Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện kim màu

Số liệu phụ tải

Bảng 1 và Hình 1 cung cấp cái nhìn tổng quan về phụ tải toàn nhà máy, bao gồm vị trí, diện tích, công suất đặt và yêu cầu cung cấp điện cho các phân xưởng Tỷ lệ xích trong Hình 1 giúp xác định kích thước thực tế của các phân xưởng, từ đó tính toán diện tích của chúng một cách chính xác.

Bảng 1 Phụ tải của nhà máy luyện kim mầu

TT Tên phân xưởng Công suRt đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ

1 Phân Xường (PX) luyện kim 3500 I

3 PX máy cán phôi tRm 1800 I

7 PX sửa chữa cơ khí theo tính toán III

9 Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm 400 III

10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Hình 1 Sơ đồ mặt bằng toàn bộ nhà máy

Bảng 2 và Hình 2 cho số liệu phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Bảng 2 Danh sách thiết bị của PX SCCK

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)

13 Máy bào giường một trụ 1 MC38 10

18 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8

19 Máy mài phẳng có trục đứng 1 373 10

20 Máy mài phẳng có trục nằm 1 371M 2,8

24 Máy ép tay kiểu vít 1 - -

27 Máy mài sắc các dao cắt gọt 1 3A625 2,8

TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)

Bộ phận sửa chữa cơ khí và điện

3 Máy tiện ren 3 IE6EM 3,2

9 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8

Hình 2 Sơ đồ mặt bằng toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí

Số liệu liên kết với nguồn

Điện áp nguồn có thể chọn giữa U = 35kV hoặc 22kV, tùy thuộc vào điện áp của các lưới hệ thống gần vị trí nhà máy cần thiết kế cung cấp điện Khi thiết kế, cần chọn điện áp phù hợp để kết nối hệ thống điện của nhà máy với lưới điện Dung lượng ngắn mạch phía hạ áp của trạm biến áp khu vực là 350 MVA, nhằm tính toán dòng ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện Đường dây cung cấp điện cho nhà máy sẽ sử dụng dây nhôm lõi thép (ACSR) được treo trên không, với khoảng cách từ nguồn tới nhà máy là 9 km Khoảng cách và công suất phụ tải sẽ giúp xác định sơ bộ điện áp kết nối với nguồn điện.

Yêu cầu thiết kế

- Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy

- Thiết kế mạng điện cao áp toàn nhà máy.

- Thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Tính toán nâng cao cosφ của toàn nhà máy

Các hình vẽ trong yêu cầu thiết kế

- Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy và các phương án thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

- Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà máy

- Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Sơ đồ mặt bằng và đi dây của phân xưởng sửa chữa cơ khí

- Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí

Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy

Phân loại phụ tải

Trong nhà máy, phụ tải được chia thành hai loại chính: phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực bao gồm các động cơ hoạt động trong các phân xưởng, trong khi phụ tải chiếu sáng liên quan đến các thiết bị chiếu sáng cần thiết cho hoạt động của nhà máy.

- Phụ tải động lực hoạt động liên tục thường làm việc ở chế độ dài hạn, thường được cRp điện 380V hoặc 220V

- Phụ tải chiếu sáng chiếm số lượng phần trăm không lớn vì vậy nhà máy được coi như là hộ tiêu thụ loại I

Các phương pháp tính toán phụ tải

1.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán cho tải động lực

- Phương pháp xác định theo hệ số và

Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết

: Hệ số nhu cầu tra từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng

: Công suRt đặt của các phân xưởng:

: Hệ số công suRt tính toán ra sổ tay, từ

- Xác định theo công suRt định mức

Sau khi hoàn tất thiết kế chi tiết cho từng phòng xưởng (PX), nhà máy cần có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, công suất và quy trình công nghệ của từng máy Tiếp theo, việc thiết kế mạng hạ áp cho PX sẽ được thực hiện, bắt đầu bằng việc xác định số liệu cho từng thiết bị và nhóm thiết bị trong PX.

Với nhóm động cơ có

(1.4) Với nhóm động cơ có

(1.5) Trong đó : là hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay) là hệ số cực đại tra bảng từ K và (số thiết bị dùng điện hiệu quả) sd

Xác định : Số động cơ có công suRt ≥ 1/2 công suRt của động cơ có công suRt max trong nhóm

Xác định : Tổng công suRt của các động cơ có công suRt ≥ 1/2 công suRt của động cơ có công suRt max trong nhóm.

P: Tổng công suRt nhóm n: Tổng số thiết bị trong nhóm

Từ và tra bảng PL I.5 được

Xác định theo công thức:

Khi tra bảng chỉ bắt đầu từ

Khi , được tính như sau:

: Hệ số tải (ở chế độ dài hạn = 0,9, ở chế độ ngắn hạn = 0,75)

Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi tính

Trong đó : là hệ số đóng điện

Ngoài việc quy đổi chế độ cũng cần quy đổi công suRt một pha về 3 pha Đối với điện áp pha: ; điện áp dây:

• Phụ tải phản kháng tính toán:

1.2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán cho tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suRt chiếu sáng trên một đơn vị diện tích ()

P0 SuRt chiếu sáng trên đơn vị S ()

S : Diện tích cần chiếu sáng ()

- Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào cho phù hợp

1.2.3 Tính phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng

1.2.4 Phụ tải tính toán toàn nhà máy

Hệ số được xác định theo từng trường hợp sau :

= 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2→ 4

= 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5→10

Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

1.3.1 Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng cơ khí

Trong mỗi phân xưởng, có sự hiện diện của nhiều thiết bị với công suất và chế độ hoạt động khác nhau Để xác định phương thức làm việc chính xác, việc phân nhóm các thiết bị điện là rất cần thiết Quy trình phân nhóm này dựa trên các yêu cầu cụ thể để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

- Việc thiết bị cùng nhóm cần phải ở gần nhau để giảm chiều dài dây dẫn (giảm đầu tư và tổn thRt)

- Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương thức cRp điện

- Tổng công suRt của các nhóm nên xRp xỉ nhau để giảm chủng loại tải động lực

- Số lượng thiết bị trong nhóm không quá nhiều vì đầu ra của tải động lực là: 8 đến 12.

Căn cứ vào các yêu cầu trên và vị trí các thiết bị trên sơ đồ mặt bằng PXSCCK ta chia thành 6 nhóm như hình vẽ sau:

Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí sau khi chia nhóm

STT Tên thiết bị Ký hiệu trên sơ đồ

Nhãn máy SL Pđm (kW)

3 Máy tiện ren 3 IE6EM 1 3,2 3,2

Tổng 14 44 Đồ án này sử dụng hệ số nhu cầu để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Hệ số nhu cầu được lựa chọn: 0,3

Công suRt đặt của nhóm 1 (kW)

Công suRt định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 1 (kW)

: Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 1

Bảng 1.2 Bảng phụ tải tính toán nhóm II

7 Máy mài tròn vạn năng 9 3130 1 2,8 2,8

Bảng 1.3 Bảng phụ tải tính toán nhóm III

4 Máy mài tròn vạn năng 18 312M 1 2,8 2,8

5 Máy mài phẳng có trục đứng 19 373 1 10 10

Bảng 1.4 Bảng phụ tải tính toán nhóm IV

5 Máy mài phẳng có trục nằm 20 371M 1 2,8 2,8

Bảng 1.5 Bảng phụ tải tính toán nhóm V

5 Máy bào giường một trụ 13 MC38 1 10 10

Bảng 1.6 Bảng phụ tải tính toán nhóm VI

Bảng 1.7 Bảng tổng hợp phụ tải tính toán của các nhóm

Nhóm K sd cosϕ Phụ tải tính toán

P tt (kW) Q tt (kVAr) S (kVA) tt

1.3.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí Đo trên hình vẽ ta được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Với tỉ lệ 1: 4500 ta tính được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Ta có công suRt chiếu sáng phân xưởng :

Ta được : chọn loại thiết bị chiếu sáng: Đèn sợi đốt (

1.3.3 Xác định tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Có n = 6 nhóm, chọn hệ số đồng thời: K = 0,85 đt

Công suRt động lực tác dụng toàn phân xưởng là:

Công suRt động lực phản kháng toàn phân xưởng là :

Xác định PTTT của PXSCCK:

Hệ số công suRt toàn phân xưởng:

Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại

Do chỉ biết công suRt đặt và diện tích của nhà xưởng nên ta dùng phương pháp tính PTTT theo công suRt đặt và hệ số

Các công thức cần sử dụng:

Tra bảng PLI.3 để tìm và ,

- Phụ tải chiếu sáng trong đó S: diện tích cần chiếu sáng.

Tra PLI.2 tìm P (công suRt chiếu sáng ) 0

- Tính S của từng phân xưởng: tp

Tính toán tương tự như PXSCCK ta thu được bảng phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại.

3 PX máy cán phôi tRm 1800 1558 0,5 0,6 15 900 23,4 923,4 1200,0 1514,1

7 PX sửa chữa cơ khí - 1273 0,3 0,6 15 82.7 19,1 101,8 110,3 150,1

9 Ban Quản lý và Phòng

Bảng 1.8 Bảng tổng hợp phụ tải tính toán các phân xưởng

Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

LRy hệ số đồng thời của nhà máy

Hệ số công suRt toàn nhà máy:

Xác định biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy

1.6.1 Biểu đồ phụ tải điện

Ta cần xác định biểu đồ phụ tải để xác định vị trí đặt các trạm biến áp một cách hợp lý trên mặt bằng của nhà máy.

Biểu đồ phụ tải cung cấp cái nhìn tổng quát về bố trí thiết bị và cường độ tiêu thụ điện tại từng điểm tải, giúp xác định mật độ phân bố phụ tải trên sơ đồ tổng thể Từ đó, việc lựa chọn vị trí hợp lý cho trạm biến áp trở nên dễ dàng hơn Biểu đồ này có thể được xây dựng bằng cách biểu thị phụ tải của các điểm dưới dạng hình tròn với bán kính r.

: là công suRt tính toán của phân xưởng thứ i m : là tỷ lệ xích tùy chọn, lRy

Hình 1.2 Vòng tròn phụ tải

Vòng tròn phụ tải được chia thành hai phần: phần gạch ngang đại diện cho phụ tải động lực và phần màu trắng cho phụ tải chiếu sáng Độ lớn của góc trong vòng tròn phản ánh mức công suất tính toán cho chiếu sáng.

Tính toán cho phòng thí nghiệm:

Phòng thí nghiệm có các thông số sau:

Trong đó lRy hệ số

Các phân xưởng còn lại được tính toán tương tự, số liệu cho trong bảng sau:

Bảng 1.9 Bảng phụ tải điện của các phân xưởng

STT Tên phân xưởng P (kW) cs P (kW) px S (kVA) px Tâm PX R

3 PX máy cán phôi tRm 23,4 923,4 1514,1 72,18 27,71 12,7 9,1

7 PX sửa chữa cơ khí 19,1 101,8 150,1 21,54 65,98 4,0 67,5

9 Ban Quản lý và Phòng

Tâm phụ tải điện là điểm quy ước nào đó sao cho thỏa mãn điều kiện mô-men phụ tải đạt giá trị cực tiểu.

: Công suRt của phụ tải thứ i.

: Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải.

Tọa độ tâm phụ tải M(x0;y0) được xác định như sau:

: Công suRt toàn phần của phụ tải thứ i.

(x ;yi i) : Toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục tọa độ tuỳ ý chọn.

Tâm phụ tải là vị trí lý tưởng để lắp đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực, giúp giảm chi phí đầu tư và tổn thất điện năng trên đường dây.

Hình 1.3 Sơ đồ phân bố phụ tải toàn nhà máy luyện kim màu

Thiết kế mạng điện cao áp

Xác định điện áp liên kết với nguồn

Ta có biểu thức kinh nghiệm để xác định điện áp liên kết với nguồn là:

- L : khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)

- P : Công suRt tính toán tác dụng của toàn nhà máy (kW)

Với số liệu đề bài cho, ta có : L = 9 km , P = 7619,8 kW

Từ đó ta chọn mạng điện trung áp với điện áp

Đề xuRt phương án sơ đồ cung cRp điê S n

2.2.1 Tâm phụ tải Đã xác định ở mục 6.1 chương I, ta có tâm phụ tải đặt trạm biến áp trung gian hoặc tủ phân phối trung tâm cRp điện cho các phân xưởng trong nhà máy là:

2.2.2 Phương án sử dụng trạm nguồn

- Dùng trạm biến áp trung gian (TBATG)

- Dùng trạm phân phối trung tâm (TPPTT)

2.2.3 Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm (TBATT)

Nguồn 35 kV từ hệ thống về qua TBATT được hạ xuống cRp điện áp 10 kV để cung cRp cho các TBA phân xưởng.

Việc giảm vốn đầu tư cho mạng điện cao áp và các trạm biến áp phân xưởng mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm việc vận hành thuận lợi hơn và cải thiện độ tin cậy trong cung cấp điện.

Nhược điểm của việc xây dựng trạm biến áp (TBA) là gia tăng tổn thất trong mạng điện cao áp Việc lựa chọn các trạm biến áp phân xưởng cần tuân theo các nguyên tắc nhất định để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

1 Vị trí TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau : gần tâm phụ tải , thuận tiện cho việc vận chuyển , lắp đặt , vận hành , sửa chữa ,an toàn về kinh tế

2 Số lượng máy biến áp (MBA) đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cRp điện của phụ tải Các TBA cung cRp cho hộ tiêu thụ loại I và loại II nên đặt 2 MBA , phụ tải loại III chỉ cần 1 MBA

3 Dung lượng các MBA được lựa chọn theo điều kiện:

: là số máy biến áp trong trạm

Hệ số điều chỉnh công suất định mức của máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện vận hành Tuy nhiên, trong đồ án này, chúng tôi chọn các máy biến áp sản xuất tại Việt Nam, do đó hệ số hiệu chỉnh được xem như bằng 1.

Ngoài ra công suRt máy biến áp còn phải thỏa mãn điều kiện kiểm tra quá tải khi xảy ra sự cố:

Hệ số quá tải của máy biến áp được xác định khi thiết bị hoạt động quá công suất trong 5 ngày, mỗi ngày 6 giờ Trước khi xảy ra tình trạng quá tải, cần ghi nhận hệ số tải của máy biến áp để đánh giá hiệu suất hoạt động.

Khi xảy ra sự cố với một máy biến áp (MBA), việc cắt giảm phụ tải loại III là cần thiết để giảm tải cho MBA Giả thiết rằng các hộ loại I có thể cắt giảm 30% phụ tải loại III trong trường hợp sự cố, điều này sẽ giúp giảm áp lực lên MBA và đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định hơn.

Do nhà máy thuộc loại phụ tải I nên TBATT cần đặt 2 MBA với công suRt chọn theo điều kiện :

Vậy MBA trung gian 35/10,5 kV cần chọn có = 5600 kVA Kiểm tra điều kiện (2.3)

Trước khi đề xuRt phương án cần phân loại phụ tải nhà máy.

Bảng 2.1 Bảng phụ tải của nhà máy luyện kim màu

TT Tên phân xưởng Loại hộ tiêu thụ

1 Phân Xường (PX) luyện kim I

3 PX máy cán phôi tRm I

7 PX sửa chữa cơ khí III

9 Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm III

Phương án này sử dụng 6 TBA phân xưởng như sau

Trạm cRp điện cho PX luyện kim và trạm bơm Do 2 phân xưởng là phụ tải loại I nên Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Vậy ta chọn hai máy biến áp 10/0,4 kV có

Trạm cRp điện cho PX lò Martin Công suRt mỗi MBA: Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Vậy ta chọn máy hai biến áp 10/0,4 kV có

Trạm cRp điện cho PX máy cán phôi tRm Công suRt mỗi MBA: Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho PX cán nóng Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho PX cán nguội , Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm.

Công suRt mỗi MBA: Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho PX tôn và PX sửa chữa cơ khí Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Vậy ta chọn hai máy biến áp 10/0,4 có

Phương án 2 sử dụng 7 TBA phân xưởng, trong đó các trạm B2, B4, B6 giống như phương án 1 Còn các trạm còn lại như sau

Trạm cRp điện cho PX luyện kim Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho PX máy cán phôi tRm, Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm

Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho PX cán nguội Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Trạm cRp điện cho Trạm bơm Công suRt mỗi MBA : Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Ta có bảng kết quả lựa chọn trạm biến áp phân xưởng trong 2 phương án trên

Bảng 2.2 Phương án chọn TBA phân xưởng

Phân xưởng S (kVA) Số máy tt S (kVA) đm Tên trạm

PX luyện kim và trạm bơm 3302,6 2 1800 B1

PX máy cán phôi tRm 1514,1 2 1000 B3

PX cán nguội, Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm

PX máy cán phôi tRm, Ban

Quản lý và Phòng Thí nghiệm 1892,15 2 1000 B3

PX tôn và PX sửa chữa cơ khí

2.2.4 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) Điện năng từ hệ thống cRp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT.

Quản lý và vận hành mạng điện cao áp tại nhà máy mang lại nhiều lợi ích, giúp giảm thiểu tổn thất trong hệ thống và nâng cao độ tin cậy của nguồn cung cấp điện.

- Nhược điểm : Vốn đầu tư lớn do phải xây dựng TPPTT.

Khi nguồn điện có điện áp thấp (U ≤ 35 kV) và công suất của các phân xưởng lớn, việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu (TPPTT) là phổ biến Trong trường hợp này, các máy biến áp phân xưởng thường có tỷ số biến đổi là 35/0,4 kV.

Các phương án sử dụng TPPTT

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4

Máy biến áp trung tâm

Máy biến áp trung tâm Trạm phân phối trung tâm

Trạm phân phối trung tâm

Máy biến áp phân xưởng

Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp

CRp điện áp sơ đồ tia và liên thông

Máy cắt Máy cắt loại Máy cắt loại Máy cắt loại Máy cắt loại

Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án hợp lý

2.3.1 Các công thức tính toán

2.3.1.1 Hàm chi phí tính toán

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, chúng ta cần tính toán hàm chi phí và chỉ tập trung vào những điểm khác biệt giữa các phương án nhằm giảm thiểu khối lượng tính toán.

- : hệ số khRu hao vận hành , với đường cáp và trạm lRy

- : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư , ở Việt Nam lRy

- K : Vốn đầu tư , trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ cần kể những phần khác nhau trong sơ đồ cRp điện.

- c : giá tiền 1kWh tổn thRt điện năng , đ/kWh.

- : tổn thRt điện năng trong mạng cao áp và hạ áp xí nghiệp.

2.3.1.2 Tổn thRt điện năng trong máy biến áp Để xác định tổn thRt điện năng trong các trạm biến áp, ta sử dụng công thức

T: thời gian đóng điện của máy biến áp (thông thường T = 8760 h)

: thời gian tổn thRt công suRt lớn nhRt, xác định theo công thức:

(2.6) : số máy biến áp trong trạm

Tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch là hai yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của máy biến áp Công suất tính toán của máy biến áp được xác định dựa trên công suất định mức của thiết bị.

Nhà máy làm việc ba ca, với Vậy

2.3.1.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn, tính toán tổn thRt trên đường dây

Vì các đường dây cao áp cRp điện cho xí nghiệp thường ngắn, chúng thường được chọn theo điều kiện kinh tế ( tức mật độ dòng kinh tế J )kt

- : dòng điện tính toán cực đại

(Tra bảng B 2.10 trang 31, thiết kế cRp điện của Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006)

Chọn dây phân phối là cáp đồng, với = 5000 (h) thì

Dựa vào tính được , tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhRt và kiểm tra điều kiện phát nóng :

- dòng điện khi sảy ra sự cố đứt 1 cáp ,

- : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ ,

- : hệ số điều chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh Với các rãnh đặt 2 cáp , mỗi cáp cách nhau 300mm thì

- : dòng điện cho phép dây dẫn được chọn

Khi cần có thể kiểm tra lại theo điều kiện tổn thRt điện áp và phát nóng

(2.10)Trong đó: ΔU là tổn thRt điện áp cho phép, đối với mạng cao áp lRy: cp

(2.11) Tổn thRt cống suRt tác dụng trên đường dây :

R là điện trở đường dây và được tính bởi công thức:

Với n là số dây song song là điện trở trên 1 km đường dây

L là chiều dài đường dây (km )

2.3.2.1 Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục 2.2.3.1 ta có kết quả lựa chọn MBA:

Bảng 2.4 Máy biến áp các trạm phương án 1

Tên TBA S (kVA) đm U / U c h ∆P 0 (kW) ∆P n (kW) I % 0 U % n Số máy Đơn giá

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là: (triệu VNĐ)

Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau :

Bảng 2.5 Tổn thRt điện năng trong các TBA phương án 1

Tên TBA Số máy S (kVA) tt S đm (kVA) ∆ P 0 (kW) ∆ P n (kW) ∆A (kWh)

→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là

2.3.2.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn

1 Chọn tiết diện dây cáp từ TBATG về TBA phân xưởng

Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 6 đến 10 kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.

Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TBATG về TBA phân xưởng B1 là :

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 30,8 (

Trong bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, chúng ta có thể lựa chọn cáp với tiết diện gần nhất là F = 35 và dòng điện định mức là 170 A Để đảm bảo an toàn, cần kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11).

Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 70 có = 245 A Kiểm tra lại điều kiện phát nóng thỏa mãn

Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại Kết quả ghi trong bảng 2.6

Cáp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt

Tra phụ lục PL 4.24 ta chọn tiết diện 4G70 có tiết diện , = 246 A.

- Cáp B1-8 dẫn điện đến phụ tải loại I được chọn như sau :

Kiểm tra điều kiện phát nóng

Vậy ta chọn cáp mỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt có

F = 630 , = 1088 A Dây trung tính có tiết diện 400

Cáp B5-9 dẫn điện đến phụ tải loại III được chọn là cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuất, với thông số F = 300 và dòng điện 693 A Dây trung tính có tiết diện 180 mm².

Bảng 2.6 Dây dẫn phương án 1 Đường cáp S tt

→ Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)

2.3.2.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có = 0,342 Ω/km, L = 70 m

Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12)

Tương tự với các đường cáp khác Ta có bảng

Bảng 2.7 Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 1 Đường cáp S (kVA) tt F (mm ) 2 Số dây L (m) r 0 ( /km) Ω R ( Ω) ∆ P (kW)

→ Tổng tổn thRt điện năng trên đường dây là :

2.3.2.4 Xác định và tính toán vốn đầu tư mua máy cắt

Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :

- 12 máy cắt cRp điện tại đầu 6 đường dây kép cRp điện cho các TBA phân xưởng.

- 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATG

- 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung gian.

- 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung gian.

Vậy ta có bảng tính giá tiền sau:

Bảng 2.8 Máy cắt phương án 1

CRp (kV) Số lượng Đơn giá (10 đ) 6 Thành tiền (10 đ) 6

→ Tổng tổn chi phí mua máy cắt là: (triệu VNĐ)

2.3.2.5 Tổng chi phí cho toàn bộ phương án 1

- Tổng tổn thRt điện năng trong mạng cao áp nhà máy :

- Chi phí tính toán phương án I:

( c = 2000 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuRt)

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục 2.2.3.2 ta có kết quả lựa chọn MBA:

Tên TBA S (kVA) đm U / U c h ∆P 0 (kW) ∆P n (kW) I 0 % U n % Số máy Đơn giá

Tổn thRt điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.5):

Tên TBA Số máy S (kVA) tt S (kVA) đm ∆ P 0 (kW) ∆ P n (kW) ∆A (kWh)

1 Chọn tiết diện dây cáp từ TBATG về TBA phân xưởng

Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 6 đến 10 kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.

Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TBATG về TBA phân xưởng B1 là :

Trong bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, chúng ta có thể chọn cáp có tiết diện gần nhất là F = 25, với dòng điện 140 A Để đảm bảo an toàn, cần kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11).

Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 35 có = 170 A Kiểm tra lại điều kiện phát nóng thỏa mãn

Cáp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt

Tra phụ lục PL 4.24 ta chọn tiết diện 4G70 có tiết diện , = 246 A.

- Cáp B3-9 dẫn điện đến phụ tải loại III được chọn như sau :

Vậy ta chọn mỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt có

F = 300 , = 693 A Dây trung tính có tiết diện 185 Đường cáp S tt

(mm 2 ) F (mm 2 ) I cp (A) Số dây L (m) Đơn giá

Bảng 2.11 Dây dẫn phương án 2

2.3.3.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*35) có = 0,668 Ω/km, L = 70 m

Tổng có 17 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :

- 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATG

- 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung gian.

- 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung gian.

→ Tổng tổn chi phí mua máy cắt là: (triệu VNĐ)

- Chi phí tính toán phương án II :

Hình 2.7 Phương án 3 2.3.4.1 Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng ở mục 2.2.3.1 ta có kết quả lựa chọn MBA:

Tên TBA S (kVA) đm U / U c h ∆P 0 (kW) ∆P n (kW) I 0 % U % n Số máy Đơn giá

Tổn thRt điện năng trong TBA B1 tính theo công thức (2.5):

1 Chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng

Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 18 đến 36kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.

Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TPPTT về TBA phân xưởng B1 là :

Trong bảng PL 4.58 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, chúng ta có thể chọn cáp với tiết diện gần nhất là F = 50 và dòng điện 205 A Để đảm bảo an toàn, cần kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11).

0,93.205 = 190,65 (A) > = 2.27,24 = 54,48 (A) Thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Cáp hạ áp được lựa chọn theo phương án I Đường cáp S tt

Bảng 2.16 Dây dẫn phương án 3

2.3.4.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây Đường cáp TPPTT-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có = 0,494 Ω/km, L = 70 m

Bảng 2.17 Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 3 Đường cáp S (kVA) tt F (mm ) 2 Số dây L (m) r ( /km) R ( P (kW)

Tổng có 15 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :

- 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV ở TPPT

→ Tổng tổn chi phí mau máy cắt là: (triệu VNĐ)

- Chi phí tính toán phương án III :

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng ở mục 2.2.3.2 ta có kết quả lựa chọn MBA:

Tên TBA S (kVA) đm U / U c h ∆P 0 (kW) ∆P n (kW) I 0 % U % n Số máy Đơn giá

Tổn thRt điện năng trong TBA B1 tính theo công thức (2.5):

1 Chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng

Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 18 đến 36kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.

Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TPPTT về TBA phân xưởng B1 là :

Trong bảng PL 4.58 của sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, chúng ta có thể chọn cáp với tiết diện gần nhất là F = 50 và dòng điện định mức là 205 A Để đảm bảo an toàn, cần kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11).

0,93.205 = 190,65 (A) > = 2.27,24 = 44,28 (A) Thỏa mãn điều kiện phát nóng.

Cáp hạ áp được lựa chọn theo phương án II

Bảng 2.21 Dây dẫn phương án 4 Đường cáp S tt

2.3.5.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây Đường cáp TPPTT-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có = 0,494 Ω/km, L = 70 m

Tổng có 17 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :

- 2 máy cắt 35kV ở đầu vào TPPTT của 2 lộ đường dây trên không.

→ Tổng tổn chi phí mau máy cắt là: (triệu VNĐ)

- Chi phí tính toán phương án IV :

Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau :

Bảng 2.24 Tổng hợp các phương án

Phương án Vốn đầu tư (10 đ) 6 Tổng tổn thất điện năng (kWh) Chi phí tính toán (10 đ) 6

Dựa vào bảng tổng kết, Phương án III cho thấy vốn đầu tư, chi phí tính toán và tổn thất điện năng thấp nhất Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn Phương án III làm phương án thiết kế chi tiết.

Thiết kế chi tiết cho sơ đồ đã chọn

2.4.1 Đường dây đi từ trạm biến áp khu vực đến TPPTT Đường dây đi từ nguồn đến TBATG dài 9 km ta sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép Tra bảng với Vậy: n: là số mạch (hay lộ) đường dây

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện , AC – 70 có

Với dây AC-70, ta chọn khoảng cách trung bình hình học là 2 m, tra bảng thông số ta có Trở kháng của đường dây:

Cảm kháng của đường dây:

Kiểm tra theo điều kiện sự cố: giả sử khi đứt một dây, dây còn lại sẽ chuyển tải toàn bộ công suRt

Tổn thRt điện áp trên dây dẫn là:

Như vậy dây cáp đã chọn là phù hợp

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là kiểm tra tính ổn định động và nhiệt của thiết bị và dây dẫn khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch được tính toán chủ yếu là dòng ngắn mạch 3 pha Đối với tính toán ngắn mạch ở phía cao áp, do không nắm rõ cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia, ta có thể tính gần đúng điện kháng của hệ thống thông qua công suất ngắn mạch ở phía hạ áp của thiết bị Hơn nữa, trong quá trình này, hệ thống được giả định có công suất vô cùng lớn.

Trong tính toán ngắn mạch ở lưới trung áp ta có các giả thiết sau làm đơn giản quá trình tính toán ngắn mạch.

- Ngắn mạch là xa nguồn do đó điện áp không bị suy giảm.

- Gom các nguồn thành nguồn đẳng trị và điện kháng đẳng trị Để lựa chọn , kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính 13 điểm ngắn mạch :

- : điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp

- ,…, : điểm ngắn mạch phía cao áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết

- ,…,: Điểm ngắn mạch phía hạ áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra aptomat tổng của trạm. Điện kháng hệ thống xác định theo công thức

(2.14) Trong đó: là dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực Ở đây

Vậy: Điện trở và điện kháng của đường dây:

Dòng ngắn mạch 3 pha được xác định theo công thức :

Trị số dòng ngắn mạch xung kích :

Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Hình 2.9 Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía cao áp và phía hạ áp

Bảng 2.25 Thông số đường dây trên không và đường dây cao áp Đường cáp Số dây F (mm ) 2 L (m) r ( 0 Ω/km) x 0 ( /km) Ω R ( ) Ω X ( ) Ω

- Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm trên thanh cái của TPPTT

- Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm trên thanh góp phía cao áp của TBAPX B1 (Ω)

Các điểm ngắn mạch khác được tính toán tương tự

Bảng 2.26 Tính toán dòng ngắn mạch phía cao áp TBAPX Điểm ngắn mạch L (m) r 0 ( Ω/km) x 0 ( Ω/km) R Ni ( Ω) X Ni ( Ω) I Ni (kA) i xkNi (kA)

Tính dòng ngắn mạch tại điểm trên thanh góp phía hạ áp của máy biến áp B1 được thực hiện bằng cách quy đổi điện trở và điện kháng của máy biến áp này Công thức tính toán được áp dụng để xác định giá trị (Ω) tương ứng, đảm bảo tính chính xác trong quá trình phân tích và thiết kế hệ thống điện.

Bảng 2.27 Tính toán dòng ngắn mạch phía hạ áp TBAPX Điểm ngắn mạch S (kVA) đm ∆P n (kW) U n % R N'i (Ω ) X N'i ( ) Ω I N'i (kA) i xkN'i (kA)

- Kiểm tra cáp trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt

: Tiết diện ổn định nhiệt của cáp

: Hệ số nhiệt phát nóng giớ hạn của cáp Với cáp đồng

: Dòng ngắn mạch 3 pha xác lập

: Thời gian quy đổi, lRy (s)

Xét đoạn cáp trung áp từ TPPTT đến TBAPX B4 có dòng ngắn mạch lớn nhRt:

(mm ) 2 mm , Suy ra cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện 2

2.4.3 Lựa chọn sơ đồ TPPTT

TPPTT là điểm nhận điện trực tiếp từ hệ thống để cung cấp cho nhà máy, vì vậy việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn đến an toàn cung cấp điện Sơ đồ này cần đáp ứng các điều kiện cơ bản để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình cung cấp điện cho nhà máy.

- Đảm bảo cung cRp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải.

- Rõ ràng và thuận tiện trong vận hành, xử lý sự cố; an toàn lúc vận hành, sửa chữa

- Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Do nhà máy luyện kim màu là hộ tiêu thụ loại I nên ta chọn sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho TPPTT:

- Máy cắt liên lạc giữa 2 phân đoạn là máy cắt hợp bộ.

- Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm, trên mỗi phân đoạn thanh góp ta bố trí một chống sét van.

- Mỗi phân đoạn thanh góp được trang bị một MBA đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đRt 1 pha trên cáp 35 kV.

Dòng cưỡng bức chạy qua máy cắt là:

Lựa chọn máy cắt SF6 8DA10 do Siemens chế tạo có các thông số sau:

Bảng 2.28 Thông số máy cắt được chọn Loại tủ U (kV)đm I (A) của thanh cáiđm I (kA) maxN I (kA) 1-3sN

Kiểm tra điều kiện chọn máy cắt:

- Dòng điện lâu dài định mức (A): (2.19)

- Dòng điện cắt định mức (kA): (2.20)

- Công suRt cắt định mức (MVA): (2.21)

- Dòng điện ổn định động: (kA): (2.22)

- Dòng điện ổn định nhiệt (kA): (2.23)

Thanh góp, hay còn gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn, là thành phần quan trọng trong các tủ phân phối, tủ động lực hạ áp, tủ máy cắt và các trạm phân phối Đặc biệt, trong các trạm phân phối, thanh góp mềm thường được sử dụng để đảm bảo hiệu suất và độ linh hoạt.

Chọn dòng phát nóng phù hợp hoặc dựa trên mật độ dòng kinh tế, sau đó kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt cho dòng ngắn mạch.

Trong đó: khi thanh góp đặt đứng khi thanh góp được đặt nằm ngang là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

- Khả năng ổn định động

(2.25) : là ứng suRt cho phép

: là ứng suRt tính toán dưới tác dụng của lực điện động dòng ngắn mạch.

Lựa chọn thanh góp bằng đồng do Siemens chế tạo có các thông số:

Bảng 2.29 Thông số thanh góp được chọn

30 x 4 120 475 0,167 0,189 2.4.3.3 Máy biến điện áp BU

Máy biến áp đo lường, hay còn gọi là máy biến điện áp (BU; TU), có chức năng chuyển đổi nguồn điện sơ cấp xuống mức 100V để phục vụ cho mạch đo lường và bảo vệ tín hiệu điều khiển.

Máy biến áp đo lường được sản xuất với điện áp từ 3kV trở lên, bao gồm cả loại khô và loại có dầu Máy biến áp khô thường được lắp đặt trong nhà, trong khi máy biến áp dầu có thể được đặt ở nhiều vị trí khác nhau Cả hai loại máy đều có thể được chế tạo dưới dạng một pha hoặc ba pha Đặc biệt, máy BU 3 pha 5 trụ (sao 0 sao 0 tam giác hở) không chỉ thực hiện chức năng thông thường mà còn có cuộn tam giác hở để báo chạm đRt 1 pha.

Lựa chọn BU theo các điều kiện sau:

Lựa chọn máy biến điện áp 4MR66 (có hai thanh góp) do Siemens chế tạo, các thông số:

Bảng 2.30 Thông số BU được chọn Loại CRp điện áp (kV) U (kV)1đm U (V)2đm Stải đm (VA)

2.4.3.4 Máy biến dòng điện BI

Máy biến dòng là thiết bị chuyển đổi dòng sơ cấp có trị số lớn xuống 5A, phục vụ cho việc cung cấp nguồn dòng cho các mạch đo lường và bảo vệ tín hiệu điều khiển Các máy biến dòng thường được sản xuất với năm cấp chính xác là 0,2; 0,5; 1; 3; và 10, với ký hiệu là BI Việc lựa chọn máy biến dòng cần dựa trên các điều kiện cụ thể để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong ứng dụng.

- CRp chính xác của BI phải phù hợp với cRp chính xác của các dụng cụ nối với BI phía thứ cRp.

Lựa chọn máy biến dòng 4ME16 do Siemens chế tạo

Bảng 2.31 Thông số BI được chọnLoại Uđm (kV) I (A)1đm I (A)2đm I (kA)ôđn I (kA)ôđđ

Chống sét van có nhiệm vụ bảo vệ đường dây trên không khỏi sét đánh, ngăn chặn dòng sét xâm nhập vào trạm biến áp và trạm phân phối Thiết bị này được chế tạo từ điện trở phi tuyến, có điện áp định mức phù hợp với lưới điện Khi không có sét, điện trở của chống sét van rất lớn, ngăn cản dòng điện đi qua; nhưng khi có sét, điện trở giảm xuống đến 0, cho phép dòng sét được dẫn xuống đất an toàn Tại các trạm phân phối trung áp, thường kết hợp tủ hợp bộ với máy biến áp, thiết bị đo lường và chống sét van để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Chống sét van có thể đặt ở một trong hai vị trí sau đây:

Trước dao cách ly, dòng sét không thể đi qua, tuy nhiên phương án này gặp khó khăn trong quá trình vận hành và sửa chữa Khi cần thay thế van chống sét, việc cắt máy cắt tại trạm trung tâm là cần thiết.

Dao cách ly rất tiện lợi cho việc kiểm tra, nhưng dòng sét có thể đi qua và làm hỏng thiết bị này Để đảm bảo an toàn, nên lựa chọn chống sét van 3EH2 của Siemens với khả năng chịu đựng lên đến 6 kV.

Bảng 2.32 Thông số chống sét van được chọn

Loại Uđm (kV) Ulv max (kV) Ipđ đm (kA)

2.4.4 Lựa chọn sơ đồ TBA phân xưởng

Các trạm biến áp phân phối (TBAPX) được đặt gần thành phố phát triển thường chỉ cần trang bị cầu chì và dao cách ly ở phía cao áp Dao cách ly có chức năng tách MBA trong quá trình sửa chữa, trong khi cầu chì giúp bảo vệ MBA khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch.

Phía hạ áp của aptomat tổng và các aptomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn Aptomat này chỉ ở trạng thái mở và sẽ đóng lại khi có sự cố xảy ra với một MBA, nhằm cung cấp điện cho các phụ tải trong phân đoạn gặp sự cố.

Dao cách ly có chức năng cách ly phần mang điện và không mang điện, tạo khoảng cách an toàn trong quá trình sửa chữa và bảo trì thiết bị Trong một số trường hợp, dao cách ly cũng có thể đóng cắt dòng tải nhỏ Để thuận tiện cho việc mua sắm và lắp đặt, nên sử dụng một loại dao cách ly chung cho tất cả các trạm biến áp Việc chọn dao cách ly cần dựa trên các điều kiện cụ thể.

- Điện áp định mức (kV) :

- Dòng điện ổn định động cho phép (kA) :

- Dòng điện ổn định nhiệt (kA) :

Dòng điện lớn nhRt chạy qua dao cách ly được xét khi MBA có công suRt lớn nhRt bị quá tải 40% :

Vậy ta chọn loại dao cách ly 3DC – 36 kV do Siemens chế tạo:

Bảng 2.33 Thông số dao cách ly được chọn

Loại Uđm DCL (kV) Iđm DCL (A) I (kA)Nt i (kA)ôđđ

Chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho lưới điện từ 35 kV trở xuống Cầu chì thường được dùng ở các vị trí sau :

- Bảo vệ MBA đo lường ở các cRp điện áp.

- Kết hợp với cầu dao phụ tải tạo thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường dây trung áp

Sơ đồ chi tiết mạng cao áp của nhà máy

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của nhà máy

Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Đặt vRn đề

Mạng điện hạ áp của phân xưởng lRy được cung cấp từ các trạm biến áp với điện áp 0,4 kV Nguồn điện từ các trạm biến áp được phân phối qua các tủ phân phối và tủ động lực đến từng máy móc trong phân xưởng Thiết kế mạng điện hạ áp yêu cầu lựa chọn hợp lý các tủ phân phối, tủ động lực, thiết bị đóng cắt và bố trí đi dây sao cho đảm bảo tính kỹ thuật và thẩm mỹ trong không gian làm việc.

Sơ đồ tổng quát mạng hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Để cung cấp điện cho xưởng, chúng ta áp dụng sơ đồ hỗn hợp Nguồn điện từ TBA B6 được chuyển đến tủ phân phối của phân xưởng SCCK, có nhiệm vụ cung cấp điện cho 7 tủ động lực (TĐL) tại 6 nhóm thiết bị đã được phân chia ở chương I và 1 tủ chiếu sáng.

Tủ phân phối, tủ động lực và tủ chiếu sáng được thiết kế theo sơ đồ hình tia nhằm tối ưu hóa quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực cung cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, trong đó các phụ tải lớn và quan trọng nhận điện trực tiếp từ thanh cái, còn các phụ tải nhỏ hơn được kết nối theo sơ đồ liên thông Để nâng cao độ tin cậy và dễ dàng thao tác, các aptomat được lắp đặt ở đầu vào và ra của tủ, có chức năng đóng cắt và bảo vệ quá tải cũng như ngắn mạch cho thiết bị trong phân xưởng.

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát mạng hạ áp động lực của PXSSCK

Sơ bộ lựa chọn các thiết bị điện

3.3.1 Thiết bị tủ hạ áp Ở chương II ta đã xác định được Aptomat tổng A là M25 và Aptomat nhánh A là 0 1

NS250H, thanh góp bằng đồng loại 80 x 6 (mm ) 2

Aptomat tổng A 0 Aptomat nhánh A 1 Thanh góp

(A) Vật liệu Thông số M25 690 2500 55 NS250H 690 250 10 80 x 8 2620 Đồng

Bảng 3.1 Thông số thiết bị tủ hạ áp 3.3.2 Cáp từ tủ hạ áp đến tủ phân phối

Cáp từ tủ hạ áp về tủ phân phối là loại cáp 4G70 có thông số như sau:

Bảng 3.2 Thông số cáp từ tủ hạ áp đến tủ phân phối Đường cáp S (kVA) tt I (A) max F (mm 2 ) I cp (A) L (m) Số dây

Kiểm tra kết hợp với Aptomat A :1

(A) (3.1) Vậy cáp đã chọn thỏa mãn

3.3.3 Thiết bị tủ phân phối

Aptomat tổng có thông số giống Aptomat nhánh A của tủ hạ áp, nghĩa là loại NS250H1

Thanh cái trong tủ phân phối sẽ chọn làm bằng đồng và được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép

: hệ số ứng với chiều đặt thanh góp, chọn thanh góp đặt nằm ngang,

: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường

Vậy ta chọn thanh góp bằng đồng có , kích thước 25 x 3

3.3.3.3 Aptomat nhánh Điều kiện chọn aptomat nhánh

Các aptomat này được chọn cùng một loại để thuận lợi cho quá trình lắp đặt và đă St hàng thiết bị

Ta có bảng lựa chọn Aptomat nhánh của Merlin Gerin như sau:

Bảng 3.3 Thông số Aptomat nhánh tủ phân phối

- Rbvqd và Xbvqd là điện trở và điện kháng của cuộn dây bảo vệ quá dòng điện

- Rtx là điện trở tiếp xúc

3.3.4 Cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực

Các nhóm động lực được bảo vệ bằng aptomat nhánh có dòng định mức 100A Đường cáp từ TPP đến các TĐL được bố trí trong hầm cáp dọc theo phân xưởng Việc chọn cáp dựa trên điều kiện phát nóng lâu dài, đồng thời kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ và đảm bảo ổn định nhiệt trong trường hợp có ngắn mạch.

Cáp từ TPP –TĐL1 được chọn như sau:

Do có 1 dây cáp nên → (A)

Vậy ta chọn cáp đồng 4 lõi do LENS chế tạo 4G16 có

Kết luận : Cáp đã chọn thỏa mãn

Tương tự với cáp còn lại có kết quả :

Bảng 3.4 Thông số cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực

Tuyến cáp I tt TĐL (A) (A) F (mm 2 ) I cp Cáp (A) L (m)

3.3.5 Thiết bị tủ động lực (TĐL)

Aptomat tổng có thông số giống Aptomat nhánh của tủ phân phối, nghĩa là loại NC100H

Thanh cái trong tủ động lực sẽ chọn làm bằng đồng và được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép

: hệ số ứng với chiều đặt thanh góp, chọn thanh góp đặt nằm ngang,

: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường Đối với TĐL1

Vậy ta lựa chọn thanh góp bằng đồng có I = 340 A kích thước 25 x 3 mm cp 2

Tương tự với các TĐL khác ta có bảng sau:

Bảng 3.5 Thông số cáp thanh góp các tủ động lực

TT I tt TĐL (A) (A) Kích thước (mm 2 ) I cp TG (A) Chiều dài (m)

3.3.5.3 Aptomat nhánh và dây dẫn đến từng thiết bị trong nhóm Điều kiện chọn aptomat nhánh

Dây dẫn điện từ TĐL đến các thiết bị chọn loại 4 lõi đặt trong ống thép có đường kính 3/4

” chôn ngầm dưới nền phân xưởng. Điều kiện chọn dây dẫn:

Phân xưởng SCCK được chia làm 6 nhóm thiết bị Sau đây ta chỉ tính toán mẫu cho nhóm 1, các nhóm còn lại tương tự Ở chương 1 đã xác định = 0,6

Bảng 3.6 Thông số thiết bị nhóm 1

STT Tên thiết bị Ký hiệu trên sơ đồ Nhãn máy SL P đm (kW)

1 Chọn Aptomat và cáp điện đến Máy tiện ren (1) và Máy khoan đứng (6)

Vậy ta chọn loại C6Oa do Merlin Gerin chế tạo có = 440V, = 40A

Vậy ta chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi 4G2,5 do Lens chế tạo có I = 41 Acp

2 Chọn Aptomat và cáp điện đến Máy tiện ren (4), Máy cưa (11) và 3 Máy khoan bàn (13)

3 Chọn Aptomat và cáp điện đến Máy tiện ren (2), Máy tiện ren (3), Máy khoan đứng

(5), Máy mài hai phía (12) và 3 Máy khoan bàn (13)

Bảng 3.7 Aptomat và cáp điện nhóm 1

STT Tên thiết bị Ký hiệu SL P đ

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý TĐL nhóm 1 Tương tự với các nhóm còn lại ta có bảng sau

STT Tên thiết bị Ký hiệu P đ (kW) I đm (A) Loại

STT Tên thiết bị Ký hiệu

STT Tên thiết bị Ký hiệu P đ

Tính toán ngắn mạch hạ áp

3.4.1 Sơ đồ thay thế và các thông số

Hình 3.3 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch Để tính ngắn mạch phía hạ áp ta coi MBA phân phôi 35/0,4 kV là nguồn.

Tổng trở máy biến áp:

- Thanh góp tủ hạ áp có kích thước 80x8 , dài L=1,2 m; mỗi pha ghép 2 thanh, khoảng cách trung bình hình học D = 300 mm có các thông số sau:

- Thanh góp tủ phân phối (TG1) có kích thước 25x3 dài L=1,2 m ; D 0 mm có các thông số sau:

- Aptomat tổng tủ hạ áp A là loại M25 có I = 2500 A > 600 A nên Z = 0 Ω0 đm A0

- Aptomat nhánh tủ hạ áp A là loại NS250H có 1

- Aptomat tổng tủ động lực A là loại NC100H có 21đl

- Cáp từ tủ hạ áp về tủ phân phối PXSCCK là loại 4G70 có chiều dài L = 175 m

- Cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực:

Ta tính với đoạn cáp TPP – TĐL1, Loại 4G16, L = 70 m

1 Tính ngắn mạch tại điểm N1

RN3 = R + R + RN2 TG1 A21 + RCáp21 +RAđl21 = 50,1786 + 0,3216 + 0,83 + 80,5 + 0,83

XN3 = X + X + XN2 TG1 A21 + XCáp21 +XAđl21 = 21,2174 + 0,354 + 0,86 + 4,9 + 0,86 = 28,1914 (mΩ)

Tương tự ta cũng tính được dòng ngắn mạch N tại các TĐL khác:3

Bảng 3.13 Dòng ngắn mạch tại thanh góp các TĐL

3.4.3 Kiểm tra các thiết bị đã chọn

3.4.3.1 Kiểm tra Aptomat đã chọn Điều kiện kiểm tra Icđm A ≥ IN

- Aptomat A loại M25: I0 cđm A = 55 kA ≥ I = 23,73 kA, (thỏa mãn)N1

- Aptomat A và A loại NS250H: I1 2 cđm A = 10 kA ≥ I = 4,24kA (thỏa mãn)N2

- Aptomat A và A loại NC100H, Ta sẽ so sánh với dòng I2i đl2i N3max

Icđm A = 6 kA ≥ IN3max = 3,1397 kA (thỏa mãn)

Vậy các Aptomat đã chọn thỏa mãn, nên không phải chọn lại

3.4.3.2 Kiểm tra cáp từ TPP đến TĐL đã chọn Điều kiện kiểm tra:

Bảng 3.14 Kiểm tra cáp đã chọn

Tuyến cáp F (mm 2 ) I N3 (kA) (mm ) 2 Kết luận

Sơ đồ chi tiết và đi dây mạng điện hạ áp phân xưởng SCCK

Hình 3.4 Sơ đồ mặt bằng đi dây PXSCCK

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý cRp điện cho các thiết bị PXSCCK

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

Bù công suRt phản kháng

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	2,76 MB