Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện. Các phụ tải thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết. Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ).
Ở đây số phụ tải loại I chiếm 70%, ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song.
2.2.2 Chọn công suất máy biến áp
Tổng quan cách chọn:
Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật. Được tiến hành dựa trên công suất tính toán toàn phần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác: ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải, đồ thị phụ tải...Sau đây là một số tiêu chuẩn chọn máy biến áp:
•Khi làm việc ở điều kiện bình thường:
n.khc.SđmB >Stt(kVA)
Trong đó:
- n : Số máy biến áp của trạm.
- khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấykhc= 1.
•Kiểm tra khi xảy ra sự cố một máy biến áp( đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA):
(n−1).khc.kqt.SđmB >Sttsc
Trong đó:
- kqt: Hệ số quá tải sự cố, về lý thuyết ta lấykqt= 1,41
- Sttsc: Công suất tính toán sự cố. Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một
số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA (các phụ tải loại III), nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường (kVA)
•Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện
thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế.
2.2.3 Chọn máy biến áp cho phân xưởng
•Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc song
song, ta có:
- Số lượng máy biến áp: n = 2 - Stt = 281,117(kVA)
Vì vậySM BA > Stt
n.khc = 2812,.1171 = 140,56 (kVA). Ta chọn 2 máy biến áp, mỗi máy sẽ có
công suất 160 kVA
•Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sự cố Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp, ta sẽ
cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống, ta có:
Sttsc
kqt = 0,61.S,4ttpx = 0,7.2811,4,117 =120,48 (kVA)
⇒SM BA > Skttscqt (thỏa mãn)
Vậy ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song, mỗi máy có công suất 160 kVA. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2
SM BA Điện áp 4P0 4PN UN% I0% Vốn đầu tư
(kVA) (kV) (kW) (kW) (%) (%) MBA (.106đ)
2x160 22/0,4 0,5 2,95 4 7 2x152,625
Bảng 2.3: Bảng thông số máy biến áp
2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng
Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây kép cáp lõi đồng Ta có dòng điện chạy trên đường dây:
Ilv = Sttpx
2.√
3.Uđm(A)
Thay giá trịSttpx= 281,117 kVA vàUđm= 22 kV vào công thức ta có:
Ilv = 281,117
2.√
3.22= 3,69 (A)
VớiJkt= 3,1(A/mm2),Tmax = 4000hvàIlv = 85,45(A)3, ta có tiết diện dây cáp là:
2Tra bảng phụ lục 12 (Giáo trình Cung cấp điện trang 293) và bảng giá máy biến áp ABB 2013
F= Ilv
Jkt = 33,69,1 =1,2 (mm2)
Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-
RUKAWA chế tạo, mã hiệu XPLE.35 có r0 = 0,524 (Ω/km) ,x0 = 0,16(Ω/km) ,Icp
= 170 (A) (Cáp được đặt trong rãnh)4.
•Kiểm tra điều kiện phát nóng:
k1.k2.Icp>Ilv(A)
Icp >Isc(A) Trong đó:
- k1: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, do tính toán sơ bộ nên chọn
k1= 1.
- k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp, do tính toán
sơ bộ nên chọnk2= 1.
- Icp: là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).
- Isc: dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp,Isc = 2.k1.k2.Ilv (A) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thay số vào ta thấyk1.k2.Icp= 1.170 = 170>Ilv = 3,69(A)
vàIcp = 170A>Isc = 2.1.3,68 = 7,36(A). Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện phát nóng
•Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
4U = (P.r0+Q.x0).L
2.Uđm (kV)
⇒ 4U = (236,77.0,524+151,537.0,16).200.10 −3
2.22 = 0,67 (V)
•Tổn thất điện năng trong 1 năm:
4A= PU2+2Q2
đm
.r0.L2.τ(kWh)
Vớiτ = (0,124 +Tmax.10−4)2.8760 = (0,124 + 4000.10−4)2.8760 = 2405,29(h) L - Chiều dài đường dây từ nguồn tới TBA; L = 200(m)
⇒ 4A= 236,777
2+151,5372
222 .0,524. 200.10
−6
2 .2405,2 = 20,6(kWh)
•Chi phí tổn thất điện năng trong 1 năm:
Cdây =4A.c4 = 20,6.1500 = 30900 (đ)
•Chi phí quy đổi của đường dây:
Zdây = (avh+atc).Vdây+Cdây(đ) Trong đó: - atc: hệ số tiêu chuẩn;atc = 1 Ttc = 1 8 = 0,125 - avh: hệ số vận hành;avh= 0,1
- Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây (đi lộ kép)
Vdây = 2.v0.L
Vớiv0 = 124,8.106 (đ/km)5
→Vdây = 2.124,8.200.103 = 49,92.106 (đ)
Khi đóZdây = 0,225.49,92.106+ 30900 = 11,263.106(đ)
2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:
- Sơ đồ hình tia:Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được dùng ở các hộ loại I và loại II (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sơ đồ đường dây trục chính:
Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp: Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường
cáp chính. Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ loại III.
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà):
Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ.
Hình 2.3: Sơ đồ hình tia
Hình 2.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không: Bao gồm các đường trục
chính và các đường nhánh. Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời. Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng.
Hình 2.6: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không
- Sơ đồ thanh dẫn:Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn
thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao).
Hình 2.7: Sơ đồ thanh dẫn
- Sơ đồ hỗn hợp:Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải.
Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng
2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực
2.3.2.1 Chọn vị trí TPP, TĐL
Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để thoả mãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thời hài hoà các yếu tố, và nên được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau:
- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như giảm chi phí về dây ...).
- Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng. - Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành.
- Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổ tốt.
- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp.
Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta lựa chọn vị trí tủ phân phối và các tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể.
2.3.2.2 Chọn loại TPP, TĐL
•Nguyên tắc chung
Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch. Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị. Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng với các chế độ làm việc khác nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể:
- Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị.
Uđm tb >Uđm mạng(kV)
Iđm tb >Ilvmax(A)
- Ở chế độ làm việc quá tải: lựa chọn theo các hạn chế về điện áp và dòng điện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phù hợp với mức dự trữ của thiết bị:Iđm ra >Ilvmax
- Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị.
- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn . . .
•Chọn trạm phân phối:
Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng
+)Sơ đồ trạm phân phối:
+)Chọn thanh góp của TPP:
Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
k1.k2.Icp>Icb(A) Trong đó:
Hình 2.8: Sơ đồ trạm phân phối
- Icp: dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn (A)
- k1: hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọnk1= 1
- k2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường,k2= 1
- Icb: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp
VớiIcb = √Stt
3.Uđm (A) Theo điều kiện phát nóng:
k1.k2.Icp >Icb=√281,117
3.0,38 = 427,1 (A)
Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha
đặt 3 thanh vớiIcp= 700 (A)
⇒k1.k2.Icp = 1.700 = 700(A)>425,8(A) (thỏa mãn)
Ta có bảng thông số kỹ thuật6
+)Chọn Aptomat tổng của TPP:
Điện áp định mức:
Uđm Ap >Uđm mạng= 0,38(kV)
Dòng điện định mức:
Kích thước Icp r0 x0 Đơn giá
(mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103đ/kg)
40x5 700 0,1 0,214 60
Bảng 2.4: Bảng thông số thanh góp của TPP (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Iđm Ap>Ittpx = √Sđm
3.0,38 =
281,117 √
3.0,38 = 427,1(A)
Chọn Aptomat SA603-H do Nhật Bản chế tạo7
Uđm Ap Iđm Ap Icắt Số cực Đơn giá
(V) (A) (kA) (.103đ/bộ)
380 600 85 3 4020
Bảng 2.5: Bảng thông số Aptomat tổng của TPP
+)Chọn Aptomat các nhánh của TPP: Nhóm Ptt cosϕtb Stt Itt (kW) (kVA) (A) 1 69,982 0,710 98,566 149,756 2 53,665 0,665 80,699 122,610 3 68,920 0,628 109,745 166,741 4 56,118 0,656 82,546 129,973
Bảng 2.6: Bảng thông số phụ tải tính toán các nhóm
7Tra bảng 3.18 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 156 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
Từ bảng 2.6 nhận thấy nhóm 1 có dòng điện tính toán là lớn nhất trong 4 nhóm nên ta sẽ chọn Aptomat nhánh của trạm theo các điều kiện yêu cầu của nhóm 1
Aptomat nhánh được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
Uđm Ap>Uđm mạng = 0,38(kV)
Dòng điện định mức:
Iđm Ap>IttN1 = 149,756(A)
Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo8
Số lượng Un In Icắt Số cực Đơn giá
(V) (A) (A) (.103đ/bộ)
5 380 250 85 3 2300
Bảng 2.7: Bảng thông số Aptomat nhánh của TPP
•Chọn tủ động lực:
Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các Ap- tomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 15 đầu ra.
+)Sơ đồ TĐL
8Tra bảng 3.17 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 155 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
Hình 2.9: Sơ đồ tủ động lực
+)Chọn thanh góp của TĐL
Thanh góp của TĐL được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
k1.k2.Icp >Itt Nhóm max= 149,756(A) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (25 x 3) mm9, mỗi pha
đặt 3 thanh vớiIcp= 340 (A)
⇒1.340 = 340 (A)>149,756 (A)(thỏa mãn)
Kích thước Icp r0 x0 Đơn giá
(mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103đ/kg)
25 x 3 340 0,268 0,244 60
Bảng 2.8: Bảng thông số thanh góp của TĐL
+)Chọn Aptomat tổng của các tủ động lực:
Tương tự như đầu ra của tủ phân phối, đầu vào của các tủ động lực ta cũng đặt các Aptomat loại SA403-H của Nhật Bản chế tạo
Số lượng Un In Icắt Số cực Đơn giá
(V) (A) (A) (.103đ/bộ)
5 380 250 85 3 2300
Bảng 2.9: Bảng thông số Aptomat tổng của các TĐL
+)Chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực:
Aptomat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
Uđm Ap>Uđm mạng = 0,38(kV)
Dòng điện định mức:
Iđm Ap >Ilvmax=Iđm(A)
Các Aptomat nên chọn cùng loại để dễ mua và tiện thay thế khi cần thiết
Ta có bảng tổng hợp kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực10
10Tra bảng 3.14 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 154 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
STT Tên thiết bị Số cosϕ P S I Aptomat Đơn giá hiệu (kW) (kVA) (A) Loại Uđm(V) Iđm(A) Icắt(A) Số cực (.103đ/bộ)
Tủ động lực 1 - Nhóm 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 26 0,67 12 17,910 27,21 EA52G 380 40 5 2 350
2 Máy tiện ngang bán tự động 27 0,67 18 26,866 40,82 EA103G 380 60 5 3 600
3 Máy hàn hồ quang 34 0,9 33 36,667 55,71 EA103G 380 75 14 3 600
4 Máy biến áp 35 0,58 40 68,966 104,78 EA103G 380 125 14 3 1250
Tủ động lực 2 - Nhóm 2
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0,67 12 17,910 27,21 EA52G 380 40 5 2 350
2 Máy tiện ngang bán tự động 2 0,67 17 25,373 38,55 EA52G 380 40 5 2 350 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});