Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí và nhà máy cơ khí có quy mô 14 phân xưởng

ơ điện : Dòng điện cực đại qua cáp : Tiết diện kinh tế của cáp : . . Tra bảng phụ lục chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất là 70 mm2 , cáp đồng 3 lõi, cách điện PVC do LENS sản suất với Icp = 246 A. Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : 0,9.Icp = 0.9.246 = 221,4 £ ILV max Do cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát nóng nên ta tăng kích thước của cáp lên 120 mm2 có Icp= 346 A.. Kiểm tra theo điều kiện phát nóng : 0,9.Icp = 0.9.346 = 311,4 ³ ILV max Tính toán tương tự với các phân xưởng khác ta có bẳng chọn cáp cho các phân xưởng của nhà máy như sau : Bảng 3 – 12 : Thông số kỹ thuật của cáp từ TBA tới các phân xưởng Nhóm IttPX Loại cáp Tham số kỹ thuật của cáp S d(mm) Võ R0 W/km ICP A mm2 Lõi min max Cơ điện 247,3 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Cơ khí số 1 241 3 G 70 70 10 28,5 34 0,268 246 Cơ khí số 2 337,3 3 G 70 70 10 28,5 34 0,268 246 Rèn, dập 314,5 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Đúc thép 408,7 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Đúc gang 355,5 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Dụng cụ 303 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Mộc mẫu 173,2 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 Lắp ráp 215,7 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 Nhiệt luyện 354 3 G 120 120 12,6 36 42,5 0,153 346 Kiểm nghiệm 130 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 Kho 1 (Sản phẩm) 92,6 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 Kho 2( Vật tư) 85 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 Nhà hành chính 156,5 3 G 50 50 8,4 24,5 29 0,387 192 ‚ - Chọn thanh cái hạ áp cho MBA: Điều kiện chọn: UđmTC ³ Uđm mạng ; [ I ] ³ K1: Hệ số kể đến môi trường nơi đặt thanh cái, với nhiệt độ môi trường là 30C tra bảng ta có K1 = 0,91. K2: Hệ số điều chỉnh thanh cái ta dùng 1 thanh cái nên K2 = 1. K3: Hệ số kể đến vị trí đặt thanh cái,vì đặt nằm ngang nên K3 = 0,95. ® [ I ] ³ (A). Tra bảng 2-56 CCĐ ta chọn thanh cái bằng đồng có các thông số bảng 2-9: Bảng 2- 13: Thông số kỹ thuật thanh cái hạ áp Kích thước(mm) Tiết diện 1 TC (mm) Khối lượng (kg/km) Dòng cho phép mỗi pha 1 thanh (A) Vật liệu Dài (m) 80x8 640 7120 1900 Đồng 5 ƒ - Chọn sứ đỡ thanh cái hạ áp Điều kiện chọn: Uđm sứ ³ Uđm mạng = 380 V. Tra bảng 5-27 TKCCĐ trang 227 ta chọn sứ có số liệu kỹ thuật như bảng 3-1: Bảng 3-14: Thông số kỹ thuật sứ đỡ thanh cái hạ áp Kiểu Kích thước Uđm (kV) Uph.đ khô Phụ tải phá hoại (kg) Khối lượng (kg) 0F-1-750-OB 00-1-750-08 1 11 750 2,7 Chú thích: F - là sứ. 0 - đỡ. Chữ số thứ nhất là điện áp định mức. Chữ số thứ 2 là phụ tải phá hoại. OB- Đế hình ô van. „ - Chọn ATM liên lạc : Trong 1 trạm nào đó khi bị sự cố 1 MBA thì phụ tải quan trọng của nhà máy được cung cấp điện thông qua ATM liên lạc. Điều kiện chọn: UđmATM ³ Uđm.mạng = 400 V. IđmATM ³ ILV max ILVmax : Dòng làm việc lớn nhất chạy qua ATM liên lạc. Phụ tải quan trọng của trạm I bao gồm phân xưởng đúc gang, đúc thép và phân xưởng kiểm nghiệm. SqtTrI = SPX đúc gang + SPX nhiệt luyện + SNhà hành chính + SPX cơ khí 1 = 728,6 (KVA). Gỉả sử khi 1 MBA bị hỏng thì máy còn lại sẽ mang tải của các phụ tải quan trọng như vậy: (A) Phụ tải quan trọng của trạm II gồm phân xưởng đúc gang và phân xưởng đúc thép. SL1= SPX rèn dập + SPX đúc thép +SPX cơ khí 1 = 634,6 (KVA). Như vậy khi 1 máy bị hỏng thì máy còn lại sẽ CCĐ cho các hộ phụ tải loại 1 thông qua ATM liên lạc. Do 2 phụ tải này lại nằm ở 2 MBA khác nhau nên khi mất 1 MBA thì máy còn lại thông qua ATM liên lạc sẽ CCĐ cho 1 hộ phụ tải quan trọng còn 1 phụ tải sẽ không phải thông qua ATM liên lạc như vậy ta tính cho trường hợp có dòng ILV max lớn hơn. (A). Tra bảng ta chọn được ATM do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau: Bảng 3- 15: Thông số kỹ thuật của Aptomat liên lạc Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) CM-1600N 3 - 4 1600 690 50 M08 3 - 4 800 690 40 … - Chọn ATM đầu ra của MBA : Điều kiện chọn: UđmATM ³ Uđm.mạng = 400 V. IđmATM ³ ILV max ILVmax : Dòng làm việc lớn nhất chạy qua ATM . Tra bảng ta chọn được áptomat do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau: Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA) CM-1600N 3 - 4 1600 690 50 o- Chọn ATM cho các phân xưởng của nhà máy Điều kiện chọn : UđmATM ³ Uđmmạng ; IđmATM ³ IđmBA ³ IttPX (A). Bảng 3 – 9 : Bảng thông số kỹ thuật của Áp tô mát bảo vệ cho các Phân xưởng của nhà máy cơ khí Tên phân xưởng IttPX (A) Tham số kỹ thuật của Aptomat Loại ATM Iđm (A) Uđm(V) IN(KV) Số cực Số lượng Cơ điện 247,3 NS400N 400 690 10 3-4 01 Cơ khí số 1 241 NS250N 250 690 8 2-3- 4 01 Cơ khí số 2 337,3 NS250N 250 690 8 2-3- 4 01 Rèn, dập 314,5 NS400N 400 690 10 3 - 4 01 Đúc thép 408,7 NS600E 600 500 10 3 – 4 01 Đúc gang 355,5 NS400N 400 690 10 3 – 4 01 Dụng cụ 303 NS400N 400 690 10 3 – 4 01 Mộc mẫu 173,2 NS250N 250 690 8 2-3-4 01 Lắp ráp 218,7 NS250N 250 690 8 2-3-4 01 Nhiệt luyện 354 NS400N 400 690 10 3 – 4 01 Kiểm nghiệm 130 NS250N 250 690 8 2-3-4 01 Kho 1 (Sản phẩm) 92,6 C100E 100 500 7,5 3 01 Kho 2( Vật tư) 85 C100E 100 500 7,5 3 01 Nhà hành chính 156,5 NS250N 250 690 8 2-3-4 01 B - CHỌN THIẾT BỊ CAO ÁP:  - Chọn dây dẫn trên không đưa vào trạm TBA NM: Để nâng cao độ tin cậy CCĐ cho nhà máy thì trạm phân phối trung gian được nhận điện từ 2 nguồn bằng đường dây trên không. Vì dây dẫn cáp đều là những bộ phận truyền tải điện năng vì vậy chúng đều được chọn và kiểm tra giống nhau. Thông thường người ta chọn theo các điều kiện sau: -Độ bền cơ học. -Mật độ dòng kinh tế. -Điều kiện phát nóng. -Điều kiện tổn thất điện áp. Ở đây ta chọn theo điều kiện phát nóng [ I ] ³ ILV max. Khi nhiệt độ khác với môi trường tiêu chuẩn thì dòng điện cho phép được hiệu chỉnh lại. [ I ] ³ K1: Hệ số khác với môi trường tiêu chuẩn K1 = 0,99 ở 30C. K2: Với đường dây trên không K2 = 1. [ I ]: Dòng điện cho phép của dây ở điều kiện tiêu chuẩn. [ I ] ³ (A) ; ILV max = (A). Tra bảng phụ lục 4.34 HTCCĐ ta chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, võ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo có các thông số sau: Fđm 1 lõi Hình dạng d 1 lõi ICP .r0 IN 1s mm2 Mm A W/km kA 50 Vặn xoắn 8,1 205 0,494 7,15 ‚ - Chọn dao cách ly cho đầu vào thanh cái 35 kV : Điều kiện chọn: UđmCD ³ Uđm mạng = 35 KV. IđmCD ³ ILV max = (A). Tra bảng 2-24 trang 640 CCĐ ta chọn dao cách ly điện áp cao đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có số liệu kỹ thuật như trong bảng (3-18): Bảng 3- 18: Thông số kỹ thuật dao cách ly Kiểu Iôđ.đ ( KA ) Iô.đn 10 s ( KA ) Số lượng Khối lượng (kg) IXK IXK PLH-3-1/35/600 80 31 12 2 66 ƒ - . Lựa chọn chống sét : Các hệ thống CCĐ khi bị sét đánh sẽ gây ra hiện tượng trong đó nguy hiểm là hiện tượng quá điện áp , khi đó cách điện bị chọc thủng vì vậy cần có các biện pháp để bảo vệ các thiết bị điện các nhà cao tầng... không bị sét đánh trực tiếp. Có 3 kiểu chống sét cơ bản: Chống sét kiểu khe hở. Khi có sét sóng truyền qua đường dây, nó sẽ phóng điện qua khe hở truyền xuống đất. - Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền. - Nhược điểm: Vì không có bộ phận dập hồ quang nên khi phóng điện dòn điện đi xuống đất, có giá trị lớn làm cho thiết bị rơ le bảo vệ tác động cắt mạch nên chỉ dùng bảo vệ phụ. Chống sét kiểu ống: Gồm 2 khe hở S1 và S2. Khi có sóng sét qua 2 khe hở đều phóng điện dưới tác dụng của hồ quang trong ống sẽ sinh ra khí làm áp suất trong ống có tác dụng dập hồ quang. - Ưu điểm: Giá thành rẻ, làm việc tin cậy khi có dòng sét nhỏ. - Nhược điểm: Khi dòng sét lớn quá thì hồ quang không được dập tắt nhanh chóng vì vậy ảnh hưởng đến thiết bị lân cận. Chống sét van. Kiểu chống sét này khắc phục được nhược điểm của 2 chống sét trên. Nếu chống sét van được dùng để bảo vệ các trạm biến áp chống sét đánh vào trạm. Vì vậy chống van được dùng rộng rãi để bảo vệ các thiết bị điện. Cấu tạo và hoạt động của chống sét van. Cấu tạo: Gồm 2 phần chính. Khe hở phóng điện và điện trở phóng điện. Khe hở phóng điện: được cấo tạo là một chuỗi các loại khe hở để dập hồ quang và giảm nhanh dòng khi đã phóng điện. Điện trở phóng điện được chế tạo bằng vật liệu Vilít, mục đích của điện trở là làm hạn chế dòng kế tục (dòng ngắn mạch trạm đất qua chống sét van) khi có điện áp đặt lên cao thì điện trở giảm rất nhanh. Điều kiện chọn chống sét van. Chống sét van là thiết bị điện trở phi tuyến có nhiệm vụ chống sét truyền từ đường dây không cho truyền vào trạm phân phối và trạm biến áp. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị rất lớn không cho dòng điện đi qua, khi có quá điện áp khí quyển, điện trở của chống sét van giảm xuống rất bé tháo dòng điện sét xuống đất. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Udmm = 35 kV. Chọn loại chống sét van PBC-35 do Liên Xô chế tạo có Udm = 35 kV. „ - Chọn thanh cái 35 kV: Chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế. Sử dụng thanh cái bằng đồng theo tài liệu CCĐ với thanh cái bằng đồng thì JKT = 2,25 ; SKT = ILVmax là dòng điện làm việc lớn nhất đó là trường hợp mất điện 1 nguồn và 1 MBA của thanh cái bên kia bị hỏng lúc đó thanh cái phải mang tải là 2 MBA đều làm việc ở chế độ quá tải 40%. Ilvmax = (A) ; SKT = Tra bảng 6-30 CCĐ T2 ta chọn thanh cái có tiết diện tiêu chuẩn là 25 mmcó các số liệu kỹ thuật như ở bảng sau: Mã hiệu S(mm) Icp (A) Số thanh ở 1 pha Chiều dài (m) AC-25 25 170 1 10 … - Chọn sứ đỡ cho thanh cái 35 kV: Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ các bộ phận mang điện vừa làm vật liệu cách điện giữa các bộ phận đó với đất vì vậy sứ phải có đủ độ bền, chịu được lực điện động do dòng ngắn mạch gây ra đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá tải. Điều kiện chọn: Uđm sứ ³ Uđm mạng = 35 KV ; Iđm sứ ³ ILV max Ở đây là sứ đỡ thanh cái nên ta không quan tâm đến Iđm mà chỉ quan tâm đến điện áp của chúng. Tra bảng PL 2.27 ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Kiểu U, kV Phụ tải phá hoại (kG) Khối lượng ( kg) Uđm Uph.đ.khô OF-35-1250 35 110 1250 13,5 † - Chọn máy cắt : Máy cắt là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp, nó có nhiệm vụ là đóng cắt phụ tải lúc làm việc bình thường và tự động cắt phụ tải khi xảy ra sự cố. Máy cắt là thiết bị làm việc tin cậy nhưng giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng nó ở những nơi quan trọng. Điều kiện chọn: UđmMC ³ Uđm mạng = 35 KV ; IđmMC ³ ILVmax - Chọn máy cắt liên lạc trên thanh cái 35 KV (MCLL): Dòng qua MCLL là dòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn của thanh cái bị mất điện. Dòng qua máy cắt liên lạc trong điều kiện nặng nề nhất là trường hợp mất điện 1 nguồn, đường dây còn lại sẽ CCĐ cho thanh cái đó đồng thời các MBA và thiết bị cao áp nối vào thanh cái đó phải làm việc trong điều kiện quá tải. Trong trường hợp cụ thể: giả sử khi 1 nguồn bị mất và 1 MBA bị hỏng (giả sử MBA2) khi đó nguồn cung cấp cho MBA3 là nguồn 2 thông qua MCLL lúc đó do BA2,BA4 mất điện nên BA1,BA3 phải làm việc trong tình trạng quá tải 40% khi đó dòng qua MCLL là dòng lớn nhất. (A) Tra bảng ta chọn loại máy cắt do Liên Xô chế tạo GOCT- 687- 41 số lượng 1 cái. Bảng 3 – 16: Thông số kỹ thuật máy cắt cao áp Loại Uđm (kV) Iđm(kA) ixk(kA) Ihd (kA) Iôđ (10s) kA I và cs cắt BM-35 35 600 17,3 10 7,1 400 - Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc (CD3): Dao cách ly là thiết bị được dùng phổ biến trong mạng điện cao áp và hạ áp. Dao cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa phần mang điện và phần không mang điện đồng thời tạo ra khe hở nhìn thấy được để cho người thợ yên tâm sửa chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không được dùng để đóng cắt khi có tải. Điều kiện chọn: UđmCD ³ Uđm mạng = 35 KV (A) Tra bảng ta chọn dao cách ly đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có các thông số sau: Bảng 3- 17: Thông số kỹ thuật dao cách ly Kiểu I ôđđ ( KA ) Iôđn 10 s ( KA ) Số lượng Khối lượng (kg) IXK IXK PLH-3-1/35/600 80 31 12 2 63 ‡ - Chọn dao cách ly cho các đầu vào các MBA: Điều kiện chọn: UđmCD ³ Uđm mạng = 35 KV IđmCD ³ ILV max = (A) Tra bảng 2-24 trang 640 CCĐ ta chọn dao cách ly điện áp cao đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có số liệu kỹ thuật như trong bảng (3-19): Bảng 3- 18: Thông số kỹ thuật dao cách ly Kiểu I ôđđ ( KA ) Iôđn 10 s ( KA ) Số lượng Khối lượng (kg) IXK IXK PLH-3-1/35/600 80 31 12 4 66 ˆ - Chọn cầu chì cao áp cho đầu vào các MBA: Do máy cắt có giá thành cao do đó nó chỉ sử dụng trong những trường hợp MBA có công suất tương đối lớn. Với đề tài này do công suất MBA nhỏ do đó ta chỉ cần sử dụng cầu chì cao áp để bảo vệ cho các MBA để giảm giá thành phương án CCĐ cho nhà máy: Cầu chì được lựa chọn theo các điều kiện: - Điện áp định mức UđmCC; kV UđmCC ³ Uđm mạng . - Dòng điện định mức IđmCC ; A IđmCC ³ ILVmax . - UđmCC ³ 35 (kV); IđmCC ³ 17,3 (A). Tra bảng PL 2.19 trang 344 HTCCĐ ta chọn cầu chì cao áp loại 3GD1 604 – 5B do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số như sau. - Điện áp định mức: UđmCC = 36 (kV). - Dòng điện định mức: IđmCC = 20 (A). - Icắt N = 31,5 (kA) ; Icắt min = 120 (A). - Công suất cắt: Scắt = 300 MVA. CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 4.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. 4.1.1 - Đặt vấn đề. Ngắn mạch là sự cố gây nguy hiểm nhất trong hệ thống điện. Khi sảy ra ngắn mạch thì điện áp của hệ thống giảm xuống làm cho dòng điện tăng cao có thể gấp vài chục lần bình thường, dòng ngắn nmạch này gây nên hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng lực điện động rất lớn có thể gây nguy hiểm cho con người và thiết bị. Thời gian ngắn mạch càng lớn, điểm ngắn mạch càng gần nguồn cung cấp thì tác hại do dòng ngắn mạch gây ra càng lớn làm cháy nổ các thiết bị gây nguy hiểm cho người vận hành, ngắn mạch làm cho điện áp giảm thấp ảnh hưởng đến quá trình làm việc của các máy móc đòi hỏi độ chính xác cao, nếu ngắn mạch ở gần nguồn điện áp hệ thồng giảm xuống nghiêm trọng có thể gây rối loạn hệ thống điện. 4.1.2 – Mục đích của việc tính toán ngắn mạch: Tính toán ngắn mạch nhằm tạo cơ sở cho so sánh, lựa chọn những phương án cung cấp điện hợp lý nhất. Xác định chế độ làm việc của các hộ tiêu thụ khi xảy ra sự cố, đưa ra biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch, kết quả tính ngắn mạch còn dùng để kiểm tra các thiết bị đã chọn trong hệ thống. Từ các số liệu tính toán ngắn mạch ta thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle. 4.1.3 – Chọn điểm tính ngắn mạch: Điểm được chọn để tính ngắn mạch là những điểm mà tại đó khi xảy ra ngắn mạch thiết bị phải làm việc trong điều kiện nặng nề nhất. Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý và cách bố trí các thiết bị trên sơ đồ ta chọn một số điểm ngắn mạch như sau: -Ngắn mạch trên thanh cái cao áp 35 KV N. -Ngắn mạch trên thanh cái hạ áp 0,4 KV N. -Ngắn mạch trên tủ phân phối N. -Ngắn mạch trên tủ động lực N. -Ngắn mạch trên động cơ N. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch. A – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao ( 35 kV). Khi tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao do điện trở, điện kháng của cầu dao, thanh cái, máy cắt có giá trị nhỏ cỡ mW nên ta có thể bỏ qua mà chỉ kể đến điện trở, điện kháng của hệ thống cáp, máy biến áp. - Tính ngắn mạch tại N: Do đề tài không cho khoảng cách giữa hệ thống và nhà máy là bao nhiêu nên ta có thể coi nhà máy cạnh hệ thống, khi đó ta có: SHT = ¥ ; XHT = 0. Số liệu nguồn: Uđm = 35 KV ; SN = 300 MVA. Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 300 MVA ; Ucb = 37 KV. ® I. Nguồn có công suất vô cùng lớn nên ta áp dụng công thức: ® . ixk = . Trong đó: Kxk là hệ số xung kích vì ngắn mạch trên thanh cái nên lấy Kxk = 1,8. IxkN1 = 1,8..4,95 = 12,6 ( KA ). ®Ixk = . . B– Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp (0,4 kV). Trong toàn bộ hệ thống cấp điện ở nhà máy thì mạng hạ áp có chiều dài lớn nhất . Trong mạng hạ áp có nhiều thiết bị như thanh cái hạ áp, cầu dao, áp tô mát ... các khí cụ điện này có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị của dòng ngắn mạch nên không thể bỏ qua được, nếu bỏ qua thì dẫn tới sai số quá lớn ảnh hưởng tới quá trình chọn và kiểm tra thiết bị. 1. Xác định thông số của các phần tử . a. Điện trở điện kháng của thanh cái 1. Thanh cái bằng đồng có kích thước 25´3 chiều dài : l = 10 (m). Tra bảng ta có : r0 = 0,268 (mW/m) ; x0 = 0,20 (mW/m). Với khoảng cách trung bình hình học là 150 (mm). Rtc1 = r0 . l = 0,268 . 10 = 2,7 (mW). Xtc1 = xo . l = 0,20 .10 = 2,0 (m). b. Điện trở điện kháng của CD1,CD2,CD3,CD4. Các cầu dao được tra trong bảng 2 - 43 CCĐ trang 640. r0 = 0,15 (mW) ; x0 = 0 (mW). c. Điện trở điện kháng của Máy biến áp có Sđm = 750 ( KVA). Ở đây ta qui đổi luôn điện trở điện kháng của máy biến áp về cấp điện áp tính toán áp dụng công thức : d. Điện trở điện kháng của áp tô mát 1 (ATM1). ATM1 có Iđm = 850,8 (A) tra tài liệu ta có rTXATM1 = 0,25 (W), rCDATM1 = 0,12 (mW), rATM1 = 0,37(mW), xATM1 = 0,094 (mW), e. Điện trở điện kháng của thanh cái 2. Thanh cái bằng đồng có kích thước 80´8 , chiều dài 5 (m) với số lượng 4 thanh , tra bảng 2 - 40 CCĐ Trang 647 ta có: r0= 0,031 (mW/m). x0 = 0,126 (mW/m) ứng với atbhh = 150 (mm). Vậy Rtc2 = r0 . l = 0,031.5 = 0,135 (mW). Xtc2 = x0. l = 0,126.5 = 0,63 (mW). f. Điện trở điện kháng của ATM2. RATM2 = rcd+ rtx = 0,15 + 0,4 = 0,55 (mW). XATM2= 0,1(mW). g . Điện trở điện kháng của Cáp1 ( từ TBAPX về PX cơ khí 1). Cáp có tiết diện S = 70 (mm2) chiều dài l = 150 (m) tra bảng PL 4.7 HT CCĐ Trang 363 ta có: r0 = 0,29 (W/km) = 0,29.10-3 (W/m). x0= 0,06 (W/km) = 0,06.10-3 (W/m). Rcáp1 = r0 . l = 0,29.10-3.150 = 43,5 (mW). XCáp1 = xo . l = 0,06.10-3.150 = 9 (mW). h. Điện trở điện kháng của cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực (Cáp2). Cáp có tiết diện S = 6 (mm2) ; chiều dài l = 90 (m) làm bằng đồng Tra bảng PL 4.7 HT CCĐ Trang 363 ta có: r0 = 3,33 (W/km) = 3,33 .10-3 (W/m). x0= 0,09 (W/km) = 0,09.10-3(W/m). Rcáp2 = r0 . l = 3,33 .10-3 . 90 = 299,7 (mW). XCáp2 = xo . l = 0,09. 10-3. 90 = 8,1 (mW). i. Điện trở điện kháng của dây dẫn dẫn đến động cơ. Chọn thiết bị tính ngắn mạch thuộc nhóm 2 có công suất lớn nhất đó là máy tiện P = 12 kW. Dây dẫn có tiết diện S = 2,5 (mm2) ; chiều dài l = 9 (m) làm bằng đồng . tra bảng PL 4.7 HT CCĐ Trang 363 ta có: r0 = 8,0 (W/km) = 8,0 .10-3 (W/m). x0= 0,09 (W/km) = 0,09.10-3(W/m). Vậy: Rdâydẫn = r0 . l = 8,0.10-3 . 9 = 72 (mW). Xdâydẫn = xo . l = 0,09. 10-3. 9 = 0,81 (mW). 2.Tính ngắn mạch ba pha tại N2 (3). Tổng trở ngắn mạch tại điểm N2: . Với RåN1 = RCD1 + RTC1 + RCD2 ; . . RåN2 = 4.10-4 + 4,8 + 0,37 + 0,125 = 5,2954 mW. . Với XåN1 = XCD1 + XTC1 + XCD2 ; . XåN2 = 2,6.10-4 + 9,57 + 0,094 + 0,63 = 10,3 mW . . Ta có: . Lấy kxk = 1,3. Ta có ixkN2 = .kxk.I’’N2 = .1,3.19,4 = 35,7 ( kA). IxkN2 = . 3. Tính ngắn mạch 3 pha tại N3 (3). Ta có: RåN3 = RåN2 + RATM2 + Rcáp1 + RCD3 . = 5,2954 + 0,55 + 31,5 + 0,15 = 37,4954 » 37,5 (mW). XåN3 = XåN2 + XATM2 + Xcáp1 + XCD3 = = 10,3 + 0,1 + 9 = 19,4 (mW). Ngắn mạch xa nguồn lấy Kxk =1,0. . . 4.Tính ngắn mạch ba pha tại N4 (3). Ta có: RåN4 = RåN3 + Rcáp2 + RCD4 = = 37,5 + 299,7 + 0,15 = 337,35 (mW). XåN4 = XåN3 + Xcáp2 + XCD4 = = 19,4 + 8,1 = 27,5 (mW). . . Ngắn mạch xa nguồn lấy kxk =1,0. . . 5.Tính ngắn mạch ba pha tại N5 (3) Ta có: RåN5 = RåN4+ Rdâydẫn = = 337,35 + 72 = 409,35 (mW). XåN5 = XåN5 + Xdâydẫn = = 27,5 + 0,81 = 28,31 (mW). Khi ngắn mạch ở đầu cực của động cơ, động cơ xem như máy phát cung cấp điện cho điểm ngắn mạch, dòng điện này tắt rất nhanh. Cho nên trong tính toán người ta thường quan tâm đến giá trị của dòng điện siêu quá độ (I” đ/cơ). . Trong đó : E”đ/c : Sức điện động tương đối của động cơ lấy bằng 0,9. X”đ/c : Điện kháng siêu quá độ dọc trục động cơ lấy bằng 0,2. Iđmđ/c : Tổng dòng định mức của các động cơ cung cấp điện cho điểm ngắn mạch . Ở đây ta xét cho động cơ của máy tiện (Nhóm II) có công suất lớn nhất. Pđm = 12(KW). Iđm = 28 (A) = 0,028(KA). I”đ/c = 4,5.Iđmđ/c = 4,5.0,028 = 0,126 (KA). . Lấy Kxk = 1 . . C – Tính ngắn mạch 2 pha. Dòng ngắn mạch 2 pha tính như sau: . . . . D – Tính ngắn mạch 1 pha. Khi xảy ra ngắn mạch một pha, hai pha, hai pha chạm đất thì dòng điện trong các pha sẽ mất đối xứng. Quá trình quá độ trong mạch không đối xứng rất phức tạp bởi các máy điện quay ngoài thành phần đối xứng thứ tự thuận còn có các thành phần thứ tự ngược và thứ tự không. Các thành phần này ngoài sóng cơ bản còn có các thành phần sóng bậc cao. Trong thực tế khi tính toán ta chỉ quan tâm đến thành phần sóng cơ bản, vì vậy có thể dùng phương pháp các thành phần đối xứng để tính ngắn mạch không đối xứng. 1 . Tính điện trở phản kháng thứ tự không của các phần tử . Trong tính toán ta có thể coi điện trở điện kháng của thành phần thứ tự ngược gần bằng điện trở điện kháng của thành phần thứ tự thuận nên ở đây ta chỉ tính toán điện trở điện kháng của thành phần thứ tự không. a - Điện trở điện kháng thứ tự không của máy biến áp. Máy biến áp có : Sđm = 750 KVA; Cấp điện áp: U1/U2 = 35/0.4. Ở trên ta xác định được: R1BA = 4,8 (mW) ; X1BA = 9,57 (mW). - Thành phần thứ tự không: R0BA = 4,8 (mW) ; X0BA = 19,14 (mW). b - Điện trở điện kháng thứ tự không của áptômát (ATM1). r0ATM1 = 0,37 (mW); x0ATM1 = 0,094 (mW). c - Điện trở điện kháng thứ tự không của thanh cái 2: R0TC2 = 10.R1TC2 = 10.0,55 = 5,5 (mW). X0TC2 = 8.X1TC2 = 8.0,63 = 5,04 (mW). d - Điện trở điện kháng thứ tự không của của áptômát 2 (ATM2): r0ATM2 = 0,55 (mW); x0ATM2 = 0,1 (mW). e - Điện trở điện kháng thứ tự không của cáp 1: R0Cáp1 = R1cáp1 = 43,5 = 43,5 (mW). X0cáp1 = 2.X1cáp1 = 2.9 = 18 (mW). f - Điện trở điện kháng thứ tự không của của cầu dao (CD3, CD4): R0CD3,4 = 0,15 (mW) ; X0CD 3,4 = 0 (mW). h - Điện trở điện kháng thứ tự không của cáp 2 (Cáp2). R0Cáp2 = R1cáp2 = 299,7 (mW). X0cáp2 = 2.X1cáp2 = 2.8,1 = 16,2 (mW). i - Điện trở điện kháng thứ tự không của dây dẫn . R0dây dẫn = R1dây dẫn = 72 (mW). X0dây dẫn = 2.X1dây dẫn = 2.0,81 = 1,62 (mW). k - Điện trở điện kháng thứ tự không của động cơ 3 pha . X0đ/c 3pha = 0,16.X”đ =0,16.0,2 = 0,032 (mW). 2. Tính toán ngắn mạch 1 pha. Tính ngắn mạch 1 pha hạ áp là để kiểm tra độ nhậy của các áp tô mát và bảo vệ rơle .  - Ngắn mạch 1 pha tại N2 (1): Trong đó : R1SN2 = RSN2 = 5,3 (mW). X1SN2 = XSN2 = 10,3 (mW). K = (0,9 ¸0,95) hệ số kể đến sự giảm điện áp bên sơ cấp của máy biến áp lúc xảy ra ngắn mạch. R0SN2 = R0BA + R0ATM1 + R0TC2 = 4,8 + 0,55 + 5,5 = 10,85 (mW). X0SN2 = X0BA + X0ATM1 + X0TC2 = 19,14 + 0,094 + 5,04 = 24,27 (mW). . ‚ - Tính ngắn mạch 1 pha tại N3(1): R1SN3 = RSN3 = 37,5 (mW). X1SN3 = XSN3 = 19,4 (mW). R0SN3 = R0SN2 + R0ATM2 + R0cáp1 + R0CD4 = 10,85 + 0,55 + 43,5 + 0,15 = 55,05 (mW). X0SN3 = X0SN2 + X0ATM2 + X0cáp1 + X0CD4 = 24,27 + 0,1 + 18 = 42,37 (mW). . ƒ - Tính ngắn mạch 1 pha tại N4(1): R1SN4 = RSN4 = 337,35 (mW). X1SN4 = XSN4 = 27,5 (mW). R0SN4 = R0SN3 + R0cáp2 + R0CD5 = 55,05 + 299,7 + 0,15 = 354,9 (mW). X0SN4 = X0SN3 + X0cáp2 + X0CD4 = 42,37 + 16,2 + 0,15 = 58,72 (mW). . „ - Tính ngắn mạch 1 pha tại N5(1): R1SN5 = RSN5 = 409,35 (mW). X1SN5 = XSN5 = 28,31 (mW). R0SN5 = R0SN4 + R0dd = 354,9 + 72 = 426,9 (mW). X0SN5 = X0SN4 + X0dd + X0ĐC3pha = 58,72 + 1,62 + 0,032 = 60,372 (mW). . 4.2 : KIỂM TRA THIẾT BỊ : 4.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp: a -. Xác định thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N1: Thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N1 theo công thức : tgtN1 = tgtCKN1 + tgttdN1. Trong đó : tgtCKN1 : Là thời gian giả thiết đối với các thành phần chu kỳ. tgttdN1 : Là thời gian giả thiết đối với thành phần tắt dần. Cả hai thành phần này xác định dựa vào hệ số xung nhiệt. Với nguồn có công suất vô cùng lớn I” = I¥. ® b” = 1. Lấy tgtCKN1 = tN1. - Nếu tN1 < 1 (s) thì tgttd = 0,05.b” = 0,05 (s). - Nếu tN1 > 1(s) thì tgttd bỏ qua. Với nguồn có công suất nhỏ lúc đó ta phải tra đường cong. tgtCk = f(tN,b”). Trong đó : I” : Dòng điện siêu quá độ. I¥ : Dòng điện ngắn mạch ổn định. Tính tN: ( thời gian tồn tại ngắn mạch ). Đây là khoảng thời gian kể từ khi xảy ra ngắn mạch đến thời điểm dòng ngắn mạch được cắt hoàn toàn. tN = tBV + tMC . Trong đó : tBV : Là thời gian tác động của bảo vệ rơle. tMC : Là thời gian tác động của máy cắt. Khi ngắn mạch tại N1: tN = tBV + tMCđd Với : tBV = tBV2 + Dt. tBV2 = tBV1 + Dt. ® tN1 = tATM1 + 3.Dt + tMCđd tBV1 = tATM1 + Dt. Trong đó : tBV1 : Là thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại cho MBA. tBV2 : Là thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại cho máy cắt liên lạc (thanh cái 35 KV). tATM1 : Là thời gian cắt tức thời của áptômát 1lấy bằng 0,63(s). tMCđd : Với máy cắt tác động nhanh tMCđd = 0,1 (s). Dt : cấp thời gian chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại Dt = 0,4 (s). Đề tài có công suất vô cùng lớn ® b = 1. Vậy tgtN1 = tN1 = 1,93 (s). b - . Kiểm tra cách ly đầu vào thanh cái 35 KV, dao cách ly của máy cắt liên lạc và dao cách ly đầu vào máy biến áp. Các cầu dao cách ly này chọn cùng một loại nên được kiểm tra như nhau. Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động. imax = iXKCD = 80 (KA) > ixkN1 = 12,6 (KA). Imax = IxkCD = 31 (KA) > IxkN1 = 5,14 (KA). a Vậy các cầu dao cách ly đã thoả mãn điều kiện này. Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt. . Ta có Iô.đnMC(10s) = 12 (kA) > 2,17 (kA). a Vậy dao cách ly thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra. c - Kiểm tra thanh cái cao áp 35 KV. Theo điều kiện ổn định lực điện động. s £ scp với stt = M/w. Tính stt: Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây ra F(3) = 1,76.i2xkN1.l.10-2/a (kg). Trong đó : l: Là khoảng cách giữa các sứ trong một pha lấy l = 100 (cm). a: Là khoảng cách giữa các pha lấy a = 30 (cm). F(3) = 1,76.12,62.100.10-2/30 = 8,45 (kg). Xác định mô men uốn, mô men chống uốn : M = F(3)tt .l/10 = 8,45.100/10 = 84,5 (kgcm). W = h2.b/6 = 0,3.(2,5)2 /6 = 0,3125 (cm2). stt = 84,5 / 0,3125 = 270 (kg/cm2). stt = 270 (kg/cm2) < sCP = 1400 (kg cm2) ( thanh cái bằng đồng). a Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. Kiểm tra ổn định nhiệt. STC1 ³ Sô.đn Với Sô.đn = a.I¥ . (mm2) Trong đó: I¥ : là dòng điện ngắn mạch ổn định lấy bằng I(3)N1. a : là hệ số hiệu chỉnh thanh cái bằng đồng a = 6. Tgt = tgtN1 = 1,93 (s). STC1 = 75 mm2 > Sô.đn = 41,26 (mm2). a Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. Kiểm tra theo điều kiện dao động cộng hưởng: Do tác động của dòng ngắn mạch thanh cái bị rung mạnh khi có dòng ngắn mạch chạy qua tần số dao động riêng tính bằng công thức: fdđrTC1 = 3,62.105.b/l2. (Hz). Trong đó : b: Là bề rộng tiết diện thanh cái theo phương dao động tính bằng cm. l: Khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp. l = 100 (cm). ® fdđrTC1 = 3,62.105.0,3/(100)2 = 10,86 (Hz). Để đảm bảo an toàn thì fdđrTC1 ¹ n.(f ± 10%f) = fch. ® fdđrTC1 ¹ n.( 50 ± 0,1.50). Với n là số tự nhiên (n= 1,2...). n =1 ® fdđrTC1 = 10,86 (Hz) ¹ 55 (Hz). n = 2 ® fdđrTC1 = 10,86 (Hz) ¹ 110 (Hz). Tương tự cho các giá trị n khác. a Kết luận: Thanh cái thoả mãn các điều kiện chọn và kiểm tra. d - Kiểm tra máy cắt liên lạc và máy cắt đầu vào các máy biến áp: Các máy cắt được kiểm tra theo các điều kiện : Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: imaxMC ³ i(3)xkN1 ® 25,86 (kA) > 12,6 (kA). ImaxMC ³ I(3)xkN1 ® 13,3 (kA) > 7,1 (kA). a Kết luận: Máy cắt thoả mãn điều kiện chọn. Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: Trong đó : tôđn : là thời gian ứng với dòng điện ổn định nhiệt định mức ứng với 10(s). . Ta có: Iô.đnMC(10s) = 12 (kA) > 2,17 (kA). Iô.đnMCcp = 7,1 (KA) > 2,1 (KA). a Kết luận: Máy cắt thoả mãn điều kiện chọn. Khả năng cắt dòng ngắn mạch : SCMC ³ SN Trong đó : SN: Là công suất cắt ngắn mạch . . ® SCMC(chọn) = 400 (MVA). > 317,23 (MVA). e - Kiểm tra sứ đỡ thanh cái cao áp (TC1): Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ : FCP ³ Ftt.Khc. ( Khc = H’/H) Trong đó : Khc: Là hệ số hiệu chỉnh. Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc » 1. FCP = 0,6.Fph (Fph : Lực phá hỏng). = 0,6.1250 = 750 (kg). Ftt = 1,76.i2xkN1.10-2/a = 1,76.12,62 . 100 . 10-2/30 = 8,45 (kg). FCP = 750 (kg) > Ftt = 8,45 (kg). a Kết luận sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . 4.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp: 1/ Xác định thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N2. Khi ngắn mạch tại N2 : tgtN2 = tgtCkN2 + tgttdN2 tN2 = tbv + tMC = tATM1 + Dt + tMC = 0,63 + 0,4 + 0,1 = 1,13 (s). tN2 > 1(s) bỏ qua tgttdN2 ® tgtN2 = tN2 = 1,13 (s). 2/ Kiểm tra áptômát bảo vệ đầu ra máy biến áp và áptômát liên lạc: a/ áptômát đầu ra máy biến áp: Có ký hiệu CM - 1600N có : Iđm = 1600 (A) = 1,6 (kA); Icắt = 50 (KA). Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: ixkCP ³ ixktt ( hoặc IxkCP ³ Ixktt). Kiểm tra độ nhạy: Knhạy = I(1)N / IđmATM ³ 1,3. Với ATM1 có: Iđm = 1600 (A) ixktt = ixkN2 = 35,7 (kA). Ixktt = IxkN2 = 20 (KA). IxkCP = 50 (kA) > Ixktt. Knhạy = 13,24 / 1,6 = 8,3 > 1,3. ð Kết luận: áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . b/ Tương tự cho áptômát bảo vệ cho phân xưởng cơ khí I và áptômát liên lạc : Ta có bảng sau: Loại ATM Iđm (A) IxkCP (KA) IxkttN2 (KA) IxkttN3 (KA) I(1)N2 (KA) I(1)N3 (KA) Knh CM -1600N 1600 50 20 13,24 1,3 M08 800 40 20 13,24 1,3 NS250N 250 8 4,29 1,3 ð Vậy các áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . 3/ Kiểm tra thanh cái hạ áp máy biến áp : a/ Theo điều kiện ổn định lực điện động. s £ scp với stt = M/w. Tính stt: Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây ra F(3) = 1,76.i2xkN2.l.10-2/a (kg). Trong đó : l: Là khoảng cách giữa các sứ trong một pha (cm) lấy l = 80 (cm). a: Là khoảng cách giữa các pha lấy a = 30 (cm). F(3) = 1,76.35,72.80.10-2/30 = 59,8 (kg). Xác định mô men uốn, mô men chống uốn : M = F(3)tt .l/10 = 59,8.80/10 = 478,4 (kgcm). W = h2.b/6 = 0,8.(8)2 /6 = 8,5 (cm2). stt = 478,4 / 8,5 = 56,28 (kg/cm2). stt = 56,28 (kg/cm2) < sCP = 1400 (kg cm2) ( thanh cái bằng đồng có kích thước 80x8 mm2 ). a Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. b/ Kiểm tra ổn định nhiệt. STC1 ³ Sôđn Với Sô.đn = a.I¥ . (mm2). Trong đó: I¥ : là dòng điện ngắn mạch ổn định lấy bằng I(3)N2. a : là hệ số hiệu chỉnh thanh cái bằng đồng a = 6. Tgt = tgtN2 = 1,13 (s). . STC2 = 640 mm2 > Sô.đn = 132,73 (mm2). a Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. c/ Kiểm tra theo điều kiện dao động cộng hưởng: Do tác động của dòng ngắn mạch thanh cái bị rung mạnh khi có dòng ngắn mạch chạy qua tần số dao động riêng tính bằng công thức: fdđrTC1 = 3,62.105.b/l2. (Hz). Trong đó : b: Là bề rộng tiết diện thanh cái theo phương dao động tính bằng cm.lấy bằng 0,8. l: Khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp. l = 80 (cm). ® fdđrTC2 = 3,62.105.0,8/(80)2 = 45,25 (Hz). Để đảm bảo an toàn thì fdđrTC1 ¹ n.(f ± 10%f) = fch. ® fdđrTC1 ¹ n.( 50 ± 0,1.50) Với n là số tự nhiên (n= 1,2...). n =1 ® fdđrTC2 = 45,25 (Hz) ¹ 55 (Hz). n = 2 ® fdđrTC2 = 45,25 (Hz) ¹ 110 (Hz). Tương tự cho các giá trị n khác. a Kết luận: Thanh cái thoả mãn các điều kiện chọn và kiểm tra. 4/ Kiểm tra sứ đỡ thanh cái cao áp (TC2): Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ : FCP ³ Ftt.Khc. ( Khc = H’/H) Trong đó : Khc: Là hệ số hiệu chỉnh. Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc » 1. FCP = 0,6.Fph (Fph : Lực phá hỏng). = 0,6.750 = 450 (kg). Ftt = 1,76.i2xkN1.10-2/a = 1,76.37,52.80.10-2/30 = 66 (kg). FCP = 450 (kg) > Ftt = 66 (kg). a Kết luận: Sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . 5 - . Kiểm tra cầu chì bảo vệ cho tủ động lực T2 Điều kiện kiểm tra : . IdcnhII = 100 (A) = 0,1 (KA). INmin(1) = IN4(1) = 0,64 (KA). Vậy: . Vậy cầu chì 1 thoả mãn điều kiện kiểm tra. 6 - Kiểm tra cáp (hạ áp) từ thanh cái hạ áp đến tủ phân phối của phân xưởng cơ khí I: Do cáp được chế tạo chắc chắn nên không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động mà chỉ kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt . Tiết diện ổn định nhiệt : Scp ³ Sôđn ; Sôđn = a.I¥N3. (mm2). Trong đó : a : Là hệ số tính toán với cáp bằng đồng a = 7. tgtN3 = tgtck3 + tgttdN3 tgttdN3 = 0,05.(b’’)2 = 0,05.(I”N3/I¥N3)2 = 0,05.1 = 0,05 (s). tgtckN3 = tATM2 = 0,38(s) ® tgtN3 =0,38 + 0,05 = 0,43 (s). ® Sôđn = 7.5,47. = 25,1 (mm2). ® Sôđncp = 70 (mm2) > 25,1 (mm2). a Vậy cáp1 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . 7. Kiểm tra cáp từ tủ phân phối của phân xưởng cơ khí I tới tủ động lực của nhóm I. Cáp có kí hiệu (cáp2). Scp ³ Sôđn ; Sôđn = a.I¥N4. (mm2). Lấy tgtN4 = 0,1(s). ® Sôđn = 7.0,68 . = 1,5 (mm2). ® Sôđncp = 6 (mm2) > 1,5 (mm2). a Vậy cáp 2 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra . 8. Kiểm tra tổn thất điện áp . Để biết được việc tính toán, thiết kế có đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện năng hay không, ta tiến hành kiểm tra tổn thất điện áp. Điểm tính chọn tổn thất điện áp là đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, có công suất lớn nhất. Sơ đồ tính tổn thất như sau: P1 = PttpxckI = 127 (KW) ; Q1 = QttpxckI = 95 (KVAR). P2 = PttnhII = 32,85 (KW) ; Q2 = QttnhII = 38,4 (KVAR). P3 = Ptt máy doa = 17 (kW) ; Q3 = Qtt máy doa = P3.tgj = 17.tg(arccos0,65) = 20 (KVAR). Xác định tổn thất điện áp (bỏ qua tổn thất công suất ). . Trong đó : Pi ,Qi : là công suất chạy trên đoạn đường dây i (kW, kVAr). Ri,Xi: là điện trở, điện kháng của đoạn đường dây i (W). Uđm: là điện áp định mức của mạng (KV). ® DU%mạng = 4,43% < . Vậy mạng điện sau khi thiết kế đã đảm bảo chất lượng điện năng. CHƯƠNG V THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 5.1 - ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, an toàn trong sản xuất và sức khoẻ người lao động. Nếu ánh sáng không đủ người lao động sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt và ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ, kết quả là hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và năng suất lao động thấp, thậm chí còn gây tai nạn trong lao động. Cũng vì vậy hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: Không bị loá mắt. Không bị loá do phản xạ. Không tạo ra các khoảng tối bởi những vật bị che khuất. Phải có độ rọi đồng đều. Phải tạo được ánh sáng càng gần với ánh sáng tự nhiên càng tốt 5.2 - LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG CHUNG: 5.2.1. Các hình thức chiếu sáng : Các hệ thống chiếu sáng được dùng trong các nhà máy như : a/ Chiếu sáng chung: Là hình thức chiếu sáng tạo nên độ rọi đồng đều trên toàn diện tích sản xuất của phân xưởng , với hình thức chiếu sáng này thì đèn được treo cao trên tầm theo qui định nào đó để có lợi nhất. Chiếu sáng chung được dùng trong các phân xưởng có yêu cầu về độ rọi ở mọi chỗ gần như nhau và còn được sử dụng ở các nơi mà ở đó không đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng. b/ Chiếu sáng cục bộ : là hình thức chiếu sáng ở những nơi cần quan sát chính xác tỷ mỷ và phân biệt rõ các chi tiết, với hình thức này thì đèn chiếu sáng phải được đặt gần vào nơi cần quan sát. Chiếu sáng cục bộ dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, ở các bộ phận kiểm tra, lắp máy. c/ Chiếu sáng hỗn hợp : Là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ . Chiếu sáng chung hỗn hợp được dùng ở những nơi có các công việc thuộc cấp I, II,II và cũng được dùng khi cần phân biệt màu sắc , độ lồi lõm, hướng xắp xếp các chi tiết ... 5.2.2. Chọn hệ thống chiếu sáng : Qua phân tích các hình thức chiếu sáng ở mục trên ta thấy phân xưởng sửa chữa cơ khí có những đặc điểm thích hợp với hình thức chiếu sáng hỗn hợp vì vậy ta chọn hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là hệ thống chiếu sáng hỗn hợp. 5.2.3. Chọn loại đèn chiếu sáng: Hiện nay ta thường dùng phổ biến các loại bóng đèn như: Đèn dây tóc và đèn huỳnh quang. a/ Đèn dây tóc: đèn dây tóc làm việc dựa trên cơ sở bức xạ nhiệt. Khi dòng điện đi qua sợi dây tóc làm dây tóc phát nóng và phát quang. - Ưu điểm của đèn dây tóc là chế tạo đơn giản, rẻ tiền đễ lắp đặt và vận hành - Nhược điểm của đèn dây tóc là quang thông của nó rất nhạy cảm với điện áp. Nếu điện áp bị dao động thường xuyên thì tuổi thọ của bóng đèn cũng giảm đi. b/ Đèn huỳnh quang: là loại đèn ứng dụng hiện tượng phóng điện trong chất khí áp suất thấp. - Ưu điểm của đèn huỳnh quang là : Hiệu suất quang lớn, khi điện áp chỉ thay đổi trong phạm vi cho phép thì quang thông giảm rất ít (1%), tuổi thọ cao. - Nhược điểm của đèn huỳnh quang là : Chế tạo phức tạp, giá thành cao, cosj thấp làm tăng tổn hao công suất tác dụng và làm giảm hiệu suất phát quang của đèn, quang thông của đèn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, phạm vi phát quang cũng phụ thuộc nhiệt độ, khi đóng điện thì đèn không thể sáng ngay được. do quang thông thay đổi nên hay làm cho mắt mỏi mệt và khó chịu. c/ Chọn đèn chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí : - Qua phân tích các ưu và nhược điểm của hai loại bóng đèn trên ta thấy đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí thì ta dùng loại đèn sợi đốt là thích hợp. - Phân xưởng SCCK gồm: Chiều dài : 40 m. Chiều rộng : 35 m. Tổng diện tích là : 1500 m2. Nguồn điện áp sử dụng: U = 220 V lấy từ tủ chiếu sáng của TPP. 5.2.4. Chọn độ rọi cho các bộ phận : - Độ rọi là một độ quang thông mà mặt phẳng được chiếu nhận được từ nguồn sáng ký hiệu là E. - Tuỳ theo tính chất của công việc , yêu cầu đảm bảo sức khoẻ cho người làm việc, khả năng cấp điện mà nhà nước có các tiêu chuẩn về độ rọi cho các công việc khác nhau, do vậy ta phải căn cứ vào tính chất công việc của từng bộ phận có trong phân xưởng sửa chữa cơ khí để chọn được độ rọi thích hợp. - Phần lớn tính chất công việc của phân xưởng sửa chữa cơ khí là cần độ chính xác vừa như các máy công cụ gia công chi tiết, lắp ráp và các phòng làm việc, thử nghiệm, và phòng kiểm tra có yêu cầu về độ rọi tương đối cao. - Qua phân tích tính chất công việc của phân xưởng ta tra bảng được độ rọi cho phân xưởng sửa chữa cơ khí như sau: E = 30 LX. 5.3. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG : - Ta có hệ số dự trữ : k = 1,3. - Khoảng cách từ đèn đến mặt công tác: - H = h – hc – hlv = 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m. - Trong đó: + h – chiều cao của phân xưởng (tính từ nền đến trần của phân xưởng). h = 4,5m. + hc - Khoảng cách từ trần đến đèn, hc=0,7. + hlv - Chiều cao từ nền phân xưởng đến mặt công tác, hlv=0,8. Hệ số phản xạ của tường: Ptg= 30 %. Hệ số phản xạ của trần: Ptr= 50 %. - Sơ đồ tính toán chiếu sáng. Để tính toán chiếu sáng Phân xưởng SCCK ở đây ta sẽ áp dụng phương pháp hệ số sử dụng: Công thức tính toán: Trong đó: F- quang thông của mỗi đèn (lumen). E- độ rọi yêu cầu (Lx). S- điện tích cần chiếu sáng (m2). k- hệ số dự trữ k = 1,3. 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. Chỉ số của phòng: Trong đó : a, b là chiều dài, chiều rộng của phân xưởng. Tra bảng ta tìm được Ksd= 0,501. * Xác định số bóng đèn n: * Xác định khoảng cách giữa các bóng đèn L: Ta có: = 1,8 (Tra bảng chiếu sáng phân xưởng dùng chao đèn vạn năng): L = 1,8.H =1,8.3 =5,4 m. Ta chọn L = 5 m. Vậy ta bố trí khoảng cách giữa các đèn là 5 m và khoảng cách từ bờ tường đến bờ đèn 2,5m. * Số đèn bố trí một hàng chiều rộng là: n1 = bóng . * Số đèn bố trí một hàng chiều dài là: n2 =bóng chọn 9 bóng bố trí theo chiều dài phân xưởng. * Số đèn trong một khu vực chiếu sáng là: n = n1.n2 = 7.9 = 63 bóng . Tra bảng lấy độ rọi E =30 Lux. Hệ số dự trữ k =1,5. Hệ số tính toán Z =1,2. Vậy quang thông của mỗi bóng đèn được xác định: F = (lm). Tra bảng (PL 6 -8-TL1) chọn bóng đèn dây tóc vạn năng có công suất Pđ = 200W điện áp U =220/230V có quang thông F = 3000 lm. Tổng số bóng đèn trong phân xưởng là 63 bóng. Tổng cống suất sử dụng để chiếu sáng PXCK số 1 là: PCS = 63.Pđ = 63.200 = 12600 (W) = 12,6 (kW). 5.4 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG. * Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng chung của phân xưởng CK1 ta đặt 1 tủ chiếu sáng trong phân xưởng gồm 1 áptômát tổng loại 3 pha 4 cực và 9 áptômát nhánh 1 pha 2 cực, cấp cho 9 dãy đèn mỗi dãy có 7 bóng. * Chọn Áptômát tổng: - Chọn áptômát tổng theo các điều kiện: Điện áp định mức : UđmA≥ Uđmm= 0,38kV. Dòng điện định mức: . Chọn Aptomat loại C60L do hãng Merlin Gerlin chế tạo có các thông số sau: Iđm = 25A ; Icắt N = 20kA.. Uđm = 440V ; 4 cực. - Chọn cáp từ TPP phân xưởng đến tủ chiếu sáng: chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. khc.Icp ≥ Itt = 19,14 A. Trong đó: Itt – dòng điện tính toán của hệ thống chiếu sáng chung. Icp – Dòng điện cho phép tương ứng với từng loại dây, từng tiết diện. khc – Hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy khc = 1. Kiểm tra điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ bằng Áptômát . Chọn cáp loại 4G 2,5 cách điện PVC của LENS có Icp = 31A. - Chọn áptômát nhánh: Điện áp định mức: Uđm ≥ Uđmm = 0,35kV. Dòng điện định mức: . Chọn Áptômát loại NC60a do Merlin Gerlin chế tạo có các thông số như sau: IđmA= 10A. Icắt N= 3kA. Uđm= 440V loại 2 cực. - Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các bóng đèn. Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép: Khc.Icp ≥ Itt Kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ bằng áptômát. . Chọn cáp đồng 2 lõi tiết diện 2x1,5mm2 có Icp = 26A cách điện PVC do hãng LENS chế tạo. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ SỐ 1 KTA CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 6.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Vấn đề sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng cho các xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với nền kinh tế vì các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng 50% tổng số điện năng sản xuất ra. Hệ số công suất cosφ là một trong các chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Nâng cao hệ số công suât cosφ là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Phần lớn các thiết bị tiêu thụ điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q .Công suất tác dụng là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các thiết bị dùng điện, còn công suất phản kháng Q là công suất từ hoá trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát và hộ tiêu dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kỳ của dòng điện Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong ½ chu kỳ của dòng điện bằng 0. Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi phải tốn nhiều năng lượng. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu thụ điện không nhất thiết phải là nguồn. Vì vậy , để tránh phải truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây người ta đặt gần các hộ tiêu thụ điện các máy sinh ra Q ( như tụ điện , máy bù đồng bộ…) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm như vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng được nâng cao, giữa P, Q và góc φ có quan hệ: Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên. Hệ số công suất cosφ được nâng cao lên sẽ đưa lại các hiệu quả sau: Giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện. Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Tăng khả năng phát của máy điện. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ: Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên: là tìm biện pháp để các hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng tiêu thụ như: Hợp lí hoá qui trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải của các động cơ, thay thế các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có công suất hợp lí hơn …Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên rất có lợi vì đưa lại hiệu quả kinh tế lâu dài mà không phải đặt thêm các thiết bị bù. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng biện pháp bù công suất phản kháng. Thực chất là đặt các thiết bị bù ở gần các hộ tiêu thụ điện để cung công suất phản kháng theo yêu cầu của chúng, nhờ vậy sẽ giảm được lượng lớn công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây. 6.2 - CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT VÀ THIẾT BỊ BÙ: Để bù công suất phản kháng cho các hệ thống cung cấp điện có thể sử dụng tụ điện tĩnh, máy bù đồng bộ, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích…Ở đây, ta lựa chọn các bộ tụ điện tĩnh để làm thiết bị bù cho nhà máy. Sử dụng các bộ tụ điện có ưu điểm là tiêu hao ít công suất tác dụng, không có phần quay như máy bù đồng bộ nên việc lắp ráp và bảo quản được tiện lợi và dễ dàng. Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ nên có thể tuỳ theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà ta có thể ghép dần các đầu tụ vào mạng điện khiến hiệu suất sử dụng cao mà không phải bỏ nhiều vốn đầu tư một lúc. Tuy nhiên tụ cũng có một số nhược điểm nhất định. Trong thực tế với các nhà máy, xí nghiệp có công suất không thất lớn thường dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất. Vị trí đặt các thiết bị bù ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả bù. Các bộ tụ điện bù có thể đặt tại TPPTT, thanh cái cao áp, hạ áp của TBAPX, tại các tủ phân phối, tủ động lực hoặc tại các đầu cực của các phụ tải lớn. Để xác định chính xác vị trí và dung lượng của thiết bị bù cần phải tính toán so sánh kinh tế kĩ thuật cho các phương án đặt tụ bù cho một hệ thống cung cấp điện cụ thể. Song theo kinh nghiệm thực tế, trong trường hợp công suất và dung lượng bù công suất phản kháng của các nhà máy và thiết bị không thật lớn có thể phân bố dung lượng bù cần thiết đặt tại thanh cái của các TBAPX để giảm nhẹ vốn đầu tư và thuận lợi cho công tác quản lí vận hành. 6.3 - XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ: 6.3.1. Xác định dung lượng bù: Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định theo công thức sau: Trong đó: Pttnm - Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy( kW) φ1 - Góc ứng với công suất trung bình trước khi bù ta có cosφ1 = 0,812 ® tag j1 = 0,719. φ2 - Góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau khi bù. Cosφ2 = 0,93 ® tag j2 = 0,395. α - Hệ số xét tới khả năng nâng cao cosφ bằng những biện pháp không đòi hỏi thiết bị bù. α = 0,9 ¸ 1. Với nhà máy đang thiết kế ta tìm được dung lượng bù: Qbùå = Pttnm.( tgφ1 – tgφ2 ) .α = 1742. ( 0.719 – 0,395).1. = 564 (kVAr). 6.3.2. Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng: Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho các nhánh của mạng hình tia: Qbùi = Qi - .Rtd Trong đó: QttNM = - Phụ tải tính toán phản kháng tổng của nhà máy. Q = 1415 kVAr. Ri - Điện trở nhánh thứ i của nhà máy. ( Ω ). Ri = RBi + RCi. RB - Điện trở máy biến áp: RB = .103 ( Ω ). ∆PN - Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp ( kW). UdmBA,SdmBA – Điện áp và công suất định mức của máy biến áp ( kV, kVA ). RC - Điện trở đường cáp ( Ω ) : RCi= .Ro . l ( Ω ). Căn cứ vào các số liệu về máy biến áp và cáp ở chương III ta có bảng kết quả sau: Bảng 7 – 1: Kết quả tính toán điện trở mỗi nhánh Đường cáp L (km) r0(Ω/km) Ri=RCi (Ω) TPPTBA- Cơ điện 0,266 0,153 0,0406 TPPTBA- Cơ khí1 0,072 0,268 0,0192 TPPTBA- Cơ khí2 0,065 0,268 0,0174 TPPTBA- Rèn dập 0,126 0,153 0,0192 TPPTBA- Đúc thép 0,099 0,153 0,0151 TPPTBA- Đúc gang 0,089 0,153 0,0136 TPPTBA- Dụng cụ 0,162 0,153 0,0192 TPPTBA- Mộc mẫu 0,051 0,387 0,0197 TPPTBA- Láp ráp 0,213 0,387 0,0824 TPPTBA- Nhiệt luyện 0,092 0,153 0,014 TPPTBA- Kiểm nghiệm 0,188 0,387 0,0727 TPPTBA- Kho 1 0,251 0,387 0,0971 TPPTBA- Kho 2 0,177 0,387 0,0684 TPPTBA- Nhà HC 0,253 0,387 0,0979 Điện trở tương đương của mạng =(Ω) Xác định công suất bù tối ưu cho các nhánh: Tính toán tương tự với các nhánh còn lại ta có kết quả: Qb2 = 29,5 kVar, Qb3 = 57,7 kVar,Qb4 = 59,5 kVar, Qb5 = 96,7 kVar, Qb6 = 57,5 kVar, Qb7 = 54,5 kVar, Qb8 = 6,2 kVar, Qb9 = 74,7 kVar, Qb10 = 70 kVar, Qb11 = 32,7 kVar, Qb12 = 22 kVar, Qb13 = 6,6 kVar, Qb14 = 62,2 kVar, Căn cứ vào dung lượng bù cần đặt của các phân xưởng và tra bảng PL 6.2 HTCCĐ ta chọn các tụ điện bù do DAE YEONG sản xuất có các thông số kỹ thuật sau. Bảng 7.2. Các thông số kỹ thuật của các tụ điện bù P.Xưởng Loại tụ Qbù (kVAr) Số bộ Tổng Qbù (kVAr) Qbù yêu cầu (kVAr) Cơ điện DLE – 3H40K6T 40 2 80 79 Cơ khí1 DLE – 3H15K6T 15 2 30 29,5 Cơ khí2 DLE – 3H20K6T 20 3 60 57,7 Rèn dập DLE – 3H20K6T 20 3 60 59,5 Đúc thép DLE – 3H50K6T 50 2 100 96,7 Đúc gang DLE – 3H45K6T 20 3 60 57,5 Dụng cụ DLE – 3H20K6T 20 3 60 54,5 Mộc mẫu DLE – 3H10K6T 10 1 10 6,2 Láp ráp DLE – 3H40K6T 40 2 80 74,7 Nhiệt luyện DLE – 3H40K6T 40 2 80 70 Kiểm nghiệm DLE – 3H20K6T 20 2 40 32,7 Kho 1 DLE – 3H25K6T 25 1 25 22 Kho 2 DLE – 3H10K6T 10 1 10 6,6 Nhà HC DLE – 3H35K6T 35 2 70 62,2 6.3.3 .Kiểm tra cos bù của nhà máy sau khi lắp đặt bù: - Tổng công suất của tụ bù Qb = 1010 (kVAr) - Lượng công suất phản kháng truyền trong lưới cao áp của nhà máy: - Hệ số công suất phản kháng của nhà máy sau khi bù: Từ tg ta tính ra cos = 0,93 Sau khi đặt tụ bù cho lưới hạ áp hệ số công suất của nhà máy được đảm bảo yêu cầu của đề tài. KẾT LUẬN Trên đây là toàn bộ nội dung tính toán sơ bộ cũng như phương pháp để có thể áp dụng tính toán hệ thống cung cấp điện của xưởng cơ khí 1. Nhà máy cơ khí. Kết quả phần tính toán sơ bộ này có thể làm cơ sở tính toán thiết kế chi tiết việc cung cấp điện cho toàn nhà máy. Trong khi thiết kế, việc thống kê phụ tải của của phân xưởng cơ khí số. Nhà máy cơ khí. có những phụ tải còn thiếu chưa được đưa vào tính toán, cũng có phụ tải được tính toán trong tương lai. Nếu đem kết quả này so với mặt bằng hệ thống cung cấp điện của phân xưởng hiện nay còn ít nhiều sai khác. Do vậy để có được kết qủa tính toán chính xác khi thiết kế chi tiết cần phải căn cứ vào tình hình thực tế tại thời điểm thiết kế. Vì trình độ, khả năng cũng như việc nghiên cứu tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế. Phạm vi đề tài thiết kế rộng bao gồm toàn bộ 1 hệ thống cung cấp điện có phụ tải khá phức tạp nên trong tính toán thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Để đề tài này được đầy đủ, hoàn thiện hơn, chính xác hơn khi áp dụng vào trong thực tế em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày 10 tháng 12 năm 2010. Sinh Viên