Đường đây F l ro xo R X mm2 km (/km) (/km) ( ( BATG- PPTT 95 12 0.3 0.3 3,6 3,6 PPT-B1 35 0.383 0.7774 0.429 0.3 0.1643 PPT-B2 25 0.339 1.1521 0.438 0.39 0.1485 PPT-B3 25 0.196 1.1521 0.456 0.23 0.0894 PPT-B4 25 0.196 1.1521 0.456 0.23 0.0894 PPT-B5 25 0.185 1.1521 0.456 0.21 0.0844 PPT-B6 25 0.282 1.1521 0.456 0.32 0.1286 PPT-B7 50 0.307 0.5951 0.408 0.18 0.1253 PPT-B8 16 0.405 1.7818 0.47 0.72 0.1904
Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá dộ I” bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I nên ta có thể viết như sau :
= " = ∞ = √3
Trong đó : ZN - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i () U - điện áp của đường dây (kV)
Tính tốn điểm ngắn mạch N1 tại thanh góp trạm phân phối trung tâm :
= = = 4.9 () R = Rdd = 2.52 () X=Xdd + XHT = 4.52 + 4.9 = 9.42 () = √ = √ . . , = 2,07 ( ) = 1,8. √2. = 1,8. √2. 2,07 = 5.27 ( )
Tính tốn điểm ngắn mạch N2 (tại thanh cái trạm biến áp B1)
= = = 4.9 () R1 = Rdd + Rc1= 2,52 + 0,3 = 2,82 () X=Xdd + XHT + Xc1 = 4,52 + 4.9 + 0,1643 = 9,5843 () = √ = √ .√ . . = 2.023 ( ) = 1.8. √2. = 1,8. √2. 1,972 = 5,14(kA)
Nhóm 2 - 124696 40 Bảng 2.19 Kết quả tính tốn ngắn mạch Điểm tính tốn N2 tại U SN XHT R X IN ixk (kV) ( ( ( (kA) (kA) B1 36.75 250 4.9 3.9 8.66 2.13 5.42 B2 36.75 250 4.9 3.99 8.65 2.12 5.40 B3 36.75 250 4.9 3.83 8.59 2.15 5.47 B4 36.75 250 4.9 3.83 8.59 2.15 5.47 B5 36.75 250 4.9 3.81 8.58 2.15 5.47 B6 36.75 250 4.9 3.92 8.63 2.13 5.42 B7 36.75 250 4.9 3.78 8.63 2.14 5.45 B8 36.75 250 4.9 4.32 8.69 2.08 5.29
Nhóm 2 - 124696 41
Kiểm tra các thiết bị điện đã được sơ bộ chọn ở phần so sánh kinh tế - kỹ thuật
Kiểm tra các trung áp theo điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra:
≥ . ∞.
Trong đó:
∝ là hệ số nhiệt độ, với cáp nhơm ∝ = 12.
I∞ là dịng điện ngắn mạch ổn định (I∞ = IN ).
tqđ là thời gian quy đổi, tqđ = 0,4 s.
F là tiết diện của cáp.
Ta tính cho đoạn cáp TPPTT-B5 có dịng điện ngắn mạch là lớn nhất: IN=2.1456kA. Ta có: = 25 ≥ 12.2,1456. √0,4 = 16.28
Vậy cáp đã chọn cho các tuyến là hợp lý.
Lựa chọn các thiết bị phân phối điện khác
Tại trạm trung tâm
BI được chọn theo các điều kiện sau:
Điện áp định mức: Uđm.B1 Uđm.m= 35 kV Dòng điện sơ cấp định mức: . ≥
, = .
, .√ . = , .
, .√ . = 134.03(A) Chọn BI loại 4ME16, kiểu hình trụ do Siemens chế tạo có các thơng số kỹ thuật như sau:
Loại Uđm(kV) Uchịu f=50Hz
(kV) Uchịu áp xung (kV) I1 đm (A) I2.đm (A) Iôđ.đ (kA) 4ME16 36 70 170 5-1200 1 hoặc 5 80
Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU
BU được chọn theo điều kiện sau : Điện áp định mức :UđmBU Udm.m = 35kV
Ta chọn BU loại 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu trụ do SIEMENS chế tạo có thơng số kỹ thuật như sau:
Loại Uđm (kV) Uchịu f=50Hz (kV) Uchịu áp xung (kV) U1 đm (kV) U2.đm (V) Tải đm (VA) 4MS36 36 70 170 35/√3 100/√3;110/√3;120/√3 400 Chọn chống sét van
Nhóm 2 - 124696 42 Chống sét van chọn theo cấp điện áp: Umạng = 35 kV
Chọn chống sét van loại 3EE1 do SIEMENS chế tạo có các thơng số kỹ thuật sau: Ký hiệu Uđm(kV) Ulvmax(kV) Iphóng đm (kA) Vật liệu vỏ Vật liệu
3EE1 36 42 1 Sứ SiC
Tại trạm biến áp phân xưởng
Dùng một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến áp để thuận tiện cho việc mua sắm, lắp đặt và sửa chữa. Cầu chì được chọn theo các tiêu chuẩn sau :
Điện áp định mức : Udm.CC Udm.m = 35 kV
Dòng điện định mức : . ≥ = .
√ . = , .
√ . = 34.16
(A)
Dòng điện cắt định mức : Idm.cắt IN4 = 2,1456 kA (Vì dịng ngắn mạch trên thanh cái của trạm biến áp B5 có giá trị lớn nhất)
Ta chọn loại cầu chì 3GD1 608-5D do Siemens chế tạo với các thơng số kỹ thuật như sau:
Uđm (kV) Iđm (A) Icắt min (A) I cắt N (kA)
36 40 315 31,5
Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp
Ta sẽ dùng một loại dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau :
Điện áp định mức: Udm.MC Udm.m = 35 (kV)
Dòng điện định mức: Idm.MC Ilv.max = 2.Ittnm= 2.187,12 = 374.24 (A)
Dòng điện ổn định động cho phép: idm.d ixk = 5.62 kA
Dòng điện ổn định nhiệt cho phép :inh.dm 2,1456. 0,516 = 1,108 (kA) Tra bảng ta chọn dao cách ly 3DC với các thông số kỹ thuật sau:
Udm(kV) Idm (A) INT (kA) IN max (kA)
36 1000 25 60
Lựa chọn và kiểm tra áptômát
Áp tô mát tổng, áp tô mát phân đoạn và các áp tô mát nhánh đều do Merlin Gerin chế tạo
Áp tômát được lựa chọn theo các điều kiện sau:
Điện áp dịnh mức: Udm.A Udm.m = 0,38 (kV)
Dòng điện định mức: Idm.A Ilv max
Trong đó : =
Nhóm 2 - 124696 43 Các trạm biến áp B1, B4, B5 có Sdm = 3200kVA Nên = √ . = , . , .√ = 3160 (A) Các trạm biến áp B2, B3, B6 có Sdm = 1250kVA Nên = √ . = , . , .√ = 2468.9 (A) Các trạm biến áp B7 có Sdm = 2500kVA Nên = √ . = , . , .√ = 4927.86 (A) Các trạm biến áp B8 có Sdm = 630kVA Nên = √ . = , . , .√ = 1244.34 (A)
Tra bảng ta chọn áp tô mát tổng và áp tô mát phân đoạn do hãng Merlin Gerin như sau:
Kết quả chọn MCCB tổng và MCCB phân đoạn Tên trạm Loại Số
lượng Udm (V) Idm (A)
Icắt N (kA) Số cực B7 M50 3 690 5000 85 3 B1, B4, B5 M32 3 690 3200 75 3 B2, B3 M25 3 690 2500 55 3 B8 M20 3 690 2000 55 3
Đối với áp tô mát nhánh :
Điện áp định mức: Udm.A Udm.m = 0,38 (kV) Dòng điện định mức: . ≥ =
√ . = .
√ . . = 321.508 (A) Trong đó : n - số áptơmát nhánh đưa về phân xưởng
Kết quả lựa chọn các MCCB nhánh được ghi
Kết quả lựa chọn MCCB nhánh, loại NS400N 160 -400, 4 cực của Merlin Gerin Số cực Iđm, A Uđm, V IcắtN,
kA
Nhóm 2 - 124696 45
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP CỦA NHÀ MÁY
Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích là 300 m2, gồm 36 thiết bị dùng điện ngoài ra xưởng SCCK cịn có 11 thiết bị khơng dùng điện) được chia làm 5 nhóm. Cơng suất tính tốn của phân xưởng là 156,34 kVA, trong đó có 3,6 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí (SCCK) ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Điện năng từ trạm biến áp B3 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng. Trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng và 6 áptômát nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và một tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành. Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có cơng suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có cơng suất bé và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thơng (xích). Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì, song đây cũng là xu hướng thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp cơng nghiệp hiện đại.
3.1 Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối
Phụ tải các nhóm trong phân xưởng SCCK có các thơng số : ITTPX= 237,53 A
Ittnh1= 38,62 A Ittnh4= 75,31 A Ittnh2= 43,45 A Ittnh5= 66,35 A Ittnh3= 37,00 A
Để cung cấp điện cho toàn phân xưởng dự định đặt 1 tủ phân phối ngay gần phân xưởng, nên đường dây từ MBA3 đến trạm phân phối chỉ cần đặt 1 aptômát kiểu NS 400N trong tủ hạ áp của trạm.
Căn cứ vào Itt đầu vào tủ và Itt đi ra tủ phân phối ta chọn loại tủ do hãng SIEMENS chế tạo có cầu dao – cầu chì và khởi động từ cấp cho động cơ có kích thước
Dài : 2200mm ; Rộng : 1000mm ; Sâu : 600mm ;
3.1.1 Chọn áp tô mát
Chọn áptômát tổng ( từ B3 đến tủ phân phối phân xưởng SCCK) được chọn theo điều kiện sau:
Uđm A≥ Uđm.m = 0,38 kV
IđmA≥ IttPX = 237,53 A
IC,đmA ≥ IN1 = 2,07 kA (đã tính ở phần trước )
Ta chọn áptơmát của hãng Merlin Gerin loại NS400N có Iđm= 400A ; INmax =10 kA ; Uđm = 690 V.
Chọn áp tô mát nhánh (từ tủ phân phối đến mỗi tủ động lực) được chọn theo điều kiện sau :
Nhóm 2 - 124696 46
Uđm A≥ Uđmm = 0,38 kV
IđmA≥ Ittpxn1 = 38,62 A
IC,đmA ≥ IN1 = 2,862 kA
Ta chọn áptômát loại C60N do hãng Merlin Gerin chế tạo, IdmA= 63A ; INmax = 6 kA; Uđm = 440 V
Tương tự với cách tính như trên ta có kết quả chọn áp tơ mát từ tủ phân phối đến tủ động lực khác. Kết quả được ghi dưới đây:
Bảng 3.1 Kết quả lựa chọn MCCB của Merlin Gerin cho tủ phân phối
Tuyến cáp ITT,A Loại UĐM,V IĐM,A ICĂTN,K A Số cực TPP-ĐL1 38,62 C60N 440 63 6 4 TPP-ĐL2 43,45 C60N 440 63 6 4 TPP-ĐL3 37,00 C60N 440 63 6 4 TPP-ĐL4 75,31 NC100H 440 100 6 4 TPP-ĐL5 66,35 NC100H 440 100 6 4 MCCB Tổng 214,75 NS400N 690 400 10 4
3.1.2 Chọn cáp từ trạm biến áp B3 về tủ phân phối của phân xưởng
Dây dẫn và cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng (dịng điện làm việc lâu dài cho phép )
k1.k2.Icp ≥ Itt Trong đó:
k1- hệ số kể đến mơi trường đặt cáp: trong nhà, ngồi trời,dưới đất.
k2 - hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong cùng rãnh.
Icp - dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn, tra cẩm nang
Itt : dịng điện tính tốn của xưởng SCCK.
Cáp và dây dẫn hạ áp sau khi chọn theo phát nóng cần kiểm tra theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ.
Ở đồ án này,do sử dụng bảo vệ bằng áptômát nên : Icp ≥
, = ,
,
hoặc Icp ≥
,
Ikđ nhiệt , Ikđ điện từ : Dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt hoặc bằng điện từ của aptomát
Nhóm 2 - 124696 47
1,25IđmA: Dòng khởi động nhiệt của áptơmát (chính là dịng điện tác động của rơ le nhiệt để cắt quá tải với 1,25 là hệ số cắt quá tải của áp tô mát.
Phân xưởng SCCK được xếp vào hộ loại III nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện Itt =
√ . = ,
√ . , = 0,23753 kA = 237,53 A
Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2=1
⇒ Điều kiện chọn cáp: Icp >Itt
Chọn cáp đồng hạ áp là cáp 3x120+70 , cách điện PVC do hãng LENS chế tạo với Icp=346 A thoả mãn điều kiện: Icp >Itt
Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B3, ở đầu đường dây (Tủ phân phối của TBA ) đến tủ phân phối của xưởng đã đặt 1 MCCB loại NS400N do hãng Merlin Gerin chế tạo, IdmA= 400A.
Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với MCCB: Icp
, = , .
, = , .
, = 333,33A ( thỏa mãn )
Vậy tiết diện cáp đã chọn là hợp lí
Sơ đồ phân phối
Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực:
N NS400
1
Nhóm 2 - 124696 48 Các đường cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) được đi trong rãnh cáp nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng. Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp khơng lớn nên có thể bỏ qua khơng cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Điều kiện chọn cáp: khc. Icp Itt Trong đó:
:dịng điện tính tốn của nhóm phụ tải
:dịng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây, từng tiết
diện.
: Hệ số hiệu chỉnh ( ở đây lấy khc =1 )
Điều kiện kiểm tra cáp phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptômat:
≥1,25 đ
1,5
Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1(ĐL1) phải thoả mãn điều kiện: Icp Ittnh1 = 38,62 A
Icp
, = , .
, = , .
, = 52,5A
Kết hợp hai điều kiện trên chọn cáp đồng 4 lõi cách điện do PVC hãng Lens chế tạo loại 4G6 có tiết diện 10mm2 với Icp = 66A.
Các tuyến cáp khác được chọn tương tự, kết quả ghi dưới đây:
Bảng 3.2 Kết quả chọn cáp từ TPP đến các TĐL
Tuyến cáp Itt ,A IKDDT/1,5 FCAP,mm2 ICP,A
TPP-ĐL1 38,62 52,5 4G6 66
TPP-ĐL2 43,45 52,5 4G6 66
TPP-ĐL3 37,00 52,5 4G6 66
TPP-ĐL4 75,31 83,3 4G10 87
Nhóm 2 - 124696 49
Chọn thanh góp của các tủ phân phối và động lực
Điều kiện chọn: k.Icptg ≥ Ilvmax
Trong đó : + Icptg : dịng điện tải cho phép của thanh góp
+ k : hệ số hiệu chỉnh khả năng tải của thanh góp ( chọn k=1 ) Chọn khoảng cách trung bình hình học 150mm
Qua đó, ta chọn được các thanh góp đồng sau:
Vị trí Thanh góp . : (mOhm/m) (mOhm/m) TPP 25x3 340 0,268 0,2 TĐL1 25x3 340 0,268 0,2 TĐL2 25x3 340 0,268 0,2 TĐL3 25x3 340 0,268 0,2 TĐL4 25x3 340 0,268 0,2 TĐL5 25x3 340 0,268 0,2
3.2 Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áp tơ mát cáp và áp tơ mát
Khi tính tốn ngắn mạch phía hạ áp ta xem máy biến áp B3 là nguồn (được nối với hệ thống vơ cùng lớn ) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là khơng thay đổi khi ngắn mạch,ta có IN =I'' =I. Giả thiết này sẽ làm giá trị dịng ngắn mạch tính tốn được sẽ lớn hơn thực tế rất nhiều bởi rất khó giữ được điện áp trên thanh cái cao áp của trạm biến áp phân phối không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA. Song nếu với dịng ngắn mạch tính tốn này mà các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hồn tồn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối lượng tính tốn, ở đây ta sẽ chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính tốn cũng được tiến hành tượng tự .
Nhóm 2 - 124696 50
Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.3-Sơ đồ thay thế
N1 N2
HT ZB3 ZA1 ZTG1 ZA2 ZC1 ZA2 ZTG2
Các thông số của sơ đồ thay thế Điện trở và điện kháng máy biến áp: Sđm=1250 kVA Pn = 13,9 kW Un% = 6,5% RB = . . 10 = , .( , ) . , . = 1,42 m XB = %. . 10 = , .( , ) . = 8,32 m
Thanh góp trạm biến áp phân xưởng -TG1:
Kích thước :60x8mm2 mỗi pha ghép 3 thanh Chiều dài : l=1,2m
Khoảng cách trung bình hình học : D=300mm
Tra bảng 7.1 trang 362 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điên, tìm được: r0 =0,042 m/m RTG1 = .r0.l = .0,042.1,2=0,0168 m
x0 =0,189 m/m XTG1 = .x0.l = .0,189.1,2=0,0756 m
Thanh góp trong tủ phân phối ( tủ phân phối của phân xưởng -TG2):
Chọn theo điều kiện :knc.IcpIttpx =237,53 A (lấy knc=1)
Chọn loại thanh cái bằng đồng có kích thước: 30x3 mm2 (mỗi pha một thanh) với Icp = 405A
Chiều dài: l=1,2m (dựa trên bảng 7.2 trang 362 sách sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện) Khoảng cách trung bình hình học: D=300mm 1 A A2 A2 3 B 1 TG TG2 1 N
Nhóm 2 - 124696 51 Tra bảng ta tìm được:
r0 =0,223 m/m RTG2 =r0.l = 0,223.1,2=0,268 m x0 =0,235 m/m XTG2 =x0.l = 0,235.1,2=0,282 m
Điện trở và điện kháng của MCCB
Với áptômát tổng ở tủ phân phối TBA B3 (loại M25) có Iđm= 2500 A do RA1,XA1 của áptơmát q nhỏ nên ta bỏ qua không xét đến. Các áp tô mát ở tủ phân phối của