Đường đõy BATG-PPTT PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 PPTT-B5 PPTT-B6 PPTT-B7
Do ngắn mạch xa nguồn nờn dũng ngắn mạch siờu quỏ dộ I” bằng dũng điện ngắn mạch ổn định I nờn ta cú thể viết như sau :
I I" I U
N ZN 3
Trong đú: ZN - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i ( ) U- điện ỏp của đường dõy (kV)
Tớnh toỏn điểm ngắn mạch N1 tại thanh gúp trạm phõn phối trung tõm:
U2 36,752 X HT SN 400 3,376() R = Rdd = 4,6 ( ) X=Xdd + XHT = 1,37 + 3,376 = 4,749 () I N 1,8. i xk
U2 36,752 X HT SN 400 3,376 ( ) R1 = Rdd + Rc1= 3,22 + 0,053 = 3,273 ( ) X=Xdd + XHT + Xc1 = 0,959 + 3,376 + 0,015 = 4,35 ( ) I U N 3ZN1 i xk 1.8. 2.IN 2 1,8. Điểm tớnh toỏn N2 tại B1 B2 B3 B4 B5 B6
Kiểm tra cỏc thiết bị điện đó được sơ bộ chọn ở phần so sỏnh kinh tế - kỹ thuật
Kiểm tra cỏc trung ỏp theo điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra:
F . I . tqd Trong đú:
∝ là hệ số nhiệt độ, với cỏp đồng ∝ = 7.
I∞ là dũng điện ngắn mạch ổn định (I∞ = IN). tqđ là thời gian quy đổi, tqđ = 0,4 s.
F là tiết diện của cỏp.
Ta tớnh cho đoạn cỏp TPPTT-B3 cú dũng điện ngắn mạch là lớn nhất: IN=3,192 kA.
Ta cú: F 50mm27.3,192. 0,4 14,13mm2
Vậy cỏp đó chọn cho cỏc tuyến là hợp lý. Lựa chọn cỏc thiết bị phõn phối điện khỏc
Tại trạm trung tõm
BI được chọn theo cỏc điều kiện sau: Điện ỏp định mức:
Chọn BI loại 4ME16, kiểu hỡnh trụ do Siemens chế tạo cú cỏc thụng số kỹ thuật như sau:
Loại
4ME16
Lựa chọn và kiểm tra mỏy biến điện ỏp BU BU được chọn theo điều kiện sau:
Điện ỏp định mức:UđmBU Udm.m = 35kV
Ta chọn BU loại 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu trụ do SIEMENS chế tạo cú thụng số kỹ thuật như sau:
Loại Uđm
(kV) 4MS36 36
Chống sột van chọn theo cấp điện ỏp: Umạng = 35 kV
Chọn chống sột van loại 3EE1 do SIEMENS chế tạo cú cỏc thụng số kỹ thuật sau:
Ký hiệu
3EE1 Tại trạm biến ỏp phõn xưởng
Dựng một loại cầu chỡ cao ỏp cho tất cả cỏc trạm biến ỏp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và sửa chữa. Cầu chỡ được chọn theo cỏc tiờu chuẩn sau:
Điện ỏp định mức: Udm.CC Udm.m = 35 kV
Dũng điện định mức: I dm.CCIlvmax k qtbt Sdm . BA 1,3.2500
53, 61(A)
3Udm. m 3.35
Dũng điện cắt định mức: Idm.cắt IN3 = 2,992 kA (Vỡ dũng ngắn mạch trờn thanh cỏi của trạm biến ỏp B3 cú giỏ trị lớn nhất)
Ta chọn loại cầu chỡ 3GD1 608-5D do Siemens chế tạo với cỏc thụng số kỹ thuật như
sau:
Uđm (kV) Iđm (A) Icắt min (A) I cắt N (kA)
36 60 315 31,5
Lựa chọn và kiểm tra dao cỏch ly cao ỏp
Ta sẽ dựng một loại dao cỏch ly cho tất cả cỏc trạm biến ỏp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cỏch ly được chọn theo cỏc điều kiện sau:
Điện ỏp định mức: Udm.MC Udm.m = 35 (kV)
Dũng điện định mức: Idm.MC Ilv.max = 2.Ittnm= 141,1 (A) Dũng điện ổn định động cho phộp: idm.d ixk = 8,125 kA
Tra bảng ta chọn dao cỏch ly 8DC11 với cỏc thụng số kỹ thuật sau: Udm(kV)
36
Lựa chọn và kiểm tra ỏptụmỏt
Áp tụ mỏt tổng, ỏp tụ mỏt phõn đoạn và cỏc ỏp tụ mỏt nhỏnh đều do Merlin Gerin chế tạo
Áp tụmỏt được lựa chọn theo cỏc điều kiện sau: Điện ỏp dịnh mức:
Dũng điện định mức:
Trong đú : Ilv max
Cỏc trạm biến ỏp B7 cú Sdm = 750kVA 0,38. 3 Cỏc trạm biến ỏp B4 cú Sdm = 1000kVA Nờn I lv max kqtbt SdmBA 3U dm . m Cỏc trạm biến ỏp B5, B6 cú Sdm = 1250kVA Cỏc trạm biến ỏp B2, B3 cú Sdm = 1600kVA Nờn I lv max k qtbt SdmBA 1,3.1600 3160, 23(A) 3Udm. m 0,38. 3 Cỏc trạm biến ỏp B1 cú Sdm = 2500kVA Nờn I lv max
Tra bảng ta chọn ỏp tụ mỏt tổng và ỏp tụ mỏt phõn đoạn như sau: Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phõn đoạn Tờn trạm B2, B3, B4, 1,3.1000 0,38. 3 1975,14(A ) 3U dm. m 1608,3 (A)
B5, B6, B7
B1 M63 3 415 6300 85 3 Đối với ỏp tụ mỏt nhỏnh:
Điện ỏp định mức: Udm.A Udm.m = 0,38 (kV)
Dũng điện định mức:
Trong đú: n - số ỏptụmỏt nhỏnh đưa về phõn xưởng Kết quả lựa chọn cỏc MCCB nhỏnh được ghi
Kết quả lựa chọn MCCB nhỏnh, loại 4 cực của Merlin Gerin
Số cực Iđm, A Uđm, V IcắtN, kA
3 4000 690 75
Hỡnh 2.7 Sơ đồ nguyờn lý cung cấp điện toàn nhà mỏy
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CỦA NHÀ MÁY
Phõn xưởng sửa chữa cơ khớ cú diện tớch là 1256 m2, gồm 53 thiết bị dựng điện ngoài ra xưởng SCCK cũn cú 17 thiết bị khụng dựng điện được chia làm 7 nhúm. Cụng suất tớnh toỏn của phõn xưởng là 233,31 kVA, trong đú cú 15,06 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sỏng. Để cấp điện cho phõn xưởng sửa chữa cơ khớ (SCCK) ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Điện năng từ trạm biến ỏp B5 được đưa về tủ phõn phối của phõn xưởng. Trong tủ phõn phối đặt 1 ỏptụmỏt tổng và 8 ỏptụmỏt nhỏnh cấp điện cho 7 tủ động lực và một tủ chiếu sỏng. Từ tủ phõn phối đến cỏc tủ động lực và chiếu sỏng sử dụng sơ đồ hỡnh tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành. Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhúm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, cỏc phụ tải cú cụng suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cỏi của tủ, cỏc phụ tải cú cụng suất bộ và ớt quan trọng hơn được ghộp thành cỏc nhúm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liờn thụng (xớch). Để dễ dàng thao tỏc và tăng thờm độ tin cậy cung cấp điện, tại cỏc đầu vào và ra của tủ đều đặt cỏc aptomat làm nhiệm vụ đúng cắt, bảo vệ quỏ tải và ngắn mạch cho cỏc thiết bị trong phõn xưởng. Tuy nhiờn giỏ thành của tủ sẽ đắt hơn khi dựng cầu dao và cầu chỡ, song đõy cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho cỏc xớ nghiệp cụng nghiệp hiện đại.
3.1 Lựa chọn cỏc thiết bị cho tủ phõn phối
Phụ tải cỏc nhúm trong phõn xưởng SCCK cú cỏc thụng số :
ITTPX= 354,48A
Ittnh1= 60,62 A Ittnh4= 122,7 A
Ittnh2= 55,21 A Ittnh5= 15,72 A
Ittnh3= 39,66 A Ittnh6= 88,72 A
Ittnh7= 66,85A
Để cung cấp điện cho toàn phõn xưởng dự định đặt 1 tủ phõn phối ngay gần phõn xưởng, nờn đường dõy từ MBA5 đến trạm phõn phối chỉ cần đặt 1 aptụmỏt kiểu NS 400N trong tủ hạ ỏp của trạm.
Căn cứ vào Itt đầu vào tủ và Itt đi ra tủ phõn phối ta chọn loại tủ do hóng SIEMENS chế tạo cú cầu dao – cầu chỡ và khởi động từ cấp cho động cơ cú kớch thước :
Dài: 2200mm; Rộng: 1000mm; Sõu: 600mm 3.1.1 Chọn ỏp tụ mỏt
Chọn ỏptụmỏt tổng (từ B5 đến tủ phõn phối phõn xưởng SCCK) được chọn theo điều kiện sau:
Uđm A≥ Uđm.m = 0,38 kV IđmA≥ IttPX = 354,48 A
IC,đmA ≥ IN5 = 2,965 kA (đó tớnh ở phần trước )
Ta chọn ỏptụmỏt cuả hóng Merlin Gerin loại NS400N cú Iđm= 400; INmax =10 kA; Uđm = 690 V.
Chọn ỏp tụ mỏt nhỏnh (từ tủ phõn phối đến mỗi tủ động lực) được chọn theo điều kiện sau:
Uđm A≥ Uđmm = 0,38 kV IđmA≥ Ittpxn1 = 60,62 A IC,đmA ≥ IN1 = 2,965 kA
Ta chọn ỏptụmỏt loại C60N do hóng Merlin Gerin chế tạo, IdmA= 63A; INmax = 6 kA; Uđm = 440 V
Tương tự với cỏch tớnh như trờn ta cú kết quả chọn ỏp tụ mỏt từ tủ phõn phối đến tủ động lực khỏc. Kết quả được ghi dưới đõy:
Bảng 3.1 Kết quả lựa chọn MCCB của Merlin Gerin cho tủ phõn phối
Tuyến cỏp TPP-ĐL1 TPP-ĐL2 TPP-ĐL3 TPP-ĐL4 TPP-ĐL5 TPP-ĐL6 TPP-ĐL7 MCCB Tổng
3.1.2 Chọn cỏp từ trạm biến ỏp B5 về tủ phõn phối của phõn xưởngDõy dẫn và cỏp hạ ỏp được chọn theo điều kiện phỏt núng (dũng điện Dõy dẫn và cỏp hạ ỏp được chọn theo điều kiện phỏt núng (dũng điện làm việc lõu dài cho phộp)
k1. k2. Icp Itt Trong đú:
k1- hệ số kể đến mụi trường đặt cỏp: trong nhà, ngoài trời,dưới đất. k2 - hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cỏp đặt trong cựng rónh.
Icp - dũng điện lõu dài cho phộp ứng với tiết diện dõy hoặc cỏp định lựa chọn, tra cẩm nang
Itt : dũng điện tớnh toỏn của xưởng SCCK.
Cỏp và dõy dẫn hạ ỏp sau khi chọn theo phỏt núng cần kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ.
Ở đồ ỏn này,do sử dụng bảo vệ bằng ỏptụmỏt nờn : Icp
hoặc
Ikđ nhiệt , Ikđ điện từ : Dũng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt hoặc bằng điện từ của aptomỏt
1,25IđmA: Dũng khởi động nhiệt của ỏptụmỏt (chớnh là dũng điện tỏc động của rơ le nhiệt để cắt quỏ tải với 1,25 là hệ số cắt quỏ tải của ỏp tụ mỏt. Phõn xưởng SCCK được xếp vào hộ loại III nờn dựng cỏp lộ đơn để cung cấp điện
S
tt
Itt = 3.U dm
Chỉ cú 1 cỏp đi trong rónh nờn k2=1 Điều kiện chọn cỏp: Icp >Itt
Chọn cỏp đồng hạ ỏp là cỏp 3x150+70, cỏch điện PVC do hóng LENS chế tạo với Icp=395 A thoả món điều kiện: Icp >Itt
Trong tủ hạ ỏp của trạm biến ỏp B5, ở đầu đường dõy (Tủ phõn phối của TBA) đến tủ phõn phối của xưởng đó đặt 1 MCCB loại NS400N do hóng Merlin Gerin chế tạo, IdmA= 400A.
Kiểm tra cỏp theo điều kiện phối hợp với MCCB:
Icp =395A I
dnhiett = 1,25.I
dmA = 1,25.400
333,33A (thỏa món)
1,5 1,5 1,5
Vậy cỏp đồng hạ ỏp loại 3x150+70 (Icp = 395A). Sơ đồ tủ phân phối
Hỡnh 3.1 Sơ đồ tủ phõn phốiChọn cỏp từ tủ phõn phối đến cỏc tủ động lực: Chọn cỏp từ tủ phõn phối đến cỏc tủ động lực:
Cỏc đường cỏp từ tủ phõn phối (TPP) đến cỏc tủ động lực (TĐL) được đi trong rónh cỏp nằm dọc tường phớa trong và bờn cạnh lối đi lại của phõn xưởng. Cỏp được chọn theo điều kiện phỏt núng cho phộp, kiểm tra phối hợp với cỏc thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi cú ngắn mạch. Do chiều dài cỏp khụng lớn nờn cú thể bỏ qua khụng cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện ỏp cho phộp.
Điều kiện chọn cỏp: khc. Icp Itt
Trong đú:
Itt - dũng điện tớnh toỏn của nhúm phụ tải.
Icp - dũng điện phỏt núng cho phộp, tương ứng với từng loại dõy, từng tiết diện.
khe - hệ số hiệu chỉnh, ở dõy lấy khe= 1.
Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cỏp,khi bảo vệ bằng aptomỏt:
Icp Ikdnhiet = 1,25.I
dmA
1,5 1,5
Chọn cỏp từ tủ phõn phối tới tủ động lực 1(ĐL1) phải thoả món điều kiện:
Icp Ittnh1 = 60,62 A I Ikdnhiet = 1,25.I dmA = 1,25.60,62 = 50,5A cp 1,5 1,5 1,5
Kết hợp hai điều kiện trờn chọn cỏp đồng 4 lừi cỏch điện do PVC hóng Lens chế tạo loại 4G 6 cú tiết diện 10mm2 với Icp = 66A.
Cỏc tuyến cỏp khỏc được chọn tương tự, kết quả ghi dưới đõy: Bảng 3.2 Kết quả chọn cỏp từ TPP đến cỏc TĐL Tuyến cỏp TPP-ĐL1 TPP-ĐL2 TPP-ĐL3 TPP-ĐL4 TPP-ĐL5 TPP-ĐL6 TPP-ĐL7
3.2 Tớnh toỏn ngắn mạch phớa hạ ỏp của phõn xưởng sửa chữa cơ khớ để kiểm tra cỏp và ỏp tụ mỏt kiểm tra cỏp và ỏp tụ mỏt
Khi tớnh toỏn ngắn mạch phớa hạ ỏp ta xem mỏy biến ỏp B5 là nguồn (được nối với hệ thống vụ cựng lớn) vỡ vậy điện ỏp trờn thanh cỏi cao ỏp của trạm được coi là khụng thay 51
đổi khi ngắn mạch,ta cú IN =I'' =I . Giả thiết này sẽ làm giỏ trị dũng ngắn mạch tớnh toỏn được sẽ lớn hơn thực tế rất nhiều bởi rất khú giữ được điện ỏp trờn thanh cỏi cao ỏp của trạm biến ỏp phõn phối khụng thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA. Song nếu với dũng ngắn mạch tớnh toỏn này mà cỏc thiết bị lựa chọn thoả món điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thỡ chỳng hoàn toàn cú thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối lượng tớnh toỏn, ở đõy ta sẽ chỉ kiểm tra với tuyến cỏp cú khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. Khi cần thiết cú thể kiểm tra thờm cỏc tuyến cỏp cũn nghi vấn, việc tớnh toỏn cũng được tiến hành tượng tự .
Sơ đồ nguyờn lý TG1 A1 A2 N1 TG2 A 2 Sơ đồ thay thế N1 N2 HT ZB5 ZA1 ZTG1 ZA2 ZC1 ZA2 ZTG2 Cỏc thụng số của sơ đồ thay thế
Điện trở và điện khỏng mỏy biến ỏp: Sđm=2500kVA Pn = 15kW Un% = 6% P .U2 RB = n Sdm2 XB = U n .S dm
Thanh gúp trạm biến ỏp phõn xưởng -TG1: Kớch thước: 60x8mm2 mỗi pha ghộp 3 thanh Chiều dài: l=1,2m
Khoảng cỏch trung bỡnh hỡnh học: D=300mm
Tra bảng 7.1 trang 362 sỏch sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện, tỡm được:
x0 =0,189 m /m
Thanh gúp trong tủ phõn phối (tủ phõn phối của phõn xưởng -TG2): Chọn theo điều kiện :knc.Icp Ittpx =214,75 A (lấy knc=1)
Chọn loại thanh cỏi bằng đồng cú kớch thước: 30x3 mm2 (mỗi pha một thanh) với Icp = 405A
Chiều dài: l=1,2m (dựa trờn bảng 7.2 trang 362 sỏch sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện)
Khoảng cỏch trung bỡnh hỡnh học: D=300mm Tra bảng ta tỡm được:
r0 =0,223 m /m x0 =0,235 m /m
Điện trở và điện khỏng của MCCB
Với ỏptụmỏt tổng ở tủ phõn phối TBA B5 (loại M63) cú Iđm= 6300A; do RA1, XA1 của ỏptụmỏt quỏ nhỏ nờn ta bỏ qua khụng xột đến. Cỏc ỏp tụ mỏt ở tủ phõn phối của xưởng SCCK đó lựa chọn ở trờn, tra bảng phụ lục IV.14 trang 290 sỏch thiết kế cấp điện của TS Ngụ Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm ta cú:
MCCB loại NS400N: RA2 = 0,15 m
XA2 = 0,1 m ; Rtx2= 0,4 m MCCB loại NC100H, NC125H: RA3 = 1,30 m
XA3 =0,86 m Rtx3 =0,75m
Cỏp tiết diện 150mm2 loại 3.150+70 vỏ PVC do LENS chế tạo, cấp điện từ tủ phõn phối TBA B5 đến tủ phõn phối xưởng SCCK cú:
Chiều dài: l =201m
Tra PL V.11. Cỏp nhụm hạ ỏp cỏch điện PVC do hóng LENS chế tạo, ta cú:
r0 =0,268 /km RC1 =r0.l =0,268.0,201= 0,054= 54 m x0 =0,260 /km XC1 =x0.l =0,260.0,201 = 0,052= 52 m *Cỏp tiết diện 4G16 mm2 - C2: Chiều dài 35m Tra PL4.29 tỡm được: r0 =1,83 /km RC2=r0.l =1,83.0,035 = 0,064 = 64 m x0 =0,76 /km XC2 =x0.l =0,76.0,035 = 0,0266 = 26,6 m Tớnh toỏn ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đó chọn:
Tớnh toỏn ngắn mạch tại N1 (bỏ qua RA1 và XA1 do quỏ nhỏ): RN1 = RB +RA1 +RTG1 + 2.RA2 +RC1
= 2 + 0,0168 + 2.0,15 + 54 = 56,317 m XN1 = XB + XA1 + XTG1 + 2.XA2 + XC1 = 8 + 0,0756 +2.0,1 + 52 = 60,276 m ZN1 = R2N1 X IN1 = 3.Z N1 Ixk1 = 2 .1,41.IN1 = 0,6 kA Kiểm tra MCCB:
Kiểm tra cỏp tiết diện 4G150 mm2: Tiết diện ổn định nhiệt của cỏp
F = 150 mm2 .I .
Vậy chọn cỏp 4G150mm2 đảm bảo ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Tớnh ngắn mạch tại N2: RN2 = RN1 +2.RA3 + RTG2 + 2.Rtx3 +RC2 = 56,317+2.1,3 + 0,268 +2.0,75 + 64 = 124,685 m XN2 =XN1 +2. XA3 + XTG2 + XC2 = 60,276 + 2.0,86 + 0,282 +26,6 = 88,878 m ZN2 = RN2 IN2 = U
Ixk2 = 2 .1,41.IN2 = 3,01kA
Kiểm tra MCCB:
Kiểm tra cỏp tiết diện 4G10 Tiết diện ổn định nhiệt của cỏp
F = 25 mm2 .I . tqd = 6 .3,32 . 0,4= 12,6 mm2 Vậy chọn cỏp 4G10 đảm bảo ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Lựa chọn thiết bị trong tủ động lực và dõy dẫn đến cỏc thiết bị của phõn xưởng
Cỏc MCCB tổng của cỏc tủ động lực cú thụng số tương tự cỏc ỏptụmỏt nhỏnh tương ứng trong tủ phõn phối, kết quả lựa chọn khi trong bảng 3.3
Bảng 3.3 Kết quả lựa chọn MCCB tổng trong cỏc TĐL
Tủ động lực ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 ĐL5 ĐL6 ĐL7
Cỏc MCCB đến cỏc thiết bị và nhúm thiết bị trong cỏc tủ động lực cũng được chọn theo cỏc điều kiện đó nờu ở phần trờn .Vớ dụ chọn MCCB cho đường cỏp từ TĐL1 đến mỏy tiện ren cú cụng suất 7,5 kW cos = 0,6: