Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để có thểnhận thức đúng đắn nhất về từng vấn đề.Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thiết kế: LÊ QUANG ĐỨC Lớp: ĐH_ĐIỆN K7A Trang 3 TRƯỜNG ĐH
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG
CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI
I - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ
Trong công nghiệp ngày nay ngành cơ khí là một ngành công nghiệp then chốt của nền kinh tế quốc dân tạo ra các sản phẩm cung cấp cho các nhành công nghiệp khác cũng như nhiều lĩnh vực trong kinh tế và sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế, các nhà máy cơ khí chiếm một số lượng lớn và phân bố rộng khắp cả nước.
Nhà máy đang xem xét đến là nhà máy cơ khí chuyên sản xuất các thiết bị cung cấp cho các nhà máy công nghiệp Nhà máy có 12 hộ phụ tải, quy mô với 12 phân xưởng sản xuất và các nhà điều hành
Bảng 1 -1: Bảng phân bố công suất của nhà máy cơ khí
Stt Tên phân xưởng P tt
Do tầm quan trọng của tiến trình CNH – HĐH đất nước đòi hỏi phải có nhiều thiết bị, máy móc Vì thế nhà máy có tầm quan trọng rất lớn Là một nhà máy sản xuất các thiết bị công nghiệp vì vậy phụ tải của nhà máy đều làm việc theo dây chuyền, có tính chất tự động hóa cao Phụ tải của nhà máy chủ yếu là phụ tải loại 1 và loại 2 (tùy theo vai trò quy trình công nghệ).
Nhà máy cần đảm bảo được cấp điện liên tục vần toàn Do đó nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống điện quốc gia thông qua trạm biến áp trung gian.
Có nhiệm vụ sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị máy móc cơ điện của nhà máy. Phân xưởng này cũng trang bị nhiều máy móc vạn năng có độ chính xác cao nhằm đáp ứng yêu cầu sửa chữa phức tạp của nhà máy Mất điện sẽ gây lãng phí lao động, ta xếp phân xưởng này vào hộ tiêu thụ loại 2.
Có nhiệm vụ sản xuất nhiều sản phẩm cơ khí đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Quá trình thực hiện trên máy cắt gọt kim loại khá hiện đại với dây chuyền tự động cao. Nếu điện không ổn định, hoặc mất điện sẽ làm hỏng các chi tiết đang gia công gây lãng phí lao động Phân xưởng này ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
I.3 - Phân xưởng đúc thép, đúc gang Đây là hai loại phân xưởng mà đòi hỏi mức độ cung cấp điện cao nhất Nếu ngừng cấp điện thì các sản phẩm đang nấu trong lò sẽ trở thành phế phẩm gây ảnh hưởng lớn về mặt kinh tế Ta xếp vào hộ tiêu thụ loại 1.
Phân xưởng thực hiện khâu cuối cùng của việc chế tạo thiết bị, đó là đồng bộ hóa các chi tiết máy Máy móc có đảm bảo chính xác về mặt kỹ thuật, hoàn chỉnh cũng như an toàn về mặt khi vận hành hay không là phụ thuộc vào mức độ liên tục cung cấp điện Xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
Phân xưởng được trang bị các máy móc và lò rèn để chế tạo ra phôi và các chi tiết khác đảm bảo độ bền và cứng xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
Có nhiệm vụ tạo ra các loại khuôn mẫu, các chi tiết chủ yếu phục vụ cho sản xuất Do chức năng như vậy nên phân xưởng này xếp vào hộ tiêu thụ loại 2.
II – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN. Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm như: Dễ dàng chuyễn thành các dạng năng lượng khác (nhiệt năng, quang năng, cơ năng…), dễ truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được dùng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Điện năng nói chung không tích trữ được, trừ một vài trường hợp cá biệt và công suất như như pin, ắc quy, vì vậy giữa sản xuất và tiêu thụ điện năng phải luôn luôn đảm bảo cân bằng.
Quá trình sản xuất điện năng là một quá trình điện từ Đặc điểm của quá trình này xẩy ra rất nhanh Vì vậy đễ đảm bảo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ và tự động hóa vv… Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu đô thị, khu dân cư….Vì lý do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai 5 năm 10 năm hoặc có khi lâu hơn nữa Khi thiết kế CCĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
II.1 – Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiện cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt. Theo quy trình trang bị điện và quy trình sản xuất của nhà máy cơ khí thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế do đó ta xếp nhà máy cơ khí vào hộ phụ tải loại 2.
Chất lượng điện đánh giá bằng hai tiêu chuẩn tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý đễ góp phần ổn định tần số của hệ thống lưới điện.
Vì vậy người thiết kế cung cấp điện thường phải chỉ quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như các máy móc thiết bị điện tử, cơ khí có độ chính xác vv… điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng 2,5%.
Phân nhóm phụ tải
- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau:
+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc
+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài dây dẫn hạ áp.
+ Công suất các nhóm cũng nên không quá chênh lệch nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực.
- Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau:
Bảng 2 -1: Phân nhóm các thiết bị trong Phân xưởng cơ khí
TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất Pdm(kW) cos Ksd
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp được dùng chủ yếu là: a - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm
- Pđi, Pđmi: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (kW).
- Ptt, Qtt, Stt: công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (kW, kVAR, kVA).
- n: số thiết bị trong nhóm.
- Knc: hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm. b - Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất:
Trong đó: po: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2) Giá trị po đươc tra trong các sổ tay.
Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng. c Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phần:
M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm.
Wo: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh).
Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ).
Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác. d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.
Trong đó: n: Số thiết bị điện trong nhóm
Pđmi: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.
Kmax: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
Kmax = f (nhq, Ksd). nhq: số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau).
Công thức để tính nhq như sau:
Pđm: công suất định mức của thiết bị thứ i. n: số thiết bị có trong nhóm.
Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau:
Khi thoả mãn điều kiện: và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n.
Trong đó Pđm min, Pđm max là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm
Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau:
Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau:
Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max.
Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên:
P: tổng công suất của các thiết bị trong nhóm:
Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P*)
Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức:
%: hệ số đóng điện tương đối phần trăm
Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha.
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha:
Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây:
Chú ý: Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán:
Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơn có thể lấy bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó: n: số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.
Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:
Trong đó: Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:
Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. e Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng
Công thức tính: Ptt = Khd.Ptb
Stt Trong đó Khd: hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay.
Ptb: công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát.
A: điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T. f Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương.
Công thức tính: Ptt = Ptb ± β.δ.
Trong đó: β: hệ số tán xạ. δ: độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.
Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị của phân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành. g Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.
Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:
Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max
Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm.
Itt - dòng tính toán của nhóm máy
Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động.
Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động.
Tính toán phụ tải từng nhóm
Bảng 2-1: Bảng tính toán cho nhóm III P.X cơ khí
TT Tên thiết bị Ký hiệu
Phụ tải tính toán cho nhóm I:
Trong đó : n : Số thiết bị điện trong nhóm
Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm.
Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ.
Kmax = f ( nhq, Ksd ). nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau ).
Công thức để tính nhq như sau : nhq Trong đó :
Pđm : công suất định mức của thiết bị thứ i. n : số thiết bị có trong nhóm
Phụ tải tính toán của nhóm 1 được xác định:
Suy ra dòng điện tính toán của nhóm 1 là:
Tính toán tương tự với 3 nhóm còn lại ta có bảng tính toán các thông số như sau:
Bảng 2-2: Bảng tính toán cho các nhóm máy P.X cơ khí.
Nhóm Pđmnh cosTBnh Ksdnh Pttnh Qttnh Sttnh Itt
Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí
Ta có:công suất chiếu sáng toàn phân xưởng:
Pcs=Po.F ta lấy Po W/m 2 Chọn theo bảng 2-5 PL2.Trang-623 sách CCĐ
Qttcs = Pttcs * tag =0 (đèn sợi đốt cos= 1)
2.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí
Phụ tải tính toán của phân xưởng được tính theo công thức sau:
Với Kđt là hệ số đang xét tới sự làm việc đồng thời giữa các nhóm máy trong phân xưởng và Kđt = 0,8 ÷ 0,9 (chọn Kđt = 0,9) kvA
Ta có cosTB của phân xưởng là:
PttpxCK = SttpxCK cosTB = 259,2*0,731= 189,657 (kW).
Dòng điện tính toán của toàn phân xưởng:
Phụ tải của toàn nhà máy được xác định theo công thức:
Trong đó: Kđt là hệ số đồng thời xét đến khả năng phụ tải lớn nhất của phân xưởng Kđt = 0,9.
Kpt là hệ số kể đến khả năng phát triển thêm phụ tải trong tương lai của nhà máy: Kpt = 1,05 ÷ 1,15.
Bảng: 2 –3: Bảng phụ tải tính toán của toàn nhà máy
Stt Tên phân xưởng P tt
A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Mạng điện phân xưởng dùng để cung cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nó phải đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật như: Đơn giản, tiết kiệm về vốn đầu tư, thuận lợi khi vận hành và sữa chửa, dể dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện năng, giảm đến mức nhỏ nhất các tổn thất phụ.
Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản:
- Sơ đồ nối dây hình tia: Ưu điểm là việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chửa nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và loại II.
- Sơ đồ nối dây phân nhánh: Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III
- Sơ đồ nối dây hỗn hợp: Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của cấc nhóm phụ tải.
Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đồ hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xưởng, cụ thể là:
- Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 áptômát tổng phía từ trạm biến áp về và 6 áptômát nhánh cấp điện cho 6 tủ động lực.
- Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt áptômát hoặc cầu dao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra vì vậy đối với các nhóm có số máy lớn sẽ nối chung các máy có công suất bé lại với nhau cùng một đầu ra của tủ động lực.
- Trong một nhóm phụ tải: Các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp hình tia còn các phụ tải có công suất bé và ở xa tủ động lực thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính.
4 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
Qua phân tích ở trên đối với phân xưởng cơ khí ta dùng sơ đồ hổn hợp để cung cấp điện cho phân xưởng: Sơ đồ nguyên lý như hình 1 ở sau. Điện năng nhận từ thanh cái hạ áp của MBA phân xưởng qua aptomat đưa về tủ phân phối bằng đường cáp động lực (cáp 1) sau đó từ tủ phân phối có các lộ ra dẫn về các tủ động lực qua hệ thống cáp (cáp 2) Từ tủ động lực điện năng được đưa đến các thiết bị bằng dây dẫn cách điện luồn trong ống sắt Việc đóng cắt và bảo vệ ở đây dùng cầu dao và aptomat.
4.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.
4.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy
Chọn dây chảy của cầu chì dựa vào các yêu cầu sau:
- Dây chảy phải không được chảy khi dòng cho phép lâu dài lớn nhất chạy qua, cho phép quá tải ngắn hạn như khởi động động cơ.
- Dây chảy phải chảy khi có dòng ngắn mạch chạy qua hoặc dòng quá tải lớn hơn giá trị cho phép.
Trong đó: Iđmdc: - dòng điện định mức của động cơ.
Idc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì.
A – hệ số phụ thuộc điều kiện khởi động.
- Với động cơ mở máy không tải a = 2,5.
- Với động cơ mở máy có tải a = 1,6 2,0.
- Với máy hàn a = 1,6.Theo điều kiện mở máy trang 269 sách CCĐ
Iđn – Dòng điện đỉnh nhọn. kmm – Hệ số mở máy của động cơ.
- Với động cơ KĐB kmm = 5 ÷ 7.
- Với động cơ đồng bộ kmm = 2 ÷ 2,5.
- Với máy hàn và lò hồ quang kmm > 3.
Uđm – Điện áp định mức của lưới điện (điện áp dây) kV.
Pđm – Công suất định mức của động cơ kW.
Cos - Hệ số công suất định mức của động cơ cho trong lý lịch máy.
Imm = Iđn = kmm.Iđm =5*16,49 = 82,45 (A). Đối với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: kmm = 5 ÷ 7
Với động cơ đồng bộ: kmm = 2 – 2,5.
Với máy hàn và lò hồ quang: kmm >3.
Chọn loại cầu chì có Iđmdc = 40 (A), có ký hiệu là H2 – 100.Chọn theo bảng 2.23 cầu chì hạ áp kiểu ∏H do Liên Xô chế tạo,trang124 sách Sổ tay lựa chọn & tra cứa thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV.
Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng sau:
Bảng 4 – 1: Chọn thông số cầu chì bảo vệ cho các thiết bị điện
TT Tên thiết bị Ký
4.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị
Dây dẫn cung cấp trong mạng điện áp thấp của phân xưởng chọn theo điều kiện phát nóng (dòng điện làm việc lâu dài cho phép) Vì khoảng cách từ tủ động lực tới các thiết bị cũng như từ tủ phân phối hạ áp tới các tủ động lực ngắn, thời gian làm việc của các máy công cụ ít, nếu chọn théo mật độ dòng điện kinh tế sẽ gây lảng phí kim loại màu nên dây dẫn chỉ chọn theo điều kiện phát nóng là đủ.Xác định cỡ dây chôn dưới đất (trong trường hợp này cần xác định hệ số K):
Xác định hệ số hiệu chỉnh K
Với mạch chôn trong đất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt:
Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K1, K2, K3, K4
Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong bảng 3-2 và bảng 3-3.
Hệ số K 1 : K1 thể hiện cách lắp đặt
Bảng 4-2: Hệ số K 1 theo cách lắp đặt
Cách lắp đặt K1 Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc rãnh đúc
Hệ số K 2 : K2 thể hiện số dây đặt kề nhau (các dây được coi là kề nhau nếu khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây)
Bảng 4-3: Hệ số K 2 cho số dây trong hàng Định vị dây đặt kề nhau K2
Số mạch hoặc cáp nhiều lõi
Bảng 4- 4: Hệ số K 3 thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp
Rất ướt (bảo hòa) 1,21 Ướt 1,13 ẩm 1,05
Bảng 4 - 5: Hệ số K 4 phụ thuộc nhiệt độ đất. t 0 đất 0 C Cách điện
PVC XLPE, EPR (cao su ethylen – propylen)
Theo điều kiện chọn cách lắp đặt sử dụng ta xác định các hệ số như sau:
Ta có: Pđm = 8(kW) ; cos = 0,7 ; ksd = 0,2. Điều kiện chọn:
Với giá trị cho phép của máy khoan ta chọn cáp đồng có cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có thông số:
S = 1,5 mm 2 ; ICP (trong nhà) = 31 (A).Tra ở bảng 4.23 trang 247 sách Sổ tay lựa chọn & tra cứa thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV.
Loại dây dẫn chôn sâu 0,7 m với nhiệt độ tiêu chuẩn của dây dẫn là 55 0 C, nhiệt độ môi trường là 25 0 C Tra bảng 4.28 trang 375 TL “ HTCCĐ”.
Làm tương tự cho các máy khác ta có bảng số liệu sau:
Bảng 4 – 6: Tính chọn dây dẫn cho phân xưởng cơ khí. stt Tên máy Mã I đm I đc Chọn dây dẫn hiệu Tiết diện
4.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy
Nhóm 1: Đối với 1 nhóm máy dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi mở máy thiết bị có công suất lớn nhất còn các thiết bị khác làm việc bình thường Để bảo vệ cho từng nhóm máy chọn dây bảo vệ theo điều kiện sau đây:
Các nhóm khác tính toán tương tự ta có kết quả ghi ở bảng sau:
Bảng 4 -7: Thông số cầu chì các nhóm máy phân xưởng cơ khí.
Chọn dây dẫn Tiết diện
Với phân xưởng cơ khí ta có: Điều kiện chọn tủ phân phối:
Số đầu ra n 5.Ta có vì dòng điện định mức của toàn phân xưởng là lớn hơn so với Iđm của tủ phân phối loại C∏-62 nên ta sẽ mắc song song 2 tủ phân phối nhằm nâng cao lên Iđm để đáp ứng được cho yêu cầu đề ra.
Tra tài liệu bảng 2 – 10 trang 628 sách CCĐ ta chọn loại tủ C62-7/I có
Iđmvào = 400 (A) và số lộ ra là: 8.100.
4.3.6 – Chọn tủ động lực Điều kiện chọn:
Chọn loại tủ có cầu dao – cầu chì ký hiệu C58 – 7/I
Tương tự chọn tủ cho các nhóm khác ta có bảng lựa chọn sau:
Bảng 4 -9: Thông số kỹ thuật của tủ động lực phân xưởng cơ khí
Nhóm Số thiết bị Ittnh(A) Idc(nh) Loại tủ
Lựa chọn cầu dao cho tủ :
Cầu dao được lựa chọn theo điêug kiện :
Bảng 4-10: Bảng chọn cầu dao do siemens chế tạo
Nhóm Itt nh (A) Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) Số cực
Nhóm máy và hệ thống chiếu sáng
Dòng tính toán phân xưởng cơ khí nhóm 1 :
Vậy ta chọn loại tủ đặt trên sân xưởng có 1 đầu vào và 8 đầu vào
B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ
Mạng điện nhà máy là một phần quan trọng trong toàn bộ công việc cung cấp điện cho nhà máy Việc thiết kế một mạng điện là hợp lý đảm sbaor các chỉ tiêu yêu cầu về kinh tế kỹ thuật là một việc hết sức khó khăn Mạng điện nhà máy bao gồm 2 phần bên trong và bên ngoài nhà máy Phần bên trong bao gồm các trạm biến áp phân xưởng và các đường dây cung cấp vào các phân xưởng, phần bên ngoài nhà máy bao gồm đường dây nhận điện từ hệ thống điện dẫn tới nhà máy.
Khi thiết kế mạng điện nhà máy cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Vốn đầu tư ban đầu phải nhỏ.
- Chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất.
- Tiết kiệm được vật liệu
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu từng loại hộ phụ tải.
- Đảm bảo chất lượng điện năng phù hợp với mức độ quan trọng của các hộ tiêu thụ.
- Sơ đồ đi dây phải đơn giản, xử lý nhanh, thao tác không nhầm lẫn.
Trong thực tế thì kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẩn nhau, phương án tốt về mặt kỹ thuật thì vốn đầu tư lại quá cao tuy nhiên chí phí vận hành hàng năm nhỏ Ngược lại phương án có vốn đầu tư nhỏ thì chi phí vận hành hàng năm lại lớn Do đó để lựa chọn phương án cung cấp điện ta phải so sánh cả về kinh tế và kỹ thuật của các phương án sao cho vừa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế.
4.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY.
4.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện
Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện cho nhà máy Ở đây nhà máy là hộ phụ tải loại 1 do đó để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện ta phải dùng 3 tuyến đường dây lấy từ 3 nguồn khác nhau với cấp điện áp là 35 KV.
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Ngắn mạch là sự cố gây nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Khi sảy ra ngắn mạch thì điện áp của hệ thống giảm xuống làm cho dòng điện tăng cao có thể gấp vài chục lần bình thường, dòng ngắn mạch này gây nên hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng lực điện động rất lớn có thể gây nguy hiểm cho con người và thiết bị Thời gian ngắn mạch càng lớn, điểm ngắn mạch càng gần nguồn cung cấp thì tác hại do dòng ngắn mạch gây ra càng lớn làm cháy nổ các thiết bị gây nguy hiểm cho người vận hành, ngắn mạch làm cho điện áp giảm thấp ảnh hưởng đến quá trình làm việc của các máy móc đòi hỏi độ chính xác cao, nếu ngắn mạch ở gần nguồn điện áp hệ thồng giảm xuống nghiêm trọng có thể gây rối loạn hệ thống điện.
5.1.2 – Mục đích của việc tính toán ngắn mạch:
Tính toán ngắn mạch nhằm tạo cơ sở cho so sánh, lựa chọn những phương án cung cấp điện hợp lý nhất Xác định chế độ làm việc của các hộ tiêu thụ khi xảy ra sự cố, đưa ra biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch, kết quả tính ngắn mạch còn dùng để kiểm tra các thiết bị đã chọn trong hệ thống Từ các số liệu tính toán ngắn mạch ta thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle.
5.1.3 – Chọn điểm tính ngắn mạch: Điểm được chọn để tính ngắn mạch là những điểm mà tại đó khi xảy ra ngắn mạch thiết bị phải làm việc trong điều kiện nặng nề nhất Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý và cách bố trí các thiết bị trên sơ đồ ta chọn một số điểm ngắn mạch như sau:
- Ngắn mạch trên thanh cái cao áp 22KV N
- Ngắn mạch trên thanh cái hạ áp 0,4 KV N
- Ngắn mạch trên tủ phân phối N
- Ngắn mạch trên tủ động lực N , Ngắn mạch trên động cơ N
Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch.
A – Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao (22 kV)
Khi tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp cao do điện trở, điện kháng của cầu dao, thanh cái, máy cắt có giá trị nhỏ cỡ m nên ta có thể bỏ qua mà chỉ kể đến điện trở, điện kháng của hệ thống cáp, máy biến áp.
Do đề tài cho khoảng cách giữa hệ thống và nhà máy là 12km, Với dây dẫn nhôm lõi thép AC-70 nên ta có:
Số liệu nguồn: Uđm = 22 KV ; SN = 400 MVA
Chọn các đại lượng cơ bản: Scb = 400 MVA ; Ucb = 22 (kV).
IxkN1 = 1,8 * * 10,49= 26,70 (KA) Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:
B– Tính ngắn mạch 3 pha ở mạng điện áp thấp (0,4 kV)
Trong toàn bộ hệ thống cấp điện ở nhà máy thì mạng hạ áp có chiều dài lớn nhất Trong mạng hạ áp có nhiều thiết bị như thanh cái hạ áp, cầu dao, áp tô mát các khí cụ điện này có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị của dòng ngắn mạch nên không thể bỏ qua được, nếu bỏ qua thì dẫn tới sai số quá lớn ảnh hưởng tới quá trình chọn và kiểm tra thiết bị
1 Xác định thông số của các phần tử. a Điện trở điện kháng của thanh cái 1.
Thanh cái bằng đồng có kích thước 253 chiều dài: l = 10 (m).
Tra bảng 2-40 CCĐ trang 647 ta có: r0 = 0,125 (m/m) ; x0 = 0,222 (m/m).
Với khoảng cách trung bình hình học là 150 (mm).
Xtc1 = xo l = 0,222 10 = 2,,22 (m). b.Điện trở kháng của MBA có Sđm = 1800 (KA) Ở đây ta qui đổi luôn điện trở điện kháng của máy biến áp về cấp điện áp tính toán áp dụng công thức: c Điện trở điện kháng của CD1, CD2, CD3, CD4 ro =0,15 xo = 0 d Điện trở điện kháng của áp tô mát.(ATM 1 ).
ATM1 có Iđm = 5000 (A) tra tài liệu ta có rATM1= 0 e Điện trở điện kháng của thanh cái 2.
Thanh cái bằng đồng có kích thước 606, chiều dài 5 (m) với số lượng 3 thanh, tra bảng 2 - 40 CCĐ Trang 647ta có: r0= 0,031 (m/m). x0 = 0,126 (m/m)
Xtc2 = x0 l = 0,126 5 = 0,63 (m). f.Điện trở kháng của áp tô mát (ATM2)
Chọn XATM2= 0,1(m). g Điện trở điện kháng của Cáp 1 (từ TBANM về PX cơ khí).
Cáp có tiết diện S = 185 (mm 2 ) chiều dài l = 200 (m) tra bảng PL 4.7 HT CCĐ Trang 363ta có: r0 = 0,0991 (/km) = 0,0991.10 -3 (/m). x0= 0,0596 (/km) = 0,0596.10 -3 (/m).
XCáp1 = xo l = 0,0596.10 -3 200 = 11,92 (m). h Điện trở điện kháng của cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực (Cáp 2 ).
Cáp có tiết diện S = 60(mm 2 ) ; chiều dài l = 50 (m) làm bằng đồng
Tra bảng 2-36 CCĐ Trang 645ta có: r0 = 0,4131 (/km) = 0,4131.10 -3 (/m). x0= 0,0612 (/km) = 0,0612.10 -3 (/m).
XCáp2 = xo l = 0,0612 10 -3 50 = 7 (m). i Điện trở điện kháng của dây dẫn dẫn đến động cơ
Chọn thiết bị tính ngắn mạch thuộc nhóm 1 có công suất lớn nhất P = 30 (kW). Dây dẫn có tiết diện S = 16 (mm 2 ) ; chiều dài l = 15 (m) làm bằng đồng tra bảng 2-36 CCĐ Trang 645ta có: r0 = 1,25 (/km) = 1,25.10 -3 (/m). x0= 0,07 (/km) = 0,07.10 -3 (/m).
2.Tính ngắn mạch ba pha tại N 2 (3)
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N 2 :
Ta có ixkN2 = kxk.I ’’ N2 = 1,3.38,49= 70,76 (kA).
3 Tính ngắn mạch 3 pha tại N 3 (3)
Vì giá trị X/R 1.nên ta chọn kxk = 1,0
4.Tính ngắn mạch ba pha tại N 4 (3)
Vì giá trị X/R 1.nên ta chọn kxk = 1.
5.Tính ngắn mạch ba pha tại N 5 (3)
Vì giá trị X/R 1.nên ta chọn kxk = 1
Dòng ngắn mạch 2 pha tính như sau:
Khi xảy ra ngắn mạch một pha, hai pha, hai pha chạm đất thì dòng điện trong các pha sẽ mất đối xứng Quá trình quá độ trong mạch không đối xứng rất phức tạp bởi các máy điện quay ngoài thành phần đối xứng thứ tự thuận còn có các thành phần thứ tự ngược và thứ tự không Các thành phần này ngoài sóng cơ bản còn có các thành phần sóng bậc cao Trong thực tế khi tính toán ta chỉ quan tâm đến thành phần sóng cơ bản, vì vậy có thể dùng phương pháp các thành phần đối xứng để tính ngắn mạch không đối xứng.
1 Tính điện trở phản kháng thứ tự không của các phần tử
Trong tính toán ta có thể coi điện trở điện kháng của thành phần thứ tự ngược gần bằng điện trở điện kháng của thành phần thứ tự thuận nên ở đây ta chỉ tính toán điện trở điện kháng của thành phần thứ tự không. a - Điện trở điện kháng thứ tự không của máy biến áp.
Máy biến áp có: Sđm = 1800 (kVA);
Cấp điện áp: U1/U2 = 22/0.4. Ở trên ta xác định được: R1BA = 2,5 (m) ; X1BA = 13,9 (m).
Thành phần thứ tự không: R0BA = 2,5 (m) ; X0BA = 27,8 (m). b - Điện trở điện kháng thứ tự không của áptômát (ATM 1 ). r0ATM1 = 0 (m); x0ATM1 = 0 (m). c - Điện trở điện kháng thứ tự không của thanh cái 2:
X0TC2 = 8.X1TC2 = 8.0,725 = 5,8 (m). d - Điện trở điện kháng thứ tự không của của áptômát 2 (ATM 2 ): r0ATM2 = 0,25 (m); x0ATM2 = 0,1 (m). e - Điện trở điện kháng thứ tự không của cáp 1:
X0cáp1 = X1cáp1 = 9 (m). f - Điện trở điện kháng thứ tự không của của cầu dao (CD 3 , CD 4 ):
R0CD3,4 = 0,2 (m) ; X0CD 3,4 = 0 (m). h - Điện trở điện kháng thứ tự không của cáp 2 (Cáp 2 ).
X0cáp2 = 2.X1cáp2 = 2.7 = 14 (m). i - Điện trở điện kháng thứ tự không của dây dẫn
X0dây dẫn = 2.X1dây dẫn = 2.0,9 = 1,8 (m). k - Điện trở điện kháng thứ tự không của động cơ 3 pha
2 Tính toán ngắn mạch 1 pha.
Tính ngắn mạch 1 pha hạ áp là để kiểm tra độ nhậy của các áp tô mát và bảo vệ rơle
K = (0,9 0,95) hệ số kể đến sự giảm điện áp bên sơ cấp của máy biến áp lúc xảy ra ngắn mạch.
- Tính ngắn mạch 1 pha tại N 3 (1) :
- Tính ngắn mạch 1 pha tại N 4 (1) :
- Tính ngắn mạch 1 pha tại N 5 (1) :
KIỂM TRA THIẾT BỊ
5.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp a - Xác định thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N 1 :
Thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N1 theo công thức: tgtN1 = tgtCKN1 + tgttdN1.
Trong đó: tgtCKN1: Là thời gian giả thiết đối với các thành phần chu kỳ. tgttdN1: Là thời gian giả thiết đối với thành phần tắt dần.
Cả hai thành phần này xác định dựa vào hệ số xung nhiệt.
Với nguồn có công suất vô cùng lớn I” = I ” = 1.
- Nếu tN1 > 1(s) thì tgttd bỏ qua.
Với nguồn có công suất nhỏ lúc đó ta phải tra đường cong. tgtCk = f(tN,”).
I”: Dòng điện siêu quá độ.
I: Dòng điện ngắn mạch ổn định.
Tính t N : (thời gian tồn tại ngắn mạch). Đây là khoảng thời gian kể từ khi xảy ra ngắn mạch đến thời điểm dòng ngắn mạch được cắt hoàn toàn. tN = tBV + tMC
Trong đó: tBV: Là thời gian tác động của bảo vệ rơle. tMC: Là thời gian tác động của máy cắt.
Khi ngắn mạch tại N1: tN = tBV + tMCđd
Với: tBV = tBV2 + t tBV2 = tBV1 + t tN1 = tATM1 + 3.t + tMCđd tBV1 = tATM1 + t.
Trong đó: tBV1: Là thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại cho MBA. tBV2: Là thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại cho máy cắt liên lạc (thanh cái 22 KV). tATM1: Là thời gian cắt tức thời của áptômát 1lấy bằng 0,63(s). tMCđd: Với máy cắt tác động nhanh tMCđd = 0,1 (s).
t: cấp thời gian chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại t = 0,4 (s). Đề tài có công suất vô cùng lớn = 1.
Vậy tgtN1 = tN1 = 1,93 (s). b - Kiểm tra cách ly đầu vào thanh cái 22 KV, dao cách ly của máy cắt liên lạc và dao cách ly đầu vào máy biến áp.
Các cầu dao cách ly này chọn cùng một loại 1nên được kiểm tra như nhau.
Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động. imax = iXKCD = 80 (kA) > ixkN1 = 26,70 (kA).
Imax = IxkCD = 31 (kA) > IxkN1 = 15,83 (kA).
Vậy các cầu dao cách ly đã thoả mãn điều kiện này.
Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt.
Ta có Iô.đnMC(10s) = 15 (kA) > 2,3 (kA).
Vậy dao cách ly thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra. c - Kiểm tra thanh cái cao áp 22 KV.
Theo điều kiện ổn định lực điện động.
Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây ra
Trong đó: l: Là khoảng cách giữa các sứ trong một pha lấy l = 100 (cm). a: Là khoảng cách giữa các pha lấy a = 30 (cm).
Xác định mômen uốn, mômen chống uốn:
tt = 1312 (kG/cm 2 ) < CP = 1400 (kG/cm 2 ) (thanh cái bằng đồng).
Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này.
Kiểm tra ổn định nhiệt.
Trong đó: I: là dòng điện ngắn mạch ổn định lấy bằng I (3) N1.
: là hệ số hiệu chỉnh thanh cái bằng đồng = 6.
STC1 = 160 (mm 2 )> Sô.đn = 87,43 (mm 2 ).
Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này.
Kiểm tra theo điều kiện dao động cộng hưởng:
Do tác động của dòng ngắn mạch thanh cái bị rung mạnh khi có dòng ngắn mạch chạy qua tần số dao động riêng tính bằng công thức: fdđrTC1 = 3,62.10 5 b/l 2 (Hz).
Trong đó: b: Là bề rộng tiết diện thanh cái theo phương dao động tính bằng cm. l: Khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp l = 100 (cm).
fdđrTC1 = 3,62.10 5 0,3/(100) 2 = 10,86 (Hz). Để đảm bảo an toàn thì fdđrTC1 n.(f 10%f) = fch.
Với n là số tự nhiên (n= 1,2 ). n =1 fdđrTC1 = 10,86 (Hz) 55 (Hz). n = 2 fdđrTC1 = 10,86 (Hz) 110 (Hz).
Tương tự cho các giá trị n khác.
Kết luận: Thanh cái thoả mãn các điều kiện chọn và kiểm tra. d - Kiểm tra máy cắt liên lạc và máy cắt đầu vào các máy biến áp:
Các máy cắt được kiểm tra theo các điều kiện:
Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: imaxMC i (3) xkN1 30 (kA) > 26,70 (kA).
Kết luận: Máy cắt thoả mãn điều kiện chọn.
Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
Trong đó: tôđn: là thời gian ứng với dòng điện ổn định nhiệt định mức ứng với 10(s).
Ta có: Iô.đnMC(10s) = 12,5 (kA) > 2,3 (kA).
Kết luận: Máy cắt thoả mãn điều kiện chọn.
Khả năng cắt dòng ngắn mạch:
SN: Là công suất cắt ngắn mạch
. SCMC(chọn) = 400 (MVA) > 173 (MVA). e - Kiểm tra sứ đỡ thanh cái cao áp (TC 1 ):
Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ:
Khc: Là hệ số hiệu chỉnh Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc 1.
FCP = 0,6.Fph (Fph: Lực phá hỏng).
Kết luận sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra
5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp
1/ Xác định thời gian giả thiết đối với điểm ngắn mạch N 2
Khi ngắn mạch tại N2: tgtN2 = tgtCkN2 + tgttdN2 tN2 = tbv + tMC = tATM1 + t + tMC = 0,63 + 0,4 + 0,1 = 1,13 (s). tN2 > 1(s) bỏ qua tgttdN2 tgtN2 = tN2 = 1,13 (s).
2/ Kiểm tra áptômát bảo vệ đầu ra máy biến áp và áptômát liên lạc: a/ áptômát đầu ra máy biến áp:
Có ký hiệu CM-1600N có: Iđm = 1600 (A) = 1,6 (kA); Icắt = 50 (kA).
Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động: ixkCP ixktt (hoặc IxkCP Ixktt).
Với ATM1 có: Iđm = 1600 (A) ixktt = ixkN2 = 51,3 (kA).
Kết luận: áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra b/ Tương tự cho áptômát bảo vệ cho phân xưởng cơ khí và áptômát liên lạc:
Vậy các áptômát đã chọn thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra
3/ Kiểm tra thanh cái hạ áp máy biến áp a/ Theo điều kiện ổn định lực điện động.
Lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng ngắn mạch gây ra
Trong đó: l: Là khoảng cách giữa các sứ trong một pha (cm) lấy l = 80 (cm) a: Là khoảng cách giữa các pha lấy a = 30 (cm).
Xác định mômen uốn, mômen chống uốn:
tt = 116,2 (kG/cm 2 ) < CP = 1400 (kG cm 2 ) (thanh cái bằng đồng có kích thước 80x8 mm 2 ).
Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. b/ Kiểm tra ổn định nhiệt.
Trong đó: I: là dòng điện ngắn mạch ổn định lấy bằng I (3) N2.
: là hệ số hiệu chỉnh thanh cái bằng đồng = 6.
STC2 = 800 (mm 2 ) > Sô.đn = 98,8 (mm 2 ).
Vậy thanh cái thoả mãn điều kiện này. c/ Kiểm tra theo điều kiện dao động cộng hưởng:
Do tác động của dòng ngắn mạch thanh cái bị rung mạnh khi có dòng ngắn mạch chạy qua tần số dao động riêng tính bằng công thức: fdđrTC1 = 3,62.10 5 b/l 2 (Hz).
Trong đó: b: Là bề rộng tiết diện thanh cái theo phương dao động tính bằng cm.lấy bằng 0,8. l: Khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp l = 80 (cm).
fdđrTC2 = 3,62.10 5 0,8/(80) 2 = 45,25 (Hz). Để đảm bảo an toàn thì fdđrTC1 n.(f 10%f) = fch.
Với n là số tự nhiên (n= 1,2 ). n =1 fdđrTC2 = 45,25 (Hz) 55 (Hz). n = 2 fdđrTC2 = 45,25 (Hz) 110 (Hz).
Tương tự cho các giá trị n khác.
Kết luận: Thanh cái thoả mãn các điều kiện chọn và kiểm tra.
4/ Kiểm tra sứ đỡ thanh cái hạ áp (TC 2 )
Sứ đỡ được kiểm tra theo lực cho phép tác dụng lên đầu sứ:
Khc: Là hệ số hiệu chỉnh Với thanh cái đặt nằm ngang lấy Khc 1
FCP = 0,6.Fph (Fph: Lực phá hỏng).
Kết luận: Sứ đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra
5 / Kiểm tra cầu chì bảo vệ cho tủ động lực T2 Điều kiện kiểm tra:
Vậy cầu chì 1 thoả mãn điều kiện kiểm tra.
6/ Kiểm tra cáp (hạ áp) từ thanh cái hạ áp đến tủ phân phối của phân xưởng cơ khí
Do cáp được chế tạo chắc chắn nên không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động mà chỉ kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt
Tiết diện ổn định nhiệt:
Trong đó: : Là hệ số tính toán với cáp bằng đồng = 7 tgtN3 = tgtck3 + tgttdN3 tgttdN3 = 0,05.(’’) 2 = 0,05.(I”N3/IN3) 2 = 0,05.1 = 0,05 (s). tgtckN3 = tATM2 = 0,38(s) tgtN3 =0,38 + 0,05 = 0,43 (s).
Vậy cáp1 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra.
7/ Kiểm tra cáp từ tủ phân phối của phân xưởng cơ khí tới tủ động lực của nhóm I
Cáp có kí hiệu (cáp2)
Vậy cáp 2 đã thoả mãn điều kiện chọn và kiểm tra
8/ Kiểm tra tổn thất điện áp Để biết được việc tính toán, thiết kế có đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện năng hay không, ta tiến hành kiểm tra tổn thất điện áp Điểm tính chọn tổn thất điện áp là đường dây từ nguồn đến phụ tải xa nhất, có công suất lớn nhất
Q3 = Qtt máy doa = P3.tg = 5,7.tg(arccos0,65) = 6,66 (Kvar).
Xác định tổn thất điện áp (bỏ qua tổn thất công suất).
Trong đó: Pi,Qi: là công suất chạy trên đoạn đường dây i (kW, Kvar).
Ri,Xi: là điện trở, điện kháng của đoạn đường dây i (m).
Uđm: là điện áp định mức của mạng (kV).
Vậy mạng điện sau khi thiết kế đã đảm bảo chất lượng điện năng.
CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS
6.2.1 Các biện pháp nâng hệ số công suất cos tự nhiên:
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất
- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn
- Giảm điện áp những động cơ làm việc non tải
- Hạn chế động cơ chạy không tải
- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ
- Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ
- Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn
6.2.2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos Để bù công suất phản kháng tiêu thụ tại các xí nghiệp có thể dùng máy bù đồng bộ, tụ điện và động cơ điện đồng bộ
Thiết bị bù phải chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kỹ thuật, kinh tế Mỗi thiết bị đều có ưu nhược điểm riêng
Hình thức đặt thiết bị bù gồm có: Bù riêng, bù nhóm, bù tập trung
+ Bù riêng: thiết bị bù nối trực tiếp với thiết bị cần bù Hình thức bù này có những nhược điểm lớn là không sử dụng tốt bộ tụ điện, bởi vì khi cắt điện cho thiết bị điện thì cắt luôn cả thiết bị bù
+ Bù nhóm: Nối các thiết bị bù vào tủ phân phối nhóm trong phân xưởng của xí nghiệp
+ Bù tập trung: Thiết bị bù nối vào thanh cái cao áp hoặc hạ áp của trạm biến áp phân xưởng
6.3- BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO XÍ NGHIỆP
6.3.1 Chọn thiết bị và vị trí bù
Do xí nghiệp có công suất tiêu thụ điện vào loại trung bình, không đòi hỏi dung lượng bù lớn, thông thường dung lượng bù nhỏ hơn 5000KVAR thì người ta dùng tụ điện
Do đặc điểm của thiết bị và quy trình công nghệ của xí nghiệp cho nên ta đặt tụ bù theo nhóm, ở từng tủ động lực của phân xưởng
6.3.2 Xác định dung lượng bù
Khi ta nâng hệ thống số cos1 thì sẽ có hệ số cos2
Dùng dung lượng bù để nâng cao từ cos1 đến cos2 là Qbù:
(Trang 453 – CCĐ – TG Nguyễn Xuân Phú)
Trong đó: P: Phụ tải tính toán của phân xưởng hay nhóm tính bằng KW
1: Góc ứng với hệ số công suất trung bình (cos1) trước khi bù
2: Góc ứng với hế số công suất (cos2) muốn đạt được sau khi bù
= 0,91: Hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phương pháp không đòi hỏi thiết bị bù chọn = 1
Cos2: 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, thường nằm trong khoảng 0,8 0,95 Ở đây ta lấy cos2 = 0,92 hay tg2 = 0,43
Hệ số công suất trung bình của một nhóm thiết bị được tính theo công thức:
6.4- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ.
6.4.1 Xác định dung lượng bù cho toàn nhà máy
Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy được xác định như sau:
PttNM : phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy, kW
: góc ứng với hệ số công suất trung bình trước khi bù.
: góc ứng với hệ số công suất sau khi bù.
= 0,92 tg = 0,43 : hệ số xét đến khả năng nâng cao bằng những biện pháp không đòi hỏi đặt thiết bị bù, ta lấy = 1.
Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy là:
Qbù = PttNM.(tg ) = 1.2879,657.(0,88-0,43)= 1295,64 (kVAr) + Dung lượng tụ bù tính theo công thức:
Trong đó: U: Điện áp đặt lên cực của tụ điện, KV
C: Điện dung của tụ điện, F
6.4.2 Xác định dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng:
Bảng 6-1: Kết quả tính toán điện trở mỗi nhánh : Đường cáp L(km) R0 Ri = Rci
TPPTBA Cắt gọt kim loại
TPPTBA Nhà hành chính 0,18 0,524 0,0943 Điện trở tương đương của mạng:
* Tính toán tương tự cho các nhóm khác ta được kết quả sau:
Bảng 6-2: Dung lượng bù cho các nhóm:
Phân xưởng Loại tụ Qbù
(kVAr) Số bù Tổng Qbù
Cơ khí DLE- 3H45K6S 90 2 180 145,9 Đúc gang DLE- 3H45K6S 100 2 200 189,24 Đúc thép DLE- 3H45K6S 150 2 300 255,76
Cắt gọt kim loại DLE- 3H45K6S 70 1 70 63,23
Nhà hành chính DLE- 3H45K6S 35 2 70 55,11 g Kiểm tra cos bù của nhà máy sau khi lắp đặt bù:
- Tổng công suất của tụ bù nhà máy:
Lượng công suất phản kháng trong lưới cao áp của nhà máy : Qttnm
Hệ số công suất phản kháng của nhày máy sau khi bù: tg Từ tg ta tính ra cos = 0,92 Sau khi đặt tụ bù hệ số công suất của nhà máy được đảm bảo yêu cầu của đề tài.
Trên đây là toàn bộ nội dung tính toán sơ bộ cũng như phương pháp để có thể áp dụng tính toán hệ thống cung cấp điện của xưởng cơ khí 1 Nhà máy cơ khí Kết quả phần tính toán sơ bộ này có thể làm cơ sở tính toán thiết kế chi tiết việc cung cấp điện cho toàn nhà máy Trong khi thiết kế, việc thống kê phụ tải của của phân xưởng cơ khí số Nhà máy cơ khí có những phụ tải còn thiếu chưa được đưa vào tính toán, cũng có phụ tải được tính toán trong tương lai Nếu đem kết quả này so với mặt bằng hệ thống cung cấp điện của phân xưởng hiện nay còn ít nhiều sai khác Do vậy để có được kết qủa tính toán chính xác khi thiết kế chi tiết cần phải căn cứ vào tình hình thực tế tại thời điểm thiết kế.
Vì trình độ, khả năng cũng như việc nghiên cứu tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế Phạm vi đề tài thiết kế rộng bao gồm toàn bộ 1 hệ thống cung cấp điện có phụ tải khá phức tạp nên trong tính toán thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, nhược điểm Vì vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến một cách thẳng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và độc giả để đề tài ngày càng hoàn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và ngoài thực tiễn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Sinh Viên: LÊ QUANG ĐỨC
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỘ PHỤ TẢI 4
I - VỊ TRÍ ĐỊA LÍ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ 4
II – MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 6
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ 9
2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán .11
2.3 Tính toán phụ tải từng nhóm .15
2.4: Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí 17
2.5 - Phụ tải tính toán toàn phân xưởng cơ khí .18
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA TOÀN NHÀ MÁY 19
THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG VÀ 21
A – THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 21
4 2 – CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 22
4.3 – CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 22
4.3.1 – Chọn dây chảy bảo vệ cho từng máy 22
4.3.2 - Chọn dây dẫn cung cấp cho các thiết bị 24
4.3.3 - Chọn dây chảy bảo vệ cho từng nhóm máy 27
Nhóm máy và hệ thống chiếu sáng 30
Dòng tính toán phân xưởng cơ khí nhóm 1 : 30
Vậy ta chọn loại tủ đặt trên sân xưởng có 1 đầu vào và 8 đầu vào B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 30
B - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ 31
4.2 – CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 32
4.2.1 - Chọn sơ đồ cung cấp điện 32
4.2.2 - Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp nhà máy 32
4.2.3 – So sánh các phương án 35
4.3.3 - Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy 39
CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG ĐIỆN 50
5.1.2 – Mục đích của việc tính toán ngắn mạch: 50
5.1.3 – Chọn điểm tính ngắn mạch: 50
5.2.1 - Kiểm tra thiết bị điện cao áp 59
5.2.2 - Kiểm tra thiết bị điện hạ áp 64
TÍNH TOÁN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY 69
6.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS 70
6.2.1 Các biện pháp nâng hệ số công suất cos tự nhiên: 70
6.2.2 Dùng phương pháp bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cos 70
6.3- BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO XÍ NGHIỆP 71
6.3.1 Chọn thiết bị và vị trí bù 71
6.3.2 Xác định dung lượng bù 71
6.4- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ 72
6.4.1 Xác định dung lượng bù cho toàn nhà máy 72
6.4.2 Xác định dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng: 73