MBA có công suất 180kVA – 10/0.4kV do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo. Bảng 8.1 – Thông số kỹ thuật MBA B1 Sđm (kVA) Uđm (kV) ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) uN% io% 180 10/0.4 0.45 2.1 4 8.1.2.Chọn thiết bị cao áp của trạm. 8.1.2.1.Chọn cáp cao áp. Cáp từ trạm BATG đến trạm biến áp phân xưởng B1 được chọn loại cáp đồng 3 lõi 10kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có tiết diện 16mm2 (đã chọn ở chương 3) Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -108- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 8.1.2.2.Chọn dao cách ly và cầu chì cao áp. Trạm đặt 2 MBA mỗi máy dung 1 DCL loại 3DC12 và cầu chì cao áp loại 3GD1 208 – 3B do hãng SIEMENS chế tạo ( đã chọn trong chương 3) 8.1.2.3.Chọn sứ đỡ cao áp. Sứ đỡ phần cao áp gồm phần trong nhà dung sứ đỡ cầu chì, sứ đỡ thanh cái cao áp trong buồng cao thế. Điều kiện chọn sứ là: 2 3 21076.16.0 xkNttphcp i a L FPP Trong đó: Fcp là lực tác động cho phép lên sứ (kG) Fph là lực phá hoại qui định của sứ (kG) Ftt là lực tính toán dòng điện tác động lên sứ (kG) L là khoảng cách giữa các sứ đỡ của 1 pha, L=100cm a là khoảng cách giữa các pha, a=50cm ixkN3 là dòng ngắn mạch xung kích tại N3 (kA) theo kết quả tính toán chương 3 ta có ixkN3 là 5.4 kA )(03.14.5 50 100 1076.1 22 kGFtt Tra bảng ta chọn sứ OΦ-10-375(OMA) có các thong số sau: Bảng 8.2 – Thông số kĩ thuật sứ cao áp Loại sứ Uđm (kV) Lực phá hoại (kG) Khối lượng (kg) OΦ-10-375 10 375 1.5 8.1.3.Chọn thiết bị hạ áp của trạm B2 8.1.3.1.Chọn thanh góp Trạm dùng hệ thống thanh góp đặt trong tủ có số liệu tính toán sau: A U S I đm suco lv 75.337 4.03 1803.1 3 max Chọn thanh góp bằng đồng có kích thước 25 x 3 mm có Icp=340A - kiểm tra ổn định động MBA 180kVA - 10/0.4kV có )(0178.00052.0 jZB Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -109- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Dòng điện ngắn mạch : kAA Z U I B đm N 45.1263.12453 )0178.00052.0(3 400 3 22 kAIi Nxk 83.2445.1241.1241.12 Dự định đặt ba thanh góp 3 pha cách nhau 15cm, mỗi thanh đặt trên 3 sứ khung tủ cách nhau 70 cm. Lực tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn: kGi a L F xktt 65.5083.24 15 70 1076.11076.1 2222 Mô men tác dụng lên 1 nhịp thanh dẫn: ).(55.354 10 7065.50 10 cmkG LF M tt ứng suất tính toán trong vật liệu thanh dẫn: x tt W M Trong đó : Wx là mô men chống uốn của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc với phương uốn khi đặt thanh dẫn nằm ngang 322 3125.05.23.0 6 1 6 1 cmhbWx 2/56.1134 3125.0 55.354 cmkG W M x tt Với ứng suất cho phép của đồng là 1400kG/cm2 thì thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động - Kiểm tra ổn định nhiệt nhoddanth FF .. hay qdNdanth tIF . Trong đó: Fth.dẫn =25 x 3 =75mm 2 αCu hệ số nhiệt của đồng, αCu=6 tqđ=0.4 s IN=12.45 kA Thay số ta có: 22 . 24.474.045.12675 mmmmF danth Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. 8.1.3.2.Chọn sứ đỡ hạ áp. Theo tính toán ở trên ixk=24.83kA Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -110- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Ta có: kGi a L F xktt 64.5083.24 15 70 1076.11076.1 2222 Tra bảng ta chọn sứ OΦ-1-750 có thong số như sau Bảng 8.3 thông số sứ hạ áp Loại sứ Uđm (kV) Lực phá hoại (kG) Khối lượng (kg) OΦ-1-750 1 750 1.5 8.1.3.3.Chọn aptomat. Chọn aptomat đã chọn ở chương 3 Aptomat tổng và aptomat phân đoạn chọn loại NS400E có thông số như sau: Bảng 8.4 – Thông số aptomat Loại Uđm (kV) INmax (kA) Iđm (A) Số cực NS400E 500 15 400 4 8.1.3.4.Chọn cáp tổng hạ áp. Chọn theo điều kiện phát nóng ttcp IIkk 21 Tra bảng ta được k1=1, k2=0.86 Dòng điện tính toán qua cáp: A U Sk I đm đmBAqtsc tt 75.337 4.03 1803.1 3 Chọn số cáp đặt trong rãnh là 3 , khoảng cách giữa các sợi là 300mm Ta có dòng qua mỗi 1 cáp là: A Un Sk I đm đmBAqtsc tt 58.112 4.033 1803.1 3 Ta chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có F=16mm 2 , Icp=113A Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -111- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Bảng 8.5.Thông số kỹ thuật cáp tổng hạ áp F (mm 2 ) d (mm) M (kg/km) ro (Ω/km) Icp (A) Lõi Vỏ min max 1 x 16 4.8 8.5 10.5 211 1.15 113 Cáp được bảo vệ bằng aptomat tổng C1001N có IđmA=400A. Điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: 5.1475.1 1133 40025.1 1133 25.1 ' . đmA cp nhkđ I I I Vậy cáp đã chọn thỏa mãn. 8.1.3.5.Chọn thiết bị đo đếm. - chọn đồng hồ Ampe A U S I đm sc lv 75.337 4.03 1803.1 3 max. Thang đo : 0 – 400A Cấp chính xác :0.5 -Chọn công tơ hữu công (kWh) và công tơ vô công (kVAr) Chọn công tơ 3 pha 3 phần tử có cấp chính xác như sau: kWh(1.5), kVAr(2). -Chọn vôn kế. Thang đo: 0 – 500V Cấp chính xác : 1.5 -Chọn khóa chuyển mạch Chọn loại 7 vị trí trong đó có 3 vị trí pha, 3 vị trí dây và 1 ví trí cắt 8.1.3.6.Chọn máy biến dòng. Chọn theo các điều kiện sau: -Điện áp định mức: Uđm>400V -Dòng điện định mức: Iđm>Icb=337.75 Vậy ta chọn loại biến dòng TKM – 0.5 do Liên Xô chế tạo có IđmBI=800/5A Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -112- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Bảng 8.6 Thông số của máy biến dòng Loại Uđm (V) Iđm (A) Cấp chính xác Sđm (VA) Số cuộn dây thứ cấp Trọng lượng (kg) TKM-0.5 500 800 0.5 10 1 Các đồng hồ và biến dòng điện cùng đặt trong 1 tủ hạ áp nên khoảng cách dây nối ngắn và điện trở các đồng hồ k đáng kể do đó phụ tải tính toán của mạch thứ cấp của máy biến dòng không ảnh hưởng nhiều đến sự làm việc bình thường trong cấp chính xác yêu cầu vì vậy không cần kiểm tra điều kiện phụ tải thứ cấp. 8.1.3.7.Chọn dây trung tính. Vì cáp hạ áp là cáp đơn lõi nên ta chọn dây trung tính riêng cho mạng hạ áp. Dây trung tính được chọn bằng 1 nửa tiết diện cáp hạ áp: 28 2 16 mmFtt Vậy ta chọn cáp có F=10mm2 Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -113- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 NS400E NS400ENS400E 0.4kV Từ phân đoạn thanh góp 1 Từ phân đoạn thanh góp 2 A A A V kWh kVArh A A A V kWh kVArh Cáp ngầm 10kV 2163// mmPVCXLPECu Tủ cao áp 10KV gồm: Dao cách ly 3DC12 Cầu chì 3GD1 208-3B Cáp ngầm 10kV 2163// mmPVCXLPECu Máy biến áp – 180kVA – 10/0.4kV Cáp ngầm 0.4kV 1 lõi cách điện PVC F=16 Biến dòng điện TKM–0.5 (800/5A) Các thiết bị đo đếm Aptomat tổng và aptomat phân đoạn Thanh góp 0.4kV 2)325( mmM Hình 8.1.Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp 8.2.TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP. 8.2.1.Giới thiệu về hệ thống nối đất trạm. 8.2.1.1.Nối đất làm việc Có nhiệm vụ đảm bảo cho sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc một số bộ phận của thiết bị theo chế độ làm việc đã được qui định sẵn như: nối đất trung tính MBA, nối đất của máy biến điện áp… 8.2.1.2.Nối đất an toàn Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -114- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Là nối đất các bộ phận kim loại của các thiết bị điện bình thường không mang điện áp nhưng khi cách điện bị hỏng rò điện ra ngoài hay một lí do nào đó mà bộ phận này bị mang điện áp. Nhờ có nối đất các thiết bị này mà điện áp bước và điện áp tiếp xúc nhỏ không gây nguy hiểm cho người khi chạm vào vỏ. Hệ thống này bao gồm các cọc và dây dẫn nối đất. Điện trở nối đất phải đảm bảo 4nđR 8.2.1.3.Nối đất chống sét. Để bảo vệ các thiết bị trong trạm khi có sóng sét từ đường dây lan truyền hoặc khi có sét đánh trực tiếp vào. 8.2.2.Tính toán hệ thống nối đất. Máy biến áp B1 có 2 cấp điện áp 10/0.4 kV. Ở cấp hạ áp có dòng lớn vì vậy điện trở nối đất của trạm yêu cầu không vượt quá 4Ω. Theo số liệu địa chất ta có thể lấy điện trở suất của đất tại khu vực xây dựng trạm là: )/(106.0104.05.1 44maxmax cmk Xác định điện trở nối đất của 1 cọc: 14 14 lg 2 2 lg 366.0 max1 t tL d L k L R c Trong đó: ρ: điện trở suất của đất (Ω/cm) kmax=1.5 : hệ số mùa d: đường kính ngoài của cọc t: độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc(cm) Đối với thép góc có bề rộng là b thì đường kính ngoài đẳng trị được tính theo công thức: bd 95.0 Ta dung thép góc L 60x60x6 dài 2.5m để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối đất, đặt cách nhau 2.5m và chôn sâu 0.7m. Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -115- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 Thép dẹt 40x4mm Thép góc L 60x60x6mm 2.5m 0.8m 0.7,m Hình 8.2.sơ đồ bố trí cọc Với tham số cọc như trên, ta có thể tính gần đúng giá trị điện trở của 1 cọc như sau: )(34.17106.000289.000298.0 4max1cR Xác định sơ bộ số cọc: ycc c R R n 1 Trong đó: c : hệ số sử dụng cọc, tra bảng ta được 8.0c Ryc: điện trở nối đất yêu cầu, Ryc=4Ω Thay số ta được: 42.5 48.0 34.17 n Vậy ta chọn số cọc là 6 cọc Xác định điện trở thanh nối ngang: )( .2 lg 366.0 2 max tb L L Rt Trong đó: ρmax: điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh nằm ngang (Ω/cm), lấy độ sâu 0.8m, k=3 đối với đất ẩm )/(102.13104.03 44max cmđ Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy đóng tàu Hạ Long GVHD:ThS. Nguyễn Đoàn Phong -116- Lê Anh Tuấn Lớp : ĐC1001 L: chiều dài mạch vòng tạo nên bởi các thanh nối(cm), mạch vòng nối đất chôn xung quanh trạm có L=2.(5+6)=22m b: bề rộng thanh nối, b=4cm t: chiều sâu chôn thanh nối, t=80cm Thay số ta có: )(95.8 804 2200.2 lg102.1 2200 366.0 24 tR Điện trở của thanh nối thực tế còn phải xét đến hệ số sử dụng thanh ksd, tra bảng ta tìm được ksd=0.45 Điện trở thực của thanh : 88.19 45.0 95.8 45.0 ' t t R R Điện trở nối đất của toàn bộ số cọc: 01.5 488.19 88.194 ' ' yct tyc c RR RR R Số cọc cần đóng: 3.4 01.58.0 34.171 cc c R R n (cọc) Lấy tròn n=5 cọc Kết luận: dùng 5 cọc thép góc L60.60.6 dài 2.5m chôn thành mạch vòng 34m nối với nhau bằng thanh thép dẹt 4.40 đặt cách mặt đất 0.8m. Điện trở nối đất thực tế của hệ thống nhỏ hơn 4Ω