Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí

CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xu hội nhập, trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước diễn cách mạnh mẽ Trong trình phát triển đó, điện đóng vai trò quan trọng Nó dạng lượng đặc biệt, có nhiều ưu điểm như: dễ chuyển hóa thành dạng lượng khác( năng, hóa năng, nhiệt ), dễ dàng truyền tải phân phối Do ngày điện sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực đời sống Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ kinh tế, đời sống xã hội ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng lên không ngừng Để đảm bảo nhu cầu to lớn đó, phải có hệ thống cung cấp điện an toàn tin cậy Do thiết kế hệ thống cung cấp điện yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành hệ thống điện Quá trình thực giúp có hiểu biết tổng quan hệ thống điện thiết bị thiết kế hệ thống điện Với đề bài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí”, sau thời gian làm tập, hướng dẫn cô giáo Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG, đến nay, em hoàn thành nội dung đồ án môn học Do thời gian có hạn nên tránh khỏi thiếu sót, em mong bảo, giúp đỡ thầy cô để đồ án hoàn thiện Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ công tác sau Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG giúp em hoàn thành tập Hà Nội, tháng 01 năm 2011 Sinh viên thực NGUYỄN MẠNH TƯỜNG SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG Tính toán phụ tải điện công việc bắt buộc công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện sau người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu ứng nhiệt, việc chọn dây dẫn hay thiết bị bảo vệ cho đảm bảo Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện phương pháp hệ số nhu cầu , hệ số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí , có thông tin xác mặt bố trí thiết bị , biết đựoc công suất quấ trình công nghệ thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung phưong pháp sau : - Thực phân nhóm thiết bị có xưởng , nhóm khoảng từ – thiết bị , nhóm cung cấp điện từ tủ động lực riêng, lấy điện từ tủ phân phối chung Các thiết bị nhóm nên có vị trí gần mặt phân xưởng Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc , số lượng thiết bị nhóm không nên gây phức tạp vận hành , giảm độ tin cậy cung cấp điện - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp nhóm thiết bị theo biểu thức sau : k sdΣ = ΣPi k sdi ΣPi - Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng nhóm nhd ( số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức chế độ làm việc tiêu thụ công suất công suất tiêu thụ nhóm thiết bị Pmax thực tế ) Các nhóm thiết bị nên ta xác định tỷ số k = , Pmin Σ sau so sánh k với kb hệ số ứng với k sd nhóm Nếu k > kb , lấy nhd = n , số lượng thiết bị thực tế nhóm Ngược lại tính nhd theo công thức sau : nhd = ( ΣP ) i ΣPi2 - Hệ số nhu cầu nhóm xác định theo biểu thức sau : SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG − k sdΣ knc = k + n hd Σ sd - Cuối phụ tải tính toán nhóm : Ptt = knc ΣPi I Phụ tải chiếu sáng Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng phải quan tâm đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Không bị loá mắt - Không loá phản xạ - Không có bóng tối - Phải có độ rọi đồng - Phải đảm bảo độ sáng đủ ổn định - Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục chiếu sáng kết hợp ( kết hợp cục chung ) Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc xác, nơi mà thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng không tạo bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp Chọn loại bóng đèn chiếu sáng: gồm loại: bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang Các phân xưởng thường dung đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang có tần số 50Hz thường gây ảo giác không quay cho động không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây tai nạn lao động Do người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho phân xưởng sửa chữa khí Việc bố trí đèn đơn giản, thường bố trí theo góc hình vuông hình chữ nhật Vì xưởng sản xuất có nhiều máy điện quay nên ta chọn đèn sợi đốt với công suất 200 W quang thông F = 3000 lumen (tra bảng 45.pl) Chọn độ cao treo đèn h’= 0,5 m Chiều cao mặt làm việc h2’ = 0,8 m Chiều cao tính toán h =H – h2’= 7,8 - 0,8 = m Tỷ số treo đèn : SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG h' 0,5 j= = = 0, 066 ' h + h + 0,5 Với loại đèn dùng chiếu sáng cho xưởng sản xuất khoảng cách pha đèn xác định theo tỷ lệ L/h =1,5 (bảng 2.4) tức L =1,5.h = 1,5.7 10,5 m Căn vào kích thước nhà xưởng ta chọn khoảng cách đèn Ld=4,5 m Ln= m Kiểm tra điều kiện : 4 4,5 4,5 < 2, 25 ≤ N = 54 đèn Fd 3000 Như tổng số bóng đèn cần lắp đặt 64 bóng Độ rọi thực tế F N.η.k ld 3000.64.0,58.0, 784 E= d = = 72, 75 lux a.b.δdt 20.50.1, Như chưa đủ độ yêu cầu cho chiếu sáng 100 lux,ta phải thêm số bóng đèn lên 100 bóng.Độ rọi thực tế là: F N.η.k ld 3000.100.0,58.0, 784 E= d = = 113, 68 a.b.δdt 20.50.1, F∑ = = II Tính toán phụ tải điện Tính toán phụ tải điện công việc bắt buộc công trình cung cấp điện , giúp cho việc thiết kế lưới điện sau người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu ứng SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG nhiệt , việc chọn dây dẫn hay thiết bị bảo vệ cho đảm bảo Có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện phương pháp hệ số nhu cầu , hệ số tham gia cực đại Đối với việc thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa khí , có thông tin xác mặt bố trí thiết bị , biết đựoc công suất quấ trình công nghệ thiết bị nên ta sử dụng phương pháp hệ số nhu cầu để tổng hợp nhóm phụ tải động lực Nội dung phưong pháp sau : - Thực phân nhóm thiết bị có xưởng , nhóm khoảng từ – thiết bị , nhóm cung cấp điện từ tủ động lực riêng , lấy điện từ tủ phân phối chung Các thiết bị nhóm nên có vị trí gần mặt phân xưởng Các thiết bị nhóm nên có chế độ làm việc , số lượng thiết bị nhóm không nên gây phức tạp vận hành , giảm độ tin cậy cung cấp điện - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp nhóm thiết bị theo biểu thức sau : k sdΣ = ΣPi k sdi ΣPi - Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng nhóm n hd ( số qui đổi gồm có nhd thiết bị giả định có công suất định mức chế độ làm việc tiêu thụ công suất công suất tiêu thụ nhóm thiết bị Pmax thực tế ) Các nhóm thiết bị nên ta xác định tỷ số k = , Pmin Σ sau so sánh k với kb hệ số ứng với k sd nhóm Nếu k > kb , lấy nhd = n , số lượng thiết bị thực tế nhóm Ngược lại tính n hd theo công thức sau : nhd = ( ΣP ) i ΣPi2 - Hệ số nhu cầu nhóm xác định theo biểu thức sau : − k sdΣ knc = k + n hd Σ sd - Cuối phụ tải tính toán nhóm : Ptt = knc ΣPi 2.1 Phụ tải chiếu sáng Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1) Pcs chung = kđt N Pd = 1.100.200 = 20000 W SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Vì đèn dùng sợi đốt nên hệ số cosφ nhóm chiếu sáng 2.2 Phụ tải thông thoáng làm mát Phân xưởng trang bị 40 quạt trần quạt có công suất 120 W 10 quạt hút quạt 80 W, hệ số công suất trung bình nhóm 0,75 Tổng công suất thông thoáng làm mát là:P lm = 40.120 +10.80 = 5600 W = 5,6 kW 2.3 Phụ tải động lực 1.2.1 Phân nhóm phụ tải: phân xưởng thường có nhiều loại thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán xác cần phải phân nhóm thiết bị điện việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo nguyên tắc sau: Ø thiết bị điện nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng Ø chế độ làm việc nhóm thiết bị nhóm nên giống nhờ việc xác định phụ tải tính toán xác thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm Ø tổng công suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực không nhiều thường từ đến 12 đầu nhiên thường khó thoả mãn lúc nguyên tắc trên, người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lý Ta chia thành nhóm phụ tải sau: Nhóm SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN TT GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Tên thiết bị Số lượng búa để rèn máy hàn lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị để bánh thiết bị cao tần máy ép ma sát máy ép ma sát ksd 0.16 0.3 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 cos φ 0.6 0.35 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 tổng P 28.00 2.20 15.00 15.00 20.00 20.00 10.00 10.00 120.2 P2 P.cosφ 784.00 16.80 4.84 0.66 225.00 9.00 225.00 9.00 400.00 12.00 400.00 12.00 100.00 6.00 100.00 6.00 P.ksd 4.48 0.66 2.40 2.40 3.20 3.20 1.60 1.60 2238.84 71.46 19.54 - Số lượng hiệu dụng nhóm 1: (∑ Pi ) 120, 22 n hdn1 = = = 6, 45 ∑ Pi2 2238,84 - Hệ số sử dụng nhóm 1: ∑ Pi k sdi 19,54 k sdn1 = = = 0,162 ∑ Pi 120, - Hệ số nhu cầu nhóm 1: k ncn1 = k sdn1 + − k sdn1 − 0,162 = 0,162 + = 0, 49 n hdn1 6, 45 - Tổng công suất phụ tải nhóm 1: Pn1 = k ncn1 ∑ Pi = 0, 49.120, = 59,13 kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 1: ∑ Pi cos ϕi 71, 46 cosϕn1 = = = 0,59 ∑ Pi 120, SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG  Nhóm TT Tên thiết bị Số lượng máy hàn 1 lò điện để hóa cứng linh kiện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị để bánh thiết bị cao tần máy ép ma sát tổng ksd 0.3 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 cos φ 0.35 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 P 2.20 15.00 15.00 20.00 20.00 10.00 82.20 P2 4.84 225.00 225.00 400.00 400.00 100.00 1354.84 P.cosφ 0.66 9.00 9.00 12.00 12.00 6.00 48.66 - Số lượng hiệu dụng nhóm 2: (∑ Pi ) 82, 22 = = 4,98 ∑ Pi2 1354,84 - Hệ số sử dụng nhóm 2: ∑ Pi k sdi 13, 46 k sdn = = = 0,16 ∑ Pi 82, - Hệ số nhu cầu nhóm 2: n hdn = k ncn = k sdn + − k sdn n hdn = 0,16 + − 0,16 = 0,54 4,98 - Tổng công suất phụ tải nhóm 2: Pn = k ncn ∑ Pi = 0,54.82, = 44,38kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 2: ∑ Pi cos ϕi 48, 66 cosϕn = = = 0,59 ∑ Pi 82,  Nhóm SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG P.ksd 0.66 2.40 2.40 3.20 3.20 1.60 13.46 CUNG CẤP ĐIỆN TT GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Số lượng ksd cos φ P P2 P.cosφ P.ksd 0.3 0.35 2.20 4.84 0.66 0.66 0.16 0.6 15.00 225.00 9.00 2.40 Tên thiết bị máy hàn lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị để bánh thiết bị cao tần máy ép ma sát máy ép ma sát máy nén khí máy nén khí 0.16 0.6 15.00 225.00 9.00 2.40 1 1 1 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 tổng 20.00 20.00 10.00 10.00 22.50 22.50 137.2 400.00 400.00 100.00 100.00 506.25 506.25 12.00 12.00 6.00 6.00 13.50 13.50 3.20 3.20 1.60 1.60 3.60 3.60 2467.34 81.66 22.26 - Số lượng hiệu dụng nhóm 3: (∑ Pi ) 137 n hdn3 = = = 7, ∑ Pi2 2467,34 - Hệ số sử dụng nhóm 3: ∑ Pi k sdi 22, 26 k sdn3 = = = 0,16 ∑ Pi 137 - Hệ số nhu cầu nhóm 3: k ncn3 = k sdn3 + − k sdn3 − 0,16 = 0,16 + = 0, 46 n hdn3 7, - Tổng công suất phụ tải nhóm 3: Pn3 = k ncn3 ∑ Pi = 0, 46.137 = 63, 02 kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 3: cosϕn3 = ∑ Pi cos ϕi 81, 66 = = 0, ∑ Pi 137 SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG  Nhóm TT tổng Tên thiết bị búa để rèn búa để rèn lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị cao tần máy ép ma sát máy ép ma sát máy nén khí Số lượng 1 ksd 0.16 0.16 0.16 P2 P.cosφ 784 16.8 784 16.8 225 cos φ P 0.6 28 0.6 28 0.6 15 0.16 0.6 1 1 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 15 15 20 10 10 22.5 163.5 225 225 400 12 100 100 506 13.5 3349 98.1 P.ksd 4.48 4.48 2.4 2.4 2.4 3.2 1.6 1.6 3.6 26.16 - Số lượng hiệu dụng nhóm 4: (∑ Pi ) 163,52 n hdn = = = 7,98 ∑ Pi2 3349 - Hệ số sử dụng nhóm 4: ∑ Pi k sdi 26,16 k sdn = = = 0,16 ∑ Pi 163,5 - Hệ số nhu cầu nhóm 4: k ncn = k sdn + − k sdn − 0,16 = 0,16 + = 0, 46 n hdn 7,98 - Tổng công suất phụ tải nhóm 4: Pn = k ncn ∑ Pi = 0, 46.163,5 = 74, 78 kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 4: cosϕn = ∑ P.cos ϕi 98,1 = = 0, ∑ Pi 163,5 SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 10 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Tủ Đl3 105 0.38 161.6 52.1257 70 Tủ Đl4 125 0.38 191.7 61.8528 70 - Dòng điện chạy dây dẫn từ tủ động lực đến máy là: I= P cos 3.U = 28 3.0,38 = 70.92 A Mật độ dòng kinh tế ứng với T M = 3500h cáp đồng jkt = 3,1 (A/mm2 ) (bảng 9.pl.BT) [TK 1] Vậy tiết diện dây cáp là: F= 2] I 70.9 = = 22.9 mm2 jkt 3,1 Ta chọn cáp AC25 có r0=0.74 x0 = 0,066 Ω /km (bảng 23.pl) [TK Tính toán tương tự ta có bang sau: Tên máy búa để rèn máy hàn lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị để bánh thiết bị cao tần máy ép ma sát máy ép ma sát SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG I,(A) Ftt Flc r0(Ω) x0(Ω) 70.922 22.9 11.145 3.6 37.994 12.3 25 16 0,74 0,066 4,85 0,09 1,15 0.07 37.994 12.3 16 1,15 0.07 50.659 50.659 25.329 25.329 25 25 10 10 0,74 0,74 1,84 1,84 0,066 0,066 0,073 0,073 16.3 16.3 8.17 8.17 20 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Tính toán tương tự ta có bảng nhóm khác sau: Tên máy búa để rèn máy hàn lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện thiết bị để bánh thiết bị cao tần máy ép ma sát máy nén khí I,(A) Ftt Flc r0(Ω) x0(Ω) 70.922 11.145 22.9 3.6 25 0,74 4,85 0,066 0,09 37.994 12.3 16 1,15 0.07 37.994 12.3 16 1,15 0.07 50.659 50.659 25.329 50.659 16.3 16.3 8.17 16.3 25 25 10 25 0,74 0,74 1,84 0.74 0,066 0,066 0,073 0,066 Từ tủ phân phối đến tủ động lực đến tủ động lực + tổn thất điện áp ∆U = P.r0 + Q.x0 59.13.0, 29 + 82,902.0, 06 L = 12,5.10−3 = 0, 658V U ca 0,38 + Tổn thất điện năng: ∆A = S2 100.22 r L τ = 0, 29.12,5.10−3.5028.10−3 = 1037, 68( kWh) 2 U ca 0,38 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 1037,68.1000 = 1,037.106 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v = 892.106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 892.12,5.106.10-3 =11,15 106 đ/năm - Chi phí quy đổi: SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 21 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Z = pV+C = 0,174.11,15 + 1,037 = 2,98.106 đ/năm Tính toán tương tự ta có số liệu bảng sau Tủ đl tổn thất điện áp ∆U ,V tổn thất điện kWh vốn đầu tư Chi phí qui đổi (106 đ) (106 đ) 0,658 1037,68 11,15 2,98 0,664 1057,07 11,15 2,997 0,984 2750,33 11,15 4,69 1,374 3049,08 9,06 12,11 22,777 • từ tủ động lực đến động lực + nhóm từ tủ động lực đến búa để rèn: + Xác định tổn hao điện áp : ∆U = P.r0 + Q.x0 28.1,152 + 32.1.0, 07 L = 3.10−3 = 0,156 U ca 0,38 (V) + Tổn thất điện năng: ∆A = S2 462 r L τ = 3.10−3.5028.10−3 = 65, 28 U ca2 0,382 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 65,28.1000 = 0,065.106 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 32.pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 485.106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 485.106.3.10-3 = 0,97.106 (đ) Chi phí quy đổi: Z=p.V+C = (0,174.0,97+0,065).106 = 0,23.106 (đ/năm) SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 22 CUNG CẤP ĐIỆN TT Tên máy GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG tổn thất điện áp ∆U ,V tổn thất điện kWh vốn đầu tư (106 đ) Chi phí qui đổi (106 đ) Búa để rèn 0,156 65,28 0,97 0,23 Máy hàn 0,059 0,35 0,53 0,09 Lò chạy điện 0,054 0,06 0,576 0,10 Lò điện để hoá cứng linh kiện 0,052 15,01 0,53 0,11 thiết bị bánh 0,054 0,06 0,576 0,10 Thiết bị cao tần 0,022 7,16 0,576 0,10 Máy ép ma sát 0.034 5.16 0.53 0.1 Máy nén khí 0.056 4.36 0.576 0.12 Đối với tủ động lực khác đến máy động lực ta coi tổng chi phi quy dẫn tương đương với từ tủ động lực đến máy động lực nó.Như tổng chi phí quy dẫn tủ động lực đến máy động lực phương án 2,92.106 đ phương án SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 23 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG TÐL4 TPP MBA TÐL3 TÐL1 TÐL2 a.chọn dây Ta tính phương án (do thong số kĩ thuật giống phương án b.tính tổn thất điện áp, điện chi phi qui dẫn Từ trạm biến áp đến tủ phân phối Do khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối nhỏ nên tổn thất điện áp, điện chi phí quy dẫn coi không đáng kể • Từ tủ phân phối đến tủ động lực đến tủ động lực + tổn thất điện áp ∆U = P.r0 + Q.x0 59.13.0, 29 + 82,902.0, 06 L = 9.10−3 = 0, 473V U ca 0,38 + Tổn thất điện năng: ∆A = S2 100.22 r L τ = 0, 29.9.10 −3.5028.10 −3 = 747,13( kWh) 2 U ca 0,38 (kWh) + Chi phí tổn thất điện năng: C = ΔA.cΔ = 747,13.1000 = 0,75.106 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây: Tra bảng 32,pl [TK 2] ta có suất vốn đầu tư đường dây v = 892.106 (đ/km), vậy: V = v0.L = 892.9.106.10-3 =8,03 106 đ/năm SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 24 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG - Chi phí quy đổi: Z = pV+C = 0,174.8,03+ 0,75 = 2,15.106 đ/năm Tính toán tương tự ta có số liệu bảng sau Tủ đl tổn thất điện áp ∆U ,V tổn thất điện kWh vốn đầu tư Chi phí qui đổi (106 đ) (106 đ) 0,474 747,13 8,03 2,15 0,664 2029,44 21,408 5,75 0,708 1980,96 8,03 3,57 2,64 5854,23 17,40 23,25 • Từ tủ động lực đến động lực Tương tự phương án Tổng chi phí quy đổi phương án : 46,071.106 đ/n ăm Tổng chi phí quy đổi phương án :26,17.106 đ/n ăm Như phương án tối ưu SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 25 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG CHƯƠNG III.LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ Chọn tiết diện dây dẫn mạng động lực a.Nhóm + Chọn cáp theo Icp từ tủ động lực tới búa để rèn: Cáp hãng Lens sản xuất Ta có: K1.K2.Icp ≥ Itt K 1= 1:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến chênh lệch nhiệt độ môi trường làm việc môi trường nhân tạo K2= 0,87:là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số cáp đặt rãnh Icp :dòng cho phép tiêu chuẩn dây dẫn Pdm S 28 I tt = = = 37,98( A) 3.U cosϕ 3.U 0,6 3.0,38 I tt 37,98 I cp ≥ = = 43, 66( A) K1 K 0,87  Ta chọn cáp PVC 3x4 với Icp = 53 (A) r0 = 4,61 (Ω/km); x0= 0,09 (Ω/km) Kiểm tra điều kiện kỹ thuật: SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 26 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG ∆U % ≤ ∆U CP % ∆U CP % = 5% ⇒ ∆U CP = 0, 05.0, 38 = 0, 019( kV ) P.R + QX 28.4, 61.0, 001 + 46.0, 09.0, 001 = = 0.19(V ) U 0, 38 0,19 ∆U % = 100 = 0, 049% 380 ∆U =  Vậy cáp chọn đạt yêu cầu Tính toán tương tự cho máy động lực khác ta đựợc kết bảng sau : TT Tên máy Pdm Itt Ftc Icp 28 37,98 3x4 53 r0 ∆U x0 0,09 máy hàn 2.2 4,78 3x1,5 31 4,61 0,04 12,1 0,04 lò chạy điện 15 63,3 3x7 73 2,93 0,62 0,09 lò điện hóa cứng linh 15 63,3 3x7 73 2,93 0,62 0,09 20 63,3 3x7 72 2,93 0,62 0,09 búa để rèn 0,09 kiện thiết bị bánh Thiết bị cao tần 20 25,32 3x1,5 31 12,1 0,51 0,1 Máy ép ma sát 10 50,64 3x6 66 3,08 0,66 0,09 máy nén khí 20 25,32 3x1,5 31 12,1 0,51 0,1 Tính toán ngắn mạch : Ngắn mạch cố nghiêm trọng hệ thống điện Dòng điện xảy ngắn mạch lớn , làm phát nhiệt lớn , phá hỏng thiết bị Vì việc tính ngắn mạch có ý nghĩa quan trọng , kết tính sở cho việc chọn thiết bị bảo vệ kiểm tra ổn định nhiệt dây giúp cho làm việc an toàn , bảo vệ tính mạng người tài sản Các điểm cần tính ngắn mạch : N1 : Ngắn mạch trạm biến áp để kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt N2: tủ phân phối hạ áp để kiểm tra aptômat tổng N3 : tủ động lực đại diện xa tủ để kiểm tra aptômát nhánh SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 27 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG N4 : động đại diện xa động 25 để kiểm tra aptômát cho động XHT ZBA ZÐL ZPP N1 N2 ZÐC N3 N4 Các vị trí tính ngắn mạch Xác định điện trở phần tử , tính hệ đơn vị có tên Chọn U cb = 0,4 kV Theo bảng số liệu 1.1 ta có công suất ngắn mạch : S k = 240 MVA Điện kháng hệ thống : X HT = S cb 100 = = 0,416 SK 240 Điện trở điện kháng máy biến áp : R BA = Z BA ∆Pk U 3,15.0,4 2.10 −3 = = 7,78.10 −3 Ω −3 S BA 2.(180.10 ) U k U 4.0,4 = = = 18.10 −3 Ω −3 2.100.SBA 2.100.180.10 Trong : U k điện áp ngắn mạch phần trăm máy biến áp180 kVA Tra bảng 12.pl [ TK ] 4% ] Điện kháng máy biến áp X BA = Z 2BA − R 2BA = (18 − 7,78 ).10 −6 = 16,233.10 −3 Ω Tính ngắn mạch N1: Điện trở đến điểm ngắn mạch : Zk1 =XHT+ZBA= 7,78 + (57,35 + 16,233) 10 −3 = 73,993.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I (k31) = U 400 = 10 = 3121,1(A) = 3,121 (kA) 3.Z k1 3.73,993 Dòng điện xung kích : ixk1 = kxk I(3) k1 = 1,2 3,121 = 5,297 (kA) SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 28 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk1 = qxk I(3) k1 = 1,09.3,121 = 3,402 (kA) Trong : kxk = 1,2 ; qxk = 1,09 tra bảng 7.pl [ TK ] hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch Trong trường hợp mạng điện hạ áp Tính ngắn mạch N2: Theo ta dùng dây từ máy biến áp đến tủ phân phối XLPE.120 có r0 = 1,53 Ω /km ; x0 = 0,06 Ω /km dài 12,5 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RPP = 1,53.12,5.10-3 = 19,13.10-3 Ω ; XPP = 0,06.12,5.10-3 = 0,75.10-3 Ω Do tổng trở ngắn mạch đến điểm N2 : Zk2 =XHT + ZBA + ZPP = (7,78 + 19,13) + (416 + 16,233 + 0,75) 10 −3 = 433,07.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I k(32) = U 3.Z k = 400 3.433,07 10 = 0,533 (A) Dòng điện xung kích : ixk2 = = kxk (3) I k = 1,2 0,533 = 0,905A Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk2 = qxk I(3) k = 1,09.0,905 = 0,986 (A) Tính ngắn mạch N3: Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực chọn mục có tiết diện : XLPE.35 có r0 = 0,57 Ω /km ;x0 = 0,06 Ω /km dài m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RĐL4 = 0,57.30.10-3 = 17,1.10-3 Ω ; XĐL4 = 0,06.30.10-3 = 1,810-3 Ω Do tổng trở đến điểm ngắn mạch : Zk3= XHT +ZBA + ZĐL4 = (7,78 + 19,13 + 13,68) + (0,416 + 16,233 + 0,75 + 1,8) 10 −3 = 44,93.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 29 CUNG CẤP ĐIỆN I k( 33) = U 3.Z k = GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG 400 3.44,93 10 = 5,14.10 (A) = 5,14(kA) Dòng điện xung kích : ixk3= = kxk I(3) k3 = 1,2 5,14= 8,72(kA) Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk3 = qxk I(3) k3 = 1,09.5,14 = 5,60(kA) Tính ngắn mạch N4: Dây dẫn từ tủ động lực đến phụ tải búa để rèn ta chọn dây XLPE.16 có r0 = 1,15 Ω /km ;x0 = 0,07 Ω /km dài 10 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RĐL = 1,15.10.10-3 = 11,5.10-3 Ω ; XĐL = 0,07.10.10-3 = 0,7.10-3 Ω Do tổng trở đến điểm ngắn mạch : Zk1= XHT +ZBA + ZĐL4 + ZĐL3-25 = (7,78 + 19,13 + 13,68 + 11,5) + (416 + 16,233 + 0,75 + 1,8 + 0,7) 10 −3 = 438,58.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I k(34) = U 3.Z k = 400 3.438,58 10 = 0,577(kA) Dòng điện xung kích : ixk3= = kxk I(3) k3 = 1,2 0,577= 0,99 ( kA) Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk3 = qxk I(3) k3 = 1,09.0,577= 0,63 (kA) 3.Chọn thiết bị bảo vệ đo lường Các thiết bị phục vụ cho việc bảo vệ mạch điện , hỗ trợ cho mạch điện làm việc tin cậy , an toàn , giúp cho việc đo lường xác a.Phía cao áp +Cầu chảy cao áp : SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 30 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Cầu chảy cao áp giúp ngắt điện xảy cố phía cao Cầu chảy rơi có cố giúp dễ phát Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp : Stt I lv = 3.U C = 258.27 3.22 = 6.78 (A) Ta chọn cầu chảy cao áp hãng SIEMENS chế tạo ( cầu chảy tương đương loai ПKT Liên Bang Nga chế tạo ) có Un = 22kV, dòng định mức In = 8A +Chống sét Chống sét van cao áp có nhiệm vụ chống sét đánh lan tràn từ đường dây không vào trạm biến áp Trạm biến áp cấp điện từ đường dây không 10 kV nên ta chọn chống sét van loại PBC-22T1 Nga sản xuất (hoặc loại C24 Pháp sản xuất ,hoặc loại AZLP501B24 hãng Côper Mỹ chế tạo) +Lựa chọn dao cách ly Dao cách ly làm nhiệm vụ cách ly đường dây trung áp trạm biến áp Phục vụ cho việc kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa thiết bị trạm biến áp Điều kiện chọn dao cách ly là: UdmDCL ≥ Umạngđiện IdmDCL ≥ Icb Iổnđịnhdong ≥ Ixungkích Iổnđịnhnhiệt ≥ IN tquyđôi tonđinhnhiêt Ta có: I dm = S dm 3U dm = 258.27 3.10 =14.91 Ixungkích = 1,8 IN=1,8 3,12=7,94 (kA) Icb =1,25.Idm=1,25.14,98=18,72(A) ta chọn dao cách ly plh22/630(hoặc loại 3DC SIEMENS chế tạo) b.Phía hạ áp +Chọn hạ áp trạm biến áp SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 31 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Thanh hạ áp nhận điện từ máy biến áp phân phối cho nhánh Các điều kiện chọn kiểm tra góp: Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: K1.K2.Icp ≥ Icb Trong đó: K1=1 đặt đứng K1=0,95 đặt ngang K2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Dòng điện chạy qua xác định I= SΣ 3.U = 258.27 3.0,38 = 392.4 (A) Icb =1,25.Idm=1,25.392.4 = 490.5(A) Dự định chọn dẹt đồng có jkt=1,8(A/mm2) bảng Ta chọn thanhcái có kích thước 50.5=250mm2 Kiểm tra dòng phát nóng lâu dài cho phép: K1.K2.Icp= 1.1.860 > Icb= 4930.5 (thỏa mãn) +Kiểm tra ổn định động : Chọn khoảng vượt l=125 cm,khoảng cách pha a=60 cm M= Ftt l : mô men uốn tính toán kG.m 10 Ftt: lực tính toán tác động dòng ngắn mạch Ftt= 1,76.10-2 l Ixk (kG) a l : khoảng cách sứ pha, cm a : khoảng cách pha, cm 2 l i 2xk1 −8 125 5297 M = 1,76.10 = 1,76.10 = 12,86(kGcm) 10.a 10.60 Mômen uốn: −8 2 Mômen chống uốn:W=0,167.b.h =0,167.0,6 5=0,3 cm Ứng suất: σ u = M 12,86 = 42,87 kG/cm2 < σ u =1400 kG/cm2 W 0,3 SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 32 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo +Chọn aptômat tổng: Làm nhiệm vụ bảo vệ tải máy biến áp ngắn mạch hạ áp Điều kiện chọn aptômat: UdmAT ≥ Udmluoi IdmAT ≥ Itt Icdm ≥ IN Dòng điện làm việc: Căn vào dòng làm việc ta chọn aptomat loại NC125H hãng Merlin Gerin Pháp chế tạo với dòng định mức 125A b.Chọn cầu dao cầu chì cho thiết bị : • Nhóm Điều kiện chọn cầu dao: UdmCD ≥ Udmlứoi IdmCD ≥ Itt Điều kiện chọn cầu chì: Idc ≥ Itt=Kt.IdmD Idc ≥ I mm I dmD k mm I tt = = α α 2,5 + kmm : hệ số mở máy + kt : hệ số tải động cơ, lấy kt=1 + αmm : hệ số phụ thuộc chế độ mở máy động Các động có chế độ mở máy nhẹ nên lấy 2,5 + Itt :là dòng làm việc lâu dài lớn nhấtchạy qua cầu chì dòng định mức động Tính toán tiêu biểu cho động búa để rèn: Itt = Sdm1 3.U = Pdm1 3.U cosϕ = 28 = 37,98(A) 3.0,38.0,6 I tt kmm I tt 37,98.5 = = = 75,96 (A) α 2,5 2,5  Chọn cầu dao siemens sản xuất có Idm= 80(A) Idc ≥ Cầu chì 5SF1-40 siemens sản xuất có Idc= 100 (A) SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 33 CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: Th.S ĐOÀN THỊ BẰNG Kết tính toán cho động tương tự, ta có bảng sau: STT Tên máy Pđm (kW) Uđm (V) Cosφ Itt (A) Idc (A) cầu dao cầu chì Búa rèn 28 380 0,6 37,98 75,96 5TE7 412 5SF1 40 Máy hàn 2.2 380 0,35 4,78 9,56 5TE7 112 5SF1 01 Lò chạy điện 15 380 0,6 63,31 158,26 5TE7 512 5SF1 214 Lò điện để hóa cứng linh kiện 15 380 0,6 63,31 158,26 5TE7 512 5SF1 214 Thiết bị cao tần 20 380 0,6 75,97 189,9 5TE7 512 5SF1 214 Máy ép ma sát 10 380 0,6 25,32 50,64 5TE7 512 5SF1 214 Náy nén khí 20 380 0.6 75,97 189,9 5TE7 512 5SF1 214 thiết bị bánh 20 380 0,6 75,97 189,9 5TE7 512 5SF1 214 SV: NGUYỄN MẠNH TƯỜNG 34