CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP
4.4. Chọn các thiết bị trong mạng điện nhà máy
Việc chọn các khí cụ điện ,sứ cách điện và các bộ phận dân điện được căn cứ vào điều kiện vận hành trong từng chế độ vận hành làm việc.
Trong chế độ làm việc lâu dài các thiết bị điện sẽ làm việc tin cậy nếu chúng chọn theo điều kiện điện áp và dòng định mức.
Trong chế độ quá tải,dòng điện qua các thiết bị điện sẽ lớn so với dòng định mức.Sự làm việc tin cậy được đảm bảo bằng các quy định về thời gian và giá trị điện áp hay dòng tăng cao không vượt quá giới hạn cho phép.
Ngoài ra càn phải chú ý tới vị trí đặt thiết bị(trong nhà hay ngoài trời) độ cao,nhiệt độ môi trường xung quanh.,độ ẩm ướt.
Chọn các thiết bị cần phải hợp lý kinh tế ,kỹ thuật.
4.4.1. Chọn cáp từ TBA tới TPP các phân xưởng
Đối với nhà máy cơ khí do làm việc 3 ca, thời gian sử dung công suất lớn nhất là 4500h, cáp chọn là cáp lõi đồng.
Tra bảng ta được Jkt = 2,7 A/mm2.
Tiết diện kinh tế của cáp F Ij mm2
kt đm
kt = .
Cáp từ TBA tới TPPPX là cáp lộ kép (n =2) nên :
) . (
3 .
2 A
U I S
đm ttPX
đm = . ; I max S3.U (A)
đm
LV = ttPX .
Căn cứ vào trị số của Fkt tính được, tra bảng lựa chọn tiết diện dây dẫn chuẩn gần nhất.
Kiểm tra tiết diện dây cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng.
Khc . Icp ≥ ILV max
Trong đó :
Khc = K1.K2 hệ số hiệu chỉnh.
K1 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ lấy K1=1.
K2 Hệ số hiệu chỉnh khi tính tới số đường dây cùng đặt chung trong cung một rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 100 mm Tra bảng phụ lục ta có K2 = 0.9.
Do khoảng cách từ TBA tới các TPP là ngắn nên ta không kiểm tra theo tổn thất điện áp.
Tính chọn cho phân xưởng gia công cơ khí : Ta có dòng điện cực đại qua cáp :
) ( 12 , 38 160 , 0 . 3 . 2
77 , 210 .
3 .
2 A
U I S
đm ttPX
đm = = =
Tiết diện kinh tế của cáp :
max 59,3 2
7 , 2
12 ,
160 mm
j F I
kt
kt = = =
) ( 23 , 38 320 , 0 . 3
77 , 210 .
max 3 A
U I S
đm ttPX
LV = = =
Tra bảng phụ lục chọn cáp tiêu chuẩn gần nhất là 70 mm2, cáp đồng 1 lõi, cách điện PVC do CADAVI sản suất với Icp = 242 A.
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :
0,9.Icp = 0,9.242 = 217 8 < 320,23 = ILV max
Do cáp đã chọn không thỏa mãn điều kiện phát nóng nên ta tăng kích thước của cáp lên 125 mm2 có Icp= 364 A..
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng :
0,9.Icp = 0,9.364 = 327,6> 320,23 = ILV max
Vậy cáp đã chọn thỏa mãn
Tính toán tương tự với các phân xưởng khác ta có bẳng chọn cáp cho các phân xưởng của nhà máy như sau :
Bảng 4.4. Bảng thông số kỹ thuật cáp của các phân xưởng
Phân xưởng ILVmax (A)
Tham số kỹ thuật của cáp Tiết
diện
Đường kính
Chiều dày CĐ
Chiều
dày vỏ R0 ICP
mm2 mm mm mm Ω/km A
Px nguội 494,09 240 20,25 2,4 1,8 0,075 550
Px gia công cơ khí 320,23 125 14,5 2,2 1,6 0,147 364
Px gia công 2 453,36 240 20,25 2,4 1,8 0,075 550
Px nhiệt luyện 850,81 630 32,45 2,8 2,2 0,028 950
Px đúc 853,19 630 32,45 2,8 2,2 0,028 950
Px rèn dập 618,7 400 26,1 2,6 2 0,047 742
Nhà làm việc văn
phòng 401,07 240 20,25 2,4 1,8 0,075 550
Kho vật tư và thành
phẩm 318,45 125 14,5 2,2 1,6 0,147 364
Nhà bảo vệ 37,44 6 3,12 1,1 1,5 3,08 59
4.4.2. Chọn Áp tô mát:
a.Chọn áp tô mát bảo vệ cho các phân xưởng Điều kiện chọn :
UđmATM≥ Uđmmạng ; IđmAT≥ IttPX (A).
Tra bảng 3.5 trang 148 sách cung cấp điện ta co bảng sau :
Bảng 4.5. Bảng thông số kỹ thuật của Áp tô mát bảo vệ cho các Phân xưởng của nhà máy cơ khí
Tên phân xưởng IttPX (A) Tham số kỹ thuật của Aptomat Loại
ATM Iđm (A) Uđm(V) IN(A) Số cực
Số lượng
Px nguội 494,09 NS630N 630 690 10 3 01
Px gia công cơ khí 320,23 NS400N 400 690 10 3 01
Px gia công 2 453,36 NS630N 630 690 10 3 01
Px nhiệt luyện 850,81 C1001N 1000 690 25 3 01
Px đúc 853,19 C1001N 1000 690 25 3 01
Px rèn dập 618,7 NS630N 630 690 10 3 01
Nhà làm việc văn
phòng 401,07 NS630N 630 690 10 3 01
Kho vật tư và thành
phẩm 318,45 NS400N 400 690 10 3 01
Nhà bảo vệ 37,44 NS100N 100 690 8 3 01
b. Chọn ATM đầu ra của MBA (AB1,AB2) Điều kiện chọn: UđmATM≥ Uđm.mạng = 400 V.
IđmATM≥ ILV max
40 , 4 2309 , 0 . 3 1600 .
max 3 = =
dm qt
LV U
I S (A)
Tra bảng ta chọn được áptomat do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau:
Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA)
CM-2500N 3 2500 690 50
c. Chọn ATM liên lạc thanh cái hạ áp của các MBA:
* Trong 1 trạm nào đó khi bị sự cố 1 MBA thì phụ tải quan trọng của nhà máy được cung cấp điện thông qua ATM liên lạc.
Điều kiện chọn: UđmATM≥ Uđm.mạng = 0,38 K V.
IđmATM≥ ILV max
ILVmax : Dòng làm việc lớn nhất chạy qua ATM liên lạc.
Phụ tải quan trọng của MBA1 là:Sqt1 = 966,53(kVA) Phụ tải quan trọng của MBA2 là:Sqt2= 1345,29(kVA) Công suất truyền tải cực đại qua ATM liên lạc
Sllmax=Sqt2 = 1057,38 (KVA)
Gỉả sử khi 1 MBA bị hỏng thì máy còn lại sẽ mang tải của các phụ tải quan trọng như vậy:
96 , 38 2043 , 0 . 3
29 , 1345 .
3
2
max = = =
dm qt
LL U
I S (A)
Như vậy khi 1 máy bị hỏng thì máy còn lại sẽ CCĐ cho các hộ phụ tải loại 1 thông qua ATM liên lạc. Do 2 phụ tải này lại nằm ở 2 MBA khác nhau nên khi mất 1 MBA thì máy còn lại thông qua ATM liên lạc sẽ CCĐ cho 1 hộ phụ tải quan trọng còn 1 phụ tải sẽ không phải thông qua ATM liên lạc như vậy ta tính cho trường hợp có dòng ILV max lớn hơn.
Tra bảng ta chọn được ATM do hãng MERLINGERLIN chế tạo có các thông số sau:
Bảng 4.7: Thông số kỹ thuật của Aptomat liên lạc Loại ATM Số cực Iđm (A) Uđm (V) IN (KA)
CM-2500N 3 2500 690 50
4.4.3. Chọn dao cách ly cho đầu vào trạm MBA nhà máy CL1,CL2 :
Điều kiện chọn: UđmCD≥ Uđm mạng = 22 KV.
Idm(Cl1,Cl2)≥Ilvmax(Cl1,Cl2)
Dòng làm việc cực đại chảy qua 2 dao cách ly này xuất hiện ở chế độ sự cố dây tải điện từ nguồn tới trạm biến áp nhà máy và được xác định như sau:
Itt nm=61,23 A
Tra bảng 2-24 trang 640 CCĐ ta chọn dao cách ly điện áp cao đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có số liệu kỹ thuật như trong bảng:
Bảng 4.8. Bảng thống số kỹ thuật của dao cách ly Kiểu Iôđ.đ ( KA ) Iô.đn 10 s
( KA )
Số lượng Khối lượng (kg) IXK IXK
PΛH-3-1/22/400 80 31 12 2 66
4.4.4. Lựa chọn chống sét :
Các hệ thống CCĐ khi bị sét đánh sẽ gây ra hiện tượng trong đó nguy hiểm là hiện tượng quá điện áp , khi đó cách điện bị chọc thủng vì vậy cần có các biện pháp để bảo vệ các thiết bị điện các nhà cao tầng... không bị sét đánh trực tiếp.
Có 3 kiểu chống sét cơ bản:
Chống sét kiểu khe hở.
Khi có sét sóng truyền qua đường dây, nó sẽ phóng điện qua khe hở truyền xuống đất.
- Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền.
- Nhược điểm: Vì không có bộ phận dập hồ quang nên khi phóng điện dòn điện đi xuống đất, có giá trị lớn làm cho thiết bị rơ le bảo vệ tác
động cắt mạch nên chỉ dùng bảo vệ phụ.
Chống sét kiểu ống: Gồm 2 khe hở S1 và S2.
Khi có sóng sét qua 2 khe hở đều phóng điện dưới tác dụng của hồ quang trong ống sẽ sinh ra khí làm áp suất trong ống
- Nhược điểm: Khi dòng sét lớn quá thì hồ quang không được dập tắt nhanh chóng vì vậy ảnh hưởng đến thiết bị lân cận.
Chống sét van.
Kiểu chống sét này khắc phục được nhược điểm của 2 chống sét trên. Nếu chống sét van được dùng để bảo vệ các trạm biến áp chống sét đánh vào trạm.
Vì vậy chống van được dùng rộng rãi để bảo vệ các thiết bị điện.
Cấu tạo và hoạt động của chống sét van.
Cấu tạo: Gồm 2 phần chính.
Khe hở phóng điện và điện trở phóng điện.
Khe hở phóng điện: được cấo tạo là một chuỗi các loại khe hở để dập hồ quang và giảm nhanh dòng khi đã phóng điện.
Điện trở phóng điện được chế tạo bằng vật liệu Vilít,
mục đích của điện trở là làm hạn chế dòng kế tục (dòng ngắn mạch trạm đất qua chống sét van) khi có điện áp đặt lên cao thì điện trở giảm rất nhanh.
Điều kiện chọn chống sét van.
Chống sét van là thiết bị điện trở phi tuyến có nhiệm vụ chống sét truyền từ đường dây không cho truyền vào trạm phân phối và trạm biến áp. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị rất lớn không cho dòng điện đi qua, khi có quá điện áp khí quyển, điện trở của chống sét van giảm xuống rất bé tháo dòng điện sét xuống đất.
Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Udmm = 22 kV.
Chọn loại chống sét van PBC-22 do ABB chế tạo có Udm = 22 kV.
4.4.5. Chọn thanh cái 22 kV:
Chọn thanh cái theo mật độ dòng kinh tế. Sử dụng thanh cái bằng đồng theo tài liệu CCĐ với thanh cái bằng đồng thì JKT = 2,25 ; SKT =
KT LV
J I max
ILVmax là dòng điện làm việc lớn nhất đó là trường hợp mất điện 1 nguồn và 1 MBA của thanh cái bên kia bị hỏng lúc đó thanh cái phải mang tải là 2 MBA đều làm việc ở chế độ quá tải 40%.
Ilvmax = 58,78 (A) ; SKT = = = 26,13 mm2
Tra bảng 6-30 CCĐ T2 ta chọn thanh cái có tiết diện tiêu chuẩn là 35 mm2có các số liệu kỹ thuật như ở bảng sau:
Bảng 4.9. Bảng thông số kỹ thuật của thanh cái
Mã hiệu S(mm2) Icp (A) Số thanh ở 1 pha Chiều dài (m)
AC-22 35 170 1 10
4.4.6. Chọn thanh cái hạ áp cho MBA:
Điều kiện chọn: UđmTC ≥ Uđm mạng ; [ I ] ≥
ha LV
U K K K
S
. . . .
3 1 2 3
max
K1: Hệ số kể đến môi trường nơi đặt thanh cái, với nhiệt độ môi trường là 300C tra bảng ta có K1 = 0,91.
K2: Hệ số điều chỉnh thanh cái ta dùng 1 thanh cái nên K2 = 1.
K3: Hệ số kể đến vị trí đặt thanh cái,vì đặt nằm ngang nên K3 = 0,95.
→ [ I ] ≥ 3.0,911600.1.0,95.0,4 =2671,37(A).
Tra bảng 2-56 CCĐ ta chọn thanh cái bằng đồng có các thông số bảng 2-9:
Bảng 4.10: Thông số kỹ thuật thanh cái hạ áp Kích
thước(mm2)
Tiết diện 1 TC (mm2)
Khối lượng (kg/km)
Dòng cho phép mỗi
pha 2 thanh (A) Vật liệu Dài (m)
120x8 960 8,46 3100 Đồng 5
4.4.7. Chọn sứ đỡ cho thanh cái 22 kV:
Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ các bộ phận mang điện vừa làm vật liệu cách điện giữa các bộ phận đó với đất vì vậy sứ phải có đủ độ bền, chịu được lực điện động do dòng ngắn mạch gây ra đồng thời phải chịu được điện áp của mạng kể cả lúc quá tải.
Điều kiện chọn: Uđm sứ≥ Uđmmạng = 22 KV ; Iđm sứ≥ ILV max
Ở đây là sứ đỡ thanh cái nên ta không quan tâm đến Iđm mà chỉ quan tâm đến
Tra bảng PL 2.27 ta chọn sứ đỡ đặt trong nhà do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 4.11. Bảng thông số của sứ đỡ
Kiểu U, kV Phụ tải phá hoại
(kG)
Khối lượng
Uđm Uph.đ.khô
OΦ-22-1250 22 110 1250 13,5
4.4.8. - Chọn máy cắt :
Máy cắt là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp, nó có nhiệm vụ là đóng cắt phụ tải lúc làm việc bình thường và tự động cắt phụ tải khi xảy ra sự cố. Máy cắt là thiết bị làm việc tin cậy nhưng giá thành cao nên người ta chỉ sử dụng nó ở những nơi quan trọng.
Điều kiện chọn: UđmMC≥ Uđm mạng = 22 KV ; IđmMC≥ ILVmax
- Chọn máy cắt liên lạc trên thanh cái 22 KV (MCLL):
Tra bảng ta chọn loại máy cắt do Liên Xô chế tạo ΓOCT- 687- 41 số lượng 1 cái.
Bảng 4.12: Thông số kỹ thuật máy cắt cao áp
Loại Uđm (kV) Iđm(kA) ixk(kA) Ihd (kA) Iôđ (10s) kA I và cs cắt
BM-22 22 600 17,3 10 7,1 400
- Chọn dao cách ly cho máy cắt liên lạc (CD3):
Dao cách ly là thiết bị được dùng phổ biến trong mạng điện cao áp và hạ áp.
Dao cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa phần mang điện và phần không mang điện đồng thời tạo ra khe hở nhìn thấy được để cho người thợ yên tâm sửa chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không được dùng để đóng cắt khi có tải.
Điều kiện chọn: UđmCD≥ Uđm mạng = 22 KV
Tra bảng ta chọn dao cách ly đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có các thông số sau:
Bảng 4.13: Thông số kỹ thuật dao cách ly
Kiểu I ôđđ ( KA ) Iôđn 10 s Số lượng Khối lượng (kg)
IXK IXK
PΛH-3-1/22/400 80 31 12 2 63