Phần Sinh viên Nhiệm vụ Xác định phụtải tính toánPXSCCK vàtoàn nhà máyTạ Kim Long20181626-Tính toán nhóm phụ tải 1,2 PXSCCK-Xác đinh tâm và vẽ biểu đồ phụ tảiPhạm Văn MinhThiết kế mạngđi
Giới thiệu về nhà máy
Các số liệu ban đầu
1 Phụ tải điện của nhà máy
2 Phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK)
3 Điện áp nguồn: U = 35 kV hoặc 22kVđm
4 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp trạm biến áp khu vực:
5 Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: Dùng dây nhôm lõi thép (AC) treo trên không.
6 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: l = 12 km
7 Công suất của nguồn điện: Vô cùng lớn
8 Nhà máy làm việc 3 ca, T = 4500 giờmax
Bảng 1: Phụ tải của nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương
TT Tên phân xưởng Công suất đặt (kW) Loại hộ tiêu thụ
1 Phân xưởng (PX) tiện cơ khí 1800 I
3 Phân xưởng lắp ráp số 1 1000 I
4 Phân xưởng lắp ráp số 2 1200 I
5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán III
6 Phòng thí nghiệm trung tâm 200 III
7 Phòng kiểm định thử nghiệm 500 I
10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích
Bảng 2: Danh sách thiết bị của PX SCCK
TT Tên thiết bị Số lượng Nhãn máy Pđm (kW)
9 Máy mài tròn vạn năng 1 3A130 2,8
26 Bể dầu có tăng nhiệt 1 - 2,5
31 Máy nén cắt liên hợp 1 Hb31 1,7
Bộ phận sửa chữa điện
41 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 - 3
44 Dao cắt vật liệu cách điện 1 - -
48 Bể ngâm tầm có tăng nhiệt 1 - 3
53 Bàn thử nghiệm thiết bị 1 - 7
54 Dao cắt có tay đòn 1 BMC-101 -
56 Lò điện để luyện khuôn 1 - 5
57 Lò điện để nấu chảy babit 1 - 10
58 Lò điện để nạp thiếc 1 - 3,5
59 Lò điện để đổ babit 1 - -
64 Máy uốn các tấm nóng 1 C-237 1,7
69 Chỉnh lưu Sêlênium 1 BCA-bM 0,6
Hình 1: Sơ đồ mặt bằng toàn nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương
9 12 13 14 Bộ phận lắp ráp Bộ phận hàn hơi 34
8 Bộ phận máy công cụ 19
Trạm bơm nước, ngưng tụ
Bộ phận sửa chữa điện 42
Kho vật liệu phụ tùng
Hình 2: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sửa chữa cơ khí
Xác định phụ tải tính toán cho nhà máy
Tính toán phụ tải cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc tương tự nhau,
- Tổng công suất định mức của các nhóm phụ tải nên xấp xỉ nhau, hơn nữa tổng số phụ tải của các nhóm cũng nên xấp xỉ nhau và nên trong khoảng 8 đến 12 phụ tải.
- Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau.
Từ các cơ sở trên, ta phân thành các nhóm phụ tải sau:
TT Tên thiết bị Kí hiệu trên bảng
2 Máy mài tròn vạn năng 9 1 2,8 2,8
Theo bảng trên ta có:
- Hệ số công suất của nhóm là:
�㕐�㕐�㕐�㕐� 㕐 ℎ ó � 㕐 ==0,452
- Hệ số sử dụng của nhóm là:
Kiểm tra để loại bỏ các nhóm thiết bị có công suất nhỏ:
Tên thiết bị SL Pđm
2 Máy mài tròn vạn năng 1 2,8 2,8 2,11%
Như vậy nhóm phụ tải nhỏ có tổng công suất nhỏ hơn 5% tổng công suất của tất cả các nhóm (không cần xét đến nhóm phụ tải nào khi tính nhq) là: các nhóm 2,8kW, 4,5kW
Do đó chỉ xét các nhóm với:
Tổng số thiết bị: n=8 (thiết bị)
- Tổng công suất định mức nhóm: Pdm8,3 (kW)
Từ công thức suy ra: nhq*=0,89 Suy ra nhq=n*nhq*=8*0,89=7,12 ~ 7 thiết bị Tra bảng với ksd = 0,162, nqh=7 ta được kmax =2,48
Cos�㕐nhóm =0,452 suy ra tg�㕐=1,97
- Phụ tải tính toán nhóm 1 là:
Ptt=kmax*ksd*Pdmnhóm=2,48*0,162*132,9S,39 kW
Qtt=Ptt*tg�㕐S,39*1,975,18 kVAr
Theo bảng trên ta có:
TT Tên thiết bị Kí hiệu trên bảng Số lượng Công suất Pdm(kW)
4 Bể dầu có tăng nhiệt 26 1 2,5 2,5
7 Máy nén cắt liên hợp 31 1 1,7 1,7
- Hệ số công suất của nhóm là:
- Hệ số sử dụng của nhóm là:
- Kiểm tra để loại bỏ các thiết bị có công suất nhỏ:
TT Tên thiết bị SL Pđm (kW Pđmi Tỷ lệ %
4 Bể dầu có tăng nhiệt 1 2,5 2,5 16,89%
7 Máy nén cắt liên hợp 1 1,7 1,7 11,49%
Như vậy nhóm phụ tải nhỏ có tổng công suất nhỏ hơn 5% tổng công suất của tất cả các nhóm (không cần xét đến nhóm phụ tải nào khi tính nhq) là: các nhóm 0,1kW Do đó chỉ xét các nhóm với:
- Tổng công suất định mức nhóm: Pdm,7 kW
Tra bảng ta có: nhq*=0,80 Suy ra nhq=n*nhq*=9*0,8=7,2 ~ 7 thiết bị.
Tra bảng với ksd = 0,253, nqh=7 ta được kmax =2,1.
Cos�㕐nhóm =0,584 suy ra tg�㕐=1,39
- Phụ tải tính toán nhóm 2 là:
Ptt=kmax*ksd*Pdmnhóm=2,1*0,253*14,8=7,86 kW
Qtt=Ptt*tg�㕐=7,86*1,39,93 kVAr
TT Tên thiết bị Kí hiệu trên bảng
3 Bể ngâm dung dịch kiềm 41 1 3 3
7 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 48 1 3 3
11 Bàn thử nghiệm thiết bị 53 1 7 7
Theo bảng trên ta có:
- Hệ số công suất của nhóm là:
- Hệ số sử dụng của nhóm là:
- Kiểm tra để loại bỏ các thiết bị có công suất nhỏ:
TT Tên thiết bị SL Pđm
3 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 3 3 11,4%
7 Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 1 3 3 11,4%
11 Bàn thử nghiệm thiết bị 1 7 7 28,6%
Như vậy nhóm phụ tải nhỏ có tổng công suất nhỏ hơn 5% tổng công suất của tất cả các nhóm (không cần xét đến nhóm phụ tải nào khi tính nhq) là: các nhóm 0,65kW; 1kW;1,2kW.
Do đó chỉ xét các nhóm với:
Tổng số thiết bị: n=6 (thiết bị) > 5
Tổng công suất định mức nhóm: Pdm!,8 (kW)
Suy ra nhq=n=6 (thiết bị)
Tra bảng với ksd = 0,65, nqh=6 ta được kmax =1,3
Cos�㕐nhóm =0,78 suy ra tg�㕐=0,8
- Phụ tải tính toán nhóm 3 là:
Ptt=kmax*ksd*Pdmnhóm=1,3*0,65*26,3",23 kW
Qtt=Ptt*tg�㕐",23*1,3,84 kVAr
TT Tên thiết bị Kí hiệu trên bảng
3 Lò điện để luyện khuôn 56 1 5 5
4 Lò điện để nấu chảy babit 57 1 10 10
5 Lò điện để nạp thiếc 58 1 3,5 3,5
8 Máy uốn các tấm nóng 64 1 1,7 1,7
Theo bảng trên ta có:
- Hệ số công suất của nhóm là:
- Hệ số sử dụng của nhóm là:
- Kiểm tra để loại bỏ các thiết bị có công suất nhỏ:
TT Tên thiết bị Số lượng
3 Lò điện để luyện khuôn 1 5 12,9%
4 Lò điện để nấu chảy babit 1 10 25,77%
5 Lò điện để nạp thiếc 1 3,5 9,02%
8 Máy uốn các tấm nóng 1 1,7 4,3%
Như vậy nhóm phụ tải nhỏ có tổng công suất nhỏ hơn 5% tổng công suất của tất cả các nhóm (không cần xét đến nhóm phụ tải nào khi tính nhq) là: các nhóm 0.65kW,1.5kW,1.7kW,0.6kW
Do đó chỉ xét với các nhóm
- Tổng công suất định mức của nhóm : Pđm = 34.35kW
Tra bảng ta có: nhq*=0,80 Suy ra nhq=n*nhq*=8*0,8=6,4 ~ 6 thiết bị. Tra bảng với ksd =0,523, nqh=6 ta được kmax =1,44
Cos�㕐nhóm =0,742 suy ra tg�㕐nhóm=0,9
- Phụ tải tính toán nhóm 1 là:
Ptt=kmax*ksd*Pdm-nhom=1,44*0,742*38,8A,45 kW
2.1.2 Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Chọn thiết bị chiếu sáng là đèn sợi đốt => cos�㕐 =1 => tg�㕐=0
Tra bảng ta được σ:16(W/m2), chọn σ W/m2 và S40m2
2.1.3 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng
Chọn Kđt=0.8 vì có 4 nhóm thiết bị.
- Xác định phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí
Chọn thiết bị chiếu sáng là đèn sợi đốt => cos�㕐 =1 => tg�㕐=0
Tra bảng ta được σ:16(W/m2), chọn σ W/m2 và S40m2
- Phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí:
Sttpx= = 178,5kVA cos�㕐px=0,624
Tính toán phụ tải các phân xưởng còn lại
- Chọn thiết bị chiếu sáng là đèn sợi đốt:
=> cos�㕐cs=1 => tg�㕐=0 => Qcs=0
- Bảng phụ tải các phân xưởng của nhà máy.
Xác định phụ tải tính toán của nhà máy:
Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy:
Kđt: Hệ số đồng thời Lấy bằng 0,8 (do nhà máy có 9 phân xưởng)
- Phụ tải tính toán của từng phân xưởng:
- Phụ tải tác dụng tính toán của nhà máy:
- Phụ tải phản kháng tính toán của nhà máy:
- Phụ tải biểu kiến tính toán của toàn nhà máy:
Hệ số công suất của toàn nhà máy: cos�㕐 = = 0,84
TT Tên phân xưởng(PX) Pđ kW Knc S m 2 σ
W/m 2 cos � 㕐 Pđl kW Qđl kVAr Pcs kW Ptt kW Qtt kVAr Stt kVA
6 Phòng thí nghiệm trung tâm 200 0,6 1440 20 0,8 120 90 28,8 148,80 90,00 173,90
7 Phòng kiểm định thử nghiệm 500 0,6 1440 15 0,8 300 225 21,6 321,60 225,00 392,49
Xác định tâm phụ tải và biểu đồ phụ tải
- Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ I được xác dịnh theo công thức:
- Góc chiếu sáng của từng phân xưởng được xác định theo công thức:
- Tâm phụ tải được xác đinh phỉ thoả mãn mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu tức Pi Li * đạt giá trị cực tiểu.
Trong đó: Pi và Li công suất và khoảng cách của phụ tải thứ I tới tâm phụ tải.
- Ta xác định toạ độ tâm phụ tải theo biểu thức sau:
Si Xi Si Yi Si Zi
Xo, Yo, Zo toạ độ tâm phụ tải.
Xi, Yi, Zi, Si toạ độ và công suất của phụ tải thứ i.
Trong công thức trên toạ độ z ít được chú ý!
- Bảng xác định Ri và của các phân xưởng:
TT Tên phân xưởng Pcs
6 Phòng thí nghiệm trung tâm 28,8 148,8 173,9 78,0 44,0 1,3 69,7
7 Phòng kiểm định thử nghiệm 21,6 321,6 392,49 120,0 38,0 2,0 24,2
- Mạng cao áp trong phương án có điện áp 35kV từ TPPTT đến 4 trạm BAPX Trạm PPTT có 2 phân đoạn thanh góp nhận điện từ 2 lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về.
- Với 4 TBA, thì 3 trạm mỗi trạm có 2 máy và 1 TBA có 1 máy nhận điện trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng, ta sử dụng 7 máy điện cấp 35kV cộng them 1 máy cắt phân đoạn thanh góp cấp 35kV ở TPPTT, tổng cộng là 8 máy cắt điện.
- Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án 3:
Trong đó: n: Số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến.
M: Giá máy cắt, M0000USD (35kV)
Tỷ giá quy đổi tạm thời: 1 USD = 22,645.10 (VNĐ) 3 d Chi phí tính toán của phương án 3
- Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện tử chỉ tính đến giá thành cáp, máy biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án, các thành phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến:
- Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây:
- Chi phí tính toán Z của phương án 3: 3
+ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây:
Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT) nhận điện từ hệ thống về cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp 35 kV xuống 0,4 kV cung cấp cho các phân xưởng.
Hình 8: Sơ đồ phương án 4 a Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA.
Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 3.2.1 ta có bảng kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng.
Bảng 3.14: Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 4.
T ng sốố vốốn đầều t cho tr m biềốn áp: Kổ ư ạ B@60.10 (đ) 6
- Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA:
Trong đó: n: Số máy biến áp ghép song song t: Thời gian MBA vận hành, với MBA vận hành suốt năm: t60 (h)
42 τ: Thời gian tổn thất công suất lớn nhất Tra phụ lục 1.4 với nhà máy chế tạo đồng hồ đo chính xác có T E00 (h) nên:max ΔP0, ΔP : Tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn mạch củaN
Stt: Công suất tính toán của TBA
SđmB: Công suất định mức của MBA
- Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.15
Bảng 3.15: Kết quả tính toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án 4
Tên MBA Số máy St
T ng t n thầốt đi n năng trong các TBA: ΔAổ ổ ệ B!1228,26 (kWh) b Chọn đường dây và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên đường dây trong mạng điện:
- Chọn cáp từ TPPTT về các TBA phân xưởng
+ Cáp cao áp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế J Với nhà máy cơ khí côngkt nghiệp địa phương làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất TmaxH00 (h), sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 2.10 trang 31 TL2 tìm được J =3,1 (A/mmkt 2). + Tiết diện kinh tế của cáp:
+ Nếu cáp từ TBATG về các TBAPX là cáp lộ kép thì:
+ Nếu cáp từ TBATG về các TBAPX là cáp lộ đơn thì:
+ Dựa vào trị số F tính được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất sau đókt kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:
Trong đó: khc=k k1 2 k1: Hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1=1 k2: Hệ số tùy chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, lấy k2=0,93
Isc: Dòng điện xảy ra sự cố khi đứt một cáp
Isc=2Imax nếu 2 cáp đặt trong một rãnh (cáp lộ kép), khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm
Isc=Imax nếu 1 cáp đặt trong một rãnh (cáp lộ đơn)
+ Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến các TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo yêu cầu ΔU cp
Bảng 3.16: Kết quả chọn cáp của phương án 4. Đường cáp F
Thành 琀椀ềền (10 3 đ) TPPTT-B1
T ng sốố vốốn đầều t cho đổ ư ường dầy: KD4470.10 (đ) 3
* Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây.
- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:
Trong đó: n: Số đường dây đi song song
- Kết quả tính toán ghi trong bảng 3.17
Bảng 3.17: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 4 Đường cáp F (mm 2 ) L (m) R0 (Ω/km) R (Ω) St (kVA) ΔP (kW)
T ng t n thầốt cống suầốt tác d ng trền dầy dầẫn: ΔPổ ổ ụ D=0,18 (kW)
*Tổn thất điện năng trên đường dây.
Trong đó: τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Ứng với Tmax = 4500 (h) thì τ = 2886,21 (h) c Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án 4.
- Mạng cao áp trong phương án có điện áp 35kV từ TPPTT đến 5 trạm BAPX Trạm PPTT có 2 phân đoạn thanh góp nhận điện từ 2 lộ dây kép của đường dây trên không đưa điện từ hệ thống về.
- Với 5 TBA, thì 4 trạm mỗi trạm có 2 máy và 1 TBA có 1 máy nhận điện trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp Vậy trong mạng cao áp của phân xưởng, ta sử dụng 9 máy điện cấp 35kV cộng them 1 máy cắt phân đoạn thanh góp cấp 35kV ở TPPTT, tổng cộng là 10 máy cắt điện.
- Vốn đầu tư mua máy cắt trong phương án 4:
Trong đó: n: Số lượng máy cắt trong mạng cần xét đến.
M: Giá máy cắt, M0000USD (35kV)
Tỷ giá quy đổi tạm thời: 1 USD = 22,645.10 (VNĐ) 3 d Chi phí tính toán của phương án 4
- Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện tử chỉ tính đến giá thành cáp, máy biến áp và máy cắt điện khác nhau giữa các phương án, các thành phần giống nhau đã được bỏ qua không xét đến:
- Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây:
- Chi phí tính toán Z của phương án 4: 4
+ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây:
3.3.5 Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án
- Từ những kết quả tính được, ta có kết quả cho ở bảng 3.18
Bảng 3.18: Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án.
Phương án Vốn đầu tư
Tổn thất điện năng (kWh)
Chi phí 琀 nh toán ()
Phương án 1 và 2 do tổn thất lớn, sử dụng nhiều chủng loại MBA nên không phải lựa chọn tối ưu Trong hai phương án 3 và 4 thì phương án 3 có vốn đầu tư và chi phí tính toán nhỏ hơn phương án 4, tổn thất điện năng chênh lệch không đáng kể so với vốn đầu tư.
Vậy, chọn phương án 3 làm phương án thiết kế.
3.4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.
3.4.1 Chọn dây dẫn từ TBATG về TPPTT.
- Đường dây cung cấp từ TBATG của hệ thống về TPPTT của nhà máy dài 13 (km) Sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
- Với mạng cao áp có T lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế J TraMax kt bảng 4.1 (trang 143 TL2) với dây dẫn AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất TMax 4800 (h) ta có J = 1,1 (A/mmkt 2).
- Dòng điện tính toán chạy trên dây dẫn:
- Tiết diện kinh tế của cáp:
- Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 35 (mm ) Tra phụ lục bảng 2 TL5 với dây dẫn AC – 2
- Kiểm tra dây dẫn theo sự cố:
Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện sự cố.
- Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
Với dây dẫn AC - 35 có khoảng cách trung bình học giữa các dây D = 2 (m), tratb bảng 6 TL5 được r = 0,91 (Ω/km) và x = 0,445 (0 0 /km).
Vì đường dây là lộ kép nên:
Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Vậy ta chọn dây AC-35.
3.4.2 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện.
Tính toán ngắn mạch là điều kiện để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn khi có ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch để tính toán lựa chọn khí cụ điện là dòng điện ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của lưới điện quốc gia lên cho phép tính gần đúng điện kháng lưới điện hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm phân phối trung tâm và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của lưới điện được thể hiện như hình vẽ.
Hình 9: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch a Sơ đồ nguyên lý.
TBATG: Trạm biến áp trung gian.
TPPTT: Trạm phân phối trung tâm.
TBAPX: Trạm biến áp phân xưởng.
MC: Máy cắt đầu nguồn và cuối nguồn của đường dây cung cấp điện. ĐDK: Đường dây trên không. b Sơ đồ thay thế.
HT: Hệ thống điện quốc gia
Zd: Tổng trở của đường dây trên không
Zci: Tổng trở của cáp.
- Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần phải tính toán 5 điểm ngắn mạch sau:
+ N: Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp.
+ Ni(i =1 4): Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng dùng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm
- Điện trở và điện kháng của đường dây:
Trong đó: r0, x : Điện trở và điện kháng trên 1km dây dẫn 0 l: Chiều dài đường dây
- Dòng điện ngắn mạnh được tính theo công thức::
ZNi: Tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch cần tính ( Ω)
Utb: Điện áp trung bình của đường dây.
- Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: Đường cáp F
Bảng 3.19: Thông số của đường dây trên không và cáp.
- Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp phân phối trung tâm:
- Tính điểm ngắn mạch N tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B :1 1
Tính tương tự ta thu được các thông số ở các điểm ngắn mạch N như sau i
Bảng 3.20: Kết quả tính toán ngắn mạch. Điểm ngắn mạch
3.4.3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện.
1 Trạm phân phối trung tâm
- Trạm phân phối trung tâm là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy nên 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 Do đó sơ đồ cần phải thoả mãn các điều kiện cơ bản như: đảm bảo cung cấp điện liên tục theo theo yêu cầu của phụ tải, rõ ràng và thuận tiện cho việc vận hành và xử lý sự cố, an toàn khi sửa chữa và hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
- Nhà máy cơ khí thiết kế được xếp vào hộ tiêu thụ loại II nên trạm phân phối của nhà máy được cung cấp bởi 2 đường dây nối với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp bằng máy cắt hợp bộ Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt 1 máy biến áp 3 pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35kV Trên thanh góp phân đoạn còn đặt các chống sét van để chống sét truyền từ đường dây vào trạm.
Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy
Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn
3.4.1 Chọn dây dẫn từ TBATG về TPPTT.
- Đường dây cung cấp từ TBATG của hệ thống về TPPTT của nhà máy dài 13 (km) Sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
- Với mạng cao áp có T lớn, dây dẫn được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế J TraMax kt bảng 4.1 (trang 143 TL2) với dây dẫn AC có thời gian sử dụng công suất lớn nhất TMax 4800 (h) ta có J = 1,1 (A/mmkt 2).
- Dòng điện tính toán chạy trên dây dẫn:
- Tiết diện kinh tế của cáp:
- Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 35 (mm ) Tra phụ lục bảng 2 TL5 với dây dẫn AC – 2
- Kiểm tra dây dẫn theo sự cố:
Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện sự cố.
- Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
Với dây dẫn AC - 35 có khoảng cách trung bình học giữa các dây D = 2 (m), tratb bảng 6 TL5 được r = 0,91 (Ω/km) và x = 0,445 (0 0 /km).
Vì đường dây là lộ kép nên:
Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Vậy ta chọn dây AC-35.
3.4.2 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện.
Tính toán ngắn mạch là điều kiện để kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn khi có ngắn mạch trong hệ thống Dòng điện ngắn mạch để tính toán lựa chọn khí cụ điện là dòng điện ngắn mạch 3 pha Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của lưới điện quốc gia lên cho phép tính gần đúng điện kháng lưới điện hệ thống thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm phân phối trung tâm và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế của lưới điện được thể hiện như hình vẽ.
Hình 9: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch a Sơ đồ nguyên lý.
TBATG: Trạm biến áp trung gian.
TPPTT: Trạm phân phối trung tâm.
TBAPX: Trạm biến áp phân xưởng.
MC: Máy cắt đầu nguồn và cuối nguồn của đường dây cung cấp điện. ĐDK: Đường dây trên không. b Sơ đồ thay thế.
HT: Hệ thống điện quốc gia
Zd: Tổng trở của đường dây trên không
Zci: Tổng trở của cáp.
- Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần phải tính toán 5 điểm ngắn mạch sau:
+ N: Điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp.
+ Ni(i =1 4): Điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng dùng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm
- Điện trở và điện kháng của đường dây:
Trong đó: r0, x : Điện trở và điện kháng trên 1km dây dẫn 0 l: Chiều dài đường dây
- Dòng điện ngắn mạnh được tính theo công thức::
ZNi: Tổng trở từ hệ thống điện đến điểm ngắn mạch cần tính ( Ω)
Utb: Điện áp trung bình của đường dây.
- Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: Đường cáp F
Bảng 3.19: Thông số của đường dây trên không và cáp.
- Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp phân phối trung tâm:
- Tính điểm ngắn mạch N tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B :1 1
Tính tương tự ta thu được các thông số ở các điểm ngắn mạch N như sau i
Bảng 3.20: Kết quả tính toán ngắn mạch. Điểm ngắn mạch
3.4.3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện.
1 Trạm phân phối trung tâm
- Trạm phân phối trung tâm là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy nên 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 Do đó sơ đồ cần phải thoả mãn các điều kiện cơ bản như: đảm bảo cung cấp điện liên tục theo theo yêu cầu của phụ tải, rõ ràng và thuận tiện cho việc vận hành và xử lý sự cố, an toàn khi sửa chữa và hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
- Nhà máy cơ khí thiết kế được xếp vào hộ tiêu thụ loại II nên trạm phân phối của nhà máy được cung cấp bởi 2 đường dây nối với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn, liên lạc giữa 2 phân đoạn thanh góp bằng máy cắt hợp bộ Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt 1 máy biến áp 3 pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35kV Trên thanh góp phân đoạn còn đặt các chống sét van để chống sét truyền từ đường dây vào trạm.
Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào của trạm có tác dụng biến đổi dòng điện thành dòng 5A để cung cấp cho các dụng cụ đo lường và bảo vệ. a Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của trạm P PTT.
- Máy cắt trong trạm TPPTT gồm có 2 máy cắt trên đường dây trên không với trạm phân phối, một máy cắt phân đoạn giữa 2 thanh góp Trên mỗi phân đoạn thanh góp có
4 máy cắt nối thanh góp với các tuyến cáp cấp điện cho 4 trạm biến áp phân xưởng Một máy cắt nối giữ 2 phân đoạn thanh góp Các máy cắt có nhiệm vụ đóng cắt mạch điện cao áp đồng thời cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành, bảo trì, bảo dưỡng
- Căn cứ vào các số liệu kỹ thuật đã tính được của nhà máy, chọn các tủ máy cắt hợp bộ của Schneider loại F400 vì không cần bảo trì Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng điện định mức 1250 (A).
- Các điều kiện chọn máy cắt F400:
+ Dòng điện cắt định mức:
+ Dòng điện ổn định cho phép:
+ Vì thanh dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động.
Bảng 3.21: Thông số máy cắt đặt tại TPPTT
0 36 40 25 b Lựa chọn và kiểm t ra biến áp đo lường BU.
- BU có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kì xuống 100V hoặc 100/ phục vụ mạch đo lường bảo vệ và điều khiển tín hiệu Ngoài chức năng thông thường, trong BU còn có cuộn tam giác hở có tác dụng báo trạm đất 1 pha.
- BU được chọn theo điều kiện điện áp đinh mức:
Chọn BU loại 3 pha 5 trụ 4MS56, kiểu trụ do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số như sau:
Bảng 3.22: Thông số kĩ thuật của BU loại 4MS56
Thông số kỹ thuật 4MS36
U chịu đựng tần số công nghiệp 1
Tải định mức (VA) 400 c Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI:
- Máy biến dòng điện BI có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kì xuống 5A (hoặc 1A và 10A) để phục vụ đo lường, điều khiển tự động hóa và bảo vệ.
- BI được chọn theo điều kiện:
+ Dòng điện sơ cấp định mức: Khi sự cố, MBA có thể quá tải 30% nên BI chọn theo dòng cưỡng bức qua máy biến áp có công suất lớn nhất trong mạng là 1000 (kVA).
Vậy, chọn BI loại 4MA76 kiểu hình trụ do hãng SIEMENS chế tạo, có các thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 3.23: Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME16
Thông số kỹ thuật 4ME1
Uchịu đựng tần số công nghiệp 1(kV) 70
Lựa chọn chống sét van.
- Chống sét van là một thiết bị có tác dụng chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào TBA và TPP
- Chống sét van được chế tạo ở nhiều cấp điện áp Với nhà máy thiết kế, ta chọn chống sét van theo cấp điện áp Uđmm 5(kV).
Chọn loại chống sét van do hãng SIEMENS chế tạo có U 6(kV), loạiđm
2 Trạm biến áp phân xưởng.
3 trạm biến áp phân xưởng B , B , B mỗi trạm đặt 2 máy biến áp còn trạm B đặt1 2 4 3
1 MBA Vì các trạm biến áp phân xưởng đặt không xa trạm PPTT nên ở phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì Dao cách ly dùng để cách ly MBA khi sửa chữa còn cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho MBA Phía hạ áp đặt Aptomat tổng và Aptomat nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng Aptomat phân đoạn Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và đơn giản cho việc bảo vệ, chọn phương thức cho 2 MBA
51 làm việc độc lập (aptomat phân đoạn của thanh cái hạ áp ở trạng thái cắt) Chỉ khi nào 1 MBA bị sự cố mới sử dụng Aptomat phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với MBA sự cố.
Hình 10: Sơ đồ TBAPX đặt 2MBA và đặt 1MBA cấp điện cho phụ tải 0,4kV
Hình 11: Sơ đồ đấu nối biến áp B3, đặt 1 MBA
Hình 12: Sơ đồ đấu nối các TBA đặt 2 MBA: B1, B2, B4. a Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp:
Cầu dao hay còn gọi là dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mạng điện và không mạng điện, tạo khoảng cách an toàn trông thấy, phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện Dao cách ly cũng có thể đóng cắt dòng không tải của MBA nếu công suất máy không lớn lắm.
Cầu dao được chế tạo ở mọi cấp điện áp nhưng ta sẽ dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các TBA để dễ dàng cho việc mua sắm lắp đặt và thay thế Dao cách ly được chọn theo các điều kiện:
+ Dòng điện ổn định cho phép:
Chọn loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo với các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 3.24: Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC. b
Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp:
Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối
4.1.1 Chọn cáp từ TBA B về tủ phân phối của phân xưởng 2
- Phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ tiêu thụ loại 3 có:
- Vì chỉ có một cáp đi trong rãnh nên điều kiện chọn cáp là:
- Trong tủ hạ áp của TBA B , ở đầu đường dây đến tủ phân phối đã đặt một2
Aptomat loại NS400E do hãng Merin Gerin chế tạo có
Loại Số cực Un,V In,A Ik,KA
- Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng Aptomat:
Phụ lục B9.10 t296 - Giáo trình: Thiết kế cấp điện - Vũ Văn Tẩm, Ngô Hồng Quang, chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi, cách điện PVC do hãng LENS chế tạo loại 3*120+70 (tra sổ tay) có đặt trong hào cáp.
F,mm 2 d,mm M,kg/km r0,Ω/km ở Icb
Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lí.
4.1.2 Lựa chọn Aptomat cho tủ phân phối
Hình 13: Sơ đồ tủ phân phối
Các Aptomat được chọn theo điều kiện tương tự như đã trình bày ở mục 3.4.3 phần 2.c Chương 3 Từ Itt đã tính được ở trên ta dựa vào Phụ lục B4.1 t281 - Giáo trình: Thiết kế cấp điện - Vũ Văn Tẩm, Ngô Hồng Quang,và bảng 31.pl t421-Giáo trình cung cấp điện –Trần Quang Khánh kết quả lựa chọn Aptomat của Merin Gerin cho tủ phân phối được ghi ở bảng 4.1.
Bảng 4.1: Kết quả lựa chọn Aptomat của Merin Gerin cho tủ phân phối
Tuyềốn cáp Lo iạ Sốố c cự
4.1.3 Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực
Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) được đặt trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng Cáp được chọn theo điều kiện ổn định nhiệt khi có ngẵn mạch Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Trong đó: I là dòng đi n 琀t ệ nh toán c a nhóm ph t i (A)ủ ụ ả
Icp là dòng đi n phát nóng cho phépệ khc là h sốố điềều ch nh, lầốy ệ ỉ
- Điều kiện kiểm tra cáp phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng Aptomat:
Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực I (cho nhóm 1)
Cáp được bảo vệ bằng Aptomat có (kết quả từ phần trên) và
Theo điều kiện ta có:
Bảng 1-106, sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện, chọn cáp đồng 4 lõi cách điện
PVC do hãng LENS chế tạo có mã hiệu4G50 có
Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng cho phép:
Cáp được đặt trong hào cáp và đi riêng từng tuyến nên
Cáp đã chọn là hợp lí.
Các tuyến cáp khác tương tự, kết quả được ghi trong bảng sau:
Nhận thấy rằng tống cống suất phụ tải tính toán của các nhóm khá đồng đều nên ta có thể chọn cùng một loại cáp cho tất cả các nhóm, như vậy sẽ thuận tiện cho việc mua bán và thay thế, sửa chữa khi cần thiết.
Bảng 4.2: Kết quả chọn cáp từ TPP đến các TĐL
Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sữa chữa cơ khí để kiểm
để kiểm tra cáp và aptomat.
- Khi tính toán ngắn mạch ở phía hạ áp, ta xem MBA B là nguồn (được nối với2 hệ thống vô cùng lớn) nên điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không đổi khi ngắn mạch: Giả thiết này sẽ làm cho dòng ngắn mạch tính toán được lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ được điện áp trên thanh cái của TBAPX không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA Tuy nhiên, nếu với dòng ngắn mạch này mà các thiết bị được chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thế làm việc tốt trong điều kiện thực tế Để giảm nhẹ khối lượng tính toán, ở đây ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra xự cố nặng nề nhất. Khi cần thiết ta có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính toán cũng tiến hành tương tự.
- Sơ đồ nguyên lý thay thế cho sơ đồ đi dây từ TBA B cấp điện cho phân xưởng2 sửa chữa cơ khí, phân xưởng dập như hình 4.2 Trong đó:
+ Phân xưởng SCCK nhận điện từ thanh góp 1 (TG ) của trạm B 1 2
+ A nối giữa MBA B và TG 1 2 1
+ A đặt ở đầu và cuối đường cáp C1 nối với 2 thanh góp TG và TG 2 1 2
+ TG đặt trong tủ phân phối của phân xưởng SCCK.2
+ A là aptomat đặt ở đầu và cuối đường cáp C nhận điện từ tủ phân phối cấp3 2 điện cho tủ động lực 1 (TĐL ) TĐL có dòng điện tính toán lớn nhất nên có 1 1 khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất.
Hình 14: Sơ đồ nguyên lý
Hình 15: Sơ đồ thay thế
4.2.1 Các thông số của sơ đồ thay thế
Các thông số kỹ thuật của cáp và aptomat được tra từ “SỔ TAY LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ 0,4 ĐẾN 500KV của NGÔ HỒNG QUANG”
- Điện trở và trở kháng của MBA B2
Thông số kĩ thuật được tra từ bảng 1.5:
- Thanh góp TBA phân xưởng (TG1):
Thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (60x10) mm 2 Mỗi pha đặt 3 thanh
Khoảng cách trung bình hình học: D = 100 m
Tra PL4.11 (TL1), tìm được:
- Thanh góp tủ phân phối – TG2:
Thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (25x10) mm 2 Chiều dài: l = 1m
Khoảng cách trung bình hình học: D = 100 m
Tra PL4.11 (TL1), tìm được:
- Điện trở và điện kháng của aptomat:
Tra bảng 3.54 và bảng 3.55 (sổ tay lựa chọn ), tìm được:
Tra phụ lục B9.10 Tr296 – Giáo trình thiết kế cấp điện – Vũ Văn Tẩm, Ngô Hồng Quang:
Chiều dài: l = 47 m (khoảng cách từ TPP đến TĐL xa nhất)
Kiểm tra aptomat loại NS400N có:
Vậy các aptomat đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động
Kiểm tra cáp tiết diện 3x120+70 mm : 2
Tiết diện ổn định nhiệt của cáp :
Vậy chọn cáp 3x120+70 mm là hợp lí 2
Kiểm tra aptomat loại NS225N có:
Vậy các aptomat đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động
Kiểm tra cáp tiết diện 4G50 mm : 2
Tiết diện ổn định nhiệt của cáp :
Vậy chọn cáp 4G50 mm là hợp lí 2
4.3 Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng.
4.3.1 Lựa chọn cầu chì bảo vệ cho các thiết bị trong phân xưởng
Phụ lục B1-56 – Sổ tay tra cứu thiết bị cung cấp điện, lựa chọn cầu chì hạ áp kiểu ΠH do Liên Xô (cũ) chế tạo.
Chọn cầu chì cho nhóm I:
- Cầu chì bảo máy xọc 2,8kW
- Cầu chì bảo vệ máy mài tròn vạn năng 2,8kW
Tính toán tương tự với các thiết bị còn lại, kết quả được ghi trong bảng 4.4.
4.3.2 Lựa chọn dây dẫn từ tủ động lực tới thiết bị
Tất cả dây dẫn trong xưởng được chọn loại dây bọc do Liên Xô(cũ) chế tạo đặt trong ống thép kích thước 3/4”
- Dây từ tủ ĐL1 đến máy xọc 2,8kW
Chọn dây đơn mềm 2,5 có
- Dây từ tủ ĐL1 đến mài tròn vạn năng 2,8kW
Các thiết bị khác tính tương tự, kết quả được ghi trong bảng 4.4.
Bảng 4.3: Kết quả lựa chọn cầu chì trong các tủ động lực và cáp đến các thiết bị
Tên nhóm và thiết bị Kí hiệu Phụ tải Dây dẫn Cầu chì
Máy mài tròn vạn năng 9 2.8 7.09 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Máy phay vạn năng 11 7 17.72 ΠPTO 32 4 ΠH-4 100/40
Bể dầu có tăng nhiệt 26 2.5 6.33 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Máy nén cắt liên hợp 31 1.7 4.30 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Máy cưa kiểu đai 1 1 2.53 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Bể ngâm dung dịch kiềm 41 3 7.59 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Bể ngâm nước nóng 42 3 7.59 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Bể ngâm tẩm có tăng nhiệt 48 3 7.59 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Bàn thử nghiệm thiết bị 53 7 17.72 ΠPTO 32 4 ΠH-4 100/40
Bể khử dầu mỡ 55 3 7.59 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Lò điện để luyện khuôn 56 5 12.66 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Lò điện để nấu chảy babit 57 10 25.32 ΠPTO 32 4 ΠH-4 100/40
Lò điện để nạp thiếc 58 3.5 8.86 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Quạt lò đúc đồng 60 1.5 3.80 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Máy uốn các tấm nóng 64 1.7 4.30 ΠPTO 25 2.5 ΠH-2.5 100/30
Hình 16: Sơ đồ nguyên lí hệ thống cung cấp điện phân xưởng sửa chữa cơ khí