Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy52.1 Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán.. 162.3 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại.. Xác định phụ tải tính toán
Vai trò và vị trí địa lý
Ngành luyện kim đen giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, cung cấp nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như cơ khí chế tạo, giao thông và xây dựng Lượng tiêu thụ gang thép trên đầu người là một chỉ số phản ánh tiềm lực phát triển của một nền kinh tế đang phát triển như Việt Nam.
Với đặc điểm về công nghệ có nhiều khí bụi nên nhà máy luyện kim thường được bố trí ở những nơi xa thành phố , xa khu dân cư Nhà máy luyện kim đen mà em được giao nhiệm vụ thiết kế có quy mô khá lớn với 7 phân xưởng , một trạm bơm và một ban quản lý
Bảng 1.1 Phụ tải của nhà máy luyện kim
TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ
1 Phân xưởng (PX) luyện gang 4000 I
3 PX máy cán phôi tấm 2000 I
7 PX sửa chữa cơ khí theo tính toán III
9 Ban quản lý và phòng thí nghiệm 320 III
10 Chiếu sáng phân xưởng theo diện tích
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy luyện kim đen
Danh sách các thiết bị phân xưởng
Bảng 1.2 Danh sách thiết bị của PXSCCK
TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)
Bộ phận máy công cụ
2 Máy tiện tự động 3 TT-IM 5
21 Máy mài dao cắt gọt 1 3628 3
22 Máy mài sắc vạn năng 1 3A-64 1
24 Máy ép kiểu trục khuỷu 1 K113 2
40 Tủ điều khiển lò điện 1 3-0576 -
Bảng 1.2 Danh sách thiết bị của PXSCCK
TT Tên phân xưởng SL Nhãn máy Pđm (kW)
57 Máy biến áp hàn 1 CT324 24KVA
Bộ phận sửa chữa điện
68 Bể tắm có đốt nóng 1 - 4
Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí
Các số liệu ban đầu
1 Phụ tải điện của nhà máy (xem hình 1.1 và bảng 1.1 phía dưới)
2 Phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK) (Hình 1.2 và Bảng 1.2 phía dưới)
3 Điện áp nguồnUdm= 35kV hoặc 22kV (chọn theo kết quả tính toán)
4 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực: 310MVA
5 Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: dây nhôm lõi thép (AC) treo trên không
6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 11km
7 Nhà máy làm việc: 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất:Tmax= 3600 giờ
Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy 5
Tổng quan các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi trong quá trình làm việc, gây hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức độ phá hủy cách điện) đối với các vật dẫn điện của hệ thống cấp điện bằng với công suất thực tế gây ra trong suốt thời gian làm việc Phụ tải tính toán xem như giá trị đẳng trị của phụ tải thực tế với điều kiện đảm bảo đặc trưng vật lý như mức độ phát nhiệt hoặc hiệu quả phá hủy cách điện là không thay đổi
Phụ tải tính toán 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 trọng đến thành công của bản thiết kế.
2.1.1 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số nhu cầu Knc và công suất đặt P d Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết Số liệu cụ thể biết được là công suất đặt và diện tích từng phân xưởng.
-Knc: Hệ số nhu cầu tra từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng
-P d : Công suất đặt của các phân xưởng
-tgϕ: Được tính toán theo hệ số công suấtcosϕcủa phân xưởng (tra bảng)
-Q tt : Công suất phản kháng tính toán.
2.1.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số cực đại (K max ) và công suất trung bình (P tb )
-Ksd: Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay ứng với phụ tải hay nhóm phụ tải đặc trưng.
Bảng 3.2 Bảng dây dẫn phương án 1
Nhánh U dm S tt I J kt S Dây I c p
Hệ thống đến TBATG 35 12309 101,52 1,1 92,29 AC-95 335
TBATG đến B1 10 3060,5 88,35 3,1 28,5 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B2 10 2666,74 76,98 3,1 24,8 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B3 10 1516,57 43,78 3,1 14,12 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B4 10 2502,7 72,25 3,1 23,3 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B5 10 2580,92 74,5 3,1 24,03 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B6 10 1920,8 55,45 3,1 17,9 XPLE(3x50) 200 TBATG đến B7 10 1154,48 33,33 3,1 10,76 XPLE(3x50) 200
Bảng 3.3 Bảng dây dẫn phương án 2
Nhánh U dm S tt I J kt S Dây I c p
Hệ thống đến TPPTT 35 12309 101,52 1,1 92,29 AC-95 335 TPPTT đến B1 35 3060,5 25,24 3,1 8,14 XPLE(3x50) 205 TPPTT đến B2 35 2666,74 21,99 3,1 7,09 XPLE(3x50) 205 TPPTT đến B3 35 1516,57 12,51 3,1 4,03 XPLE(3x50) 205 TPPTT đến B4 35 2502,7 20,64 3,1 6,66 XPLE(3x50) 205 TPPTT đến B5 35 2580,92 21,3 3,1 6,87 XPLE(3x50) 205
3 Tính toán chi phí cho các phương án đã chọn
Hàm chi phí tính toán đóng vai trò quan trọng trong việc so sánh và lựa chọn phương án hợp lý cho mạng hình tia Trong trường hợp này, hàm chi phí chủ yếu xét đến chi phí tổn thất điện năng Bằng cách tính toán hàm chi phí hằng năm, các nhà đầu tư có thể đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án khác nhau và đưa ra quyết định hợp lý.
–khq: Hệ số hiệu quả thu hồi vốn đầu tư Thường lấykhq= 0,2
–kvh: Hệ số vận hành.kvh= 0 1,
–V: Vốn đầu tư cho đường dây
•Xác định tổn thất điện năng trong trạm MBA (∆A MBA )
•Xác định tổn thất điện năng trong đường dây:
•Tính toán cho phương án 1: TBATG và 7 TBAPX
Trạm Số máy S tt S dm /máy ∆P o ∆PN ∆A
(kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh)
Nhánh Stt(kVA) U(kV ) l(m) ro(Ω/km) R(Ω) ∆Ad(kW )
TBATG-B7 1154,48 10 185,4 0,494 0.092 2504.88 B4-BQL và PTN 349,2 0,4 207,6 0,0754 0.016 24479.61 B5-PXSCCK 316,43 0,4 63,4 0,0754 0.005 6138.66
–Lựa chọn máy cắt Ta lựa chọn 17 máy cắt 10kV và 2 máy cắt 35kV:
*14 máy cắt 10kV tại đầu 7 đường dây kép cấp điện cho các TBA phân xưởng.
*1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATG
*2 máy cắt 35kV ở phía cao áp 2 MBA trung gian.
*2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung gian.
–Tổng vốn đầu tư cho phương án 1 là:
Bảng 3.6 Bảng tính vốn đầu tư PA1
Thiết bị điện Đơn giá(Tr.đ) Số lượng Thành tiền
–Hàm chi phí tính toán cho phương án 1:
•Tính toán cho phương án 2: TPPTT và 7TBAPX
Trạm Số máy S tt S dm /máy ∆P o ∆P N ∆A
(kVA) (kVA) (kW) (kW) (kWh)
Nhánh Stt(kVA) U(kV ) l(m) ro(Ω/km) R(Ω) ∆Ad(kW )
TPPTT-B7 1154,48 35 185,4 0,494 0.092 204.48 B4-BQL và PTN 349,2 0,4 207,6 0,0754 0.016 24479.61 B5-PXSCCK 316,43 0,4 63,4 0,0754 0.005 6138.66
–Lựa chọn máy cắt Ta lựa chọn 17 máy cắt 35kV :
*14 máy cắt 35kV tại đầu 7 đường dây kép cấp điện cho các TBA phân xưởng.
*1 máy cắt phân đoạn thanh góp 35 kV ở TPPTT
*2 máy cắt 35kV ở phía đầu vào TPPTT.
–Tổng vốn đầu tư cho phương án 2 là:
Bảng 3.9 Bảng tính vốn đầu tư PA2
Thiết bị điện Đơn giá(Tr.đ) Số lượng Thành tiền
–Hàm chi phí tính toán cho phương án 2:
Từ đó ta chọn thiết kế theo phương án 2: TPPTT và 7 TBAPX
Mục đích của tính toán ngắn mạch là để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không 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 TBATG và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn.
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:
•N: điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp
•N1, , N7 : điểm ngắn mạch phía cao áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm
• N1 ′ , ,N7 ′ : 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 đâyS N 310 MVA
Ta tính được điện kháng của hệ thống:Xth= 36 75 310 , 2 = 4 36, ( )Ω Điện trở và điện kháng của đường dây:
Dòng ngắn mạch 3 pha được tính theo công thức:
Trị số dòng ngắn mạch xung kích:
Sơ đồ tính toán ngắn mạch: Thông số của đường dây:
Hình 3.3 Sơ đồ tính ngắn mạch
Bảng 3.10 Thông số của đường dây
Nhánh l(m) ro(Ω/km) xo(Ω/km) R(Ω) X( )Ω
TPPTT - B3 154,2 0,494 0,137 0.076 0,021 TPPTT - B4 128,5 0,494 0,137 0.063 0,018 TPPTT - B5 237,5 0,494 0,137 0.117 0,033 TPPTT - B6 62,4 0,494 0,137 0.031 0,009 TPPTT - B7 185,4 0,494 0,137 0.092 0,025
•Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N trên thanh cái của TPPTTRN= 3,63( )Ω
•Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh góp của phía cao áp TBAPX B1
•Tương tự với các điểm còn lại ta có bảng sau:
Bảng 3.11 Tính toán ngắn mạch tại các điểm Ni Điểm l ro xo RNi XNi INi IxkNi
•Tính toán ngắn mạch tại điểmN 1 ′ trên thanh góp phía hạ áp của TBAPX B1 Điện trở và điện kháng của máy biến áp B1 được tính theo công thức
•Tính toán tương tự cho các điểm còn lại ta có bảng sau:
Bảng 3.12 Tính toán ngắn mạch tại các điểm Ni ′ Điểm Sdm ∆P n Un% R ′ Ni X Ni ′ I Ni ′ IxkNi ′
3.4 Lựa chọn sơ đồ và kiểm tra thiết bị 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 cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như:
•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 vận hành, sửa chữa.
•Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Do nhà máy 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.
•Máy cắt Dòng điện cưỡng bức chạy qua nhà máy:
Lựa chọn máy cắt SF6 8DA10 do Siemens chế tạo có các thông số sau:
Bảng 3.13 Thông số máy cắt
Loại tủ U dm (kV ) I dm I N (A)max I (kA) N 1-3s
Kiểm tra điều kiện chọn máy cắt:
–Điện áp định mức:UdmMC = 36 > UdmLŒ = 35kV
–Dòng điện định mức:I dmMC = 250 >203
–Dòng điện ổn định động:I odd ≥ I xkN = 5,32
Vậy máy cắt đã chọn thỏa mãn
•Thanh góp 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.
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. k1.k2.Icp≥ Icb
Lựa chọn thanh góp bằng đồng do Siemens chế tạo có các thông số:
Bảng 3.14 Thông số thanh góp TPPTT
Kích thước (mm) Tiết diện (mm 2 ) Icp(A) ro(m mΩ/ ) x (om mΩ/ )
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/√ (V) cấp nguồn cho mạch đo lường,bảo vệ tín hiệu điều khiển 3
Máy biến áp đo lường có điện áp từ 3kV trở lên, có hai loại chính là loại khô và loại có dầu Máy biến áp khô thường được đặt trong nhà, còn máy biến áp có dầu có thể đặt ở bất cứ nơi nào Cả hai loại máy biến áp này đều có thể được chế tạo một pha hoặc ba pha Một loại máy biến áp khác thường gặp là máy biến áp BU.
3 pha 5 trụ (sao - sao - 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: sơ đồ đấu dây, cấp chính xác, công suất định mức, điện áp định mức.
Lựa chọn máy biến điện áp 4MS36 do Siemens chế tạo, các thông số
Hình 3.4 Thông số máy biến điện áp
Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A hoặc 1A, 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 máy biến dòng là BI. Điều kiện chọn máy biến dòng: Điện áp định mức, Dòng điện định mức, 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 do Siemens chế tạo
Hình 3.5 Thông số máy biến dòng điện
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 dao cách ly: tiện cho việc kiểm tra nhưng dòng sét lại đi qua dao cách ly do đó có thể làm hỏng dao cách ly. Điều kiện lựa chọn chống sét van:UdmCSV ≥ UdmLŒ
Lựa chọn chống sét van 3EH2 của Siemens
Hình 3.6 Thông số chống sét van
3.5 Lựa chọn sơ đồ và kiểm tra thiêt bị TBAPX
Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy 20
Tính toán ngắn mạch
Mục đích của tính toán ngắn mạch là để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không 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 TBATG và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn.
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:
•N: điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp
•N1, , N7 : điểm ngắn mạch phía cao áp của các TBA phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm
• N1 ′ , ,N7 ′ : 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 đâyS N 310 MVA
Ta tính được điện kháng của hệ thống:Xth= 36 75 310 , 2 = 4 36, ( )Ω Điện trở và điện kháng của đường dây:
Dòng ngắn mạch 3 pha được tính theo công thức:
Trị số dòng ngắn mạch xung kích:
Sơ đồ tính toán ngắn mạch: Thông số của đường dây:
Hình 3.3 Sơ đồ tính ngắn mạch
Bảng 3.10 Thông số của đường dây
Nhánh l(m) ro(Ω/km) xo(Ω/km) R(Ω) X( )Ω
TPPTT - B3 154,2 0,494 0,137 0.076 0,021 TPPTT - B4 128,5 0,494 0,137 0.063 0,018 TPPTT - B5 237,5 0,494 0,137 0.117 0,033 TPPTT - B6 62,4 0,494 0,137 0.031 0,009 TPPTT - B7 185,4 0,494 0,137 0.092 0,025
•Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N trên thanh cái của TPPTTRN= 3,63( )Ω
•Tính dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 trên thanh góp của phía cao áp TBAPX B1
•Tương tự với các điểm còn lại ta có bảng sau:
Bảng 3.11 Tính toán ngắn mạch tại các điểm Ni Điểm l ro xo RNi XNi INi IxkNi
•Tính toán ngắn mạch tại điểmN 1 ′ trên thanh góp phía hạ áp của TBAPX B1 Điện trở và điện kháng của máy biến áp B1 được tính theo công thức
•Tính toán tương tự cho các điểm còn lại ta có bảng sau:
Bảng 3.12 Tính toán ngắn mạch tại các điểm Ni ′ Điểm Sdm ∆P n Un% R ′ Ni X Ni ′ I Ni ′ IxkNi ′
Lựa chọn sơ đồ và kiểm tra thiết bị 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 cần phải thỏa mãn các điều kiện cơ bản như:
•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 vận hành, sửa chữa.
•Hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Do nhà máy 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.
•Máy cắt Dòng điện cưỡng bức chạy qua nhà máy:
Lựa chọn máy cắt SF6 8DA10 do Siemens chế tạo có các thông số sau:
Bảng 3.13 Thông số máy cắt
Loại tủ U dm (kV ) I dm I N (A)max I (kA) N 1-3s
Kiểm tra điều kiện chọn máy cắt:
–Điện áp định mức:UdmMC = 36 > UdmLŒ = 35kV
–Dòng điện định mức:I dmMC = 250 >203
–Dòng điện ổn định động:I odd ≥ I xkN = 5,32
Vậy máy cắt đã chọn thỏa mãn
•Thanh góp 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.
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. k1.k2.Icp≥ Icb
Lựa chọn thanh góp bằng đồng do Siemens chế tạo có các thông số:
Bảng 3.14 Thông số thanh góp TPPTT
Kích thước (mm) Tiết diện (mm 2 ) Icp(A) ro(m mΩ/ ) x (om mΩ/ )
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/√ (V) cấp nguồn cho mạch đo lường,bảo vệ tín hiệu điều khiển 3
Máy biến áp đo lường được chế tạo với điện áp từ 3kV trở lên gồm loại khô và loại có dầu Máy biến áp khô thường được lắp đặt trong nhà, trong khi máy biến áp có dầu có thể lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau Cả hai loại máy biến áp này đều có thể được chế tạo theo kiểu một pha hoặc ba pha, trong đó có dòng máy BU.
3 pha 5 trụ (sao - sao - 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: sơ đồ đấu dây, cấp chính xác, công suất định mức, điện áp định mức.
Lựa chọn máy biến điện áp 4MS36 do Siemens chế tạo, các thông số
Hình 3.4 Thông số máy biến điện áp
Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A hoặc 1A, 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 máy biến dòng là BI. Điều kiện chọn máy biến dòng: Điện áp định mức, Dòng điện định mức, 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 do Siemens chế tạo
Hình 3.5 Thông số máy biến dòng điện
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 dao cách ly: tiện cho việc kiểm tra nhưng dòng sét lại đi qua dao cách ly do đó có thể làm hỏng dao cách ly. Điều kiện lựa chọn chống sét van:UdmCSV ≥ UdmLŒ
Lựa chọn chống sét van 3EH2 của Siemens
Hình 3.6 Thông số chống sét van
Lựa chọn sơ đồ và kiểm tra thiêt bị TBAPX
Do trạm biến áp phụ (TBAPX) được đặt gần trạm biến áp chính (TPPTT), nên phía cao áp của trạm chỉ cần lắp đặt cầu chì và dao cách ly Trong đó, cầu chì dùng để bảo vệ máy biến áp (MBA) khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch, còn dao cách ly đóng vai trò ngắt kết nối MBA khi cần tiến hành sửa chữa.
Phía hạ áp aptomat tổng và các aptomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng aptomat phân đoạn, aptomat này ở trạng thái mở, chỉ khi nào có sự cố với 1 MBA thì mới đóng để cấp điện cho các phụ tải của phân đoạn bị sự cố.
•Tủ đầu vào Đặt hai tủ đầu vào 35kV cách điện SF6, không phải bảo trì, loại CF-40,5 kV do ABB chế tạo:
Hình 3.7 Thông số tủ đầu vào TBAPX
•Dao cách ly Dao cách ly có nhiệm vụ cách ly phần mang điện và phần không mang điện, tạo khoảng cách an toàn trông thấy, phụ vụ cho công tác sửa chữa , kiểm tra bảo dưỡng thiết bị Trong một số trường hợp, cho phép dao cách ly đóng cắt dòng tải nhỏ Để thuận tiện ta dùng chung 1 chủng loại dao cách ly cho tất cả các trạm biên áp để dễ dàng cho việc mua sắm , lắp đặt thay thế Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:
–Điện áp định mức (kV):U dmDCL ≥ U dmL
–Dòng điện định mức (A):I dmDCL ≥ I cb
–Dòng điện ổn định động cho phép (kA):Iodd ≥ Ixk
–Dòng điện ổn định nhiệt:Iodn≥ I∞.q t c t odn
Dòng điện lớn nhất chạy qua dao cách ly được xét khi MBA có công suất lớn nhất bị quá tải 40
√3.35 = 36 95, ( )A Vậy ta chọn loại dao cách ly 3DC – 36 kV do Siemens chế tạo:
Hình 3.8 Thông số dao cách ly
Cầu chì cao áp đóng vai trò bảo vệ lưới điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch, thường được lắp đặt tại các vị trí cụ thể như:
–Bảo vệ MBA đo lường ở các cấp điện áp.
–Kết hợp với cầu dao phụ tải tạo thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường dây trung áp
–Đặt ở phía cao áp của các TBA phân phối để bảo vệ cho MBA.
Dùng một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và sửa chữa Cầu chì được chọn và kiểm tra theo điều kiện:
–Điện áp định mức:U dmCC ≥ U dmL
–Dòng điện định mức:I dmCC ≥ I cbm = 1 4 1600 , √
–Dòng cắt định mức:I dmc ≥ I ′′ = I N6 = 2,087
Ta chọn loại cầu chì 3GD1 608-5D của Siemens
Hình 3.9 Thông số cầu chì cao áp
Aptomat tổng và aptomat phân đoạn phía hạ áp TBAPX đóng vai trò bảo vệ hệ thống điện khỏi quá tải và ngắn mạch Chúng vượt trội hơn cầu chì nhờ khả năng hoạt động ổn định, an toàn, đóng cắt đồng thời cả ba pha và tự động hóa cao Những ưu điểm này khiến aptomat trở nên phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và dân sinh Khi lựa chọn aptomat tổng và aptomat phân đoạn, các yếu tố cần cân nhắc bao gồm dòng điện định mức, dòng cắt ngắn mạch và đặc tính đóng cắt của thiết bị.
–Điện áp định mức:U dmA ≥U dmL
–Dòng điện định mức:I dmA ≥ I cb
–Dòng cắt định mức:I dmc ≥ I ′ N
Dòng điện cưỡng bức qua MBA trạm B1, B2, B4, B5 là:
√3.0,4 = 3233,2( )A Chọn Aptomat M40 của Merlin Gerin CóU dm = 690(V ),Idm= 4000A I,dmc= 75kA Dòng điện cưỡng bức qua MBA trạm B3, B6, B7 là
√3.0,4 = 2020,7( )AChọn Aptomat M25 của Merlin Gerin CóU dm = 690(V ),I dm = 2500A I, dmc = 55kAAptomat phân đoạn lựa chọn giống với Aptomat tổng.
CHƯƠNG 4 Thiết kế mạng hạ áp cho PXSCCK
Mạng điện hạ áp của phân xưởng lấy điện từ phía hạ của các trạm biến áp phân xưởng Do đó, cấp điện áp của mạng là 0,4 kV và nguồn điện của mạng chính là các trạm biến áp phân xưởng Ta đưa điện từ nguồn vào trong các tủ phân phối, tủ động lực rồi đưa đến từng máy móc trong phân xưởng Thực chất của việc thiết kế mạng điện hạ áp của nhà máy là lựa chọn các tủ phân phối, tủ động lực, các thiết bị đóng cắt, bố trí các tủ động lực và đi dây trong phân xưởng Việc lựa chọn và bố trí các thiết bị đòi hỏi phải hợp lý cả về mặt kỹ thuật và thẩm mỹ trong phân xưởng.
Trong tủ phân phối đặt 1 aptomat tổng và 8 Áptômat nhánh cấp điện cho 7 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 lý và vận hành.
Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát mạng hạ áp động lực của PXSCCK
Hình 4.2 Sơ đồ Apstomat trong PXSCCK
Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối
Các áptômát được chọn theo điều kiện tương tự như đã trình bày trong mục trước, kết quả được ghi trong bảng.Kết quả về Itt của các nhóm máy với các tủ động lực tương ứng được tính ở chương II
Bảng 4.1 Kết quả lựa chọn áptômát của Nhật cho tủ phân phối
Tuyến cáp Stt(kVA) Itt(A) Loại Udm(V ) Idm(A) Inmax(kA) Số cực
4.1.2 Cáp từ tủ phân phối đến các tử động lực
Các nhóm động lực trên đều được bảo vệ bằng aptomat nhánh Các đường cáp từTPP đến các TĐL được bố trí đặt trong hầm cáp đi dọc đường của phân xưởng Chúng chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép, kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch.
Cáp từ TPP-TDL được chọn như sau:I cp ≥I tt ( )A
Kiểm tra điều kiện:Ic p≥ 1 25 , I 1 5 , dm
Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo
Ta có bảng tổng hợp sau:
Bảng 4.2 Cáp từ TPP đến các TDL
Tuyến cáp Itt 1 25, Idm/1,5 Cáp Icp
Trong mạng điện của PXSCCK, thanh góp được đặt tại TBAPX, tủ phân phối và trong các tủ động lực.
Chọn thanh góp theo điều kiện phát nóng cho phép: k k1 2.I cp ≥ I tt H0,76 +3452,2 3932 96= , ( )A
Ta chọn thanh góp đồng hình chữ nhật 80x10 có Icp = 3990 (A) Mỗi pha đặt 3 thanh chiều dài l = 1,2 m ; khoảng cách trung bình hình học D = 300 m: r o = 0,025(m) →R T G1 = 0,03(mΩ) xo= 0,17(m) →XT G1= 0,204(mΩ)
•Thanh góp cho tủ phân phối
Chọn thanh góp theo điều kiện phát nóng cho phép: k1.k2.I cp ≥ I tt = I tt.PXSCCK + I tt.PXCN = 480 76, ( )A
Ta chọn thanh góp đồng hình chữ nhật 30x4 có Icp = 625 (A), chiều dài l = 1,2 m, khoảng cách trung bình hình học D = 300 m: r o = 0,125(m) →R T G1 = R T G2 = 0 125, (mΩ) x o = 0,145(m) →X T G 1 = X T G 2 = 0,145(mΩ)
•Thanh cái cho các tủ động lực
Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép:
Ta có bảng tông hợp sau:
Bảng 4.3 Lựa chọn thanh cái cho các tủ động lực
Tủ I tt (A) Kích thước thanh cái (mm) Chiều dài(m) I cp (A)
Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng
4.2.1 Chọn aptomat cho các tủ động lực
Thông số các aptomat tổng của tủ động lực tương ứng với thông số của aptomat nhánh trong tủ phân phối Kết quả lựa chọn aptomat tổng được thể hiện tại bảng 4.1.
4.2.2 Chọn aptomat và cáp cho các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực Điều kiện chọn aptomat nhánh:
I dmA ≥ I tt Điều kiện lựa chọn dây cáp:
3.U dm cos φ Điều kiện kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptomat:
Ta có bảng tổng hợp chọn aptomat và cáp cho các thiết bị trong từng nhóm như sau:
Bảng 4.4 Bảng tổng hợp nhóm 1
Tên thiết bị Kí hiệu I tt Aptpmat IdmA Cáp I cp I kt Máy phay vạn năng 7 7,22 C60a 32 4G1,5 31 26,67
Bảng 4.5 Bảng tổng hợp nhóm 2
Tên thiết bị Kí hiệu Itt Aptpmat IdmA Cáp Icp Ikt
Máy tiện tự động 2 12,03 C60a 32 4G1,5 31 26,67 Máy tiện tự động 5 4,81 C60a 32 4G1,5 31 26,67 Máy tiện tự động 3 33,68 NC100H 80 4G10 87 66,67 Máy tiện tự động 4 14,43 C60a 32 4G1,5 31 26,67
Tính toán ngắn mạch cho mạng điện hạ áp PXSCCK
Khi tính toán ngắn mạch phía hạ áp, ta xem MBA B5 là nguồn.
Với dòng ngắn mạch này mà các thiết bị được chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối lượng tính toán ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất là tuyến đến TĐL5.
Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính toán cũng tiến hành tương tự.
Ta có sơ đồ thay thế khi tính toán ngắn mạch như sau;
Từ đó ta tính toán được
•Thanh góp tại trạm biến áp phân xưởng:
Bảng 4.6 Bảng tổng hợp nhóm 3
Tên thiết bị Kí hiệu I tt Aptpmat IdmA Cáp I cp I kt
Bảng 4.7 Bảng tổng hợp nhóm 4
Tên thiết bị Kí hiệu Itt Aptpmat IdmA Cáp Icp Ikt
Máy mài sắc vạn năng 22 2,41 C60a 32 4G1,5 31 26,67 Máy mài dao cắt gọt 21 7,22 C60a 32 4G1,5 31 26,67
Máy ép kiểu trục khuỷu 24 4,81 C60a 32 4G1,5 31 26,67
Bể tắm có đốt nóng 68 9,62 C60a 32 4G1,5 31 26,67
•Thanh góp tại tủ phân phối:
•Thanh góp tại tủ động lực 5
Thông số aptomat
Bảng 4.8 Bảng tổng hợp nhóm 5
Tên thiết bị Kí hiệu I tt Aptpmat IdmA Cáp I cp I kt
Lò điện kiểu buồng 31 72,17 NC100H 80 4G10 87 66,67
Lò điện kiểu đứng 32 60,14 NC100H 80 4G10 87 66,67
Lò điện kiểu bể 33 72,17 NC100H 80 4G10 87 66,67
Bảng 4.9 Bảng tổng hợp nhóm 6
Tên thiết bị Kí hiệu Itt Aptpmat IdmA Cáp Ic p Ikt
Máy tiện ren 43 24,06 C60a 32 4G1,5 31 26,67 Máy tiện ren 44 16,84 C60a 32 4G1,5 31 26,67 Máy tiện ren 45 12,03 C60a 32 4G1,5 31 26,67
Thông số cáp
•Cáp từ TBAPX về tủ phân phối: 3x240+95 có chiều dài l= 63,4 m ro= 0125(Ω/km) →RC1= 7,925mΩ
•Cáp từ tủ phân phối đến thủ động lực 5: 4G70
4.5.1 Tính toán ngắn mạch tại điểm N1
2 I N1 = 62 5, kAAptomat M40 cóI dmC = 75kA thỏa mãn yêu cầu.
