Đồ Án môn học thiết kế hệ thống cung cấp Điện Đề tài thiết kế hệ thống cung cấp Điện cho nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp

Cụ thể đó có thể là các công trình dân dụng, khu dân cưhay công trình phúc lợi, … Xác định đúng phụ tải điện tính toán có vai trò rất quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống cung

Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định theo phương pháp suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

- p0: Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/ m 2 ).

- F: Diện tích được chiếu sáng ( m 2 )

Phân xưởng có diện tích:

Phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí là:

Q cspx = P cspx tg ( φ cs ),096∗0,75= 9,072 (kVAr )

Phụ tải làm mát

Xưởng được làm mát nhân tạo bằng hệ thống quạt thông gió cho nhà xưởng Phụ tải thông thoáng và làm mát cho phân xưởng dược tính dựa theo lượng khí trao đổi trong không gian nhà xưởng Trình tự các bước tính toán như sau:

Bước 1: Xác định thể tích nhà xưởng:

V = chiều dài x chiều rộng x chiều cao ( m 3 ).

Bước 2: Tính tổng lượng khí trao đổi:

Bước 3: Tính số lượng quạt thông gió cần dùng:

Bước 4: Phụ tải tính toán thông thoáng và làm mát:

- X: là số lần thay đổi không khí (lần/ giờ).

- Q: là lưu lượng gió của quạt ( m 3 /h).

- Pđm: là công suất định mức của một thiết bị (kW).

Ta có số liệu của phân xưởng:

V= 36 x 24 x 7,5 = 6480 ( m 3 ) (Dài: 36m; rộng: 24m; cao: 7,5m). Đối với phân xưởng sửa chữa thiết bị điện thì số lần thay đổi khí: X = 40 (lần/ giờ)

Tổng lượng khí trao đổi:

Tra catalog quạt thông gió công nghiệp ta chọn được quạt thông gió

1100x1100 Nako với các thông số kỹ thuật sau:

Số lượng quạt cần dùng cho phân xưởng:

N = Tg/Q = 259200/32000 = 8,1(thiết bị). Để đảm cho việc làm mát và thông thoáng, ta chọn số lượng quạt là N = 10 Phụ tải thông thoáng và làm mát:

Quạt thông gió model FT - 1100sử dụng động cơ dây đồng 100% hiệu suất cao cosφ= 0,9 => tg φ =0,48

Xác định phụ tải tính toán động lực của nhà xưởng xí nghiệp

Phân xưởng gồm có tổng số 45 thiết bị động lực Toàn bộ các thiết bị đều sử dụng nguồn 3 pha và có công suất khác nhau, nên cần phải phân nhóm thiết bị điện để thuận tiện cho việc tính toán và xác định được phụ tải tính toán một cách chính xác.

Phân loại và nhóm phụ tải trong xưởng ta dựa trên một số nguyên tắc cơ bản sau:

+ Các thiết bị trong một nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng ( điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất,…).

+ Các thiết bị trong nhóm nên cùng có chế độ làm việc ( điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và cung cấp điện sau này).

+ Các thiết bị trong nhóm nên được phân bố để tổng công suất các nhóm chênh lệch là ít nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các thiết bị cung cấp điện).

Theo đề tài được giao, ta có mặt bằng của nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp hình 1.1:

Hình 1 1 Mặt bằng nhà xưởng

Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng phân xưởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị phụ tải như sau:

- Nhóm 1: 1,2,3,8,9,10,11,17,18,19,20,22,27 được trình bày ở bảng (1.1)

- Nhóm 2: 4,5,6,7,12,13,14,15,16,23,24 được trình bày ở bảng (1.2)

- Nhóm 3: 21,28,29,30,32,33,34,35,36,37,38 được trình bày ở bảng (1.3)

- Nhóm 4: 25,26,31,39,40,41,42,43,44,45 được trình bày ở bảng (1.4)

+) Thông số các thiết bị trong nhóm

Bảng 1- 1: Các thiết bị nhóm 1

STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ đồ mặt bằng

Hệ số k sd Cos φ Hệ số công suất đặt

- Hệ số công suất trung bình của nhóm 1: cos φ tb = ∑ Pi cos φ i

- Hệ số ksd của nhóm 1: k sd = ∑ Pi k sdi

- Xác định số thiết bị hiệu quả nhóm 1: Ta thấy thiết bị có công suất lớn nhất là 41 kW nên số thiết bị trong nhóm có công suất lớn hơn hoặc bằng

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P 1 = 41(kW )

Hệ số thiết bị hiệu quả: n hq =n∗n h q ¿ ∗0,33=4,29

Hệ số cực đại k max của nhóm 1: k max =1 +1,3 √ n hq 1−k ∗k sd ∑ sd ∑ +2 =1+ 1,3 √ 4,29∗0,35+2 1− 0,35 =1,56

Xác định phụ tải động lực của nhóm 1:

Hệ số k sd Cos φ Hệ số công suất đặt

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P 1 V (kW )

Hệ số thiết bị hiệu quả: n hq =n∗n h q ¿ ∗0,27 =2,97

Hệ số cực đại k max của nhóm 2: k max =1+1,3 √ n hq 1−k ∗k sd ∑ sd ∑ + 2 =1+1,3 √ 2,97∗0,32 1− 0,32 +2 =1,62

STT Tên thiết bị Kí hiệu trên sơ Hệ số k sd Cos φ Hệ số công suất đặt

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P 1 T (kW )

Hệ số cực đại k max của nhóm 3: k max =1+ 1,3 √ n hq 1−k ∗k sd ∑ sd ∑ +2 =1+1,3 √ 5,72∗0,35 1−0,35 + 2 =1,52

Cos φ Hệ số công suất đặt (kW)

- Tổng công suất của n1 thiết bị: P 1 X( kW )

Hệ số cực đại k max của nhóm 4: k max =1+1,3 √ n hq 1−k ∗k sd ∑ sd ∑ + 2 =1+1,3 √ 5,9∗0,497 1−0,497 +2 =1,42

Bảng 1- 5: Kết quả tính toán phụ tải động lực 4 nhóm

Nhóm cos φ K sd P ttdl ( kW ) Q ttdl ( kVAr )

Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Phụ tải tác dụng (động lực) của toàn phân xưởng:

Trong đó k đt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng, lấy kdt = 0,8.

Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng:

Phụ tải toàn phần của phân xưởng kể cả chiếu sáng:

P ttpx = P dltpx + P cspx + P lm 1,736+ 12,096+7,5= 211,332(kW )

Q ttpx =Q dltpx +Q cs +Q lm !9,592+ 9,072+3,6 #2,264 (kVAr)

2 +Q ttpx 2 = √ 211,332 2 +232,264 2 ≈ 314( kVA) cosφ px= P S ttpx ttpx

Nhận xét: Phân xưởng có hệ số công suất trung bình bằng 0,67 nên việc bù công suất khá lớn để công suất đạt 0,9.

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 1

[1] Ninh Văn Nam (chủ biên), “Giáo trình Cung cấp điện”, NXBGD, 2016.

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt trạm biến áp cho phân xưởng

Vị trí của trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của mạng điện Nếu vị trí của trạm biến áp đặt quá xa phụ tải thì có thể dẫn đến chất lượng điện áp bị giảm, làm tổn thất điện năng Nếu phụ tải phân tán thì việc đặt các trạm biến áp gần chúng có thể dẫn đến số lượng trạm biến áp tăng, chi phí cho đường dây cung cấp lớn và như vậy hiệu quả kinh tế sẽ giảm.

Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc bên trong phân xưởng.

- Vị trí đặt trạm biến áp cần thỏa mãn:

+ An toàn và liên tục cấp điện

+ Thao tác, vận hành, quản lí dễ dàng

+ Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ

+ Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp

+ Tổng tổn thất công suất trên cả đường dây là nhỏ nhất

+ Gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đi tới

+ Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt), có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra

Căn cứ vào sơ đồ bố trí các thiết bị trong phân xưởng thấy rằng các phụ tải được bố trí với mật độ cao trong nhà xưởng nên không thể bố trí máy biến áp trong nhà Vì vậy nên đặt máy phía ngoài nhà xưởng ngay sát tường như hình dưới đây

Hình 2 1 Vị trí đặt máy biến áp

Chọn công suất và số lượng máy biến áp

- Chọn số lượng máy biến áp Việc lựa chọn MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện.

+ Các phụ tải loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết

+ Các phụ tải loại II có thể đặt từ 1 đến 2 MBA

 Các phụ tải loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ). Ở đây, phân xưởng này có công suất nhỏ S tt = 314 kVA Hơn nữa phân xưởng sửa chữa cơ khí thường đặt tại các khu công nghiệp thuộc phụ tải loại

II, do vậy để tiết kiệm chi phí đầu tư, vận hành và phù hợp với công suất thực ta lựa chọn dùng 1 máy biến áp.

Lựa chọn và thông số của máy biến áp

Stt= 314 (kVA) Nên ta chọn máy biến áp công suất 400 kVA> Stt/khc

Lấy khc=1, vì chọn máy biến áp do Việt Nam chế tạo.

Số lượng MBA: 1 chiếc Máy Biến Áp 3 Pha 400 kVA do Công ty Cổ phần Chế tạo biến áp Thiết bị điện Đông Anh Hà Nội sản xuất.

Bảng 2- 1: Thông số máy biến áp

Tổn hao không tải (kW)

Tổn hao có tải (kW)

(Thông số lấy từ Catalog của sản phẩm từ công ty CP Thiết Bị Điện Đông Anh) [2]

Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:

Là loại sơ đồ mà các phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn Ưu điểm: có ưu điểm là nối dây dễ dàng, các phụ tải được cung cấp ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành và bảo quản.

Nhược điểm: vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị đóng cắt lớn.

Phạm vi ứng dụng: thường dùng khi cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng (phụ tải loại I và II)

Là loại sơ đồ trong đó các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây nối với nguồn. Ưu điểm: vốn đầu tư thấp do tổng chiều dài đường dây ngắn và số thiết bị đóng cắt ít.

Nhược điểm: độ tin cậy không cao thậm chí còn thấp do khi gặp sự cố thì toàn bộ phụ tải đều bị ảnh hưởng Để tránh nhược điểm này người ta chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên thiết kế chỉnh định bảo vệ rơle phức tạp

Phạm vi ứng dụng: chỉ dùng sơ đồ này để thiết kế cho các phụ tải ít quan trọng (phụ tải loại III)

Là loại sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh. Ưu, nhược điểm: vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy cũng không quá thấp

Phạm vi ứng dụng: đây là loại sơ đồ rất hay được dùng trong thực tế bởi các phụ tải quan trọng và ít quan trọng đan xen nhau Những phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia những phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại thành 1 nhóm và cấp điện bằng đường dây chính

2.4.1 Các phương án cấp điện

 Phương án 1: Tủ phân phối đặt ở sát tường bên trong nhà xưởng và đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 2 Sơ đồ cấp điện phương án 1

 Phương án 2: Tủ phân phối đặt ở sát tường bên trong nhà xưởng và đi dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 3 Sơ đồ cấp điện phương án 2

2.4.2 Tính chọn dây cho sơ đồ cấp điện

 Phương án 1: Tủ phân phối đặt ở sát tường bên trong nhà xưởng và đi dây hình tia cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 4.Sơ đồ đi dây phương án 1 2.4.2.1 Chọn cáp điện từ lưới 22kV về trạm biến áp 150m

- Dòng điện trong dây dẫn cao áp

I cp ≥ I tt 1 k 1 k 2 [1] k 1 : là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của dây cáp về nhiệt độ của môi trường xung quanh. k 2 : là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của dây cáp về số dây được đặt cùng một máng.

Chọn k 1=1 và k 2 =0,78 (dựa theo “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4-500kV” của Ngô Hồng Quang – trang 286) [3]

Do đó ta chọn cáp AC-35) [1]

+ Dòng điện cho phép ngoài trời :130 (A)

+ Điện trở r 0 = 0,92 Ωm/km, điện kháng x 0=0,308 Ωm/km

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: + Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

+ Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi

Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp.

L: Chiều dài đường dây từ nguồn tới trạm biến áp, L = 150 (m). ΔAA = 211,332 2 +232,264 2

2.4.2.1 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối tổng

Do đó ta chọn cáp hạ áp một lõi đồng, cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo (CVV).

+ Đường kính dây dẫn: 26,1 mm

+ Đường kính tổng thể: 35,3 mm

(Tra bảng 4.11-tr234 “sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV” – Ngô Hồng Quang) [3]

- Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc vận hành bình thường:

L: Chiều dài đường dây từ trạm biến áp tới tủ phân phối, L = 15 (m).

 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi ΔAU =0,372( V ) < 10%.0,4 kV

2.4.2.2 Từ tủ phân phối chính tới tủ chiếu sáng

L: Chiều dài đường dây từ tủ phân phối tới tủ chiếu sáng, L = 13 (m).

 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi ΔAU =2,9 (V ) < 10%.0,4 kV

2.4.2.3 Từ tủ phân phối chính đến tủ thông thoáng làm mát

L: Chiều dài đường dây từ tủ phân phối tới tủ làm mát, L = 15 (m).

 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi ΔAU =2,08 (V ) < 10%.0,4 kV

2.4.2.1 Từ tủ phân phối chính tới tủ động lực nhóm 1

L: Chiều dài đường dây từ tủ phân phối tới tủ động lực nhóm 1, L = 33 (m).

 Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố: một dây bị đứt, lúc này tổn thất gấp đôi ΔAU =2,2(V ) < 10%.0,4 kV

2.4.2.4 Các tủ ĐL 2,ĐL 3 và ĐL4 tính tương tự như tủ ĐL 1

Bảng 2- 2: Các thông số dây cáp được chọn và các loại tổn thất của PP1 Đoạn dây L

Nguồn -TBA 150 211,3 314 8,24 130 7,5 AC-35 0,92 0,308 0,91 37,53TBA-TPP 15 211,3 314 477,1 742 35,3 CVV 0,047 0 0,186 580,05TPP-ĐL1 33 50,83 74,74 113,6 165 13,96 CVV 0,524 0 1,1 805,89

TPP-ĐL2 45 53,8 89,65 136,2 204 9,0 CVV 0,387 0 1,17 1167,8 TPP-ĐL3 8 54,4 90,61 137,7 204 9,0 CVV 0,387 0 0,21 212,07 TPP-ĐL4 28 80,67 110,5 167,9 242 10,7 CVV 0,268 0 0,81 764,45

 Phương án 2: Tủ phân phối đặt ở sát tường bên trong nhà xưởng và đi dây hỗn hợp hình tia và phân nhánh cấp điện cho các tủ động lực và làm mát, chiếu sáng.

Hình 2 5 Sơ đồ đi dây phương án 2 Bảng 2- 3: Các thông số dây cáp được chọn và các loại tổn thất của PP2 Đoạn dây L

Nguồn -TBA 150 211,3 314 8,24 130 7,5 AC-35 0,92 0,308 0,91 37,53 TBA-TPP 15 211,3 314 477,1 742 35,3 CVV 0,047 0 0,186 580,05 TPP-A1 20 124,2 186,5 283,4 312 20,0 CVV 0,184 0 0,57 1068,3

A1-ĐL1 12 50,83 74,74 113,5 122 12,2 CVV 0,84 0 0,64 469,78 A1-ĐL2 25 53,8 89,65 136,2 148 13,1 CVV 0,635 0 1,07 1064,5 TPP-A2 18 135,1 200,4 304,5 312 20,0 CVV 0,184 0 0,56 1109,6 A2-ĐL3 8 54,4 90,61 137,7 148 13,1 CVV 0,635 0 0,35 348,1 A2-ĐL4 10 80,67 110,5 167,9 174 14,4 CVV 0,497 0 0,5 506,3

So sánh và chọn phương án tối ưu

Bảng 2- 4: So sánh các phương pháp

Tổn thất điện năng (1 năm) (kWh)

1 8,37 3908,1 Tổn hao điện áp lớn nhất nhưng tổn hao điện năng nhỏ nhất và chọn ít cấp dây nhất (hạn chế được kinh phí nhưng vẫn đảm bảo an toàn).

2 6,986 5381,6 Tổn hao điện áp nhỏ hơn PP1 nhưng lại phải chọn nhiều cấp dây hơn (tăng kinh phí mua những cấp dây lớn đắt tiền) và tổn hao điện năng cao hơn.

→ Ta chọn phương pháp 1 làm phương án đi dây cho phân xưởng.

Chọn dây dẫn đến các thiết bị của phân xưởng

Ta có công thức theo [1]

Bảng 2- 5: Chọn dây dẫn cho từng thiết bị

S tt < 15 kVA S tt >15 kVA Thiết bị S tt (kVA) Chiều dài (m) Thiết bị S tt (kVA) Chiều dài (m)

2.6.1 Chọn dây dẫn cho thiết bị có Stt < 15 kVA

2.6.2 Chọn dây dẫn cho thiết bị có Stt > 15kVA

Hình 2 6 Mặt bằng đi dây của phân xưởng

[2] Công ty cổ phần chế tạo thiết bị điện Đông Anh, “Catalog của máy biến áp”, 2008.

[3] Ngô Hồng Quang, “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4-500 kV”,NXBKH&KT, 2002.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Tính toán ngắn mạch

Việc tính toán ngắn mạch cho phân xưởng sửa chữa thiết bị diện, sẽ giúp ta lữa chon một cách chính sác các thiết bị đóng cắt, bảo vệ cho hệ thống cấp điện của phân xưởng Dựa vào cơ sở lý thuyết ở trên, đối với phân xưởng sửa chữa thiết bị điện, có nguồn cấp điện cho nhà xưởng lấy từ đường dây 22kV cách nhà xưởng 150m

3.1.1 Ngắn mạch phía cao áp

Chọn dây cao áp là dây AC- 35 có R0=0,92 (Ω/km) và X0=0,308 (Ω/km) [1] có chiều dài L0m, S cdm 400(kVA) Điện kháng hệ thống:

Tổng trở kháng ngắn mạch:

Giá trị dòng xung kích:

Với hệ số xung kích kxk =1,9 (ngắn mạch đầu cao áp của máy biến áp)

3.1.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp Điện trở đầu ra của trạm biến áp: Trạm biến áp có 1 máy biến áp Đông Anh -

400 kVA có thông số như sau:

Bảng 3- 1: Thông số máy biến áp

Tổn hao không tải ΔPP0 (kW)

Tổn hao có tải ΔPPN (kW)

(Thông số lấy từ Catalog của sản phẩm từ công ty CP Thiết Bị Điện Đông Anh)[2]

- Điện trở máy biến áp:

- Điện kháng máy biến áp

- Tổng trở máy biến áp:

3.1.2.1 Tính điểm ngắn mạch tại điểm N TPP

- Sơ đồ thay thế: Điện trở của dây cáp (CVV(1x400)) cách điện PVC loại nửa mềm có r0=0,047 (Ω/km) và x0=0 (Ω/km) [3] từ TBA tới TPP có L m :

+ Điện trở: R TTP r L 0 TBA TPP  0,047.0,015 0,0007( ) 

+ Điện kháng:X TPP x L 0 TBA TPP  0.0,015 0( ) 

+ Tổng trở ngắn mạch đến điểm Z TPP :

TPP TPP BA TPP BA

- Dòng điện ngắn mạch tại điểm NTPP:

√ 3 0,017 ,26( kA ) Với điện áp trung bình: U tb =1,05 U dm =1,05.0,4=0 , 42( kV )

Giá trị dòng xung kích:

Với kxk = 1,2[1] khi MBA có SđmB = 100 ÷ 1600 kVA và UN% =4%.

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:

I xkTPP = q xk I NTPP =1,04 14,26= 14,83 (kA ) với qxk = √ 1+2 (1−k xk ) 2 = √ 1+ 2.(1−1,2) 2 = 1,04[1]

3.1.2.2 Tính điểm ngắn mạch tại điểm N1

+ Điện trở của dây cáp đồng CVV(1x35) có r0= 0,524 (Ω/km) và x0=0 (Ω/ km) [3] từ TPP tới ĐL1 là:

Tổng trở kháng ngắn mạch đến điểm N1:

Z N1 ¿ √ ( R¿ ¿TPP + R BA + R ĐL 1 ) 2 + ( X TPP + X BA + X ĐL 1 ) 2 ¿ ¿ √ (0,0007 +0,005+0,017) 2 +( 0+0,016+ 0) 2 =0,028 (Ωm)

Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1:

√ 3 0,028 =8,66 ( kA) Với điện áp trung bình: U tb =1,05 U dm =1,05.0,4=0 , 42( kV )

Giá trị dòng xung kích: i xkĐL 1 = k xk √2 I N 1 = 1,2.√2.8,66= 14,7 (kA )

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:

I xkĐL 1 =q xk I N 1 =1,04 8,66=9,0 (kA ) với qxk = √ 1+2 (1−k xk ) 2 = √ 1+ 2.(1−1,2) 2 = 1,04[1]

Tính tương tự cho các tủ động lực khác ta được:

Bảng 3- 2: Dòng ngắn mạch trên từng tủ động lực Điểm ngắn mạch

3.1.2.3 Tính điểm ngắn mạch N PT

Xác định dòng ngắn mạch tại điểm ĐL1-T1.1: Đường dây cáp từ ĐL1- thiết bị số 1 (CVV_1x1,0: r0 = 18,1 Ω/km; x0 = 0 Ω/km)

Tổng trở ngắn mạch đến điểm ĐL1-T1.1 ta có:

NPT TPP BA ÐL ÐL T TPP BA PT ÐL T

Dòng điện ngắn mạch tại điểm ĐL1-T1.1là :

Dòng ngắn mạch xung kích là :

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích là:

Các phụ tải khác tính toán tương tự, ta có kết quả như bảng sau:

Bảng 3- 3: Các thông số tính toán ngắn mạch từng vị trí Điểm ngắn mạch ZN (Ω) IN (kA) ixk(kA) Ixk.hd (kA)

Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp

Ta có dòng điện định mức của MBA:

Dòng điện lớn nhất và lâu dài đi qua cầu chì chính là dòng quá tải, thường trong nhưng giờ cao điểm thường cho phép máy biến áp quá tải 25%

Từ đó ta có công thức:

Trong đó: k là hệ số quá tải (k=1,25 đối với trạm một máy) [1]

=> Từ các thông số trên ta lựa chọn chọn cầu chì tự rơi do Chance (Mỹ) sản xuất có thông số như sau:

Bảng 3- 4: Thông số của cầu chì

Loại U đm (kV) I N (kA) I đm (A)

- Chọn và kiểm tra điều kiện: Điện áp định mức của dao cách ly phải lớn hơn diện áp định mức:

Dòng cưỡng bức của dao cách ly chính là dòng quá tải của máy biến áp:

Icb: Là dòng điện cưỡng bức (dòng điện làm việc lớn nhất) (A) k: hệ số quá tải (k=1,25 đối với trạm một máy) [1]

=>Từ các thông số kỹ thuật trên ta lựa chọn dao cách ly NPS 24 B1-K4J2 do ABB sản xuất có thông số như sau:

Bảng 3- 5: Thông số của dao cách ly

Loại Udm (kV) I đm (A) I N max ( )kA

3.2.3 Chọn máy cắt Điện áp định mức của dao cách ly phải lớn hơn diện áp định mức

Dòng cưởng bức của máy cắt chính là dòng quá tải của máy biến áp:

Với: k=1,25 đối với chạm một máy[1]

 Tra catalog ACB Mitsubitsi [4] nên ta chọn được máy cắt điện cao áp do Mitsubishi chế tạo có thông số như sau:

Bảng 3- 6: Thông số của máy cắt

Loại Udm (V) I đm (A) I cdm (kA)

- Chọn nơi lắp đặt: Đấu chống sét van vào trạm vừa đảm bảo an toàn cho dao cách ly vừa thuận tiện cho việc sửa chữa thay thế chống sét van Tuy nhiên phải thêm một dao cách ly và có không gian để lắp đặt.

- Chọn và kiểm tra điều kiện: Đối với các chống sét van, khi chọn chống sét van phải thỏa mãn điều kiện sau:

Trong đó: Umax là điện áp dây ở chế độ vận hành cực đại của hệ thống: max (1,05 1,1) dm 1,05.22 23,1( )

Vì lưới điện là trung tính nối đất trực tiếp nên chọn ke = 1,4[1]

Chọn van chống sét do Siemens chế tạo có các thông số như sau:

Bảng 3- 7: Thông số của van chống sét

Loại Vật liệu Uđm (kV) Dòng phóng điện định mức (kA) Vật liệu vỏ

Chọn thiết bị hạ áp

3.3.1 Chọn tủ phân phối chính

Tủ phân phối của phân xưởng đươc lắp đặt 1 Aptomat tổng và 4 Aptomat nhánh bảo vệ các tủ động lực và chiếu sang-làm mát:

-Chọn và kiểm tra điều kiện:

Tra catalog tủ phân phối hạ thế MSB của Công ty TNHH Điện Công Nghiệp EQH ta chọn được tủ phân phối như trong bảng:

Bảng 3- 8: Thông số của tủ phân phối

Tên sản phẩm Điện áp làm việc (VAC)

Dòng điện vào ra lớn nhất (A)

3.3.2 Chọn tủ động lực Điều kiện chọn tủ động lực:

U đm tủ ≥ U đm mạng 80(V )[1] nhom dmra dm

Tra catalog tủ động lực do LS sản xuất ta được các thông số như trong bảng:

Bảng 3- 9: Thông số của tủ động lực

Hãng Tên sản phẩm U đm (V) I đm ( A) Kích thước, mm

3.3.3 Chọn thanh cái và sứ đỡ a, Chọn thanh cái

+ Chọn thanh cái cho tủ phân phối chính

Dòng điện tính toán chạy qua thanh cái:

√ 3 0,38 G7,07 ( A) Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: k k I 1 2 cp  I lv max = 477,07 (A)[1] k 1: hệ số liên quan đến nhiệt độ, lấy k 1 =1 [1] k 2: hệ số xét đến làm mát khác tiêu chuẩn (phụ thuộc vào số lượng đường cáp cạnh tranh nhau) Lấyk 2 1[1]

Chọn thanh cái đồng tiết diện F@x40(mm 2 ) có I cpb5 (A)

Khả năng ổn định động: cp  tt [1]

Momen chống uốn của thanh cái là:

Dòng điện ngắn mạch xung kích: i xk =1,2.√ 2 I N $,2( kA)

Dự định đặt 3 thánh cái 3 pha cách nhau a cm

Dự định để khoảng cách các sứ trên 1 pha là l0 cm

Momen uốn tính toán khi thanh dẫn có 3 nhịp [1]:

20.10 = 21,29 ( kGcm) Ứng suất tính toán [1]:

Thanh cái làm bằng đồng nên  cp  1400( kG cm / 2 )

Ta có:  cp   tt  212,9( kG cm / 2 ) nên thanh cái thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt.

Kết luận: Vậy thanh cái hạ áp của tủ phân phối đã chọn đảm bảo yêu cầu

+ Chọn thanh cái cho các tủ động lực

Tính toán lựa chọn thanh cái cho các tủ động lực tương tự như chọn thanh cái hạ áp ở trên Ta có kết quả như bảng sau:

Bảng 3- 10: Thông số thanh cái của các tủ động lực

Tủ Loại thanh cái (mm) Thiết diện

(Tra bảng 7.2-tr362 “sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4-500kV” – Ngô Hồng Quang) [3] b, Chọn sứ đỡ

+ Chọn sứ đỡ trong tủ phân phối:

Kiểm tra lực ép tác động lên đầu sứ F cb :

Trong đó: F cp = 0,6 F ph (lực cho phép tác động lên sứ được quy định) [1] k: hệ số hiệu chỉnh; k = H’/ H [1]

H: là chiều cao sứ (cm)

H’: là chiều dài từ chân sứ đến tâm tiết diện thanh cái

Giả sử ta chọn sứ cách điện SM 40 có: Udm = 12kV; chiều dài H = 40mm, trọng lượng 56g, lực nén Fph= 45kN.

F tt =1,76.10 −2 l a i xkpp =2,13 kG [1] ¿> F cp k=1,5.2,13=3,2(kG )

Ta thấy F cp ≥ F tt k nên sứ đã chọn thỏa mãn yêu cầu.

+ Chọn sứ đỡ trong các tủ động lực:

Tính toán tương tự ta chọn sứ đỡ chung cho các tủ là sứ cách điện SM 40 có:

Udm = 12kV, chiều dài H = 40mm, trọng lượng 56g, lực nén Fph = 45kN.

+ Chọn aptomat cho tủ phân phối

• Chọn điện áp định mức

• Chọn dòng điện định mức

• Chọn dòng cắt định mức

Tra catalog MCCB ABN803c-500A do LS chế tạo ta được các thông số cơ bản như sau:

Bảng 3- 11: Thông số aptomat cho tủ phân phối

Tương tự như chọn cho tủ phân phối ta sẽ chọn đến các tủ động lực và các thiết bị trong phân xưởng Ta có bảng sau: (chọn aptomat hãng LS chế tạo tra theo catalog MCCB LS) [4]

Bảng 3- 12: Thông số aptomat cho các tủ động lực

Tủ Loại Số cực U đm

Chọn thiết bị đo lường

3.4.1 Chọn máy biến dòng điện

Máy biến dòng (BI) biến các giá trị dòng sơ cấp xoay chiều lớn thành các dòng thứ cấp xoay chiều có trị số nhỏ để phục vụ cho các thiết bị đo lường.

 Chọn điện áp định mức:

 Chọn dòng điện định mức:

Tra catalog Biến dòng BI do Công ty thiết bị đo điện GELEX [6] chế tạo ta được các thông số sau:

Bảng 3- 13: Thông số của máy biến dòng

Kiểu Dòng sơ cấp(A) Dòng thứ cấp (A) Số vòng dây sơ cấp Dung lượng

(VA) Cấp chính xác Trọng lượng(kg)

3.4.2 Chọn Ampe kế và Volt kế

 Căn cứ vào việc chọn máy biến dòng BI ta chọn được đồng hồ đo lường:

+ Tra catalog của nhà sản xuất Selec ta chọn được ampe kế có thông số như trong bảng sau [7]:

Bảng 3- 14: Bảng thông số của Ampe kế

Hãng sản xuất Mã sản phẩm Dải đo Kích thước Cấp chính xác

Tra catalog của nhà sản xuất Lightstar ta chọn được volt kế có thông số như trong bảng sau [8]:

Bảng 3- 15: Bảng thông số của Volt kế

Hãng sản xuất Mã sản phẩm Dải đo Kích thước Cấp chính xác

3.4.3 Chọn công tơ đo điện năng

Do sử dụng biến dòng BI 600/5 A nên chọn công tơ điện 3 pha EMIC MV3E4 5A do Tổng công ty CP thiết bị điện GELEX sản xuất là công tơ điện

Bảng 3- 16: Bảng thông số của công tơ điện Điện áp danh định Tần số Dòng định mức Dòng quá tải Cấp chính xác

Nhận xét và đánh giá

Công suất các phụ tải của nhà xưởng khá lớn, mà quy mô nhà xưởng nhỏ khó cho việc tính toán và chọn thiết bị

Khi tính toán ngắn mạch thì bỏ qua điện trở, điện kháng của hệ thống thanh cái và các thiết bị bảo vệ: aptomat, dao cách ly…

[2] Công ty cổ phần chế tạo thiết bị điện Đông Anh, “Catalog của máy biến áp”, 2008.

[3] Ngô Hồng Quang, “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4-500 kV”, NXBKH&KT, 2002.

[4] Tập đoàn điện Mitsubishi, “Catalogue thiết bị đóng cắt Mitsubishi”, 2012.

[5] Ngô Hồng Quang & Vũ Văn Tẩm, “Giáo trình thiết kế cấp điện”, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2009.

[6] Công ty cổ phần thiết bị điện GELEX, “Catalog máy biến dòng hạ thế”, 2015.

[7] Công ty cổ phần thiết bị điện Selec, “Catalog Product”, 2022.

[8] Công ty cổ phần thiết bị điện Lightstar, “Catalog Analog Meter (KAB)”, 2016.

[9] Công ty cổ phần thiết bị điện GELEX, “Catalog Công tơ điện 3 pha loạiMV”, 2015.

TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

Thiết kế hệ thống nối đất

Yêu cầu: Tính toán nối đất cho nhà xưởng 24m x 36m tổng công suất được cấp bởi một máy biến áp 22/0,4 (kV) công suất 500 (kVA), điện trở suất đo được mùa khô là 200(Ωm).

Vì nguồn cấp 500 (kVA) nên theo quy định bảng 5.5 [10] cần phải tính toán sao cho điện trở nối đất R yc ≤ 4 ().

Chọn lưới nối đất hình chữ nhật có chiều rộng l 1 $ m , chiều dài 36m như hình 4.1 Mỗi chiều dùng 4 điện cực ngang với 60 cọc Chọn điện cực ngang là lá thép dẹp dài a = 6m kích thước 40 x 5 (mm) còn cọc thép là góc 60x60x6 (mm) dài l = 3m, đường kính điện cực d = 57mm Cọc được chôn ở độ sâu t t =0,8 m Bố trí như hình 4.2

Hình 4 2 Sơ đồ các cọc điện cực Điện trở suất tính toán k m =1,4bảng 5.2 [10] p= p đo k m 0.1,4(0(Ωm) Điện trở tản bảng 5.3 [9]

Vì R =3,87 ( Ω)

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Xưởng Xí Nghiệp Công Nghiệp
Tác giả	Trần Tuấn Anh
Người hướng dẫn	Ninh Văn Nam
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện
Thể loại	Đồ Án Môn Học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	1,79 MB