CHƯƠNG V LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁCTHIẾT BỊ CỦA
5.1 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị của sơ đồ nối điện
Việc tính toán mạng điện là để xác định tiết diện các đoạn dây, chọn các thiết bị bảo vệ và các tham số của chúng. Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị nhất thiết phải tuân theo quy trình quy phạm hiện hành. Các dây dẫn cung cấp điện cho các thiết bị một pha (dây pha và dây trung tính) phải có tiết diện bằng nhau. Việc chọn dây cáp và bảo vệ phải thỏa mãn một số điều kiện đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng.
- Dõy dẫn phải thoả mãn một số điều kiện sau:
+ Có khả năng làm việc bình thường với phụ tải cực đại và có khả năng chịu quá tải trong khoảng thời gian xác định.
+ Không gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc bình thường của các thiết bị khi có sự dao động điện ngắn hạn, ví dụ khi mở máy động cơ, sự đóng cắt các mạch điện v.v.
- Cỏc thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải thoả mãn một số điều kiện sau:
+ Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dõy cỏp, thanh cỏi v.v.) khi có sự cố xảy ra, chống quá dòng điện (quá tải hoặc ngắn mạch).
+ Bảo đảm an toàn cho người sử dụng trong các tình huống tiếp xúc trực tiếp hoặc tiếp xúc gián tiếp.
Dây dẫn được chọn sao cho mạng điện có thể làm việc bình thường mà không gây sự quá nhiệt, muốn vậy giá trị dòng điện cực đại có thể xuất hiện trong mạch không được vượt quá giá trị dòng điện cho phép đối với từng loại dây dẫn. Dòng điện
cho phép là giá trị lớn nhất mà dây dẫn có thể tải vô hạn định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ.
Ứng với tiết diện xỏc định, dũng cho phộp cực đại phụ thuộc vào một số tham số sau:
- Kết cấu của cáp và đường dẫn (lõi Cu hoặc Al; cách điện PVC hoặc EPR v.v.
số dây dẫn hoạt động).
- Nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Phương thức lắp đặt dây dẫn.
- Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận.
Dõy dẫn của mạng điện trong nhà xởng được sử dụng là dõy cỏp hoặc dõy cỏch điện. Tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện cho phép:
IMax ≤ Icp
IMax – giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy trên dây dẫn, được xác định theo biểu thức:
∑=
= ntbi
i
i lv đt
Max k I
I
1
. ,
. Trong đó:
Ilv,i – dòng điện làm việc của thiết bị thứ i.
kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện được cung cấp.
ntbi – số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét.
Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại của dây dẫn chọn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng của chúng. Giá trị dòng cho phép được tính bằng biếu thức:
Icp = khc. Icp,n
Trong đó: Icp,n – dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn trong điều kiện bình thường.
khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế:
khc= k1.k2.k3
k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn (xem bảng 15.pl), vì mạch điện được lắp đặt trong rãnh tờng,hầm cỏp kớn, nờn ta chọn k1 = 0,95.
k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp (xem bảng 16.pl).
k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp đặt, có thể xác định theo bảng 17.pl.
5.1.2.Kiểm tra chế độ ổn định nhiệt
Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp phải lớn hơn giá trị tối thiểu xác định theo biểu thức:
t k k
C t Fmin = I . Trong đó:
Ik – giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A.
tk – thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s.
Ct – hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện cho trong 25.pl
Tính toán chính xác
Xét đoạn dây từ tủ động lực A1 đến thiết bị 1.
Trước hết ta xác định dòng điện chạy trên dây cáp:
Ta cã:
803 , 67 6 , 0 . 38 , 0 . 3
3 .
. 3 .
3 = = =
= UCosϕ
P U
Ilv s A
Ưng với nhiệt độ trung bình của môi trờng là 250C thì nhiệt độ đốt nóng cho phép θcp
=70.
882 , 25 0 70
35
70 =
−
= −
−
= −
tc cp
ott cp
khc
θ θ
θ θ
max lv
hc
I 6, 083
I 6,897
k 0,882
⇒ = = = A
Theo phương thức đặt cáp tra trong bảng 15pl ÷ 17pl ta xác định được các hệ số hiệu chỉnh: k1 = 0,95, k2 = 1, k3 = 0,93.Căn cứ vào dòng điện làm việc tra bảng 18.pl ta chọn cỏp XLPE,lõi đồng có diện tớch lừi là 10 mm2, dũng điện cho phộp ở điều kiện tiêu chuẩn là: Icpn = 70 A . Dòng điện cho phép hiệu chỉnh:
Icp= k1.k2.k3. Icpn = 0,95 . 1. 0,93. 70 =61,845 A > IMax = 6,897 A.
Tính toán tương tự cho các đoạn dây tiếp theo, ta có bảng Bảng 5.1 – Nhóm 1
Đoạn dây P, kW cosφ Ilv, A Ftc,mm2 Imax, A Icp ,A r0 (Ω) x0 (Ω) TPP-A1 55,18 0,663 126,45 50 143,37 167 0,4 0,06
A1 - 1 3 0,67 6,803 2,5 7,7132 27 8 0,09
A1 – 18 10 0,83 18,305 6 20,754 46 5,55 0,09
A1 – 2 6 0,58 15,717 6 17,82 46 5,55 0,09
A1 – 3 12 0,58 31,435 16 35,64 85 1,25 0,07
A1 – 12 5,5 0,67 12,472 6 14,141 46 5,55 0,09
A1 –13 8,5 0,67 19,275 10 21,854 63 2 0,08
A1 –14 10 0,67 22,677 10 25,711 63 2 0,08
A1 – 17 2,8 0,7 6,0774 2,5 6,8904 27 8 0,09
A1 – 19 20 0,65 46,749 16 53,003 85 1,25 0,07
A1– 4 18 0,65 42,074 16 47,703 85 1,25 0,07
Bảng 5.2 Nhóm 2 Đoạn
dây P, kW cosφ Ilv, A Ftc,mm2Imax, A Icp ,A r0 (Ω) x0 (Ω)
TPP-A2 59,4 0,654 138 50 156,46 167 0,4 0,06
A2-5 2,8 0,66 6,446 2,5 7,308 27 8 0,09
A2-8 7,5 0,66 17,265 6 19,575 46 5,55 0,09
A2-7 4 0,67 9,070 4 10,284 36 5 0,09
A2-10 5,5 0,67 12,472 4 14,141 36 5 0,09
A2-28 8 0,83 14,644 6 16,603 46 5,55 0,09
A2-9 2,2 0,58 5,763 2,5 6,534 27 8 0,09
A2-15 7,5 0,58 19,647 10 22,275 63 2 0,08
A2-11 12 0,63 28,94 10 32,812 63 2 0,08
A2-16 18 0,63 43,41 16 49,217 85 1,25 0,07
A2-27 30 0,65 70,124 25 79,505 110 0,8 0,07
A2-6 1,5 0,62 3,6758 2,5 4,1676 27 13,35 0,1
Bảng 5.3. Nhóm 3 Đoạn
dây P, kW cosφ Ilv , A Ftc,mm2 Imax, A Icp ,A r0 (Ω) x0 (Ω) TPP-A3 57,771 0,661 132,79 50 150,56 167 0,4 0,06
A3-20 7,5 0,67 17,008 6 19,283 46 5,55 0,09
A3-31 7,5 0,67 17,008 6 19,283 46 5,55 0,09
A3-21 10 0,69 22,019 10 24,965 63 2 0,08
A3-22 12 0,69 26,423 10 29,958 63 2 0,08
A3-23 15 0,69 33,029 16 37,448 85 1,25 0,07
A3-24 17 0,69 37,433 16 42,441 85 1,25 0,07
A3-25 2,2 0,62 5,3912 2,5 6,1125 27 8 0,09
A3-29 5,5 0,62 13,478 6 15,281 46 5,55 0,09
A3-26 4 0,54 11,254 4 12,76 36 5 0,09
A3-30 7,5 0,54 21,102 10 23,925 63 2 0,08
5.1.2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn của mạng điện chiếu sáng
Mạng điện chiếu sáng đợc xây dựng độc lập với mạng điện động lực vì:
+ Chất lợng công suất dễ thay đổi nếu bị nối với mạng điện động lực do mạng điện
động lực luôn bị dao động điện áp.
+ Mà quang thông của mạng điện chiếu sỏng dễ bị thay đổỉ, do dao động điện áp.Để giảm chiều dài của mạng điện chiếu sáng sự cố cho phép lấy điện từ mạng điện động lực.Nếu trong phân xởng có nhiều hơn 1 trạm biến áp thì mạch chiếu sáng sự cố dợc cung cấp theo sơ đồ chéo.
- Vì tủ phân phối được đặt ở trung tâm tải nên mạng điện chiếu sáng được xây dựng với 6 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 9 búng,mỗi bóng công suất 200W. Như vậy cụng suất mỗi mạch nhánh phải chịu là: 9.0,2 = 1,8 kW.
Ta tính các mô men tải như sau:
M0 = P0.l0 = 10,8.19,5 = 210,6 kWm M1 = P1.l1 = 1,8.46,28 = 83,304 kWm M2 = P2.l2 = 1,8.42,28 = 76,104 kWm M3 = P3.l3 = 1,8.38,28 = 68,904 kWm M4 = P4.l4 = 1,8.38,28 = 68,904 kWm M5 = P5.l5 = 1,8.42,28 = 76,104 kWm M6 = P6.l6 = 1,8.46,28 = 83,304 kWm - Mô men qui đổi:
Mqd = M0+α.(M1+M2+M3+M4+M5 +M6)
=210,6 + 1,33.(83,304+76,104+68,904).2= 817,91 kWm
Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện α xác định theo bảng 5.pl.BT ứng với mạch 2 pha có trung tính :α = 1,33
Ta phân bổ ∆Ucp% , Có ∆Ucpcủa mạng chiếu sáng sẽ là :
ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP %= 3,5% - 0,6% = 2,9%
Đoạn OA : ∆Ucp = 2 %
Vậy tiết diện của đoạn dây dẫn OA là:
) ( 93 , 2 4 . 83
91 , 817 .
mm2
U C F M
cpOA qd
OA = =
= ∆
C =83 tra bảng 4,pl,BT, ứng với dây đồng của mạng 3 pha có trung tính.
Ta chọn dây có tiết diện 6 mm2.
Như vậy hao tổn điện áp thực tế của đoạn OA là:
% 642 , 6 1
* 83
91 , 817
%= . = =
∆
chon qd
OA CF
U M
Hao tổn điện áp cho phép trên nhánh rẽ AB:
ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA %= 2,9% - 1,642% =1,258 %
Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AB:
) ( 804 , 248 1 , 1 . 37
304 , 83 .
mm2
U C F M
cpAB AB
AB = =
= ∆
C =37 tra bảng 4,pl,BT, ứng với dây đồng của mạng 2 pha có trung tính.
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2. Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AC:
) ( 648 , 248 1 , 1 . 37
104 , 76 .
mm2
U C F M
cpAC AC
AC = =
= ∆
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD:
) ( 492 , 248 1 , 1 . 37
904 , 68 .
mm2
U C F M
cpAD AD
AD = =
= ∆
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm2
Tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại ta được kết quả chọn tiết diện dây dẫn của mạng chiếu sáng ghi trong bảng sau:
Bảng 5,4: Tiết diện dây chiếu sáng .
Đoạn OA AB AC AD AE AF AG
F mm2 6 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5