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

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

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán (P) là thông số quan trọng thể hiện mức sử dụng công suất của thiết bị điện Đây là công suất giả định không thay đổi trong quá trình hoạt động, gây ra hậu quả phát nhiệt hoặc hư hỏng tương tự như công suất thực mà thiết bị trải qua khi 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.

1.1.1 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 : Công suất tác dụng tính toántt

Q : Công suất phản kháng tính toántt

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

P : Công suất đặt của các phân xưởngđ tan Hệ số tính toán tra từ cosφ: φ

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

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

Trình tự xác định n : hq

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

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

Xác định nhq theo công thức:

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

Khi < 4, Ptt được tính như sau:

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

Ngoài việc quy đổi chế độ cũng cần quy đổi công suất một pha về 3 pha. Đối với điện áp pha: ; điện áp dây:

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 ().

P : Suất chiếu sáng trên đơn vị S (0

S: Diện tích cần chiếu sáng ()

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

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 được xác định theo từng trường hợp sau:

= 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2→ 4

= 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, cần chuyển các thiết bị một pha thành thiết bị ba pha Máy biến áp hàn là thiết bị một pha nhưng hoạt động trong thời gian ngắn Vì vậy, cần quy đổi phụ tải này về phụ tải ba pha hoạt động dài hạn theo công thức: [công thức quy đổi].

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

Kí hiệu trên mặt bằng

Từ bảng 1.1 ta có các số liệu sau:

Tra bảng PL I.6[1.266] với ta được:

Phụ tải tính toán của nhóm 1 là: b Nhóm 2:

Bảng 1.2 Số liệu tính toán nhóm 2

Tra bảng PL I.5[1.255] ta có: Vậy:

Số thiết bị dùng điện hiệu quả là:

Phụ tải tính toán của nhóm 2 là: c Nhóm 3:

7 Máy mài tròn vạn năg A 1 1 9 2.8 2.8

9 Máy ép tay kiểu tua vít B 1 0 24 0 0

11 Máy mài sắc các dao cắt gọt

Phụ tải tính toán của nhóm 3 là:

Phụ tải tính toán của nhóm 4 là: e Nhóm 5:

6 Máy mài tròn vạn năng

7 Máy mài phẳng có trục đứng B 19 1 1 10 10

8 Máy mài phẳng có trục nằm

Phụ tải tính toán của nhóm 5 là: f Nhóm 6:

6 Máy mài giường một trụ

Phụ tải tính toán của nhóm 6 là:

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: 4500 ta tính được diện tích của phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

Ta có công suất chiếu sáng phân xưởng:

(do đèn sợi đốt có cos=0)

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 = 0,85đt

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 và nc ,

Trong đó: S: diện tích cần chiếu sáng

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

+ Tính S của từng phân xưởngtp

2 0 0 0 8 5 5 3 8 4 7 5 0 7 0 8 0 8 2 0 1 4 0 1 0 5 7 6 9 5 5 7 7 1 2 1 6 9 5 1 6 2 7 1 2 1 6 9 5 2 P h â n x ư ở n g đ ú c 1 5 0 0 1 4 1 5 6 3 6 7 5 0 6 0 8 1 1 4 9 0 0 6 7 5 8 9 1 4 5 0 9 8 9 1 5 6 7 5 9 8 9 1 5 3 P X g ia c ô n g c ơ k h í3 6 0 0 2 2 6 5 1 0 1 9 3 0 3 0 7 1 1 4 1 0 8 0 1 1 0 1 8 2 0 41 4 2 7 0 1 2 2 2 7 0 1 1 0 1 8 1 2 2 2 7 0 4 P X c ơ l ắ p r á p 3 2 0 0 2 1 9 4 5 0 0 3 0 6 1 1 4 9 6 0 1 2 8 0 1 3 2 3 0 1 0 9 2 3 0 1 2 8 0 1 0 9 2 3 0 5 P X l u y ệ n k im m à u 1 8 0 0 1 7 5 7 8 7 5 0 6 0 7 1 1 5 1 0 8 0 1 1 0 1 8 2 0 41 1 8 1 3 0 1 1 9 8 1 3 1 1 0 1 8 1 1 9 8 1 3 6 P X l u y ệ n k im đ e n 2 5 0 0 1 2 7 5 7 1 5 0 6 0 8 1 1 5 1 5 0 0 1 1 2 5 8 5 7 2 5 0 1 5 8 5 7 3 1 1 2 5 1 5 8 5 7 3 7 P X r è n d ậ p 2 1 0 0 1 5 7 2 5 7 0 7 6 3 0 5 0 6 1 1 5 1 0 5 0 1 4 0 0 1 0 6 1 4 0 1 1 5 6 1 4 1 4 0 0 1 1 5 6 1 4 8 P X n h iệ t lu y ệ n 3 5 0 0 0 9 4 5 4 2 5 2 5 0 4 0 8 1 1 4 1 4 0 0 1 0 5 0 5 9 5 3 5 0 1 4 5 9 5 4 1 0 5 0 1 4 5 9 5 4 9 B ộ p h ậ n n é n k h í 1 7 0 0 1 0 4 4 6 8 0 0 6 0 8 1 1 4 1 0 2 0 7 6 5 6 5 5 2 0 1 0 8 5 5 2 7 6 5 1 0 8 5 5 2 1 0 T rạ m b ơ m 8 0 0 0 4 2 7 5 1 9 2 3 8 0 3 0 8 1 1 4 2 4 0 1 8 0 2 6 9 3 3 0 2 6 6 9 3 1 8 0 2 6 6 9 3 1 1 K h o v ậ t li ệ u 6 0 1 9 1 2 5 8 6 0 6 3 0 7 0 8 1 1 0 4 2 3 1 5 8 6 0 6 3 0 1 2 8 0 6 3 1 5 1 2 8 0 6 T ổ n g 8 6 3 6 9 1 0 4 0 1 1 37 6 8 3 4 1 0 4 0 1 1

Ph ụ tả i t ín h to án c ác p hâ n xư ở ng

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 = 0,85đt

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(x0;y ;z0 0) được xác định như sau:

,: tọa độ tâm phụ tải điện

: Công suất toàn phần của phụ tải thứ i.

(x ;y ;zi i 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 biểu thị cho độ lớn của công suất tính toán chiếu sáng:

Bảng 1.9 Biểu đồ phụ tải điện của các phân xưởng

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

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hệ thống điện, ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số kinh tế-kỹ thuật Một sơ đồ cung cấp điện hiệu quả phải đáp ứng những yêu cầu cơ bản:

- 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

2.2 Xác định điện áp liên kết với nguồn

2.2.1 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= 10,526(MW).

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

2.2.2 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 TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyện, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế.

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:

: là phụ tải tính toán máy biến áp

: là số máy biến áp trong trạm

R là điện trở đường dây và được tính bởi công thức:

Với n là số dây song song là điện trở trên 1 km đường dây

L là chiều dài đường dây (km )

Bảng 3 Máy biến áp các trạm phương án 1

Tên TBA Số máy Đơn

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là

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

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

Bảng 4 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 573066 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 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 , 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 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 : Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục Tra bảng PL4.24 ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 , = 298 A Các hạ áp , ,

Bảng 5 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường cáp

Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn

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, L= 125m = 0,5.0,268.125.0,001 = 0.017 Ω

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

Ω /km R Stt, kVA deltaP, kW TBATG-B1 2(3*70) 125 0.268 0.017 1459.54 0.36 TBATG-B2 2(3*16) 250 1.47 0.184 3272.259 19.68 TBATG-B3 2(3*16) 119 1.47 0.087 1800.74 2.84 TBATG-B4 2(3*16) 247 1.47 0.182 2080.25 7.86 TBATG-B5 2(3*25 266 1.47 0.196 1321.855 3.42

Tổng tốn thất công suất 53.31

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây:

= 53,31 1429,77 = 76227 kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

+ n : số máy cắt trong mạng cần xét đến

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 :

120.+ 2.160.2120. d) Chi phí tính toán phương án 1

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

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 7 Thông số MBA phương án 2

UC/UH deltaPo kW deltaPn kW

Io% Un% Số máy Đơn Giá(*), 10^6 đ

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:

Tổng tổn thất điện năng 582450

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là = 582450 kWh b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

* 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:

Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 70 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:

= = 262,85 A Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn dây 4G240 có tiết diện 240+95 , = 538 A.

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

= = 329,62A Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 , = 298 A.

Bảng 9 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường cáp Stt kVA

Tổng vốn đầu tư đường dây 756.54

Vậy vốn đầu tư dây cáp :

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, L= 125m = 0,5.0,268.125.0.268= 0,017 Ω

Bảng 10 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 2 Đường cáp F

Stt, kVA delta P kW TBATG-B1 2(3*70) 125 0.268 0.017 1459.54 0.36 TBATG-B2 2(3*16) 250 1.47 0.184 3272.259 19.68 TBATG-B3 2(3*16) 119 1.47 0.087 1800.74 2.84 TBATG-B4 2(3*16) 247 1.47 0.182 2080.25 7.86 TBATG-B5 2(3*25) 266 1.47 0.196 1321.855 3.42 TBATG-B6 2(3*25) 187 0.927 0.087 1222.7 1.30 TBATG-B7 2(3*16) 120 1.47 0.088 1994.77 3.51

Tổng tổn thất công suất 56.30

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là :

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

Vốn đầu tư máy cắt là:

= 17.120.+2.160 = 2360. 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)

Io% Un% Số máy Đơn

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

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

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là 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, 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 13 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 3 Đường

Tổng vốn đầu tư đường dây, KD 916.75

Vậy vốn đầu tư dây cáp là:

Bảng 14 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

= 17,05 1429,77 = 24376,41 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 :

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

15 x 160 = 2400. 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)

2.3.5 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

Hình 11 Phương án 4 Bảng 15 Thông số MBA phương án 4

UC/UH deltaPo kW deltaP kW

Tổng vốn đầu tư TBA, KB 8416

Tổng tốn thất điện năng 374827

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 :

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

Bảng 17 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 4 Đường cáp Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn

(kVA) (A) mm^2 mm^2 A (m) triệu đồng / m triệu đồng

Tổng vốn đầu tư đường dây KD 904,25

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

= 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 18 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 4 Đường cáp F mm 2

Tổng tổn thất công suất 31,40

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

= 31,40 1429,77 = 44901kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV

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

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

Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau:

Bảng 19 Tổng kết các phương án

Phương án Vốn đầu tư Tổng tổn thất điện năng

(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

2.4 Thiết kế chi tiết cho sơ đồ đã được chọn

2.4.1 Đường dây đi từ nguồn đến trạm biến áp phân phối trung tâm Đường dây đi từ nguồn đến TBATG dài 8km ta sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép Tra bảng với T = 2800 h max Vậy: n: là số mạch (hay lộ) đường dây

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

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:

Cảm kháng của đường dây:

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

Như vậy dây cáp đã chọn là phù hợp

2.4.2 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:

Để bảo vệ hệ thống điện trước sét lan truyền, các máy cắt hợp bộ đảm nhiệm vai trò ngăn cách các phân đoạn Trên mỗi phân đoạn thanh góp, cần lắp đặt một chống sét van nhằm ngăn chặn dòng sét xâm nhập vào trạm biến áp.

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

1 Lựa chọn máy cắt Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt Điện áp định mức: (2.12)

Dòng điện lâu dài định mức (A): (2.13)

Trong đó là dòng điện cưỡng bứcIcb

Dòng điện cắt định mức (kA): (2.14)

Công suất cắt định mức (MVA): (2.15)

Dòng điện ổn định động: (kA): (2.16)

Dòng điện ổn định nhiệt (kA): (2.17)

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 20 Thông số máy cắt được chọn

Loại tủ Udm(kV) (A) (kA) (kA) 1-3s

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. khi thanh góp được đặt nằm ngang là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường.

Khả năng ổn định động

: là ứng suất cho phép

: 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:

Kích thước 30x4 (mm) Điện trở suất: = 0,167 (mΩ/m) Điện kháng: = 0,189 (mΩ/m)

3 Lựa chọn biến điện áp BU

Máy biến áp đo lường (BU; TU) thực hiện chức năng chuyển đổi điện áp nguồn sơ cấp xuống mức 100 V, cấp nguồn cho mạch đo lường và 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:

Công suất định mức Điện áp định mức:

THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

Xác định điện áp liên kết với nguồn

2.2.1 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= 10,526(MW).

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

2.2.2 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 TBA phải thỏa mãn các yêu cầu sau: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyện, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế.

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:

: là phụ tải tính toán máy biến áp

: là số máy biến áp trong trạm

R là điện trở đường dây và được tính bởi công thức:

Với n là số dây song song là điện trở trên 1 km đường dây

L là chiều dài đường dây (km )

Bảng 3 Máy biến áp các trạm phương án 1

Tên TBA Số máy Đơn

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là

Tổng tổn thất điện năng 573066 b) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện

* 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 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 , 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 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 : Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục Tra bảng PL4.24 ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 , = 298 A Các hạ áp , ,

Bảng 5 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường cáp

Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn

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, L= 125m = 0,5.0,268.125.0,001 = 0.017 Ω

Bảng 6 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 1 Đường cáp F L Ro,

Ω /km R Stt, kVA deltaP, kW TBATG-B1 2(3*70) 125 0.268 0.017 1459.54 0.36 TBATG-B2 2(3*16) 250 1.47 0.184 3272.259 19.68 TBATG-B3 2(3*16) 119 1.47 0.087 1800.74 2.84 TBATG-B4 2(3*16) 247 1.47 0.182 2080.25 7.86 TBATG-B5 2(3*25 266 1.47 0.196 1321.855 3.42

Tổng tốn thất công suất 53.31

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây:

= 53,31 1429,77 = 76227 kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

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

Vốn đầu tư máy cắt là :

120.+ 2.160.2120. d) Chi phí tính toán phương án 1

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

Io% Un% Số máy Đơn Giá(*), 10^6 đ

Vậy vốn đầu tư máy biến áp là = 8550.000.000 đồng

Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp là:

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:

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

* 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:

= = 262,85 A Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn dây 4G240 có tiết diện 240+95 , = 538 A.

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

= = 329,62A Điều kiện chọn cáp : Tra phụ lục PL31 [1,170] ta chọn tiết diện 4G95 có tiết diện 95 , = 298 A.

Bảng 9 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 2 Đường cáp Stt kVA

Tổng vốn đầu tư đường dây 756.54

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, L= 125m = 0,5.0,268.125.0.268= 0,017 Ω

Bảng 10 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 2 Đường cáp F

Stt, kVA delta P kW TBATG-B1 2(3*70) 125 0.268 0.017 1459.54 0.36 TBATG-B2 2(3*16) 250 1.47 0.184 3272.259 19.68 TBATG-B3 2(3*16) 119 1.47 0.087 1800.74 2.84 TBATG-B4 2(3*16) 247 1.47 0.182 2080.25 7.86 TBATG-B5 2(3*25) 266 1.47 0.196 1321.855 3.42 TBATG-B6 2(3*25) 187 0.927 0.087 1222.7 1.30 TBATG-B7 2(3*16) 120 1.47 0.088 1994.77 3.51

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

= 17.120.+2.160 = 2360. d) Chi phí tính toán phương án 2

Chí phí tính toán phương án II

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

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

Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau

Vậy tổn thất điện năng của các TBA là 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:

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

Bảng 13 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 3 Đường

Tổng vốn đầu tư đường dây, KD 916.75

Vậy vốn đầu tư dây cáp là:

Bảng 14 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

= 17,05 1429,77 = 24376,41 kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

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

15 x 160 = 2400. d) Chi phí tính toán phương án 3

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

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

2.3.5 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

Hình 11 Phương án 4 Bảng 15 Thông số MBA phương án 4

UC/UH deltaPo kW deltaP kW

Tổng vốn đầu tư TBA, KB 8416

Tổng tốn thất điện năng 374827

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 :

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

Bảng 17 Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp phương án 4 Đường cáp Stt Imax Fkt F, Icp L Đơn

(kVA) (A) mm^2 mm^2 A (m) triệu đồng / m triệu đồng

Tổng vốn đầu tư đường dây KD 904,25

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

= 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 18 Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây phương án 4 Đường cáp F mm 2

Tổng tổn thất công suất 31,40

Vậy tổn thất điện năng trên đường dây là:

= 31,40 1429,77 = 44901kWh c) Vốn đầu tư mua sắm máy cắt

+ 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV

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

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

Tổng hợp 4 phương án ta có bảng sau:

Bảng 19 Tổng kết các phương án

Phương án Vốn đầu tư Tổng tổn thất điện năng

(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

2.4 Thiết kế chi tiết cho sơ đồ đã được chọn

2.4.1 Đường dây đi từ nguồn đến trạm biến áp phân phối trung tâm Đường dây đi từ nguồn đến TBATG dài 8km ta sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép Tra bảng với T = 2800 h max Vậy: n: là số mạch (hay lộ) đường dây

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

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:

Cảm kháng của đường dây:

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

Như vậy dây cáp đã chọn là phù hợp

2.4.2 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

1 Lựa chọn máy cắt Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt Điện áp định mức: (2.12)

Dòng điện lâu dài định mức (A): (2.13)

Trong đó là dòng điện cưỡng bứcIcb

Dòng điện cắt định mức (kA): (2.14)

Công suất cắt định mức (MVA): (2.15)

Dòng điện ổn định động: (kA): (2.16)

Dòng điện ổn định nhiệt (kA): (2.17)

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 20 Thông số máy cắt được chọn

Loại tủ Udm(kV) (A) (kA) (kA) 1-3s

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 dòng nhiệt cho phép (hoặc mật độ dòng kinh tế) và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt dòng ngắn mạch Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường được áp dụng khi thanh góp được đặt nằm ngang.

Khả năng ổn định động

: là ứng suất cho phép

: 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:

Kích thước 30x4 (mm) Điện trở suất: = 0,167 (mΩ/m) Điện kháng: = 0,189 (mΩ/m)

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 (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:

Công suất định mức Điện áp định mức:

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 kV

4 Lựa chọn biến dòng BI

Máy biến dòng (CT) được thiết kế để chuyển đổi dòng điện sơ cấp bất kỳ xuống 5A, cung cấp dòng cho các mạch đo đạc, bảo vệ và điều khiển tín hiệu CT typically chế tạo với 5 cấp chính xác: 0,2; 0,5; 1; 3; 10 Ký hiệu cấp chính xác là "m" Khi lựa chọn CT, cần lưu ý điện áp định mức theo công thức: (2.19) Việc lựa chọn chính xác CT đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, đảm bảo độ chính xác của các phép đo và vận hành an toàn.

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 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.

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

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích, gồm 52 thiết bị điện được chia thành 6 nhóm Công suất tính toán của phân xưởng là 173 (kVA), trong đó có 17.93 (kW) sử dụng cho hệ thống chiếu sáng Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp Điện năng từ TBA B được đưa về tủ phân 2 phối của phân xưởng Trong tủ phân phối đặt 1 Aptomat tổng và 7 Aptomat nhánh cấp điện cho sáu tủ động lực và một tủ chiếu sáng Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lí 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 cống suất nhỏ và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ để nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông (xích) Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy khi cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Tuy nhiên gia thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì, song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại.

3.1 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 1 máy:

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

Khi đó, ta có ; không cần hiệu chỉnh nhiệt ododj nên

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

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

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 1 máy:

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

Khi đó, ta có ; không cần hiệu chỉnh nhiệt ododj nên

Lựa chọn cáp đồng hạ áp 1 lõi do LENS sản xuất với tiết diện FP0 mm2 và dòng điện chịu đựng Icp 946 A Mỗi pha sử dụng 3 sợi cáp hạ áp 1 lõi và cáp dây trung tính sử dụng cáp 1 lõi có tiết diện Fc0 mm2.

10 cáp đi trong rãnh ra có k2=0,8

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

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:

Vậy ta chọn áp tô mát NS400H có

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

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

Vậy ta chọn loại C60H có

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

Tên tuyến cáp ,kVA ,A Loại ,V ,A ,kA Áp tô mát tổng 175.9 267.2

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 có

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

Các đường cáp TPP đến TĐL bố trí trong hầm cáp dọc tường phân xưởng Việc chọn cáp dựa trên điều kiện phát nhiệt lâu dài cho phép, kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt lúc ngắn mạch Do chiều dài cáp ngắn nên bỏ qua kiểm tra tổn thất điện áp.

Cáp từ TPP – TĐL 1 được chọn như 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 3.2 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

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 → = r0 L = 0,025 x 1,2 = 0,03 mΩ x0 = 0,17 mΩ/m → X = x L = 0,17 x 1,2 = 0,204 mΩTG1 0

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 → = r0 L = 0,268 x 1,2 = 0,322 mΩ x0 = 0,295 mΩ/m → = x0 L = 0,295 x 1,2 = 0,354 mΩ

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

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

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

Cáp từ tổng hạ áp có L = 10m: r0 = 0,037 mΩ/m → x0 = 0,1 mΩ/m → X =C1

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

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:

Tổng trở tính đến điểm ngắn mạch:

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

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:

Vậy dòng ngắn mạch tại N bằng:2

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

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

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:

Vậy dòng ngắn mạch tại N bằng:3

- Kiểm tra áptômát C601H (A ) theo điều kiện: I3 cắtđmA ≥ I Ta có:N3

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

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 Α.I∞.√ 2 Kết luận

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

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.

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 T

Tên thiết bị Số lượng

Ký hiệu trên mặt bằng kW

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:

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 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

Máy mài hai phía 12 2.8 7.09 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30

Máy phay vạn năng 7 1.2 3.04 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30

Máy mài tròn vạn năng 9 3 7.59 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30

Máy ép tay kiểu vít 24 0.65 1.65 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30

Máy mài sắc các dao cắt gọt

Máy phay chép hình 9 0.6 1.6 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2,5 100/30

Máy mài tròn vạn năng 18 1 2.5

Máy mài phẳng có trục đứng

Máy mài phẳng có trục nằm 20 3 7.5

66 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30 Máy phay chép hình 11 10 25.

Máy bào giường một trụ 13 1.5 3.8

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

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Chế Tạo Máy Kéo
Tác giả	Nguyễn Văn Đức
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	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	8,04 MB