Thiết Kế Trạm Biến Áp Nhà Máy Cácbônát Can Xít 2x630KVA- 35/0,4KV Lộ 375 E22.1

Giới thiệu chung về trạm biến áp Trong công việc thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất chất hoá học thì việc thiết kế chi tiết trạm biến áp là một phần quan trọng.. Trạm biến áp

Phần II Thiết kế trạm biến áP nhà máy cáCbônát can xít

2x630kVA- 35/0,4kV lộ 375 E22.1

I Giới thiệu chung về trạm biến áp

Trong công việc thiết kế cung cấp điện cho nhà máy sản xuất chất hoá học thì việc thiết kế chi tiết trạm biến áp là một phần quan trọng

Trạm biến áp nhà máy sản xuất chất hoá học đợc thiết kế để cung cấp cho các phân xởng: Phân xởng nung chảy quặng và phân xởng tạo thành sản phẩm , là phụ tải loại I, khi sự cố không cho phép mất điện, do đó ta thiết kế đặt trạm 2 máy biến áp làm việc song song

Vị trí đặt trạm ở trong khu vực xí nghiệp công nghiệp có nhiều khói bụi và hoá chất nên trạm đợc xây dựng theo kiểu trạm kín Khoảng cách từ trạm đến điểm đấu trên đờng dây 35

kv có chiều dài l = 40m

Trạm biến áp nhà máy sản xuất chất hoá học đợc xây phía ngoài các phân xởng, đặt sát t-ờng Trạm đợc thiết kế làm 4 buồng: hai buồng đặt máy biến áp, một buồng cao thế và một buồng hạ thế Với trạm này cần xây hố dầu sự cố dói bệ máy biến áp cần đặt cửa thông gió cho các phòng máy và phòng cao áp, hạ áp (có che lới mắt cáo ) cửa ra vào phảI có khoá chắc chắn và kín để đề phòng chim, chuột, rắn

Trạm đợc xây dựng có kích thớc 3600x10000mm gồm có 4 gian riêng biệt cụ thể nh sau:

 Hai buồng đặt máy biến áp (MBA)

+ Mỗi buồng có kích thớc 2,7x3,6x4 m trong đó bố trí:

- Một hệ thống chiếu sáng: là một bảng điện gồm một cầu chì, một ổ cắm, hai công tắc cấp điện cho hai đèn sợi đốt 100W phía trên cửa ra vào, dây dẫn dùng cáp PVC-500V-2x2,5 mm2

* Buồng cao thế : Kích thớc 2,2x3,6x4 m trong đó bố trí:

- Hai tủ cao thế, mỗi tủ có nhiệm vụ nhận điện tử TPPTT thông qua đờng cáp ngầm để nối vào thanh cái cao áp, sau đó đa điện áp vào phía cao của mỗi máy biến áp trong mỗi tủ có dao cách ly 3DC do hãng simens chế tạo để cách ly máy biến áp khi sửa chữa, một cầu chì loại 3GD1 613-5D do hãng SIMENS chế tạo để bảo vệ quá tảI và

sự cố máy biến áp phía cao áp

- Một hệ thống chiếu sáng :là 1 bảng diện gồm 1cầu chì , một ổ cắm, hai công tắc cấp

điện cho hai đèn sợi đốt 100W phía trên cửa ra vào, dây dẫn dùng cáp PVC-500V-2x2,5 mm2

* Buồng hạ thế

Kích thớc 2,4x3,6x4 m trong đó bố trí : hai tủ áptômát tổng hai tủ áp tô mát cho hai phân xởng , hai tủ bù cos , nột tủ áp tô mát phân đoạn

- trong hai tủ áp tô mát tổng có đặt các bộ phận đo đếm điện :

+ Đo điện bằng Vol kế chỉnh mạch

+ Kiểm tra phụ tải từng pha bằng đồng hồ Am pe mét xoay chiều đấu với 3 BI của mạch

đếm

- Để đo đếm điện năng tiêu thụ đặt 1 công tơ 3pha vô công , 1 công tơ 3 pha hữu công

đấu với 3 BI của mạch đếm

- Trong buồng hạ thế đặt một hệ thống chiếu sáng : là 1 bảng diện gồm 1cầu chì , một

ổ cắm, hai công tắc cấp điện cho hai đèn sợi đốt 100W phía trên cửa ra vào, dây dẫn dùng cáp PVC-500V-2x2,5 mm2

3 8

8

6

5

1

5

6

Mặt cắt A-A

9

3

8 8

2

7

4 3

2

10000

Mặt bằng

Trạm biến áp kiểu xây hai MBA

1 MBA; 2 Đầu cao áp; 3 Tủ cao

áp; 4 Các tủ hạ áp; 5 Thanh cái hạ

áp; 6 Thanh cái cao áp; 7 Rãnh cáp;

8 Thông gió; 9.Hố dầu sự cố

Sơ đồ một sợi trạm biến áp 2x630 kVA-35/0,4kV

Cáp 35kV XLPE (3x25)

3DC 3GD1 608-5B

MBA-630 kVA-35/0,4 kV

BI

CM

V

KWh

KVAr

A

T

A

A

Cáp 35kV XLPE (3x25)

3DC

BI

CM

V

KWh

KVAr

A

T

A A

A

ALL

3GD1 608-5B

Cos

II - lựa chọn các thiết bị phía cao áp 2.1 Chọn Máy biến áp :

Dung lợng máy biến áp tính chọn theo quy mô phụ tải và đợc tính theo công thức :

Pđ.Ksd.Kđt

Stt = - x Kpt

cos

Trong đó:

- Stt là dung lợng tính toán MBA (kVA)

- Pđ là công suất đặt hữu công (kW)

- Ksd là hệ số sử dụng = 0,8

- Kđt là hệ số đồng thời = 0,9

- Kpt là hệ số phát triển = 1

- Cos là hệ số công suất = 0,85

Phụ tải sau trạm biến áp

+ Phân xởng nung quặng : Pđ = 310kW

+ Phân xởng tạo thành sản phẩm : Pđ = 311kW

- Từ kết quả tính toán trên chọn nh sau : trạm biến áp 2 x 630 kVA cho trạm nhà máy các bônát can xít Máy biến áp loại ba pha, hai cuộn dây, làm mát bằng dầu, tổ đấu dây :

/Yo-11, Y/Yo-12, điện áp :355%/0,4KV

( Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn Việt nam )

2.2 chọn cáp cao áp:

-Trị số dòng điện tính toán

35 3 2

46 , 1221

3

tt U

S

10,08A

- Trị số dòng điện cỡng bức

Icb= 2Itt =2.5,04=20,17 A

- Tiết diện của cáp ( ta chọn cáp bằng đồng có JKT= 2,7A/mm2)

F =

7 2

08 , 10



KT

tt J

I

= 3,73 mm2

- Dòng điện ngắn mạch 3pha

IN=

N

tb Z

U

3

Utb=1,05 Uđm= 1,05.35 = 36,75 kV

ZN =R D +jXD

R D= r0.l=0,494.0,4=0,197 

X D=x0.l =0,137.0,4=0,0548 

4356 , 0 3

75 , 36

- Dòng điện ngắn mạch xung kích

IXK= 1,8 2IN = 1,8 2.8,43 =26,25 KA

- Tiết diện ổn định nhiệt của cáp

F  .I t qd mm2

- hệ số nhiệt , với dây đồng  =6

tqđ-thời gian quy đổi , tqđ=0,4S

F  6.8,34 0 , 4=31,64mm2

Chọn cáp XLPE 2x ( 2x25 )

+ Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của cáp cao áp

2.3 Lựa chọn thanh góp cao áp :

*Thanh góp cao áp đợc chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài và kiểm tra lại theo điều kiện

ổn định dộng và ổn định nhiệt

*Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép Icp:

k1.k2.Icp  Icb

k1 =1với thanh góp đứng

k2- Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng ,k2 =1

- Dòng điện làm việc của thanh góp

Icb= I lvmax = 12211,73.,3546

tt U

S

= 20,17A

- Chọn thanh dẫn bằng đồng tròn có tiết diện F=78,5mm2 , có đờng kính D = 10mm có dòng điện cho phép Icp = 201A

*Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

Fkt  a.IN t qd

a- Khoảng cách giữa các pha ;a=50 cm

tqđ - thời gian quy đổi (0,4s)

Fkt  50.2 0 , 4=63,24mm2

- Vậy thanh góp có tiết diện F=78,5mm2 thoả mãn với điều kiện ổn định nhiệt

*Kiểm tra ổn định động :

- Theo tiêu chuẩn độ bền cơ ,ứng suất của vật liệu thanh dẫn không đợc lớn hơn ứng suất cho phép của nó: cp  tt

ứng suất cho phép của đồng là 1400 kg/cm2

+Lực tác dụng các pha do ngắn mạch

Ftd =1,76.10-8 i xk2

a

l

(kg)

+Khoảng cách giữa các sứ l=80cm

+ Khoảng cách giữa các pha a=50cm

+Dòng điện xung kích Ixk = 26,25.10 3A

Ftd =1,76.10-8 26 , 25 2 10 3

50

80

= 1,708(kg)

- Xác định mômen tính toán

M=

10

80 708 , 1 10

.



l

F td

= 13,7 kg.cm

- Xác định ứng suất tính toán của vật liệu thanh dẫn

w

M

tt 

W- Là mômen chóng uốn với thanh đặt thẳng đứng

W=

32

1 , 0 14 , 3 32

3



D

Vậy ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh dẫn do tác động của lực điện động là

 013,0098,7

w

M

tt

Ta có ứng suất cho phép của đồng :

2

/

cpcu    



Điều kiện ổn định đợc thoả mãn

* Kết luận : Chọn thanh dẫn bằng đồng có tiết diện F= 78,5 mm2 có đờng kính d=10mm cho phía cao áp của trạm

2.4 Chọn sứ đỡ cao áp :

*các điều kiện chọn sứ cao áp

-Điện áp định mức của sứ :UđmS  UđmM

- Dòng điện định mức sứ : IđmS  Icb

- Lực cho phép tác động lên đầu sứ Fcp  Ftt= k.Ftt

Ftt Lực tác động lên đầu sứ khi ngắn mạch 3 pha = 263,3

F ph lực phá hoại của sứ (kG)

F cp Lực cho phép tác động lên đầu sứ :Fcp=0,6.Fph

k-Hệ số điều chỉnh ,k =H'/H

H' chiều cao của sứ

H chiều cao từ đáy đến trọng tâm thanh dẫn

H H'

h

b

Ftt

F'tt

Hình 2.4 sứ đỡ thanh dẫn

- Chọn sứ đỡ dặt trong nhà loai 0-35-375Y3 có các thông số sau:

Bảng 2.4 thông số sứ đỡ cao áp ;

*Kiểm tra sứ đã chọn

k=

372

20 / 30 372



H

H

=1,04

Fcp= 0,6.Fph=0,6.750= 450kG

Ftt = k.F tt =1,04.263,3 = 273,8 kG

Vậy Fcp  Ftt

Sứ đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

2.5 Chọn dao cách ly:

- Dao cách ly chủ yếu là cách ly phần mang điện và không mang điện tạo khoảng cách an toàn nhìn thấy , phục vụ cho công tác sửa chữa , bảo dỡng Dao cách ly có thể đóng cắt dòng không tải của MBA có công suất không lớn Dao cách ly đợc chế tạo ở mọi cấp điện

áp

- Điện áp của dao cách ly :

UDCL= Uđm.1,05 =35.1,05= 36,75 kV

- Dòng điện của dao cách ly là dònglàm việc quá tải MBA (1,4):

IđmDCL  Icb

Icb = 1,4.IđmB =1,4

35 73 , 1

750 4 , 1

dm U

S

=17,34 A

IN=8,43 kA

- Ta chọn dao cách ly loại 36 kV - kiểu 3DC do Siemens chế tạo , có các thông số sau : Bảng 2.5 - Thông số kỹ thuật của DCL 3DC

IđmDCL =630A Icb=17,37A

Cầu dao cách ly đã chọn đảm bảo yêu cầu

2.6 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp :

- Cầu chì cao áp là thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạchvà kết hợp với cầu dao phụ tải thành bộ máy cắt để bảo vệ các đờng dây trung áp

- Cầu chì cao đợc đặt phiá cao của MBA phân phối để bảo vệ ngắn mạch MBA

Cầu chì đợc tạo ra nhiều kiểu , ở cấp điện áp khac nhau , ở cấp điện áp cao – trung th ờng

sở dụng cầu chì ống

- Tính toán chọn cầu chì cao áp cho MBA 630 kVA-35/0,4kV

dòng điện lâu dài lớn nhất qua cầu chì là dòng quá tải MBA , với trạm hai máy vào giờ cao

điểm cho phép quá tải 25, Iqt=1,4IđmBA

Icb = 1,4.IđmB =1,4

35 73 , 1

750 4 , 1

dm U

S

=17,34 A

IN=8,43  IXK= 1,8 2IN = 1,8 2.8,43 =26,25 KA

- Ta chọn cầu chì loại 3GD1 408-4B do Siemens chế tạo thông số của cầu chì đợc ghi trong bảng sau:

Bảng - Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1 408-4B

Loại Uđm(kV) Icắt N min(A) I cắtN(kA) Kích thớc (mm) Khối lợng

(kg)

Kiểm tra ta thấy :

Imcc =40A Icb=17,37A

ICđm =315 kA IXK=26,25kA

Vậy cầu chì đã chọn đảm bảo các thông số kỹ thuật

2.7- Lựa chọn chống sét van:

- Đối với trạm 630kVA-35/0,4kV đợc thiết kế trong nhà , phía cao áp đi bằng cáp XLPE

35kV nên ta phải lắp đặt chống sét van ngay tại điểm đấu ngoài đờng dây , chống sét van do hãng Siemens có các thông số :

định mức (kA)

Vật liệu vỏ

(MO)

III-lựa chọn các thiết bị hạ áp của trạm biến áp phân phối 750

kVA –35/0,4 kV35/0,4 kV 3.1 Lựa chọn thanh góp phía hạ áp:

- Thanh góp đợc dùng trong các tủ phân phối, tủ động lực hạ áp, trong các tủ máy cắt, các trạm phân phối trong nhà và ngoài trời Với các tủ điện cao áp, hạ áp và trạm phân phối trong nhà, dùng thanh góp cứng

- Trạm 630KVA – 35 /0,4 KV sử dụng thanh góp bằng đồng tiết diện hình chữ nhật kích thớc 80x6mm mỗi pha ghép 3 thanh có Icp = 1400 A

+ Tính toán ngắn mach để kỉêm tra các thiết bị đã chọn

- Tổng trở MBA 630 kVA-35 / 0,4kV

4 6

2 10 . 10

dm

dm N

dm

dm N B

S

U U j S

U

2

2

10 750

4 , 0 5 , 5 10 750

4 , 0 1 , 7

- Dòng điện ngắn mạch

IN=

) 9 , 2 5 0 ( 73 , 1

400





N

dm

Z

U

= 78,58 kA

- Dòng điện xung kích

iXK=1,8 2.IN= 1,8.1,41.78,58 = 200 kA

- Kiểm tra ổn định động :     1   2

tt

cp

- Lực tác động giữa các pha do dòng ngắn mạch :

F1= 1,76.10-8

a

l 2 XK

i = 8 200 2 10 6

20

60 10 76 ,

- Khoảng cách sứ ,l=60cm

- Khoảng cách giữa các pha,a=20cm

- Dòng điện xung kích ;iXK=200kA

- Lực tác động giữa các thanh trong cùng 1pha

F2= 0,082.(Khd1-2+ Khd1-3).108

b

l 2 XK

i (kG) + b- Bề rộng của thanh dẫn , (cm); b=1cm

+ l- Khoảng cách giữa các miếng đệm

+ Khd1-2+ K hd1-3 hệ số hình dáng giữa các thanh dẫn trong cùng 1 pha tra từ đờng

10

1





h

b

, khoảng cách giữa 2 thanh dẫn kề là b=1cm

Khd1-2=0,425, Khd1-3= 0,6

F2= 0,082.(0,425+0,6).10-8

1

1

2002.106 = 16,81 (kG)

- ứng suất vạt liệu thanh dẫn: MƯW1

 W- Mômen chống uốn của thanh đặt thẳng đứng

W=3,3b2.h=3,3.10.12=33cm2

33 10

60 2 , 221

10

.

1

W

l F

- ứng suất do lực điện động giữa các thanh trong cùng một pha

33 12

81 , 16

12

1 1

2 1

l W

l F





- Từ tiêu chuẩn ổn định động

cp   1   2

12 2

1

10 86 , 1

21 , 40 1400 10

86 ,









- Ta thấy l 1 l nên trong 1 nhịp của thanh dẫn không cần đặt thêm các miếng đệm

- Vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi ngắn mạch

Thanh dẫn có I đm  1000A , không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Thanh dẫn đã chọn là thoả mãn

3.2 - Chọn sứ hạ áp:

điều kiện chọn sứ hạ áp tơng tự nh sứ cao áp

- chon sứ đỡ đặt trong nhà loại : 0-10-1250Y3 có các thông số sau

Bảng : - thông số sứ hạ áp

Kiểm tra sứ đã chọn

120

2 / 100 120 '









H

H

k

Fcp= 0,6.Fph= 0,6.1250 =750 kg

Ftt=k.Fcp=1,42.462,68=655,46 kg

 FcpFtt

Sứ đã chọn đảm bảo yêu cầu

3.3- Chọn máy biến dòng điện :

- Máy biến dòng điện(BI) có chức năng biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A ,1A, nhằm cấp nguồn cho mạch đo lờng , điều khiển , bảo vệ

- Dòng điện qua máy biến dòng :

I cb=I đmB=

4 , 0 73 , 1

750

dm U

S

= 1083,8 A Phụ tải thứ cấp của BI gồm ;

- Ăm pe mét : 0,1 VA

- Công tơ hữu công : 2,5 VA

- Công tơ vô công : 2,5 VA

Tổng phụ tải =5,1 VA

Các đồng hồ có độ chính xác là 0,5

- Vậy ta chọn máy biến dòng hạ áp do công ty thiết bị đo điện Hà Nội chế tạo số lợng 3 BI

đợc đặt trên 3pha và đấu hình sao

Bảng 2.5 các thông số của BI

sơ cấp

Dung l-ợng

Cấp chính xác

3.4- Tính chọn cáp tổng hạ áp :

- Chọn cáp tổng hạ áp dẫn điện từ máy biến áp sang tủ phân phối hạ áp có chiều dài l=15m

I ttcáp  I đmBA =

4 , 0 73 , 1 2

750

3

dm U

S

= 541,9A

- Ta chọn cáp đồng hạ áp 3lõi +trung tính cách điện PVC (3x240+1x95),do hãng LENS chế tạo có các thông số sau:

RB=20 ; XB= 17,3 

Rc= l r0= 15.0,0754= 1,13

XC=l.xo =15.0.023= 0,345

Z(RB+XB)+(RC+XC)

) 345 , 0 3 , 17 ( ) 130 , 1 20 ( 73 , 1

400

U dm

= 10,73 kA Tiết diện cáp phải thoả mãn với điều kiện sau :

F  IN t

Trong đó : =6

t - thời gian cắt mạch =0,8s

240 6.10,73 0 , 8=57,58mm2

Vậy cáp PVC (3x240+1x95) là thoả mãn với các điều kiện kỹ thuật

3.5- Chọn áptômát tổng:

- Dòng điện định mức đi qua ATT1 , ATT2 và ATLL

I đmAT1= I đmAT2 = I đmATL  I đmBA = 1,73750.0,4

.

dm U

S

=1083,8A

Ta chọn áptômát có Iđm=1250 A do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau:

Kiểm tra lại điều kiện cắt dòng ngắn mạch : I cắt đmA  I N

Tổng trở của máy biến áp 750kVA-35/0,4kV:

2 6

2

2 4

2 0 6

2

2

10 750

4 , 0 5 5 10 750

4 , 0 1 , 7 10 10

j S

U U j S

U

dm

Hdm N

dm

Hdm



= 20 +j117,3 m

Tổng trở của cáp hạ áp

ZC= 1,13+j 0,345 m

Tổng trở của áptômát-1250 A

ZAT= RAT+j RAT =(R1+R2)+j XAT

Trong đó :

R1 : điện trở tiếp xúc của áptômát-1250 A (tra bảng R1=0,36  )

R2- XAT: điện trởvà điện kháng của cuộn dây bảo vệ quá dòng của áptômát-1250 A (tra bảngR2 =0,11 ; XAT=0,12 )

ZAT= 0,47 + j 0,12

) 12 , 0 47 , 0 ( ) 345 , 0 3 , 17 ( ) 130 , 1 20 ( 73 , 1

400

U dm

= 8,39 kA

 Icắt N = 40 kA> IN = 8,39kA

Vậy átômát đợc chọn là thoả mãn

Trong trờng hợp trạm đặt hai MBA làm việc song song , khi một máy bị sợ cố cho phép máy còn lại làm việc quá tải 25  lúc này dòng quá tải MBA là:

Iqt BA= 1,2 IđmBA = 1,2 1083,8=1300,56 A

Để làm đợc chức năng bảo vệ quá tải MBA ,áptômát phải cắt khi có dòng lớn hơn 1300,56A, nghĩa là phải hiệu chỉnh bộ phận cắt nhịêt có hệ số khởi động:

Kkđ.nh= 1 , 2

8 , 1083

56 , 1300





dmAT

qtBA

I

I

lần

3.5- Chọn áptômát nhánh:

+Phân xởng nung quặng : Pđ = 410kW

Stt=



cos

d



=(4100,8.).= 512,5 kVA

IttAT1= 1,51273.0,5,4

.

dm U

S

=740A Tổng trở của áptômát-800 A

ZAT1= RAT+j RAT =(R1+R2)+j XAT

R1=0,39  ; R2 =0,14 ; XAT=0,14 

ZAT1= 0,53 + j 0,14

) 14 , 0 53 , 0 ( ) 12 , 0 47 , 0 ( ) 345 , 0 3 , 17 ( ) 130 , 1 20 ( 73 , 1

400

U dm

= 7,9kA + Phân xởng tạo thành sản phẩm : Pđ = 311kW

Stt=



cos

d



=(3110,8 ).= 388,7 kVA

IttAT2= 1,38873.0,7,4

.

dm

U

S

=561,7A Tổng trở của áptômát- 630 A

ZAT2= RAT+j RAT =(R1+R2)+j XAT

R1=0,45  ; R2 =0,15 ; XAT=0,16 

ZAT1= 0,6 + j 0,16

) 16 , 0 6 , 0 ( ) 12 , 0 47 , 0 ( ) 345 , 0 3 , 17 ( ) 130 , 1 20 ( 73 , 1

400

U dm

= 7,15kA

Ta chọn áptômát cho các nhánh do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số sau:

(kVA)

Itt

(A)

(V)

Iđm

(A)

IcắtN

(kA)