II.4. Thiết kế chi tiết cho phơng án đợc chọn
II.4.2.1. Tính toán lựa chọn sơ đồ trạm PPTT
1. Tính toán các thông số của sơ đồ và tính ngắn mạch
3.4.2.4. Chọn và kiểm tra thiết bị điện
a) Chọn và kiểm tra máy cắt,Thanh dẫn của TPPTT
Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt điện cao áp (trên 1000V).Ngoài nhiệm vụ đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vận hành,máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện.
*Kiểm tra máy cắt 8DC11:
Máy cắt 8DC11 đợc kiểm tra trong bảng sau Các đại lợng kiểm tra Kết quả
Điện áp định mức ,kV UđmMC= 35= UđmLĐ
Dòng điện định mức ,A IđmMC =1250≥Icb=2.Ittnm=2.38,584=77,168 Dòng cắt định mức,kA Iđmcắt = 25 ≥IN = 2,894
Dòng ổn định động cho phép,kA Iđmđ = 63 ≥ Ixk = 7,367
Do máy cắt có Iđm>1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt Kết luận: Máy cắt đã chọn là phù hợp.
b)Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp
Máy biến điện áp hay còn gọi là biến áp đo lờng ,ký hiêu BU hoặc TU,có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100V hay 100/ 3cấp điện áp cho các mạch đo lờng, điều khiển ,tín hiệu ,bảo vệ .
Máy biến điện áp đợc chế tạo với điện áp từ 3kV trở lên,có loại khô,loại dầu.Loại lho chỉ đặt cho trạm phân phối trong nhà,loại dầu có thể đặt cho mọi chỗ.Cả hai loại đều chế tạo một pha,ba pha.
Các biến điện áp đợc chế tạo theo sơ đồ V/V;Y/Y.Ngoài ra còn có loại ba pha năm trụ tổ đấu dây (sao o,sao o,tam giác hở ),ngoài chức năng thông thờng ,cuộn tam giác hở có nhiệm vụ báo chạm đất một pha.
BU đợc chọn theo điều kiện sau:
Điện áp định mức : Uđm.BU ≥ Uđm.m =35 kV
Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo với các thông số
Thông số kỹ thuật 4MS36
Udm ,kV 36
U chịu đựng tần số công nghiệp ,1’ kV 70
U chịu đựng xung 1,2/50às,kV 170
U1®m (kV) 35/ 3
U2®m (kV) 100/ 3
Tải định mức (VA) 400
c)Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI
Chức năng của máy biên dòng điện là biến đổi dòng điện sơ cấp bất kỳ xuống 5A(đôi khi 1A và 10A),nhằm cấp nguồn dòng cho các mạch đo lờng ,bảo vệ ,tín hiệu,điều khiển.
BI đợc chọn theo các điều kiện sau:
Điện áp định mức : Uđm.BI≥ Uđm.m = 35 kV Dòng điện sơ cấp định mức :
I®m.BI≥ I1,2max = k1,2.qtbt.S3dmBA.35 =1,2.1,4.5603.35 =10,78A
Chọn loại BI 4ME16, kiểu hình trụ do hãng Siemens chế tạo với các thông số
Thông số kỹ thuật 4ME16
Udm (kV) 36
U chịu đựng tần số công nghiệp ,1’ kV 70
U chịu đựng xung 1,2/50às,kV 170
I1®m (kV) 5-1200
I2đm(kV) 1 hoặc 5
Iôđnhiệt1s (kV) 80
Iôđđộng (kV) 120
d)Lựa chọn chống sét van
Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đờng dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối.
Chống sét van đợc làm bằng điện trở phi tuyến .Với điện áp định mức của lới
điện,điện trở chống sét van có trị số vô cùng không cho dòng điện đi qua,khi có
điện áp sét điện trở giảm tới 0,chống sét van tháo dòng xuống đất .Trong thiết kế này em chọn chống sét van không khe hở để đơn giản trong việc lắp đặt và vận hành.
Chống sét van đợc chọn theo cấp điện áp
U®mcsv ≥ U®mL§ =35 kV
Chọn chống sét van do chế tạo với các thông số cho trong bảng Loại Điện áp lớn nhất của
líi,kV
Điện áp làm việc lín nhÊt,kV
Dòng điện phóng
định mức,kA
Vật liệu vỏ
3EH2 36 45 10 ThÐp
2. Chọn và kiểm tra thiết bị cho trạm biến áp a)Chọn và kiểm tra cầu chì,dao cách ly
Cầu chì là phần tử "yếu" nhất trong hệ thống cung cấp điện do ngời thiết kế tạo ra,nhằm cắt đứt mạch điện khi có dòng điện lớn quá trị số cho phép đi qua.Vì thế chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch.Trong lới điện cao áp cầu chì thờng dùng ở các vị trí nh:
-Bảo vệ máy biến điên áp ở các cấp điện áp.
-Kết hợp với dao cách ly thành bộ máy cắt phụ tải để bảo vệ các đờng dây trung áp.
- Đặt phía cao áp các trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho các máy biến áp
Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện và phần không mang điện,tạo ra khoảng cách an toàn trông thấy,phục vụ cho công tác sửa chữa,kiểm tra bảo dỡng lới điện.Cầu chì và dao cách ly đợc chế tạo với mọi cấp
điện áp.
Trong lới điện cầu chì có thể dùng riêng rẽ,cũng có thể đợc dùng kết hợp với dao cách ly. Dao cách ly cũng có thể dùng riêng rẽ hoặc dùng kết hợp với cầu chì
và máy cắt.
Ta sẽ dùng chung một loại cầu chì ,dao cách ly cho tất cả các trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm,lắp đặt,thay thế .Vì vậy dòng điện lâu dài lớn nhất qua cầu chì,dao cách ly là dòng quá tải lấy với trạm có dòng quá tải lớn nhất ,Với trạm đặt hai máy biến áp Iqt=1,4IđmBA .Đồng thời dòng xung kích cũng lấy với dòng lớn nhất.
Icb= IqtBA= 1,4I®mBA = 1,4 560 =12,93 (A)
Chọn dùng loại dao cách ly 3DC điện áp 36 kV và cầu chì ống của Siemens loại 3GD1603-B với các thông số kỹ thuật cho ở bảng sau:
Loại Uđm
(kV)
I®m
(A)
Ic¨tN
(kA)
IcắtNmin
(kA)
Khối lợng (kg)
3GD1 603-5B 36 16 31,5 62 4,6
Bảng chọn dao cách ly:
Loại Uđm
(kV)
I®m
(A)
Ic¨tN
(kA)
IcắtNmin
(kA)
Khối lợng (kg)
3DC 36 630 40 62 4,6
Kết quả kiểm tra thông số kỹ thuật của DCL và cầu chì đã chọn cho theo bảng.
Bảng kiểm tra cầu chì:
Các đai lợng kiểm tra Kết quả
1.U®m(kV)
2.Dòng định mức(A)
3.Công suất cắt định mức(MVA) 4.Dòng ổn định nhiệt (kA)
U®mCC = 36 > U®mL§=35
I®mCC =16> Icb =12,93
Sc®mCC = 3.35.31,5> 3.35.2,888 Ic®mCC =31,5>IN=2,888
b)Chọn và kiểm tra áptômát (MCCB-Miniable Circle Circuit Breaker)
áptômát là thiết bị đống cắt hạ áp,có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Do có u điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn ,tin cậy,an toàn,đóng cắt đồng thời cả ba pha và khả năng tự động hóa cao,nên áptômát mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng đợc dùng rộng rãi trong lới điện công nghiệp cũng nh trong lới điện ánh sáng sinh hoạt.
Để đơn giản trong việc lựa chọn và dễ dàng cho việc thay thế vận hành ta chọn các áptômát tổng, áptômát phân đoạn, áptômát nhánh đều dùng áptômát do hãng Melin Grin chế tạo.
*Chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn.
Điện áp định mức UđmBA≥Uđmm =0,4 kV Dòng điện định mức IđmA ≥ Ilvmax =
dm dmBA qt
U S K
3
.
Dòng cắt định mức IcắtN ≥IN
-Đối với trạm biến áp B1 có công suất định mức Sđm =500 kVA Ilvmax = 1010,363
4 , 0 . 3
500 . 4 , 1 3
. = =
dm dmBA qt
U S
K A
- Đối với các trạm biến áp B2,B3,B5 có công suất định mức Sđm =560 kVA Ilvmax = 1131,606
4 , 0 . 3
560 . 4 , 1 3
. = =
dm dmBA qt
U S
K A
- Đối với các trạm biến áp B4,B6 có công suất định mức Sđm =400 kVA Ilvmax = 808,290
4 , 0 . 3
400 . 4 , 1 3
. = =
dm dmBA qt
U S
K A
Theo điều kện trên ta có bảng chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn cho trong bảng sau :
Tên trạm Loại Uđm(V) Iđm(A) IcắtN(kA) Số lợng Số cực
B1,B2,B3,B5 C1251N 690 1250 25 18 4
B4,B6 C1001N 690 1000 25 6 4
mạch lớn nhất là 2,888 kA trong khi đó dòng cắt định mức của áptômát là 25kA .Vậy các áptômát tổng và áptômát phân đoạn đã chọn là hợp lý.
* Chọn áptômát nhánh .
Điện áp định mức UđmBA ≥ Uđmm =0,4 kV Dòng điện định mức IđmA ≥ Ilvmax =
dm ttpx
U n
S 3 .
n- Số áptômát đa điện về phân xởng
Kết quả chọn áptômát nhánh cho các phân xởng cho trong bảng:
Tên phân xởng Sttpx
(kVA)
Itt
(A) Loại S L
U®m
(V)
I®m
(A)
IcắtN
(kA)
Phân xởng tiện cơ khí 983,8 709,99 C801N 2 690 800 25
Phân xởng dập 1093,06 788,84 C801N 2 690 800 25
Phân xởng lắp ráp số 1 630,35 454,91 NS630N 2 690 630 10
Phân xởng lắp ráp số 2 1035,57 747,36 C801N 2 690 800 25
Phân xởng SCCK 146,2 211,02 NS250N 1 690 250 8
Phòng thí nghiệm TT 220 158,77 NS160N 2 690 160 8
Phòng thực nghiệm 618.72 446,52 NS630N 2 690 630 10
Trạm bơm 634,8 458,12 NS630N 2 690 630 10
Phòng thiết kế 167,72 242,08 NS250N 1 690 250 8
c) Chọn và kiểm tra thanh góp
Thanh góp còn đợc gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn.Thanh góp đợc dùng trong các tủ phân phối,tủ động lực hạ áp,trong các tủ máy cắt,các trạm phân phối trong nhà,ngoài trời cao áp.Với các tủ điện cao áp và các trạm phân phối trong nhà,dùng thanh góp cứng ;với trạm phân phối ngoài trời thờng dùng thanh góp mềm.
Thanh góp đợc chọn theo kiện phát nóng lâu dài cho phép và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt dòng ngắn mạch
Dòng điện lớn nhất chạy qua thanh góp chính là dòng quá tải máy biến áp Khc.Icp ≥ Icb = 1131,6
4 , 0 . 3
560 . 4 , 1 3
. = =
dm dmBA qt
U S
K (A)
Lấy Khc =1 ta chọn thanh góp đồng tiết diện hình chữ nhật M60x10 có Icp=1175 (A) mỗi pha ghép một thanh .
Tổng trở qui về hạ áp máy biến áp
) ( 57 , 1 8 , 4 560 10
4 , 0 . 5 , 10 5
560 4 , 0 . 4 , 9
10 %.
3 2 6
2 2
2 6
2 2
Ω +
= +
=
∆ +
=
m j j
S U jU
S U Z P
dmBA dmBA N
dmBA dmBA N BA
Dòng điện ngắn mạch:
IN= 45,72
57 , 1 8 , 4 3
400
3 2 2 2 2 =
= + + B
B tb
X R
U (kA)
Dòng điện xung kích
Ixk=1,8. 2.IN =1,8. 2.45,72=116,4 (kA)
Dự định đặt 3 thanh góp trên ba pha cách nhau 15 cm,mỗi thanh đợc đặt trên hai sứ khung tủ cách nhau 70cm:
) ( 50 , 10 63
70 . 07 , 9
07 , 9 4 , 15116 10 70 . 67 ,
1 2
kG M
Ftt
=
=
=
= −
Mô men chống uốn của thanh 60x10
) / ( 50 , 1 63
50 , 63
) ( 6 1
10 . 60
2 2 3
cm W kG
M
cm W
tt = = =
=
= σ
Với cosϕ=0,6 và tqđ=tc=0,6 ta có bảng kiểm tra thanh góp đã chọn Đại lợng kiểm tra Kết quả
Dòng phát nóng lâu dài cho phép(A) Khc.Icp=1.1175>Icb =1131,6 Khả năng ổn định động (kG/cm2) σcp =1400 > σtt =53,5
Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F=60.10=600 >6.45,72. 0,5=193,97 Kết luận :Thanh dẫn chọn phù hợp.
d.Kiểm tra cáp đã chọn:
Để đơn giản ở đây ta chỉ kiểm tra với tuyên cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất .Từ kết quả tính toán ngắn mạch ,tram B2 có dòng ngắn mạch lớn nhất IN=2,888 kA
F≥α.I∞. tqd mm
Trong đó
α- hệ số nhiệt độ, cỏp lừi đồng α = 6
I∞- dòng điện ngắn mạch ổn định
t- thời gian quy đổi đợc xác định nh tổng thời gian tác độngcủa bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện, tqd
= f(β’’,t) víi
∞
= I I''
β ,ngắn mạch xa nguồn (IN = I’’ =I∞) nên β’’ = 1.
Tra đồ thị,ta tìm đợc tqđ=0,4 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp:
F/α.I∞. tqd = 6.2,888. 0,4 = 10,96 mm2 Vậy cáp 50 mm2 đã chọn cho các tuyến là hợp lý.
Kết luận:
Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết.
`
4ME16
Phân xƯởng
tiện cơ khí
4ME16
8DC11 3EH2 3EH2
4MS36
B1-2x560 B2-2x560 B3-2x560 B4-2x400 B6-2x400
8DC11
3DC
3GD1603-5B 3GD1603-5B
3GD1603-5B
C1251N2XPLE(3x50)
2XPL E(3x50)
2XPL E(3x50)
2XPLE(3x50) 2XPLE(3x50)
2XPLE(3x50)
LE( 2XP 0) 3x5
LE(3 2XP
) x50 2XP
x50) LE(3
PL 2X x50 E(3 )
PL 2X x5 E(3 0)
2XPLE (3x5 0)
Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp
Từ hệ thống đến
3GD1603-5B 3GD1603-5B 3GD1603-5B
B5-2x560 4MS36
8DC11 8DC11
Phân xƯởng
dËp
Phân xƯởng lắp ráp số 2
Trạm bơm
Phòng TNTT Phòng thực nghiệm Phòng thiết kế
PX lắp ráp số 1 PX sƯả chữa
cơ khí
3DC 3DC 3DC 3DC 3DC
C1251N C1251N C1251N C1251N C1251N
Từ hệ thống đến
Hình 3.12 :Sơ đồ chi tiết mạng cao áp của nhà máy
CH¦¥NG Iii
Thiết kế mạng hạ áp cho phân xởng sủa chữa cơ khí Trong hệ thống cung cấp điện của một xí nghiệp công nghiệp thì mạng điện hạ áp có tổng chiều dài lớn nhất và là nơi tập trung nhiều thiết bị điện nh máy biến dòng, áptômát , công tắc tơ, cầu dao, cầu chì ... Do điện áp của mạng thấp và đây cũng là nơi cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng lớn nh động cơ không đồng bộ, vì vậy mạng hạ áp có ảnh hởng lớn đối với lợng tổn thất điện năng, chất lợng điện năng trong toàn mạng điện đòi hỏi sự đầu t cẩn thận trong quá trình thiết kế nhằm đạt đợc một sơ đồ cung cấp điện hợp lý và tối u về nhiều mặt.
Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xởng phụ thuộc vào công suất thiết bị, số lợng của chúng, sự phân bố chúng trong mặt bằng phân xởng và nhiều yếu tố khác.
Sơ đồ cần phải thoả mãn các yêu cầu sau :
- Đảm bảo độ tin cậy cần thiết tuỳ theo loại hộ tiêu thụ.
- Thuận tiện cho vận hành.
- Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối u : chi phí vốn đầu t, phí tổn kim loại màu, chi phí vận hành, tổn thất điện năng.
- Cho phép dùng các phơng pháp lắp đặt công nghiệp hoá và nhanh chóng.
Phân xởng sửa chữa cơ khí có chịu trách nhiệm về công tác duy tu, bảo dỡng sửa chữa các loại máy móc trong toàn nhà máy. Không tham gia trực tiếp vào qui trình sản xuất ra một sản phẩm, công việc của phân xởng sửa chữa cơ khí không liên tục mà tuỳ thuộc vào các phân xởng khác: các thời điểm cao điểm nh các đợt
đại tu lớn thì các phân xởng khác phải thuộc giai đoạn hoạt động thấp nhất, những
đợt đại tu nhỏ và bình thờng nằm vào giai đoạn các phân xởng hoạt động mạnh. Do tính chất và nhiệm vụ nh vậy nên phân xởng sửa chữa cơ khí đợc xếp vào hộ tiêu thụ điện loại III.