Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

CUNG CẤP ĐIỆN 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 Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng khí”, sau thời gian làm đồ án, hướng dẫn thầy 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 làm em 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 ! Hà Nội, tháng năm 2011 Sinh viên thực CUNG CẤP ĐIỆN 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 4-5 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 : CUNG CẤP ĐIỆN − 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 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’= 3,8 - 0,8 = m CUNG CẤP ĐIỆN Tỷ số treo đèn : j= h' 0,5 = = 0,143 ' 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 tức L =1,5.h = 1,5.3 =4,5 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 = 48 đèn Fd 3000 Độ rọi thực tế F N.η.k ld 3000.54.0,58.0,598 E= d = = 54,19 lux a.b.δdt 36.24.1, Ngoài chiếu sáng chung cần trang bị thêm máy (Trừ quạt gió) đèn công suất 100 W để chiếu sáng cục bộ, cho phòng thay đồ phòng vệ sinh phòng bóng 100W F∑ = = 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 CUNG CẤP ĐIỆN 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 CUNG CẤP ĐIỆN Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1) Pcs chung = kđt N Pd = 1.54.200 = 10800 W Chiếu sáng cục : Pcb = (45+ 4).100 = 4900 W Vậy tổng công suất chiếu sáng là: Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 4900 = 15700 W = 15,7 kW 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 chiếu sáng 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 CUNG CẤP ĐIỆN Ta chia thành nhóm phụ tải sau:  Nhóm TT Tên thiết bị phân xưởng kết cấu kim loại phân xưởng lắp ráp khí phân xưởng rèn phân xưởng sửa chữa khí phân xưởng gia công gỗ Tổng ksd 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 cos φ 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 P 1500.00 2100.00 1200.00 1000.00 350.00 6150.00 P2 2250000.00 4410000.00 1440000.00 1000000.00 122500.00 9222500.00 - Số lượng hiệu dụng nhóm 1: (∑ Pi ) 61502 n hdn1 = = = 4,1 ∑ Pi2 9222500 - Hệ số sử dụng nhóm 1: ∑ Pi k sdi 984 k sdn1 = = = 0,16 ∑ Pi 6150 - Hệ số nhu cầu nhóm 1: k ncn1 = k sdn1 + − k sdn1 − 0,16 = 0,16 + = 0,57 n hdn1 4,1 - Tổng công suất phụ tải nhóm 1: Pn1 = k ncn1 ∑ Pi = 0,57.6150 = 3505,5 kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 1: cosϕn1 = ∑ Pi cos ϕi 3990 = = 0, 65 ∑ Pi 6150 P.cosφ 1,200.00 1,260.00 720.00 600.00 210.00 3990.00 P.ksd 240.00 336.00 192.00 160.00 56.00 984.00 CUNG CẤP ĐIỆN  Nhóm TT Tên thiết bị phân xưởng đúc phân xưởng nén khí trạm bơm phận vận hành ban ql phận thử nghiệm Tổng ksd 0.3 0.16 0.16 0.16 0.16 cos φ 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 P 1700.00 1800.00 450.00 120.00 270 4340.00 P2 2890000.00 3240000.00 202500.00 14400.00 72900.00 6419800.00 P.cosφ 1,360.00 1,080.00 270.00 72.00 162.00 2944.00 P.ksd 510.00 288.00 72.00 19.20 43.20 932.40 - Số lượng hiệu dụng nhóm 2: (∑ Pi ) 43402 n hdn = = = 2,93 ∑ Pi2 6419800 - Hệ số sử dụng nhóm 2: ∑ Pi k sdi 932, k sdn = = = 0, 22 ∑ Pi 4340 - Hệ số nhu cầu nhóm 2: k ncn = k sdn + − k sdn − 0, 22 = 0, 22 + = 0, 67 n hdn 2,93 - Tổng công suất phụ tải nhóm 2: Pn = k ncn ∑ Pi = 0, 67.4340 = 2907,8kW - Hệ số công suất phụ tải nhóm 2: cosϕn = ∑ Pi cos ϕi 2944 = = 0, 68 ∑ Pi 4340 bảng phụ tải tổng hợp nhóm TT Phụ tải Nhóm Nhóm Tổng ksdni 0.16 0.22 cosφni 0.65 0.68 Pni 3505.5 2,908 6,413 P2ni 12,288,530 8,455,301 20,743,831 Pni.cosφni 2,279 1,977 4,256 Pni.ksdni 560.88 639.716 1,201 CUNG CẤP ĐIỆN - Số lượng hiệu dụng: n hd = (∑ Pni ) 64132 = = 1,98 ∑ Pni2 20743831 - Hệ số sử dụng phụ tải động lực: ∑ Pni k sdni 1201 k sd ∑ = = = 0, ∑ Pni 6143 - Hệ số nhu cầu phụ tải động lực: k nc ∑ = k sd ∑ + − k sd ∑ n hd = 0, + − 0, = 0, 77 1,98 - Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl ∑ = k nc ∑ ∑ Pni = 0, 77.6413 = 4928, kW - Hệ số công suất trung bình phụ tải tổng hợp: cosϕtb = ∑ Pni cos ϕni 4256 = = 0, 66 ∑ Pni 6413 2.4 Phụ tải tổng hợp Kết tính toán phụ tải: Số thứ tự Phụ tải P ; kW cosφ Chiếu sáng 15,7 Thông thoáng, làm mát 5,6 0,75 Động lực 4928,6 0,66 Xác định phụ tải tổng hợp theo phương pháp số gia: - Tổng công suất tính toán nhóm phụ tải chiếu sáng làm mát: 5, 0,04 kW Pcslm = 15, + (( ) − 0, 41).5, = 19, 029 - Tổng công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng: 19, 029 0,04 kW P∑ = 4928, + (( ) − 0, 41).19, 029 = 4940,8 CUNG CẤP ĐIỆN - Hệ số công suất tổng hợp: ∑ Pi cos ϕi 15, 7.1 + 5, 6.0, 75 + 4928, 6.0, 66 = = 0, 66 ∑ Pi 15, + 5, + 4928, - Công suất biểu kiến phụ tải phân xưởng: cos ϕ∑ =  S∑ = P∑ 4928, = = 7467, kVA Cosϕ∑ 0, 66  Q ∑ = S∑ Sinϕ∑ = 7467, − 0, 66 = 5610, 10 CUNG CẤP ĐIỆN = 6,02V + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 5: ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL5 + ΔUĐL5-34 = 2,97 + 1,42 + 1,06 = 5,45 V  Hao tổn cực đại mạng điện hạ áp là: ΔUMax = ΔUM1 = 6,5 V - Hao tổn điện áp cho phép: ∆U cp = ∆U cp %.U dm 100 = 3,5.380 = 13,3 V 100 Như vậy, ΔUMax =6,5V < ΔUcp = 13,3 V  mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật * Phương án 2:Đặt tủ phân phối góc phân xưởng Tính toán tương tự phương án - Tính toán hao tổn điện áp cực đại mạng điện hạ áp + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 1: ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + ΔUĐL1-27 = 2,97 + 1,91 + 1,86= 6,74V + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 2: ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + ΔUĐL2-22 = 2,97+ 1,32+ 1,0 = 5,29 V + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 3: ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + ΔUĐL3-31 =2,97 + 1,01+ 1,75 = 5,73 V + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 4: ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-40 = 2,97 + 1,21 + 1,44 = 5,62V + Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL – máy thuộc TĐL 5: ΔUM5 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + ΔUĐL4-34 = 2,97 + 2,97 + 1,06 = V  Hao tổn cực đại mạng điện hạ áp là: ΔUMax = ΔUM5 = V - Hao tổn điện áp cho phép: ∆U cp = ∆U cp %.U dm 100 = 3,5.380 = 13,3 V 100 20 CUNG CẤP ĐIỆN Như vậy, ΔUMax = V < ΔUcp =13,3 V  mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật Kết luận So sánh kết tính toán phương án, nhận thấy phương án có tổng chi phí quy đổi nhỏ phương án 2: Sự chênh lệch chi phí xác định: ∆Z% = Z2 − Z1 69, 79 − 66,17 100 = 100 = 5, 2% Z2 69, 79 Cả phương án đảm bảo tiêu kĩ thuật, kinh tế phương án chiếm ưu Vậy chọn phương án để tính toán thiết kế 21 CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG III LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Các tiết diện dây chọn phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục , không bị nhiệt Phương thức dây mạng cần hợp lý, tiện cho việc vận hành , sửa chữa 3.1 Chọn tiết diện dây dẫn mạng động lực, dây dẫn mạng chiếu sáng: 3.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng - Ta chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, chiếu sáng cục lấy điện chỗ qua mạng động lực Mạng điện chiếu sáng lấy điện từ tủ phân phối không lấy điện từ tủ động lực động mở máy gây sụt áp lớn , ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng cáp đồng pha , dây đến bóng đèn dây pha có trung tính Tủ điện chiếu sáng đặt cửa vào phân xưởng ( phía cửa với tủ phân phốí ) để tiện cho việc bật tắt Chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung chiếu sáng cục lấy điện chỗ qua mạng động lực ( tủ động lực ) - Vì tủ phân phối đặt trung tâm tải nên mạng điện chiếu sáng xây dựng với mạch rẽ, mạch rẽ gồm bóng Như công suất mạch nhánh phải chịu là: 9x0,2 =1.8 kW 22 CUNG CẤP ĐIỆN 19,5 m A 46,62 m B 46,62 m C 38,62 m D 38,62 m 46,62 m F 46,62 m G Ta tính mô men tải sau: M0=P0.l0 = 10,8.19,5 = 210,6 kWm M1 = P1.l1 = 1,8.46,62 = 83,916 kWm M2 = P2.l2 = 1,8.42,62 = 76,716 kWm M3 = P3.l3 = 1,8.38,62 = 69,516 kWm M4 = P4.l4 = 1,8.38,62 = 69,516 kWm M5 = P5.l5 = 1,8.42,62 = 76,716 kWm M6 = P6.l6 = 1,8.46,62 = 83,916 kWm - Mô men qui đổi: Mqd = M0+ α (M1+M2+M3+M4+M5 +M6) =210,6 + 1,33.(83,916+76,716+69,516)*2 = 822,794 kWm Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện α xác định theo bảng 5.pl [TK2] ứng với mạch pha có trung tính : α = 1,33 Ta phân bổ ∆U cp % Có ∆U cp % mạng chiếu sáng : ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP % = 3,5% - 0,6% = 2,9% Đoạn OA : ∆U cp = % 23 E CUNG CẤP ĐIỆN Vậy tiết diện đoạn dây dẫn OA là: FOA = M qd C.∆U cpOA = 822,794 = 4,965mm 83.2 C =83 tra bảng 4.pl [TK 2], ứng với dây đồng mạng pha có trung tính Ta chọn dây có tiết diện mm2 Như hao tổn điện áp thực tế đoạn OA là: ∆U OA % = M qd C.Fchon = 822,794 = 1,652% 83.6 Hao tổn điện áp cho phép nhánh rẽ AB: ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA % = 2,9% - 1,652% =1,248 % Tiết diện dây dẫn nhánh rẽ AB: FAB = M AB 83,916 = = 1,817(mm ) C.∆U cpAB 37.1,248 C =37 tra bảng 4.pl [TK 2], ứng với dây đồng mạng pha có trung tính Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tiết diện dây dẫn nhánh rẽ AC: FAC = M AC 76,716 = = 1,661(mm ) C.∆U cpAC 37.1,248 Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tiết diện dây dẫn nhánh rẽ AD: FAD = M AD 69,516 = = 1,505(mm ) C.∆U cpAD 37.1,248 Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tính toán tương tự cho nhánh rẽ lại ta kết chọn tiết diện dây dẫn mạng chiếu sáng ghi bảng sau: 24 CUNG CẤP ĐIỆN Đoạn OA AB AC AD AE AF AG F mm2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Bảng 4.2.Kết chọn tiết diện dây chiếu sáng Nhận xét : dây mạch nhánh chọn với tiết diện vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép Ngoài cần chọn dây dẫn cho bóng đèn nhà vệ sinh phòng thay đồ Có bóng tất , công suất chúng không lớn , nên để đơn giản cần chọn dây pha (đồng ) , tiết diện 1,5mm2 , không cần kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp 3.2 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 N4 : thiết bị đại diện xa thiết bị 26 để kiểm tra aptômát cho thiết bị ~ XHT Z BA Z PP N1 Z §L N2 Các vị trí tính ngắn mạch 25 XTB N3 N4 CUNG CẤP ĐIỆN 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 = 3,23 MVA Điện kháng hệ thống : X HT U cb 0, 42 = = = 49,54.10 −3 Ω SK 3, 23 Điện trở điện kháng máy biến áp : R BA ∆Pk U 3,15.0,4 2.10 −3 = = = 7,78.10 −3 Ω −3 SBA 2.(180.10 ) Z BA 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 áp 180 kVA Điện kháng máy biến áp X BA = ZBA − R 2BA = (182 − 7, 782 ).10 −6 = 16, 23.10 −3 Ω Tính ngắn mạch N1: Điện trở đến điểm ngắn mạch : Zk1 =XHT+ZBA= 7, 782 + (49,54 + 16, 23) 10 −3 = 66, 23.10−3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I(3) k1 = U 400 = = 3, 487 kA 3.Zk1 3.66, 23 Dòng điện xung kích : ixk1 = kxk I(3) k1 = 1,2 3,487 = 5,918 kA Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk1 = qxk I(3) k1 = 1,09.3,487 = 3,8 kA Trong : kxk = 1,2 ; qxk = 1,09 tra bảng 7.pl [ TK ] hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch Tính ngắn mạch N2: Theo ta dùng dây từ máy biến áp đến tủ phân phối XLPE.240 có 26 CUNG CẤP ĐIỆN r0 = 0,17 Ω /km ; x0 = 0,06 Ω /km dài 30 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RPP = 0,17.30.10-3 = 5,1.10-3 Ω ; XPP = 0,06.30.10-3 = 1,8.10-3 Ω Do tổng trở ngắn mạch đến điểm N2 : Zk2 =XHT + ZBA + ZPP = (7, 78 + 5,1) + (49,54 + 16, 23 + 1,8) 10 −3 = 70, 256.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I(3) k2 = U 400 = = 3, 287 3.Zk 3.70, 256 kA Dòng điện xung kích : ixk2 = = kxk (3) Ik = 1,2 3,287 = 5,578 kA Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk2 = qxk I(3) k = 1,09.3,287= 3,583 kA Trong : kxk = 1,2 ; qxk = 1,09 tra bảng 7.pl [ TK ] hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch Tính ngắn mạch N3: Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực chọn mục 3.1 có tiết diện : XLPE.300 có r0 = 0,167 Ω /km ;x0 = 0,101 Ω /km dài 73.6 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RĐL4 = 0,167.24.10-3 = 9,6.10-3 Ω ; XĐL4 = 0,06.24.10-3 = 1.44.10-3 Ω Do tổng trở đến điểm ngắn mạch : Zk3= XHT +ZBA + ZĐL4 = (7, 78 + 5,1 + 9, 6) + (49,54 + 16, 23 + 1,8 + 1, 44) 10 −3 = 72,579.10−3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I(3) k3 = U 400 = = 3,182 kA 3.Zk3 3.72,579 Dòng điện xung kích : ixk3= = kxk I(3) k3 = 1,2 3,182= 5,4 kA 27 CUNG CẤP ĐIỆN Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk3 = qxk I(3) k3 = 1,09.3,182 = 3,468 kA Tính ngắn mạch N4: Dây dẫn từ tủ động lực đến phụ tải ta chọn mục 3.1 dây XLPE.150 có r0 = Ω /km ;x0 = 0,09 Ω /km dài 20 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : RĐL4 -26 = 8.20.10-3 =16.10-3 Ω ; XĐL4 -26 = 0,09.20.10-3 = 1,8.10-3 Ω Do tổng trở đến điểm ngắn mạch : Zk4= XHT +ZBA + ZĐL4 + ZĐL4 -38 = (7, 78 + 5,1 + 9, + 16) + (49,54 + 16, 23 + 1,8 + 1, 44 + 1,8) 10 −3 = 113, 795.10−3 Ω Dòng ngắn mạch pha : I(3) k4 = U 400 = = 2, 029 3.Zk 3.113, 795 kA Dòng điện xung kích : ixk4= = kxk I(3) k = 1,2 2,029= 3,444 kA Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk4 = qxk I(3) k = 1,09.2,029 = 2,212 kA 3.3 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 3.3.1 Chọn thiết bị phân phối phía cao áp : Theo số liệu cho đề ta có thời gian cắt tk = 2,5s 3.3.1.1 Cầu chảy cao áp : 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 : 28 CUNG CẤP ĐIỆN Ilv = Stt 3.U C = 7467 3.22 = 195.95 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 3.3.1.2 Dao cách ly Căn vào dòng điện làm việc ta chọn dao cách ly plh22/630(hoặc loại 3DC SIEMENS chế tạo) 3.3.1.3.Chống sét Chọn chống sét van loại PBC-22T1 Nga sản xuất (hoặc loại C24 Pháp sản xuất ,hoặc loại AZLP501B24 hãng Coper Mỹ chế tạo) 3.3.2 Chọn thiết bị phân phối phía hạ áp : 3.3.2.1.Cáp điện lực Cáp điện lực chọn theo hao tổn điện áp cho phép ta xác định mục chọn sơ đồ nối điện tối ưu.Tiết diện tối thiểu theo điều kiện ổn định nhiệt dây cáp kiểm tra theo biểu thức: Kiểm tra dây cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực 1: Fmin = I (3) k2 tk 2,5 = 3287 = 69,3(mm ) < 70mm Ct 75 Như cáp chọn đảm bảo yêu cầu độ ổn định nhiệt 3.3.2.2 Chọn hạ áp trạm biến áp Dòng điện chạy qua xác định I = SΣ 3.U = 7467 3.0,38 =425,15 A Dự định chọn dẹt đồng có jkt=1,8(A/mm2Tiết diện cần thiết I 425,15 = 202, 45 mm cái: F = = jkt 2,1 Ta chọn thanhcái có kích thước 50.6=300mm2 với Ct=171,bảng 8.pl.BT(TK1) Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện: Fmin = I(3) k1 tk 2,5 = 3487 = 32, 24 mm < 300 mm Ct 171 29 CUNG CẤP ĐIỆN Kiểm tra ổn định động :Chọn khoảng vượt cm,khoảng cách pha a=60 cm Mômen uốn: l=125 2 l2 i 2xk1 −8 125 3800 M = 1, 76.10 = 1, 76.10 = 6, 62 kGcm 10.a 10.60 −8 2 Mômen chống uốn:W=0,167.b.h =0,167.0,6 5=0,3 cm Ứng suất: σ u = M 6, 62 = = 22, 06 kG/cm2 < σ u =1400 kG/cm2 W 0,3 Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo 3.3.2.3 Chọn sứ cách điện ph Ta chọn sứ OΦ-22-375 có U=22 kV ;lực phá hủy F =375 kG cp ph ph Lực cho phép đầu sứ là:F =0,6.F =0,6.F =0,6.375=225 kG i 2xk1 3800 −8 Lực tính toán Ftt=1,76.10 l = 0,176.10 125 = 0, 053 kG a 60 -8 H ' 17,5 = = 1,17 Hệ số hiệu chỉnh k= H 15 Lực tính toán hiệu chỉnh Ftthc=k.Ftt=1,17.0,053=0,062 kG 0,5 kA ki 80 Vậy biến dòng làm việc bình thường phụ tải cực tiểu 3.3.2.5 Chọn áptômát : a Chọn aptômát cho mạch chiếu sáng Tủ chiếu sáng bảo vệ aptômát để điện đóng lại nhanh , không thời gian phải thay dây chì dùng cầu chảy, để đảm bảo chiếu sáng liên tục Vì công suất chiếu sáng chung 10,8 kW nên dòng điện làm việc mạch chiếu sáng chung : I cs = Scs 10,8 = =16,409 A 3.U H 3.0,38 Tra bảng 20.e.pl [ TK ] ta chọn aptômát loại AП50 – 3MT có dòng định mức In = 20A b Chọn aptômat bảo vệ động Tính toán tiêu biểu cho động máy khoan có số hiệu sơ đồ thiết bị 20 Dòng điện làm việc dây dẫn từ tủ động lực đến động 1,84A xác định mục 4.1 Coi động có bội số mở máy kmm = Và động khởi động điều kiện khởi động nhẹ nên αmm = 2,5 Do dòng mở máy động : Imm = 4.1,84 = 7,36 A Dòng khởi động phần tử nhiệt aptômat nằm giới hạn (được chọn giống cầu chì ) : I mm ≤ I kd ≤ 1,45.I cp α mm Tức : 31 CUNG CẤP ĐIỆN 7,36 = 2,94 A ≤ I k d ≤ 1, 45.30 = 43,5 A 2,5 Icp dòng cho phép hiệu chỉnh dây dẫn , tính đựơc phần chọn tiết diện (bảng 4.1) 30 A Căn vào kết tính toán ta chọn aptômát loại EA52G ( Nhật Bản chế tạo ) có Un = 380V , dòng định mức 15 A < I cp = 30 A , dòng khởi động phần tử bảo vệ nhiệt Ikđ = 35 A ; Icắt = kA Dòng khởi động cắt nhanh cuộn điện từ aptômát : IkđCN = 1,25.Imm = 1,25.7,36 = 9,2 A Chọn tương tự aptômát cho động lại , ta có kết ghi bảng sau : Động TĐL1-1 TĐL1-2 TĐL1-5 TĐL1-7 TĐL1-8 TĐL2-3 TĐL2-4 TĐL2-6 TĐL2-9 TĐL2-10 Ilv 6,8 3,35 22,68 8,94 1,38 1,4 5,14 9,35 1,84 3,14 Icp 30 30 70 40 30 30 30 40 30 30 Imm 27,2 13,4 90,72 35,76 5,52 5,6 20,56 37,4 7,36 12,56 Imm/αmm 1,45.Icp 10,88 43,5 5,36 43,5 36,288 101,5 14,304 58 2,208 43,5 43,5 2,24 43,5 8,224 14,96 58 2,944 43,5 5,024 43,5 Ikđ 20 20 40 20 20 20 20 30 20 20 In 15 15 30 15 15 15 15 20 15 15 Loại Aptomát AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT AII50-3MT Kết chọn áptomat cho động lại Như theo bảng 4.2 4.3 cần dùng tất aptomat loại EA103G ;39 aptomat loại AII50-3MT c Chọn aptomat bảo vệ tủ động lực Chọn cho tủ tiêu biểu tủ Dòng khởi động aptômat xác định theo biểu thức : n −1 I mm max + k Ikd = đt ∑ I ni α mm 32 CUNG CẤP ĐIỆN Immmax : dòng mở máy động có dòng làm việc lớn nhóm Dòng mở máy động lớn động 17 có I lvmax = 24,12A (đây dòng hiệu chỉnh theo hệ số tiếp điện ) Nên : Immmax = 4.24,12 = 96,48A Trong bội số mở máy động kđt : hệ số đồng thời nhóm Vì đề không cho qui trình công nghệ nhóm nên ta coi máy làm việc đồng thời , tức kđt = Ini dòng làm việc động lúc bình thường , xác định bảng 4.1 αmm : hệ số phụ thuộc chế độ mở máy động Như coi động có chế độ mở máy nhẹ nên lấy 2,5 Như : Ikd 96, 48 + 1.(6,8 + 3,35 + 22, 68 + 8,94 + 1,38 + 1,38 + 1,84 + 6, 75) = 91, 712 A 2,5 = Dòng khởi động cắt nhanh aptômat phải thỏa mãn điều kiện : Ikdcn ≥ 1,25Immmax = 1,25.91,712= 114,64 A Ta chọn aptômat loại EA103G] có dòng định mức là: In= 125 A Tương tự ta chọn aptômat bảo vệ cho tủ phân phối lại , kết ghi bảng sau Tủ I mm max α mm 38,592 47,752 13,62 20,752 31,436 n −1 I ∑53,12 i =1 ni 124,09 86,81 139,24 127,06 Ikđ , A In , A Loại Aptomat 91,712 171,842 100,43 159,992 158,496 100 175 125 160 160 EA103G EA103G EA103G EA103G EA103G Kết chọn áptomat bảo vệ tủ động lực Vậy cần dùng aptomat EA103G 3.3.2.5 Chọn aptomat tổng bảo vệ tủ phân phối 33 CUNG CẤP ĐIỆN Aptômát tổng có dòng điện phụ tải chạy qua : I = 425,15A ( xác định theo bảng 4.1 ), vào chọn loại aptômat SA603-H Nhật Bản chế tạo có dòng định mức : In = 500 A có dòng cắt Ik = 85kA Kiểm tra khả làm việc aptômát : Icắt > Isc suy : 85 kA > 3,583 kA Isc : dòng ngắn mạch pha điểm N2 tính mục 4.2 , 3,583 kA Vậy aptômát chọn thỏa mãn điều kiện kĩ thuật 3.3.2.6 Chọn khởi động từ cho động Khởi động từ giúp điều khiển động , khởi động từ có rơ le bảo vệ nhiệt , giúp cho động không bị tải Khởi động từ ghi bảng sau: Động S,kVA Itt ,A In , A Loại khởi động từ TĐL1-1 TĐL1-2 TĐL1-5 TĐL1-7 TĐL1-8 TĐL2-3 TĐL2-4 TĐL2-6 TĐL2-9 TĐL2-10 4,48 2,21 14,93 5,88 0,91 0,92 3,38 6,15 1,21 2,07 6,80 3,35 22,68 8,94 1,38 1,40 5,14 9,35 1,84 3,14 25 10 1,6 1,6 6,3 10 IIME-211 IIME-211 IIME-211 IIME-211 IIME-111 IIME-111 IIME-111 IIME-211 IIME-111 IIME-411 Kết chọn khởi động từ cho động Vậy dùng tất 21 khởi động từ IIME-211 khởi động từ IIME411và IIME-111; IIME-511 ; IIME-611 34