(Tiểu luận) bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán (P tt ) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất của một hay nhiều nhóm thiết bị dùng điện Đó là công suất giả định không đổi trong suốt quá trình làm việc, nó gây ra hậu quả phát nhiệt hoặc phá hủy cách điện đúng bằng công suất thực tế đã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm việc Vì vậy trong thực tế thiết bị cung cấp điện nhiệm vụ đầu tiên là xác định Ptt của hệ thống cần cung cấp điện Tùy theo quy mô mà phụ tải điện phải được xác định theo thực tế hoặc phải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiều năm sau đó.

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như: MBA, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, , tính toán tổn thất công suất điện năng, lựa chọn bù… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng máy, chế độ vận hành…

→ Phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị, ảnh hưởng đến chất lượng, độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện Do đó việc lựa chọn phụ tải tính toán một cách phù hợp đóng phần quan trong đến thành công của bản thiết kế.

Phương pháp xác định Ptt theo hệ số Knc và Pđ

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

P tt : Công suất tác dụng tính toán

Q tt : Công suất phản kháng tính toán

K nc : Hệ số nhu cầu trả từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng

P đ : Công suất đặt của các phân xưởng tanφ: Hệ số tính toán tra từ cosφ

Xác định Ptt theo công suất trung bình và hệ số cực đại Kmax

Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi tiết cho từng PX, có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng máy Tiến hành thiết kế mạng hạ áp của PX, số liệu đầu tiên cần xác định là Ptt của từng thiết bị với từng nhóm thiết bị trong PX.

K sd : Hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay)

K max : Hệ số cực đại tra bảng từ K sd và n hq (số thiết bị dùng điện hiệu quả)

Trình tự xác định n hq :

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

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

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

Từ n* và P* tra bảng PL I.5[1,255] được ∗ ℎ

Khi tra bảng kmax chỉ bắt đầu từ n hq = 4

Khi ℎ < 4, Ptt được tính như sau:

K ti : Hệ số tải (ở chế độ dài hạn = 0.9, ở chế độ ngắn hạn = 0.75)

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

Ngoài việc quy đổi chế độ cũng cần quy đổi công suất một pha Đối với điện áp pha: đ = 3 đ ; điện áp dây: đ = √3 đ (1.11) về 3 pha.

Phụ tải phản kháng của động lực và chiếu sáng:

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

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị điện tích ( 2 ).

P 0 : Suất chiếu sáng trên đơn vị S ( / 2 )

S: Diện tích cần chiếu sáng ( 2 )

Lưu ý: Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào cho phù hợp.

1.1.4 Tính toán phụ tải tính toán từng phần của mỗi phân xưởng

Phụ tải tính toán toàn nhà máy

PTTT bằng tổng phụ tải của các phân xưởng có kể đến hệ số sử dụng đồng thời

Hệ số đ được xác định theo từng trường hợp sau: đ = 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2→ 4 đ = 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5→10

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

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

Do các thiết bị trong phân xưởng có công suất và chế độ làm việc khác nhau nên ta cần phải phân nhóm phụ tải để xác định phụ tải tính toán được chính xác.

Nguyên tắc phân nhóm phụ tải:

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

• Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương pháp cấp điện

• Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tải động lực

• Số lượng thiết bị trong nhóm không quá nhiều vì đầu ra của tải động lực là

Tuy nhiên khi phân nhóm ta cần chuyển các thiết bị một pha về thiết bị 3 pha Ở đây có máy biến áp hàn là thiết bị 1 pha làm việc ngắn hạn Do vậy ta cần quy đổi phụ tải này về phụ tải 3 pha làm việc dài hạn theo công thức:

Dựa theo các nguyên tắc và vị trí, công suất của thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí (bản vẽ số 3), ta chia các thiết bị của phân xưởng này thành 6 nhóm và tính toán phụ tải của từng nhóm như sau: a Nhóm 1:

Bảng 1.1: Số liệu tính toán nhóm 1

STT Tên thiết bị lượng lượng trên Một Toàn có dây mặt máy bộ bằng

4 Máy tiện ren cấp 1 1 4 1.7 1.7 chính xác cao

Từ bảng 1.1 ta có các số liệu sau:

→ Có 6 thiết bị có P m đ ≥ 2 P m max đ

Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: ℎ ∗ = 0.808 Vậy:

Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: ℎ = ∗ ℎ ∗ = 8 ∗ 0.808 = 6.48 → ℎ =6

Tra bảng PL I.6[1.266] với = 0.15, = 0.6 ta được: = 2.64.

Phụ tải tính toán của nhóm 1 là:

Bảng 1.2 Số liệu tính toán nhóm 2

STT Tên thiết bị lượng lượng hiệu Một Toàn có trên máy bộ dây mặt bằng

Số Số Kí hiệu đ ( ) ( ) lượng lượng trên đ

STT Tên thiết bị Một Toàn có mặt máy bộ dây bằng

5 Máy mài dao cắt gọt 1 1 18 0.65 0.65

7 Máy mài sắc mũi phay 1 1 20 1 1

10 Thiết bị để hóa bền kim 1 1 23 0.8 0.8 loại

Số thiết bị dùng điện hiệu quả là: ℎ = ∗ ℎ ∗ = 15 ∗ 0.7 = 10.5 → ℎ = 10

Số Số Kí đ ( ) ( ) lượng lượng hiệu đ

STT Tên thiết bị Một máy Toàn có dây trên mặt bộ bằng

Số Số Kí đ ( ) ( ) lượng lượng hiệu đ

STT Tên thiết bị Một máy Toàn có trên dây mặt bộ bằng

- Trong nhóm 5 có “máy biến áp” hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại cần phải quy đổi chế độ làm việc và công suất về 3 pha:

+ Quy đổi về dài hạn: với hệ số đóng điện K đ = 25%

+ Quy đổi về công suất 3 pha:

+ Tổng công suất sau khi thay đổi:

+ Các máy gia công kim loại có k sφd = 0.15; riêng máy biến áp hàn có k sφd =0.3

→ Có 2 thiết bị có Pđ m > 1 2 Pđ m max

Tra bảng, nội suy → k max = 2.4

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

Với tỉ lệ 1: 2500 ta tính được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Ta có công suất chiếu sáng phân xưởng:

= ∗ = 0 (do đèn sợi đốt có cos =1)

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

Là phân xưởng sửa chữa cơ khí nên chọn hệ số đồng thời: k đt = 0,85

Công suất tính toán tác dụng toàn phân xưởng là:

Công suất tính toán phản kháng toàn phân xưởng là:

Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng là:

Hệ số công suất toàn phân xưởng:

Dòng điện tính toán toàn phân xưởng:

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

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

Các công thức cần sử dụng:

Tra bảng PLI.3 để tìm K nc và ,

Trong đó: S: diện tích cần chiếu sáng

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

+ Tính S tp của từng phân xưởng

Bảng1.7 Tổng hợp phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại

Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy

Có 9 phân xưởng nên ta chọn k đt = 0,85

Công suất tính toán tác dụng của toàn nhà máy là:

Công suất tính toán phản kháng toàn nhà máy:

Công suất tính toán toàn phần nhà máy là:

Hệ số công suất toàn nhà máy:

Xác định biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy

Tâm phụ tải điện là điểm mà thỏa mãn điều kiện momen phụ tải ∑ đạt giá trị cực tiểu

: Công suất của phụ tải thứ i.

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

Tọa độ tâm phụ tải M(x 0 ;y 0 ;z 0 ) được xác định như sau:

• 0 , 0 , 0 : tọa độ tâm phụ tải điện

• : Công suất toàn phần của phụ tải thứ i.

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

Trong thực tế thường ít quan tâm đến tọa độ z nên ta chỉ xác định tọa độ x và y của tâm phụ tải.

Tâm phụ tải là điểm tốt nhất để đặt các trạm biến áp, tủ phân phối và tủ động lực nhằm giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây.

Bảng 1.8 Tâm phụ tải phân xưởng

Vậy tâm phụ tải tính toán được xác định bằng:

1.6.2 Biểu đồ phụ tải điện

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

Biểu đồ phụ tải cho ta thấy toàn cảnh bố trí thiết bị đồng thời cho ta thấy cường độ tiêu thụ điện của từng điểm tải và mật độ phân bố phụ tải trên sơ đồ tổng thể để từ đó dễ dàng lựa chọn điểm đặt hợp lý của trạm biến áp Biểu đồ phụ tải có thể được xây dựng bằng cách biểu thị phụ tải của các điểm dưới dạng hình tròn bán kính r.

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

Hình 3 Vòng tròn phụ tải

Vòng tròn phụ tải gồm 2 phần tương ứng với các phụ tải động lực (phần gạch ngang) và phụ tải chiếu sáng (phần màu trắng) Độ lớn góc α biểu thị cho độ lớn của công suất tính toán chiếu sáng:

Bảng 1.9 Biểu đồ phụ tải điện của các phân xưởng

Pcs(kW) Sttpx(kVA) R(mm) αcscs

3 PX nhuộm và in hoa 860.04 20.04 860.04 6.8 8.4

PX giặt và đóng gói thành

5 PX sửa chữa cơ khí 80.75 4.5 101.67 2.3 20.1

Ban quản lý và phòng thiết

9 Kho vật liệu trung tâm 51.25 11.25 51.25 1.6 79.0

Từ tính toán trên ta đưa ra được hình vẽ biểu đồ phụ tải điện:

Hình 4 Bản đồ phụ tải của nhà máy liên hợp dệt

THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

Đặt vấn đề

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lý phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

- An toàn cho người và thiết bị

- Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

- Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

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

1 Vạch các phương án cung cấp điện

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

3 Tính toán kinh tế lựa chọn phương án hợp lý

4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn

Xác định điện áp liên kết với nguồn

1.2.1 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải phía cao áp cho nhà máy

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

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

P: Công suất tính toán tác dụng của toàn nhà máy (MW)

Với số liệu đề bài cho cho và bảng 11 ta có: L = 8 (km), P= 3800.93(MW).

Từ đó ta chọn mang điện trung áp với điện áp 35 kV

1.2.2 Phương án lựa chọn trạm biến áp phân xưởng

Các trạm biến áp (TBA) phân xưởng được lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

Vị trí trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả vận hành của hệ thống điện Để đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy và an toàn, vị trí TBA phải thuận tiện cho việc vận chuyển thiết bị, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và đảm bảo tính kinh tế Đồng thời, TBA cần gần với khu vực phụ tải để giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải.

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

• Dung lượng các MBA được lựa chọn theo điều kiện: đ ≥

Trong đó: đ : là phụ tải tính toán máy biến áp

: là số máy biến áp trong trạm

ℎ : là hệ số điều chỉnh công suất định mức máy biến áp theo điều kiện vận hành

Trong bài tập lớn này, hệ số hiệu chỉnh coi như bằng 1 hay k hc = 1

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

Hệ số quá tải k qt là chỉ số đánh giá khả năng chịu quá tải của máy biến áp, trong đó k qt bằng 1,4 khi máy hoạt động quá tải liên tục trong vòng 5 ngày, mỗi ngày 6 giờ Điều kiện để áp dụng hệ số quá tải này là trước khi xảy ra tình trạng quá tải, hệ số tải của máy biến áp không vượt quá 0,75.

- Công suất phải cấp khi sự cố 1 MBA Có thể loại bỏ một số phụ tải loại III để giảm nhẹ dung lượng MBA khi sự cố 1 MBA Giả thiết các hộ loại I có 30% phụ tải loại III có thể cắt khi sự cố.

❖ Trước khi đề xuất phương án cần phân loại phụ tải nhà máy, ta có bảng:

Bảng2.1 Phân loại phụ tải

STT Tên phân xưởng Loại hộ tiêu thụ

3 PX nhuộm và in hoa I

4 PX giặt là và đóng gói thành phẩm I

5 PX sửa chữa cơ khí III

8 Ban quản lý và phòng thiết kế III

9 Kho vật liệu trung tâm III

Phương án này sử dụng 4 TBA phân xưởng như sau:

1 Trạm biến áp B1 Trạm cấp điện cho phân xưởng kéo sợi(1), ban quản lý và phòng thiết kế

(8), kho vật liệu trung tâm (9) Do phân xưởng là phụ tải loại I nên trạm có

2 máy Công suất mỗi máy: đ ≥ =

ℎ 2 Điều kiện kiểm tra khi sự cố

Vậy ta chọn hai máy biến áp có công suất đ = 750 ( ); 10/0,4( )

2 Trạm biến áp B2 Trạm cấp điện cho phân xưởng dệt vải (2) Đặt 2 MBA làm việc song song. Công suất định mức MBA: đ ≥ =

ℎ 2 Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố

Vậy ta chọn hai máy biến áp có công suất định mức đ =

3 Trạm biến áp B3 Trạm cấp điện cho phân xưởng nhuộm và in hoa (3), phân xưởng giặt và đóng gói thành phẩm (4) Đặt 2 MBA làm việc song song.

Vậy ta chọn hai máy biến áp có công suất định mức đ = 1000 ( ); 10/0,4( )

Trạm cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí (5), PX mộc (6), trạm bơm (7) Đặt

Phương án 2 sử dụng 5 TBA phân xưởng, như sau:

Trạm cấp điện cho phân xưởng kéo sợi (1) Đặt 2 MBA làm việc song song. Công suất MBA: đ ≥ =

ℎ Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố:

Trạm cấp điện cho phân xưởng dệt vải (2) Đặt 2 MBA làm việc song song. Công suất MBA: đ ≥ =

3 Trạm biến áp B1 Trạm cấp điện cho phân xưởng nhuộm và in hoa (3) Đặt 2 MBA làm việc song song.

Trạm cấp điện cho phân xưởng giặt và đóng gói thành phẩm (4), PX sửa chữa cơ khí (5), PX mộc (6) Đặt 2 MBA làm việc song song Công suất MBA:

ℎ 1 Điều kiện kiểm tra khi xảy ra sự cố:

Trạm cấp điện cho trạm bơm (7), ban quản lý và phòng thiết kế (8), kho vật liệu trung tâm (9) Đặt 1 MBA làm việc.

Ta có bảng lựa chọn công suất máy biến áp cho 2 phương án trên:

Phương án 1: Đặt 4 Trạm biến áp:

Phương án 2: Đặt 5 Trạm biến áp:

Phương án cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng a) Phương án sử dụng trạm biến áp trung tâm(TBATT)

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

• Ưu điểm: Giảm được vốn đầu tư mạng điện cao áp và các TBA phân xưởng, vận hành thuận lợi và độ tin cậy cung cấp điện được cải thiện.

• Nhược điểm: Phải xây dựng TBATT, gia tăng tổn thất trong mạng điện cáo áp

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

Vậy MBA trung gian cần chọn có đ = 7000 kVA Kiểm tra điều kiện (2.3)

1.4 = 1.4 = 6968,9 b) Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm

• Ưu điểm: Việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy được thuận lợi, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng

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

Thực tế, khi điện áp nguồn không cao (U ≤ 35 kV), công suất các phân xưởng tương đối lớn thì thường dùng TPPTT. Khi sử dụng TBAPPTT thì các MBA phân xưởng có tỷ lệ biến đổi 35/0,4 kV.

Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp

Do nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại II nên đường dây từ TBATG – 110/22 ,

10 , 35 kV về trung tâm cung cấp ( TBATT hoặc TPPTT) của nhà máy dài 8 km sẽ dùng loại đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép Tiết diện được lựa chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.

Sơ đồ mạng lưới cao áp trong nhà máy áp dụng cấu hình hình tia lộ kép vì các phân xưởng đóng vai trò quan trọng và cần được bố trí hợp lý Ưu điểm của sơ đồ này là dễ đọc, các TBA phân xưởng đều nhận điện từ hai nguồn riêng biệt, tăng độ tin cậy Sơ đồ này cũng thuận tiện cho việc triển khai các biện pháp bảo vệ, tự động hóa và vận hành Ngoài ra, để đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn, các đường cáp trong nhà máy được đặt trong các hầm cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ.

Bảng 1 Tổng hợp các phương án

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

Trạm trung Máy biến áp trung Máy biến áp trung Trạm phân phối Trạm phân phối tâm tâm tâm trung tâm trung tâm

Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp áp phân

10/0,4 (kV) 10/0,4 (kV) 35/0,4 (kV) 35/0,4 (kV) xưởng

Cáp dẫn Cấp điện áp Cấp điện áp Cấp điện áp Cấp điện áp

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

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

Các công thức tính toán a) Hàm chi phí tính toán

Việc so sánh và lựa chọn phương án hợp lý, ta dựa trên việc tính toán hàm chi phí tính toán và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán:

+ ℎ : hệ số khấu hao vận hành , với đường cáp và trạm lấy ℎ = 0,1

+ : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư , ở Việt Nam lấy = 0,2

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

+ c: giá tiền 1kWh tổn thất điện năng , đ/kWh.

+ ∆ : tổn thất điện năng trong mạng cao áp và hạ áp xí nghiệp. b) Tổn thất điện năng trong máy biến áp Để xác định tổn thất điện năng trong máy biến áp, ta sử dụng công thức:

T: thời gian đóng điện của máy biến áp (thông thường T60h)

: thời gian tổn thất công suất lớn nhất xác định theo công thức:

: số máy biến áp trong trạm

∆ 0 , ∆ : lần lượt là tổn thất công suất không tải và tồn thất công suất ngắn mạch.

: công suất tính toán của máy biến áp đ : công suất định mức máy biến áp Nhà máy làm việc 3 ca, với T max = 2800(h) Vậy

= (0,124 + 10 −4 ) 2 8760 = 1429,77(ℎ) a) Lựa chọn tiết diện dây dẫn tính toán tổn thất trên đường dây

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

+ I max : dòng điện tích toán cực đại

(Tra bảng B.2.10 trang 31, thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm,

NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006)

Chọn dây phân phối là cáp đồng, với T max = 2800 h thì J kt = 3,1 ( / 2 )

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

+∶ dòng điện khi sảy ra sự cố đứt 1 cáp ,

+ 1 : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ , 1 = 1

+ 2 : hệ số điều chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh Với các rãnh đặt 2 cáp, mỗi cáp cách nhau 300mm thì 2 = 0.93 + : dòng điện cho phép dây dẫn được chọn

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

∆ là tổn thất điện áp cho phép, đối với mạng cao áo lấy: ∆ < 5% đ Với cáp bắt buộc phải kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

• R là điện trở đường dây và được tính bởi công thức: = 1 0

• Với n là số dây song song

• 0 là điện trở trên 1 km đường dây

• L là chiều dài đường dây (km )

27 a) Vốn đầu tư và tổn thất điện năng trong TBA

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và máy biến áp trung gian ở mục a) của 1.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA:

Bảng 2 Máy biến áp các trạm phương án 1

Tên TBA đ ⁄ ∆ 0 ∆ % % Số Đơn Thành

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là

Tổn thất điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.5): 1 13937

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

Bảng 3 Tổn thất điện năng trong các TBA phương án 1

Tên TBA Số máy Stt, Sđm deltaPo deltaPn delta A, kWh

(kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh)

Tổng tổn thất điện năng (∆ ) 853672 b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp từ TBATG về TBA phân xưởng

* Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp 3 lõi cách điện XLPE, đai thép, PVC do hãng

Theo công thức (2.8), dòng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ đường cáp nối từ

TBATG về TBA phân xưởng B1 là:

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7)

Tra bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV,ta chọn được cáp có tiết diện gần nhất F= 35 2 , Icp = 170 A Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức ( 2.9 ) :

Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 70 2 có = 245 A Kiểm tra điều kiện phát nóng thỏa mãn.

Tương tự với các tuyến cao áp của các TBA phân xưởng còn lại Kết quả ghi trong bảng 17.

* Loại hạ áp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Lens sản xuất.

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp 4 − 1:

√3 đ √3 0,38 Điều kiện chọn cáp : ≥ Tra phụ lục Tra bảng PL4.24 ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 2 , = 298 A Các hạ áp 3 – 7, 2 – 10, 5 − 12

Bảng 4 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn Tiền cáp Giá

Tổng vốn đầu tư đường dây, 742.72

2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có ro = 0,268 Ω/km, L125m

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12)

Tương tự với các đường cáp khác Ta có bảng:

Bảng 5 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 1 Đường cáp F L Ro, Ω

Tổng tốn thất công suất 53.31

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây:

30 c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

+ n : số máy cắt trong mạng cần xét đến

CB5 CB6 CB7 CB8 CB9 CB10

Hình 6 Sơ đồ trạm biến áp trung tâm phương án 1

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

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

+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATT

+ 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung tâm.

+ 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung tâm.

Vốn đầu tư máy cắt là :

= = 10 10 + 35 35 120.10 6 + 2.160.10 6 !20 10 6 ồ đ d) Chi phí tính toán phương án 1

• Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy :

• Chi phí tính toán phương pháp I :

( c00 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuất)

Hình 7 Phương án 2 a) Tính toán vốn đầu tư và tổn thất cho các máy biến áp

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục b của 2.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA

Bảng 6 Thông số MBA phương án 2

Tên Sđm UC/UH deltaPo deltaPn Io% Un% Số Đơn Thành

TBA KVA kW kW máy Giá(*), Tiền(*)

Tổng vốn đầu tư TBA, 8550

Vậy vốn đầu tư máy biến áp là = 8550.000.000 đồng

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là: = 8.550( ỷ )

Tổn thất điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.4):

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

Tên TBA Số máy Stt, Sđm deltaPo deltaPn delta A, kWh

Tổng tổn thất điện năng 872325

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là = 872325 kWh b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn cáp từ TBATG về TBA phân xưởng

* Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp 3 lõi cách điện XLPE , đai thép , PVC do hãng FURUKAWA sản xuất.

Theo công thức (2.8), dòng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ

TBATG về TBA phân xưởng B1 là:

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7)

Tra bảng PL V.16 [ 1,305] , ta chọn được cáp có tiết diện gần nhất F= 35 2 ,

Icp = 170 A Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức ( 2.9 ) :

Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 70 2 có = 245 A Kiểm tra lại điều kiện phát nóng thỏa mãn

Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại Kết quả ghi trong bảng 21

* Loại cáp hạ áp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do Lens sản xuất.

Dòng điện lớn nhất đi qua cáp B3-7:

√3 đ √3.0,38 Điều kiện chọn cáp : ≥ Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn dây 4G240 có tiết diện 240+95 2 , = 538 A.

Cáp B4-1 dẫn điện đến phụ tải loại III được chọn như sau:

√3 đ √3.0,38 Điều kiện chọn cáp : ≥ Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 2 , = 298 A.

Bảng 8 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn Tiền cáp kVA A mm Mm 2 A m Giá 10 6 đ

Tổng vốn đầu tư đường dây 756.54

Vậy vốn đầu tư dây cáp : = 756,54 tr)iệu ồng đ

2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có ro = 0,268 Ω/km, L125m

Bảng 9 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 2 Đường cáp F L Ro, R Stt, delta P

Mm 2 m ôm/km Ω kVA kW

Tổng tổn thất công suất 56.30

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là :

35 c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

CB5 CB6 CB7 CB8 CB9 CB10 CB14

Hình 8 Sơ đồ trạm biến áp trung tâm phương án 2

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

+ 12 máy cắt cấp điện tại 6 đường dây kéo cấp điện cho các TBA phân xưởng

+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATT

+ 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung tâm.

+ 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung tâm.

Vốn đầu tư máy cắt là:

= = 10 10 + 35 35 = 17.120.10 6 +2.160.10 6 = 2360 10 6 ồ đ d) Chi phí tính toán phương án 2

• Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy

• Chí phí tính toán phương án II

(c00 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuất)

Hình 9 Phương án 3 a) Tính toán vốn đầu tư và tổn thất cho các máy biến áp

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục b của 2.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA

Tên Sđm UC/UH deltaPo deltaPn Io% Un% Số Đơn Thành

TBA kVA kW kW máy Giá(*), Tiền(*)

Tổng vốn đầu tư TBA, 8376

Vậy vốn đầu tư máy biến áp là = 8376 tỉ đồng

Tổn thất điện năng trong TBA B1 theo công thức (2.6):

Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau

Tên Số máy Stt, Sđm deltaPo deltaPn delta A,

Tổng tổn thất điện năng 566262

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là = 566262 ℎ b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1 Lựa chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng

Theo công thức (2.7 ) , dòng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ

TPPTT về TBA phân xưởng B1 là:

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.6 )

Tra bảng PL V.16 [ 1,305] , ta chọn được cáp có tiết diện F= 50 2 , Icp = 200A Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức ( 2.8 ):

* Loại hạ áp được tính toán giống như phương án 1

Bảng 12 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 3 Đường Stt Imax Fkt F ( mm 2 ) Icp L Đơn Giá Tiền

Dây kVA A mm A (10 6 VND/m) (10 6 VND)

Tổng vốn đầu tư đường dây, KD 916.75

Vốn đầu tư dây cáp là 916,75 triệu đồng Tổn thất công suất và tổn thất điện năng của đường cáp TBATG-B1 tiết diện 2XLPE (3*50) với điện trở ro = 0,5 Ω/km là: L5m = 1/2 * ro * L2 * 0,001 = 0,031 Ω.

Bảng 13 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 3 Đường dây F, mm L Ro Om/km R, ôm Stt delta PD

Tổng tổn thất công suất 17.05

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là :

= = 17,05 2987,65 = 50936,92 kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

Hình 10 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm phương án 3

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

+ 12 máy cắt cấp điện tại đầu 6 đường dây kép cấp điện cho các TBA phân xưởng. + 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV ở TBATT

+ 2 máy cắt 35kV ở đầu vào 2TPPTT của 2 lộ đường dây trên không,

= x 160.10 6 = 2400 10 6 ồ đ d) Chi phí tính toán phương án 3

• Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy:

• Chí phí tính toán phương án 3:

(c = 1000 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuất)

Phương án 4 a) Tính toán vốn đầu tư và tổn thất các máy biến áp

Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phương xưởng và MBA trung gian ở mục 2.2.2 ta có kết quả lựa chọn MBA

Tên Sđm UC/UH deltaPo deltaP Io% Un% Số Đơn Thành

TBA kVA kW kW máy Giá(*), Tiền(*)

Tổng vốn đầu tư TBA, KB 8416

Vậy vốn đầu tư máy biến áp là = 8416 tỉ đồng

Tên Stt, Sđm deltaPo deltaPn delta A,

TBA (kVA) (kVA) (kW) (kW)

Tổng tốn thất điện năng 565042

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là= 565042 kWh

42 b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn từ TPPTT về TBA phân xưởng B1

Theo công thức (2.7 ) , dòng điện lớn nhất chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ

TBATG về TBA phân xưởng B1 là :

Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.6 )

Tra bảng PL V.16 [ 1,305] , ta chọn được cáp có tiết diện F= 50 2 , Icp = 200A Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức ( 2.8 ):

* Loại cáp hạ áp được lựa chọn như Phương án 2

Bảng 16 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 4 Đường

Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn cáp Giá Tiền triệu triệu

Tổng vốn đầu tư đường dây KD 904,25

Vậy vốn đầu tư dây cáp : = 904,25 tr)iệu ồng đ 2 Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có ro = 0,5 Ω/km, L= 125m

= 1 2 0 = 0,5.0,5.125.0,001 = 0,031 Ω Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.11)

Bảng 17 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 4 Đường cáp F L Ro, R Stt, delta P mm 2 m Ω/km Ω kVA kW

Tổng tổn thất công suất 31,40

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

= = 31,40 2987,65 = 93825kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

MC CB5 CB6 CB7 CB8 CB9 CB10 CB14

Hình 12 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm phương án 4

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

+ 14 máy cắt cấp điện tại đầu 6 đường dây kép cấp điện cho các TBA phân xưởng. + 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV

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

= 35 35 = 17 x 160.10 6 = 2720 10 6 ồ đ d) Chi phí tính toán phương án 4

• Tổng tổn thất điện năng trong mạng cao áp nhà máy = + ∆ = 565042 +93825 = 658867 kWh

• Chí phí tính toán phương án 4:

(c 00 đồng là giá thành bán điện cho nhà máy sản xuất)

Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau:

Bảng 18 Tổng kết các phương án

Phương án Vốn đầu tư Tổng tổn thất Chi phí tính điện năng toán

(Triệu đồng) (kWh) (Triệu đồng)

Từ bảng tổng kết trên ta thấy Phương án 3 và Phương án 4 là hai phương án có chi phí tính toán nhỏ nhất lệnh nhau không quá 5% nên được coi là tương đương về mặt kinh tế Tuy nhiên phương án 3 có tổn thất điện năng bé hơn nên về vận hành lâu dài có lợi hơn Do vậy ta lựa chọn phương án 3 là phương án thiết kế chi tiết.

Hình 13 Phương án 3 được chọn

Thiết kế chi tiết cho sơ đồ đã được chọn

Đường dây từ nguồn đến trạm biến áp phân phối trung tâm có chiều dài 14km Trên đoạn đường dây này, sử dụng loại đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, bố trí lộ kép (hai dây trên cùng một vị trí) Tra bảng với thời gian sử dụng lớn nhất Tmax = 4600 giờ, hệ số bảo dưỡng h = 1,1 (hệ số sử dụng đồng thời cả hai dây ở một vị trí).

√3 đ 2√3 35 n: là số mạch (hay lộ) đường dây

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70 2 , AC – 70 có = 275

Với dây AC-70, ta chọn khoảng cách trung bình hình học là 3,5 m, tra bảng thông số ta có

Trở kháng của đường dây: 0 = 0,46 (Ω/ )

Cảm kháng của đường dây: 0 = 0,382 (Ω/ )

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

Tổn thất điện áp trên dây dẫn là:

Như vậy dây cáp đã chọn là phù hợp.

Sơ đồ trạm phân phối trung tâm và TBA phân xưởng a)

Lựa chọn sơ đồ TPPTT

TPPTT là nơi nhận điện trực tiếp từ hệ thống về để cung cấp cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy Sơ đồ phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản sau:

• Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải

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

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

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

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

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

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

Hình 14 Sơ đồ nguyên lý TPPTT

47 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt

• Dòng điện lâu dài định mức (A): đ ≥

Trong đó I cb là dòng điện cưỡng bức

• Dòng điện cắt định mức (kA): đ ≥ "

• Công suất cắt định mức (MVA): đ ≥ "

• Dòng điện ổn định động: (kA): 0 ≥

• Dòng điện ổn định nhiệt (kA): ℎ đ ≥ ∞ √ đ

Khi một đường dây cung cấp bị sự cố, toàn bộ phụ tính toán của nhà máy truyền tải qua đường dây còn lại và máy cắt tổng

Dòng cưỡng bức chạy qua máy cắt là:

Lựa chọn máy cắt SF6 8DC10 do Siemens chế tạo có các thông số sau:

Bảng 19 Thông số máy cắt được chọn

Loại tủ Udm(kV) đ (A) ôđđ (kA) (kA) 1-3s

Tủ MC Các tủ MC đầu ta của phân đoạn

Tủ BU Tủ MC Tủ BU

Các tủ MC đầu ta của phân đoạn Tủ MC và CSV Phân và CSV Đầu TG1 TG1 Đầu vào đoạn vào

Hình 15 Sơ đồ ghép nối trạm trung tâm

Thanh góp còn được gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn được dùng trong các tủ phân phối, tủ động lực hạ áp, các tủ máy cắt, các trạm phân phối Đối với các trạm phân phối người ta thường dùng thanh góp mềm.

Các điều kiện chọn thanh góp:

• Chọn theo dòng phát nóng cho phép (hoặc theo mật độ dòng kinh tế) và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt dòng ngắn mạch.

1 phụ thuộc vào việc đặt thanh góp

1 = 1 khi thanh góp đặt đứng

1 = 0,95 khi thanh góp được đặt nằm ngang

2 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường.

• б Khả năng ổn định động ≥ б б : là ứng suất cho phép б : là ứng suất tính toán dưới tác dụng của lực điện động dòng ngắn mạch.

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

3 Lựa chọn biến điện áp BU

Máy biến áp đo lường hay còn gọi là máy biến điện áp (BU; TU) có chức năng biến đổi nguồn điện sơ cấp bất kỳ xuống 100 hoặc 100/√3 (V) cấp nguồn cho mạch đo lường, bảo vệ tín hiệu điều khiển.

Máy biến áp đo lường được chế tạo với điện áp từ 3kV trở lên loại khô hoặc loại có dầu Máy biến điện áp kho thường được đặt trong nhà còn máy biến điện áp có thể đặt ở mọi chỗ Cả hai loại được chế tạo một pha hoặc ba pha Trong đó có máy

BU 3 pha 5 trụ ( ) (sao 0 sao 0 tam giác hở) ngoài chức năng thông thường, cuộn tam giác hở còn có nhiệm vụ báo chạm đất 1 pha.

Lựa chọn BU theo các điều kiện sau:

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

• Điện áp định mức: 36 kV

• Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp 1’: 70 kV

• Điện áp chịu đựng xung 1,2/50μs: 170 kVs: 170 kV

4 Lựa chọn biến dòng BI

Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A, nhằm cấp nguồn dòng cho các mạch đo lường, bảo vệ tín hiệu điều khiển Thường máy biến dòng được chế tạo với năm cấp chính xác là: 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 3 ; 10 Ký hiệu m Điều kiện chọn máy biến dòng

• Cấp chính xác của BI phải phù hợp với cấp chính xác của các dụng cụ nối với BI phía thứ cấp

Lựa chọn máy biến dòng 4ME16

• Điện áp định mức: 36kV

• Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp 1’: 70 kV

• Điện áp chịu đựng xung 1,2/50μs: 170 kVs: 170 kV

5 Lựa chọn chống sét van

Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài vào đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối, chống sét van được làm từ điện trở phi tuyến với điện áp định mức của lưới điện Điện trở của chống sét van có trị số lớn vô cùng không cho dòng đi qua khi có điện áp sét điện trở giảm xuống tới 0, chống sét van tháo dòng sét xuống đất Ở các trạm phân phối trung áp thường chế tạo tủ hợp bộ máy biến áp đo lường và chống sét van.

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

• Trước dao cách ly: dòng sét không đi qua dao cách ly Nhưng phương án này gặp khó khăn trong quá trình vận hành sửa chữa, khi muốn thay thế chống sét van cần phải cắt máy cắt đặt ở trạm trung tâm.

Sau khi cách ly, điện tích có thể kích thích các xung quá áp, và nếu dòng sét đi qua thanh cách ly, vấn đề này thậm chí có thể làm hỏng dao cách ly Do đó, trong quá trình lựa chọn van chống sét, cần đảm bảo rằng đ ≥ đ Δ.

Lựa chọn chống sét van AZLP501B36 của Cooper có đ 6 kV

50 b) Tính toán ngắn mạch để chọn và kiểm tra thiết bị

Mục đích tính toán ngắn mạch là xác định trạng thái ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị, dây dẫn được chọn khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch tính toán để lựa chọn các thiết bị điện chính là dòng ngắn mạch ba pha Trong tính toán ngắn mạch phía cao áp, do chưa biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của TBA cấp điện và xem hệ thống có công suất vô hạn.

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

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

- Gom các nguồn thành nguồn đẳng trị và điện kháng đẳng trị.- Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện, cần tính 15 điểm ngắn mạch.- Trong đó, N là điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp.

+ 1 ,…, 7 : điểm ngắn mạch phía cao áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm.

+ ′ 1 ,…, 7 ′ : Điểm ngắn mạch phía hạ áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra aptomat tổng của trạm. Điện kháng hệ thống xác định theo công thức

S N là dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực Ở đây = 390

390 Điện trở và điện kháng của đường dây:

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

Trị số dòng ngắn mạch xung kích :

Bảng 20 Thông số đường dây trên không và cáp cao áp Đường cáp F L Ro, Ω /km Xo Ω /km R Ω X Ω

Tuyến dây dẫn truyền điện năng từ trạm trung gian về đến trạm phân phối trung tâm đã được xác định như sau:

Hình 16 Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía cao áp N1 và phía hạ áp N’1

• Dòng điện ngắn mạch 3 pha tại điểm N:

Hình 17 Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N1 Điện kháng hệ thống

Thông số điện trở và điện kháng tính đến điểm N :

Dòng điện ngắn mạch tại N là

Dòng xung kích được xác định theo công thức:

• Tính toán tương tự với các điểm N1 đến N7

X Hình 18 Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N2

Bảng 21 Trị số dòng ngắn mạch Điểm ngắn mạch In (kA) Ixk (kA)

• Tính toán dòng ngắn mạch tại N’1…N’7

Tổng trở máy biến áp phân xưởng quy về phía hạ áp:

Bảng 22 Tổng trở máy biến áp quy về phía hạ áp

TBA Phân Xưởng deltaPn Un% RB (m Ω) XBm( Ω)

Dòng ngắn mạch tại điểm N’1,…N’7 quy đổi về phía hạ áp được tính theo công thức :

Bảng 23 Trị số dòng ngắn mạch tại điểm N’1,…N’7 Điểm ngắn mạch RB (m Ω) XB(m Ω) In ( kA) Ixk (kA)

• Kiểm tra lại máy cắt và thanh cái

Máy cắt 8DC11 có dòng cắt I N = 40 kA Thanh cái ở trạm PPTT có dòng ổn định động I ôđ = 63 kA lớn hơn rất nhiều so với dòng điện ngắn mạch 2,395 kA và dòng xung kích ngắn mạch 6,097 kA tại điểm ngắn mạch trên thanh cái của trạm PPTT Vì vậy máy cắt 8DC11 và thanh cái đã chọn là đạt yêu cầu.

Chỉ cần kiểm tra lại tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất: Điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch

Vậy chọn cáp có tiết diện là 50mm 2 cho các tuyến là hoàn toàn hợp lý.

Ngoài ra, khả năng chịu dòng ngắn mạch của dao cách ly và tủ đầu vào của các

TBAPX cũng lớn hơn nhiều so với trị số dòng ngắn mạch đã tính được, nên các thiết bị đã chọn ở phần trên là thỏa mãn, ta không cần phải chọn lại. c) Lựa chọn sơ đồ TBA phân xưởng

Vì các TBA phân xưởng đặt gần TPPTT nên phía cao áp của TBA chỉ cần đặt dao cách ly và cầu chì Phía hạ áp đặt aptomat tổng và atomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ lựa chọn phương thức cho aptomat phân đoạn thanh cái hạ áp ở trạng thái mở.

Tủ cao MBA Tủ A Tủ A áp 35/0,4 Tổng Nhánh

Tủ A Tủ A MBA Tủ cao

Hình 19 Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối

3.1.1 Lựa chọn cáp tổng hạ áp và aptomat tổng cho TBA

Donfg điện tính toán để chọn cáp tổng hạ áp là dòng quá tải của MBA khi sự cố

Tra bảng 4.23 [2,248] chọn cáp đồng 1 lõi do LENS chế tạo có F= 630 2 , = 1088 Mỗi pha đặt 2 sợi cáp, dây trung tính đi 1 sợi.

Khi đó, ta có 2 = 0,85; không cần hiệu chỉnh nhiệt ododj nên 1 = 1.

Ta chọn lại cáp đồng hạ áp 1 lõi do LENS chế tạo có FP0 mm2, Icp= 946

A Mỗi pha đi 3 sợi cáp hạ áp 1 lõi, dây trung tính đi cáp 1 lõi Fc0 mm2. Với 10 cáp đi trong rãnh ra có k2=0,8

3.0,8.8,946 = 2270,4 > = 2020,73 Kết luận cáp chọn hợp lý

Aptomat tổng của TBA B4 đã được chọn ở chương 3 có thông số

Bảng 3.1 Thông số áp tô mát tổng

Loại Udm, V Idm, A Indm, kA

3.1.2 Chọn áp tô mát đầu nguồn đặt tại TBA B4 và cáp từ TBA B4 về tủ phân phối của phân xưởng

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ tiêu thụ loại 3 có dòng tính toán chạy trên cáp từ TBA B4 về Tpp nằmg

Theo điều kiện dòng cho phép ta chọn cáp đồng 4 lõi do LENS chế tạo loại PVC (3,95 +1,70) có Icp)8 A Áp tô mát lựa chọn theo điều kiện: đ ≥ đ = 0,38 đ ≥ = 262,9

Vậy ta chọn áp tô mát NS400H có đ − 320 , ắ = 20 đ

Sau khi lựa chọn áp tô mát đi đến kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện phối hợp áp tô mát:

Ikđh : dòng khởi động nhiệt của áptômát

Iddm A dòng định mức của áp tô msat

Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện (4.1) như sau:

Vậy cáp đã chọn hợp ý

Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối

3.2.1 Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối

Hình 3.1 Sơ đồ tủ phân phối Áp to mát tổng được chọn cùng loại áp tô mát đầu nguồn ở TBA 4

Các áp tô mát nhánh được họn tương tự áp tô mát tổng Số liệu về dòng tính toán Itt của mỗi nhóm được lấy từ bảng 2.8 Áp tô amstt nhánh của tủ động lwujc 1 chọn theo các điều kiện sau đ ≥ đ = 0,38 đ ≥ = 49,75

Vậy ta chọn loại C60H có đ = 63

Tương tự với các áp tô mát còn lại ta thu được bảng chọn sau:

Bảng 3.2 Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối

Loại đ ,V đ ,A ,kA Áp tô mát tổng 175,9 267,26 C801H 690 320 40

3.2.2 Lựa chọn thanh góp trong tủ phân phối

Các điều kiện lựa chọn thanh góp:

Vậy ta chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật có kích thước 25 x 3 2 có =

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

Các đường cáp từ TPP đến các TĐL được bố trí đặt trong hầm cáp đi dọc tường của phân xưởng Chúng chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép (3.11), kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ (4.1) và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch (3.25) Do chiều dài dây ngắn nên bỏ qua kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.

Cáp từ TPP – TĐL 1 được chọn như sau:

Vì t= 25 nên 1 = 1 và mỗi cáp đi riêng một rãnh nên 2 = 1

Vậy chọn cáp đồng 4 loid do LENS chế tạo: 4G6 có = 66 Kiểm tra điều kiện (4.1):

Kết luận: Cáp đã chọn thỏa mãn.

Tương tự với các cáp còn lại ta có kết quả sau:

Bảng 3.3 Kết quả lựa chọn Aptomt của Merin Gerin cho tủ phân phối

Tính toán ngắn mạch phía hạ áp để kiểm tra cáp và áptômát

Hình 0.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch Để tính ngắn mạch phía hạ áp ta coi MBA phân phối 35/0,4kV là nguồn 1 Thông số MBA 6

S đm = 630 kV ; ΔPP N = 10kW; ΔPU N % = 6,5 %.

Thanh góp TBA phân xưởng (TG1) có kích thước 100x8 mm2, chiều dài L 1,2m, D = 300 mm Tra bảng ta có r0 = 0,025 mΩ/m → 1 = r0 L = 0,025 x 1,2 = 0,03 mΩ x 0 = 0,17 mΩ/m → X TG1 = x 0 L = 0,17 x 1,2 = 0,204 mΩ

Thanh góp trong tủ phân phối (TG2) có kích thước 25x3 mm2 có chiều dài L

= 1,2 m, D = 200 mm Tra bảng 7.1 [2,363] ta có: r0 = 0,268 mΩ/m → 2 = r0 L = 0,268 x 1,2 = 0,322 mΩ x0 = 0,295 mΩ/m → 2 = x0 L = 0,295 x 1,2 = 0,354 mΩ

Aptomat tổng của TBA B 4 ( A 1 ) là loại CM2500H có:

Aptomat đầu nuồn cung cấp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí đặt tại TBA B 4 (A 2 ) và aptomat tổng của TDL là loại C801H có:

Aptomat của TDL (A 3 ) là loại C60H có:

Cáp từ tổng hạ áp có L = 10m: r 0 = 0,037 mΩ/m → 1 = 1 3 0 = 1 3 0,037.10 = 0,123 Ω x 0 = 0,1 mΩ/m → X C1 = 1 3 0 = 1 3 0,1.10 = 0,333 Ω

Cáp từ TBA B 4 về TPP có tiết diện là (3 x 95 + 1 x 70); L = 135 m và: r0 = 0,193 mΩ/m → 2 = r0 L = 0,193 x 135 = 26,06 mΩ x0 = 0,1 mΩ/m → 2 = x0 L = 0,1 x 135 = 13,5 mΩ

Cáp từ TPP tới các TĐL ta tính với đoạn cáp TPP – TĐL1 có F = 6 mm 2 và L 100 m: r0 = 3,08 mΩ/m → 3 = r0 L =3,08 x 100 = 308 mΩ x0 = 0,1 mΩ/m → 3 = x0 L = 0,1 x 100 = 10 mΩ

Tính toán ngắn mạch phía hạ áp để kiểm tra cáp và áptômát

3.4.1 Tính ngắn mạch tại N1 Điện trở và điện kháng tính đến điểm ngắn mạch:

RN1 = RB5 + RC1 + RA1 = 1,6+ 0,123 +0,26 = 1,983 mΩ XN1

Tổng trở tính đến điểm ngắn mạch:

Vậy dòng ngắn mạch tại N 1 bằng:

- Kiểm tra áptômát CM2500H (A 1 ), C801H (A 2 ) theo điều kiện: I cắtđmA ≥

- Kiểm tra cáp C 1 theo điều kiện (3.25):

Kết luận: Áptômát và cáp chọn hợp lý.

3.4.2 Tính ngắn mạch tại N2 Điện trở tính và điện kháng tính đến điểm ngắn mạch:

- Kiểm tra áptômát C801H (A 2 ), C60H (A 3 ) theo điều kiện:

- Kiểm tra cáp C 2 theo điều kiện (3.25):

Kết luận: Áptômát và cáp chọn hợp lý.

3.4.3 Tính ngắn mạch tại N3 Điện trở và điện kháng tính đến điểm ngắn mạch:

- Kiểm tra áptômát C601H (A 3 ) theo điều kiện: I cắtđmA ≥ I N3 Ta có: I cắtđmA3’

Kết luận: Áptômát chọn hợp lý.

- Kiểm tra cáp TPP – TĐL3 theo điều kiện (3.25):

Kết luận: Cáp chọn hợp lý

Tương tự ta có dòng ngắn mạch tại thanh góp của các TĐL còn lại như sau:

Bảng 3.4 Trị số ngắn mạch tại các thanh góp TĐL

Tên tuyến Fcáp, L, m r0, x0, R, mΩ X, mΩ IN3, cáp mm2 mΩ/m mΩ/m kA

Nhận thấy các aptomat đều có trị số INmax > IN3 ở tất cả các tuyến vào

TDL Bảng 3.5 Bảng kiểm tra cáp

Tên tuyến cáp Fcáp, mm2 IN3, kA ⋅ ∞ √ , 2 Kết luận

Lựa chọn thiết bị trong TĐL và dây dẫn đến thiết bị của phân xưởng

3.5.1 Lựa chọn áp tô mát tổng của các TĐL Áp tô mát tổng của các TĐL được chọn giống như áp tô mát nhánh của TPP dẫn điện tới TĐL tương ứng.

Bảng 3.6 Lựa chọn aptomat tổng của TĐL

3.5.2 Lựa chọn áp tô mát nhánh và dây dẫn đến từng thiết bị trong nhóm

Các áp tô mát nhánh đặt đầu đường dây cấp điện đến các thiết bị trong nhóm được chọn giống như chọn các áp tô mát khác. đ ≥ đ đ đ ≥ , đ =

Dây dẫn điện từ TĐL đến các thiết bị được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài (3.11) và kiểm tra điều kiện kết hợp với các thiết bị bảo vệ (4.1) Dây dẫn chọn loại 4 lừi đặt trong ống thộp cú đường kớnh ắ chụng ngầm dưới nền phõn xưởng.

Phân xưởng SCCK được chia thành 6 nhóm thiết bị Sau đây ta chỉ tính toán mẫu cho nhóm 1, các nhóm còn lại được tính toán tương tự.

Bảng 3.7 Thông số thiết bị nhóm 1

TT Tên thiết bị Số Ký hiệu trên mặt đ kW lượng bằng

Hình 3.3 Sơ đồ TĐL nhóm 1

Chọn áp tô mát và cáp tới máy tiện ren (1)

Vậy ta chọn áp tô mát loại C60A do Merlin Gerin chế tạo có: đ = 440 ; đ = 32 ; ắ , đ = 3

Vậy chọn cáp 4 lõi loại 4G1,5 do LENS chế tạo có Icp 1 A

Chọn áp tô mát và cáp tới máy doa ngang (4):

Chọn áp tô mát và cáp tới mày mài phẳng trục nằm (20):

Chọn áp tô mát và cáp tới tổ hợp máy giũa, máy mài dao sắc gọt (26,27):

Tương tự với các nhóm còn lại ta được bảng tổng kết lựa chọn như sau:

Bảng 3.8 Kết quả lựa chọn cầu chì và dây dẫn trong các tủ động lực và cáp đến thiết bị

Tên thiết bị Kí hiệu Phụ tải Dây dẫn Áp tô mát

Máy tiện ren 1 2.8 7.09 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy tiện ren 4 7 17.72 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH-4 100/40

Máy khoan bàn 13 8.1 20.51 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH-4 100/40

Máy ép tay 14 10 25.32 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH-4 100/40

Máy khoan đứng 5 0.1 0.25 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài hai phía 12 2.8 7.09 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy tiện ren 1 1 2.53 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay vạn năng 7 1.2 3.04 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy bào ngang 8 1 2.53 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài tròn vạn năng 9 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài phẳng 10 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy ép tay kiểu vít 24 0.65 1.65 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài sắc các dao cắt gọt 27 7 17.72 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH-4 100/40

Máy gài hai phía 12 10 25.32 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH-4 100/40

Bàn thợ nguội 15 3.5 8.86 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy gài tròn 17 0.65 1.65 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy khoan bàn 22 1.7 4.30 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài sắc 23 2.8 7.09 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Bàn thợ nguội 25 2.8 7.09 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay đứng 8 1 2.53 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay chép hình 9 0.65 1.65 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay chép hình 10 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài tròn vạn năng 18 1 2.53 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài phẳng có trục đứng 19 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy mài phẳng có trục nằm 20 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy ép thủy lực 21 0.65 1.65 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay vạn năng 5 2.8 7.09 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay ngang 6 3 7.59 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay chép hình 7 5 12.66 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy phay chép hình 11 10 25.32 ΠPTOPTO 32 4 ΠPTOH- 100/40

Máy khoan bàn 12 3.5 8.86 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy bào giường một trụ 13 1.5 3.80 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Máy khoan hướng tâm 15 0.65 1.65 ΠPTOPTO 25 2.5 ΠPTOH- 100/30

Tổng kết lại ta có sơ đồ đi dây phân xưởng sửa chữa cơ khí như sau:

Hình 1.4 Mặt bằng đi dây phân xưởng SCCK

Hình 3.5 Sơ đồ chi tiết mạng hạ áp phân xưởng SCCK

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo
Tác giả	Vũ Trọng Hậu
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Đức Tuyên
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Thể loại	bài tập lớn
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	1,43 MB