Giáo trính thiết kế cấp điện doc

So = 100 ÷200 KVA/ ha - Với khu công nghiệp nặng luyện kim, cơ khí, hoá chất, chế biến dầu mỏ … S0 = 300 ÷ 400 KVA/ ha Với một xí nghiệp, trong giai đoạn dự án khả thi thường biết sản lư

Trang 1

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO KHU VỰC CƠNG NGHIỆP

4.1 XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC THIẾT KẾ

Khi thiết hệ thống cấp điện cho khu công nghiệp , xí nghiệp hoặc nhà máy, thường có

3 giai đoạn sau :

1 Giai đoạn dự án khả thi :

Trong giai đoạn này các khu công nghiệp, nhà máy chưa xây dựng Cần xác định phụtải điện để chuẩn bị nguồn điện , thiết kế và xây dựng đường dây cao áp và trạm biếnáp trung gian thông tin thu nhận được trong giai đoạn dự án khả thi là rất ít , chỉ làdiện tích và sản lượng

Công thức xác định cho khu chế xuất hoặc khu công nghiệp thường căn cứ vào diện :

Stt = S0 D (4 1)Trong đó : S0 – suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (ha)

D – diện tích khu chế xuất hoặc khu công nghiệp (ha)Trị số s0 lấy như sau :

- Với khu công nghiệp nhẹ (dệt, may, giầydép, kẹo bánh ….)

So = 100 ÷200 (KVA/ ha)

- Với khu công nghiệp nặng (luyện kim, cơ khí, hoá chất, chế biến dầu mỏ …)

S0 = 300 ÷ 400( KVA/ ha) Với một xí nghiệp, trong giai đoạn dự án khả thi thường biết sản lượng, công thức xácđịnh phụ tải điện như sau :

(4 2) Trong đó :

a – suất điện năng chi phí để sản xuất 1 sản phẩm (kwh /sp)

M – sản lượng, tức là số sản phẩm một năm

Tmax – thời gian sử dụng công suất lớn nhất

Trị số a và Tmax tra sổ tay

Ví dụ1 : Yêu cầu xác định phụ tải điện cho một khu chế xuất trong giai đoạn dự án

khả thi, dự định sẽ xây dựng sau tải điện cho một khu chế xuất trong giai đoạn dự ánkhả thi, dự định sẽ xây dựng sau 5 năm, biết rằng khu chế xuất được xây dựng trêndiện tích 80(ha) và là khu công nghiệp nặng

Giải :

Vì chỉ biết duy nhất thông tin là diện tích, phụ tải điện của khu chế xuất xác dịnh theocông thức (4.1) Giả thiết các nhà máy trong khu đều được trang bị máy móc hiện đại,công nghệ cao, dây chuyền sản xuất tiên tiến, chọn suất phụ tải S0=400(KVA/ha)Phụ tải điện của khu chế xuất là :

Stt = S0.D = 400 80 = 32000(KVA)

Trang 2

Ví dụ 2 : Yêu cầu xác định phụ tải điện cho xí nghiệp sản xuất xe đạp, sản lượng một

vạn chiếc/ năm, dự định xây dựng sau 3 năm

Giải :

Thông tin về nhà máy tương lai là sản lượng, phải áp dụng công thức (4.2)

Tra cẩm nang với nhà máy sản xuất xe đạp có a0 = 200(kwh/xe) và Tmax = 5000(h), xácđịnh được phụ tải điện :

= 5000

10

= 400 (kw)Tiếp tục tra cẩm nang với nhà máy sản xuất xe đạp có cosφ = 0,6 sinφ = 0,8

Qtt = Ptt Tgφ = 400φ = 40000,,86= 533(kVAr)kVAr))

6 , 0

400

tt P

(kVAr)kVA)

2 Trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng :

Ở giai đoạn này, thông tin mà người thiết kế nhận được là công suất đặt của từng phânxưởng

Phụ tải tính toán của từng phân xưởng được xác định theo công thức

Ptt = Knc Pđ (4.3)

Qtt = Ptt tgφ (4.4)Trong đó : Knc – hệ số nhu cầu , tra sổ tay kỹ thuật số liệu thống kê của các xínghiệp , phân xưởng tương ứng

Cosφ – hệ số công suất tính toán , cũng tra sổ tay kỹ thuật, từ đó rút ratgφ

Pđ – công suất đặt của phân xưởng (kw)

Pđ = n P dmi

1 (4.5)

Pđmi – công suất định mức của từng máy (động cơ)

n – số máy (động cơ) đặt trong phân xưởng Trên đây là phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sángtrên một đơn vị diện tích

Pcs = P0 S (4.6) Với : P0 - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (w/m2)

S – diện tích chiếu sáng , ở đây là diện tích phân xưởng (m2)

Tùy theo yêu cầu, tính chất làm việc của các phân xưởng mà lấy trị số P0 thích hợpVới các phân xưởng cơ khí , luyện kim … P0 = 12÷15(w/m2)

Với các phân xưởng dệt, may, hóa chất … P0 = 15÷20(w/m2)

Với kho,bãi … P0 = 5÷10(w/m2)

Với xưởng thiết kế P0 = 25÷30(w/m2)

Với nhà hành chính P0 = 20÷25(w/m2)

Giáo trình thiết kế cấp điện Trang 91

Trang 3

Trong các phân xưởng sản xuất có các động cơ, người ta không dùng đèn tuýp (huỳnhquang ) mà dùng đèn sợi đốt Vì dèn tuýp ánh sáng không thật, khó phân biệt màu sắcchính xác, dễ gây mệt mỏi, hoa mắt, ảnh hưởng đến năng suất lao động và chất lượngsản phẩm Đèn tuýp thường dùng ở các xường thiết kế, phòng hành chính ,nhà khách

…

Phụ tải chiếu sáng phản kháng của phân xưởng xác định theo công thức

Qcs = Pcs.tgφ (4.7) Nếu dùng đèn sợi đốt cosφ = 1  tgφ = 0 Qcs = 0

Nếu dùng đèn sợi đốt cosφ = 1  tgφ = 0 Qcs = 0

Nếu dùng đèn huỳnh quang cosφ = 0,6÷0,8 tgφ = 0,75

Từ đây dễ dàng tính được phụ tải tính toán tòan phần của mỗi phân xưởng

SttPX = (kVAr)P ttPX P csPX) 2  (kVAr)Q ttPX Q csPX) 2 (4.8)Cuối cùng, phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải các phânxưởng có kể đến hệ số đồng thời

P  (4.11) CosφXN =

Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n =2 ÷4

Kđt = 0,9 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10 Với ý nghĩa là khi số phân xưởng càng lớn thì Kđt càng nhỏ Phụ tải tính toán xác địnhtheo các công thức trên dùng để thiết kế mạng cao áp của xí nghiệp

3 Trong giai đoạn thiết kế chi tiết

Đây là công đoạn cuối cùng trong quá trình thiết kế cấp điện cho xí nghiệp côngnghiệp Ở giai đoạn này, sau khi xí nghiệp đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng,

ta đã có các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị, biết được côngsuất và qúa trình công nghệ của từng thiết bị, người thiết kế có thể bắt tay vào thiết kếmạng hạ áp phân xưởng Số liệu đầu tiên cần xác định là cộng suất tính toán của từngđộng cơ và của từng nhóm động cơ trong phân xưởng

Với một động cơ

Ptt = Pđm ( 4.13) Với nhóm động cơ n ≤ 3

Trang 4

Ptt = n

í dmi

P (4.14) Với n ≥ 4 Phụ tải tính toán của nhóm động cơ xác định theo công thức

Ptt = Kmax Ksd 

n í dmi

Trong đó :

Ksd – hệ số sử dụng của nhóm thiết bị , tra sổ tay

Kmax – hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq

( số thiết bị dùng điện hiệu qủa )

Trình tự xác định nhq như sau :

- Xác định n1 – số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết

bị có công suất lớn nhất

- Xác định P1 – công suất của n1 thiết bị trên

P1 = 

1

n í dmi

n -tổng số thiết bị trong nhóm

P∑ - tổng công suất của nhóm

P∑ = 

n í dmi

P (4 18)

- Từ n* ; p* tra bảng tìm được nhq*

- Xác định nhqtheo công thức : nhq = n nhq* (4.19)

Bảng tra Kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4, khi nhq< 4 phụ tải tính toán được xác định theocông thức :

Ptt = n

í dmi

ti P

k (4.20)Với kti – hệ số tải Nếu không biết chính xác , có thể lấy trị số gần đúng như sau :

kt = 0.9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kt = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Cần lưu ý nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quiđổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq

Pqđ = Pđm k% (4.21)k% - hệ số đóng điện phần trăm

Cũng cần qui đổi công suất về ba pha đối với các thiết bị dùng điện một pha

Thiết bị một pha đấu vào điện áp pha

Pqđ = 3Pđm (4.22) Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây

Trang 5

Pqđ = 3Pđm (4.23) Phụ tải chiếu sáng phân xưởng cũng được xác định theo các công thức (3.6) và (3.7) ;Phụ tải động lực từng nhóm xác định theo (4.4) , (4.5)

Cuối cùng phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm

PttPX = kđt 

n í tti

P (4.24)

QttPX = kđt 

n í tti

P (4.25)

SttPX = (kVAr)P ttPX P cs) 2  (kVAr)Q ttPX Q cs) 2 (4.26)

4.2 VẠCH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN

Tùy theo qui mô của công trình công nghiệp có thể vạch ra sơ đồ cấp điện thích hợp.Với một xưởng cơ khí nhỏ, môt tổ sản xuất cơ khí hoặc một xưởng sửa chữa nông cụcông suất khoảng vài chục kw thì không cần thiết phải đặt một trạm biến áp riêng, chỉcần lấy một đường hạ áp từ trạm biến áp gần nhất (hình 4.1)

Sơ đồ cấp điện cho một xí nghiệp nhỏ, gồm một vài nhà xưởng, công suất khoảng vàitrăm kw nhất thiết phải xây dựng trạm biến áp riêng Hệ thống cấp điện cho xí nghiệploại này bao gồm một đường dây trung áp nhận điện từ hệ thống (trạm biến áp trunggian hoặc đường dây trung áp gần nhất ), một trạm biến áp xí nghiệp, một mạng lướihạ áp cấp điện cho các máy móc, thiết bị đặt trong xí nghiệp (hình 4.2)

Đối với các xí nghiệp lớn bao gồm hàng chục phân xưởng sản xuất công suất đặt lêntới hàng vạn kw thì hệ thống cấp điện cũng theo đó mà lớn hơn và phức tạp hơn (hình4.4) Tại xí nghiệp này phải xây dựng một trạm phân phối trung tâm (PPTT) nhậnđiện từ hệ thống về cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng Số lượng trạm biến ápphân xưởng có thể là 4,5 cho đến 9,10 tùy theo qui mô của xí nghiệp, công suất củacác phân xưởng và vị trí giữa chúng Phân xưởng lớn có thể đặt riêng một trạm biếnáp, vài ba phân xưởng nhỏ có thể dùng chung một trạm

Với xí nghiệp qui mô vừa có 2,3 trạm biến áp thì không nên xây dựng trạm phân phốitrung tâm vì không kinh tế Trường hợp này tốt nhất là đưa thẳng cáp trung áp cấpđiện đến từng trạm (hình 4.3)

Khó khăn lớn nhất gặp phải khi vạch sơ đồ cấp điện cho xí nghiệp qui mô lớn là việcquyết định số lượng và dung lượng các trạm biến áp phân xưởng, đồng thời với việcvạch sơ đồ nối dây từ tram PPTT đến các trạm biến áp Đây là bài toán tối ưu tổnghợp Thường người thiết kế phải vạch ra vài ba phương án mạng cao áp xí nghiệp, tiếnhành so sánh kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án tối ưu

để so sánh kinh tế tương đối giữa các phương án có thể dùng hàm chi phí tính toán

Z = (avh + atc )K + c ∆A (đ) (4.27) Trong đó

avh – hệ số vận hành, với trạm và đường dây cáp lấy avh = 0,1 ; với đường dâytrên không avh = 0,04;

Trang 6

atc – hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư, thường lấy atc = 0,1 ; 0,125 ; hoặc 0,2

K – vốn đầu tư, trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ cần kể nhữngphần khác nhau trong sơ đồ cấp điện

Nếu các phương án có số trạm biến áp cố định, giống nhau cả số lượng lẫn dung lượngthì vốn đầu tư K chỉ cần kể giá tiền đường dây mạng cao áp xí nghiệp

Trạm biến áp chung

Đường dây hạ áp

ngoài xưởng

Tủ phân phối của

xưởng

Cáp hạ áp từ tủ phân

phối đến các tủ động

lực

Các tủ động lực

Cáp đến từng động cơ

Các động cơ điện

Trạm BATG hoặc

đường dây trung áp

Đường day trungï áp

ngoài xí nghiệp

Trạm BA xí nghiệp

Cáp hạ áp từ tủ BA

đến các tủ PP

Các tủ phân phối

Cáp từ tủ PP đến các

tủ ĐL

Mạng cáp từ các tủ

ĐL đến từng động cơ

Trang 7

K = n K i L i

1

0 (4 28) Với : K0i – giá tiền 1m cáp tiết diện I , đ/m

Li – chiều dài tuyến cáp có tiết diện i , m

c – giá tiền 1kwh điện , đ / kwh

∆A – Tổn thất điện năng trên mạng cao áp xí nghiệp

∆A = ∆Pmax  = n i  i R i

U

Q P

2 2

. (4.29) Với : Pi ; Qi – công suất tác dụng và phản kháng chuyển tải trên tuyến dây I, điện trở

Ri

 - thời gian tổn thất công suất lớn nhất , tra đồ thị theo Tmax và cosφ, hoặc tínhtheo công thức

 = (0,124 + Tmax 10-4 )2 8760 (3.30)

Trạm BATG hoặc

Đường dâytrungï áp

ngoài xí nghiệp

Đường dây TA và

trạm BA trong xí

nghiệp

Cáp hạ áp từ tủ BA

đến các tủ PP

Cáp từ tủ PP đến các

tủ ĐL

Mạng cáp từ các tủ

ĐL đến từng động cơ

Trường hợp các phương án mạng cao áp có số lượng trạm biến áp khác nhau (hình4-5)Cần đưa cả phần trạm và mạng hạ áp vào so sánh Khi đó :

Z = (avh + atc)(KT +Kcc + Kch) + c. (∆PT +∆Pcc + ∆Pch) (4 31)

KT ; Kcc ; Kch – Giá tiền các trạm biến áp , cáp cao áp và hạ áp ;

∆PT ; ∆Pcc ; ∆Pch – Tổ thất công suất tác dụng trên trạm biến áp , mạng cáp cao áp vàhạ áp

Đ Đ Đ Đ

Trang 8

Các lượng tổn thất công suất trên cáp tính theo (3.30), còn tổn thất công suất trong cáctrạm biến áp xác định theo công thức sau :

S P n P n

∆Poi ; ∆PNi – tổn hao không tải và ngắn mạch của MBA có dung lượng SđmBi

n – số lượng máy trong trạm

Si – công suất toàn phần mà trạm I cần cung cấp

Trạm BATG hoặc

Đường day trungï áp

ngoài xí nghiệp

Trạm phân phối trung

tâm của xí nghiệp

Mạng cáp caọ áp của xí

nghiệp

Các trạm BA phân

xưởng

Đường cáp hạ áp từ BA

tới các phân xưởng

phânxưởng

Mạng cáp hạ áp từ các

tủ PP đến các tủ ĐL

Các tủ ĐL

Mạng cáp cấp điện cho

các động cơ

Các động cơ

Đ

L2

Đ

Li

Trang 9

4.3 THIẾT KẾ TRẠM PHÂN PHỐI, TRẠM BIẾN ÁP

1 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm

Như đã phân tích ở trên, chỉ nhưngõ xí nghiệp qui mô lớn mới cần xây dựng trạm phânphối trung tâm Những xí nghiệp này có ý nghĩa rất quan trọng về kinh tế, không thểđể mất điện Trường hợp này vì công suất rất lớn nếu dự phòng bằng máy phát sẽkhông có lợi bằng cách cấp điện bằng hai đường dây trung áp Vì thế ở trạm phânphối trung tâm nên dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn (hình 4.6)

Hình 4.6a, giới thiệu sơ đồ nguyên lý trạm PPTTsử dụng các tủ máy cắt (còn gọi làmáy cắt hợp bộ) trên tất cả các đầu vào đầu ra và liên lạc giữa hai phân đoạn thanhgóp Từ trạm BATG tới xí nghiệp có thể dùng dây trên không hoặc cáp Nếu dùngđường dây trên không thì trên mỗi phân đoạn thanh góp của trạn PPTT cần đặt thêm

Hình 4 -5a : Phương án 7 trạm BA

Trang 10

một chống sét van Với điện áp trung áp 22kv (hệ thống có trung tính nối đất trựctiếp) đặt biến áp đo lường 2 cuộn dây trên mỗi phân đoạn thanh góp, với điện áp trungáp 15kv (trung tính cách điện) phải đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp một MBA đolường có 3 cuộn dây, trong đó cuộn tam giác hở dùng phát hiện dòng chạm đất mộtpha.

Hình 4- 6b , giới thiệu sơ đồ nguyên lý trạm PPTT, trên đó mạch vào và phân đoạndùng máy cắt hợp bộ, các mạch ra dùng dao cắt phụ tải phối hợp với cầu chì (còn gọilà máy cắt phụ tải) Máy cắt hợp bộ thì làm việc an toàn và tin cậy hơn máy cắt phụtải nhưng cần vốn đầu tư lớn hơn Quyết định dùng loại nào là do khả năng kinh tế của

xí nghiệp Thường với mạch công suất lớn (cấp điện cho máy biến áp từ 750kVA trởlên) đặt máy cắt hợp bộ, còn với mạch công suất nhỏ hơn dùng máy cắt phụ tải Máybiến áp đo lường được bảo vệ bằng cầu chì

Trang 11

2 Sơ đồ trạm biến áp

Tùy theo mức độ quan trọng của phân xưởng mà quyết định đặt một hoặc hai biến áptrong một trạm Tùy theo điều kiện, phía cao áp trạm có thể đặt dao cách ly, cầu chì –dao cách ly Hình 4-7 giới thiệu một số sơ đồ điển hình các trạm biến áp phânxưởng ,hoặc trạm biến áp xí nghiệp nhỏ

Nếu phía cao áp trạm được cấp điện bằng đường dây trên không thì phải đặt chống sétvan Và phía hạ áp, nếu đi đến phụ tải bằng đường dây trên không thì cũng phải đặtchống sét van hạ áp Trong xí nghiệp, các trạm biến áp phân xưởng thường là trạmxây kín, thích hợp với các loại sơ đồ trên, nhưng nếu là trạm treo hoặc trạm cột (còngọi là trạm bệt) thì cũng có thể dùng cầu chì tự rơi thay cho bộ cầu dao cách ly – cầuchì Việc đặt máy cắt phía cao áp chỉ dùng cho trạm biến áp công suất lớn ở xa nguồn

3 Lựa chọn các thiết bị điện cao áp cho trạm PPTT và trạm biến áp

Các thiết bị điện: máy cắt, máy cắt phụ tải, dao cách ly, cầu chì, máy biến dòng, máybiến áp đo lường, sứ, được lựa chon theo các điều kiện ghi trong các bảng sau

Bảng 4.1 Lựa chọn máy cắt điện

Điện áp định mức , kv

Dòng điện lâu dài cho phép, A

Dòng điện cắt định mức , kA

Công suất cắt định mức , MVA

Dòng điện ngắn mạch xung kích , kA

(còn gọi là dòng ổn định động)

Dòng điện ổn định nhiệt

Trang 12

Trong ký hiệu dùng ở bảng trên

Uđm m - điện áp định mức của mạng điện ;

Icb – dòng cưỡng bức qua máy cắt ;

IN – dòng ngắn mạch Trong thiết ke hệ thống cung cấp điện coi ngắn mạch ở xa, dođó IN = I// = I∞

SN = 3UIN = 3UI//

ixk – dòng ngắn mạch xung kích ; ixk = 1,8 2I//

tđm.nh – thời gian ổn định nhiệt định mức = 5s hoặc 10s

tqđ – thời gian cắt (ngắn mạch xa nguồn )

Bảng 4.2 Lựa chọn máy cắt phụ tải

Dòng điện định mức , A

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép , kA

Dòng điện định mức của cầu chì, A

Dòng điện cắt định mức của cầu chì , A

Công suất cắt định mức của cầu chì , MVA

Bảng 4.3 Lựa chọn và kiểm tra dao cáh ly

Dòng điện lâu dài định mức , A

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép , kA

t

.

Bảng 4.4 Lựa chọn và kiểm tr)a cầu chì

Công suất cắt định mức của cầu chì , MVA

Dòng điện cắt định mức của cầu chì , kA

Trang 13

Bảng 4.5 Lựa chọn máy biến dòngφ = 400 điện

Dòng điện sơ cấp định mức , A

Phụ tải cuộn thứ cấp , VA

Hệ số ổn định động

Hệ số ổn định nhiệt

qd

t I

.



Bảng 4.6 Lựa chọn máy biến áp đo lườngφ = 400

Điện áp định mức (sơ cấp) , kv

Phụ tải một pha , VA

Sai số cho phép

Uđm BU ≥ Uđm m

S2đm ph ≥ S2 ph

N% = [N%]

Bảng 4.7 Lựa chọn thanh dẫn

Dòng phát nóng lâu dài cho phép, A

Khả năng ổn định động , kG/cm2

Khả năng ổn định nhiệt, mm2

k1= 1 với thanh dẫn đặt đứng

k1= 0,95 với thanh dẫn đặt nằm ngang

k2=hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mơi tr)ườngφ = 400

σcp- ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn

với thanh dẫn nhôm AT, có σcp= 700kG/ cm2;

với thanh dẫn đồng MT, có σcp= 1400kG/ cm2;

Giáo trình thiết kế cấp điện Trang

Trang 14

a- khoảng cách giữa các pha (tùy thanh dẫn cao , hạ áp ) , cm;

W – mô men chống uốn của các loại thanh dẫn , kGm

Bảng 4.8 Mô men chốngφ = 400 uốn của các loại thanh dẫn

Thanh chữ nhật Thanh chữ nhật

rỗng Thanhtròn Thanh trònrỗng Đặt đứng Đặt ngang



Bảng 4.9 Lựa chọn sứ cách điện

Lực cho phép tác động lên sứ , kG

Dòng ổn định động cho phép ,

Uđm s ≥ Uđm m

Iđm s ≥ Icb

Fcp ≥ k.Ftt

Iđm nh ≥ I∞

Fcp – lực cho phép tác động lên đầu sứ = 0,6Fph (lực phá hoại);

K – hệ số hiệu chỉnh k = H H/

H, H/ - chiều cao ghi trên hình vẽ

4 Lựa chọn máy biến áp

Với trạm một máy

SđmB ≥ Stt (4.36)Với trạm hai máy

SđmB ≥ 1S,4tt

(kVAr)4.37)Chú ý công thức (4.37) là đảm bảo cho trạm biến áp cấp điện 100% ngay cả khi có sựcố một máy , nhưng qúa trình vận hành bình thường hai máy thường qúa non tải Nếukhảo sát phụ tải thấy rằng có thể cắt bớt một phần phụ tải không quan trọng trong thờigian vài ngày thì có thể chọn được máy biến áp cỡ nhỏ hơn Khi đó , máy biến áptrạm hai máy được chọn theo hai công thức

Trang 15

SđmB ≥ S2tt

(kVAr)4.38)

SđmB ≥ 1S,sc4

(kVAr)4.39)

Ssc – công suất phải cấp khi sự cố một máy biến áp

Trên đây là các công thức chọn máy biến áp nội địa Khi chọn máy biến áp ngoạinhập phải xét đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ

5 Tính toán dòng điện ngắn mạch

Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốcgia nên cho phép tính ngắn mạch đơn giản

a Ngắn mạch phía cao áp

Vì không biết cấu trúc hệ thống điện , cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thốngqua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn

XH =

N S

Z∑ - tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch

Trị số dòng ngắn mạch xung kích :

ixk = 1,8 2IN (4.43)

b Ngắn mạch phía hạ áp

Trang 16

Khi tính ngắn mạch hạ áp có thể coi gần đúng trạm biến áp là nguồn

Điện trở, điện kháng của áptômát, thanh góp tra bảng Tổng trở máy biến áp tra bảnghoặc xác định theo công thức gần đúng :

S

U P

S

U U

, mΩ (kVAr)4.45)

Trong đó ∆PN , kw ; U,kV; S,KVA

Trị số dòng ngắn mạch 3 pha và dòng xung kích vẫn tính theo (4.42) ,(4.43) Tùy theođiểm ngắn mạch mà lấy trị số tổng trở thích hợp

4.4 LỰA CHỌN TỦ PHÂN PHỐI, TỦ ĐỘNG LỰC

Gọi tủ phân phối (TPP), tủ động lực (TĐL) chỉ là qui ước tương đối Tủ phân phốinhận điện từ trạm biến áp và cấp điện cho các tủ động lực Tủ động lực cấp điện trựctiếp cho phụ tải

a.Lựa chọn tủ phân phối

BA

AT TG

Hình 4.11 Sớ đồ tủ phân phối có và không có nguồn dự phòng

Trang 17

Tủ phân phối có thể được cấp điện từ 1 nguồn, 2 nguồn hoặc 1nguồn có dự phòng(hình 4-11), trong tủ phân phối thường đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh

Ngoài thiết bị điện lực, trong tủ phân phối còn đặt các thiết bị phục vụ cho đo đếm:các đồng hồ ampemét, vônmét, công tơ mét hữu công và vô công, biến dòng Nếu tủphân phối cấp điện cho đường dây trên không hoặc từ đường dây trên không tới thìphải đặt thêm chống sét van hạ áp

Chọn tủ phân phối, tủ động lực bao gồm các nội dung: chọn loại tủ, sơ đồ tủ, chọn cácáptômát, chọn thanh cái, chọn các thiết bị đo đếm, bảo vệ an toàn và chống sét

Các áptômát được chọn theo dòng làm việc lâu dài, cũng chính là dòng tính toán xácđịnh ở mục 3.1

Trong đó : Uđm mđ – điện áp định mức của mạng điện ;

Uđm mđ = 380 V với áptômát 3 pha ;

Uđm mđ = 220 V với áptômát 1 phaVới áptômát tổng sau biến áp, để dự trữ có thể chọn theo dòng định mức của biến áp

Thanh cái tủ phân phối , tủ động lực được chọn và kiểm tra theo bảng (4.7)

b Chọn tủ động lực

Các tủ động lực có thể được cấp điện từ tủ phân phối theo hình tia hoặc liên thông, vìthế có hai dạng sơ đồ tương ứng

Số lượng mạch nhánh nhiều ít tùy thuộc vào số động cơ được cấp điện từ tủ

Trên hình (4.21) trong các tủ động lực đặt cầu chì bảo vệ, cũng có thể dùng tủ đặtáptômát bảo vệ toàn bộ hoặc dùng sơ đồ hỗn hợp nhánh bảo vệ cầu chì nhánh bảo vệáptômát tùy theo kinh phí và đối tượng cấp điện

Cầu chì nhánh cấp điện cho một động cơ chọn theo 2 điều kiện:

Trang 18

(kVAr)4.50,b) Cầu chì nhánh cấp điện cho 2 , 3 động cơ chọn theo 2 điều kiện :

max tt sd dmD

(kVAr)4.52,b)Điều kiện thứ 3 là điều kiện chọn lọc: Idc của cầu chì tổng phải lớn hơn ít nhất là 2 cấp

so với Idc của cầu chì nhánh lớn nhất

Với sơ đồ tủ liên thông, Idc của cầu chì tổng CCT1 phải được chọn theo dòng tính toántổng của hai nhóm động cơ và phải có trị số lớn hơn ít nhất là 2 cấp so với cầu chì tổngCCT2 của nhóm 2

Nếu tủ động lực đặt áptômát cũng được chọn tương tự như áptômát tủ phân phối (4.46) ÷ (4.49)

4.5.LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

a.Lựa chọn tiết diện dây cao áp

Vì các đường dây cao áp (22kV, 15KV) cấp điện cho xí nghiệp thường ngắn, chúngđược chọn theo điều kiện kinh tế (tức mật độ dòng điện kinh tế Jkt)

Bảng 4.10 Trị số mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Loại dây dẫn Tmax ≤ 3000h Tmax = 3000

÷5000h

Tmax >5000h

A và AC

Cáp lõi đồng

Cáp lõi nhôm

1,33,51,6

1,13,11,4

12,71,2Khi cần thiết +có thể kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp và phát nóng :

∆U =

dm U

Trang 19

Trong đó : α – hệ số nhiệt độ , với đồng α = 6 , với nhôm α = 11

tqđ – thời gian qui đổi , s Ngắn mạch trong cung cấp điện được coi là ngắnmạch xa nguồn : I∞ = I// , thời gian qui đổi lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch

b Lựa chọn tiết diện dây hạ áp

Dây dẫn và cáp được chọn theo điều kiện phát nóng

trong đó

k1 – hệ số kể đến môi trường đặt cáp: trong nhà, ngoài trời, dưới đất ;

k2 – hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong cùng rãnh;

Icp – dòng điện lâu dài cho phép của dây dẫn định chọn

Cáp và dây dẫn hạ áp sau khi chọn theo phát nóng cần kiểm tra theo điều kiện kếthợp với thiết bị bảo vệ

Nếu bảo vệ bằng cầu chì

Với mạng sinh hoạt α = 0,8

Nếu bảo vệ bằng áptômát

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp bao gồm những nội dung sau đây:

1 Xác định phụ tải tính toán cho từng phân xưởng và toàn xí nghiệp

Ikđ điện từ 4,5

Trang 20

2 Thiết kế mạng cao áp xí nghiệp: vị trí đặt trạm phân phối trung tâm, vị trí sốlượng dung lượng các trạm biến áp phân xưởng, sơ đồ nguyên lý mạng cao áp, lựachọn các phần tử của sơ đồ

3 Thiết kế mạng hạ áp các phân xưởng: vị trí đặt các tủ PP, loại và vị trí đặtcác tủ ĐL , sơ đồ nối dây mạng hạ áp từ tủ PP tới tủ ĐL, từ tủ ĐL tới từng động cơ, lựachọn dây dẫn và các thiết bị bảo vệ đặt trong các tủ, thiết kế mạng chiếu sáng phânxưởng

4 Xác định dung lượng bù và vị trí đặt thiết bị bù để nâng cao hệ số công suất xínghiệp đến cosφ = 0,9 ÷ 0,95

5 Tính toán thiết kế phần cơ khí đường dây tải điện (dây, cột, xà, móng) và tínhtoán thiết kế phần kết cấu xây dựng trạm PPTT và các trạm BA xí nghiệp

6 Lập dự toán công trình

Nội dung và trình tự tính toán thiết kế từng phần sẽ được hướng dẫn tỉ mỷ trong các vídụ sau đây

Ví dụ 4.1 Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy cơ khí

Số liệu cho: 1 Mặt bằng nhà máy

2 Bảng danh sách các phân xưởng với công suất đặt

3 Nguồn điện : trạm BATG 110 /10 kV cách 6km

Bảng 4.11 Danh sách phân xưởng và công suất đặt

Thú

đ , kw

123456789

Phân xưởng nhiệt luyện 1Phân xưởng nhiệt luyện 2Phân xưởng cơ khí

Phân xưởng lắp ráp Phân xưởng sửa chữa cơkhí