(TIỂU LUẬN) bài tập lớn đề tài THIẾT kế CUNG cấp điện CHO xí NGHIỆP CHẾ tạo máy kéo

Tổng quan về đề tài

Đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo Nhiệm vụ chính của đề tài là đề xuất và trình bày phương pháp xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí và toàn nhà máy; Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà mày; Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí của nhà máy Những thông số cơ bản phục vụ tính toán được cung cấp từ đề bài và các tài liệu tham khảo chuyên môn thông dụng.

Đặc điểm phân bố phụ tải

Phụ tải điện của khu công nghiệp được cấp điện từ nguồn hệ thống có khoảng cách 12 km qua đường dây nhôm lõi thép (AC) đặt treo trên không với cấp điện áp là 22 kV hoặc 35 kV Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực 250 MVA Công suất nguồn điện vô cùng lớn.

STT Tên phân xưởng Công suất đặt ( kW) Loại hộ tiêu thụ

1 Khu nhà phòng ban quản lý và 200 III xưởng thiết kế

3 PX gia công cơ khí 3600 I

7 PX sửa chữa cơ khí Theo tính toán III

10 Bộ phận nén khí 1700 III

13 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích

Bảng 1-1:Phụ tải nhà máy sản xuất máy kéo (a = 4,125)

Hình 1.1 – Sơ đồ đặt toàn nhà máy sản xuất máy kéo

Như vậy với mỗi m 2 trên mặt bằng thì ta sẽ có 4500m 2 trên thực tế

Phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là một phụ tải cần tính toán thông qua sơ đồ mặt bằng phân xưởng và danh sách thiết bị được liệt kê dưới đây:

Bảng 1-2:Danh sách thiết bị của phân xưởng sửa chữa cơ khí

STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn máy P dm 1 máy (kW)

BỘ PHẬN SỬA CHỮA CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN

3 Máy tiện ren 4 IE6EM 3,2

9 Máy mài tròn vạn năng 1 3130 2,8

STT Tên thiết bị Số lượng Nhãn máy P dm 1 máy (kW)

13 Máy bào giường một 1 MC38 10 trụ

18 Máy mài tròn vạn năng 1 312M 2,8

19 Máy mài phẳng có trục 1 373 10 đứng

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

24 Máy ép tay kiểu vít 1 - -

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

Hình 1.2 - Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí

12

Khái niệm về phụ tải tính toán

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 Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như : máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng

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 Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí.

Do tính chất quan trọng như vậy nên 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.

Các phương pháp tính toán

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 sử dụng lớn nhất.

− Phương pháp tính theo công suất đặt hệ số nhu cầu.

− Phương pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình.

− Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

− Phương pháp tính theo hệ số đồng thời.

− 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 Để có kết quả tương đối chính xác, ta sử dụng phương pháp xác định phủ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại (Phương pháp số thiết bị hiệu quả) Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức: n

P tt.nh = k max P tb = k max k sd ∑ P đmi i=1

− P đmi là công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm.

− n là số thiết bị trong nhóm.

− k max là hệ số cực đại tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ: k max = f ( n hq , k sd )

− k sd là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật.

− n hq là hệ số thiết bị hiệu quả.

Hệ số thiết bị hiệu quả n hq là số thiết bị giả thiết có công suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tiêu thụ công suất bằng đúng bằng công suất tiêu thụ của nhóm gồm n thiết bị thực tế Tính hệ số thiết bị hiệu quả theo biểu thức sau: n

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả n hq , chúng ta đã xét tới hàng loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.Tuy nhiên nó chỉ được áp dụng khi n ≤ 5.

Với n > 5, trình tự tính toán như sau:

− Trước tiên dựa vào sổ tay tra các số liệu k sd , cos của nhóm, sau đó từ số liệu đã cho xác định P đm_max và P đm_min Tính: m= P đm max

+ P đm_max : Công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. + P đm_min : Công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm Sau đó kiểm tra điều kiện: a.Trường hợp: m ≤ 3 và k sd ≥ 0,4 thì n hq = n.

Chú ý, nếu trong nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn

5% tổng công suất của cả nhóm thì n hq = n - n 1

Trường hợp m > 3 và k sd 0.2 , n hq sẽ được xác định theo biểu thức

P đ max b.Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq phải được tiến hành theo trình tự:

+ n: Số thiết bị trong nhóm.

+ n 1 : Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.

+ P và P 1 : Tổng công suất của n và của n1 thiết bị.

Sau khi tính được n * và P * tra trong sổ tay kĩ thuật ta tìm được n hq * = f ( n * , P * ), từ đó tính nhq theo công thức : n hq = nhq * n

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả n hq , trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau :

− Nếu n 3 và n hq > 4 phụ tải tính toán được tính theo công thức : n

− Nếu n > 3 và n hq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức n

+ k ti : hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau : k ti = 0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn k ti = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại − Nếu n>300 và k sd 0,5 phụ tải được tính toán theo công thức : n

− Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình : n

− Nếu trong mạng có các thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho ba pha của mạng , trước khi xác định n hq phải qui đổi công suất của các phụ tải 1 pha về phụ tải 3 pha tương đương :

+ Nếu các thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : P qd = 3.P pha max

+ Nếu các thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : P qd = P pha max

* Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức :

Trong đó: ε đm % - hệ số đóng điện tương đối phần tram, cho trong lý lịch máy.

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

3.1 Phân nhóm phụ tải của xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK).

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 cần tuân theo các nguyên tắc sau:

− Các thiết bị 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 các đường dây hạ áp trong phân xưởng − Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc tương tự nhau để việc xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm.

− Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy.

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất của các thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành 5 nhóm.

Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2-1: Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên nhóm và tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất Toàn trên mặt bằng đặt bộ

16 Máy mài tròn vạn năng 1 1 2,8 2,8

29 Máy mài tròn vạn năng (7) 18 1 2,8 2,8

30 Máy mài phẳng có trục 19 1 10 10 đứng

31 Máy mài phẳng có trục 20 1 2,8 2,8 nằm (7)

34 Máy mài sắc các dao cắt 27 1 2,8 2,8 gọt (8)

40 Máy bào giường một trụ 13 1 10 10

3.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải a Tính toán cho nhóm 1

Bảng 2-2: Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1

TT Tên nhóm và tên thiết Ký hiệu Số lượng Công suất Toàn bộ bị trên mặt đặt (kW) bằng ( kW)

Tra bảng PL1.1 sách Thiết kế Cung cấp điện ta tìm được k sd = 0,15, cos = 0,6.

Tra bảng PL1.5 tìm n hq = ℎ ∗ n = 0,55.14 = 7,7

Tra bảng PL1.6 tìm k max = f( ℎ , k sd ) với n hq = 7,7 ; k sd = 0,15 ta được k max = 2,36

Phụ tải tính toán của nhóm I: n

P tt = k max k sd ∑ P đmi = 2,36 0,15.44 = 15,58 (kW) i=1

S tt = cosP tt φ = 15,25 0,6 = 25,96 (kVA) tt U √3 = 39,44 ( ) với U nhóm chọn U80 (V)

Tính toán tương tự cho các nhóm 2, 3, 4,5 và kết quả ghi tại bảng 2.3

Số KH Công Hệ số sử cos Số thiết Hệ số cực Phụ tải tính toán lượng trên suất dụng k sd bị hiệu đại k max

Tên nhóm và /tg P tt Q tt S tt I tt thiết bị điện mặt đặt P 0 quả n hq kW kVAr kVA A bằng (kW)

Bảng 2-3 Bảng phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

3.3 Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích :

Trong đó : p 0 - suất chiếu sáng trên 1 đơn vị diện tích chiếu sáng [W/ m 2 ] F - Diện tích được chiếu sáng [m 2 ]

Trong phân xưởng sửa chữa cơ khí ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng, tra bảng ta tìm được p 0 = 12 W/m2 Phụ tải chiếu sáng phân xưởng :

Q cs =P cs tg = 0 ( đèn sợi đốt nên cos =0 )

3.4 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng * Phụ tải tác dụng của phân xưởng :

Trong đó : k đt - hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy k đt 0,9 * Phụ tải phản kháng của phân xưởng :

*Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng :

S px =√(P px +P cs ) 2 +Q 2 px =√(93,73+3,6) 2 + 124,11 2 7,72(kVA )

Từ các kết quả trên ta có bảng tổng hợp kết quả xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng SCCK

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

Do các phân xưởng này chỉ biết công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên phụ tải tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

3.4.1 Xác định PTTT cho Ban quản lý và Phòng thiết kế.

Tra bảng PL1.3 với ban Quản lý và phòng Thiết kế tìm được : k nc = 0,8 ; cos / tg = 0,8/0,75

Tra bảng PL1.2 ta tìm được suất chiếu sáng p 0 = 15 W/m2 , ở đây ta sử dụng đèn huỳnh quang nên cos cs = 0,85.

* Công suất tính toán động lực :

* Công suất tính toán chiếu sáng : P cs = p 0 S = 15.660 = 9,9 kW

Q cs = P cs tg cs = 9,9.0,62 = 6,14 kVar

* Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng : P ttpx = P đl + P cs = 160 + 9,9 = 169,9 kW

* Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng : Q ttpx = Q đl + Q cs = 120 + 6,14 = 126,14 kVar

* Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng :

√3 21,51( A)Các phân xưởng còn lại tính toán tương tự với các phân xưởng còn lại ta dùng đèn sợi đốt với cos cs =0, kết quả ghi tại dưới Bảng 2-4 : Phụ tải tính toán của các phân xưởng.

STT Tên phân xưởng P đặt F- PX k nc cos P 0 P PX đl Q PX.đl P PX.cs Q PX.cs P PX Q PX S PX

3 PX gia công cơ 3600 1300 0,3 0,6 15 1080 1440 19,5 0 1099,5 1440 1811,77 khí

7 PX sửa chữa cơ Theo tính 300 0,59 12 93,73 124,11 3,6 0 97,33 124,11 157,72 khí toán

3.5 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy – Biểu đồ phụ tải

1 Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy i=1 )

Trong đó: k dt = 0,7 là hệ số số đồng thời

2 Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy = 12 Q tti = 0,7.10269,28 =

3 Phụ tải tính toán toàn phần của toàn nhà máy

4 Hệ số công suất của toàn nhà máy cos φ= P ttnm = 8218,77 =0,75

Chọn tỉ lệ xích m = 3 (kVA/mm 2 ), từ đó tìm được bán kính của biểu đồ phụ tải :

Góc phụ tải chiếu sáng được tính theo công thức : α csi

Bảng 2 -5 Kết quả xác định R và cs cho các phân xưởng

STT Tên phân xưởng P CS (kW) P tt (kW) S tt (kVA) R

3 PX gia công cơ khí 19,5 1099,5 1811,77 13,86 6,38

7 PX sửa chữa cơ khí 3,6 97,33 157,72 4,09 13,32

Hình 2.1 - Biều đồ phụ tải của nhà máy

1/211,61 : là vị trí của phân xưởng/ S ttpx

25

Đặt vấn đề

Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp điện có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau :

− Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

− Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

− Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

− Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

− An toàn cho người và thiết bị

− Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải

Trình tự tính toán và thiết kế mạng cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau :

− Vạch ra các phương án cung cấp điện

− Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại , tiết diện đường dây cho các phương án

− Tính toán thiết kế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý

− Thiết kế chi tiết các phương án lựa chọn

Chọn cấp điện áp nguồn điện cấp cho mạng cao áp của nhà máy

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể cho việc cấp điện áp hợp lý cho đường dây tải điện từ hệ thống về nhà máy.

Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp truyền tải là :

+ P - công suất tính toán của nhà máy [kW]

+ l - khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km]

U =4,34 √12+0,016 11741,1a,36 (kV )Trạm biến áp trung gian có các mức điện áp là (6,10,22,35) kV Như vậy ta chọn cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là 35 kV. Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay là đảm bảo về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm PPTT đặt ở trung tâm phụ tải của toàn nhà máy.

Trên mặt bằng ta gắn một hệ trục tọa độ x0y, ta xác định tâm phụ tai điện M(x 0 , y 0 ) Xác định tâm phụ tải: Tâm phụ tải là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm biến áp phân phối, tủ động lực Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị min : ∑ P i l i min

Trong đó P i , l i là công suất tiêu thụ và khoảng cách từ thiết bị thứ i tới tâm. Để xác định tâm phụ tải điện ta dùng công thức n n n

+ x0, y0, z0 - toạ độ tâm phụ tải

+ xi,yi,zi - toạ độ phụ tải thứ i

+ Si là công suất phụ tải thứ i

Trong thực tế người ta ít quan tâm đến toạ độ z nên ta cho z =0

Bảng 3-1:Tọa độ vị trí các phòng ban theo tọa độ x0y

STT Tên phân xưởng S tt (kVA) x 0 y 0

3 PX gia công cơ khí 1811,77 11 2,82

7 PX sửa chữa cơ khí 157,72 16,7 13,8

Hình 4 : Tọa độ điểm tâm phụ tải

Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:

− Phương pháp dùng sơ đồ dẫn sâu Đưa đường dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm, giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải Nhưng nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng theo sơ đồ này rất đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao Nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải lớn và tập trung nên ta không xét đến phương án này.

− Phương pháp sử dụng trạm biến áp trung gian

Nguồn 35kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian được hạ áp xuống 10kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy và trong các trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư để xây dựng trạm biến áp trung gian, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phương án này, vì nhà máy thuộc hộ tiêu thu loại

1 nên tại trạm biến áp trung gian ta đặt hai máy biến áp với dung lượng được

Ta chọn máy tiêu chuẩn S dm = 7500kVA

Kiểm tra dung lượng của máy khi xẩy ra quá tải sự cố: khi xảy ra sự cố ở một máy biến áp ta có thể tạm ngừng cung cấp điện cho tất cả các phụ tải loại III trong nhà máy Do đó ta dễ dàng thấy được máy biến áp được chọn thoả mãn điều kiện khi xảy ra sự cố

Vậy tại tạm biến áp trung gian sẽ đặt 2 MBA S dm = 7500kV - 35/10.5 kV do công ty điện Đông Anh chế tạo

− Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua trạm phân phối trung tâm Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhà máy thuận lợi hơn, vốn đầu tư giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn

Hình 2.2 - Sơ đồ phương án 1 cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng

Sơ bộ chọn các thiết bị

Phương án 1: Phương án này dùng TBATG lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 10KV sau đó cấp cho các TBAPX Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 10kV xuống 0.4kV để cấp cho các phân xưởng.

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng

− Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập.

− Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng đúc và kho vật liệu.

− Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng gia công cơ khí.

− Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng cơ lắp ráp và trạm bơm.

− Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim mầu.

− Trạm B6: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim đen.

− Trạm B7: Cấp điện cho Bộ phận nén khí.

− Trạm B8: Cấp điện cho Phân xưởng nhiệt luyện.

Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính loại 1, cần đặt 2 máy biến áp Trạm B7 thuộc loại 3 đặt trạm biến áp 1 máy Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng Các máy biến áp dùng máy do biến thế Đông Anh sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.

Chọn dung lượng các máy biến áp.

Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện: n.k hc S đmB Stt

Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (với trạm có nhiều hơn 1 MBA):

(n-1).k hc k qt Sđ mB S ttsc Trong đó:

+ n: Số máy biến áp đặt trong trạm.

+ k hc : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (ta lấy k hc = 1)

+ k qt : hệ số quá tải sự cố, lấy k qt =1,3 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm và thời gian quá tải 1 ngày đêm không quá 2h

+ S ttsc : công suất tính toán sự cố.

Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập.

2 Kiểm tra lại dung lượng MBA đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố: S ttsc

Chọn dùng hai máy biến áp: 1600 – 10/0,4 có S đm = 1600 kVA.

Các trạm biến áp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng

Bảng 3-2:Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 1

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX PX

P PX Q PX P PX Q PX S TBA Ký S đmB

(kVA) (kVAr) (kVA) (kVAr) (kVA) hiệu (kVA)

PX sửa chữa cơ khí 7 97,33 124,11

PX gia công cơ khí 3 1099,5 1440 1095,3 1440 1811,77 B3 1600 2

Chọn tiết diện dây dẫn: a.Chọn tiết diện cáp trung áp:

Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện J kt Đối với nhà máy chế tạo máy kéo làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất là : T max = 4237,5h, ta dùng dây nhôm lõi thep, tra bảng ta tìm được J kt = 3.1 (A/mm 2 )

Dự án dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật có trong phụ lục.

− Chọn cáp từ TBATT đến B1

− Tiết diện kinh tế của cáp là :

Chọn cáp XLPE có tiết diện 50 mm 2

Chọn cáp từ TBATT đến B5

Chọn cáp XLPE có tiết diện 16 mm 2 I cp = 105(A).

Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng : k hc I cp ≥ I sc

I sc là dòng điện xảy ra khi sự cố đứt một dây cáp,I sc 2.I max k hc = k 1 k 2 k 1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, ta lấy k 1 = 1 k 2 là hệ số hiệu chỉnh số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp, trong mạng hạ áp, các hào đều được đặt hai cáp và khoảng cách giữa các dây là 300 mm Theo

PL 4.22[TL2] ta tìm được k 2 = 0,93.

Kiểm tra thép đã chọn theo điều kiện phát nóng:

Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo ΔU và IU và I cp b Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng

Vì ta đang so sánh kinh tế giữa các phương án nên chỉ xét đến các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án Với phương án 1, ta chỉ tính đến đoạn cáp từ B1 đến PX sửa chữa cơ khí (PX7).

Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép , độ dài cáp không đáng kể nên coi tổn thất trên cáp bằng 0, ta không cần xét đến điều kiện tổn thất điện áp cho phép Chọn cáp từ trạm biến áp B1 đến PX sửa chữa sơ khí (PX7).

Vì phân xưởng Sửa chữa sơ khí thuộc hộ tiêu thụ điện loại 3 nên ta dùng cáp đơn để cung cấp điện.

U dm √3 0,38.√3 Chỉ có một cáp đi trong hào nên k 2 = 1 Điều kiện chọn cáp là : ≥

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi ( một lõi trung tính ) cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3.70+50) với I cp = 246A

Bảng 3-3: Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 1

U đm S TBA I J kt F kt Chọn F Icp

Nhánh (kV) (kVA) (A) (A/mm 2 ) (mm2) (mm2) (A)

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng.Trong đó các trạm B1,B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính, xếp loại 1, cần đặt 2 máy biến áp Trạm B7 thuộc loại 3 cần đặt 1 máy Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng Các máy biến áp dùng máy do ABB sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ Tính toán tương tự phương án 1 ta có kết quả:

Bảng 3-4: Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX phương án 2

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX

Tên PX STT Ppx Qpx Ppx Qpx STBA Ký SđmB NB

Phân xưởng gia 3 1099,5 1440 1099,5 1440 1811,77 B3 1600 2 công cơ khí

Phân xưởng cơ 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,42 B4 2500 2 lắp ráp

PX sửa chữa cơ 7 97,33 124,11 khí

Bảng 3-5:Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2

(kV) (kVA) (A) (A/mm 2 ) (mm2) (mm2) (A)

Phương án 3: Phương án này dùng TBATG lấy điện từ hệ thống về, hạ xuống 35KV sau đó cấp cho các TBAPX Các trạm biến áp phân xưởng hạ áp từ 10kV xuống 0.4kV để cấp cho các phân xưởng.

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng

− Trạm B1: Cấp điện cho Ban quản lý, Phòng thiết kế, PX sửa chữa cơ khí và PX rèn đập.

− Trạm B2: Cấp điện cho Phân xưởng đúc và kho vật liệu.

− Trạm B3: Cấp điện cho Phân xưởng gia công cơ khí.

− Trạm B4: Cấp điện cho Phân xưởng cơ lắp ráp và trạm bơm.

− Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim mầu.

− Trạm B6: Cấp điện cho Phân xưởng luyện kim đen.

− Trạm B7: Cấp điện cho Bộ phận nén khí.

− Trạm B8: Cấp điện cho Phân xưởng nhiệt luyện.

Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B5, B6, B8 cấp điện cho phân xưởng chính loại 1, cần đặt 2 máy biến áp Trạm B7 thuộc loại 3 đặt trạm biến áp 1 máy Các trạm dùng loại trạm kề, có tường trạm chung với tường phân xưởng Các máy biến áp dùng máy do biến thế Đông Anh sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ.

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX PX

P PX Q PX P PX Q PX S TBA Ký S đmB

PX sửa chữa cơ khí 7 97,33 124,11

PX gia công cơ khí 3 1099,5 1440 1095,3 1440 1811,77 B3 1600 2

Chọn tiết diện dây dẫn: a.Chọn tiết diện cáp trung áp:

Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện J kt Đối với nhà máy luyện kim đen làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất là : T max = 4237,5h, ta dùng cáp lõi đồng , tra bảng ta tìm được J kt = 3,1 A/mm2 Dự án dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật có trong phụ lục.

Chọn cáp từ PPTT đến B1

Chọn cáp XLPE có tiết diện 25 mm 2

Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo ΔU và IU và I cp

(kV) (kVA) (A) (A/mm 2 ) (mm2) (mm2) (A)

Tính toán tương tự phương án 1, ta có:

Phân xưởng (PX) Phụ tải tính toán Phụ tải tính toán TBAPX Chọn TBAPX

Tên PX STT Ppx Qpx Ppx Qpx STBA Ký SđmB NB

Phân xưởng gia 3 1099,5 1440 1099,5 1440 1811,77 B3 1600 2 công cơ khí

Phân xưởng cơ 4 974,03 1280 1651,23 1784,75 2431,42 B4 2500 2 lắp ráp

PX sửa chữa cơ 7 97,33 124,11 khí

(kV) (kVA) (A) (A/mm 2 ) (mm2) (mm2) (A)

Chọn máy cắt cao áp:

Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho nhà máy, do đó vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ phải thoã mãn các điều kiện như : cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, thuận tiện trong vấn đề vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Nhà máy chế tạo máy kéo được xếp vào loại phụ tải loại 1, do đó trạm phân phối trung tâm được cung cấp điện bằng đường dây kép với hệ thống thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai thanh góp bằng máy cắt hợp bộ Trên mỗi phân đoạn thanh góp có đặt một máy biến áp đo lường hợp bộ ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 35kV Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn của thanh góp Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đối dòng điện lớn (phía sơ cấp ) thành dòng 5A cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ

Chọn dùng các tủ hợp bộ của Schneider , cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, hệ thống chống sét trong tủ có dòng định mức 1250A

Loại máy cắt I dm (A) U dm (kV) I cắt nmax (kA)

Tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án thiết kế

Xác định vốn đầu tư thiết bị: Ta lập bảng tổng kết khối lượng vật tư thiết bị (chỉ xét MBA, dây dẫn và máy cắt cao áp).

Tổn thất điện năng trong mạng điện được tính theo công thức :

∆ A=∑ ∆P.τTrong đó: τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h) ∆P :tổn thất công suất trên đoạn đường dây Ta có công thức:

P, Q: công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đường dây (hoặc cáp).

R: điện trở tác dụng của đoạn đưòng dây r=r o l, r o và l lần lượt và điện trở đơn vị (ÔM/km) và chiều dài đoạn đường dây (km).

Udm: điện áp định mức của đường dây.

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất có thể được tính theo công thức: τ =(0,124 +T max 10 −4 ) 2 8760 trong đó T max là thời gian sử dụng công suất cực đại trong năm Với T max = 4237,5 h ta có τ = 2628,26 h

- Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBATT-B1:

Bảng 3-10:Kết quả tính tổn thất trên các đường dây PA1 Đường cáp F l r 0 R S ∆ P

Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây :

Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức :

Xác định tổn thất điện năng trong các trạm biến áp

Tổn thất điện năng A trong các trạm biến áp được tính theo công thức:

Trong đó: n - số máy biến áp ghép song song ;

P 0 , P N - tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch của

S tt - công suất tính toán của trạm biến áp

S đmB - công suất định mức của máy biến áp t - thời gian máy biến áp vận hành, với máy biến áp vận hành suốt một năm t

- thời gian tổn thất công suất lớn nhất.

Tính cho Trạm biến áp B1

1600 ) 2 2628,26t444,72(kWh) Các trạm biến áp khác cũng dược tính toán tương tự , kết quả cho dưới bảng

Bảng 3-11: Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 1

Tên trạm S đmB Loại Số máy STT P 0 P N ∆ A

Tỏng tổn thất điện năng trong các TBA: 1034792,88

Chi phí tính toán của phương án 1

Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện, ở đây chỉ tính đến giá thành các loại cáp và máy biến áp khác nhau giữa các phương án, những phần giống nhau khác đã được bỏ qua không xét tới.

Ta có bảng tính toán chi phí vốn đầu tư xây dựng mạng điện:

Bảng 3-12:Bảng chi phí vốn đầu tư xây dựng mạng điện Đơn Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 giá

Thiết bị Đơn (Tr.đ) Số Thành Số Thành Số Thành Số Thành vị lượng tiền lượng tiền lượng tiền lượng tiền

Chi phí tính toán Z1 của phương án 1 là :

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây:

A 1 = A B + A D = 1034792,88+ 85760,12= 1120553,00 kWh Chi phí tính toán là :

Tính toán tương tự cho các phương án còn lại ta có các bảng sau đây:

Bảng 3-13: Kết quả tính tổn thất trên các đường dây PA2 Đường cáp F(mm ) l(m) r(Ω/km) 0 (R S(kVA) kW ∆ P

Bảng 3-14:Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của PA2

Tên trạm S đmB Loại Số máy STT

BẢNG TỔNG KẾT CÁC PHƯƠNG ÁN

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

Tổn thất điện 1034792,88 1032881,98 553050,84 561627,85 năng(kWh)

Hàm chi phí tính 4590 4837 4391 4471 toán (Tr.đ)

Trong 4 phương án trên thì phương án có hàm chi phí tính toán nhỏ nhất là phương án

3 và phương án có hàm chi chí tính toán lớn nhất là phương án 2 Độ chênh lệch về chi phí tính toán phương án 3 và 2 là 9,2% Vậy ta sử dụng phương án 3 để thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy.

Các phương án đi dây cao áp

Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

4.1 Chọn dây dẫn từ TBA trung gian về TPPTT Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm của nhà máy dài 12 km, sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.

Với mạng cao áp có T max lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế j kt , tra bảng dây AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 4237,5h, ta có j kt = 1,1

A/mm 2 Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn là:

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 95mm 2 Tra bảng PL 26 dây dẫn AC-95 có I cp = 335A

− Kiểm tra dây theo điều kiện khi xẩy ra sự cố đứt một dây : I sc = 2.I ttnm =2.90,06 = 180,12

Vậy dây đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố

− Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép :

Với dây AC-95 có khoảng cách trung bình hình học 3m , tra bảng ta có r 0 = 0,3 /km và x 0 = 0,3 /km ΔU P ttnm R+Q ttnm X

Dây đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép Vậy ta chọn dây AC-95.

4.2 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX

Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện từ hệ thống về cung cấp cho nhà máy, do đó vấn đề chọn sơ đồ nối dây có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ phải thoã mãn các điều kiện như: Cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, thuận tiện trong vấn đề vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Nhà máy chế tạo máy kéo được xếp vào loại phụ tải loại 1, do đó trạm phân phối trung tâm được cung cấp điện bằng đường dây kép với hệ thống thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai thanh góp bằng máy cắt hợp bộ Trên mỗi phân đoạn thanh góp có đặt một máy biến áp đo lường hợp bộ ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất một pha trên cáp 35kV Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn của thanh góp Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm có tác dụng biến đối dòng điện lớn (phía sơ cấp ) thành dòng 5A cung cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ Chọn dùng các tủ hợp bộ của Siemens, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, hệ thống chống sét trong tủ có dòng định mức 1250A

4.3 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện Tính toán ngắn mạch phía cao áp

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có dòng ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính toán gần đúng điện kháng ngắn mạch của hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện trong hình 2.8.

Hình 2.8 - Sơ đồ tính toán ngắn mạch

Cần tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt, thanh góp và tính các điểm ngắn mạch N2 tại phía cao áp trạm BAPX để kiểm tra cáp và tủ cao áp các trạm. Điện kháng của hệ thống dược tính theo công thức :

Trong đó S N là công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian S N 250 MVA ;U là điện áp của đường dây , U = 1,05 U tb = 1,05.35 = 36,75 kV Điện trở và điện kháng của đường dây là :

R = r 0 l ; X = x 0 l Trong đó : r 0 , x 0 là điện trở và điện kháng trên 1 km đường dây ( /km) l là chiều dài của đường dây

Bảng 3-19: Thông số của đường dây trên không và cáp Đường cáp F(mm ) l(m) r(Ω/km) 0 x(Ω/km) 0 R( ) X( )

Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá dộ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I nên ta có thể viết như sau :

Trong đó: Z N - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i ( )

U- điện áp của đường dây (kV)

Tính toán điểm ngắn mạch N1 tại thanh góp trạm phân phối trung tâm:

Tính toán điểm ngắn mạch N2 (tại thanh cái trạm biến áp B1)

Bảng 3-20: Kết quả tính toán ngắn mạch Điểm U (kV) S

N X HT (Ω) R (Ω) X (Ω) I N (kA) i xk (kA) tính toán

Kiểm tra các thiết bị điện đã được sơ bộ chọn ở phần so sánh kinh tế - kỹ thuật

− Kiểm tra các trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra:

+ là hệ số nhiệt độ, với cáp nhôm = 12.

+ I ∞ là dòng điện ngắn mạch ổn định (I∞ = IN ).

+ t qđ là thời gian quy đổi, t qđ = 0,4 s.

+ F là tiết diện của cáp Ta tính cho đoạn cáp TPPTT-B4 có dòng điện ngắn mạch lớn nhất: I N =2,04 kA.

Vậy cáp đã chọn cho các tuyến là hợp lý.

Lựa chọn các thiết bị phân phối điện khác

B1 được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: U đm.B1 U đm.m = 35 kV

Dòng điện sơ cấp định mức: I đmB 1 ≥

Chọn BI loại 4ME16, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

Loại U đm ( U chịu U chịu áp I 1 đm I 2 đm I ôđ.d kV) fP(Hz) (kV) dụng (kV) (A) (A) (A)

Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU

BU được chọn theo điều kiện sau : Điện áp định mức :U đmBU U dm.m = 35kV

Ta chọn BU loại 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu trụ do SIEMENS chế tạo có thông số kỹ thuật như sau:

Loại U đm ( U chịu U chịu áp U 1 đm U 2 đm Tải đm kV) fP(Hz) dụng (kV) (kV) (V) (VA)

Chọn chống sét van Chống sét van chọn theo cấp điện áp:

Chọn chống sét van loại 3EE1 do SIEMENS chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:

Ký hiệu U đm U lvmax I phóng đm (kV) Vật liệu vỏ Vật liệu

❖ Tại trạm biến áp phân xưởng

Dùng một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và sửa chữa Cầu chì được chọn theo các tiêu chuẩn sau :

+ Điện áp định mức :U dm.CC U dm.m = 35 kV

+ Dòng điện định mức : I đm cc ≥ I lvmax = k qtbt S đmBA

√3 U đm m √3 35 + Dòng điện cắt định mức : I dm.cắt I N4 = 2,1456 kA (Vì dòng ngắn mạch trên thanh cái của trạm biến áp B5 có giá trị lớn nhất)

Ta chọn loại cầu chì 3GD1 608-5D do Siemens chế tạo với các thông số kỹ thuật như sau:

U đm (kV) I đm (A) I cắt min (A) I cắt N (A)

Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp

Ta sẽ dùng một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau :

+ Điện áp định mức: U dm.MC U dm.m = 35 (kV)

+ Dòng điện định mức: I dm.MC I lv.max = 2.I ttnm = 2.90,06 = 180,12 (A)

+ Dòng điện ổn định động cho phép: i dm.d i xk = 5,23 kA

Tra bảng ta chọn dao cách ly 3DC với các thông số kỹ thuật sau:

U đm (kV) I đm (A) I NT (kA) I N max (A)

Lựa chọn và kiểm tra áptômát Áp tô mát tổng, áp tô mát phân đoạn và các áp tô mát nhánh đều do Merlin Gerin chế tạo Áp tômát được lựa chọn theo các điều kiện sau:

+ Điện áp dịnh mức: Ud m.A U dm.m = 0,38 (kV)

+ Dòng điện định mức: I dm.A I lv max

+Trong đó: I lvmax = k qt S đmBA

Các trạm biến áp B1,B3,B5,B6,B7 có S đm = 1600 kVA

Các trạm biến áp B2 có S đm = 1250 kVA

Tra bảng ta chọn áp tô mát tổng và áp tô mát phân đoạn do hãng Merlin Gerin như sau:

Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phân đoạn Tên trạm Loại Số lượng U đm (V) I đm (A) I cắt N Số cực

B4,B8 M50 3 690 5000 85 3 Đối với áp tô mát nhánh : Điện áp định mức: Udm.A Udm.m = 0,38 (kV)

Trong đó : n - số áp tô mát nhánh đưa về phân xưởng Kết quả lựa chọn các MCCB nhánh được ghi

Kết quả lựa chọn MCCB nhánh, loại 4 cực của Merlin Gerin

Số cực I đm ,A U đm ,V I cắt , kA

57

Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối

I ttnh 5 I,48 (A ) Để cung cấp điện cho toàn phân xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối ngay gần phân xưởng, nên đường dây từ MBA3 đến trạm phân phối chỉ cần đặt 1 aptômát kiểu NS 400N trong tủ hạ áp của trạm.

Căn cứ vào I tt đầu vào tủ và I tt đi ra tủ phân phối ta chọn loại tủ do hãng SIEMENS chế tạo có cầu dao – cầu chì và khởi động từ cấp cho động cơ có kích thước

Dài : 2200mm ; Rộng : 1000mm ; Sâu :

600mm 1.1 chọn áp tô mát

Chọn áptômát tổng ( từ B1 đến tủ phân phối phân xưởng SCCK) được chọn theo điều kiện sau:

+ I C,đmA ≥ I N1 = 2,03 (kA) (đã tính ở phần trước )

Ta chọn áptômát của hãng Merlin Gerin loại NS400N có I đm = 400 A ; I Nmax kA ; U đm = 690 V.

Chọn áp tô mát nhánh (từ tủ phân phối đến mỗi tủ động lực) được chọn theo điều kiện sau :

Ta chọn áptômát loại C60N do hãng Merlin Gerin chế tạo, I dmA = 63A ; I Nmax = 6 kA; U đm 440 V

Tương tự với cách tính như trên ta có kết quả chọn áp tô mát từ tủ phân phối đến tủ động lực khác Kết quả được ghi dưới đây:

Bảng 4-1: Kết quả lựa chọn MCCB của Merlin Gerin cho tủ phân phối

Tuyến cáp I TT ,A Loại U đm ,V I đm ,A I cắt N ,A Số cực

1.2 Chọn cáp từ trạm biến áp B1 về tủ phân phối của phân xưởng

Dây dẫn và cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng (dòng điện làm việc lâu dài cho phép ) k 1 k 2 I cp ≥ I tt Trong đó:

+ k 1 - hệ số kể đến môi trường đặt cáp: trong nhà, ngoài trời,dưới đất.

+ k 2 - hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong cùng rãnh.

+ I cp - dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn, tra cẩm nang

+ I tt : dòng điện tính toán của xưởng SCCK.

Cáp và dây dẫn hạ áp sau khi chọn theo phát nóng cần kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ. Ở đồ án này,do sử dụng bảo vệ bằng áptômát nên :

1,5 + I kđ nhiệt , I kđ điện từ : Dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt hoặc bằng điện từ của aptomát

+ 1,25I đmA : Dòng khởi động nhiệt của áptômát (chính là dòng điện tác động của rơ le nhiệt để cắt quá tải với 1,25 là hệ số cắt quá tải của áp tô mát.

Phân xưởng SCCK được xếp vào hộ loại III nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện

√3 U đm √3 0,38 Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k 2 =1

⇒ Điều kiện chọn cáp: I cp >I tt

Chọn cáp đồng hạ áp là cáp 3x120+70 , cách điện PVC do hãng LENS chế tạo với

I cp 46 A thoả mãn điều kiện: I cp >I tt

Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B1, ở đầu đường dây (Tủ phân phối của TBA ) đến tủ phân phối của xưởng đã đặt 1 MCCB loại NS400N do hãng Merlin Gerin chế tạo,

Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với MCCB:

Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lí

Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực:

Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Điều kiện chọn cáp: k hc I cp Itt

I tt - dòng điện tính toán của nhóm phụ tải.

I cp - dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây, từng tiết diện khe - hệ số hiệu chỉnh, ở dây lấy k he = 1. Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp,khi bảo vệ bằng aptomát:

Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1(ĐL1) phải thoả mãn điều kiện:

Kết hợp hai điều kiện trên chọn cáp đồng 4 lõi cách điện do PVC hãng Lens chế tạo loại 4G-6 có tiết diện 10mm 2 với I cp = 66A.

Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi dưới đây:

Bảng 4-2: Kết quả chọn cáp từ TPP đến cácTĐL

Tuyến cáp I tt ,A I KDDT /1,5 F CAP ,mm 2 I CP ,A

Chọn thanh góp của các tủ phân phối và động lực Điều kiện chọn: k.Icptg ≥ Ilvmax Trong đó : + Icptg : dòng điện tải cho phép của thanh góp + k : hệ số hiệu chỉnh khả năng tải của thanh góp ( chọn k=1 ) Chọn khoảng cách trung bình hình học 150mm

Qua đó, ta chọn được các thanh góp đồng sau:

Bảng 4-3: bảng chọn thanh góp đồng và các tham số

Vị trí Thanh góp I cp.tg r 0 ( m Ω/m¿ x 0 ( m Ω/m¿

Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áp tô mát

Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp ta xem máy biến áp B1 là nguồn (được nối với hệ thống vô cùng lớn ) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không thay đổi khi ngắn mạch,ta có I N =I'' =I Giả thiết này sẽ làm giá trị dòng ngắn mạch tính toán được sẽ lớn hơn thực tế rất nhiều bởi rất khó giữ được điện áp trên thanh cái cao áp của trạm biến áp phân phối không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA Song nếu với dòng ngắn mạch tính toán này mà các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế Để giảm nhẹ khối lượng tính toán, ở đây ta sẽ chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính toán cũng được tiến hành tượng tự

Các thông số của sơ đồ thay thế Điện trở và điện kháng máy biến áp:

Thanh góp trạm biến áp phân xưởng -TG1:

Kích thước :60x8mm2 mỗi pha ghép 3 thanh

Khoảng cách trung bình hình học : D00mm

Tra bảng 7.1 trang 362 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điên, tìm được: r 0 =0,042 (m /m) R TG1 1 r 0 l 1 0,042.1,2=0,0168 (m )

Thanh góp trong tủ phân phối ( tủ phân phối của phân xưởng -TG2):

Chọn theo điều kiện : k nc I cp I ttpx #9,63 A (lấy k nc =1)

Chọn loại thanh cái bằng đồng có kích thước: 30x3 mm2 (mỗi pha một thanh) với I cp

Chiều dài: l=1,2m (dựa trên bảng 7.2 trang 362 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện) Khoảng cách trung bình hình học: D00mm

Tra bảng ta tìm được: r 0 =0,223 m /m R TG2 =r 0 l = 0,223.1,2=0,268 m x 0 =0,235 m /m X TG2 =x 0 l = 0,235.1,2=0,282 m Điện trở và điện kháng của MCCB

Với áptômát tổng ở tủ phân phối TBA B1 (loại M25) có Iđm= 2500 A do RA1,XA1 của áptômát quá nhỏ nên ta bỏ qua không xét đến Các áp tô mát ở tủ phân phối của xưởng SCCK đã lựa chọn ở trên, tra bảng phụ lục IV.14 trang 290 sách thiết kế cấp điện của TS Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm ta có :

Cáp tiết diện 120mm2 loại 3.120+70 vỏ PVC do LENS chế tạo, cấp điện từ tủ phân phối TBA B1 đến tủ phân phối xưởng SCCK có:

Tra PL V.11 Cáp nhôm hạ áp cách điện PVC do hãng LENS chế tạo, ta có: r 0 =0,268 /km R C1 =r 0 l =0,268.0,2= 0,053 = 53 m x 0 =0,260 /km X C1 =x 0 l =0,260.0,2 = 0,052 = 52 m

Chiều dài 35m (khoảng cách từ TPP đến TĐL xa nhất)

Tra PL4.29 tìm được : r 0 =1,83 /km R C2 =r 0 l =1,83.0,035 = 0,064 = 64 m x 0 =0,76 /km X C2 =x 0 l =0,76.0,035 = 0,0266 = 26,6 m

− Kiểm tra MCCB: Loại NS400N có I cắtN = 10kA≥ I N1 = 2,82 kA

Vậy áptômát được chọn thoả mãn điều kiện ổn định động.

− Kiểm tra MCCB: Loại NC100H125 có I cắtN = 10kA ≥ I N2 = 1,52 kA Vậy các áptômát được chọn thoả mãn điều kiên ổn định động

Lựa chọn thiết bị trong tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng Các MCCB tổng của các tủ động lực có thông số tương tự các áptômát nhánh tương ứng trong tủ phân phối, kết quả lựa chọn khi trong bảng 4-4.

Bảng 4-4: Kết quả lựa chọn MCCB tổng trong các TĐL

Tủ động I TT ,A Loại U đm ,V I đm ,A I cắt N ,kV Số cực lực

Các MCCB đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong các tủ động lực cũng được chọn theo các điều kiện đã nêu ở phần trên Ví dụ chọn MCCB cho đường cáp từ TĐL1 đến máy tiện ren có công suất 7 kW cos = 0,6:

√ 3 cosφ U đm, LD √ 3 0,6 0,38 Chọn áptômát loại 5SQ2 370-0KA25 do hãng Siemens chế tạo có I đm,A % A I cắt

=3kA; U đm = 400V; 3cực, ( tra bảng 3.29 trang 166 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện - TS Ngô Hồng Quang )

Các đường cáp theo điều kiện phát nóng cho phép:

Tương tự như trên ta sẽ lấy một ví dụ kiểm tra đối với cáp từ tủ động lực 1 đến máy tiện ren ở ví dụ trên (số trên bản vẽ là: 1).

Ta lấy I kđnh = I đmA ( dòng điện định mức của áptômát ta chọn )

Kết hợp hai điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi do DELTA sản suất, cách điện PVC có tiết diện 2,5mm2 với dòng điện định mức trường hợp cáp đặt trong ống là: I cp = 29A Vì cáp được đặt trong ống thép có đường kính 3/4'' chôn dưới nền phân xưởng Để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế các cáp từ tủ động lực đến các máy đều dùng cùng loại: cáp của hãng DELTA; áptômát đều dùng của hãng Siemens sản xuất.

Các áptômát và đường cáp khác được chọn tương tự , kết quả ghi ở dưới Do công suất của các thiết bị trong phân xưởng không lớn và đều được bảo vệ bằng aptomat nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân xưởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.

Bảng 4-5: Bảng chọn đường cáp và áp tô mát hạ áp của nhà máy

Tên máy Số Ký Phụ tải Dây dẫn MCB lượng hiệu P TT I TT (A) Tiết I đ (A) D ô.t Mã hiệu I đm I KDDT / trên (kW diện 1,5 mặt ) bằng

Mỏy mài hai phớa (2) 1 12 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33

Mỏy phay vạn năng 1 7 4,5 11,4 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33

Mỏy mài trũn vạn 1 9 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33 năng 0KA10

Mỏy mài hai phớa (4) 1 12 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33

Mỏy doa tọa độ 1 3 4,5 11,4 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33

Mỏy phay chộp hỡnh 1 7 5,62 14,23 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33

Mỏy phay chộp hỡnh 1 9 1 2,53 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33

Mỏy mài trũn vạn 1 18 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33 năng (7) 0KA10

Mỏy mài phẳng cú 1 19 10 10,13 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33 trục đứng 0KA16

Mỏy mài phẳng cú 1 20 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33 trục nằm (7) 0KA10

Mỏy ộp thủy lực 1 21 4,5 11,4 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33

Mỏy mài sắc cỏc dao 1 27 2,8 7,09 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33 cắt gọt (8) 0KA10

Mỏy phay vạn năng 2 5 14 35,45 4 38 ắ’’ 5SQ2370- 40 33,33

Mỏy phay chộp hỡnh 1 10 0,6 1,52 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33

Mỏy phay chộp hỡnh 1 11 3 7,6 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 10 8,33

Mỏy bào giường một 1 13 10 10,13 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33 trụ 0KA16

Mỏy khoan hướng 1 15 4,5 11,4 1,5 22 ắ’’ 5SQ2370- 16 13,33 tâm 0KA16

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp chế tạo máy kéo
Tác giả	Đinh Văn Thuấn
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Hồng Nhung
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Hệ thống cung cấp điện
Thể loại	Bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	2,13 MB