›

Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp

docx 81 trang thiennha21 14/04/2022 7481
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxdo_an_thiet_ke_he_thong_cung_cap_dien_cho_phan_xuong_san_xua.docx

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp

  1. BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Sinh viên thực hiện: :Dương Văn Hoàng Mã sinh viên: :1781420146 Giảng viên hướng dẫn: :T.S Đặng Việt Hùng Ngành: :Kỹ thuật điện :Điện công nghiệp và dân Chuyên ngành: dụng Lớp: :D12ĐCN&DD Hà nội, tháng 11 năm 2020 Trang 1
  2. LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước , nghành công nghiệp điện lực luôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng . Ngày nay điện năng trở thành dạng năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực .Khi xây dựng một khu công nghiệp mới , một nhà máy mới , một khu dân cư mới thì việc đầu tiên phải tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt cho khu vực đó . Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá , ngành công nghiệp nước ta đang ngày một khởi sắc , các nhà máy xí nghiệp không ngừng được xây dựng . Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng . Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó , cùng với những kiến thức đã học tại bộ môn Cung cấp điện , em đã nhận được đề tài thiết kế đồ án môn học :“Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” . Đồ án môn học này đã giúp em hiểu rõ thêm về công việc thực tế của một kĩ sư hệ thống điện , hay chính là công việc sau này của bản thân . Em xin gửi lời cám ơn đến thầy Đặng Việt Hùng tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án môn học.Đồ án của em có thể còn một vài thiếu sót ,kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô trong khoa để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. . Hà nội, tháng 11 năm 2020 Sinh viên thực hiện Dương Văn Hoàng Trang 2
  3. Trang 3
  4. Mục Lục CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 8 1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng. 8 1.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát 12 1.3. Phụ tải động lực 12 Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí 14 2.1: Xác định dung lượng bù cần thiết 24 2.2:Lựa chọn vị trí đặt tụ bù 24 2.3Tính toán phân phối dung lượng bù 24 CHƯƠNG III. SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 26 3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. 26 3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp. 30 3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu. 34 3.3.1. Sơ bộ chọn phương án. 34 3.4 Tính toán chọn phương án tối ưu 47 CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 63 4.1. Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng 63 4.1.1. Chọn dây dẫn mạng động lực. 63 4.1.2. Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng 68 4.2 Tính toán ngắn mạch 71 4.3 chọn thiết bị bảo vệ và đo lường 75 4.3.1 chọn dao cách ly 75 4.3.2 chọn máy cắt phụ tải 76 4.3.3 cầu chì cao áp 76 4.3.4 Thanh góp hạ áp của TBA 77 4.1.5 Chọn aptomat bảo vệ TBA 77 Tài liệu tham khảo 80 Trang 4
  5. ĐỒ ÁN “Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Công Nghiệp”. PHẦN A: Dữ kiện Thiết kế cung cấp điện Bài 3A “Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp’’ Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 70%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp 3.5% . Hệ số công suất cấn nâng lên là cos = 0,9. Hệ số chiết khấu i=12%. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk , MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk =2,5. Giá thành tổn thất điện năng c =1300đ/kWh; Điện áp lưới phân phối là 22kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại TM=4500(h). Chiều cao phân xưởng h=5,5(m). Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=900(m). Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện. Trang 5
  6. Số hiệu trên sơ đồ Tên thịết bị Hệ số Cos Công suất đặt P, KW theo các phương án 1;2;3;19;20;26;27 Máy tiện ngang bán 0.35 0.67 15+18+22+7,5+18+22+22 tự động 4;5;7;8;24 Máy tiện xoay 0.32 0.68 1.5+2.8+7.5+10+5.5 6 Máy tiện xoay 0.3 0.65 8.5 11 Máy khoan đứng 0.37 0.66 2.8 9;10;12 Máy khoan đứng 0.37 0.66 4.5+7.5+7.5 13 Máy khoan định tâm 0.3 0.58 2.8 14;15;16;17 Máy tiện bán tự động 0,41 0.63 2.8+2.8+5.5+7.5 18 Máy mài nhọn 0,45 0,67 2.2 21;22;23;28;29;30;31 Máy tiện ren 0,47 0.7 3+2.2+2.8+5+4.5+5+10 25;32;33 Máy doa 0.45 0.63 4.5+7.5+6 34 Máy hàn hồ quang 0.53 0.9 30 35 Máy biến áp 0.45 0.58 33 36 Máy tiện ren 0.4 0.6 15 37 Máy hàn xung 0.32 0.55 20 38;39 Máy chỉnh lưu hàn 0.46 0.62 25+30 Trang 6
  7. 0 sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí- sửa chữa N 4 Trang 7
  8. CHƯƠNG I. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng. Thiết kế chiếu sáng là yêu cầu cơ bản trong mọi công việc. Vấn đề quan trọng nhất trong thiết kế chiếu sáng là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: o Không bị loá mắt. o Không loá do phản xạ. o Không có bóng tối. o Phải có độ rọi đồng đều. o Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định. o Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày. Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung). Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp. Các phân xưởng thường ít dùng đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số làm việc là 50Hz gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động. Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí. Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước axbxh là 24x36x5,5 m. Coi trần nhà màu trắng, tường màu vàng, sàn nhà màu sám,với độ rọi yêu cầu là Eyc = 50 lux.( theo bảng 18.pl.BT) Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50 lux nhiệt độ màu cần thiết là 0  m 3000 K sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi. Mặt khác vì là xưởng sữa chữa Trang 8
  9. có nhiều máy điện quay nên ta dùng đèn rạng đông với công suất là 200W với quang thông là F= 3000 lumen.( bảng 45.pl trang 488 gt ccđ thầy hòa). Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m ; Chiều cao mặt bằng làm việc là : hlv = 0,8 m ; Chiều cao tính toán là : h = H – hlv = 5,5-0,8 =4,7m; Hình 1.1: sơ đồ tính toán chiếu sáng Tỉ số treo đèn: h' 0,5 1 j 0,096 thỏa mãn yêu cầu h h' 4,7 0,5 3 Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld = 4 m và Ln = 4 m q=2; p=2; Sơ đồ chiếu sáng cho phân xưởng Trang 9
  10. 24m 1.6m m 6 3 m 1 . 4 4,1m 1.75m Hình 1.2: sơ đồ bố trí bóng đèn trong phân xưởng Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sang tại mọi điểm L L L L d q d và n p n 3 2 3 2 4 4 4 4 hay 2 và 2 thỏa mãn 3 2 3 2 Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là Nmin = 54; Hệ số không gian: . 36.24 퐾 = ℎ( + ) = 4,7(36 + 24) = 3,06 Căn cứ đặc điểm của nội thất chiếu sáng có thể coi hệ số phản xạ của trần: tường: sàn là 70:50:30 (Tra bảng 47.pl trang 313 gt cung cấp điện sách thây khánh) ứng với hệ số phản xạ đã nêu trên và hệ số không gian là k kg =4,8 ta tìm được hệ số lợi dụng kld = 0,598; Hệ số dự trữ lấy bằng k dt=1,2; hệ số hiệu dụng của đèn là  0,58. Xác định quang thông tổng: Eyc .S.Kdt 50.24.36.1,2 F 149463,7297 (lumen) .Kld 0,58.0,598 Trang 10
  11. Số lượng đèn tối thiểu là: F 149463,7297 N 49,82 N min 54 Fd 3000 Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 được bố trí như sau: Kiểm tra độ rọi thực tế: F .N ..K 3000.54.0, 58.0, 598 E d ld 54,193 > Eyc=50lux a.b. dt 36.24.1, 2 Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1), Pcs chung = kđt . N . Pd = 1 . 54 . 200 = 10800 W Chiếu sáng cục bộ : Pcb = 39.100 = 3900 W Vậy tổng công suất chiếu sáng là: Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 3900 = 14700 W = 14.7 kW Vì đèn dùng nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1 Trang 11
  12. 1.2. Phụ tải thông thoáng và làm mát. Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8. Tổng công suất thông thoáng và làm mát là: Plm = 40.150 +10.80 = 5340 W = 5,34 kW 1.3. Phụ tải động lực Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện. Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độ chính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp. Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu • Phương pháp tính theo hệ số kM và công suất trung bình • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm • Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô và đặc điểm của công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp Trang 12
  13. Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện. Việc phân nhóm phụ tải tuân theo các nguyên tắc sau: + Các thiết bị điện trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp. Nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng. + Chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm nên giống nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. + Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và trong toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường là 8 ÷ 12 Tuy nhiên thường rất khó khăn để thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, vì vậy khi thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án có thể. Dựa vào nguyên tắc phân nhóm ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị được bố trí trên mặt bằng phân xưởng, ta có thể chia các phụ tải thành 5 nhóm. Kết quả phân nhóm phụ tải được trình bày ở bảng 2.1 Trang 13
  14. Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí STT Tên thiết bị Số hiệu Hệ số Cosφ Công trên sơ đồ suất P(KW) Nhóm 1 1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0.35 0.67 15 2 Máy tiện xoay 6 0.3 0.65 8.5 3 Máy tiện xoay 7 0.32 0.68 7.5 4 Máy khoan định tâm 13 0.3 0.58 2.8 5 Máy tiện ngang bán tự động 19 0.35 0.67 7.5 6 Máy tiện ngang bán tự động 26 0.35 0.67 22 7 Máy hàn hồ quang 34 0.53 0.9 30 8 Máy biến áp 35 0.45 0.58 33 Tổng 135.8 Nhóm 2 1 Máy tiện ngang bán tự động 2 0.35 0.67 18 2 Máy tiện ngang bán tự động 3 0.35 0.67 22 3 Máy tiện xoay 4 0.32 0.68 1.5 4 Máy tiện xoay 5 0.32 0.68 2.8 5 Máy tiện xoay 8 0.32 0.68 10 6 Máy khoan đứng 9 0.37 0.66 4.5 7 Máy khoan đứng 10 0.37 0.66 7.5 8 Máy khoan đứng 11 0.26 0.56 2.8 9 Máy khoan đứng 12 0.37 0.66 7.5 10 Máy tiện bán tự động 17 0.41 0.63 7.5 11 Máy mài nhọn 18 0.45 0.67 2.2 Tổng 81.8 Nhóm 3 1 Máy tiện bán tự động 14 0.41 0,63 2.8 2 Máy tiện bán tự động 15 0.41 0,63 2.8 Trang 14
  15. 3 Máy tiện bán tự động 16 0.41 0,63 5.5 4 Máy tiện ngang tự động 20 0.35 0.67 18 5 Máy tiện ren 21 0.47 0.7 3 6 Máy tiện ren 22 0.47 0.7 2.2 7 Máy tiện ngang tự động 27 0.35 0.67 22 8 Máy tiện ren 28 0.47 0.7 5 9 Máy tiện ren 29 0.47 0.7 4.5 10 Máy tiện ren 36 0.4 0.6 15 11 Máy hàn xung 37 0.32 0.55 20 Tổng 100.8 Nhóm 4 1 Máy tiện ren 23 0.47 0.7 2.8 2 Máy tiện xoay 24 0.32 0.68 5.5 3 Máy doa 25 0.45 0.63 4.5 4 Máy tiện ren 30 0.47 0.7 5 5 Máy tiện ren 31 0.47 0.7 10 6 Máy doa 32 0.45 0.63 7.5 7 Máy doa 33 0.45 0.63 6 8 Máy chỉnh lưu hàn 38 0.46 0.62 25 9 Máy chỉnh lưu hàn 39 0.46 0.62 30 Tổng 88.8 Trang 15
  16. Hình 1.1 sơ đồ phân nhóm phụ tải • Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1) a) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k sd  Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phụ tải nhóm I theo công thức: P .k k =  i sdi sd   Pi Trong đó : ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị Pi là công suất đặt của thiết bị Vậy hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: Trang 16
  17. P .k k =  i sdi sd   Pi Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i: 2 ( Pi ) nhdni 2  Pi Pi – công suất định mức của thiết bị điện thứ i. Nếu số lượng thiết bị điện n > 4 và giá trị của tỷ số k= P max/Pmin nhỏ hơn giá trị k b cho trong bảng sau, ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, thì có thể lấy giá trị nhd= n. Bảng 1.2. Điều kiện để xác định nhd ksd∑ 0,2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 >0.8 kb 3 3.5 4 5 6.5 8 10 Không giới hạn - Hệ số nhu cầu nhóm thứ i: 1 k sdni kncn1 k sdni nhdni - Tổng công suất phụ tải nhóm thứ i: Pn1 K ncni . Pi - Hệ số công suất của phụ tải nhóm thứ i: P .cos Cos  i i ni P  i Trang 17
  18. Bảng 1.3 Bảng phụ tải nhóm 1 S Tên thiết bị Số hiệu Hệ Cos Công P. k P.cos 2 sd P T trên sơ số φ suất φ T đồ Ksd P(KW) 1 Máy tiện ngang bán 1 0.35 0.67 15 5.25 10.05 225 tự động 2 Máy tiện xoay 6 0.3 0.65 8.5 2.55 5.53 72.25 3 Máy tiện xoay 7 0.32 0.68 7.5 2.4 5.1 56.25 4 Máy khoan định tâm 13 0.3 0.58 2.8 0.84 1.62 7.84 5 Máy tiện ngang bán 19 0.35 0.67 7,5 2.625 5.025 56.25 tự động 6 Máy tiện ngang bán 26 0.35 0.67 22 7.7 14.74 484 tự động 7 Máy hàn hồ quang 34 0.53 0.9 30 15.9 27 900 8 Máy biến áp 35 0.45 0.58 33 14.85 19.14 1089 Tổng 133.8 54.74 93.23 3059.34 - Hệ số sử dụng nhóm 1: P .k k =  i sdi sd   Pi 0,35.(15 15 22) 0,32.7.5 0,3.8,5 0,3.2,8 0,53.30 0,45.33 = =0,41 133.8 - Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i: P 33 k max 11.79; Pmin 2.8 ứng với k sd1 = 0,41 ta có k<kb, nên số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i: 133,82 Nhdni= 5,85 3059,34 - Hệ số nhu cầu nhóm 1: Trang 18
  19. 1 k sdni 1 0.41 kncn1 k sdni = 0,41+ =0.65 nhdni 5.85 - Tổng công suất phụ tải nhóm 1: Pn1 Kncni . Pi 0,65.133,8 87.42KW - Hệ số công suất của phụ tải nhóm thứ i: P.cos 93,23 Cos  i i = 0.7 ni P 133,8  i Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải khác: • Nhóm 2. Bảng 2.4. Bảng phụ tải nhóm 2. STT Tên thiết bị Số Hệ Cosφ Công P. k P.cosφ 2 sd P hiệu số suất trên Ksd P(KW) sơ đồ 1 Máy tiện ngang 2 0.35 0.67 18 6.3 12.06 324 bán tự động 2 Máy tiện ngang 3 0.35 0.67 22 7.7 14.74 484 bán tự động 3 Máy tiện xoay 4 0.32 0.68 1.5 0.48 1.02 2.25 4 Máy tiện xoay 5 0.32 0.68 2.8 0.896 1.904 7.84 5 Máy tiện xoay 8 0.32 0.68 10 3.2 6.8 100 6 Máy khoan 9 0.37 0.66 4.5 1.67 1.57 7.84 đứng 7 Máy khoan 10 0.37 0.66 7.5 2.78 4.95 56.25 đứng 8 Máy khoan 11 0.26 0.56 2.8 0.73 1.57 7.84 đứng Trang 19
  20. 9 Máy khoan 12 0.37 0.66 7.5 2.78 4.95 56.25 đứng 10 Máy tiện bán tự 17 0.41 0.63 7.5 3.08 4.73 56.25 động 11 Máy mài nhọn 18 0.45 0.67 2.2 0.99 1.47 4.84 Tổng 86.3 30.58 57.16 1119.77 k =0.35 ; K = 10 ; N 6.65 ; k = 0.6 ; P =52.19 ; Cos =0.66 sd  hdni= ncn1 n1 ni • Nhóm 3: Bảng 2.5. Bảng phụ tải nhóm 3 STT Tên thiết bị Số Hệ Cosφ Công P. k P.cosφ 2 sd P hiệu số suất trên sơ Ksd P(KW) đồ 1 Máy tiện bán 14 0.41 0,63 2.8 1.15 1.76 7.84 tự động 2 Máy tiện bán 15 0.41 0,63 2.8 1.15 1.76 7.84 tự động 3 Máy tiện bán 16 0.41 0,63 5.5 2.26 3.47 30.25 tự động 4 Máy tiện 20 0.35 0.67 18 6.3 12.06 324 ngang tự động 5 Máy tiện ren 21 0.47 0.7 3 1.41 2.1 9 6 Máy tiện ren 22 0.47 0.7 2.2 1.03 1.54 4.84 7 Máy tiện 27 0.35 0.67 22 7.7 14.74 484 ngang tự động 8 Máy tiện ren 28 0.47 0.7 5 2.35 3.5 25 9 Máy tiện ren 29 0.47 0.7 4.5 2.12 3.15 20.25 Trang 20
  21. 10 Máy tiện ren 36 0.4 0.6 15 6 9 225 11 Máy hàn xung 37 0.32 0.55 20 6.4 11 400 Tổng 100.8 37.86 64.08 1538.02 k =0.38 ; K=10; N =6.61 ; k =0.62; P =62.35; Cos =0.64 sd  hdni ncn1 n1 ni Nhóm4 Bảng 2.6. Bảng phụ tải nhóm 4 STT Tên thiết bị Số Hệ Cosφ Công P. k P.cosφ 2 sd P hiệu số suất trên Ksd P(KW) sơ đồ 1 Máy tiện ren 23 0.47 0.7 2.8 1.32 1.96 7.84 2 Máy tiện xoay 24 0.32 0.68 5.5 1.76 3.74 30.25 3 Máy doa 25 0.45 0.63 4.5 2.03 2.84 20.25 4 Máy tiện ren 30 0.47 0.7 5 2.35 5.25 56.25 5 Máy tiện ren 31 0.47 0.7 10 4.7 7 100 6 Máy doa 32 0.45 0.63 7.5 3.38 4.73 56.25 7 Máy doa 33 0.45 0.63 6 2.7 3.78 36 8 Máy chỉnh lưu 38 0.46 0.62 25 11.5 15.5 625 hàn 9 Máy chỉnh lưu 39 0.46 0.62 30 13.8 12.4 400 hàn Tổng 88.8 40.10 57.19 1331.84 k =0.45; K=8.93; N =5.92; k =0.68; P =60.11; Cos =0.64 sd  hdni ncn1 n1 ni *Tổng hợp phụ tải đông lực theo phương pháp hệ số nhu cầu Trang 21
  22. Bảng 2.7. Bảng tổng hợp phụ tải động lực. Stt Tên nhóm ksdni cosφni Pni, kW Pni.ksdni Pni.cosφni (Pni)^2 1 Nhóm 1 0.41 0.7 87.42 35.84 61.19 7642.26 2 Nhóm 2 0.6 0.66 52.19 31.31 34.45 2723.80 3 Nhóm 3 0.62 0.64 62.35 38.66 39.90 3887.52 4 Nhóm 4 0.68 0.64 60.11 40.87 38.47 3613.21 Nhóm tt 0.75 0.8 5.34 4.005 4.272 28.5156 5 và lm Tổng 267.41 150.69 178.28 14645.31 nhd.đl = 4.88 k sd = 0.56 knc.đl = 0.76 Pđộng lực = 203.23 cosφđộng lực = 0.67 * Tổng hợp phụ tải toàn phân xưởng theo phương pháp số gia. Stt Phụ tải P Cosφ P.cosφ 1 Động lực 203.23 0.67 136.16 2 Chiếu sang 14.7 1 14.7 Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia: Bài toán yêu cầu tổng hợp 2 nhóm phụ tải có tính chất khác nhau: nhóm phụ tải Động lực (Pđl) ; nhóm phụ tải chiếu sáng (Pcs). - Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng: 0,04 P P P cs 0,41 .P (kW)  đl cs 5 0,04 14.7 P 203.23 0,41 .14.7 212.55  5 Trang 22
  23. - Hệ số công suất tổng hợp:  P .cosi 14,7.1 212,55.0,67 Cos  0,69  P 14,7 212,55   - Công suất biểu kiến của phụ tải phân xưởng: P 212,55 S  308,04 kW  Cos 0,69  - Công suất phản kháng của phụ tải phân xưởng: Q (S 2 P2 ) (308,042 212,552 ) 222,96(kVAr)    Trang 23
  24. CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 2.1: Xác định dung lượng bù cần thiết Phần tính toán ở Chương I ta đã xác định được hệ số công suất trung bình của toàn phân xưởng là cos휑 = 0,69. Hệ số cos휑 tối thiểu do nhà nước quy định đối với các phân xưởng là 0,855 ÷ 0,95, như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cos휑. Theo yêu cầu thiết kế của phân xưởng ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cos휑 đến 0,9. 2.2:Lựa chọn vị trí đặt tụ 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 sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành.Vì vậy việc đặt các thiết bị bù tập trung hay phân tán là tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt các thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối hoặc tại các tủ động lực. Ta chọn vị trí đặt tụ bù là vị trí tại các tủ động lực của phân xưởng, và 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 (đ/kVA) tổn thất điện năng qua máy biến áp. 2.3Tính toán phân phối dung lượng bù + tính toán bù tại TĐL 1 cos휑 1=0.7 => tan 휑 1=1.02 푄 1=푃푡푡 1(tan휑1. 1 ― tan휑2. 1)=87,42.(1,02-0,48)=47,21(kVAr) Vốn đầu tư cho tụ bù: Với v0= 110.103(đ/KVAr) 6 V = v0.푄đ .푡ụ(10 đ) Tính toán tương tự Bảng 2.1 bảng kết quả tính toán phân phối dung lượng bù Trang 24
  25. Vị trí đặt 푃푡푡 푖 cosφni tan휑1. 푖 Tan휑1. 푖 푄 푖 Tụ bù TĐL1 87.42 0.7 1.02 0.48 47.21 TĐL2 52.19 0.66 1.14 0.48 34.44 TĐL3 62.35 0.64 1.2 0.48 44.89 TĐL4 60.11 0.64 1.2 0.48 43.28 Sau khi bù ta chọn được tụ bù cho các vị trí cần bù công suất phản kháng Bảng 2.2 chọn tụ bù cho các vị trí cần bù Vị trí đặt Loại tụ bù 푈đ .푡ụ 푄đ .푡ụ Đơn giá Số bộ tụ bù (kV) (kVAr) (.103 đ) TĐL1 KC1-0.38-50-3Y3 0.38 50 5,5 1 TĐL2 KC2-0.38-40-3Y3 0.38 40 4,4 1 TĐL3 KC1-0.38-50-3Y3 0.38 50 5,5 1 TĐL4 KC1-0.38-50-3Y3 0.38 50 5,5 1 Trang 25
  26. CHƯƠNG III. SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG 3.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau: - Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt. - Vị trí đặt trạm phải bảo đảm đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến đường dây đưa điện đến trạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải đáp ứng cho sự phát triển trong tương lai. - Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận. - Vị trí của trạm phải bảo đảm các điều kiện khác như: cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp. - Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất. *Vị trí đặt trạm biến áp: - Hệ số điền kín bản đồ được xác đinh theo công thức: Stb TM 4500 kđk = 0,51 0,75 SM 8760 8760 máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian không quá 6h. *Phương thức đặt trạm biến áp: Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các trạm biến áp có thể lắp đặt theo các phương thức khác nhau: lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong nhà xưởng, gắn vào tường phía ngoài, đặt độc lập bên ngoài, đặt trên mái, dưới tầng hầm. Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có nhận xét: có thể đặt trạm biến áp sát tường phía trong nhà xưởng ngay sau lối ra vào. Phương án này có thể tiết kiệm được dây dẫn mạng hạ áp cũng như tiết kiệm được không gian. • Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng - Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ xOy Trang 26
  27. n n  Si xi  Si yi 1 1 Xnh= n ; Ynh = n ;  Si  Si 1 1 Trong đó: Xnh; Ynh : toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng xi ; yi : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn Si : công suất của phụ tải thứ i. Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy Bảng 3.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải STT Tên thiết bị Số cosφ P S X Y S.X S.Y hiệu (KW) (KVA) trên sơ đồ NHÓM 1 1 Máy tiện ngang bán 1 0.67 15 22.39 3.09 2.52 69.08 56.42 tự động 2 Máy tiện xoay 6 0.65 8.5 13.08 6 2.52 78.46 32.95 3 Máy tiện xoay 7 0.68 7.5 11.03 6 3.6 66.17 39.71 4 Máy khoan định 13 0.58 2.8 4.83 7.89 2.88 38.07 13.90 tâm 5 Máy tiện ngang bán 19 0.67 7.5 22.39 11.66 2.88 260.98 64.48 tự động 6 Máy tiện ngang bán 26 0.67 22 32.84 15.09 2.88 495.35 94.57 tự động 7 Máy hàn hồ quang 34 0.9 30 33.33 18.17 1.8 605.71 60 8 Máy biến áp 35 0.58 33 56.90 18.17 3.6 1033.89 204.83 TỔNG 135.8 196.78 2647.73 566.85 NHÓM 2 Trang 27
  28. 1 Máy tiện ngang bán 2 0.67 18 26.87 3.09 8.03 82.90 215.68 tự động 2 Máy tiện ngang bán 3 0.67 22 32.84 3.09 14.04 101.32 461.01 tự động 3 Máy tiện xoay 4 0.68 1.5 2.21 3.09 20.16 6.807 44.47 4 Máy tiện xoay 5 0.68 2.8 4.12 3.09 25.92 12.71 106.73 5 Máy tiện xoay 8 0.68 10 14.71 6 9 88.24 132.35 6 Máy khoan đứng 9 0.66 4.5 6.82 6 12.02 40.91 81.97 7 Máy khoan đứng 10 0.66 7.5 11.36 6 14.04 68.18 159.55 8 Máy khoan đứng 11 0.56 2.8 5 6 18 30 90 9 Máy khoan đứng 12 0.66 7.5 11.36 6 22.03 68.18 250.36 10 Máy tiện bán tự 17 0.63 7.5 11.90 7.89 14.04 93.88 167.14 động 11 Máy mài nhọn 18 0.67 2.2 3.28 7.89 16.92 25.89 55.56 TỔNG 81.8 130.46 619.01 1764.84 NHÓM 3 1 Máy tiện bán tự 14 0,63 2.8 4.44 7.89 8.03 35.05 35.68 động 2 Máy tiện bán tự 15 0,63 2.8 4.44 7.89 9 35.05 75.2 động 3 Máy tiện bán tự 16 0,63 5.5 8.73 7.89 11.52 68.84 100.57 động 4 Máy tiện ngang tự 20 0.67 18 26.87 11.66 8.03 313.18 215.68 động . 5 Máy tiện ren 21 0.7 3 4.29 11.66 11.52 49.96 49.37 6 Máy tiện ren 22 0.7 2.2 3.14 11.66 16.92 36.64 53.18 7 Máy tiện ngang tự 27 0.67 22 32.84 15.09 8.03 495.35 263.61 động 8 Máy tiện ren 28 0.7 5 7.14 15.09 11.52 107.76 82.29 9 Máy tiện ren 29 0.7 4.5 6.43 15.09 16.56 96.98 106.46 Trang 28
  29. 10 Máy tiện ren 36 0.6 15 25 18.17 14.04 454.29 351 11 Máy hàn xung 37 0.55 20 36.36 19.54 14.04 710.65 510.55 TỔNG 100.8 159.68 2403.73 1808.37 NHÓM 4 1 Máy tiện ren 23 0.7 2.8 4 11.66 22.32 46.63 89.28 2 Máy tiện xoay 24 0.68 5.5 8.09 11.66 25.92 94.29 209.65 3 Máy doa 25 0.63 4.5 7.14 11.66 27.36 83.27 194.43 4 Máy tiện ren 30 0.7 5 14.29 15.09 22.32 161.63 239.14 5 Máy tiện ren 31 0.7 10 10.71 15.09 25.92 215.51 370.29 6 Máy doa 32 0.63 7.5 11.90 15.09 26.64 179.59 317.14 7 Máy doa 33 0.63 6 9.52 15.09 30.24 143.67 288 8 Máy chỉnh lưu hàn 38 0.62 25 40.32 20.23 18 815.67 725.81 9 Máy chỉnh lưu hàn 39 0.62 30 46.26 19.89 22.03 641.47 710.71 TỔNG 88.8 138.24 2381.73 3145.44 Tọa độ tâm của nhóm 1 là :  Si .xi 2647,73 X1 13,46  Si 196,78  Si .yi 566,85 Y1 2,88  Si 196,78 Tính toán tương tự cho các nhóm khác. Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng: Bảng 3.2. Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng Nhóm X Y X Y  Si  Si .xi  Si .yi nh nh px px 1 196.78 2647.73 566.85 13.46 2.88 2 130.46 619.01 1764.84 4.74 13.53 3 159.68 2403.73 1808.37 15.05 11.55 12.88 11.71 4 138.24 2381.73 3145.44 17.23 22.75 Tổng 625.16 8052.21 7320.71 Trang 29
  30. Dựa vào các điều kiện lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải trong phân xưởng ta chọn vị trí đặt trạm biến áp như hình vẽ. Hình 3.1 : Vị trí đặt trạm biến áp 3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp. Trong trường hợp này phụ tải loại I chiếm 70% nên ta có một số tiêu chuẩn để chọn máy biến áp sau : • Khi hai máy vận hành bình thường : 푆푡푡 SdmB ≥ 푛. ℎ • Khi một máy xảy ra sự cố : 푆 S ≥ 푠 dmB (푛 ― 1). 푞푡. ℎ Trong đó : Stt : là phụ tải tính toán của phân xưởng. n : là số máy biến áp của trạm. khc : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn máy biến áp do Việt Nam sản xuất nên hệ số hiệu chỉnh khc = 1 . kqt : là hệ số quá tải. Khi một máy bị sự cố thì máy còn lại phải chịu toàn bộ công suất của phụ tải. Nên có thể cho phép máy biến áp quá tải 40% trong thời gian 5 ngày đêm, mỗi ngày đêm không quá 6 giờ. 5 ngày đêm chính là khoảng thời gian Trang 30
  31. cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới và thử nghiệm, lắp đặt để đưa máy dự phòng vào làm việc. ( kqt = 1.4 ). Ssc : là công suất sự cố. (khi một máy biến áp gặp sự cố thì ta có thể bỏ một số phụ tải không quan trọng đi để giảm dung lượng cho máy biến áp còn lại). Nên chọn máy biến áp cùng chủng loại và cùng công suất để thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành, sữa chữa và thay thế. Sử dụng máy biến áp có tỉ số biến đổi 22/0,4 Kv Ta có n =2 , Stt = 308.04 kVA Công suất sự cố:푆푠 = 푆푡푡. 1 = 308,04 × 0,7 = 215.63 ( kVA) 308.04 S ≥ = 154.02 kVA. dmB 2 Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện một máy xảy ra sự cố. 215.63 S ≥ = 154.02 kVA. . dmB 1.4 o Phương án 1: dùng 2 máy 160 kVA. o Phương án 2: dùng 2 máy 180 kVA. Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau: Bảng 3.4. Bảng số liệu các máy biến áp của hãng ABB. 6 Sba , kVA P0 , kW Pk , kW Vốn đầu tư , 10 đ 2.160 0,5 2,95 305,25 2.180 0,53 3,15 312,576 Các phương án khác nhau về độ tin cậy. o Phương án 1 và 2: khi một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ gánh toàn bộ phụ tải loại I của toàn phân xưởng. Trang 31
  32. Vì vậy cần tính toán thiệt hại do ngừng cung cấp điện khi có sự cố xảy ra trong các máy biến áp, từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất. Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án: Z = p.V + C + Yth (đ/năm). C : thành phần chi phí do tổn thất ( C = ∆A.c∆) c∆ : giá thành tổn thất điện năng. Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: i(1 i)Th 0,12(1 0,12)25 atc = 0,127 (1 i)Th 1 (1 0,12)25 1 Th là tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm. Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % ( 31.pl- gt.CCĐ) Do đó : pBA = atc + kkh = 0,127 + 0,064 = 0,191 Có thể xem phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, chỉ xét theo phụ tải loại I * Phương án 1. ( Dùng 2 máy 160kVA) Xét trong chế độ sự cố ở 1 máy biến áp, lúc này máy còn lại phải chịu toàn bộ phụ tải của phân xưởng. Hệ số quá tải của máy biến áp: Ssc 215,63 kqt 1,35 1,4 Sn 160 Như vậy, máy biến áp còn lại có thể làm việc bình thường khi xảy ra sự cố ở máy biến áp kia, vì vậy khi có sự cố chỉ cần cắt 30% phụ tải loại III. Vậy đảm bảo yêu cầu. Tổn thất trong máy biến áp được xác đinh theo biểu thức: 2 Pk S tt A n. P0 .8760 . 2 . n S n Trong đó:  (0,124 T .10 4 ) 2 .8760 Max TMax: thời gian sử dụng công suất cực đại, h. Vậy tổn thất trong máy biến áp được xác định bằng: Trang 32
  33. 2,95 215,632 A 2.0,5.8760 . .2886,21 16492,12kW 1 2 1602 Trong đó:τ là thời gian tổn thất công suất cực đại được xác định theo biểu thức: 4 2 4 2  (0,124 TMax .10 ) .8760 = (0,124 4500.10 ) .8760 = 2886.21 +Chi phí cho thành phần tổn thất là: 6 C = A1 .cΔ = 16492,12x1300 = 24,74.10 (đ) +Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án : 6 6 Z1 = (0,191.305,25+ 24,74 ).10 = 83,04.10 (đ) *Phương án 2 ( dùng 2 máy biến áp 180kVA). Hệ số quá tải của máy biến áp Ssc 215,63 kqt 1,2 1,4 Sn 180 Như vậy, máy biến áp còn lại có thể làm việc bình thường khi xảy ra sự cố ở máy biến áp kia, vì vậy khi có sự cố chỉ cần cắt 30% phụ tải loại III. Tổn thất trong máy biến áp: 2 Pk S tt A n. P0 .8760 . 2 . n S n 3,15 215,632 2.0,53.8760 . 2886,21 15809,12 ( kWh) 2 1802 Chi phí cho thành phần tổn thất: 6 C = A2 .cΔ = 15809,12x1300 = 23,71x10 (đ) Tổng chi phí quy đổi của phương án: 6 6 Z2 = (23,71 + 0,191.312,576).10 = 83,41.10 (đ) Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng: Bảng 3.5 bảng kết quả tính toán các phương án chọn MBA Stt Các số liệu PA1 PA2 1 Công suất trạm biến áp STBA, Kva 2.160 2.180 2 Vốn đầu tư V, 106đ 305,25 312,576 3 Tổng chi phí quy đổi của dự án Z, 106đ 82.04 82.41 Trang 33
  34. Có thể nhận thấy phương án 1 có tổng chi phí quy đổi thấp nhất, vì vậy chúng ta chọn phương án 1( dùng 2 máy biến áp công suất mỗi máy 160kVA). 3.3. Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu. 3.3.1. Sơ bộ chọn phương án. Mạng điện phân xưởng có các yêu cầu cơ bản sau: o Đảm bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho các phụ tải; o Thuận tiện và an toàn trong vận hành và sửa chữa; o Đáp ứng được các yêu cầu về đặc điểm môi trường; o Có khả năng phát triển mở rộng; o Áp dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến; o Chi phí tối thiểu Sơ đồ của mạng điện phân xưởng có thể thực hiện theo kiểu hình tia, kiểu đường trục hoặc kết hợp. Sơ đồ hình tia được áp dụng trong các trường hợp: o các phụ tải tập trung công suất lớn; o các phụ tải quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao; o các động cơ công suất thấp lấy điện từ tủ phân phối; o các thiết bị thuộc các phân xưởng có nguy cơ cháy nổ và môi trường nguy hiểm cao. Phân xưởng có 4 tủ phân phối bố trí ở sát tường nhà xưởng, phụ tải tập trung công suất lớn nên ta sử dụng sơ đồ hình tia. Phân xưởng bố trí một trạm phân phối(TPP) nhận điện từ trạm biến áp(TBA) và phân phối tới các tủ động lực. Mỗi tủ động lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải đã phân nhóm như trên. Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, chúng ta xét 2 phương án sau: o Phương án 1: đặt trạm phân phối tại trung tâm phụ tải và kéo cáp đến từng tủ động lực. o Phương án 2: đặt trạm phân phối tại góc phân xưởng và kéo cáp đến từng tủ động lực. 3.3.2 Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu Trang 34
  35. 3.3.2.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau: ❖ Sơ đồ hình tia : Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và loại II TPP TÐL TÐL TÐL Hình 3.2: Sơ đồ hình tia ❖ Sơ đồ đường dây trục chính: Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp. Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III. Trang 35
  36. TPP TÐL TÐL TÐL TÐL TÐL Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà). Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ. TPP Hình 3.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không. Bao gồm các đường trục chính và các đường nhánh. Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời. Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng. Trang 36
  37. Hình 3.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không ❖ Sơ đồ thanh dẫn: Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao). TPP Hình 3.6: Sơ đồ thanh dẫn ❖ Sơ đồ hỗn hợp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải. => Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng Trang 37
  38. 3.3.2.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực • Chọn vị trí TPP, TĐL Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để thoả mãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thời hài hoà các yếu tố, và nên được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau: - Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như giảm chi phí về dây ). - Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng. - Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành. - Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổ tốt. - Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp. Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta lựa chọn vị trí tủ phân phối và các tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể. • Chọn loại TPP, TĐL • Nguyên tắc chung Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch. Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị. Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng với các chế độ làm việc khác nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể: - Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị. Uđm tb ≥ Uđm mạng (kV) Iđm tb ≥ Ilvmax (A) - Ở chế độ làm việc quá tải: lựa chọn theo các hạn chế về điện áp và dòng điện phù hợp với mức dự trữ của thiết bị: Iđm ra ≥ Ilvmax Trang 38
  39. - Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị. - Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn . . . • Chọn trạm phân phối: Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng +) Sơ đồ trạm phân phối: Hình 3.7: Sơ đồ trạm phân phối +) Chọn thanh góp của TPP: Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép k1.k2.Icp ≥ Icb (A) Trong đó: - Icp: dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn (A) - k1 : hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọn k1 = 1 - k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2 = 1 - Icb: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp Stt Với Icb = (A) 3푈đ Theo điều kiện phát nóng: 308,04 k1.k2.Icp Icb= =468,02(A) ≥ 3. 0,38 Trang 39
  40. Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 700 (A) ⇒ k1.k2.Icp = 1.700 = 700 (A)> 425,8(A) (thỏa mãn) Ta có bảng thông số kỹ thuật 5 Bảng 3.6: Bảng thông số thanh góp của TPP Kích thước 0 0 Đơn giá (mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103 đ/ ) 40x5 700 0.1 0.214 60 +)Chọn Aptomat tổng của TPP: Điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38 (kV) Dòng điện định mức: Sđm 308.04 Iđm Ap > Ittpx = = = =468.02(A) 3.0, 38 3.0, 38 Chọn Aptomat SA603-H do Nhật Bản chế tạo6 Bảng 3.7: Bảng thông số Aptomat tổng của TPP 푈đ đ ắ푡 Số cực Đơn giá (V) (A) (kA) (.103đ/bộ) 30 600 85 3 4020 +) Chọn Aptomat các nhánh của TPP: Bảng 3.8: Bảng thông số phụ tải tính toán các nhóm Nhóm 푃푡푡 cos휑푡 푆푡푡 푡푡 (kW) (kVA) (A) 1 87.42 0.7 124.89 189.75 2 52.19 0.66 79.08 120.15 3 62.35 0.64 97.42 148.01 4 60.11 0.64 93.92 142.7 Từ bảng 3.8 nhận thấy nhóm 1 có dòng điện tính toán là lớn nhất trong 4 nhóm nên ta sẽ chọn Aptomat nhánh của trạm theo các điều kiện yêu cầu của nhóm 1 Aptomat nhánh được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38(kV ) Trang 40
  41. Dòng điện định mức: Iđm Ap ≥ IttN1 = 189, 75(A) Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo7 Bảng 3.9: Bảng thông số Aptomat nhánh của TPP Số lượng 푈푛 푛 ắ푡 Số cực Đơn giá (V) (A) (A) (.103đ/bộ) 5 380 250 85 3 2300 • Chọn tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các Aptomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra. +) Sơ đồ TĐL Hình 3.8: Sơ đồ tủ động lực +) Chọn thanh góp của TĐL Thanh góp của TĐL được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép k1.k2.Icp ≥ 푡푡 푛ℎó = 189, 75(A) Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (25 x 3) mm(8) , mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 340 (A) ⇒ 1.340 = 340 (A) > 189,75 (A)(thỏa mãn) Bảng 3.10: Bảng thông số thanh góp của TĐL Trang 41
  42. Kích thước 0 0 Đơn giá (mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103đ/kg) 25x3 340 0.268 0.244 60 +)Chọn Aptomat tổng của các tủ động lực: Tương tự như đầu ra của tủ phân phối, đầu vào của các tủ động lực ta cũng đặt các Aptomat loại SA403-H của Nhật Bản chế tạo Bảng 3.11: Bảng thông số Aptomat tổng của các TĐL Số lượng 푈푛 푛 ắ푡 Số cực Đơn giá (V) (A) (A) (.103đ/bộ) 5 380 250 85 3 2300 +) Chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực: Aptomat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38(kV ) Dòng điện định mức: Iđm Ap ≥ Ilvmax = Iđm(A) Các Aptomat nên chọn cùng loại để dễ mua và tiện thay thế khi cần thiết Ta có bảng tổng hợp kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực9 Bảng 3.12: Kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực Trang 42
  43. stt Tên thiết bị Số Cos P S I APTOMAT Đơn giá hiệu 휑 (kW) (kVA) (A) (103 đ/bộ) Loại 푈đ đ ắ푡 Số (V) (A) (A) cực TDL1 1 Máy tiện ngang bán 1 0.67 15 22.39 34.02 EA52G 380 40 5 2 350 tự động 2 Máy tiện xoay 6 0.65 8.5 13.08 19.87 EA52G 380 40 5 2 350 3 Máy tiện xoay 7 0.68 7.5 11.03 16.76 EA52G 380 40 5 2 350 4 Máy khoan định tâm 13 0.58 2.8 4.83 7.33 EA52G 380 40 5 2 350 5 Máy tiện ngang bán 19 0.67 7.5 11.39 34.02 EA52G 380 40 5 2 350 tự động 6 Máy tiện ngang bán 26 0.67 22 32.84 49.89 EA52G 380 40 5 2 350 tự động 7 Máy hàn hồ quang 34 0.9 30 33.33 50.64 EA52G 380 40 5 2 350 8 Máy biến áp 35 0.58 33 56.90 86.45 EA103G 380 75 14 3 600 TDL2 1 Máy tiện ngang bán 2 0.67 18 26.87 40.82 EA52G 380 40 5 2 350 Trang 43
  44. tự động 2 Máy tiện ngang bán 3 0.67 22 32.84 49.89 EA52G 380 40 5 2 350 tự động 3 Máy tiện xoay 4 0.68 1.5 2.21 3.35 EA52G 380 40 5 2 350 4 Máy tiện xoay 5 0.68 2.8 4.12 6.26 EA52G 380 40 5 2 350 5 Máy tiện xoay 8 0.68 10 14.71 22.34 EA52G 380 40 5 2 350 6 Máy khoan đứng 9 0.66 4.5 6.82 10.36 EA52G 380 40 5 2 350 7 Máy khoan đứng 10 0.66 7.5 11.36 17.27 EA52G 380 40 5 2 350 8 Máy khoan đứng 11 0.56 2.8 5 7.6 EA52G 380 40 5 2 350 9 Máy khoan đứng 12 0.66 7.5 11.36 17.27 EA52G 380 40 5 2 350 10 Máy tiện bán tự 17 0.63 7.5 11.90 18.09 EA52G 380 40 5 2 350 động 11 Máy mài nhọn 18 0.67 2.2 3.28 4.99 EA52G 380 40 5 2 350 TDL3 1 Máy tiện bán tự 14 0,63 2.8 4.44 6.75 EA52G 380 40 5 2 350 động 2 Máy tiện bán tự 15 0,63 2.8 4.44 6.75 EA52G 380 40 5 2 350 động Trang 44
  45. 3 Máy tiện bán tự 16 0,63 5.5 8.73 13.26 EA52G 380 40 5 2 350 động 4 Máy tiện ngang tự 20 0.67 18 26.87 40.82 EA52G 380 40 5 2 350 động 5 Máy tiện ren 21 0.7 3 4.29 6.51 EA52G 380 40 5 2 350 6 Máy tiện ren 22 0.7 2.2 3.14 4.78 EA52G 380 40 5 2 350 7 Máy tiện ngang tự 27 0.67 22 32.84 49.89 EA52G 380 40 5 2 350 động 8 Máy tiện ren 28 0.7 5 7.14 10.85 EA52G 380 40 5 2 350 9 Máy tiện ren 29 0.7 4.5 6.43 9.77 EA52G 380 40 5 2 350 10 Máy tiện ren 36 0.6 15 25 37.98 EA52G 380 40 5 2 350 11 Máy hàn xung 37 0.55 20 36.36 55.25 EA103G 380 75 14 3 600 TDL4 1 Máy tiện ren 23 0.7 2.8 4 6.08 EA52G 380 40 5 2 350 2 Máy tiện xoay 24 0.68 5.5 8.09 12.29 EA52G 380 40 5 2 350 3 Máy doa 25 0.63 4.5 7.14 10.85 EA52G 380 40 5 2 350 4 Máy tiện ren 30 0.7 5 14.29 21.7 EA52G 380 40 5 2 350 5 Máy tiện ren 31 0.7 10 10.71 16.28 EA52G 380 40 5 2 350 Trang 45
  46. 6 Máy doa 32 0.63 7.5 11.90 18.09 EA52G 380 40 5 2 350 7 Máy doa 33 0.63 6 9.52 14.46 EA52G 380 40 5 2 350 8 Máy chỉnh lưu hàn 38 0.62 25 40.32 61.26 EA103G 380 75 14 3 600 9 Máy chỉnh lưu hàn 39 0.62 30 46.26 49.01 EA52G 380 40 5 2 350 Trang 46
  47. 3.4 Tính toán chọn phương án tối ưu. Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau: - Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng thì điều kiện này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên 4U không đáng kể. - Kiểm tra độ sụt áp khi có động cơ lớn khởi động: điều kiện này ta cũng có thể bỏ qua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn. - Đảm bảo điều kiện phát nóng. Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính là đảm bảo điều kiên phát nóng. Sau đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng. Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn: khc.Icp ≥ Ilvmax (A) Trong đó: - khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi song song trong rãnh. - Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).(10) - Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện đơn lẻ (A) +) Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, khc = 1. +) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh, khc = 1. +) Với cáp từ TĐL đến các thiết bị ta đi lộ đơn, cáp được đặt trong hào cáp và đi riêng từng tuyến nên khc = 1. Phương án 1: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần TBA, (từ tâm các nhóm động lực ta đặt tủ ĐL sao cho gần tâm và đường đi dây là ngắn nhất) Trang 47
  48. Hình 3.9: Sơ đồ đi dây phương án 1 - Xác định dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp: + Giá trị dòng điện chạy trong dây dẫn cao áp: S 308,04 I 4.04(A) 3.U 2 3.22 Ta có thể sử dụng mật độ dòng điện kinh tế để xác định tiết diện dây dẫn. Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với dây đồng theo bảng 9.pl. trang 456 gt 2 thầy hòa, ta tìm được jkt = 3,1 A/mm . + Tiết diện dây dẫn cần thiết: I 4.04 F 1.3 (mm2) jkt 3,1 Trang 48
  49. Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do 2 hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 35(mm ), r0 = 0.524(Ω/km) , x0 = 0.16(Ω/km) và Icp = 160(A) theo điều kiện phát nóng +Kiểm tra điều kiện phát nóng: Imax = 2×Idm = 2 × 4,04 = 8,08 thỏa mãn + Xác định tổn hao thực tế: P.r Q.x 212,55.0,524 222,96.0,16 900 U 0 0 .L . .10 3 3,01(V) U 22 2 + Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: ∆푈 3,0110―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0.0136% < 10% 푈đ 22 2 × ∆푈 2 × 0,49 × 10―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0.004% < 20% 푠 푈đ 22 + Tổn thất điện năng S 2 L 308,042 900 A P. .r . . .0,524. .2886.10 6 21,9 (kWh) U 2 0 2 222 2 + Chi phí tổn thất điện năng: 6 C = ΔA.cΔ = 21,9.1300 = 0,033.10 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: 6 Tra bảng 5.pl.b trang 466 ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp v 0 = 124,8(10 đ/km): 6 -3 6 V = 1,6.v0 . L = 1,6.124 900.10 .10 =29,5.10 (đ) ( vì đường dây đôi, lộ kép) + Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao đối với dây dẫn cao áp: i.(1 i)Th 0,12.(1 0,12)15 p akh 0,036 0,183 (1 i)Th 1 (1 0,12)15 1 Th: thời hạn sử dụng của đường dây; lấy bằng 15 năm. akh: hệ số khấu hao. Trang 49
  50. Chi phí quy đổi: Z=pV+C = (0,183.29,5+0,033).106 = 5,43.106 (đ/năm) - Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến trạm phân phối: S 308,04 I 234(A) 2 3.U 2 3.0,38 Ta chọn cáp XLPE.185 có r0=0,1 và x0 = 0,27  /km (bảng 37.pl) trang 484 gt thầy khánh, do hãng FURUKAWA( nhật bản chế tạo) điện áp 0,5  3kv theo điều kiện phát nóng. Ta có: Khc×Icp = (A) > Imax = 2 × 234 = 468(A) => thỏa mãn + Xác định tổn hao thực tế: P.r Q.x 212,55.0,1 222,96.0,27 U 0 0 .L .2,625.10 3 0.56 (V) U 0,38 Với L = 200-1,735 = 2,625 m : chiều dài đường dây từ trạm biến áp đến trạm phân phối. + Kiểm tra điều kiện phát nóng: ∆푈 0,56 × 10―3 %∆푈푠 = × 100 = × 100 = 0,15% < 5% 푈đ 22 2 × ∆푈 2 × 0,56 × 10―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0,3% < 10% 푠 푈đ 22 + Tổn thất điện năng: S 2 308,042 A P. .r .L. .0,1.2,625.2886.10 6 497.82 (kWh) U 2 0 0,382 + Chi phí tổn thất điện năng: 6 C = ΔA.cΔ = 497,82.1300 = 0,75 .10 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây 6 XLPE ruột đồng 4 lõi mắc trong hào cáp v0 = 374,4.10 (đ/km), vậy: Trang 50
  51. 6 -3 6 V = v0.L = 374,4.10 .2,625.10 = 0,98.10 (đ) Chi phí quy đổi: Z = pV+C = (0,183.0,73+0,86).106 = 0,93.106 (đ/năm) - Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 là: S P 87,42 I 94.87 (A) 2 3.U 2cos. 3.U 2.0,7. 3.0,38 Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 50(mm 2), r 0 = 0,39(Ω/km) , x 0 = 0.087(Ω/km) và Icp = 190(A) theo điều kiện phát nóng Ta có Khc×Icp = 190(A) > Imax = 2.Idm = 2×94,87 = 189,74(A) + Xác định tổn hao thực tế: P.r Q.x 87,42.0,19 89,19.0,087 U 0 0 .L .13,42.10 3 1,48 (V) Uca 0,38 Với L = 4,1: chiều dài đường dây từ trạm phân phối đến tủ động lực 1. + Kiểm tra điều kiện phát nóng ∆푈 1,48 × 10―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0,39% < 5% 푠 푈đ 22 2 × ∆푈 2 × 1,48 × 10―3 %∆푈푠 = × 100 = × 100 = 0,78% < 10% 푈đ 22 + Tổn thất điện năng: S 2 124,892 A P. .r .L. .0,19.13,42.2405,28.10 6 1631.51(kWh) U 2 0 0,382 + Chi phí tổn thất điện năng: 6 C = ΔA.cΔ = 1631,51.1300 = 0,47.10 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây 6 XLPE ruột đồng 4 lõi, mắc trong hào cáp, v0 = 153,6.10 (đ/km), vậy: 6 -3 6 V = v0.L = 153,6.10 .13,42.10 = 2.45.10 (đ) Chi phí quy đổi: Trang 51
  52. Z=p.V+C = (0,183.2,45+0,467).106 = 2.82.106 (đ/năm) - Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là: S P 15 I 34.02 (A) 3.U cos . 3.U 0,67. 3.0,38 Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 10(mm 2), r 0 = 1.83(Ω/km) , x 0 = 0.109(Ω/km) và Icp = 82(A) theo điều kiện phát nóng. Ta có: Khc×Icp = 82(A) > Imax = Idm = 34.02(A) + Xác định tổn hao thực tế: P.r P.tan .x 15.1,83 15.1,11.0,109 U 0 0 .L .10,07.10 3 0.78 (V) U ca 0,38 Với L = 10.07 m: chiều dài đường dây từ tủ động lực 1 tới thiết bị 1. + Kiểm tra điều kiện phát nóng 2 × ∆푈 0.78 × 10―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0.21% < 5% 푠 푈đ 22 2 × ∆푈 2 × 0,78 × 10―3 %∆푈 = × 100 = × 100 = 0.42% < 10% 푠 푈đ 22 + Tổn thất điện năng: S 2 22.412 A P. .r .L. .1.83.10,07.2886.10 6 184.97 (kWh) U 2 0 0,382 + Chi phí tổn thất điện năng: 6 C = ΔA.cΔ = 184,97.1300 = 0,28.10 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: 6 Tra bảng 7.pl mắc trong hào ta có suất vốn đầu tư đường dây v 0 = 69,76.10 (đ/km), vậy: 6 -3 6 V = v0.L = 69,76.10 .10,07.10 = 0,7 .10 (đ) Chi phí quy đổi: Z=p.V+C = (0,183.0,7+0,17).106 = 0.41.106 (đ/năm) Trang 52
  53. Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau: Bảng 3.12. Bảng kết quả tính toán cho phương án 1 Trang 53
  54. ∆U C, P Q S I Fc L r0 x0 (V) ∆A Vo V 106 V, 106 Đoạn dây (kW) (kVAr) (kVA) (A) (mm2) (km) (Ω/km) (Ω/km) (V) 106 106đ đ/năm đ/năm Nguồn- TBA 212.550 222.960 308.040 4.04 35 900 0.524 0.160 0.494 21.900 124.800 29.500 0.033 5.431 TBA-TPP 212.550 222.960 308.040 234 185 2.625 0.100 0.270 0.563 497.820 374.400 0.983 0.747 0.927 TPP-TĐL1 87.42 89.19 124.89 94.87 50 13.42 0.390 0.087 1.478 1631.513 153.600 2.061 2.447 2.824 TPP-TĐL2 52.19 59.41 79.08 60.07 25 32.79 0.730 0.095 3.775 2991.615 99.200 3.253 4.487 5.083 TPP-TĐL3 62.35 62.85 88.53 67.25 25 20.50 0.730 0.095 2.778 2344.183 99.200 2.034 3.516 3.888 TPP-TĐL4 60.11 72.17 93.92 71.35 35 29.52 0.520 0.090 2.933 2706.463 124.800 3.684 4.060 4.734 TĐL1-1 15.00 16.62 22.39 34.02 10 10.07 1.830 0.109 0.775 184.604 69.760 0.702 0.277 0.405 TĐL1-6 8.50 9.94 13.08 19.87 10 7.46 1.830 0.109 0.327 46.671 69.760 0.520 0.070 0.165 TĐL1-7 7.50 8.09 11.03 16.76 10 9.98 1.830 0.109 0.384 44.422 69.760 0.696 0.067 0.194 TĐL1-13 2.80 3.93 4.83 7.33 10 5.57 1.830 0.109 0.081 4.744 69.760 0.389 0.007 0.078 TĐL1-19 7.50 16.62 22.39 34.02 10 1.80 1.830 0.109 0.139 32.998 69.760 0.126 0.049 0.072 TĐL1-26 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.63 1.830 0.109 0.184 64.290 69.760 0.114 0.096 0.117 TĐL1-34 30.00 14.53 33.33 50.64 10 4.71 1.830 0.109 0.700 191.409 69.760 0.329 0.287 0.347 TĐL1-35 33.00 46.35 56.90 86.45 10 8.31 1.150 0.101 0.932 618.321 83.520 0.694 0.927 1.054 TĐL 2-2 18.00 19.94 26.86 40.81 16 7.15 1.830 0.109 0.661 188.706 69.760 0.499 0.283 0.374 TĐL2-3 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.14 1.830 0.109 0.129 44.963 69.760 0.080 0.067 0.082 Trang 54
  55. TĐL2-4 1.50 1.62 2.21 3.35 10 6.63 1.830 0.109 0.051 1.182 69.760 0.463 0.002 0.086 TĐL2-5 2.80 3.02 4.12 6.26 10 12.39 1.830 0.109 0.178 7.686 69.760 0.864 0.012 0.170 TĐL2-8 10.00 10.78 14.70 22.34 10 5.79 1.830 0.109 0.297 45.786 69.760 0.404 0.069 0.143 TĐL2-9 4.50 5.12 6.82 10.36 10 2.77 1.830 0.109 0.064 4.707 69.760 0.193 0.007 0.042 TĐL2-10 7.50 8.54 11.37 17.27 10 0.75 1.830 0.109 0.029 3.544 69.760 0.052 0.005 0.015 TĐL2-11 2.80 4.14 5.00 7.59 10 5.73 1.830 0.109 0.084 5.235 69.760 0.400 0.008 0.081 TĐL2-12 7.50 8.54 11.37 17.27 10 9.76 1.830 0.109 0.376 46.114 69.760 0.681 0.069 0.194 TĐL2-17 7.50 9.25 11.91 18.09 10 4.64 1.830 0.109 0.180 24.066 69.760 0.324 0.036 0.095 TĐL2-18 2.20 2.44 3.29 4.99 10 5.54 1.830 0.109 0.063 2.187 69.760 0.386 0.003 0.074 TĐL 3-14 2.80 3.45 4.44 6.75 10 10.68 1.830 0.109 0.155 7.712 69.760 0.745 0.012 0.148 TĐL3-15 2.80 3.45 4.44 6.75 10 9.71 1.830 0.109 0.141 7.011 69.760 0.677 0.011 0.134 TĐL3-16 5.50 6.78 8.73 13.26 10 7.19 1.830 0.109 0.204 20.043 69.760 0.502 0.030 0.122 TĐL3-20 18.00 19.94 26.86 40.81 16 6.91 1.830 0.109 0.639 182.371 69.760 0.482 0.274 0.362 TĐL3-21 3.00 3.06 4.29 6.51 10 3.42 1.830 0.109 0.052 2.297 69.760 0.239 0.003 0.047 TĐL3-22 2.20 2.24 3.14 4.77 10 8.76 1.830 0.109 0.098 3.158 69.760 0.611 0.005 0.117 TĐL3-27 22.00 24.38 32.84 49.89 10 3.52 1.830 0.109 0.398 138.834 69.760 0.246 0.208 0.253 TĐL3-28 5.00 5.10 7.14 10.85 10 0.03 1.830 0.109 0.001 0.056 69.760 0.002 0.000 0.000 TĐL3-29 4.50 4.59 6.43 9.77 10 5.03 1.830 0.109 0.116 7.601 69.760 0.351 0.011 0.076 TĐL3-36 15.00 20.00 25.00 37.98 10 3.12 1.830 0.109 0.243 71.321 69.760 0.218 0.107 0.147 TĐL3-37 20.00 30.37 36.36 55.25 10 11.30 1.830 0.109 1.187 546.513 69.760 0.788 0.820 0.964 Trang 55
  56. TĐL 4-23 2.80 2.86 4.00 6.08 10 6.00 1.830 0.109 0.086 3.515 69.760 0.419 0.005 0.082 TĐL4-24 5.50 5.93 8.09 12.29 10 8.74 1.830 0.109 0.246 20.911 69.760 0.610 0.031 0.143 TĐL4-25 4.50 5.55 7.15 10.86 10 10.18 1.830 0.109 0.237 19.008 69.760 0.710 0.029 0.158 TĐL4-30 5.00 10.20 12.66 19.24 10 2.57 1.830 0.109 0.100 15.067 69.760 0.179 0.023 0.055 TĐL4-31 10.00 7.65 12.59 19.13 10 2.14 1.830 0.109 0.108 12.408 69.760 0.149 0.019 0.046 TĐL4-32 7.50 9.25 11.91 18.09 10 6.03 1.830 0.109 0.234 31.276 69.760 0.421 0.047 0.124 TĐL4-33 6.00 7.40 9.53 14.47 10 9.63 1.830 0.109 0.299 31.967 69.760 0.672 0.048 0.171 TĐL4-38 25.00 31.64 40.32 61.27 10 7.75 1.830 0.109 1.003 460.921 69.760 0.541 0.691 0.790 TĐL4-39 30.00 25.31 44.26 49.01 10 2.66 1.830 0.109 0.276 101.238 69.760 0.186 0.152 0.186 1096.870 1196.920 1627.936 58.175 10.646 Trang 56
  57. Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp: + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + maxΔUĐL1-cacmay=0.56+1.48+0.932=2.972(V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + maxΔUĐL2- cacmay=0.56+3.78+0.661=5(V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + maxΔUĐL3-cacmay = 0.56+2.78+0.639=3.979 (V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + maxΔUĐL4-cacmay = 0.56+2.93+ 0.299=3.789(V) => Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là ΔUMax = ΔUM2 =5(V) - Hao tổn điện áp cho phép: U %.U 3,5 U cp dm .380 13,3 (V) cp 100 100 Như vậy, ΔUMax = 5 < ΔUcp : mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thu Trang 57
  58. Phuong an 2 : Đặt tủ phân phối ở tâm phân xưởng (từ tâm các nhóm động lực ta đặt tủ ĐL sao cho gần tâm và đường đi dây là ngắn nhất) Hình 3.10: Sơ đồ đi dây phương án 2 Bảng 3.1. Bảng kết quả tính toán cho phương án 2 Trang 58
  59. Fc r0 x0 ∆U Q (m L (Ω/k (Ω/k (V) ∆A Vo V C, 106 V, 106 Đường dây P(kW) (kVAr) S (kVA) I(A) m2) (km) m) m) (V) 106 106đ đ/năm đ/năm Nguồn- TBA 212.550 222.960 308.040 4.042 35 900 0.524 0.160 0.494 21.900 124.800 29.500 0.033 5.431 TBA-TPP 212.550 222.960 308.040 234.009 185 13.750 0.100 0.270 2.947 2607.631 374.400 5.148 3.911 4.854 TPP-TĐL1 87.420 89.190 124.888 94.874 50 11.710 0.390 0.087 1.290 1423.622 153.600 1.799 2.135 2.465 TPP-TĐL2 52.190 59.410 79.078 60.073 25 9.960 0.730 0.095 1.147 908.707 99.200 0.988 1.363 1.544 TPP-TĐL3 62.350 62.850 88.530 67.254 25 2.170 0.730 0.095 0.294 248.140 99.200 0.215 0.372 0.412 TPP-TĐL4 60.110 72.170 93.924 71.351 35 29.520 0.520 0.090 2.933 2706.463 124.800 3.684 4.060 4.734 TĐL1-1 15.000 16.620 22.388 34.015 10 10.070 1.830 0.109 0.775 184.604 69.760 0.702 0.277 0.394 TĐL1-6 8.500 9.940 13.079 19.871 10 7.460 1.830 0.109 0.327 46.671 69.760 0.520 0.070 0.157 TĐL1-7 7.50 8.09 11.03 16.76 10 9.980 1.830 0.109 0.384 44.422 69.760 0.696 0.067 0.183 TĐL1-13 2.80 3.93 4.83 7.33 10 5.570 1.830 0.109 0.081 4.744 69.760 0.389 0.007 0.072 TĐL1-19 7.50 16.62 22.39 34.02 10 1.800 1.830 0.109 0.139 32.998 69.760 0.126 0.049 0.070 TĐL1-26 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.630 1.830 0.109 0.184 64.290 69.760 0.114 0.096 0.115 TĐL1-34 30.00 14.53 33.33 50.64 10 4.710 1.830 0.109 0.700 191.409 69.760 0.329 0.287 0.342 TĐL1-35 33.00 46.35 56.90 86.45 16 8.310 1.150 0.101 0.932 618.321 83.520 0.694 0.927 1.043 Trang 59
  60. TĐL 2-2 18.00 19.94 26.86 40.81 10 7.150 1.830 0.109 0.661 188.706 69.760 0.499 0.283 0.366 TĐL2-3 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.140 1.830 0.109 0.129 44.963 69.760 0.080 0.067 0.081 TĐL2-4 1.50 1.62 2.21 3.35 10 6.630 1.830 0.109 0.051 1.182 69.760 0.463 0.002 0.079 TĐL2-5 2.80 3.02 4.12 6.26 10 12.390 1.830 0.109 0.178 7.686 69.760 0.864 0.012 0.156 TĐL2-8 10.00 10.78 14.70 22.34 10 5.790 1.830 0.109 0.297 45.786 69.760 0.404 0.069 0.136 TĐL2-9 4.50 5.12 6.82 10.36 10 2.770 1.830 0.109 0.064 4.707 69.760 0.193 0.007 0.039 TĐL2-10 7.50 8.54 11.37 17.27 10 0.750 1.830 0.109 0.029 3.544 69.760 0.052 0.005 0.014 TĐL2-11 2.80 4.14 5.00 7.59 10 5.730 1.830 0.109 0.084 5.235 69.760 0.400 0.008 0.075 TĐL2-12 7.50 8.54 11.37 17.27 10 9.760 1.830 0.109 0.376 46.114 69.760 0.681 0.069 0.183 TĐL2-17 7.50 9.25 11.91 18.09 10 4.640 1.830 0.109 0.180 24.066 69.760 0.324 0.036 0.090 TĐL2-18 2.20 2.44 3.29 4.99 10 5.540 1.830 0.109 0.063 2.187 69.760 0.386 0.003 0.068 TĐL 3-14 2.80 3.45 4.44 6.75 10 10.680 1.830 0.109 0.155 7.712 69.760 0.745 0.012 0.136 TĐL3-15 2.80 3.45 4.44 6.75 10 9.710 1.830 0.109 0.141 7.011 69.760 0.677 0.011 0.124 TĐL3-16 5.50 6.78 8.73 13.26 10 7.190 1.830 0.109 0.204 20.043 69.760 0.502 0.030 0.114 TĐL3-20 18.00 19.94 26.86 40.81 10 6.910 1.830 0.109 0.639 182.371 69.760 0.482 0.274 0.354 TĐL3-21 3.00 3.06 4.29 6.51 10 3.420 1.830 0.109 0.052 2.297 69.760 0.239 0.003 0.043 TĐL3-22 2.20 2.24 3.14 4.77 10 8.760 1.830 0.109 0.098 3.158 69.760 0.611 0.005 0.107 TĐL3-27 22.00 24.38 32.84 49.89 10 3.520 1.830 0.109 0.398 138.834 69.760 0.246 0.208 0.249 TĐL3-28 5.00 5.10 7.14 10.85 10 0.030 1.830 0.109 0.001 0.056 69.760 0.002 0.000 0.000 TĐL3-29 4.50 4.59 6.43 9.77 10 5.030 1.830 0.109 0.116 7.601 69.760 0.351 0.011 0.070 Trang 60
  61. TĐL3-36 15.00 20.00 25.00 37.98 10 3.120 1.830 0.109 0.243 71.321 69.760 0.218 0.107 0.143 TĐL3-37 20.00 30.37 36.36 55.25 10 11.300 1.830 0.109 1.187 546.513 69.760 0.788 0.820 0.951 TĐL 4-23 2.80 2.86 4.00 6.08 10 6.000 1.830 0.109 0.086 3.515 69.760 0.419 0.005 0.075 TĐL4-24 5.50 5.93 8.09 12.29 10 8.740 1.830 0.109 0.246 20.911 69.760 0.610 0.031 0.133 TĐL4-25 4.50 5.55 7.15 10.86 10 10.180 1.830 0.109 0.237 19.008 69.760 0.710 0.029 0.147 TĐL4-30 5.00 10.20 12.66 19.24 10 2.570 1.830 0.109 0.100 15.067 69.760 0.179 0.023 0.053 TĐL4-31 10.00 7.65 12.59 19.13 10 2.140 1.830 0.109 0.108 12.408 69.760 0.149 0.019 0.044 TĐL4-32 7.50 9.25 11.91 18.09 10 6.030 1.830 0.109 0.234 31.276 69.760 0.421 0.047 0.117 TĐL4-33 6.00 7.40 9.53 14.47 10 9.630 1.830 0.109 0.299 31.967 69.760 0.672 0.048 0.160 TĐL4-38 25.00 31.64 40.32 61.27 10 7.750 1.830 0.109 1.003 460.921 69.760 0.541 0.691 0.782 TĐL4-39 30.00 25.31 44.26 49.01 10 2.660 1.830 0.109 0.276 101.238 69.760 0.186 0.152 0.183 1096.87 1196.92 1627.94 57.994 27.355 Trang 61
  62. o Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp: + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + maxΔUĐL1-cacmay=2.95+1.29+0.932=5.172 (V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + maxΔUĐL2- cacmay = 2.95+1.15+0.661=4.761 (V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + maxΔUĐL3-cacmay = 2.95+0.29+0.639=3.879(V) + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + maxΔUĐL4-cacmay = 2.95+2.93+0.299=6.179 (V) => Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là : ΔUMax = ΔUM4 =6.179(V) - Hao tổn điện áp cho phép: U %.U 3,5 U cp dm .380 13,3 (V) cp 100 100 Như vậy, ΔUMax =6.179 5% nên ta chọn phương án nào có hàm chi phí Z nhỏ nhất Vậy ta chọn phương án 1 Trang 62
  63. CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Ở chương này chúng ta tính toán và chọn các đường dây, các thiết bị bảo vệ, đo lường nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho mạng điện phân xưởng. Việc tính dòng ngắn mạch là quan trọng, từ các yêu cầu kỹ thuật chúng ta sẽ đưa ra được những lựa chọn phù hợp. Các dây dẫn được chọn phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục, không bị quá nhiệt. Phương thức đi dây trong mạng phải hợp lý, tiện cho vân hành, sửa chữa. 4.1. Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng. 4.1.1. Chọn dây dẫn mạng động lực. Việc tính toán mạng điện là để xác định tiết diện các đoạn dây, chọn các thiết bị bảo vệ và các tham số của chúng, Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị nhất thiết phải tuân theo quy trình quy phạm hiện hành, Các dây dẫn cung cấp điện cho các thiết bị một pha (dây pha và dây trung tính) phải có tiết diện bằng nhau, Việc chọn dây cáp và bảo vệ phải thỏa mãn một số điều kiện đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng, dây dẫn phải: - Có khả năng làm việc bình thường với phụ tải cực đại và có khả năng chịu quá tải trong khoảng thời gian xác định; - Không gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc bình thường của các thiết bị khi có sự dao động điện ngắn hạn, ví dụ khi mở máy động cơ, sự đóng cắt các mạch điện v,v, Các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải: - Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dây cáp, thanh cái v,v,) chống quá dòng điện (quá tải hoặc ngắn mạch); - Bảo đảm an toàn cho người sử dụng trong các tình huống tiếp xúc trực tiếp hoặc tiếp xúc gián tiếp, Trang 63
  64. Dây dẫn được chọn sao cho mạng điện có thể làm việc bình thường mà không gây sự quá nhiệt, muốn vậy giá trị dòng điện cực đại có thể xuất hiện trong mạch không được vượt quá giá trị dòng điện cho phép đối với từng loại dây dẫn, Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ mạng điện trong. Dòng điện cho phép là giá trị lớn nhất mà dây dẫn có thể tải vô hạn định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, Ứng với tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào một số tham số sau: - Kết cấu của cáp và đường dẫn (lõi Cu hoặc Al; cách điện PVC hoặc EPR v,v,; số dây dẫn hoạt động); - Nhiệt độ môi trường xung quanh; - Phương thức lắp đặt dây dẫn; - Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận, Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là dây cáp hoặc dây cách điện, Tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện cho phép: IM Icp Trong đó: IM - giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy trên dây dẫn, được xác định theo biểu thức: ntbi I M kđt  Ilv.i i 1 Trong đó: Ilv,i – dòng điện làm việc của thiết bị thứ i; kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện được cung cấp; ntbi – số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét, Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại của dây dẫn chọn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng của chúng, giá trị dòng cho phép được tính bằng biếu thức: Icp = khc. Icp,n Trong đó: Icp,n – dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn trong điều kiện bình thường; Trang 64
  65. khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế: khc= k1. k2 . k3 k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn vì mạch điện được lắp đặt trong hầm cáp kín, nên ta chọn k1 = 0,95. k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp đặt * Kiểm tra chế độ ổn định nhiệt: Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp phải lớn hơn giá trị tối thiểu xác định theo biểu thức: I k tk Fmin Ct Trong đó: Ik – giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A; tk – thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s; Ct – hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện * Tính toán cụ thể. S 308.04 I 4.04(A) 2 3.U 2 3.22 Do tỉ lệ phụ tải loại I là 70% nên ta chọn dây dẫn từ nguồn đến phân xưởng là cáp đồng 4 lõi, lộ kép , đi trong rãnh cáp. (chiều dài đường dây L =900 (m)) Do đây ở là lưới cung cấp điện 22 (kV) nên ta có thể chon tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế. Căn cứ vào số liệu ban đầu ứng với T Max=4500(h) của dây cáp đồng ta có Jkt= 3.1 A/mm2. (Tra bảng 6.10 Giáo trình CCD Ts. Ngô Hồng Quang) + Tiết diện dây dẫn cần thiết: I 4.04 F 1.3 (mm2) jkt 3.1 Trang 65
  66. Ở chương 3 chúng ta đã chọn sơ bộ tiết diện của dây dẫn từ TBA đến các tủ phân phối và từ tủ phân phối đến các tủ động lực ( bảng 3.3). Bây giờ tiến hành kiểm tra theo điều kiện dòng cho phép. Theo phương thức mắc trong hào cáp, xác định được các hệ số hiệu chỉnh : k1 = 0,95, k2 = 1, k3 = 0,96. + Từ trạm biến áp tới tủ phân phối: ở trên dùng dây XLPE.185, có dòng điện cho phép ở điều kiện chuẩn là: Icp = 465 A. Dòng điện hiệu chỉnh cho phép: Ilv = 234<k1.k2 .k3.Icp = 0,95.1.0,96.465 = 424.08 A. tiết diện dây này thỏa mãn. Kiểm tra tương tự cho các đoạn dây còn lại, ta có bảng dưới đây: Bảng 4.1. Bảng kết quả tính toán kiểm tra Trang 66
  67. I Đoạn dây Icp K1 K2 K3 K1.K2.K3.Icp Kết luận Fc (A) TBA-TPP 185 465 0.95 1 0.96 424.08 234 thỏa mãn TPP-TĐL1 50 190 0.95 1 0.96 173.28 94.874 thỏa mãn TPP-TĐL2 25 135 0.95 1 0.96 123.12 60.073 thỏa mãn TPP-TĐL3 25 135 0.95 1 0.96 123.12 67.254 thỏa mãn TPP-TĐL4 35 160 0.95 1 0.96 145.92 71.351 thỏa mãn ĐL1-1 10 82 0.95 1 0.96 74.784 34.015 thỏa mãn ĐL1-2 10 82 0.95 1 0.96 74.784 19.871 thỏa mãn ĐL1-3 10 82 0.95 1 0.96 74.784 16.761 thỏa mãn ĐL1-4 10 82 0.95 1 0.96 74.784 7.332 thỏa mãn ĐL1-5 10 82 0.95 1 0.96 74.784 34.015 thỏa mãn ĐL1-6 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.893 thỏa mãn ĐL1-7 10 82 0.95 1 0.96 74.784 50.645 thỏa mãn ĐL1-8 16 105 0.95 1 0.96 95.76 86.447 thỏa mãn ĐL1-9 10 82 0.95 1 0.96 74.784 40.814 thỏa mãn ĐL1-10 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.893 thỏa mãn ĐL2-11 10 82 0.95 1 0.96 74.784 3.354 thỏa mãn ĐL2-12 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.257 thỏa mãn ĐL2-13 10 82 0.95 1 0.96 74.784 22.340 thỏa mãn ĐL2-14 10 82 0.95 1 0.96 74.784 10.357 thỏa mãn ĐL2-15 10 82 0.95 1 0.96 74.784 17.269 thỏa mãn ĐL2-16 10 82 0.95 1 0.96 74.784 7.594 thỏa mãn ĐL2-17 10 82 0.95 1 0.96 74.784 17.269 thỏa mãn Trang 67
  68. ĐL2-18 10 82 0.95 1 0.96 74.784 18.093 thỏa mãn ĐL2-19 10 82 0.95 1 0.96 74.784 4.992 thỏa mãn ĐL3-20 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.751 thỏa mãn ĐL3-21 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.751 thỏa mãn ĐL3-22 10 82 0.95 1 0.96 74.784 13.264 thỏa mãn ĐL3-23 10 82 0.95 1 0.96 74.784 40.814 thỏa mãn ĐL3-24 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.511 thỏa mãn ĐL3-25 10 82 0.95 1 0.96 74.784 4.770 thỏa mãn ĐL3-26 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.893 thỏa mãn ĐL3-30 10 82 0.95 1 0.96 74.784 10.851 thỏa mãn ĐL4-27 10 82 0.95 1 0.96 74.784 9.766 thỏa mãn ĐL4-28 10 82 0.95 1 0.96 74.784 37.984 thỏa mãn ĐL4-29 10 82 0.95 1 0.96 74.784 55.249 thỏa mãn ĐL4-31 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.081 thỏa mãn ĐL4-32 10 82 0.95 1 0.96 74.784 12.288 thỏa mãn ĐL4-33 10 82 0.95 1 0.96 74.784 10.856 thỏa mãn ĐL4-34 10 82 0.95 1 0.96 74.784 19.236 thỏa mãn ĐL4-35 10 82 0.95 1 0.96 74.784 19.129 thỏa mãn ĐL4-36 10 82 0.95 1 0.96 74.784 18.093 thỏa mãn ĐL4-37 10 82 0.95 1 0.96 74.784 14.474 thỏa mãn ĐL4-38 10 82 0.95 1 0.96 74.784 61.267 thỏa mãn ĐL4-39 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.011 thỏa mãn 4.1.2. Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng. Khi các động cơ mở máy sẽ gây sụt áp lớn, vì vậy mạng điện chiếu sáng được lấy điện từ tủ phân phối nhằm tránh ảnh hưởng tới chất lượng chiếu sáng. Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng là cáp đồng 3 pha , còn dây đến các bóng đèn là các dây 2 pha có trung tính . Tủ điện chiếu sáng được đặt ở ngay cửa vào của phân xưởng ( cùng 1 phía cửa với tủ phân phối ) để tiện cho việc bật tắt. Trang 68
  69. Chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, còn chiếu sáng cục bộ được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực( các tủ động lực ). 46,5 m B 42,5 m C 38,5 m O 19,5 m A D 38,5 m E 42,5 m F 46,5 m G Hình 4.2- Sơ đồ mạch điện chiếu sang - Mạng điện chiếu sáng được xây dựng với 6 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 9 bóng. Như vậy công suất mỗi mạch nhánh phải chịu là: 9.0,2 = 1,8 kW. Ta tính các mô men tải như sau: M0 = P0.l0 = 10,8.19,5 = 210,6 (kWm) M1 = P1.l1 = 1,8.46,5 = 83,7 (kWm) M2 = P2.l2 = 1,8.42,5 = 76,5 (kWm) M3 = P3.l3 = 1,8.38,5 = 69,3 (kWm) M4 = P4.l4 = 1,8.38,5 = 69,3 (kWm) M5 = P5.l5 = 1,8.42,5 = 76,5 (kWm) M6 = P6.l6 = 1,8.46,5 = 83,7 (kWm) - Mô men qui đổi: Mqd = M0+ .(M1+M2+M3+M4+M5 +M6) = 210,6 + 1,33.(83,7+76,5+69,3).2= 821,07 (kWm) Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện xác định theo bảng 5.pl.BT [1] ứng với mạch 2 pha có trung tính = 1,33 Ta phân bổ Ucp % . Có Ucp % của mạng chiếu sáng sẽ là : Trang 69
  70. ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP % = 3,5% - 0,04% = 3,46% Đoạn OA : Ucp = 2 % Vậy tiết diện của đoạn dây dẫn OA là: M qd 821,07 2 FOA 4,95(mm ) C. UcpOA 83.2 Tra bảng 4.pl [ 2], ứng với dây đồng của mạng 3 pha có trung tính có C= 83. Ta chọn dây có tiết diện 6 mm2. Như vậy hao tổn điện áp thực tế của đoạn OA là: M 821,07 U % qd 1,648% OA C.F 83.6 chon Hao tổn điện áp cho phép trên nhánh rẽ AB: ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA % = 3,46% - 1,648% =1,812 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AB: M AB 83,7 2 FAB 1,75(mm ) C. UcpAB 37.1,292 C =37 tra bảng 4.pl [2], ứng với dây đồng của mạng 2 pha có trung tính. Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2. Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AC: M AC 76,5 2 FAC 1,6(mm ) C. UcpAC 37.1,292 Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD: M AD 69,3 2 FAD 1,449(mm ) C. UcpAD 37.1,292 Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại ta được kết quả chọn tiết diện dây dẫn của mạng chiếu sáng ghi trong bảng sau: Trang 70
  71. Bảng 4.2: Tiết diện dây chiếu sáng Đoạn OA AB AC AD AE AF AG F mm2 6 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Nhận xét: do các dây mạch nhánh được chọn với tiết diện vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép . 4.2 Tính toán ngắn mạch Các dạng ngắn mạch thường xuyên xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch N(3), N(1,1), N1 . Trong đó ngắn mạch 3 pha là sự cố nghiêm trọng nhất vì vậy thường căn cứ vào ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thiết bị điện. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các thiết bị điện trong mạng cao áp cần xét đến 4 điểm ngắn mạch. Trong đó: - N: điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp (Ngắn mạch phía cao áp) - N1 đến N3: điểm ngắn mạch phía hạ để kiểm tra cáp và các thiết bị hạ áp trong phân xưởng 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế Hình 4.3: sơ đồ nguyên lý phía cao áp của mạng điện Hình 4.4: sơ đồ thay thế phía cao áp của mạng điện Khi tính toán ta coi công suất cấp cho điểm ngắn mạch là công suất định mức của máy cắt đầu đường dây.(6) Khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống được xác định theo công thức Trang 71
  72. 2 푈푡 푛 ồ푛= (Ω) 푆 Với Utb = 1, 05.Uđm, SN = 150(MVA) 2 Do đó: Xnguồn = (1,05.22) = 3,55(Ω) 150 Thông số đường dây nguồn - TBA: Dây D1, mã hiệu XPLE.35 có r0 = 0,524(Ω/km), x0 = 0, 13(Ω/km) , Icp = 160(A), L = 900(m) .퐿 0,524.0,9 = 0 1 = ( 푅 1 2 2 = 0,23 Ω) .퐿 0,16.0,9 0 1= =0,072 (Ω) 1 = 2 2 • tính toán ngắn mạch tại N R=푅 1=0,23 (Ω) X= 푛 ồ푛 + 1 = 3,55 + 0,072=3,62(Ω) Z= 푅2 + 2= 0,232 + 3,6212=3,63(Ω) 푈 22 Nên dòng ngắn mạch đ = =3,49(kA) = 푍 3 3.3,63 Dòng điện xung kích ixk = kxk. 2 . Trong mạng điện cao áp kxk=1.8 (7) thay số vào ta có: ixk = kxk. 2 . = 1,8. 2 .3,49 = 8,84 (kA) tính toán ngắn mạch phía hạ áp của mạng điện và kiểm tra sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế xét cho đoạn đường dây HT-TĐL1 Trang 72
  73. Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý phía hạ áp của mạng điện Hình 4.6:Sơ đồ thay thế phía hạ áp của mạng điện +Các thông số của sơ đồ thay thế Thông số Nguồn quy về phía hạ áp: 0,382 Xnguồn H = Xnguồn C.kMBA = 3,55. = 0,0796(W) 222 Thông số đường dây Nguồn – TBA quy về phía hạ áp: 0,382 R = R .k = 0,23. = 1,17.10- 5 (W) D1.H D1.C MBA 222 0,382 X = X .k = 0,072. = 3,58.10- 6 (W) D1.H D1.C MBA 222 Thông số TBA: Trạm có 2 MBA, mỗi ngày có Sđm = 160(kVA);∆P0 = 0,5(kW); ∆PN = 2,95(kW); ∆UN% = 4% 2 2 2 DPN .Udm 2,95.22 0,38 3 - 3 Rtba = 2 .kMBA = 2 . 2 .10 = 8,32.10 (W) 2.Sdm 2.160 22 2 2 2 DU N %.Udm 4.22 0,38 3 - 3 X tba = 2 .kMBA = 2 . 2 .10 = 11,28.10 (W) 2.Sdm 2.160 22 2 2 2 2 - 3 Þ Ztba = Rtba + X tba = 8,32 + 11,28 = 14,02.10 (W) Thông số các đường dây phía hạ áp: Trang 73
  74. ─ Dây D2 XLPE.500 có: r0 = 0,04(Ω/km); x0 = 0,053(Ω/km); LD1 = 0,00145(km) L 0,00145 R = r . D2 = 0,04. = 2,9.10- 5 (W) D2 0 2 2 L 0,00145 X = x . D2 = 0,053. = 3,84.10- 5 (W) D2 0 2 2 ─ Dây D3 XLPE.25 có: r0 = 1,15(Ω/km); x0 = 0,101(Ω/km); LD2 = 0,04473(km) RD3 = r0.LD3 = 1,15.0,04473 = 0,05(Ω) -3 XD3 = x0.LD3 = 0,101.0,04473=5.10 (Ω) • Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N1 Tính toán ngắn mạch -3 R1 = Rtba = 8,32.10 (Ω) -2 X1 = Xnguồn H + Xtba = 0,0796 + 1,128.10 = 0,091(Ω) X1 0,091 Với = - 3 = 10,94 R1 8,32.10 Þ kxk = 1,93 (Tra phụ lục A – bảng 6 phụ lục trang 457 sách bài tập) 2 2 - 3 2 2 Z = R1 + X1 = (8,32.10 ) + (0,091) = 0,091(W) U 0,38 Nên I = dm = = 2,41(kA) N1 3.Z 3.0,091 I xkN1 = 2.1,93.2,41= 6,58(kA) • Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N2 Tính ngắn mạch tại N2 -3 -5 -3 R2 = Rtba + RD2 = 8,32.10 + 2,9.10 = 8,35.10 (Ω) -2 -5 X2 = Xnguồn H + Xtba + RD2 = 0,091 + 1,128.10 + 2,9.10 = 0,102 (Ω) 2 2 - 3 2 2 Z = R2 + X 2 = (8,35.10 ) + (0,102) = 0,102(W) U 0,38 Nên I = dm = = 2,15(kA) N 2 3.Z 3.0,102 X 2 0,102 Với = - 3 = 12,2 R2 8,35.10 Trang 74
  75. Þ kxk = 1,93 (tra phụ lục A – bảng 6 trang 457 sách bài tập) I xk = 2.1,93.2,15 = 5,87(kA) • Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N3 Tính ngắn mạch tại N3 -3 R3 = Rtba + RD2 + RD3 = 8,35.10 + 0,05 = 0,058 (Ω) -2 -5 X3 = Xnguồn H + Xtba + RD2 = 0,091 + 1,128.10 + 2,9.10 = 0,102 (Ω) 2 2 2 2 Z = R3 + X 3 = (0,058) + (0,102) = 0,12(W) U 0,38 Nên I = dm = = 1,83(kA) N 3 3.Z 3.0,12 X 0,102 Với 3 = = 1,76 R3 0,058 Þ kxk = 1,2 (tra phụ lục A – bảng 6 phụ lục trang 457 sách bài tập) Þ I xk = 2.1,2.1,83 = 3,11(kA) 4.3 chọn thiết bị bảo vệ và đo lường Các thiết bị này phục vụ cho việc bảo vệ mạch điện, hỗ trợ cho mạch điện làm việc tin cậy, an toàn và giúp cho việc đo lường được chính xác. 4.3.1 chọn dao cách ly Dao cách ly làm nhiệm vụ cách ly giữa đường dây trung áp và trạm biến áp. Phục vụ cho việc kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị trạm biến áp. Điều kiện chọn dao cách ly là: -điện áp định mức UdmDCL ≥ Umạngđiện=22(kV) -dòng điện định mức 푆푡푡 308,04 IdmDCL ≥ 푙푣 = = =8.08 3푈đ 3.22 Ta chọn dao cách ly PBP(3)-24/8000(1) do công ty thiết bị Điện Đông Anh chế tạo có thông số Trang 75
  76. Trang 76
  77. Bảng 4.3: bảng thông số dao cách ly của dây dẫn nguồn-TBA Số lượng UdmDCL IdmDCL Iôđ Ixk Đơn gía 3 (kV) (kA) (kA/s) (kA) (.10 đ/bộ) 2 24 8000 112/4 300 2600 4.3.2 chọn máy cắt phụ tải Máy cắt phụ tải chọn theo điều kiện: Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt: -Điện áp định mức: Uđm>Uđm mạng=22 kV -Dòng điện định mức: Iđm>Ilv=8,08 A Ta chọn máy cắt không khí loại cố định 3cực 3WL1112-2CB32-1AA2 do Siemens chế tạo (2) có thông số cho trong bảng sau: Bảng Thông số MC Bảng 4.4: bảng thông số máy cắt phụ tải Đơn giá Số lượng Iđm(A) IN(kA) (USD/bộ) 1 1250 55 2707.13 4.3.3 cầu chì cao áp Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau: -điện áp định mức UdmCC ≥ Umạngđiện=22(kV) -dòng điện định mức 푞푡 푡.푆푡푡 1,4.160 IdmCC ≥ 푙푣 = = =5,88(A) 3푈đ 3.22 Chọn cầu chì cao áp ∏K do Nga chế tạo (3) ta có Bảng 4.5: bảng thông số cầu chì của dây dẫn nguồn-TBA Số Icắt Đơn giá UđmCC(kV) IđmCC(A) lượng (A) (103/bộ) Trang 77
  78. 2 24 30 12 1700 4.3.4 Thanh góp hạ áp của TBA Thanh góp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép Theo điều kiện phát nóng: 308,04 k1.k2.Icp Icb= =468,02(A) ≥ 3. 0,38 Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 700 (A) ⇒ k1.k2.Icp = 1.700 = 700 (A)> 468.02(A) (thỏa mãn) Ta có bảng thông số kỹ thuật Bảng 4.6: Bảng thông số thanh góp hạ ápcủa TBA Kích thước 0 0 Đơn giá (mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103 đ/ ) 40x5 700 0.1 0.214 60 4.1.5 Chọn aptomat bảo vệ TBA Aptomat tổng và aptomat phân đoạn được chọn theo các điều kiện sau: -điện áp định mức UdmAp ≥ Umạngđiện=0.38(kV) -dòng điện định mức 푞푡 푡.푆đ 1,4.160 IdmAp ≥ 푙푣 = = =340.33(A) 3푈đ 3.0.38 Chọn aptomat SA603-H do Nhật Bản chế tạo (5) ta có Bảng 4.7 bảng thông số aptomat tổng và aptomat phân đoạn của dây dẫn TBA Icắt Số cực Đơn giá UđmAp(kV) IđmAp(A) (A) (103/bộ) 380 600 85 3 4020 • kiểm tra thiết bị và dây cáp đã chọn Trang 78
  79. Kiểm tra dây cáp nguồn-TBA Cáp đã chọn được kiểm tra điều kiện phát nóng vì cậy ta chỉ kiểm tra ổn định nhiệt của dây cáp thỏa mãn khi: BN tk 2 Fmin I N . Fng tba 35(mm ) Ct Ct Với : Gía trị dòng điện ngắn mạch bap ha chạy qua thiết bị (A) 푡 : thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, thao đề bài 푡 =2,5(s) 푡: hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện cho trong bẳng 7.2.1 (8). Với dây cáp đồng có 푡=159 o Kiểm tra dây cáp từ TBA đến TPP theo biểu thức 3 BN tk 10 2,5 2 2 Fmin I N . 0.048. 1.5(mm ) 35(mm ) Ct Ct 159 o Kiểm tra thanh góp hạ áp của trạm biến áp Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện: BN tk 2 Fmin I N . Fthanhgóp 200(mm ) Ct Ct Trong đó: Ct: hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện(9).với thanh dẫn đồng có Ct=171 3 BN tk 10 2,5 2 2 Fmin I N . 0.048. 0.43(mm ) 200(mm ) Ct Ct 171 o Kiểm tra dao cách ly PBP-24/8000 Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép : Trang 79
  80. ixkDCL= 300 ( kA) ≥ ixkN=3,49(kA) thỏa mãn o Kiểm tra cầu chì cao áp loại ∏퐾 Dòng điện cắt định mức: IcắtCC= 12 ( kA) ≥ iN=3,49 (kA) thỏa mãn Vậy các thiết bị và dây cáp đã chọn phía cao áp đều thỏa mãn các điều kiện Trang 80
  81. Tài liệu tham khảo [1] Trần Quang Khánh.Giáo trình hệ thống cung cấp điện Nxb Khoa học và kỹ thuật 2014 [2] Trần Quang Khánh.Bài tập cung cấp điên Nxb Khoa học và kỹ thuật [3] Ngô Hồng Quang.Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV Nxb Khoa học và kỹ thuật. [4] Bảng giá thiết bị đóng cắt Siemens 2013 [5] Bảng giá máy biến áp ABB 2013 ( abb) Trang 81