Thiet ke he thong cung cap dien cho nha may co 110238

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY

Giới thiệu chung về nhà máy

Nhà máy cơ khí địa phương là nhà máy có quy mô lớn, gồm có 11 phân xưởng và bộ phận sản xuất với tổng công suất cỡ khoảng 10MW Nhà máy là một hộ tiêu thụ điện năng lớn vì vậy cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện năng và chất lượng điện năng cho toàn nhà máy

Phụ tải của nhà máy chia làm hai loại:

Mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương

Bảng 1.1 Phụ tải nhà máy cơ khí địa phương

Tên phân xưởng Công suất đặt (kW)

1 Phân xưởng kết cấu kim loại 2500

2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 2100

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí theo tính toán

8 Phân xưởng gia công gỗ 350

9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 120( Chưa kể chiếu sáng)

11 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích

II.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Tùy theo quy mô công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa Như vậy việc xác định phụ tải tính toán là phải giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.

Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đi vào vận hành Phụ tải đó được gọi là phụ tải tính toán.

Dựa vào đó người thiết kế sẽ lựa chọn các thiết bị: Máy biến áp, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ…để tính các tổn thất công suất,điện áp, chọn các thiết bị bù… vv.Việc xác định chính xác phụ tải tính toán thường rất khó bởi nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Công suất, số lượng thiết bị… nhưng nó rất quan trọng bởi vì nếu phụ tải tính toán được nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có khi dẫn đến cháy nổ Ngược lại thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn gây lãng phí Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp hoặc nhà xưởng thường dùng hai phương pháp xác định phụ tải tính toán.

1.Xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt P đ

* Đối với phụ tải động lực:

Qtt=Ptt.tg trong đó : knc: là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ: là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, coi Pđ=Pđm cos : hệ số công suất tính toán, tra trong sổ tay kĩ thuật, từ đó rút ra tg Đối với phụ tải chiếu sáng:

Pcs =p0.F trong đó : p0: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích(W/m 2 ), trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo số liệu tham khảo.

F: diện tích cần được chiếu sáng (m 2 ) Tùy theo từng loại đèn mà ta có hệ số công suất cos khác nhau, nếu sử dụng đèn sợi đốt thì cos =1 và Qcs=0, nếu sử dụng đèn tuýt thì cos =0,6-0,8 khi đó:

Từ đó ta tính được phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng.

Stt= (P tt  P ) cs 2  (Q tt  Q ) cs 2 Cuối cùng, phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phân xưởng có kể đến hệ số đồng thời. n n ttXN ®t ttpxi ®t tti csi

 S kđt : hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cực đại Có thể lấy: kđt = 0,9-0,95 khi số phân xưởng n=2-4 kđt = 0,8-0,85 khi số phân xưởng n=5-10

Phụ tải tính toán xác định theo công thức trên dùng để thiết kế mạng cao áp của xí nghiệp.

2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình.

Sau khi xí nghiệp đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng, ta đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, ta có thể bắt tay vào thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng.

Với n ≥ 4 phụ tải tính toán của nhóm động cơ xác định theo công thức:

 Pđmi trong đó : ksd : hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay kmax : hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq được xác định như sau:

Xác định n1: số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất.

Xác định P1 : công suất của n thiết bị trên

* * n P n = , P n  P trong đó : n : tổng số thiết bị trong nhóm

P∑ : tổng công suất của nhóm

Từ n*,P* tra bảng được nhq*

Xác định nhq theo công thức: nhq = n.nhq*

Bảng tra kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4, khi nhq < 4 phụ tải tính toán được xác định theo công thức:

 kti.Pđmi trong đó kti : hệ số tải, có thể lấy trị số gần đúng như sau: kt =0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn kt =0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm.

Sttpx = (P ttpx  P ) cs 2  (Q ttpx  Q ) cs 2

III.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí 1.Phân nhóm các phụ tải.

Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy móc công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng, quyết định chia làm 5 nhóm phụ tải.

Bảng 1.2.Bảng phân nhóm thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên thiết bị Số lượng

Kí hiệu trên mặt bằng

4 Máy mài phẳng có trục nằm

7 Máy mài sắc các dao cắt gọt

6 Máy bào giường một trụ 1 13 10 10 25,32

6 Máy mài tròn vạn năng 1 18 2,8 2,8 7,09

7 Máy mài phẳng có trục đứng

Do thông tin về phụ tải khá đầy đủ nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.Với nhóm máy cơ khí tra bảng được ksd =0,16 và cos=0,6 =>tgtg=1,33

2.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải.

2.1 Phụ tải tính toán nhóm 1.

Số liệu tính toán nhóm 1

Tra bảng được nhq*=0,85 =>tg nhq =0,85.9=7,65  8

Với ksd =0,16 và nhq =8 =>tgkmax =2,31

Phụ tải tính toán nhóm 1

2.2 Phụ tải tính toán của nhóm 2.

4 Máy mài phẳng có trục nằm

7 Máy mài sắc các dao cắt 1 28 2,8 2,8 7,09 gọt

6 Máy bào giường một trụ

Sinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47

7 Máy mài phẳng có trục đứng

Với ksd =0,16 và nhq =>tgkmax =2,1

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng. Để tính toán phụ tải chiếu sáng lấy suất chiếu sáng chung cho xưởng là p0 (W/m 2 )

4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng.

Sttpx = (P ttpx  P ) cs 2  (Q ttpx  Q ) cs 2

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

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

- Công suất tính toán động lực Pđl=knc.Pđ

- Công suất tính toán chiếu sáng Pcs=P0.F

- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng Ptt=Pđl+Pcs

- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Qtt=Ptt.tgφ

- Công suất tính toán toàn phân xưởng Stt=Ptt/cosφ

1.Phân xưởng kết cấu kim loại.

Công suất đặt: Pđ%00(kW) , diện tích:F00 m 2

Tra bảng ta có knc=0,6 và cosφ=0,7 =>tg tg= 1,02 ; p0 (W/m 2 ), ở đây ta sử dụng đèn sợi đốt nên có cosφcs=1

Công suất tính toán chiếu sáng:

Công suất tính toán động lực:

Công suất tính toán phân xưởng:

2.Phân xưởng lắp ráp cơ khí.

Công suất đặt: Pđ!00(kW) , diện tích:F)75 m 2

Công suất đặt: Pđ00(kW) , diện tích:F"75 m 2

Công suất đặt: Pđ0(kW) , diện tích:F'00 m 2

Công suất đặt: Pđ00(kW) , diện tích:F50 m 2

Công suất đặt: PđE0(kW) , diện tích:F00 m 2

7.Phân xưởng gia công gỗ.

Công suất đặt: Pđ50(kW) , diện tích:F000 m 2

8.Bộ phận hành chính và ban quản lý.

Công suất đặt: Pđ0(kW) , diện tích:F"00 m 2

Tra bảng ta có knc=0,8 và cosφ=0,8 =>tg tg= 0,75 ; p0 (W/m 2 ), ở đây ta sử dụng đèn huỳnh quang nên có cosφcs =>tg tgcs= 0,75

Qcs=Pcs.tgφcs".0,75 ,5(kVAr)

Công suất đặt: Pđ'0(kW) , diện tích:F00 m 2

Kết quả tính toán được tổng kết lại trong bảng dưới đây tt F , m 2

Pđ , kW knc cosφ/tgφ P0, kW

Bảng 1.3.Phụ tải tính toán của các phân xưởng

Với tt Tên phân xưởng tt Tên phân xưởng

1 Phân xưởng kết cấu kim loại 6 Trạm bơmSinh viên : Vũ Hải Đông_Lớp HTĐ3_K47

2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí

3 Phân xưởng đúc 8 Phân xưởng gia công gỗ

4 Phân xưởng nén khí 9 Bộ phận hành chính và ban quản lí

Từ kết quả bảng trên ta có:

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy :

Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán toàn nhà máy:

Hệ số công suất nhà máy: cosφ ttnm ttnm

V.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ.

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nào đó tùy chọn Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong một phạm vi nào đó, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện.

Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 phần : phần phụ tải động lực (phần gạch) và phụ tải chiếu sáng(để trắng)

Si= m.π.Ri 2 =>tgRi= √ mππ Si trong đó:

Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i(kVA)

Ri: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phân xưởng thứ i m: tỉ lệ xích, ta lấy m=6(kVA/mm 2 )

Góc phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải được xác định theo công thức sau: α cs =

*Tính toán cho phân xưởng kết cấu kim loại:

Kết quả tính toán cho các phân xưởng còn lại được tổng kết trong bảng 1.4

Bảng 1.4.Bán kính và góc αcs của biểu đồ phụ tải tt Pcs,kW Ptt,kW Stt ,kVA Tâm phụ tải R

2.Xác định tâm phụ tải điện.

Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu.Để xác định tọa độ của tâm phụ tải có thể sử dụng công thức sau:

Si : công suất của phân xưởng thứ i xi ,yi : tọa độ theo phương ngang, dọc của các phân xưởng trên mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương theo hệ trục XOY đã chọn

Như vậy tọa độ tâm phụ tải điện là điểm A có tọa độ(56,4;38,4) trên mặt bằng.Chiếu tọa độ này nên mặt bằng ta thấy vị trí này thuận lợi cho việc xây dựng trạm biến áp trung gian

Biểu đồ phụ tải của nhà máy cơ khí địa phương

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

Chọn cấp điện áp vận hành

Để đưa ra các phương án cung cấp điện ta cần chọn một cấp điện áp hợp lí. Tuy nhiên việc lựa chọn cấp điện áp để tính toán là công việc khó khăn, cho nên trong thực tế tính toán sơ bộ ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm để xác định điện áp Các công thức này cho thấy điện áp phụ thuộc chủ yếu chiều dài đường dây l và công suất truyền tải S qua toàn bộ chiều dài đường dây

P: công suất tính toán của nhà máy l: khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

Ta chọn cấp điện áp truyền tải cho nhà máy là 35kV.

Vạch các phương án cung cấp điện

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng có thể đưa ra các phương án cung cấp điện sau:

1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng.

Các trạm biến áp(TBA) được lựa chon dựa trên các nguyên tắc sau:

- Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn các yêu cầu : gần tâm phụ tải ,thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

- Số lượng MBA đặt trong trạm TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, chế độ làm việc của thiết bị, điều kiện vận chuyển và lắp đặt

- Trạm cung cấp cho các phụ tải quan trọng nên sử dụng 2 máy biến áp, các phụ tải không quan trọng sử dụng 1 máy biến áp Trong một số trường hợp phụ tải không quan trọng không chọn được máy biến áp phù hợp thì ta có thể sử dụng 2 máy biến áp.

- Dung lượng các máy biến áp: n.knc.SđmB≥Stt và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong một trạm có nhiều hơn 1 MBA)

  trong đó : n: số máy biến áp có trong TBA khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn MBA chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, k=1 kqt: hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi MBA vận hành với hệ số quá tải ≤ 0,93

Sttsc: công suất tính toán sự cố.

Khi xảy ra sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường.Giả thiết trong các phụ tải thuộc hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên khi xảy ra sự cố công suất thực tế MBA phải chịu chỉ còn bằng 70% công suất tính toán của phụ tải

1.1.Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng. a.Trạm biến áp B1.

Cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm50 kVA

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng kết cấu kim loại sau khi cắt bớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm50 kVA là hợp lí. b.Trạm biến áp B2.

Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm0 kVA là hợp lí. c.Trạm biến áp B3.

Cấp điện cho phân xưởng đúc, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm0 kVA là hợp lí. d.Trạm biến áp B4.

Cấp điện cho phân xưởng rèn, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđmc0 kVA

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđmc0 kVA là hợp lí. e.Trạm biến áp B5.

Cấp điện cho phân xưởng SCCK và phân xưởng gia công gỗ, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm%0 kVA

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm%0 kVA là hợp lí. f.Trạm biến áp B6.

Cấp điện cho trạm bơm và bộ phận thử nghiệm, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm@0 kVA

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm@0 kVA là hợp lí. g.Trạm biến áp B7.

Cấp điện cho phân xưởng nén khí, bộ phận hành chính và ban quản lý, trạm đặt

2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn SđmP0 kVA

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có SđmP0 kVA là hợp lí.

Bảng kết quả phương án 1 được ghi trong bảng sau:

Bảng 2.1.Kết quả lựa chọn MBA của phương án 1 Tên trạm Số lượng

B1 2 Phân xưởng kết cấu kim loại 1250

B2 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 800

B5 2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng gia công gỗ 250

Bộ phận hành chính và ban quản lý 500

1.2.Phương án 2: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng. a.Trạm biến áp B1.

Cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm50 kVA là hợp lí. b.Trạm biến áp B2.

Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm0 kVA là hợp lí. c.Trạm biến áp B3.

Cấp điện cho phân xưởng đúc, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm0 kVA là hợp lí. d.Trạm biến áp B4.

Cấp điện cho phân xưởng rèn, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđmc0 kVA

Tính toán kinh tế - lựa chọn phương án

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z Z=(avh+atc).K+3I 2 max R.τ.c trong đó: avh: hệ số vận hành, avh=0,1 atc: hệ số tiêu chuẩn, atc=0,2

K:vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây

I :dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R: điện trở của thiết bị τ: thời gian tổn thất công suất c: giá tiền 1kWh tổn thất điện năng,c= 500đ/kWh

Phương án này sử dụng trạm biến áp trung tâm(TBATT) nhận điện từ nguồn điện 35kV về và hạ xuống 10kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7 hạ điện áp từ 10kV xuống 0,4kV để cung cấp điện cho các phân xưởng

1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.A trong các trạm biến áp.

1.1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng.

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn MBA phân phối do ABB chế tạo và MBA trung gian do SIEMENS chế tạo:

Bảng 2.4.Kết quả chọn MBA cho phương án 1

Tổng giá thành máy biến áp AB 2440

1.2.Xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp.

Tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp được tính theo công thức: ΔA trong cácA=n.ΔA trong cácP0.t +

1 n ΔA trong cácPN ( S S đmπB pt ) 2 τ trong đó: n: số máy biến áp giống nhau làm việc song song. t: thời gian máy biến áp vận hành, t60h τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, được tính theo công thức τ =(0,124+Tmax.10 -4 ) 2 8760 trong đó Tmax = 4500h, do đó τ (86 h

Tính cho trạm biến áp trung gian: ΔA trong cácA=2.6,5.8760 +

Các trạm biến áp khác tính tương tự ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 2.5.Kết quả tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1

Tên trạm Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) ΔA trong cácP0(kW) ΔA trong cácPN(kW) ΔA trong cácA(kWh)

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến ápΔA trong cácAB 613892

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện.

+ Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế:

Fkt : Tiết diện kinh tế của cáp(mm 2 )

Itt : Dòng điện tính toán(A), đối với lộ kép dòng điện tính toán được tính theo công thức: tt tt ®m

Jkt: mật độ dòng điện kinh tế(A/mm 2 ),nhà máy làm việc với TmaxE00h, chọn dây cáp lõi đồng, chọn Jkt=3,1( A/mm 2 )

Do đặt cáp ở môi trường khác với môi trường chuẩn khi chế tạo nên cần phải hiệu chỉnh dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp theo nhiệt độ.

I’cp=k1.k2.Icp trong đó : k1: hệ cố hiệu chỉnh theo nhiệt độ với cáp chọn trong đất, nhiệt độ của môi trường θmt% o C nên k1=1. k2: số cáp đặt song song trong đất, khi có 2 cáp đặt song song k2=0,9 và khi có 1 cáp thì k2=1.

+Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng:

Khi làm việc bình thường: Itt ≤ k1.k2.Icp

Khi sự cố: khi sự cố một máy biến áp hoặc một đường cáp thì đường cáp còn lại phải tải được toàn bộ công suất cho phân xưởng lúc sự cố, Sttsc:

Ittsc ≤ k1.k2.kqt.Icp ttsc ttsc ®m

Nếu khi sự cố, chỉ cần cắt phần công suất gắn với phần bị sự cố mà nhà máy không phải tải thì: ®mB ttsc ®m

 trong đó: k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song trong rãnh cáp kqt: hệ số quá tải cho phép của cáp

Icp: dòng điện cho phép của cáp ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường

Ittsc: dòng điện tính toán sự cố

SđmB: công suất định mức của máy biến áp

Uđm: điện áp định mức của mạng điện

+Kiểm tra tổn thất điện áp: tổn thất điện áp trên đường cáp được tính theo công thức: tt tt

U%: tổn thất điện áp tính theo phần trăm

Ptt,Qtt: công suất tính toán truyền tải trên đường cáp (kW, kVAr)

R,X: điện trở, điện kháng của cáp()

Uđm: điện áp định mức của mạng điện(kV)

Ucp%: tổn thất điện áp cho phép, Ucp%=5%

+Kiểm tra ổn định nhiệt: sẽ tính toán kiểm tra ổn định nhiệt ở phần sau. a.Chọn cáp từ TBATT đến B1.

Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có Icp0A, tiết diện F%mm 2

Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt một dây cáp:

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. b.Chọn cáp từ TBATT đến B2.

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có Icp0A, tiết diện F= 16mm 2

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. c.Chọn cáp từ TBATT đến B3.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. d.Chọn cáp từ TBATT đến B4.

Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt một dây:

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. e.Chọn cáp từ TBATT đến B5.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện f Chọn cáp từ TBATT đến B6.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện g Chọn cáp từ TBATT đến B7.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện

Chọn cáp hạ áp từ BA đến các phân xưởng.

Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Đoạn đường cáp ở đây cũng ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua không kiểm tra điều kiện ΔA trong cácUcp

*.Chọn cáp từ B5 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí

Ta sử dụng đường cáp đơn để cung cấp điện

Có 1 cáp đi trong rãnh nên k2=1 Điều kiện chọn cáp : Icp >tg Imax"9,4(A)

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi, cách điện PVC do LENS chế tạo tiết diện 3x70+50mm 2 , với Icp$6(A)

*.Chọn cáp từ B6 đến bộ phận thử nghiệm

Ta sử dụng đường cáp kép để cung cấp điện

Có 2 cáp đi trong rãnh nên k2=0,93 Điều kiện chọn cáp : 0,93.Icp >tg 2.Imax&2,2(A) =>tg Icp >tg389,4(A)

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi, cách điện PVC do LENS chế tạo tiết diện3x150+70mm 2 , với Icp95(A)

*.Chọn cáp từ B7 đến bộ phận hành chính và ban quản lý

Ta sử dụng đường cáp đơn để cung cấp điện

Có 1 cáp đi trong rãnh nên k2=1 Điều kiện chọn cáp :Icp >tg Imax!2,9(A)

Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi, cách điện PVC, do LENS chế tạo tiết diện 3x70+50mm 2 , với Icp$6(A)

Bảng 2.6.Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 1. Đường cáp F,mm 2 L,m ro, Ω/km R,Ω Đơn giá,

Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: KD 158573,5

2.2.Xác định tổn thất công suất trên đường dây.

Tổn thất công suất trên cáp được tính theo công thức: ΔA trong cácP= ( U S ttpx đmπ ) 2 R 10 −3 ( kW )Ư

Tổn thất ΔA trong cácP trên đoạn cáp TBATT-B1: ΔA trong cácP2158,45 2

Các đường dây khác cũng tính tương tự, kết quả cho trong bảng 2.7

Bảng 2.7.Tổn thất công suất trên cáp của phương án 1 Đường cáp F,mm 2 L,m ro,Ω/km R,Ω Stt,kVA ΔA trong cácP,kW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:ΣΔA trong cácPD 25,62

Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: ΔA trong cácAD= ΣΔA trong cácPD.τ

3.Chi phí tính toán cho phương án 1.

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: ta chỉ tính đến giá của máy cắt Trong phương án này sử dụng 2 máy cắt 35kV và 17 máy cắt 10kV, như vậy vốn đầu tư cho máy cắt sẽ là:

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA trong cácA1=ΔA trong cácAB+ΔA trong cácAD

Phương án này sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhận điện từ nguồn điện 35kV về sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng.Các trạm biến áp B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7 hạ điện áp từ 35kV xuống 0,4kV để cung cấp điện cho các phân xưởng

1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.A trong các trạm biến áp

1.1.Chọn máy biến áp phân xưởng.

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn MBA phân phối do ABB chế tạo :

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp KB 14401.2.Xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp.

Các trạm biến áp tính tương tự phương án 1 ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 2.9.Kết quả tổn thất điện năng trong MBA của phương án 2.

Tên trạm Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) ΔA trong cácP0(kW) ΔA trong cácPN(kW) ΔA trong cácA(kWh)

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến ápΔA trong cácAB 425170,4

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

2.1.Chọn cáp. a.Chọn cáp từ TPPTT đến B1.

Chọn cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có Icp 0A, tiết diện FPmm 2

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. b Chọn cáp từ TBATT đến B2.

Chọn cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật Bản) chế tạo có Icp 0A, tiết diện F= 50mm 2

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. c Chọn cáp từ TBATT đến B3.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện. d Chọn cáp từ TBATT đến B4.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện e Chọn cáp từ TBATT đến B5.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện f Chọn cáp từ TBATT đến B6.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện g Chọn cáp từ TBATT đến B7.

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện

Các tuyến cáp hạ áp chọn tương tự như phương án 1 ta có kết quả chọn cáp sau:

Bảng 2.10.Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 2. Đường cáp F,mm 2 L,m ro,Ω/km R,Ω Đơn giá,

Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: KD 458714 2.2.Xác định tổn thất công suất trên đường dây

Tổn thất ΔA trong cácP trên đoạn cáp TBATT-B1: ΔA trong cácP2158, 45 2

  0,054.10 -3 = 0,207(kW) Các đường dây khác cũng tính tương tự, kết quả cho trong bảng 2.11

Bảng 2.11.Tổn thất công suất trên các đường dây của phương án 2 Đường cáp F,mm 2 L,m ro,Ω/km R,Ω Stt,kVA ΔA trong cácP,kW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:ΣΔA trong cácPD 4,79 Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: ΔA trong cácAD= ΣΔA trong cácPD.τ

3.Chi phí tính toán cho phương án 2

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: ta chỉ tính đến giá của máy cắt Trong phương án này sử dụng 17 máy cắt 35kV, như vậy vốn đầu tư cho máy cắt sẽ là:

Phương án này sử dụng trạm biến áp trung giannhận điện từ nguồn điện 35kV về và hạ xuống 10kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp B1,B2,B3,B4,B5,B6 hạ điện áp từ 10kV xuống 0,4kV để cung cấp điện cho các phân xưởng

1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.A trong các trạm biến áp.

1.1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng.

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quả chọn MBA phân phối do ABB chế tạo và MBA trung tâm do SIEMENS chế tạo:

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp KB 2370

1.2.Xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp.

Các trạm biến áp tính tương tự phương án 1 ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 2.13.Kết quả tổn thất điện năng trong MBA của phương án 3 Tên trạm Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) ΔA trong cácP0(kW) ΔA trong cácPN(kW) ΔA trong cácA(kWh)

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến ápΔA trong cácAB 608702,9

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

Các tuyến cáp giống phương án 1 không phải chọn lại.

*.Chọn cáp từ B7 đến trạm bơm

Ta sử dụng đường cáp kép để cung cấp điện

Có 2 cáp đi trong rãnh nên k2=0,93 Điều kiện chọn cáp :0,93.Icp >tg 2.Imax=2.292,9X5,8 =>tg Icpc0(A)

Chọn cáp đồng hạ áp 1 lõi, cách điện PVC, do LENS chế tạo có tiết diện 1x400mm 2 , với Icpf2(A), cáp trung tính tiết diện 240 mm 2

Các tuyến cáp còn lại tính toán tương tự ta có kêt quả sau:

Bảng 2.14.Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án 3. Đường cáp F,mm 2 L,m ro,Ω/km R,Ω Đơn giá,

Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: KD 243527

2.2.Xác định tổn thất công suất trên đường dây.

Tổn thất ΔA trong cácP trên đoạn cáp TBATT-B1: ΔA trong cácP2158,45 2

Các đường dây khác cũng tính tương tự, kết quả cho trong bảng 2.15

Bảng 2.15.Tổn thất công suất trên các đường dây của phương án 3 Đường cáp F,mm 2 L,m ro,Ω/km R,Ω Stt,kVA ΔA trong cácP,kW

Tổng tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:ΣΔA trong cácPD 37,32

Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: ΔA trong cácAD= ΣΔA trong cácPD.τ

3.Chi phí tính toán cho phương án 3.

Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối: ta chỉ tính đến giá của máy cắt Trong phương án này sử dụng 2 máy cắt 35kV và 15 máy cắt 10kV, như vậy vốn đầu tư cho máy cắt sẽ là:

Thiết kế chi tiết cho phương án 4

1.Chọn dây dẫn từ nguồn điện về nhà máy.

Vì nhà máy thuộc hộ loại 1 nên đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 5km sẽ sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.

Tra bảng PLI.4 đối với nhà máy cơ khí thì thời gian sử dụng công suất lớn nhất

Tmax E00 h, với giá trị của Tmax và chọn dây dẫn AC tra bảng 2.10 có Jkt =1,1

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50mm 2 , AC-50 kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố

Tra bảng dây AC-50 có Icp = 210 (A)

Khi xảy ra sự cố đứt dây, dây còn lại phải chịu toàn bộ công suất

Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-50 có khoảng cách trung bình hình học D=3m tra bảng được r0=0,65( / kmπ ), x0=0,423( / kmπ )

Như vậy dây dẫn AC-50 đã chọn là hợp lý

2.Trạm phân phối trung tâm.

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

Nhà máy cơ khí địa phương là phụ tải có công suất lớn, có ý nghĩa quan trọng về kinh tế, không thể mất điện, được xếp vào phụ tải loại I, do tính chất quan trọng của nhà máy nên việc sử dụng các máy phát dự phòng không có lợi bằng cách cấp điện bằng hai đường trung áp Khi đó trạm phân phối được cung cấp bởi hai đường dây với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa hai phân đoạn của thanh góp bằng máy cắt hợp bộ Để chống sét từ đường dây truyền vào trạm đặt chống sét van trên các phân đoạn thanh góp Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường ba pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35kV

Sơ đồ nguyên lý trạm PPTT

Sơ đồ ghép nối trạm PPTT

Tủ MC Tủ BU và CSV và CSV

Tủ BU Tủ MC đầu vào đầu vào

Các tủ MC đầu ra của phân đoạn TG2Các tủ MC đầu ra của phân đoạn TG1

Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

+ Điện áp định mức, kV: UđmMC  UđmLĐ

+ Dòng điện định mức, A:Iđm  Icb

+ Dòng điện cắt định mức, kA:Icắt  I '' N

+ Công suất cắt định mức, MVA: Scắt đm S '' N

+ Dòng điện ổn định động, kA: iđ đm  ixk

+ Dòng điện ổn định nhiệt, kA: : inh đm ≥ q® nh ®m

 t Đối với các máy cắt có IđmMC  1000A không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.

Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng Siemen, máy cắt loại 8DC11, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì Hệ thống thanh góp đặt trong tủ có dòng định mức 2500A

Bảng 2.21.Thông số máy cắt đặt tại TPPTT Loại MC Cách điện Iđm (A) Uđm (kV) Icắt (kA) Icắtmax (kA)

Tủ máy cắt hợp bộ trên có dòng định mức lớn hơn rất nhiều so với dòng cưỡng bức của các lộ đường dây Ta sẽ kiểm tra điều kiện cắt dòng ngắn mạch và điều kiện ổn định động của máy cắt ở phần sau.

Chống sét van có nhiệm vụ chống sóng quá điện áp do sét đánh từ đường dây trên không truyền vào trạm Chống sét van được chọn theo điện áp định mức của mạng điện: UđmCSV  UđmLĐ.Do đó ta chọn chống sét van loại 3EH2 của hãng SIEMENS, với các thông số cho trong bảng sau:

Bảng 2.22.Thông số chống sét van loại 3EH2

Iphóngđm kA Vật liệu Vật liệu vỏ

3EH2 36 5 Oxyt kim loại Nhựa

2.3.Chọn máy biến điện áp.

Máy biến điện áp là thiết bị đo lường dùng để biến đổi điện áp từ trị số U1 nào đó ( thường U1>tg380V) về một trị số thích hợp(100,100/3,100/ 3) để cung cấp cho các mạch đo lường, bảo vệ, tự động hóa, kiểm tra cách điện trong mạng điện.

Chọn máy biến điện áp 3 pha 5 trụ loại 4MS46 của hãng SIEMENS với các thông số cho trong bảng sau:

Bảng 2.23.Thông số máy biến điện áp loại 4MS46 Loại U1đm,kV U2đm, kV Cấp chính xác Tải định mức, VA

2.4.Chọn máy biến dòng điện.

Máy biến dòng điện là thiết bị đo lường làm nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kì xuống 1A hoặc 5A để cung cấp cho các mạch đo lường, bảo vệ, tín hiệu, tự động hóa trong mạng điện.

Ta chọn máy biến dòng theo điện áp, dòng điện định mức:

Uđm BI ≥ Uđm LĐ = 35kV ®mBA cb ®mBI ®m

+ Với máy biến áp 1250kVA: ®mBI

+ Chọn máy biến dòng cho lộ đường dây vào trạm PPTT: ttNM ®mBI

Chọn máy biến điện áp do công ty thiết bị đo điện chế tạo với các thông số cho trong bảng sau:

Bảng 2.24.Thông số máy biến dòng điện trung áp.

Uđm,kV I1đm, A I2đm, A Cấp chính xác Sđm, VA

Do khoảng cách từ máy biến dòng đến các thiết bị đo đếm rất nhỏ nên không cần kiểm tra phụ tải phía thứ cấp của máy biến dòng.

3.Trạm biến áp phân xưởng.

Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần trạm phân phối trung tâm nên phia cao áp chỉ cần đặt dao cách ly Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh.Trạm hai máy biến áp đặt thêm áptômát liên lạc giữa hai phân đoạn.Cụ thể như sau:

- Phía cao áp:Đặt 1 tủ đầu vào 35kV có dao cách ly 3 vị trí và cầu chì của hãng SIEMENS.

- Phía hạ áp chọn dùng các áptômát của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo Do mỗi trạm đều sử dụng 2 MBA nên ta đặt 5 tủ: 2 tủ áptômát tổng, 1 tủ áptômát phân đoạn, 2 tủ áptômát nhánh Trong tủ còn đặt thêm hệ thống thanh góp, máy biến dòng, các đồng hồ đo dòng điện, điện áp, công suất hữu công, vô công.

Sơ đồ nguyên lý trạm BAPX

Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA

Tủ A tổng Tủ A phân đoạn

Tủ A nhánh Tủ A tổng Tủ cao áp

Dùng chung một loại dao cách ly cho các trạm biến áp phân xưởng Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:

UđmCL ≥ Uđm mạng = 35kV ®mB ®mCL lv max đmmạng

Vậy chọn dao cách ly 3 vị trí loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo.

Bảng 2.25.Thông số dao cách ly đặt tại các trạm BAPX Loại DCL Uđm, kV Iđm, A INt, kA INmax, kA

3.2.Chọn cầu chì cao áp.

- Cầu chì bảo vệ máy biến áp 1250kVA Dòng điện lớn nhất qua cầu chì:

Vậy chọn cầu chì loại 3GD1 606-5B do SIEMENS chế tạo với các thông số cho trong bảng 2.26

- Cầu chì bảo vệ máy biến áp 8000kVA Dòng điện lớn nhất qua cầu chì: ®mB lv max ®m

Bảng 2.26.Thông số cầu chì cao áp đặt tại các trạm BAPX

Trạm BA Loại CC Uđm, kV Iđm, A Icắt N, kA Icătt min, kA

3.3 Chọn áptômat và thanh dẫn cho tủ phân phối hạ áp. Áptômát được chọn theo dòng điện lớn nhất qua nó: ®mA lv max

I I Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài: k1.k2.Icp ≥ Ilv max trong đó:

Icp: dòng điện cho phép của thanh dẫn ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường. k1=1: với thanh dẫn đặt đứng. k1=0,95: với thanh dẫn đặt nằm ngang. k2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt thanh dẫn.

*Trạm biến áp B1: trạm đặt hai máy biến áp công suất 1250kVA cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại(Stt!58,45kVA)

-Chọn áptômát tổng, áptômat phân đoạn và thanh cái chính:

Vậy chọn áptômat loại CM3200N của hãng Merlin Gerin với các thông số cho trong bảng 2.27.

Chọn thanh dẫn đồng tiết diện 80x10mm 2 , mỗi pha ghép hai thanh có Icp100A ở ttc% 5 C Thanh dẫn đặt đứng, coi nhiệt độ môi trường đặt thanh dẫn là t5 o C, tra bảng PLVI.10-Thiết kế cấp điện ta được k2=0,88. ta có: k1.k2.Icp = 1.0,88.3100 = 2728 A ≥ Ilv max = 2526A Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

-Chọn cáp từ MBA đến tủ PP: tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra theo điều kiện kết hợp với áptômat bảo vệ

Chọn mỗi pha 4 đường cáp đồng một lõi cách điện PVC tiết diện 500mm 2 , dây trung tính dùng hai đường cáp đồng PVC(2x630) của hãng LENS( Pháp) Coi nhiệt độ môi trường đặt cáp t=ttc% o C nên k1=1, hệ số hiệu chỉnh k2=0,88 Ta có: cp

Do đường cáp ngắn, tiết diện cáp lớn nên không cần kiểm tra tổn thất điện áp và ổn định nhiệt dòng ngắn mạch.

-Chọn áptômat nhánh và thanh cái nhánh cấp cho phân xưởng kết cấu kim loại: tt lv max ®m

Vậy chọn áptômat loại CM1600N của hãng Merlin Gerlin với các thông số cho trong bảng 2.27.

Chọn thanh dẫn đông tiết diện 80x8mm 2 có Icp90A ở ttc% o C

*Trạm biến áp B2: trạm đặt hai máy biến áp công suất 800kVA cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí( Stt25,3kVA)

-Chọn áptômát tổng, áptômat phân đoạn và thanh cái chính: ®mB lv max ®m

Vậy chọn áptômat loại CM2000N của hãng Merlin Gerin với các thông số cho trong bảng 2.27.

Chọn thanh dẫn đồng tiết diện 80x10mm 2 , mỗi pha một thanh có Icp00A ở ttc% 5 C Thanh dẫn đặt đứng, coi nhiệt độ môi trường đặt thanh dẫn là t5 o C, tra bảng PLVI.10-Thiết kế cấp điện ta được k2=0,88 Ta có: k1.k2.Icp = 1.0,88.1900 = 1672 A ≥ Ilv max = 1616,3A Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.

-Chọn cáp từ MBA đến tủ PP: tương tự trạm biến áp B1 ta chọn mỗi pha 3 đường cáp PVC(1x400) có Icp= 662A, cáp trung tính PVC(630) có Icp0 A -Chọn áptômat nhánh và thanh cái nhánh cấp cho phân xưởng lắp ráp cơ khí: tt lv max ®m

Vậy chọn áptômat loại C1251N của hãng Merlin Gerin với các thông số cho trong bảng 2.27.

Chọn thanh dẫn đồng tiết diện 60x6mm 2 có Icp25A ở ttc% o C.

*Trạm biến áp B3: trạm đặt hai máy biến áp công suất 800kVA cấp điện cho phân xưởng đúc (Stt25,3kVA)

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng

Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị trong các phân xưởng phụ thuộc vào công suất các thiết bị, số lượng và sự phân bố của chúng trong mặt bằng phân xưởng.

Sơ đồ cần đảm bảo điều kiện:

-Đảm bảo độ tin cậy

-Thuận tiện cho việc lắp ráp vận hành

-Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật tối ưu

Các loại sơ đồ thường sử dụng trong mạng điện phân xưởng

Tuy nhiên trong thực tế để giảm được chi phí về vốn đầu tư nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu cung cấp điện ta thường sử dụng sơ đồ hỗn hợp Đó là sơ đồ sử dụng phối hợp các sơ đồ trên tùy theo yêu cầu của phụ tải.

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích là 1360m 2 , gồm thiết bị được chia làm 6 nhóm.Công suất tính toán của phân xưởng là 158,9kVA, trong đó có 15,9kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí (SCCK) ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp cả mạng hình tia lẫn mạng phân nhánh. Điện năng từ trạm biến áp được đưa về tủ phân phối của xưởng Trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng và 7 áptômát nhánh cấp điện cho 6 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vào ra của tủ đặt các áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu chì,cầu dao.

Sơ đồ tủ PP và tủ ĐL phân xưởng SCCK

Các đường cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối và từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng được đặt trong rãnh cáp xây dựng xung quanh và giữa nhà xưởng Mỗi đường cáp từ tủ động lực đến từng thiết bị được đặt vào một ống thép và chôn ngầm trên nền nhà xưởng Cách lắp đặt này tránh cho các đường cáp phải chịu đựng các va đập ngẫu nhiên do các hoạt động sản xuất và tạo ra nét đẹp cho khuôn viên sản xuất

Tủ phân phối và các tủ động lực đặt bên trong và sát với tường của phân xưởng Vị trí của chúng được xác định theo các nguyên tắc như sau:

- Không ảnh hưởng đến việc đi lại trong phân xưởng.

- Thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành các thiết bị.

- Khô ráo, thoáng mát, tránh các chất ăn mòn và có khả năng phòng cháy nổ tốt.

- Ngoài ra vị trí đặt tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp.

Lựa chọn các thiết bị cho phân xưởng

1.Chọn áptômát đặt tại trạm biến áp B5. Áptômát được chọn theo điều kiện

Kiểm tra theo điều kiện IcắtN ≥ IN ta chọn áptômát loại NS250N do hãng Merlin Gerin chế tạo có thông số dưới đây

Bảng 3.1.Thông số áptômát C801N của hãng Merlin Gerin

Loại Uđm, V Iđm, A IcắtN, kA số cực

2.Chọn cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối. Đây là đoạn cáp cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Cáp được chọn theo điều kiện : k1.k2.Icp ≥ Ilv max = 241,4A và kiểm tra lại theo điều kiện phối hợp với áptômát bảo vệ NS250N k1.k2.Icp ≥ k®nhA ®mA

I 1, 25I 1,5  1,5 trong đó : k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp, giả sử cáp đặt trong môi trường có nhiệt độ tiêu chuẩn t% o C do đó k1=1 k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong 1 rãnh cáp, do đặt một cáp nên k2=1

Icp :dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện cáp định lựa chọn, tra cẩm nang

Từ điều kiện trên ta có: cp 1 2 lv max

Do đó chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo loại 3x70+50mm 2 có Icp %4(A) Kiểm tra theo điều kiện bảo vệ áptômat: dmA cp

   như vậy Icp của cáp lớn hơn nên cáp đã chọn là thỏa mãn

Do chiều dài cáp ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.

Chọn tủ phân phân phối hạ áp của hãng SAREL(Pháp) chế tạo, với kết cấu cứng vững, đa chức năng, dễ tháo nắp, linh hoạt với kích cỡ các thiết bị Trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng, 7 áptômát nhánh và hệ thống thanh góp.

Sơ đồ tủ phân phối

* Áptômát tổng chọn loại NS250N có IđmA %0(A)

* Áptômát nhánh: căn cứ vào dòng điện tính toán của các nhóm phụ tải ở chương I ta chọn áptômát do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số ở bảng sau:

Bảng 3.2.Bảng lựa chọn áptômát nhánh cho tủ phân phối

Nhánh Itt, A Loại áptômát Uđm, V Iđm, A IcắtN, kA số cực

3.2.Chọn thanh góp tủ phân phối.

Thanh góp tủ phân phối cũng được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng lâu dài cho phép k1.k2.Icp ≥ Ilv max (A)

   do đó ta chọn thanh góp kích thước 25x3mm 2 ,mỗi pha một thanh, có Icp 40(A)

4.Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực.

Sơ đồ tủ động lực

Các đường cáp từ tủ phân phối(TPP) đến các tủ động lực(TĐL) 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 không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp. Điều kiện chọn cáp :khc.Icp≥ Itt trong đó:

Itt: dòng điện tính toán của phụ tải

Icp: dòng điện phát nóng cho phép khc: hệ số hiệu chỉnh, lấy khc=1 Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp, khi bảo vệ bằng áptômát:

Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1.

Kết hợp hai điều kiện chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện Fmm 2 với IcpA, cáp được đặt trong ống

Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng 3.3.

Bảng 3.3.Bảng kết quả lựa chọn cáp Tuyến cáp Itt,A Ikđnh/1,5;(A) Fcáp,mm 2 Icp,A

5.Chọn áptômát tổng và thanh góp cho các tủ đông lực

*Áptômát tổng: được chọn cùng loại với các áptômát nhánh của tủ phân phối

*Thanh góp:tất cả các tủ động lực đều chọn thanh góp có kích thước 25x3mm 2 mỗi pha một nhánh, Icp 40(A)

Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp ta xem MBA 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 IN=I”=I ∞ Nếu với dòng ngắn mạch tính toán này mà các thiết bị lựa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế Ta sẽ chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất, việc tính toán với tuyến cáp còn lại cũng tương tự.

Sơ đồ tính ngắn mạch hạ áp

Sơ đồ thay thế ngắn mạch hạ áp trong đó:

N: là điểm ngắn mạch trên thanh cái của tủ PP trạm BA, để kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của áptômat trước nó và kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt trên thanh góp(TG1)

N1: là điểm ngắn mạch sau áptômat đầu nguồn( tại trạm B5), để kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của áptômat này và kiểm tra khả năng ổn định nhiệt từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối của phân xưởng SCCK

N2: là điểm ngắn mạch trên thanh cái của tủ PP, để kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của áptômat tổng và kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt trên thanh góp (TG2) của tủ PP

N3: là điểm ngắn mạch sau áptômat nhánh của tủ PP, để kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của áptômat nhánh và kiểm tra ổn định nhiệt của cáp từ tủ PP về các tủ động lực

N4: là điểm ngắn mạch trên thanh cái tủ động lực, để kiểm tra áptômat tổng và kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt trên thanh góp của tủ động lực

1.Các thông số của sơ đồ thay thế.

1.1.Điện trở và điện kháng MBA.

Máy biến áp 250kVA có: Sdm= 250 kVA; ΔΡ N = 4,1 kW;U

Tủ PP trạm BA C.tổng

*Thanh góp trạm biến áp phân xưởng-TG1.

Thanh góp bằng đồng kích thước 40x4mm 2 mỗi pha một thanh, giả sử thanh có chiều dài l=1m và khoảng cách trung bình hình học: D 0mm, tra bảng có r0 = 0,125.10 -3 (  /m); RTG1 = r0.l =0,125.10 -3 1 = 0,125.10 -3 (  ) x0 = 0,189.10 -3 (  /m); XTG1 = x0.l =0,189.10 -3 1 = 0,189.10 -3 (  )

*Thanh góp trong tủ phân phối-TG2.

Thanh góp bằng đồng có kích thước 25x3mm 2 mỗi pha ghép một thanh, giả sử thanh góp có chiều dài: l=1m và khoảng cách trung bình hình học: D0mm, tra bảng có: r0 = 0,268.10 -3 (  /m); RTG2 = r0.l = 0,268.10 -3 1 = 0,268.10 -3 (  ) x0 = 0,2.10 -3 (  /m); XTG2 = x0.l = 0,2.10 -3 1 = 0,2.10 -3 (  )

1.3.Điện trở và điện kháng cuộn dây quá dòng của áptômát.

Loại NS630N có Iđm = 600A: RAT = 0,12(m);XAT = 0,094(m);rT = 0,25(m) Loại NS250N có IđmA%0(A):RA1 =0,3(m  );XA1=0,25(m  ),RT1=0,55(m

Loại NC100H có IđmA(A): RA3 =2(m  ); XA3 =1 (m  );RT3=0,9 (m  )

Loại C60H có IđmAc(A): RA3 =4(m  ); XA3 =2(m  );RT3=1,1 (m  ) Loại C60L có IđmA0(A): RA3 =8(m  ); XA3 =4,2(m  );RT3=2,3 (m  )

1.4.Cáp tổng: tiết diện 3x(1x400)+240mm 2 có r0=0,047.10 -3 (/m) x0=0,1.10 -3 (/m) Cáp có chiều dài 10m do đó

1.5.Cáp 1: tiết diện 3x70+50mm 2 có

Chiều dài :l= 50m =0,05km r0= 0,265 (Ω/km) ; RC1=r0.l=0,265.0,05=0,0133(Ω) x0=0,1 (Ω/km) ;XC1=x0.l=0,1.0,05 =0,005(Ω)

2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn.

2.1.Tính ngắn mạch tại N: Điểm ngắn mạch này đã được tính toán và kiểm tra ở phần hạ áp trong chương II

R1 = RB + RCT + RA1 + RT1 + RTG1 + RA2 +RT2

X1 = XB + XCT + XA1 + XTG1 + XA2

*Kiểm tra áptômát đầu nguồn: Áptômát loại NS250N có INmax=8(kA) >tg IN1=6,971(kA) nên áptômát đã chọn thỏa mãn điều kiện dòng ngắn mạch

*Kiểm tra cáp: kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt của cáp

Fôđnh : tiết diện ổn định nhiệt của cáp, mm 2

 : hệ số ổn định nhiệt, với cáp đồng  = 6.

I : trị hiệu dụng dòng ngắn mạch duy trì, kA. tqđ : thời gian quy đổi, lấy tqd = tcắt = 0,8s

Cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối tiết diện 3x70+50mm 2

Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

*Kiểm tra áptômát tổng tủ phân phối: Áptômát loại NS250N có INmax=8(kA) >tg IN1=4,97 (kA) nên áptômát đã chọn thỏa mãn điều kiện dòng ngắn mạch

*Kiểm tra thanh góp tủ phân phối: thanh góp tủ phân phối có tiết diện 40x4 mm 2 , đặt đứng trên mặt phẳng nằm ngang, khoảng cách giữa các sứ là 60cm, khoảng cách giữa các thanh góp là 15cm.

+ Kiểm tra ổn định động :điều kiện ổn định động cp ≥ tt

Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch:

  trong đó: l: khoảng cách giữa các sứ của 1 pha, cm a: khoảng cách giữa các pha, cm

W: mômen chống uốn của các loại thanh dẫn, kG.m, đối với thanh dẫn đứng thì

Mômen uốn tác động lên thanh góp:

   Ứng suất trong thanh dẫn:

< cp = 1400kG/cm 2 Vậy thanh góp đã cho thỏa mãn điều kiện ổn định động

+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

F I  t 6.4,97 0,5 21mm 40x4 160mm Vậy thanh góp đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

Tính ngắn mạch đối với đường cáp TPP-TĐL1, sử dụng áptômát NC100H

Tính toán tương tự với các đường cáp còn lại ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.4 Bảng dòng ngắn mạch sau áptômát nhánh tủ PP

IN3 kA ixk N3 kA ĐL1 80 0,002 0,001 0,000

*Kiểm tra áptômát nhánh của tủ phân phối: ta thấy trị số dòng ngắn mạch đều nhỏ hơn Icẳt N của áptômát nên các áptômát này đều thỏa mãn điều kiện cắt dòng ngắn mạch

+ Cáp từ tủ phân phối đến TĐL1: tiết diện 10mm 2 ,IN =4,629(kA)

Vậy để đảm bảo thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt thì phải chọn cáp có tiết diện 16mm 2 loại 4G16

>tg 1,5mm 2 Vậy để đảm bảo thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt thì phải chọn cáp có tiết diện 16mm 2 loại 4G16

>tg 4mm 2 Vậy để đảm bảo thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt thì phải chọn cáp có tiết diện 16mm 2 loại 4G16

+ Cáp từ tủ phân phối đến TĐL4: tiết diện 4mm 2 , IN =4,416 (kA)

+ Cáp từ tủ phân phối đến TĐL5: tiết diện 1,5mm 2 ,IN =4,424(kA)

>tg 1,5mm 2 Vậy để đảm bảo thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt thì phải chọn cáp có tiết diện 16mm 2 loại 4G16

Tính ngắn mạch cho đường cáp TPP-TĐL1

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.5 Bảng thông số đường cáp và áptômát

Bảng 3.6.Dòng ngắn mạch trên thanh góp các tủ ĐL

IN4 kA ixk N4 kA ĐL1 0,1242 0,0255 1,82

0 2 Kiểm tra áptômát: ta có bảng so sánh Iđm A và Icắt N của áptômát

Bảng 3.7.So sánh Iđm A và Icắt N của áptômát

Icắt N IN4 kA ĐL1 NC100

H 6 1,822 ĐL2 C60L 20 1,841 ĐL3 C60H 10 1,924 ĐL4 C60H 10 2,244 ĐL5 C60H 10 2,321 ĐL6 C60L 20 2,590

Từ kết quả trên thấy các áptômát đã chọn thỏa mãn điều kiện cắt dòng ngắn mạch

Chọn áptômát và dây dẫn cho các thiết bị

*Chọn áptômát: được chọn theo điều kiện về điện áp định mức và dòng điện làm việc của thiết bị.

Căn cứ vào dòng ngắn mạch trên các thanh góp tủ ĐL để lựa chọn áptômát có dòng cắt phù hợp thỏa mãn điều kiện cắt dòng ngắn mạch

Các áptômát được chọn là của hãng Merlin Gerin(Pháp)

*Chọn dây dẫn: được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ. k1.k2.Icp ≥ IlvTB k1.k2.Icp ≥ k®nhA ®mA

IlvTB: dòng điện làm việc lâu dài của thiết bị, đối với các thiết bị làm việc lâu dài thì IlvTB=Iđm , đối với các thiết bị làm việc ngắn hạn thì IlvTB=Iđm k d

Icp:dòng điện làm việc cho phép của dây dẫn khi nhiệt độ môi trường là 25 0 C

Iđm : dòng điện định mức của áptômát k1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt dây dẫn, ở đây t% 0 C nên k1=1 k2 : hệ số hiệu chỉnh theo số lượng dây dẫn đặt trong một rãnh, do đường dây đi riêng nên k2 =1

Do đường dây dẫn đên các thiết bị ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.Áptômát tác động gần như tức thời nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của cáp.

Dây dẫn được chọn đến các thiết bị là cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo, được đặt trong ống thép

1.Chọn áptômát và cáp cho nhóm 1

Bảng 3.8 Danh sách thiết bị nhóm 1

*Áptômát bảo vệ máy tiện ren

Iđm %,32 A ,chọn áptômát C60N có Iđm0(A)

* Áptômát bảo vệ máy máy khoan để bàn

Iđm =1,65 A ,chọn áptômát C60N có Iđm=2(A)

*Từ tủ ĐL1 đến máy tiện ren

Chọn cáp có tiết diện 3,5mm 2 , Icp'(A)

*Chọn dây từ tủ ĐL1 đến máy khoan để bàn

1, 67A 1,5  1,5  Chọn cáp có tiết diện 1,0mm 2 , Icp(A)

2.Chọn áptômát và cáp cho nhóm còn lại.

Tính toán tương tự cho các nhóm còn lại ta có bảng kết quả lựa chọn áptômát và cáp trong bảng sau:

Bảng 3.9 Bảng kết quả lựa chọn áptômát và cáp cho các thiết bị stt Tên thiết bị Kí hiệu

Loại U đm , I đm , I N , Số Tiết I cp ,A

Máy mài phẳng có trục nằm

6 Máy mài sắc các dao cắt gọt 28 1 7,09 C60N 440 10 6 4 1 14

5 Máy bào giường một trụ 13 1 25,32 C60N 440 30 6 4 3,5 27

Máy mài phẳng có trục đứng

Máy mài tròn vạn năng

9 Máy mài tròn vạn năng 9 1 7,09 C60N 440 10 6 4 1 14

Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho Phân xưởng sửa chữa cơ khí

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Giới thiệu chung

Trong bất kỳ xí nghiệp nào ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải sử dụng chiếu sáng nhân tạo Người ta dùng điện để chiếu sáng nhân tạo vì chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo được ánh sáng gần như ánh sáng tự nhiên.

1.Một số hình thức chiếu sáng

 Chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng hỗn hợp

- Chiếu sáng chung: là hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng đều trên toàn bộ diện tích sản xuất của phân xưởng Trong hình thức chiếu sáng này thông thường các bóng đèn được treo cao trên trần nhà theo một quy luật nào đó để tạo nên độ rọi đồng đều trong phân xưởng Chiếu sáng chung được dùng trong các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu về độ rọi gần như nhau tại mọi điểm trên bề mặt nào đó (ví dụ phân xưởng dệt) Chiếu sáng chung còn được sử dụng phổ biến ở các nơi mà ở đó quá trìng công nghệ không đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng như ở phân xưởng rèn, mộc, hành lang, đường đi

- Chiếu sáng cục bộ: ở những nơi cần quan sát chính xác, tỉ mỉ, phân biệt rõ các chi tiết thì cần có độ rọi cao mới làm việc được Muốn vậy phải dùng phương pháp chiếu sáng cục bộ, nghĩa là đặt đèn vào gần nơi cần quan sát Chiếu sáng cục bộ thường dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, chiếu sáng ở các bộ phận kiểm tra, lắp máy, hoặc khi làm việc trong các nồi hơi, máng ống nước

- Chiếu sáng hỗn hợp: là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ.

 Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố: ở những nơi nếu hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất mà có khả năng sinh cháy, nổ, gây nhiễm độc hoặc ảnh hưởng đến chính trị, kinh tế cần đặt hệ thống chiếu sáng sự cố.

 Chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài trời: chiếu sáng trong nhà như đã trình bày ở trên Chiếu sáng ngoài trời là chiếu sáng các khu vực như làm việc ngoài trời như sân bãi, đường đi, nơi bốc dỡ hàng hóa vật liệu

2.Một số thiết bị dùng cho chiếu sáng

Hiện nay người ta dùng phổ biến các loại bóng đèn dây tóc và bóng đèn huỳnh quang để chiếu sáng trong các xí nghiệp công nghiệp và nhà ở.

- Đèn dây tóc: nguyên lý phát quang dựa trên cở sở bức xạ nhiệt Nó được dùng rộng rãi vì chế tạo đơn giản, lắp đặt dễ dàng; cho ánh sáng thật, ít nhậy với điện áp nên được dùng nhiều trong các phân xưởng sản xuất Tuổi thọ và hiệu suất quang của đèn sợi đốt phụ thuộc rất nhiều vào điện áp đặt lên hai cực bóng đèn.

Do đó để đảm bảo tuổi thọ đúng định mức và hiệu suất quang tốt thì điện áp đặt lên hai cực chỉ được dao động trong phạm vi  2,5%Uđm.

- Đèn huỳnh quang: nguyên lý phát quang dựa trên cơ sở phóng điện trong các chất khí Đèn có hiệu suất quang lớn, tuổi thọ cao, ít phát nhiệt, tạo cảm giác mát mẻ, sang trọng nên thường được dùng trong sinh hoạt, văn phòng.

Chao đèn là bộ phận bao bọc ngoài bòng đèn, nó được dùng để phân bố lại quang thông của bóng đèn một cách hợp lý và theo yêu cầu nhất định Chao đèn còn có tác dụng bảo vệ cho mắt khỏi bị chói, bảo vệ cho bóng khỏi bị va đập, bụi bám Chao đèn còn có tác dụng làm tăng vẻ đẹp của hệ thống chiếu sáng.

3.Yêu cầu dối với hệ thống chiếu sáng

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chụp đèn, sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Không lóa do phản xạ.

- Phải có độ rọi đồng đều.

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

4.Phương pháp tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng

Phương pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ của tường, của trần và của vật cản Trình tự tính toán như sau:

- Xác định độ cao treo đèn:

H = h - h1 - h2 trong đó: h : độ cao của nhà xưởng. h1: khoảng cách từ trần đến bóng đèn, thường h1 = 0,50,7m. h2: độ cao mặt bàn làm việc, thường h2 = 0,70,9m.

- Tra bảng 5.1-Thiết kế cấp điện tìm được tỉ số L/H, xác định được khoảng cách giữa hai đèn kề nhau L.

- Chọn cách bố trí đèn: trong chiếu sáng thường dùng hai cách bố trí đèn như sau:

+ Đặt đèn ở 4 góc của hình vuông: nếu bố trí như phương án này mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng sẽ là nhỏ nhất.

+ Đặt đèn theo hình thoi.

Từ đó xác định được số lượng bóng đèn cần dùng (n).

- Căn cứ vào cách bố trí đèn xác định hệ số phản xạ của tường tường, của trần

- Xác định chỉ số của phòng kích thước a.b:

- Từ tường%, trần% và  tra bảng PLVII.1-Thiết kế cấp điện tìm được hệ số sử dụng của đèn ksd.

- Xác định quang thông của đèn:

F : quang thông của đèn, lumen. k : hệ số dự trữ, tra bảng 5.2-Thiết kế cấp điện.

E : độ rọi (lux), tra bảng 5.3-Thiết kế cấp điện.

Z : hệ số tính toán, thường Z = 0,81,4. n : số bóng đèn.

Từ đó tra bảng 5.5-Thiết kế cấp điện tìm được bóng đèn có F tương ứng.

Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng SCCK

1.Xác định số lượng, công suất bóng đèn

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1360m 2 (68x20m 2 ) gồm khu vực sản xuất(66x20 m 2 ) và khu vực nhà kho(2x20) Khu vực sản xuất gồm các bộ phận: sửa chữa điện, sửa chữa cơ khí, dụng cụ và phòng thử nghiệm; các thiết bị cần độ rọi cao nên ta sử dụng hình thức chiếu sáng chung với bóng đèn sợi đốt dùng chao vạn năng.

Căn cứ vào độ cao trần nhà h = 4,5m; khoảng cách từ trần đến bóng đèn h1=0,7m; độ cao mặt công tác h2 = 0,8m ta có độ cao treo đèn:

Tra bảng với đèn sợi đốt dùng chao vạn năng có L/H = 1,8; ta xác định được khoảng cách giữa các bóng đèn:

L = 1,8H = 1,8.3 = 5,4m Căn cứ vào bề rộng phòng (20m) chọn L = 5m Đèn được bố trí làm 4 dãy cách nhau 5m; cách tường 2,5m Tổng cộng 52 bóng, mỗi dãy 13 bóng.

Xác định chỉ số phòng: a.b 66.20

Lấy hệ số phản xạ của tường tường = 30%, của trần trần = 50% tra bảng tìm được hệ số sử dụng của đèn ksd = 0,48.

Lấy hệ số dự trữ k = 1,3; hệ số tính toán Z = 1,1 ta có: sd k.E.S.Z 1,3.30.68.20.1,1

Tra bảng chọn bóng đèn 200W có F = 2528lumen.

Khu vực nhà kho đặt 4 bóng đèn sợi đốt 100W Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng:

2.Thiết kế mạng chiếu sáng Đặt một tủ chiếu sáng gần cửa ra vào phân xưởng lấy điện từ tủ phân phối của phân xưởng Tủ gồm 1 Aptômát tổng 3 pha và 14 áptômát nhánh 1 pha Mỗi áptômát nhánh cấp điện cho 4 bóng đèn Riêng khu vực kho, phòng sinh hoạt, buồng thông gió áptômát cấp điện cho 4 bóng đèn 100W; mồi bóng đèn được đóng mở bằng 1 công tắc.

 Chọn áptômát 4 cực của hãng Merlin Gerin loại C60N có Iđm = 20A.

2.2.Chọn cáp từ tủ PP đến tủ CS

Cáp từ tủ PP đến tủ CS được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép kết hợp với thiết bị bảo vệ:

Chọn cáp hạ áp bốn lõi đồng cách điện PVC do CADIVI chế tạo tiết diện 2,5mm 2 có Icp = 22A.

Các áptômát chọn giống nhau, mỗi áptômát cấp điện cho 4 bóng 200W Dòng qua áptômát (1 pha): n

 220  Chọn áptômát 2 cực của hãng Merlin Gerin loại C60N có Iđm = 5A.

Thông số áptômát tủ chiếu sáng Loại Số cực Uđm, V Iđm, A I cắt N , kA áptômát tổng C60N 4 440 20 6 áptômát nhánh C60N 2 440 5 6

2.4.Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến các bóng đèn

Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép kết hợp với thiết bị bảo vệ:

Chọn dây điện hạ áp lõi đồng mềm nhiều sợi do CADIVI chế tạo tiết diện 1,5mm 2 có Icp = 16A.

2.5.Kiểm tra tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trên đường cáp từ tủ PP đến tủ CS:

1 Đường cáp dài 30m, tiết diện 2,5mm tra bảng ta được r0 = 7,41/km

 Tổn thất điện áp trên dây dẫn đến bóng đèn: Đường dây dài nhất là 60m, tiết diện 1,5mm 2 tra bảng ta được r0 = 11,95/km Tổn thất điện áp:

 Tổng tổn thất điện áp:

Cần tăng tiết diện dây dẫn đến các bóng đèn lên 2,5mm 2 (r0 = 7,6/km) khi đó:

Vậy các dây dẫn đến các bóng đèn chọn tiết diện 2,5mm 2

Sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng phân xưởng SCCK §L1 §L2 §L3 §L4 §L5

CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

Bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng Việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện và công suất phản kháng cung cấp cho hệ thống điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) Vì vậy để tránh truyền tải một lượng công suất phản kháng khá lớn trên đường dây người ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra công suất phản kháng (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải Quan hệ giữa P, Q và góc : arctg Q

  P Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc  giảm, kết quả là cos tăng lên Hệ số công suất cos được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau:

- Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện: tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được tính như sau:

        khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất PQ do Q gây ra Do đó giảm được tổn thất điện năng.

- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện: tổn thất điện áp được tính theo công thức:

        khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất điện áp

- Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp: khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng Dòng điện chạy trên đường dây và máy biến áp được tính như sau:

Biểu thức trên chứng tỏ với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (I = const) ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải truyền tải.

- Ngoài ra, việc nâng cao hệ số công suất cos còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại màu, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện

Vì những lý do trên mà việc nâng cao hệ số công suất cos, bù công suất phản kháng đã trở thành vấn đề quan trọng cần được quan tâm khi thiết kế cũng như vận hành hệ thống điện.

Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cos

1.Xác định dung lượng bù

Dung lượng bù được xác định theo công thức:

Qbù = P(tg1 - tg2) , kVAr trong đó:

P : phụ tải tính toán tác dụng của hộ tiêu thụ, kW.

1: góc ứng với hệ số công suất trung bình (cos1) trước khi bù.

2: góc ứng với hệ số công suất (cos2) muốn đạt được sau khi bù.

 : hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phương pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù,  = 0,91.

Hệ số công suất cos2 nói trên thường lấy bằng hệ số công suất do cơ quan quản lý hệ thống điện quy định cho mỗi hộ tiêu thụ phải đạt được, thông thường cos2

Trong hệ thống điện người ta thường dùng các thiết bị bù sau:

Tụ điện là thiết bị bù tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng.

Tụ điện có nhiều ưu điểm như tổn thất công suất tác dụng nhỏ, lắp ráp bảo quản dễ dàng Tụ điện được chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ vốn đầu tư ngay một lúc. Nhược điểm của tụ điện là nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực của tụ điện Tụ điện cấu tạo kếm chắc chắn, dễ bị phá hủy khi xảy ra ngắn mạch, khi điện áp tăng đến 110%Uđm thì tụ dễ bị chọc thủng Khi đóng tụ điện vào mạng, trong mạng sẽ có dòng điện xung; còn khi cắt tụ điện ra khỏi mạng, trên các cực tụ điện vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành.

Tụ điện được dùng rất rộng rãi nhất là ở các xí nghiệp công nghệp Thông thường nếu dung lượng bù nhỏ hơn 5000kVAr thì người ta dùng tụ điện, còn nếu lớn hơn thì cần phải so sánh giữa tụ điện và máy bù đồng bộ.

Máy bù đồng bộ là loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải ở chế độ quá kích thích máy bù sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng; còn ở chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng.

Nhược điểm của máy bù đồng bộ là có phần quay nên lắp ráp, bảo quản và vận hành khó khăn, gây ồn, giá thành cao, tổn thất công suất tác dụng lớn Máy bù đồng bộ được chế tạo với công suất lớn (từ 5000kVAr trở lên) Nó chỉ được dùng ở những nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn.

Ngoài các thiết bị trên còn có thể dùng động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích, dùng máy phát điện ở chế độ bù, động cơ không đồng bộ roto dây quấn được đồng bộ hóa để làm máy bù.

3.Vị trí đặt thiết bị bù

Thiết bị bù có thể được đặt ở phía điện áp cao hoặc ở phía điện thấp, nguyên tắc bố trí thiết bị bù là làm sao đạt được chi phí tính toán nhỏ nhất Máy bù đồng bộ vì có công suất lớn nên thường được đặt tập trung ở những điểm quan trọng của hệ thống điện ở xí nghiệp lớn, máy bù nếu có thường được đặt ở phía điện áp cao của trạm biến áp trung gian Tụ điện có thể được đặt ở mạng điện áp cao hoặc ở mạng điện áp thấp:

 Tụ điện cao áp được đặt tập trung ở thanh cái của trạm biến áp trung tâm hoặc trạm phân phối trung tâm của nhà máy Nhờ đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành các tụ điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù Bù tập trung ở mạng điện áp cao còn có ưu điểm là tận dụng hết khả năng của tụ điện, nói chung các tụ điện vận hành liên tục nên chúng phát sinh ra công suất bù tối đa Nhược điểm của phương pháp này là không bù được công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.

 Tụ điện hạ áp (0,4kV) có thể được đặt theo 3 cách:

- Đặt tụ điện tập trung ở thanh cái hạ áp của trạm biến áp phân xưởng được dùng trong trường hợp dung lượng bù khá lớn hoặc khi có yêu cầu điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp của mạng Phương pháp này có ưu điểm là theo dõi vận hành các tụ điện được dễ dàng, tận dụng hết khả năng của tụ điện. Nhược điểm của nó là không giảm được tổn thất trong mạng điện phân xưởng.

- Đặt tụ điện thành từng nhóm ở tủ động lực hoặc đường dây trục chính trong phân xưởng Phương án này có ưu điểm là hiệu suất sử dụng tụ điện cao, giảm được tổn thất cả trong mạng điện áp cao lẫn mạng điện áp thấp Nhược điểm của nó là các nhóm tụ điện đặt phân tán khiến cho việc theo dõi chúng trong quá trình vận hành không thuận tiện, khó thực hiện việc điều chỉnh dung lượng bù.

- Đặt tụ điện phân tán ở từng thiết bị dùng điện: đứng về mặt giảm tổn thất điện năng thì phương án này có lợi hơn cả Song với cách đặt tụ điện như thế này thì khi thiết bị điện nghỉ thì tụ điện cũng nghỉ theo, do đó hiệu suất sử dụng không cao Phương án này chỉ dược dùng để bù công suất phản kháng cho những động cơ không đồng bộ có công suất lớn.

4.Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia

Sau khi xác định được dung lượng bù Qbù, cần phải phân phối dung lượng bù trên các nhánh sao cho tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra trên các nhánh là nhỏ nhất để hiệu quả đạt được là lớn nhất.

Giả sử dung lượng bù được phân phối trên các nhánh là:

Công suất phản kháng của các nhánh là:

Q1, Q2, , Qn Điện trở của các nhánh:

Q bù Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phơng

Ta có dung lượng bù tối ưu cho các nhánh như sau: t® i bù bù i i

: tổng công suất phản kháng của các nhánh.

  : điện trở tương đương của các nhánh đặt bù. Để thuận tiện trong vận hành và giảm bớt các thiết bị đóng cắt, đo lường cho các nhóm tụ, người ta quy dịnh rằng nếu dung lượng bù tối ưu của một nhánh nào đó nhỏ hơn 30kVAr thì không nên đặt tụ bù ở nhánh đó mà nên phân phối dung lượng bù cho các nhánh lân cận.

bù công suất phản kháng cho nhà máy

1.Xác định dung lượng và lựa chọn thiết bị bù

Nhà máy cơ khí địa phương có công suất tác dụng tính toán P = 4644,1kW; hệ số công suất trung bình cos1 = 0,72; nhà máy có 6 trạm biến áp phân xưởng 35/0,4kV, mỗi trạm đặt hai máy biến áp Để nâng hệ số công suất của nhà máy lên cos2 = 0,95 ta cần bù lượng công suất phản kháng là:

Qbù = P(tg1 - tg2) , kVAr với:

P = 4644,1 kW cos1 = 0,72 =>tg tg1 = 0,964 cos2 = 0,95 =>tg tg2 = 0,33 trong thiết kế ta coi  = 1

Qbù = 1.4644,1.(0,964 - 0,33) = 2944,4kVAr Để bù công suất phản kháng cho nhà máy ta sử dụng tụ điện đặt tập trung tại thanh góp hạ áp của các trạm biến áp phân xưởng thuận tiện trong theo dõi vận hành tụ điện, tận dụng hết khả năng của tụ, có khả năng thực hiện tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù.

2.Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng

Sơ đồ nguyên lý đặt bù cho nhà máy

Sơ đồ thay thế tính dung lượng bù cho các trạm BAPX

 Tính điện trở các nhánh

- Điện trở cáp: điện trở của các đường cáp lộ kép được tính theo công thức:

  trong đó: r0 : điện trở đơn vị của cáp, /km l : chiều dài đường cáp, m

Dựa vào kết quả lựa chọn cáp ở chương II ta tính được điện trở các đường cáp trong bảng 5.1:

Bảng 5.1: Số liệu tính toán các đường cáp 35kV Đường cáp Tiết diện, mm 2 Chiều dài, m r0, /km RC, 

- Điện trở máy biến áp: đối với trạm hai máy biến áp điện trở được tính như sau:

SđmB : công suất định mức của máy biến áp, kVA.

PN : tổn thất ngắn mạch cảu máy biến áp, kW.

UCđm: điện áp định mức phía cao của máy biến áp, kV.

Dựa vào kết quả chọn máy biến áp ở chương II ta tính được điện trở của các trạm BAPX như sau:

Bảng 5.2: Số liệu tính toán các trạm BAPX

Tên trạm Stt, kVA SđmB, kVA Số MBA PN, kW RB, 

Bảng 5.3:Kết quả tính điện trở các nhánh Tên nhánh RC,  RB,  R = RC + RB, 

 Tính dung lượng bù cho các nhánh:

Tổng công suất phản kháng của các nhánh:

   Điện trở tương đương của các nhánh đặt bù:

Dung lượng bù tại các nhánh: bù 1

 Chọn tụ bù: chọn tụ điện bù cos do hãng DAE YEONG chế tạo với các thông số trong bảng 5.4:

Bảng 5.4:Thông số tụ bù cos đặt tại các trạm BAPX Tên trạm

(theo tt) Loại tụ bù Số pha Uđm, V Qbù đm kVAr

Sơ đồ lắp đặt tủ bù cos trong trạm biến áp phân xưởng

KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG

Lựa chọn các thiết bị chính cho trạm

Trạm biến áp B6 nhận điện từ trạm PPTT của nhà máy qua hai đường cápXLPE(3x50) Phía cao áp của trạm đặt hai tủ cao áp, mỗi tủ cao áp cấp điện cho một máy biến áp, gồm dao cách ly và cầu chì; phía hạ áp của trạm đặt hai tủ áptômat tổng, một tủ áptômat phân đoạn và hai tủ áptômat nhánh để cấp điện cho các phân xưởng Để kiểm tra chế độ làm việc và đo đếm điện năng tiêu thụ,trong mỗi tủ áptômat tổng ta đặt một Vôn kế và một chuyển mạch đo điện áp; ba máy biến dòng điện; ba Ampekế; một đồng hồ đo cos; một công tơ ba pha hữu công và một công tơ ba pha vô công Để bù công suất phản kháng cho trạm ta đặt các bộ tụ điện ở phía hạ áp của máy biến áp.

Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp B6

Như đã chọn ở chương II, máy biến áp B2 có công suất 800kVA- 35/0,4 kV của hãng ABB có các thông số cho ở bảng dưới đây.

Bảng 6.1 Bảng thông số MBA trạm B2

PN kW UN% Kích thước,mm dài-rộng-cao

2.Chọn thiết bị cao áp.

2.1.Chọn cáp cao áp. Ở chương II ta đã chọn cáp 35kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC của hãng FURUKAWA( Nhật) có tiết diện FPmm 2 -XLPE(3x50)

2.2.Chọn dao cách ly và cầu chì cao áp

Chọn dao cách ly 3 vị trí loại 3DC và cầu chì loại 3GD1 604_5B do hãng SIEMEN chế tạo( đã chọn và kiểm tra ở chương II)

Bảng 6.2.Thông số dao cách ly loại 3DC Loại DCL Uđm, kV Iđm, A INt, kA INmax, kA

Bảng 6.3.Thông số cầu chì loại 3GD1 604-5B Loại CC Uđm, kV Iđm, A Icắt N, kA Icắt min, kA

2.3.Chọn thanh dẫn cao áp.

Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép: k1.k2.Icp ®mBA lv max ®m

Chọn thanh dẫn đồng đường kính 5mm có IcpA là thỏa mãn

3.Chọn thiết bị hạ áp

3.1.Chọn cáp tổng từ MBA đến tủ áptômat tổng.

Chọn cáp đồng hạ áp của hãng LENS(Pháp) chế tạo: mỗi pha 3 đường cáp PVC(400) có Icp= 662 A, trung tính sử dụng đường cáp PVC(240) đã được chọn và kiểm tra ở chương II

Theo tính toán ở chương II, áptômat tổng và áptômat phân đoạn dùng loại CM2000N, áptômat nhánh cấp cho phân xưởng nén khí dùng loại CM630N, cấp cho trạm bơm dùng loại NS400N, cấp cho bộ phận hành chính và ban quản lý dùng loại NS250N, cấp cho bộ phận thử nghiệm dùng loại NS160N của hãng Merlin Gerin(Pháp).

Bảng 6.4.Thông số các áptômat trong trạm B6

Chọn thanh góp bằng đồng, mỗi pha một thanh tiết diện 80x10 mm 2 , có Icp00

A (đã chọn và kiểm tra ở chương II)

3.4.Chọn máy biến dòng điện.

Ta chọn máy biến dòng theo điện áp, dòng điện định mức:

Uđm BI ≥ Uđm Lưới = 0,4kV

1, 2 1, 2 3U 1, 2 3.0, 4Chọn máy biến dòng hạ áp loại BD24 do công ty thiết bị đo điện chế tạo:

Bảng 6.5 Thông số máy biến dòng BD24 Loại BI Iscđm, A Itcđm, A Sđm, VA CCX nsc, vòng

Không cần kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt của máy biến dòng, các dụng cụ đo có công suất nhỏ, dây dẫn từ BI đên các đồng hồ đo rất ngắn nên không cần kiểm tra phụ tải phía thứ cấp của BI

Theo tính toán ở chương V, trạm biến áp B6 đặt 4 bộ tụ loại DLE - 3H125K6T của hãng DAE YEONG, mỗi bộ có Qbùđm= 125 kVAr Trên mỗi phân đoạn thanh góp hạ áp ta đặt 2 bộ tụ bù Các bộ tụ này nỗi với thanh góp qua áptômat Dòng định mức của một bộ tụ:

Do đó ta phải chọn áptômat có Iđm 2.19080(A) vì vậy chọn dùng áptômat loại C801N có dòng định mức 400A của hãng Merlin Gerin (Pháp) để đóng cắt các bộ tụ trên mỗi phân đoạn thanh góp

Thanh dẫn đồng XLPE(3x50) 3GD1 604-5B

A A sơ đồ nối điện chính trạm biến áp phân x ởng

Kết cấu trạm biến áp phân xưởng

Trạm được bố trí gồm 4 phòng: một phòng cao áp, hai phòng máy biến áp và một phòng hạ áp:

Phòng cao áp có kích thước: 2,2x3,6x3,5m.

Phòng máy biến áp có kích thước: 2,7x3,6x3,5m.

Phòng hạ áp có kích thước: 2,4x3,6x3,5 m.

1.Máy biến áp; 2.Đầu cáp cao áp;3 Tủ cao áp;

4.Tủ hạ áp;5.Thanh dẫn hạ áp;6.Thanh dẫn cao áp;

7.Rãnh cáp;8.Thông gió;9.Bể dầu sự cố

Nối đất trạm biến áp

Hệ thống cung cấp điện nói chung và mạng điện hạ áp 380/220V nói riêng thường xuyên có người làm việc, tiếp xúc với các thiết bị điện Cách điện của thiết bị điện bị hỏng hoặc người vận hành không tuân theo quy tắc an toàn là những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn về điện Vì vậy trong hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc với thiết bị điện và đồng thời đảm bảo chế độ làm việc của mạng điện.Một trong những biện pháp an toàn và hiệu quả, khá đơn giản là thực hiện việc nối đất Khi xảy ra hư hỏng cách điện, nếu vỏ thiết bị được nối đất thì dòng điện sẽ tản vào đất làm giảm điện áp đối với đất của những bộ phận kim loại của thiết bị điện đến một trị số an toàn đối với người Đồng thời trong mạng 380/220V, là mạng có trung tính nối đất trực tiếp, khi có ngắn mạch một pha dòng ngắn mạch đủ lớn để thiết bị bảo vệ tác động cắt nhanh chỗ sự cố ra đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Theo quy phạm trang bị điện, điện trở nối đất cho phép của trạm biến áp phân xưởng của nhà máy là: Ryc4 tại mọi thời điểm trong năm. Để thực hiện nối đất cho trạm biến áp phân xưởng ta sử dụng 6 cọc thép góc L60.60.6, dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,7m xung quanh trạm, khoảng cách giữa các cọc là 5m Các cọc được nối với nhau bằng thép dẹt 40x4 chôn sâu cách mặt đất 0,8m tạo thành mạch vòng.

Khu vực xây dựng trạm biến áp phân xưởng có điện trở suất của đất

=0,4.10 4 cm@m Tra bảng PLVII.15-Thiết kế cấp điện ta được hệ số hiệu chỉnh điện trở suất của đất: với cọc kmaxC=2;với thanh kmaxT=3 sử dụng ở vùng đất ẩm

Xác định điện trở nối đất của một cọc:

1 ,9 5 m 0 ,8 m 0 ,7 m thép dẹt 40x4 thÐp gãc L60.60.6 trong đó:

: điện trở suất của đất, @m kmaxC: hệ số hiệu chỉnh điện trở suất của đất đối với cọc, kmaxC=2 d: đường kính ngoài của cọc, với thép góc: d=0,95b. b: bề rộng của thép góc, blm=0,06m. lC: chiều dài của cọc, lC =2,5m tC: độ chôn sâu của cọc,tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc tC=0,7+2,5/2=1,95m

Xác định điện trở nối đất của thanh nối nằm ngang:

: điện trở suất của đất, @m. kmaxT: hệ số hiệu chỉnh điện trở suất của đất đối với thanh, kmaxT=3. b: bề rộng của thanh, bLm=0,04m. lT: chiều dài của thanh, lT=4.5+2.3,5'm. tT: độ chôn sâu của thanh, tính từ mặt đất tới điểm giữa của thanh. tT=0,8+0,04/2=0,82m

   Điện trở nối đất của hệ thống:

    trong đó: n: số lượng cọc, n=6

C: hệ số sử dụng của cọc.

T: hệ số sử dụng của thanh.

R1C: điện trở nối đất của một cọc, R1C&,14

R1T điện trở nối đất của thanh ngang, R1T=4,55

Tra bảng PL6.7-Hệ thống cung cấp điện ta có hệ số sử dụng của cọc và thanh như sau: C=0,68; T=0,44

Vậy hệ thống nối đất của trạm đảm bảo yêu cầu.

Mặt bằng và mặt cắt hệ thống nối đất trạm BAPX

CHƯƠNG VII THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY thép dẹt 40x4 thÐp gãc L60.60.6

THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

Các số liệu về dây AC-50 phục vụ cho tính toán

Ta sử dụng vùng khí hậu III để tính toán.

-Lúc nhiệt độ không khí cao nhất:  max 40 C, v 0 m / s o 

-Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất:  min 5 C, v 0 m / s o 

Bảng 7.1.Tỷ tải của dây AC-50

Mã dây FA,mm 2 FB,mm 2 g1.10 -3

Bảng 7.2.Đặc tính cơ lý của dây AC-50

Vật liệu σgh,N/mm 2 E,N/mm 2

Lựa chọn các phần tử của đường dây

1.Chọn khoảng cột: l0m, đường dây dài 5km Như vậy toàn tuyến có 51 cột bao gồm: một cột xuất tuyến, một cột cuối và các vị trí còn lại là cột trung gian, do cuối đường dây đổi hướng nên có một cột góc( với góc quay 60 o )

2.Chọn cột: Dự định cho 2 lộ dây đi trên một cột, dây dẫn 3 pha đặt trên 3 xà cách nhau 2m , cột chôn sâu 2m Vì thế chọn cột li tâm cao 14m LT14 Tại các vị trí trung gian đặt một cột LT14B, tại vị trí đầu và cuối tuyến dây và cột góc đặt 2 cột LT14C Tổng số 48 cột T14B và 6 cột T14C

Cột mua tại xí nghiệp bêtông li tâm Đông Anh có các thông số cho trong bảng

Bảng 7.3.Thông số kĩ thuật của cột li tâm LT14 Loại Quy cách D1/D2-H mm 2 Mác bêtông V, m 3 M kG

Các cột trung gian dùng xà đơn X1

Cột đầu cuối dùng xà kép X2

Xà làm bằng thép góc L70.70.7, dài 3,1m

Kèm xà và chống xà dùng thép góc L60.60.6

Chọn dùng sứ đứng thủy tinh do xí nghiệp thủy tinh cách điện Hải Phòng sản xuất, tổng số 324 quả d.Chọn móng cột.

Chọn dùng móng không cấp

Với cột trụng gian móng có kích thước 1.1,2.2m

Với cột đầu cuối móng có kích thước 1,5.1,5.2m

Tính ứng suất, độ võng và kiểm tra khoảng cách an toàn

1.Tính ứng suất và độ võng. Để tính toán trước hết ta đưa ra một vài khái niệm sau:

-Với dây dẫn một chất: bão min th cp 2 2 bão 1

- Với dây dẫn phức hợp:

Nếu l >tg lmax thì σmax xuất hiện khi bão

Nếu l< lmax thì σmax xuất hiện khi θmin

*Phương trình trạng thái của dây dẫn

-Với dây dẫn một chất:

X1 - Xà lắp cột trung gian X2 - Xà lắp cột góc

-Với dây dẫn phức hợp:

AC ACn AC ACm AC l g l g

Phương trình trạng thái được sử dụng khi cần xác định ứng suất ở trạng thái

"m" khi đã biết ứng suất ở trạng thái "n".Thường giải phương trình này để tìm ứng suất ở σmax , sau đó xác định độ võng của dây

*Độ võng Độ võng là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ điểm thấp nhất của dây trong khoảng cột đến điểm treo cao của dây.

  trong các công thức trên : σcp: ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn σcp=n σgh σgh: ứng suất giới hạn của dây dẫn

: hệ số dãn nở dài của vật liệu làm dây

A: hệ số dãn nở dài của nhôm g1: Tỷ tải do trọng lượng bản thân dây l: Khoảng vượt của dây dẫn max

  :Hệ số dãn nở lớn nhất của dây dẫn

 : Hệ số dãn nở lớn nhất của dây dẫn phức hợp

 AC:Hệ số dãn nở dài của dây dẫn phức hợp AC

Fe: hệ số dãn nở dài của thép

E: môđun đàn hồi của vật liệu làm dây dẫn

EA: môđun đàn hồi của vật liệu nhôm

EFe: môđun đàn hồi của vật liệu thép

EAC: môđun đàn hồi của vật liệu dây phức hợp

: hệ số kéo dài đàn hồi của vật liệu làm dây

AC: hệ số kéo dài đàn hồi của dây AC

  E σACbão, σACθmin: ứng suất dây AC lúc bão và lúc θmin

AC min ACp A AC 0 min A

            θ0: nhiệt độ môi trường chế tạo dây dẫn, lấy θ0 0 C

Từ các thông số trong bảng đặc tính của dây AC-50 ta có

Tỷ số giữa tiết diện nhôm và thép trong dây dẫn: a A Fe

Hệ số dãn nở theo nhiệt độ của dây dẫn phức hợp AC50

Hệ số kéo dài đàn hồi của dây phức hợp

   xác định được ứng suất dây AC tại θmin và vmax

AC min ACp A AC 0 min A

Với khoảng cột của tuyến dây thiết kế l0m >tglth, ứng suất lớn nhất trong dây dẫn sẽ xuất hiện khi bão σmax =σACbão2,74(N/mm 2 ) Độ võng lớn nhất dây dẫn xuất hiện lúc θmax và v=0 m/s Khi đó ứng suất tương ứng σACmax tính toán bằng cách giải phương trình trạng thái sau:

AC max 2 ACbão 2 max bão

AC AC max AC ACbão AC l g l g

Giải phương trình trên được:  AC max   51, 89(N / mm ) 2 Độ võng treo dây:

2.Kiểm tra khoảng cách an toàn. Điều kiện kiểm tra ho=hC-f-h1-h2  hcp trong đó: hC: chiều cao cột, hm f: độ võng, f=0,8m h1: khoảng cách từ điểm treo dây trên xà dưới cùng đến đỉnh cột, h1=4m h2: độ sâu chôn cột, h2=2m ho-0,8-4-2=7,2 m Đường dây 35kV về nhà máy đi qua vùng dân cư theo quy phạm trang bị thiết bị điện khoảng cách an toàn cho phép là hcp=7 m < ho=7,2m Vậy đường dây đảm bảo khoảng cách an toàn

Kiểm tra khả năng chịu uốn

1 Kiểm tra khả năng chịu uốn cột trung gian.

Cột trung gian khi làm việc chịu lực gió bão tác động lên thân cột và tác động lên 6 dây AC-50 trong khoảng cột Khi đó tải trọng do gió tác động lên cột:

: hệ số biểu thị sự phân bố không đồng đều của gió trên khoảng cột, do v@ m/s nên =0,7

C: hệ số động lực của không khí phụ thuộc vào bề mặt chịu gió, do sử dụng cột tròn nên C=0,7 v: tốc độ của gió(m/s)

FC: diện tích mặt cột chịu gió

Tải trọng do gió tác động lên một dây:

Lực gió lên dây đặt vào cột ở các độ cao 12 m, 10 m, 8 m

Lực gió đặt vào cột ở độ cao

Tổng mômen tác động lên tiết diện cột sát đất tt i i

M  n    M  10%  M   n: hệ số quá tải, tra bảng n=1,2

Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột

Ptt = 4785,65 N< Pcp 00 N, cột làm việc an toàn

2.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột góc.

Do ACbão = 102,74 N/mm 2 >tg ACmin = 96,37 N/mm 2 nên lực lớn nhất tác dụng lên cột góc xảy ra trong trạng thái bão

Cột góc chịu tác động của các tải trọng

- Lực kéo của dây dẫn: gồm 6 lực Td tác động lên cột ở các độ cao 12; 10; 8m.

- Lực gió tác dụng lên cột: Pc = 1252N đặt vào cột ở độ cao 5,34m

- Lực gió tác động lên dây: gồm 6 lực Pd tác động lên cột ở các độ cao 12m, 10m, 8m. o 3 d 2 AC

Mômen tính toán của tổng các lực tác động lên tiết diện sát mặt đất của cột:

Quy đổi mômen tính toán về lực đầu cột:

Vậy cột góc làm việc không đảm bảo an toàn Do điều kiện đất đai cho phép nên ta quyết định đặt cho cột cuối 2 dây néo

3.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột cuối.

Cột cuối luôn bị kéo về một phía bởi sức kéo của dây và lực kéo lớn nhất tác dụng lên cột là ở trong trạng thái bão.Các tải trọng tác động lên cột gồm:

-Lực kéo của dây: gồm 6 lực tác dụng ở các độ cao 12;10;8 m.

-Lực gió tác động lên cột: lấy hướng gió nguy hiểm nhất là hướng gió thổi dọc tuyến đường dây: P52 N ở độ cao H=5,34 m

Mômen tính toán tổng đặt lên tiết diện cột sát mặt đất

= 1,3(2.5784,262(12+10+8))+1,2.1252.5,34 = 459195,252 (Nm) Lực tính toán quy về đầu cột là tt tt

Cột cuối dùng 2 cột LT14C có lực đầu cột cho phép 1100 kG000 N

Cột làm việc không an toàn Do điều kiện đất đai cho phép quyết định đặt cho cột cuối 2 dây néo.

Thiết kế và kiểm tra móng, cột

Tất cả các cột đầu, cột cuối, cột néo và cột trung gian sử dụng móng ngắn không cấp.

Móng ngắn được kiểm tra theo công thức

 F  trong đó: k: hệ số an toàn cột trung gian, tra bảng có k=1,5

S: tổng lực ngang tác động lên cột

Qo: tổng trọng lượng đặt lên nền kể cả trọng lượng móng

Với kích thước móng 1.1,2.2 m, đất sét pha cát ẩm tự

12 m nhiên ta tra bảng được các thông số ,7(kN/m 3 );

@ o ; θ=0,467; θ 2 =0,218 từ đó tính được các trị số F1, F2, F3, En

     trong đó H: độ cao trung bình đặt các lực ngang vào cột Đã tính được lực gió tác động lên cột là 1252 đặt ở độ cao 5,34m, lực gió tác động lên dây là 613,67N đặt ở độ cao 12m vậy:

Trọng lượng cột 1500kG: QC = 1500.9,81.10 -3 = 14,715kN

Trọng lượng móng: Qm = 1.1,2.2.24,5X,8(kN)

Trọng lượng dây: QD 2,9.10 -3 100.(6.(48,3+8)) 11,4(N)=1,111(kN) Trọng lượng xà, sứ: QX =0,6 (kN)

Qo = QC+ Qm+ QD+ QX ,715+58,8+1,111+0,6u,226(kN)

Như vậy móng làm việc an toàn

Móng dây néo được chế tạo bằng bêtông cốt thép mác 200 có kích thước 1.1,5.0,3 chôn sâu 2m Dây néo làm bằng dây thép bện có gh = 685N/mm 2 , cỡ

14 Các dây néo làm với mặt đất góc 60 o và tạo với nhau góc 60 o

Hình:Bố trí dây néo cho cột góc và cột cuối a)Hình chiếu bằng b)Hình chiếu đứng 2.1.Phân bố lực trên dây néo. a.Đối với cột góc

Lực tác dụng lên 2 dây néo: tt cp tt o o

Khi đó mỗi dây néo phải chịu một lực kéo là:

T=T1=T28948,95/ 3"488(N)",488(kN) b.Đối với cột cuối.

Lực tác dụng lên hai dây néo: tt cp tt o

Khi đó mỗi dây néo phải chịu một lực kéo là:

2.2.Kiểm tra khả năng chống nhổ của móng.

Do góc  < 75 o nên để kiểm tra khả năng nhổ của móng ta dùng công thức: k.T ≤

2  h b  trong đó: k: hệ số an toàn, tra bảng có k=2

: sức bền thụ động của đất

       b   tra bảng với đất sét pha cát ẩm tự nhiên được φ @ o ; β` o ; η=0,504; A=1,704; B=0,587;γ,7 từ d/h =1/2=0,5 tra bảng ξ=0,62

2 2 os ( ) os (60 40) os (cos -sin ) os60(cos60-sin 40) 2,96

Móng néo của cột góc làm việc an toàn b.Đối với cột cuối. k.T ≤

Móng néo của cột cuối làm việc an toàn

2.3.Kiểm tra khả năng chịu kéo của dây néo

Khả năng chịu kéo của dây thép bện Ф14 là

2 ) 2 6855394(N)5,394(kN) a.Đối với cột góc.

Lực mà mỗi dây néo phải chịu ở cột góc T",488

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Cơ Khí
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp

Định dạng
Số trang	136
Dung lượng	1,53 MB