CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤTẢI TÍNH TỐN CHO NHÀ XƯỞNG
3.4 Chọn và kiểm tra thiết bị
3.4.1 Chọn thiết bị trạm biến áp phân xưởng
Lấy thời gian tồn tại dòng ngắn mạch tk = 2,5 s
3.4.1.1.Lựa chọn dao cách ly
- Điện áp định mức:UđmDCL = 22kV.
- Dòng điện định mức: IđmDCL = Ilvmax = 1,95 (A).
Vậy ta chọn dao cách ly PПHД – 35/600 có thơng số kĩ thuật như sau:
Bảng 3-1: Thông số cơ bản của DCL PПHД – 35/600
Số lượng Uđm (kV) Iđm (A) INmax (kA) IN10s (kA)
1 35 600 80 12
(Trang 132 – bảng 2.42 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)
Kiểm tra điều kiện:
- Dòng ổn định động: INmax = 80 kA > ixk1 = 0,134 kA - Dòng ổn định nhiệt: IN10s = 12 kA ≥ Ixk1.√t tqđ nh.đm = Ixk1.√t tk nh.đm = 0,08.√2,5 10 = 0,004 kA
61
3.4.1.2.Lựa chọn máy cắt
- Điện áp định mức: UđmMC = 22kV.
- Dòng điện định mức: IđmMC≥ Ilvmax = 2,21 (A).
Vậy ta chọn máy cắt HVF604 do ABB chế tạo có thơng số kĩ thuật như sau:
Bảng 3-2: Thông số cơ bản của máy cắt HVF604
Số lượng Uđm (kV) Iđm(A) IN(kA) INmax (kA) IN3s (kA)
1 24 630 25 63 25
(Trang 305 – bảng 5.4 Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang)
Kiểm tra điều kiện:
- Dòng cắt định mức: Icđm= IN3s= 25 kA >I(3)N1 = 0,0525 kA - Dòng điện ổn định động: INmax = 63 kA > ixk1 = 0,134 kA - Dòng ổn định nhiệt: IN3s = 25 kA ≥ Ixk1.√ tqđ tnh.đm = Ixk1.√t tk nh.đm = 0,08.√2,5 3 = 0,073 kA
Công suất cắt: Scđm= √3.25.24 = 925,63 MVA > S”N = √3.0,053.22 = 2,02 MVA Vậy MC đã chọn thỏa mãn các điều kiện.
3.4.1.3.Chọn sứ cách điện.
Các đại lượng chọn và kiểm tra:
Đại lượng Kí hiệu Điều kiện Điện áp đm (kV) Uđmsứ Uđmsứ ≥ UđmLĐ
Dòng đm (A) Iđmsứ Iđmsứ ≥ Ilvmax
Lực cho phép tác dụng lên đầu sứ Fcp Fcp ≥ F’tt=k.Ftt
Dòng điện ổn định nhiệt cho phép Iôđn Iôđn ≥ Inh
Ta chọn sứ đỡ loại OФ – 35 – 750 có thơng số kĩ thuật :
Bảng 3-3: Thơng số kĩ thuật sứ đỡ OФ – 35 – 750
62
1 35 110 750
Lực cho phép tác động lên đầu sứ là:
cPph
F0, 6.F0, 6.750450 kG
Lực động điện tác động lên đầu sứ khi xảy ra ngắn mạch 3 pha:
Ftt = 1,76.10-2.l a.ixk
2 (kG),
(Giáo trình Cung cấp điện, ĐHCNHN. Trang 164) ixk: dịng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA
l: khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm
a: khoảng cách giữa các pha, cm Với ixk1 = 0,134 kA, ta có : Ftt = 1,76.10-2.200 60.0,134 2 = 0,001 (kG). Hệ số hiệu chỉnh: H ' 17, 5 k 1,17 H 15
H’: Chiều cao từ đáy sứ đến điểm đặt của tải trọng cơ học. H: Chiều cao của sứ.
Lực tính tốn hiệu chỉnh:
ttcP
k.F 1,17.0, 001 0, 001 F 450 kG Vậy sứ đạt yêu cầu về độ bền cơ học.
3.4.1.4.Chọn cầu trì tự rơi.
Cầu chì tự rơi có vai trị tương đương 1 DCL và 1 cầu chì, khi dây chảy đứt thì đầu trên của cầu chì nhả chốt hãm làm ống cầu chì rơi xuống, tạo khoảng cách ly giống như mở cầu dao.
63
Đại lượng Điền kiện Điện áp định mức (kV) Uđmcc ≥ UđmLĐ
Dòng điện định mức (A) Iđmcc ≥ Ilvmax
Dịng cắt định mức (kA) Icđm ≥ I” Cơng suất cắt định mức (kVA) Scđm ≥ S”
Chọn cầu chỉ tự rơi do Chance (Mỹ) chế tạo, có thể cắt được tải.
Bảng 3-4: Thông số kỹ thuật CCTR C730-233PB
Mã số Ulvđm (kV) Icđm (A) IN (kA) C730-233PB 15/27 300 12 Kiểm tra:
- Điện áp định mức lưới điện UđmLĐ = 22 kV - Dòng điện làm việc lớn nhất Ilvmax= 2,21 A - Dòng điện ngắn mạch IN1= I” = 0,0525 kA.
- Công suất ngắn mạch SN = S” = √3.IN1.UđmLĐ = √3.0,0525.22 = 2 MVA - Công suất cắt của cầu chì Scđm= √3.Icđm.Uđmcc = √3.0,3.25 = 13 MVA > S” Vậy cầu chì đã chọn đảm bảo yêu cầu.
3.4.1.5.Chọn chống sét van.
Chống sét van để chống sét lan truyền từ đường dây vào TBA. Điều kiện chọn: UđmCSV ≥ UđmLĐ.
Ta chọn CSV có thơng số sau :
Bảng 3-5: Thông số kĩ thuật của CSV 3EA1
Hãng sản xuất Loại Vật liệu Uđm (kV) Dịng điện phóng Định mức (kA)
Vật liệu
64
3.4.1.6.Kiểm tra cáp từ Ng-TBA.
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng cho phép khi xảy ra ngắn mạch: Điều kiện ổn định nhiệt
F = α.Ixk1.√tk . (mm2)
với α là hệ số xác định bởi nhiệt độ phát nóng giới hạn cho phép của lõi cáp và vật liệu làm cáp.
- Lấy α = 6 với cáp đồng. - Ixk1 = 0,08 kA ta có :
F = 6.0,08.√2,5= 0,76 mm2<tiết diện cáp chọn : 35 mm2
Như vậy, cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ ổn định nhiệt.
3.4.1.7.Kiểm tra cáp động lực
Cáp động lực được chọn theo mật độ dòng điện cho phép như đã xác định ở phần chọn sơ đồ nối điện tối ưu (chương II). Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt.
• Kiểm tra dây cáp từ TBA – TPP theo biểu thức: F = α.Ixk2.√𝑡𝑘 . (mm2) - Lấy α = 6 với cáp đồng.
- Ixk2 = 3,598 kA ta có :
F = 6.3,598.√2,5= 34,13 mm2 < tiết diện cáp chọn : 95 mm2
Vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ ổn định nhiệt.
• Kiểm tra dây cáp từ TPP – TĐL theo biểu thức: F = α.Ixk3.√tk (mm2) - Lấy α = 6 với cáp đồng.
- Ixk3 = 3,598 kA ta có :
F = 6.3,598.√2,5 = 34,13 mm2 < tiết diện cáp chọn : 16 mm2 ở TPP-TDL1, TPP- TĐL3, TPP-TDL1 và 25 mm2 ở TPP-TDL2
Như vậy, cáp đã chọn không đảm bảo yêu cầu về độ ổn định nhiệt. Nâng tiết diện 4 đoạn cap này lên 35 mm2
65
3.4.1.8.Lựa chọn thiết bị tủ phân phối.
Tủ 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, làm mát
a.Chọn thanh cái tủ phân phối
Dòng điện chạy qua thanh cái:
Ilvmax = Sttnx √3.Uđm=
168,81
√3.0,4 = 243,66 (A)
Chọn thanh cái bằng đồng có Jkt 2,1 (A/mm )2 , (Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN trang 163)
Tiết diện kinh tế của thanh cái: Fkt = 243,66
2,1 = 116,03 mm2.
Vậy ta chọn thanh cái cao áp có kích thước 40×5 = 200 ( mm2 ) với các thông số cơ bản: Icp = 700 A; (Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, bảng 7.2 trang 363)
Kiểm tra dòng điện lâu dài cho phép: k1.k2.Icp ≥ Icb
- k1 = 0,95 – thanh dẫn đặt ngang - k2 = 0,96 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. Icb = 243,66 A
k1.k2.Icp = 0,95.0,96.700 = 638,4 A ≥ Icb • Kiểm tra ổn định nhiệt:
F ≥ α.IN.√𝑡𝑞đ (mm2)
- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo: α = 6 với đồng. - IN dòng điện ngắn mạch tại điểm 3: I(3)N3= 2,04 kA
- tqđ là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch: 2,5s α.IN.√tqđ = 6.2,04.√2,5 = 19,35 mm2
Vậy tiết diện thanh dẫn đạt yêu cầu.
• Kiểm tra ổn định động: σcp ≥ σtt
Chọn chiều dài một nhịp thanh cái (khoảng cách giữa các sứ của 1 pha) l = 140 cm; khoảng cách giữa các pha a = 60 cm. Ta có:
66 Momen uốn: M = Ftt.l 10 ,(kG.cm) Ftt = 1,76.10-2.l a.ixk= 1,76.10-2.140 60.3,24 = 0,13 kG M = 0,13.140 10 = 1,82 kG.cm Momen chống uốn: W = b.h2 6 = 40.52 6 = 0,17 cm 3 Ứng suất tính tốn: σtt = 𝑀 𝑊 = 1,82 0,17 = 10,71 kG/cm 2 < σcp = 1400kG/cm2với đồng
Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo.
b.Chọn Aptomat tổng của TPP
Điện áp định mức lưới điện: 0,4 kV
Dòng điện làm việc max của lưới điện: Ilvmax = Sttnx √3.Uđm=
168,81
√3.0,4 = 243,66 (A)
Vậy ta chọn Aptomat EA603 – G do Hwa Shih chế tạo có các thơng số cơ bản như sau:
Bảng 3-6: Thông số cơ bản của Aptomat tổng TPP
EA603 - G Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x106 đ/bộ)
3 600 500 25 4,02
(Sổ tay tra cứu và lựa chộn các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, trang 156 – bảng 3.18)
• Kiểm tra khả năng làm việc của Aptomat: Ik I sc - Với Isc – Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N3. I(3)
N3 = 2,04 kA Vậy Aptomat đã chọn đảm bảo yêu cầu.
d.Chọn Aptomat các nhánh của TPP
- Chọn Aptomat cho tủ chiếu sáng và làm mát:
Itt = 𝑃𝑡𝑡𝑙𝑚&𝑐𝑠 √3.𝑐𝑜𝑠𝜑𝑡𝑏.𝑈đ𝑚
= 14,188
√3.0,58.0,4 =35,31 A.
67
Bảng 3-7: Thông số kĩ thuật của Aptomat EA53G
EA53G Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x103 đ/bộ)
3 600 50 5 350
Kiểm tra theo khả năng cắt: vì đặt tủ chiếu sáng làm mát cạnh củ phân phối chính nên đoạn cáp nên bỏ qua tổng trở đoạn cáp này, lúc này tổng trở ngắn mạch tới thanh cái tủ làm mát chiếu sáng coi bằng ZN3. Vậy dòng ngắn mạch bằng IN3(3) = 2,04 kA. IN> I(3)N3. Vậy Aptomat đạt yêu cầu.
Tính tốn tương tự cho các phụ tải:
Bảng 3-8: Chọn Aptomat các nhánh của TPP
Imax (A) Aptomat
Loại Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Số cực TPP-1 52,49 EA103G 600 60 5 3 TPP-2 133,13 EA103G 600 150 5 3 TPP-3 63,38 EA203G 600 75 5 3 TPP-4 61,83 EA103G 600 75 5 3 LM-CS 35,51 EA53G 600 50 5 3 3.4.1.9.Lựa chọn thiết bị tủ động lực
Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện tử 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 ngăn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các Aptomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8-12 đầu ra.
68
Sơ đồ tủ động lực
Hình 3-2: Sơ đồ tủ động lực
a.Chọn Aptomat tổng cho các tủ động lực
Chọn cho một nhánh tiêu biểu là nhánh đến TĐL2:
Dòng khởi động của Aptomat được xác định theo biếu thức:
Ikd = Immmax
amm + kđt.∑n−11 Ii
Với:
max
mmmm maxmax
I k .I 4.I - Dòng mở máy của một động cơ có dịng làm việc lớn nhất trong nhóm.
mm
k - Hệ số mở máy của động cơ ( kmm 4 )
mm - Hệ số phụ thuộc chế độ mở máy của động cơ (coi các động cơ có chế độ mở máy nhẹ nên lấy mm 2,5 )
i
I - Dòng làm việc của các động cơ lúc bình thường.
dt
k - Hệ số đồng thời của nhóm (coi các máy làm việc đồng thời kdt 1) Thiết bị 16 có dịng làm việc lớn nhất Ilv = 28,73 A nên:
max minmmmax I= k.I= 4.28, 73 = 114, 92 A kđt.∑n−11 Ii = 6,52 + 7,88 + 22,57 = 36,97 A Vậy : Ikd = 82,938A Aptomat t?ng Aptomat nhánh TÐL ................ ................
69
Như vậy, ta chọn Aptomat loại SA104 – H do Nhật Bản chế tạo có thơng số:
Bảng 3-9: Thơng số kĩ thuật của Aptomat SA104 – H
SA104 - H Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x106 đ/bộ)
4 600 100 25 1,4
Tính tốn tương tự cho các nhánh cịn lại, ta có kết quả như bảng sau:
Bảng 3-10: Chọn Aptomat tổng cho các tủ động lực
Nhánh Imax (A) ∑𝑛−11 𝐼𝑖(A) Ikđ (A)
Aptomat
Loại Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Số cực 1 14,09 18,19 40,74 SA103-H 600 50 25 2 2 28,73 36,98 82,94 SA104-H 600 100 25 4 3 12 32,44 51,65 SA103-H 600 60 25 2 4 11,89 25,04 44,07 SA103-H 600 50 25 2
Kiểm tra khả năng làm việc của Aptomat: Ik I sc Với Isc – Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N4
IN = 25kA > I(3)
N4 = 1,96kA, Aptomat đã chọn thỏa mãn điều kiện kĩ thuật.
b.Chọn thanh cái tủ động lực
Dịng điện chạy qua thanh cái: Lấy TDL2 có dịng lớn nhất để tính chọn
Ilvmax = 𝑆𝑡𝑡𝑛𝑥 √3.𝑈đ𝑚=
62,64
√3.0,4 = 90,41 (A)
Chọn thanh cái bằng đồng có Jkt 2,1 (A/mm )2 , (Giáo trình cung cấp điện – ĐHCNHN trang 163)
Tiết diện kinh tế của thanh cái: Fkt = 90,41
2,1 = 43 mm2.
Vậy ta chọn thanh cái cao áp có kích thước 25x3 = 75 ( mm2 ) với các thông số cơ bản: Icp = 340 A; (Sổ tay lựa chọn và tra cứu các thiết bị điện – Ngô Hồng Quang, bảng 7.2 trang 362)
70
- k1 = 0,95 – thanh dẫn đặt ngang - k2 = 0,96 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. - Icb = 94,41 A
- k1.k2.Icp = 0,95.0,96.340 = 310 A ≥ Icb • Kiểm tra ổn định nhiệt:
F ≥ α.IN.√𝑡𝑞đ (mm2)
- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo: α = 6 với đồng.
- IN dòng điện ngắn mạch tại điểm 3 (bỏ qua điện trở từ TPP-TDL1): I(3)N3 = 2,04 kA
- tqđ là thời gian quy đổi, lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch: 2,5s α.IN.√𝑡𝑞đ = 6.2,04.√2,5 = 19,35 mm2
Vậy tiết diện thanh dẫn đạt yêu cầu.
• Kiểm tra ổn định động:σcp ≥ σtt
Chọn chiều dài một nhịp thanh cái (khoảng cách giữa các sứ của 1 pha) l = 140 cm; khoảng cách giữa các pha a = 60 cm. Ta có:
- Momen uốn: M = 𝐹𝑡𝑡.𝑙 10 kG.cm - Ftt = 1,76.10-2.𝑙 𝑎.ixk = 1,76.10-2.140 60.3,24 = 0,13 kG - M = 0,13.140 10 = 1,82 kG.cm - Momen chống uốn: W = 𝑏.ℎ2 6 = 25.32 6 = 0,0375 cm 3 - Ứng suất tính tốn: σtt =𝑀 𝑊 = 1,82 0,0375 = 48,53 kG/cm 2< σcp =1400kG/cm2với đồng
Vậy điều kiện ổn định động được đảm bảo.
c.Chọn các Aptomat nhánh cho các tủ động lực, bảo vệ các động cơ
71 lvmmlv kd mm I .k4.I I 2, 5
Tính tốn cho cho phụ tải 8:
lvmmlv kd mm I .k4.I4.8, 08 I12, 928 ( A ) 2, 52, 5
Chọn Aptomat loại EA33G do Nhật Bản chế tạo có thơng số kĩ thuật:
Bảng 3-11: Thông số kĩ thuật của Aptomat EA33G
EA33G Số cực Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Giá(x103 đ/bộ)
3 480 30 2,5 250
72
Bảng 3-12: Thơng số Aptomat của các phụ tải.
Tên nhóm và thiết bị Ký hiệu trên bản vẽ Cosφ Pđm, kW Ilv, A Ikd (A) Aptomat Loại Uđm (V) Iđm (A) IN (kA) Số cực 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Nhóm 1
Bể ngâm tăng nhiệt 3 1 4,8 3,65 5,84 EA32-G 480 10 2,5 2
Tủ sấy 4 1 12,8 9,72 15,552 EA33-G 480 20 2,5 3
Máy quấn dây 5 0,8 2 1,9 3,04 EA32-G 480 10 2,5 2
Máy khoan bàn 7 0,78 3 2,92 4,672 EA32-G 480 10 2,5 2 Bàn lắp ráp và thử
nghiệm 18 0,69 12,8 14,09 22,544 EA52-G 600 30 5 2
Nhóm 2
Bàn thử nghiệm 9 0,85 7,3 6,52 10,432 EA33-G 480 15 2,5 3 Cần cẩu điện 14 0,8 8,3 7,88 12,608 EA33-G 480 15 2,5 3 Máy hàn xung 16 0,55 20,8 28,73 45,968 EA53-G 600 50 5 3 Máy ép nguội 19 0,7 20,8 22,57 36,112 EA52-G 600 40 5 2
Nhóm 3
Bể ngâm dung dịch
kiềm 1 1 15,8 12 19,2 EA52-G 600 20 5 2
Bể ngâm nước nóng 2 1 12,8 9,72 15,552 EA33-G 480 20 2,5 3 Máy khoan đứng 8 0,78 8,3 8,08 12,928 EA33-G 480 15 2,5 3
Máy hàn 11 0,82 6,3 5,84 9,344 EA32-G 480 10 2,5 2
73
Nhóm 4
Máy quấn dây 6 0,8 3 2,85 4,56 EA32-G 480 10 2,5 2
Máy mài 10 0,7 5,3 5,75 9,2 EA32-G 480 10 2,5 2
Máy mài tròn 13 0,72 4 4,22 6,752 EA32-G 480 10 2,5 2 Máy bơm nước 15 0,82 4 3,7 5,92 EA32-G 480 10 2,5 2 Bàn lắp ráp và thử
nghiệm 17 0,69 10,8 11,89 19,024 EA52-G 600 20 5 2
74