Thông thường người ta chọn dung lượng trạm biến áp dựa vào đồ thị phụ tải hộ tiêu thụ. Đối với xưởng này không có đồ thị phụ tải cụ thể, nên ta chọn dung lượng trạm biến áp sao cho các máy biến áp trong trạm không non tải lắm, cũng không quá tải lắm, tức là chọn dung lượng trạm biến áp theo công thức:
Strạm³ Stt
Stt = SttS+Sdựphòng Trong đó:
SttS là dung lượng tính toán của toàn xưởng.
Dung lượng này phụ thuộc vào việc dự báo phụ tải điện của xưởng trong tương lai. Phân xưởng này chỉ là một phân xưởng nhỏ, không phát triển thêm trong tương lai nên chọn Sdựphòng=0%
Vậy, dung lượng trạm biến áp được chọn dựa theo biểu thức sau: S trạm ³ 313,9(KVA) »314(KVA)
Vậy ta chọn máy biến áp ba pha kiểu ONAN-320 nhãn hiệu THIBIDI với các thông số kỹ thuật được cho từ nhà sản xuất như sau:
· Công suất (KVA): 320
· Điện áp (KV):22±2´2.5% - 10,5±2´5%/0,4 · Dòng điện định mức (A): 8,4 – 17,6/461,9 · Tần số: 50Hz
· Tổ đấu dây: Dyn - 11 · Đặc điểm kỹ thuật chủ yếu:
ü Chế tạo theo tiêu chuẩn IEC 76 và TCVN 1984 – 1994, TCVN 1985 -1994.
ü Sử dụng trong nhà và ngoài trời.
ü Điều chỉnh điện áp:
ü Làm nguội bằng không khí và dầu tự nhiên.
ü Chế độ làm việc liên tục.
ü Kích thước chủ yếu (mm)
W L H A
ü Trọng lượng tổng (Kg): 1898
ü Trọng lượng dầu (Kg): 262
ü Trọng lượng ruột máy (Kg): 1220 Thông số kỹ thuật:
· Điện áp ngắn mạch: 4% · Tổn hao ngắn mạch: 3330W · Tổn hao không tải: 440W · Dòng điện không tải: 2%
2.4- ĐO LƯỜNG VAØ KIỂM TRA TRONG TRẠM 2.4.1-Nguyên tắc chung:
Các thiết bị đo lường và kiểm tra trong trạm nhằm các mục đích sau: · Đo lường các giá trị điện (U, I, P, Q, A).
· Giám sát trạng thái vận hành thiết bị và phán đoán các trạng thái vận hành của trạm.
Các yêu cầu cần đạt là:
· Các thiết bị đo lường và kiểm tra cần có độ chính xác và tin cậy cao.
· Các thiết bị đo lường và kiểm tra cần phải đặt ở vị trí thuận tiện, dễ quan sát. · Số thiết bị đo lường và kiểm tra ít nhất nhưng đảm bảo vận hành tốt nhất. 2.4.2- Đo lường và kiểm tra trong trạm:
Theo sơ đồ đơn tuyến, thì ta gắn phần đo lường ở phía sơ cấp. Do đó, nó có thể đo luôn tổn thất điện áp của máy biến áp và đo lường cho cả tải tiêu thụ thông qua hai cuộn dòng (CT) và cuộn áp (VT).
Để thực hiện chức năng bảo vệ máy biến áp, thường máy được trang bị hệ thống chống sét LA ( Lightning Arrester ) và cầu chì tự rơi FCO (Fuse Cut Out) dao cách ly có kèm cầu chì DS-F ( Distance Switch-Fuse ).
CHƯƠNG 3 : CHỌN DÂY DẪN 3.1- CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY
3.1-1 Yêu cầu:
Việc chọn ra phương án đi dây trong mạng phân xưởng ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện.
Phương án cung cấp điện được coi làhợp lý nếu thoã mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo chất lượng, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. - Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. - Thuận tiện và an toàn trong vận hành, lắp ráp, sửa chữa.
- Đảm bảo tính kinh tế: ít tốn kim loại màu. - Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng.
Ngoài ra, chúng ta phải xét đến các yếu tố không kém phần quan trọng đó là: đặc điểm của quá trình công nghệ, yêu cầu cấp điện cho phụ tải, khả năng cấp vốn đầu tư và thiết bị, trình độ kỹ thuật vận hành của công nhân v.v....
3.1-2 Phân tích các phương án đi dây
Dựa vào các yêu cầu cơ bản của phụ tải phân xưởng, ta chọn mạng điện cung cấp là mạng hạ áp. Trong mạng điện hạ áp, các phần tử được bắt nguồn từ hệ thống điện 3 pha EPS (Electrical Power System) 6 KV qua trạm biến áp DT (Distribution Transformer), mạng điện 3 pha 0,4 KV vào tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board). Từ MDB phân phối đến các tủ phụ động lực DB (Distribution Board) và tủ chiếu sáng DLB (Distribution Lighting Board) để cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng.
Người ta căn cứ vào sơ đồ đi dây trong công trình điện mà phân ra làm hai phương án đi dây để chúng ta lựa chọn phương án cho hợp lý.
a/ Sơ đồ hình tia (dùng cho nơi có hộ tiêu thụ tập trung)
Hình 3.1: Sơ đồ hình tia.
v Ưu điểm:
· Sơ đồ nối dây rõ ràng cho mỗi hộ tiêu thụ.
· Mỗi thiết bị được cung cấp điện từ một đường dây riêng, ít chịu ảnh hưởng từ hộ bên cạnh.
· Độ tin cậy cung cấp điện cao, dễ áp dụng tự động hoá và bảo vệ. · Dễ vận hành, xác định sự cố để sửa chữa, bảo quản, mở rộng sản xuất. · Kích thước dây dẫn giảm dần về cuối mạch.
v Nhược điểm:
· Nhược điểm của sơ đồ này là sự cố xảy ra trong đường dây cấp điện thì sẽ cắt tất cả các mạch phía sau, vốn đầu tư ban đầu lớn.
b/ Sơ đồ phân nhánh (dùng để điều khiển tập trung lưới)
Hình 3.2: Sơ đồ phân nhánh.
v Ưu điểm:
· Độ tin cậy cung cấp điện cao.
· Có tính kinh tế cao hơn so với sơ đồ hình tia.
v Nhược điểm:
· Khi đường nhánh nào đó bị sự cố thì có ảnh hưởng đến các nhánh bên cạnh.
· Sơ đồ trở nên phức tạp khi có một số lượng lớn mạch, đặc tuyến bảo vệ ở mức cao. · Khó áp dụng các phương pháp tự động hoá, khí cụ bảo vệ.
3.1-3 Vạch phương án đi dây
Ta nhận thấy đối với phân xưởng mà ta đang thiết kế: -Phụ tải của phân xưởng là phụ tải tập trung. -Phân xưởng thuộc hộ tiêu thụ loại hai.
Vì vậy ta chọn phương án đi dây cho mạng điện phân xưởng là: -Từ tủ phân phối đến tủ động lực dùng phương án đi dây hình tia.
-Từ tủ động lực đến các thiết bị dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bị công suất lớn và sơ đồ phân nhánh cho các thiết bị công suất nhỏ.
3.1.4- Xác định phương án lắp đặt dây
Do đặc điểm phụ tải của phân xưởng có cả thiết bị chiếu sáng lẫn động lực, hai loại thiết bị này không thể đi cùng một dây vì khi các động cơ mở máy hoặc gặp sự cố sẽ làm ảnh hưởng đến các thiết bị chiếu sáng.
Vì vậy tủ phân phối chính sau khi nhận điện từ trạm biến áp, được chia làm 4 nhánh: 3 nhánh đi tới 3 tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng.
Hình 3.3
Có nhiều phương pháp lựa chọn hệ thống dây và phương pháp lắp đặt dây cho phân xưởng. Theo tiêu chuẩn IEC 364-5-52 (1993) qui định việc lựa chọn và lắp đặt hệ thống dây dẫn dựa trên các nguyên tắc liên quan đến cáp và dây dẫn, cách đấu nối ngầm, giá đỡ hay cáp treo v.v...
Để lựa chọn phương thức đi dây và tiến hành đi dây, phương pháp lắp đặt dây ta dựa vào tiêu chuẩn IEC ở bảng 5.3 và 5.4 (tài liệu cung cấp điện- thầy QUYỀN HUY ÁNH) kết hợp với tính chất của phụ tải, đặc điểm của phân xưởng, điều kiện làm việc và tiện cho việc sửa chữa cũng như di chuyển sau này. Vì vậy ta chọn phương án lắp đặt dây như sau:
- Từ trạm biến áp DT (Distribution Transformer) đến tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board): Đi dây cáp bọc PVC, đơn lõi, ruột đồng, gồm 3 dây Line và1 dây N. Với phương thức đi dây cáp trong ống nhựa, tiến hành chôn ngầm cáp trong hầm bê tông, hầm sâu 1 mét, có nắp đậy.
- Từ tủ phân phối đến tủ động lực rẽ làm 4 nhánh. Ba nhánh đi qua 3 tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho mạng chiếu sáng (Ở đây ta chỉ chọn cáp cho mạng động lực). Ta đi dây cáp CVV 4 lõi, ruột đồng, cách điện PVC, gồm 3 dây Line, 1 dây N. Với phương thức đi dây cáp trên máng cáp, máng được treo trên tường, máng cáp được làm bằng tôn cứng, các thanh đỡ cáp cách nhau 300 mm.
- Từ các tủ động lực đến các thiết bị, máy móc: Đi dây cáp CVV 4 lõi, ruột đồng, cách điện PVC. Với phương thức đi dây dây dẫn được đi trong ống PVC, đất khô, chôn sâu cách mặt đất 30 cm. Riêng phần chiếu sáng, ta lắp đặt dây trên không để tiện sửa chữa và bảo trì.
3.1.5- Sơ đồ nguyên lý
- Từ trạm biến áp đến tủ phân phối đặt một CB tổng để bảo vệ tủ phân phối - Từ tủ phân phối đến mỗi tủ động lực cũng đều có một CB bảo vệ
- Mỗi nhánh từ tủ động lực đến động cơ có một CB có cấp bảo vệ nhỏ hơn cấp bảo vệ của CB tủ phân phối.
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý. 3.1.6.Sơ đồ đi dây
Hình 3.5: Sơ đồ đi dây. 3.2 CHỌN DÂY DẪN VAØ CÁP
3.2-1 Chọn loại cáp và dây dẫn
Cáp và dây dẫn do công ty điện lực Việt Nam CADIVI sản xuất bao gồm các loại cáp và dây dẫn dùng cho mạng cao áp và hạ áp.
Với mạng điện cao áp, CADIVI sản suất 3 loại dây là: Dây nhôm vặn xoắn A16 đến A300 dùng cho những nơi có khoảng vượt nhỏ và vừa, As525 đến As300 dùng cho những nơi có khoảng vượt trung bình và lớn. Dây đồng vặn xoắn C11 đến C325 dùng cho những nơi có môi trường ăn mòn.
Với mạng điện hạ áp CADIVI sản xuất 3 loại dây là: Dây cáp CV đơn lõi, cách điện bằng PVC, ruột đồng nhiều sợi, điện áp cho phép tới 660V, loại này thường được dùng trong phân xưởng. Dây cáp CVV đa lõi, cách điện PVC, ruột đồng nhiều sợi, điện áp cho phép tới 660V, thường được dùng từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực. Dây cáp điện lực LV-ABC vặn xoắn, đa lõi cách điện PVC, ruột dẫn bằng nhôm, để tăng độ bền cơ thường có sợi thép ở giữa thường được sử dụng truyền tải trong mạng hạ áp trên không.
Mạng hạ áp trong phân xưởng có chiều dài truyền tải ngắn, công suất nhỏ,thời gian làm việc ít. Nếu tính chọn dây theo mật độ kinh tế sẽ gây lãng phí kim loại màu. Vì vậy ta quan tâm nhiều đến yếu tố kỹ thuật khi tiến hành chọn cáp. Điều kiện kỹ thuật gồm:
§ Dòng phát nóng cho phép.
§ Độ tổn thất điện áp cho phép.
§ Độ bền nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch.
Ta tiến hành tính toán chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng vì dây trong phân
xưởng đi nhiều sợi, do đó có sự ảnh hưởng phát nóng giữa các dây. Hơn nữa, trong phân xưởng thường sử dụng dây bọc, việc tính toán sao cho lớp cách điện không bị
Ilvmax: hư hỏng do nhiệt là rất cần thiết. Dòng điện cho phép của dây dẫn: Icp³
k Ilvmax
Với: K: Hệ số điều chỉnh theo cách lắp đặt thực tế.
Icp: Dòng phát nóng cực đại cho phép của dây dẫn.Dòng làm việc cực đại của thiết bị.
Kiểm tra bằng hai điều kiện còn lại: độ tổn thất điện áp cho phép và độ bền nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch để đảm bảo độ sụt áp nằm trong giới hạn cho phép và dây dẫn không bị hư hỏng khi xảy ra ngắn mạch.
Ngoài ra còn kết hợp với chọn CB vì mạng điện trong phân xưởng được bảo vệ bằng CB.
3.2-2 Tính toán lựa chọn dây dẫn
Chọn cáp và dây dẫn do CADIVI sản suất cho mạng điện phân xưởng như sau: 1/ Từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính:
a. Chọn cáp:
Từ trạm biến áp DT (Distribution Transformer) đến tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board): Đi dây cáp bọc PVC, đơn lõi, ruột đồng, gồm 3 dây Line và1 dây N. Trong đó dây trung tính N có tiết diện chọn bằng ½ tiết diện dây Line. Với phương thức đi dây trên không. Khi tính toán ta tính cả điều kiện lắp đặt.
Hệ số ảnh hưởng K = K4 ´ K5´ K6´ K7 ; (do trường hợp cáp chôn dưới đất) K4 = 1 (Đi trong ống PVC)
K5 = 1
K6 = 1 (Đất khô)
K7 = 0,95 (Nhiệt độ đất 25 oC) Þ K = 1 * 1 * 1 * 0,95 = 0,95
Dòng làm việc cực đại của dây dẫn là dòng định mức phía thứ cấp của máy biến áp khi đầy tải. Vì thế, ta tính dòng làm việc cực đại theo công suất định mức của máy biến áp: 3 max 320 *10 462( ) 3 * 3 * 400 dmMBA lv dm S I A U = = =
Dòng định mức của MCCB: IđmMCCB≥Ilvmax
Tra bảng thông số máy cắt của hãng Federal,ta chọn IđmMCCB = 630(A)
Dòng phát nóng cho phép (dòng phát nóng đi trong cáp mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ): Icp = Kđt×IđmMCCB = 0,85 * 630 =535,5 (A)
Dòng phát nóng tính toán: 564( ) 95 , 0 5 , 535 A K I Icptt = cp = = Chọn cáp của CADIVI:
Mỗi dây cho một pha: cáp CV 300, dịng điện phụ tải cho phép là 570 (A)
Chọn dây trung hoà có tiết diện bằng ½ tiết diện dây pha: cáp CV 150, dịng điện phụ tải cho phép là 334 (A)
Cáp điện lực CV
Ruột dẫn đồng nhiều sợi xoắn. Cách điện: PVC.
Uđm=660V Tiết diện danh
định (mm2) Số sợi/đường kính sợi(N/mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm) Dòng điện phụ tải cho phép(A)
300 61/ 2,52 22,68 27,7 570
150 37/2,3 16,1 20,5 334
b/ Kiểm tra sụt áp:
Khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là: l=20m= 0,02Km Với cáp điện lực CV, ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng nhựa PVC, Cadivi sản xuất và dòng điện cho phép là 518A, số sợi / đường kính sợi (N/mm): 61/2.3 có tiết diện 250 mm2, chọn x0 = 0.08(W/km)
Điện trở và điện kháng của đường dây: r0 = F 5 , 22 = 300 5 , 22 = 0,075 (W/km) ÞR = r0*L = 0,075* 0,02 = 0,0015 = 1,5 (mW) X = x0. l = 0,08* 0,02 = 1,6 (mW) Pttpx = 271,2 (KW). Qttpx = 158,1 (Kvar). Tổn thất điện áp: Δ * * 271, 2*1, 5 158,1*1, 6 1,65( ) 400 ttpx ttpx đm P R Q X U V U + + = = = DUcp = 5%Uđm = 5%´400 = 20 (V)
Þ DU < DUcp nên dây dẫn được chọn.
2/ Từ tủ phân phối tới tủ động lực:
ttpx ttpx jQ P + 20m R + jX 0 MDB
a. Chọn cáp:
Từ tủ phân phối đến tủ động lực rẽ làm 4 nhánh. Ba nhánh đi qua 3 tủ động lực, nhánh còn lại cung cấp điện cho mạng chiếu sáng (Ở đây ta chỉ chọn cáp cho mạng động lực). Ta đi dây cáp CVV 4 lõi, ruột đồng, cách điện PVC, gồm 3 dây Line, 1 dây N. Với phương thức đi dây cáp trên máng cáp, máng được treo trên tường, máng cáp được làm bằng tôn cứng, các thanh đỡ cáp cách nhau 300 mm.
Vì các nhánh có phương án lắp đặt dây giống nhau (đi trên máng cáp) nên hệ số K thể hiện sự ảnh hưởng của cách lắp đặt cũng giống nhau.
K = K1*K2*K3 K1 = 1 K2 = 0,68 K3 = 1 (Nhiệt độ 30oC, bọc PVC) Þ K = 1 x*0,68 * 1 = 0,68 v Đối với nhóm 1: 3 1 max1 120, 7 *10 174, 2( ) 3 * 3 * 400 tt lv dm S I A U = = = )
Dòng định mức của MCCB: IđmMCCB≥Ilvmax
Tra bảng thông số máy cắt của hãng Federal,ta chọn IđmMCCB = 225(A)
Dòng phát nóng cho phép (dòng phát nóng đi trong cáp mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ): Icp = Kr×IđmMCCB = 0,9 * 225=202,5 (A)
Dòng phát nóng tính toán: 297,8( ) 68 , 0 5 , 202 A k I Icptt = cp = =
Vậy ta chọn cáp CVV 185; số sợi /đường kính sợi là 37/2,52; dòng phụ tải cho phép 298 (A). v Đối với nhóm 2: ) ( 143 400 3 10 99 3 3 2 2 max A U S I dm tt lv = ´ ´ = ´ = )
Dòng định mức của MCCB: IđmMCCB≥Ilvmax
Tra bảng thông số máy cắt của hãng Federal,ta chọn IđmMCCB = 160(A)
Dòng phát nóng cho phép (dòng phát nóng đi trong cáp mà thiết bị bảo vệ có khả năng bảo vệ): Icp = Kr×IđmMCCB = 0,9 × 160=144 (A)
Dòng phát nóng tính toán: 212( ) 68 , 0