Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng

Khái niệm về phụ tải điện

Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá lớn làm tăng vốn đầu tư Xác định phụ tải điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ hư hại công trình làm mất điện.

Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó Công trình điện thường phải được thiết kế lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện Ví dụ, cần thiết kế và lắp đặt trạm biến áp trung gian để cấp điện cho khu chế xuất ngay từ giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng (đường giao thông, điện nước) sau đó mới mời các xí nghiệp vào mua đất xây dựng nhà máy Khi thiết kế lắp đặt đường dây cao áp và trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu chế xuất người thiết kế chỉ biết thông tin rất ít: diện tích khu chế xuất và tính chất của các xí nghiệp sẽ xây dựng tại đó (công nghiệp nặng, nhẹ).

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào hoạt động Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện, còn phụ tải thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành.

Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện Cần căn cứ vào lượng thông tin thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương pháp phù hợp.Càng có nhiều thông tin về đối tượng sử dụng càng lựa chọn được phương pháp chính xác.

Phụ tải động lực

1 Cơ sở lý luận: a Đặc điểm hộ tiêu thụ.

+ Thiết bị hay còn gọi là thiết bị tiêu thụ là những thiết bị tiêu thụ điện năng như: động cơ điện, lò điện, đèn điện…

+ Hộ tiêu thụ là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nơi biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác để sử dụng sản xuất dân dụng…

+ Phụ tải điện là một đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị hoặc các hộ tiêu thụ điện năng.

+ Xác định phụ tải là công việc đầu tiên của công tác thiết kế hệ thống điện nhằm mục đích lựa chọn và kiểm tra các phần tử mang điện và máy biến áp theo điều kiện phát nóng, lựa chọn các thiết bị bảo vệ…

+ Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện cung cấp cho xí nghiệp chú ý 3 dạng cơ bản sau:

+ Tùy theo tầm quan trọng trong ngành kinh tế xã hội, các hộ tiêu thụ được cung cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại:

- Hộ tiêu thụ loại 1: Là những hộ tiêu thụ khi ngừng sự cung cấp điện sẽ gây nên những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại lớn kinh tế dẫn đến sự hư hỏng thiết bị, gây rối loạn và công nghệ phức tạp, làm hư hỏng hàng loạt sản phẩm hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện.

VD: Xí nghiệp luyện kim, xí nghiệp hóa chất, cơ quan nhà nước…. Đối với hộ loại này phải có 2 nguồn độc lập hoặc có nguồn dự phòng.

- Hộ loại 2: Là những hộ ngừng cung cấp điện thì dẫn đến thiệt hại về kinh tế do ngừng sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động.

VD: nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm công nghệ nhẹ… Đối với hộ loại này hoặc không có thêm nguồn dự phòng thuộc vào sự so sánh giữa vốn đầu tư và hiệu quả kinh tế khi ngừng cung cấp điện Cho phép mất điện từ 1 đến 2 giờ.

- Hộ loại 3: Là tất cả các hộ tiêu thụ còn lại, ngoài hộ loại 1 và 2, cho phép cung cấp điện tin cậy cho phép thấp Nghĩa là cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa khắc phục sự cố cho phép từ 4 đến 5 giờ. b Những yêu cầu cần thiết trong cung cấp điện:

 Độ tin cậy cung cấp điện: tùy thuộc vào loại hộ tiêu thụ trong điều kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án độ tin cậy càng cao.

 Chất lượng điện: đánh giá bằng tần số và điện áp Tần số do cơ quan hệ thống điện điều chỉnh Do đó người thiết kế chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp Nói chung điện áp ở cao thế và trung thế chỉ có thể giao động quanh giá trị

 An toàn trong cung cấp điện: hệ thống cung cấp điện phải vận hành với người và thiết bị Do đó phải chọn hồ sơ hợp lý, mạch lạc, rõ ràng.

 Kinh tế: so sánh đánh giá thông qua tính toán từ đó chọn phương án hợp lý ít tốn kém.

2 Xác định phụ tải tính toán:

Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán Thông thường những phương pháp đơn giản thì cho kết quả không chính xác, ngược lại muốn độ chính xác cao thì phương pháp tính toán lại phức tạp Do vậy, phải biết cân nhắc để lựa chọn phương pháp tính cho thích hợp.

Nguyên tắc chung để tính toán phụ tải là tính thiết bị dùng điện trở ngược về nguồn.

Mục đích của việc tính toán phụ tải:

Chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện cung cấp một cách kinh tế.

Chọn số lượng và công suất máy biến áp hợp lý.

Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối có tính kinh tế.

Chọn các thiết bị chuyển mạch bảo vệ hợp lý.

2.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm: Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không thay đổi hoặc thay đổi ít, phụ tải tính toán được lấy bằng giá trị trung bình của các phụ tải lớn nhất, hệ số đóng điện của các hộ tiêu thụ này bằng 1, còn hệ số phụ tải thay đổi rất ít Phụ tải tính toán được tính theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một khoảng thời gian.

Ptt=Ptb Trong đó: Mca: Số sản phẩm sản xuất trong 1 ca.

Tca: Thời gian của ca phụ tải lớn nhất

W0: suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm(kwh/1dvsp) Khi biết W0 và tổng sản phẩm sản xuất trong năm M của phân xưởng hay xí nghiệp, phụ tải tính toán sẽ là:

Ptt Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất Được sử dụng tính toán đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải ít biến đổi như quạt gió, bơm nước… khi đó Ptt=Ptb kết quả tương đối chính xác.

2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản phẩm:

F: Diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ.

P0: suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích sản xuất là m 2 , kw/m 2

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng Nó được dùng để tính các phụ tải phần xưởng Có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều.

2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt:

Stt= 3 Xác định đồ thị phụ tải theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình

Phụ tải tính toán cho một nhóm n máy xác định theo công thức căn cứ vào công suất trung bình Ptt và hệ số cực đại Kmax.

Trong đó: Ptt=Ksd công suất trung bình của nhóm máy trong thời gian khảo sát, thường lấy là 1 ca hay 1 ngày đêm.

Ptt - Công suất định mức của máy, nhà chế tạo cho.

Ksd - Hệ số sử dụng, tra PL1, ví dụ với nhóm công cụ tra được Ksd=0,14 - 0,2 cos - hệ số suất của nhóm máy công cụ cos =0,5 - 0,6

Hình minh họa các đại lượng Ptt,Ptb,Pdm.

Kmax hệ số cực đại, tra PL5(theo Ksd và nnq)

Nnq số thiết bị điện dùng hiệu quả, nnq if số thiết bị giả tưởng có công suất bằng nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra 1 phụ tải tính toán đúng gần bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra. Ý nghĩa của nhq là ở chỗ: một nhóm máy bất kỳ bao gồm nhiều máy có công suất khác nhau, có cùng chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực tế gây ra. Ý của nhq là ở chỗ: một nhóm máy bất kỳ bao gồm nhiều máy có công suất khác nhau, đặc tính kỹ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá trình công nghệ khác nhau rất khóc tính toán phụ tải điện Người ta đưa vào đại lượng trung gian nhq nhằm giúp cho việc xác định phụ tải điện của nhóm máy dễ dàng tiện lợi mà sai số phạm phải là cho phép.

Trình tự xác định là như sau:

Xác định n1 - số động cơ có công suất lớn hay bằng 1 nửa công suất động cơ có công suất lớn nhất.

Xác định Pn1 - cống suất của n1 động cơ trên

Pn1 Xác định các tỷ số:

N*= , P*= Tra PL4(theo n* và P*) tìm được nhq*. xác định nhq theo biểu thức: nhq= n nhq*

Phụ tải đỉnh nhọn kéo dài từ 1 2 giây thì gọi là phụ tải đỉnh nhọn.

Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dòng đỉnh nhọn Idn Dòng điện này dùng để kiểm tra độ lệch điện áp, chọn các thiết bị bảo vệ tính toán khởi động của động cơ. Đối với 1 máy: Idn=Imax=KminIdm

Tính toán phụ tải tính toán phân xưởng

Căn Cứ vào số phụ tải đã cho trong các nhóm trên sơ đồ ta lập được bảng phụ tải phân xưởng như sau: Để xác định PTTT của toàn phân xởng cần quy đổi các thiết bị sử dụng điện áp pha và thiết bị làm việc ở chê độ ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn ba pha.

Quạt gió sử dụng điện áp 220V (Ufa)

(kw)Máy hàn điểm 1: kw Máy hàn điểm 2:

Bảng thống kê danh sách các phụ tải của phân xưởng cơ khí

(đã quy đổi về 3 pha)

STT Tên máy Kí hiệu Loại Công suất

Số lượng Ghi chú NHÓM 1

3 Máy phay vạn năng 27 Đức 4,5 2

5 Máy bào giường 13 Liên Xô 20 2

6 Máy phay vạn năng 28 Đức 4.5 4

Căn cứ vào các phương pháp trên ta chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng cơ khí theo phương pháp công suất trung bình và hệ số cực đại ( )

STT Tên máy Kí hiệu Loại Công suất

Nhóm 1 có số lượng máy n= 11;

Tổng công suất của nhóm 1:

Thiết bị có công suất lớn nhất là tiện cụt ( 20 kW) P11= 10kW

Số lượng thiết bị có n 10 là: n =5

Từ n* và P* ta tra bảng (Plục 1.5 Trang 255 sách TKCC Ngô Hồng

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0,95 nhq = n * hq.n = 0,95 11 = 10,45 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC Ngô Hồng

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có ; ;

Từ và tra bảng (Plục 1.6 Trang 256 sách TKCC Ngô Hồng Quang –

Vũ Văn Tẩm) Ta có

Công suất phản kháng tính toán

Công suất tính toán toàn phần

Nhóm 2 có số lượng máy n = 9

Thiết bị có công suất lớn nhất là Máy phay ( kW) kW

Số lượng thiết bị có n 2,25 là n1=8

Nhóm 3 có số lượng máy n= 9

Thiết bị có công suất lớn nhất là Máy mài tròn ( kW)

Số lượng thiết bị có n1 3,25 là n1= 3

Công suất phản kháng tính toán :

Công suất tính toán toàn phần :

Thiết bị có công suất lớn nhất là Máy tiện vạn năng ( kW) kW

Số lượng thiết bị có n1 7 là n1=3

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0,61 nhq = n * hq.n = 0,61.12 = 7,32 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC Ngô Hồng

5 Máy bào giường 13 Liên Xô 20 2

6 Máy phay vạn năng 28 Đức 4.5 4

Nhóm 5 có số lượng máy n= 18

Thiết bị có công suất lớn nhất là tiện cụt ( kW) kW

Số lượng thiết bị có 10 là n = 10

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0,64 nhq = n * hq.n = 0,64 18= 11,52 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC

Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có

Thiết bị có công suất lớn nhất là Máy mài tròn 1( kW) kW

Số lượng thiết bị có 3,25 là = 2

Thiết bị có công suất lớn nhất là máy bào 1( kW) kW

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0,88 nhq = n * hq.n = 0.88 6 = 5,28 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC Ngô Hồng

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có có ; ;

Thiết bị có công suất lớn nhất là Mài phay vạn năng ( kW)

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có có ; ;

Thiết bị có công suất lớn nhất là máy hàn điểm 1 ( kW)

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0.86 nhq = n * hq.n = 0,86 9 =7,74 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC Ngô Hồng

Nhóm 10 có số lượng máy n = 9 Tổng công suất của nhóm 10:

Thiết bị có công suất lớn nhất là Máy xọc ( kW) (kW)

Số lượng thiết bị có > 4,2 là = 3

Quang – Vũ Văn Tẩm) Ta có n * hq = 0,94 nhq = n * hq.n =0,94.9=8,46 Đối với xưởng cơ khí tra bảng (Plục 1.1 Trang 253 sách TKCC Ngô Hồng

Từ và tra bảng (Plục 1.6 Trang 256 sách TKCC Ngô Hồng Quang – Vũ

- Do phân xưởng cơ khí có nhiều máy điện quay nên dùng đèn sợi đốt vì đèn tuýp nhạy cảm với điện áp ( U < 180v thì đèn tắt ) và ánh sáng không thật

- Tra bảng với xưởng cơ khí chọn suất phụ tải chiếu sáng là Po = 15w/m Vậy công suất chiếu sáng cho toàn xưởng là :

- Ngoài chiếu sáng chung ra cần trang bị thêm mỗi máy 1 đèn sợi đốt công suất 100w ( trừ quạt gió ) Như vậy cần 63 bóng Pcsm = 63 x 0,1 = 6,3 (KW)

- Vậy tổng công suất chiếu sáng là : Pcst = 18 + 6,3 = 24,3 (kw)

- Chọn đèn sợi đốt chao vạn năng công suất 200w/đèn treo 1 dãy ở giữa xưởng chạy dọc theo xưởng.

- do cos = 1 tag = 0 Qcs = Scs = 0

PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG

Phụ tải tác dụng cửa phân xưởng:

Trong đó:K là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng,lấy k =0,85

Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

PHỤ TẢI TÍNH TOÁN TOÀN PHÂN XƯỞNG

Cơ sở lý thuyết

Tâm phụ tải là một điểm nằm trên mặt phẳng phụ tải mà nếu ta đặt trạm biến áp hay tủ phân phối ngay tại tâm phụ tải thì các dạng tổn thất về điện hay chi phí về kim loại màu là thấp nhất.

2 Xác định tâm phụ tải

Vị trí tâm phụ tải thường đặt gần ở những phụ tải hoặc các thiết bị có công suất lớn, tâm phụ tải đối xác định như sau:

Xác định trục toạ độ

Xác định vị trí phụ hay thiết bị trên phụ tải

Tâm phụ tải được xác định bởi I(Xi; Yi)

Trong đó: Xi Yi Với: Pi: là công suất tác dụng của phụ tải thứ i

Xi;Yi: là hoành độ và tung độ của phụ tải thứ i

Mặt bằng phân xưởng và phân bố thiết bị

Theo lý thuyến giáo trình cung cấp điện ta có yêu cầu vị trí đặt tâm phụ tải thương được đặt gần ở những phụ tải hoặc nhóm máy có công suất lớn nên ta bố trí tạm thời các nhóm như sau:

1.Cơ sở lý luận xác định tọa độ của thiết bị

Dựa vào mặt bằng thực tế của phân xưởng ta xác định như sau:

Diện tích của phân xưởng là 60x20m:

 Độ dày tường và koảng cách giữa thiết bị và tường là 2m.

 Diện tích nhà kho và phòng hành chính ở phân xưởng là 10x18m

 Lối đi giữa phân xưởng là 2,5m

Ta có sơ đồ như sau:

2.sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí

3.Sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng

III.Xác định và tính toán tâm phụ tải của các thiết bị trong phân xưởng

Theo dự tính ta xác định được khoang cách giữa các máy trên trục 0X là 2m và trục 0Y là 3m.từ đó ta xây dựng được bảng tính toán tọa độ theo từng nhóm như sau: a Nhóm 6

Bảng số liệu vị trí từng máy nhóm 6

Stt Tên máy Công suất (kw) X i Y i

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 6 :N6 ( 4,48;3,75) b Nhóm 1

STT TÊN MÁY CÔNG SUẤT

Tâm phụ tải nhóm 1 là :

Tọa độ tâm nhóm 1 là N1( 11,8;3,41 ) c Nhóm 9

Stt Tên máy Công suất

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 9 : N9(21,44; 3,25 ) d Nhóm 4

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 4 : N4( 30,87 ; 2,75 ) e Nhóm 8

Stt Tên máy Sông suất

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 8 : N8( 39,9 ; 2,9 ) f Nhóm 7

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 7 : ( 3,7 ; 15,6 ) g Nhóm 2

Tâm phụ tải nhóm 2 : N2(10,87;15,39) h Nhóm 5

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 5 :N5(23;15,17) i Nhóm 3

Tâm phụ tải nhóm3 Xi = 35,47

Tọa độ tâm nhóm 3:N3 (35,47;14,2) j Nhóm 10

Tọa độ tâm phụ tải nhóm 10 :N5( 42,88;14,66 )

2 Tọa độ tâm phụ tải toàn phân xưởng

Bảng số liệu tổng 10 nhóm

Stt Tên nhóm Tổng công suất nhóm (kw) X Y

Tọa độ tâm phụ tải phân xưởng là : Nx(21,75;8,65 )

3.Sơ đồ tâm phụ tải của các nhóm thiết bị và toàn phân xưởng

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA

Khái quát chung

Sơ đồ nguyên lý,sơ đồ đi dây là một bộ phận quan trọng của hệ thống CCĐ Đây là bước quan trọng trong quá trình thiết kế Bởi có thiết kế được sơ đồ đi dây gọn nhẹ, tiết kiệm thì mới đảm bảo được các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật. Căn cứ vào các sơ đồ nguyên lý mà ta có phương hướng tính chọn dây dẫn, dây cáp cho phù hợp.

*Sơ đồ nối dây mạng điện áp thấp

Mạng điện áp là mạng động lực hoặc chiếu sáng trong phân xưởng với cấp điên áp thường là 380v/220v,220v/127v

Sơ đồ mạng động lực :

Có 2 dạng: Dạng hình tia và dạng phân nhánh

Sơ đồ mạng hình tia cung cấp cho phụ tải phân bố trên diện tích rộng như các khu dân cư phân xưởng có độ tin cậy cao. Ưu điểm:

- Sơ đồ nối dây rõ ràng, đơn giản, độ tin cậy cao, vận hành và thao tác thuận tiện.

- Tốn nhiều dây dẫn nên ảnh hưởng đến kinh tế, vốn đầu tư

Sơ đồ nối dây mạng phân nhánh thường dung trong các phân xưởng có phụ tải không quan trọng

 So sánh 2 dạng mạng nối dây hình tia và phân nhánh:

- Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính có độ tin cậy kém hơn so với hình tia

- Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính rẻ hơn hình tia

- Sơ đồ cung cấp điện bằng đường dây chính có dòng ngắn mạch lớn hơn so vói hình tia, tổn thất điện áp nhỏ hơn

Từ MBA có các đường dây cung cấp điện cho các thanh cái, từ các thanh cái có các đường dây cung cấp điện cho các tủ động lực hoăc tải có công suất lớn

Nhờ có hệ thống thanh cái nên được dung cho tải có công suất lớn, tổn hao nhỏ và thường dùng cho phân xưởng có phụ tải phân bố tương đối đều.

1 Sơ đồ nguyên lý – sơ đồ đi dây cho phân xưởng: a.Phía cao áp:

- Phân xưởng cơ khí số 2 là phụ tải loại 3 nên yêu cầu cung cấp điện không cao,nên ta chỉ cần dùng 1 MBA có một nguồn cấp. b.Phía hạ áp:

- Căn cứ vào 2 dạng mạng hình tia và phân nhánh với những ưu nhược điểm của chúng,và với sơ đồ mặt bằng của phân xưởng cơ khí số 2 có phụ tải phân bố là tương đối đều Vì vậy ta nên chọn sơ đồ đi dây mạng hình tia. c.Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ nguyên lý

- Máy biến ap nối theo kiểu Y/Y0, sơ đồ Y, thứ cấp Y0

*Giải thích thiết bị dùng trong trạm.

- Cầu dao cách ly chỉ được phép đóng cắt khi không tải,sau khi cắt phải đóng về bộ phận tiếp đất để đảm bảo an toàn cho công nhân vận hành, sửa chữa khi có sự cố.

- Attomat co nhiệm vụ đóng ,cắt mạch điện và bảo vệ quá tải, ngắn mạch

- Chống sét van, dùng để chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp.

- Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn xuống trị số nhỏ (5A) cung cấp cho phụ tải

- Thanh cái để phân phối điện đến các lưới hạ áp.

Sơ đồ của trạm có 1 máy biến áp có:

- Sơ đồ có kết cấu đơn giản.

- Thiết bị rẻ tiền dễ kiếm và vốn đầu tư ít.

- Kích thước trạm nhỏ gọn.

- Dễ vận hành và sửa chữa.

CDCL chi được dùng để đóng,cắt khi không có tải

Sau mỗi lần cầu chi cao áp tác động thì việc thay thế gặp nhiều khó khăn.

Một số phương pháp xác định công suất MBA như sau:

- Xác định công suất MBA theo mật độ phụ tải:

+ Mật độ phụ tải được xác định:

1.P = Knc là phụ tải tính toánTrong điều kiện làm việc bình thường:

Trong điều kiện làm việc sự cố MBA hoặc sự cố đường dây:khi có sự cố ở trạm có nhiều MBA mà 1 MBA có sự cố hoặc sự cố từ đường dây lân cận cung cấp đến 1 MBA:

Trong đó K :hệ số quá tả MBA

S :công suất định mức của MBA

S :phụ tải của trạm cần truyền tải khi có sự cố Một cách gần đúng:Kqt=1,4 với điều kiện hệ số phụ tả của máy trước sự cố không quá 0,93 và quá tải không quá 5 ngày đêm và mỗi ngày không quá 6h. Khi chọn công suất MBA cần chú ý hiệu quả theo môi trường (thường là các máy do liên xô chế tạo):

Nhiệt độ trung bình trong năm: +50C

Nhiệt độ lớn nhất trong năm: +350C

Khi nhiệt độ môi trường làm việc lớn hơn 50C phải hiệu chỉnh lại

Căn cứ vào điều kiện chọn MBA,với phân xưởng cơ khí số 2 này,ta chọn MBA có công suất:

Trong trường hợp xảy ra sự cố thì:

Do trạm chỉ có 1 MBA nên ta chọn MBA có công suất:

Nên ta chọn máy biến áp do ABB sản xuất 315 kVA có các thông số kỹ thuật sau:(theo sách thiết kế cấp điện-Ngô Hồng Quang,Vũ Văn Tẩm,tr 258)

Công suất(Kva) Điện áp (kV)

,w ,w Kích thước,mm(dài- rộng-cao)

Iđm MBA Vậy Uđmcd ≥ 22 KV

Cơ sở lý luận

- Các thiết bị,dây dẫn,dây cáp trong điều kiện vận hành có thể ở 1 trong 3 chế độ : Quá tải ,làm việc lâu dài,chịu dòng ngắn mạch.Nhưng nhờ việc tính chọn đảm bảo yêu cầu về dòng và áp định mức,giới hạn quá tải cho phép, các điều kiện về ổn đinh nhiệt và lực điện động.

- Trong hệ thống cung cấp điện, các thiết bị điện và dây dẫn, dây cáp có vai trò rất quan trọng Nó quyết định đến hiệu quả của sự an toàn va độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống Chính vì vậy việc tính toán, chọn các thiết bị dây dẫn,dây cáp là rất cần thiết để hệ thống được đảm bảo các yêu cầu về kinh tế,kỹ thuật trong yêu cầu chung.

Các phương pháp lựa chọn và kiểm tra dây dẫn và dây cáp

Trong hệ thống cung cấp diện chúng ta có 3 phương pháp chủ yếu để lựa chọn tiết diện dây dẫn.

Phương pháp thứ nhất, chọn theo mật độ dòng kinh tế của dòng điện J (A/mm ) là số ampe lớn nhất trên 1 mm tiết diện tiết diện chọn theo phương pháp này sẽ có lợi về mặt kinh tế.

Phương pháp thứ 2, chọn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép I Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và dây cáp.

Phương pháp thứ 3, chọn tiết diện theo điện áp cho phép phương pháp này lấy chỉ tiêu chất lượng làm điều kiện tiên quyết.

Căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp và theo yêu cầu của đề bài ta chọn theo phương pháp chọn dây dẫn và dây cáp theo mật độ dòng kinh tế.

1.Chọn theo mật độ dòng kinh tế a.khái niệm

Chi phí đầu tư của một đường dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng có thể biểu diễn theo công thức sau

Trong đó : M- chi phí đầu tư a, b – là các hàng số

F là tiết diện dây dẫn

Chi phí đầu tư rõ ràng tỉ lệ thuận với tiết diện dây dẫn, dễ dàng nhận thấy tiết diện dây dẫn càng lớn thì chi phí càng cao Và người chủ đầu tư luôn mong muốn sao cho chi phí đầu tư là nhỏ nhất.

Trong khi đó khi xét về phương diện kĩ thuật, một vấn đề mà người thiết kế cần quan tâm là hiệu suất của đường dây trong quá trình vận hành Cụ thể hơn , đó chính là tổn thất điện năng của đường dây,xét trong một năm.

Trong đó C - chi phí tổn thất điện năng

- giá thành một kWh Ở Việt Nam giá trị J được xác định theo bảng sau

Mật độ dòng kinh tế (A/mm )

Số giờ sử dụng phụ tải trong một năm(h) Trên 1000 đến

1,8 1,0 Cáp cách điện giấy, dây bọc cao su, hoặc PVC

2,0 1,2 Cáp cách điện cao su hoặc nhựa tổng hợp

1 Căn cứ vào loại dây dịnh dùng dây dẫn hay dây cáp vật liệu (Al,Cu) và trị số T xác định J

2 Xác định trị số dòng điện lớn nhất chạy trên các đoạn dây :

3 Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn :

4 Căn cứ vào trị số F tính được, tra sổ tay tìm tiết diện tiêu chuẩn gần nhất bé hơn

5 Kiểm tra lại tiết diện theo I hay

Tính toán dây dẫn

BẢNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN DÂY DẪN NHÓM Stt(kva) F

Tiết diện định mức,mm2 Đường kính (mm) Điện trở nhiệt độ20 c, ,không lớn hơn

Điều kiện để chọn các thiết bị điện

Chọn theo điện áp định mức: Điện áp định mức của thiết bị điện được ghi trên nhãn máy Trong khi chế tạo còn tính phần dự trữ độ bền về điện, cho phép chúng làm việc dài với

U > (10% - 15%) Uđm Do đó khi chọn các thiết bị điện phải thỏa mãn các điều kiện :

Uđmkcđ:điện áp định mức khí cụ điện

Uđmmạng:điện áp định mức của mạng nơi thiết bị và khí cụ điện làm việc

Umạng:độ lệch điện áp có thể của mạng so với điện áp điện mức trong điều kiện vận hành khu cấp điện U cho phép

(Bảng này chỉ áp dụng cho thiết bị điện ở độ cao < 1000m so với mặt nước biển.)

Dòng điện áp định mức của khí cụ điện IđmKcđ do nhà chế tạo cho sẵn và chính là dòng đi qua khí cụ điện trong thời gian dài với nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức.Chọn KCĐ theo điều kiện này đảm bảo khí cụ điện và bộ phận dẫn điện sẽ không bị đốt nóng quá mức trong điều kiện lâu dài và định mức.

Căn cứ vào độ phát nóng cho phép của thiết bị điện làm việc lâu dài và định mức:

Các điều kiện chung khi kiểm tra thiết bị điện

1 Kiểm tra ổn định lực điện động.

Trong các trị số ngắn mạch thì ngắn mạch 3 pha là nguy hiểm nhất, giá trị dòng lớn nhất Do vậy, ta dùng giá trị này để kiểm tra khí cụ điện và các bộ phận có dòng qua.

2 Kiểm tra ổn định nhiệt. Đối với các KCĐ và dây dẫn có dòng điện chạy qua sẽ phát nóng do có tổn hao công suất Khi nhiệt độ cao quá trị số cho phép sẽ làm cho chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ Do vậy, cần quy định nhiệt độ cho phép của chúng khi làm việc bình thường cung như khi ngắn mạch phải thỏa mãn

3 Chọn các thiết bị điện

3.1 chọn thiết bị cao áp: a.Tính toán và kiểm tra cầu dao cách ly

Máy biến áp cũng như các phụ tải có công suất lớn nên ta chọn cầu dao cách ly làm nhiệm vụ đóng cắt mạch cao cao áp CDCL chỉ đóng cắt khi không tải

STT Các đại lượng chọn và kiểm tra CT chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức (KV) Uđmcd ≥ Uđm lưới

2 Dòng điện định mức (A) Iđmcd ≥ Ilvmax

3 Dòng điện ổn định lực điện động

4 Dòng điện ổn định nhiệt (A) Iôdn ≥ I∞ x

Theo tính toán trong phần tính toán phụ tải phân xưởng ta có:

Nên ta chọn máy biến áp do ABB sản xuất 315 kVA có các thông số kỹ thuật sau:(theo sách thiết kế cấp điện-Ngô Hồng Quang,Vũ Văn Tẩm,tr 258)

Công suất(Kva) Điện áp

Kích thước,mm(dài- rộng-cao)

Iđm MBA Vậy Uđmcd ≥ 22 KV

3.2.Tính và chọn kiểm tra cầu chì cao áp (CCCA)

STT Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện chọn

1 Điện áp định mức (KV) Uđmcc ≥ Uđm lưới

2 Dòng điện mức (A) Iđmcd ≥ Ilvmax

3 Công suất định mức (KVA) S dmcắt ≥ S ’’

4 Dòng điện cắt định mức Iđm ≥ I ”

Tra bảng PL – 12 TKCĐ/269.Ta chọn CCCA do hãng SIEMENS chế tạo.

Loại cầu chì Khối lượng Dài Đ.kính

3.3.Chọn thiết bị chống sét.

- Dòng điện qua chỗ sét đánh rất lớn , vùng dòng sét đánh được nung nóng nhiệt độ lên đến 10.000 0c và thời gian mở rất nhanh.

- Quá điện áp do sét đánh trực tiếp là nguy hiểm nhất khi đó cách điện của các thiết bị chọc thủng vì vậy cần phải có các biện pháp để bảo vệ các thiết bị,các công trình xây dựng,đường dây không bị sét đánh trực tiếp.

- Có 3 loại chống sét để lựa chọn.

+ Chống sét kiểu khe hở: đây là 1 kiểu chống sét đơn giản gồm có 2 điện cực, 1 điện cực nối với đất. Ưu điểm: đơn giản, dễ chế tạo, rẻ tiền.

Nhược: không có bộ phận dập hồ quan cho nên khi phóng điện dòng sét đi xuống đất có giá trị lớn có thể làm cho các thiết bị bảo vệ rơle tác động cắt mạch.

+ Chống sét kiểu ống: Gồm 2 khe hở

Một khe hở nằm phía bên ngoài của ống và 1 khe hở nằm phái bên trong của ống Ống được làm bằng bộ phận sinh khí fibro bakelit Khi có hiện tượng phóng điện khi sét đánh thì có 2 khe hở đều phóng điện => phát sinh hồ quang. Dưới tác dụng của hồ quang thì chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều chất khí – áp suất tăng thì dập tắt hồ quang. Ưu điểm: chế tạo đơn giản, rẻ tiền, bảo vệ dòng sét nhỏ.

Nhược: khi dòng sét lớn hồ quang không chịu được dập tắt nhanh vì vậy rơle bảo vệ tác động cắt mạch điện.

+ Chống sét kiểu van: Gồm 2 thành phần chính là khe hở phóng điện là điện trở làm việc khe hở phóng điện của chống sét Van là 1 chuỗi các khe hở nhỏ có nhiệm vụ như trên, điện tử làm việc là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế trị số dòng điện ngắn mạch chạm đất qua CSV Khi song qua dòng điện áp chọc thủng các khe hở phóng điện Dòng điện này cần phải hạn chế để việc dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện dễ dàng sau khi chống sét van làm việc. Chất vilit thỏa mãn được 2 yêu cầu trái ngược nhau cần có điện trở lớn để hạn chế dòng ngắn mạch và cần có điện trở nhỏ đê hạn chế điện áp dư vì điện áp dư lớn sẽ khó bảo vệ. Ưu điểm: là thiết bị bảo vệ chống sét an toàn, làm việc tin cậy dùng bảo vệ trạm biến áp Chống sét đánh truyền từ dây vào trạm Khắc phục được nhược điểm của chống sét ống va chống sét kiểu khe hở.

Căn cứ vào ưu nhược điểm của từng loại chống sét, ta chọn chống sét van cho hệ thống cung cấp điện của phân xưởng cơ khí số 2, nhà máy chế tạo cớ khí.

Tra bảng PL III-13 TKCĐ/270 ta chọn được loại chống sét của hãng Cooper do Mỹ chế tạo, có các thống số:

Uđm Giá đỡ ngang Giá đỡ khung Giá đỡ MBA và đường dây

Giá đỡ Giá đỡ hình khối

24 AZLP501B24 AZLP519B24 AZLP531B24 AZLP531B24 AZLP531B24

4 Tính chọn các thiết bị hạ áp.

MBI có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn đến trị số nhỏ để cung cấp cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Về cấu tạo, MBI cũng giống MBA bình thường cũng có phần lõi từ, cuốn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

+ Cuộn sơ cấp: thường chỉ là 1 thanh dẫn thẳng hoặc 1 vài dòng dây có tiết diện lớn được đấu nối tiếp với lưới.

+ Cuộn thứ cấp: có số vòng dây lớn để mác vào đồng hồ A và các mách điện của đồng hồ đo khác Phụ tải bên thứ cấp của MBI rất nhỏ, có thể xem như MBI làm việc ở tình trạng ngắn mạch.

+ Thứ cấp MBI phải nối đát để đảm bảo an toàn cho người vận hành. Điều kiện chọn và kiểm tra MBI:

MBI được lựa chọn theo U và I bên thứ cấp, cấp chính xác, kiểu loại, kiểm tra theo dòng điện ổn định nhiệt độ và ổn định lực điện động

STT Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Uđm của máy MBI Udmbi ≥ Udm lưới

2 Iđm của máy MBI I1dmBI ≥ Ilvmax

3 Phụ tải định mức cuộn thứ cấp S2dmBI ≥ S2tt(VA)

4 Hệ số ổn định lực điện động Kd ≥

5 Hệ số ổn định nhiệt kod ≥

6 Lực tác dụng cho phép lên đầu sứ FCP≥0,8×10 -2 ×I 2 xk×

Từ các điều kiện trên ta tra bảng PL III_15 KTCĐ/271.Chọn được MBI do SIEMENS chế tạo có các thông số:

U chịu đựng tần số công nghiệp (1KV) 50

4.2 Chọn tủ phân phối phân xưởng.

*Chọn thanh cái tủ phân phối:

Chọn theo mật độ dòng kinh tế

Vì phân xưởng làm việc 3 ca liên tục nên Tmax = 6900h

Tra bảng PL.86 Trang 274/CCĐ chọn Jkt =1,8

Tiết diện thanh cái: FKiểm tra theo điều kiện phát nóng: Icp ≥

Nhiệt độ môi trường làm việc Tmax5 0 c lên phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ tiêu chuẩn la 25 0 c.Tra bảng phụ lục 6.10-314/TKCĐ ta được: K1 = 0,88

Số dây cáp đặt trong 1 hầm cáp hoặc 1 rãnh dưới đất là1,khoảng cách giữa các sợi cáp là 100 mm

Tra bảng phụ lục 6.11-314/TKCĐ ta được: K2 = 1

Tra bảng phụ lục 6.9 trang 313-TKCĐ ta được thanh cái bằng Cu có thông số như sau:

Kích thước mm 2 F một thanh mm 2 Khối lượng Cu I cp (A)

4.3 Chọn ATM cho tủ phân phối:

Căn cứ sơ đồ nguyên lý hệ thống CCĐ cho phân phân xưởng ta cần 1 tủ phân phối có 1 ATM đầu vào va 10 ATM đầu ra.Tủ phân phối được đặt trong trạm biến áp. a Chọn ATM tổng đầu vào:

Chọn ATM tổng đảm bảo độ bền cơ học có tác động nhanh đảm bảo kỹ thuật Điều kiện chọn và kiểm tra:

Kí hiệu theo cấu trúc

I đm các móc bảo vệ

Vì ở trên ta chọn ATM tổng và ATM đầu ra của tủ phân phối đều do Liên

Xô chế tạo lên tủ phân phối cũng chọn của Liên Xô

Kiểu tủ phân phối đặt trên nền Đầu vào (1TM) Đầu ra (10ATM)

Dựa vào sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây của hệ thống cung cấp điện ,ta chọn các tủ động lực giống tủ phân phối,gồm 1 ATM đầu vào và 6 ATM đầu ra. Để thuận tiện cho việc mua thiết bị và lắp đặt,ta chọn tủ động lực ta chọn theo dòng kinh tế và kiểm tra điều kiện phát nóng.

4.6 Chọn ATM đầu vào tủ động lực:

ATM đầu vào tủ động lực cũng như tủ phân phối ta đã tính chọn ở trên.

4.7 Chọn thanh cái cho tủ động lực

Thanh cái phải đảm bảo độ bền cơ điện,không quá nóng, dẫn điện tốt.

- Cu có độ dẫn điện tốt nhất , độ bền cơ học cao, có khả năng chống ăn mòn hóa học nên ta chọn thanh dẫn bằng Cu.

- Chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế và chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

- Chọn theo mật độ dòng kinh tế

- Phân xưởng làm việc 3 ca liên tục Tmax = 5000 h Tra bảng 8-6/274CCĐ ta chọn được Jkt = 1,8 (A/mm 2 )

- Tra bảng phụ lục 30 – 209 GTCCĐ ta chọn được thanh cái bằng đồng có các thông số sau:

Tiết diện của một thanh đồng

Ta tính số ATM đầu ra có công xuất lớn nhất Điều kiện chọn

Tra bảng phụ lục 14/198 GTCCĐta chọn ATM do LG chế tạo:

ATM Kiểu Uđm (V) Số cực Iđm (A) Ic đm (KA) Khối lượng

4.9 Chọn tủ động lực từng nhóm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Tổn thất công suất trên đường dây.

Giả sử dây đẫn có:

Truyền tải một công suất S=P+JQ (KVA) Tổn thất công suất tác dụng Po=3I 2 R

Tương tự Tổn thất công suất phản kháng.

Với I :dòng điện phủ tải,A

P,Q :phụ tác dụng và phản kháng.KVA & KVAR

R,X :Điện trở và điện kháng của đường dây.

2 Tổn thất công suất trong máy biến áp.

Không tải :tổn thất sắt

Có tải : tổn thất đồng kW kVAR

, : tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch

∆Qo,∆QN : tổn thất công suất phản kháng không tải và ngắn mạch

∆pt ,Sđm : phụ tải toàn phần và dung lượng dịnh mức MBA

Io% :giá tri tương đối của dòng điện không đổi

UN% :Giá trị tương đối của điện áp ngắn mạch Trong trường hợp tính toán sơ bộ ta có thể dung công thức tính toán gần dung sau.

Các công thức trên được dung choc các MBA phân xưỡng có.

II Tổn thất điện năng

1.Tổn thất điện năng và điện năng tiêu thụ trong hệ thống cung cấp điện

Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax và thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất a Thời gian sử dụng công suất lớn nhất.

Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn sue dụng phụ tải lớn nhất(không đổi) thì thời gian cần thiết TMax để cho phụ tải đó tiêu thụ lượng điện năng bằng lượng điện năng cho phụ tải thực tế( biến thiên) tiêu thụ trong một năm làm viêc được gọi là thơi gian sử dụng công suất lớn nhất T max

Tiêu đề	Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí
Tác giả	Hoàng Văn Duy
Người hướng dẫn	Cô Nguyễn Thúy May
Trường học	Trường ĐH CN TP. Hồ Chí Minh
Thể loại	Đồ án học phần
Năm xuất bản	2011
Thành phố	Thái Bình

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	1,83 MB