•Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc song
song, ta có:
- Số lượng máy biến áp: n = 2 - Stt = 164,219(kVA)
Vì vậySM BA > Stt
n.khc = 1642,.2191 = 82,11 (kVA). Ta chọn 2 máy biến áp, mỗi máy sẽ có
công suất 100 kVA
•Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện sự cố Khi xảy ra sự cố 1 máy biến áp, ta sẽ
cắt bớt các phụ tải loại III ra khỏi hệ thống, ta có:
Sttsc
kqt = 0,6.S1ttpx = 0,6.1641,4,219 =70,38 (kVA)
⇒SM BA >Skttsc
qt (thỏa mãn)
Vậy ta sẽ sử dụng 2 máy biến áp làm việc song song, mỗi máy có công suất 100 kVA.
2
Bảng 2.3: Bảng thông số máy biến áp
SM BA Điện áp 4P0 4PN 4UN% I0% Vốn đầu tư
(kVA) (kV) (kW) (kW) (%) (%) MBA (.106đ)
2x100 22/0,4 0,32 2,05 4 7,5 2x126,12
1Trang 165-Sách giáo trình cung cấp điện - TS.Ngô Hồng Quang
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI 2.2.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng
Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây kép lõi đồng Ta có dòng điện chạy trên đường dây:
Ilv = Sttpx
2.√
3.Uđm(A)
Thay giá trịSttpx= 164,219 kVA vàUđm= 22 kV vào công thức ta có:
Ilv= 164,219
2.√
3.22= 2,155 (A)
VớiJkt= 3,1(A/mm2),Tmax = 4000hvàIlv = 2,155(A)3, ta có tiết diện dây cáp là:
F= Ilv
Jkt = 2,3155,1 =0,7 (mm2)
Chọn cáp vặn xoắn ba lõi đồng cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FU-
RUKAWA chế tạo, mã hiệu XPLE.35(vì XPLE.35 là loại dây bé nhất ) có r0 = 0,524
(Ω/km) ,x0 = 0,16(Ω/km) ,Icp= 170 (A) (Cáp được đặt trong rãnh)4.
•Kiểm tra điều kiện phát nóng:
k1.k2.Icp>Ilv(A)
Icp >Isc(A) Trong đó:
- k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, do tính toán sơ bộ nên chọn
k1= 1.
- k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp, do tính toán
sơ bộ nên chọnk2= 1.
- Icp: là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).
- Isc: dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp,Isc = 2.Ilv (A)
Thay số vào ta thấyk1.k2.Icp= 1.170 = 170>Ilv = 2,155(A)
vàIcp = 170A>Isc = 2.2,155 = 4,31(A). Vậy dây dẫn thỏa mãn điều kiện phát nóng
•Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
4U = (P.r02+.UQ.x0).L
đm
⇒ 4U = (131,375.0,524+98,531.0,16).200.10
−3
2.22 = 0,385 (V)
3Tra bảng 9 Phụ lục sách Bài tập cung cấp điện trang 457 4Tra bảng Phụ Lục 39 Giáo trình Cung cấp điện trang 309
•Tổn thất điện năng trong 1 năm:
4A= PU2+2Q2
đm
.r0.L2.τ
Vớiτ = (0,124 +Tmax.10−4)2.8760 = (0,124 + 4000.10−4)2.8760 = 2405,29(h) L - Chiều dài đường dây từ nguồn tới TBA; L = 200(m)
⇒ 4A= 131,375
2+98,5312
222 .0,524. 200.10
−6
2 .2405,29 = 7,264(kWh)
•Chi phí tổn thất điện năng trong 1 năm:
Cdây =4A.c4= 7,264.1500 = 10896 (đ)
•Chi phí tính toán hàng năm của đường dây:
Zdây = (avh+atc).Vdây +Cdây(đ) Trong đó: - atc: hệ số tiêu chuẩn;atc = 1 Ttc = 1 8 = 0,125 - avh: hệ số vận hành;avh= 0,1
- Vdây: Vốn đầu tư cho đường dây đi lộ kép (Vdâycó thể được viết bằng k )
Vdây = 2.v0.L
Vớiv0 = 124,8.106(đ/km)5
→Vdây = 2.124,8.200.103 = 49,92.106(đ)
Khi đóZdây = (0,1 + 0,125).48,92.106+ 10896 = 11,243.106(đ)
2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.3.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:
- Sơ đồ hình tia:Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập. Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn, thường được dùng ở các hộ loại I và loại II
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hình 2.3: Sơ đồ hình tia
- Sơ đồ đường dây trục chính:
Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp: Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính. Các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL. Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường dùng cho các hộ loại III.
Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà):
Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính. Từ các đường trục chính
được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưng không đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ.
Hình 2.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây
Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không: Bao gồm các đường trục chính và các đường nhánh. Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng. Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạng sinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời. Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐ cũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng.
- Sơ đồ thanh dẫn:Từ TPP có các đường cáp dẫn điện đến các bộ thanh dẫn. Từ bộ thanh dẫn này sẽ nối bằng đường cáp mềm đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị. Ưu điểm của kiểu sơ đồ này là việc lắp đặt và thi công nhanh, giảm tổn thất công suất và điện áp nhưng đòi hỏi chi phí khá cao. Thường dùng cho các hộ phụ tải khi công suất lớn và tập chung (mật độ phụ tải cao).
- Sơ đồ hỗn hợp:Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải.
Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Hình 2.6: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không
Hình 2.7: Sơ đồ thanh dẫn
2.3.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực2.3.2.1 Chọn vị trí TPP, TĐL 2.3.2.1 Chọn vị trí TPP, TĐL
Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để thoả mãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thời hài hoà các yếu tố, và nên được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau:
- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như giảm chi phí về dây ...).
- Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng. - Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành.
- Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổ tốt.
- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp.
Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta lựa chọn vị trí tủ phân phối và các tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể.
2.3.2.2 Chọn loại TPP, TĐL
•Nguyên tắc chung
Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơ bản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch. Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bị hoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết bị. Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng với các chế độ làm việc khác nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể:
- Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị.
Uđm tb >Uđm mạng(kV)
Iđm tb >Ilvmax(A)
- Ở chế độ làm việc quá tải: lựa chọn theo các hạn chế về điện áp và dòng điện
phù hợp với mức dự trữ của thiết bị:Iđm ra>Ilvmax
- Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị.
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn . . .
•Chọn trạm phân phối:
Trạm phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng
+)Sơ đồ trạm phân phối:
Hình 2.8: Sơ đồ trạm phân phối
+)Chọn thanh góp của TPP:
Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
k1.k2.Icp>Icb(A) Trong đó:
- Icp: dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn (A)
- k1: hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọnk1= 1
- k2: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường,k2= 1
- Icb: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp
VớiIcb= √Stt
3.Uđm (A) Theo điều kiện phát nóng:
k1.k2.Icp>Icb =√164,219
3.0,38 = 249,505 (A)
Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha
đặt 3 thanh vớiIcp= 700 (A)
⇒k1.k2.Icp = 1.700 = 700(A)>249,505(A) (thỏa mãn)
Ta có bảng thông số kỹ thuật6
Bảng 2.4: Bảng thông số thanh góp của TPP
Kích thước Icp r0 x0 Đơn giá
(mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103đ/kg) 40x5 700 0,1 0,214 60 +)Chọn Aptomat tổng của TPP: Điện áp định mức: Uđm Ap >Uđm mạng= 0,38(kV) Dòng điện định mức: Iđm Ap>Ittpx = √Sđm 3.0,38 = 164,219 √ 3.0,38 = 249,505(A)
Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo7
+)Chọn Aptomat các nhánh của TPP:
Bảng 2.5: Bảng thông số Aptomat tổng của TPP
Uđm Ap Iđm Ap Icắt Đơn giá
(V) (A) (kA) (.103đ/bộ)
380 300 85 2300
6Tra bảng 7.1 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 362
7Tra bảng 3.17 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 155 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Bảng 2.6: Bảng thông số phụ tải tính toán các nhóm
Nhóm Ptt cosϕtb Stt Itt (kW) (kVA) (A) 1 36,642 0,865 42,360 64,360 2 23,676 0,672 35,230 53,530 3 43,468 0,860 50,544 76,800 4 27,786 0,714 38,916 59,130
Từ bảng 2.6 nhận thấy nhóm 1 có dòng điện tính toán là lớn nhất trong 4 nhóm nên ta sẽ chọn Aptomat nhánh của trạm theo các điều kiện yêu cầu của nhóm 1
Aptomat nhánh được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
Uđm Ap >Uđm mạng = 0,38(kV)
Dòng điện định mức:
Iđm Ap >IttN3 = 76,8(A)
Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo8
Bảng 2.7: Bảng thông số Aptomat nhánh của TPP
Số lượng Un In Icắt Số cực Đơn giá
(V) (A) (A) (.103đ/bộ)
5 380 125 85 3 2300
•Chọn tủ động lực:
Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các nhánh ra cũng đặt các Ap- tomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động lực có tối đa 8 - 12 đầu ra.
+)Sơ đồ TĐL
8Tra bảng 3.17 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 155 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
Hình 2.9: Sơ đồ tủ động lực
+)Chọn thanh góp của TĐL
Thanh góp của TĐL được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép
k1.k2.Icp >Itt Nhóm max= 76,8(A)
Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (25 x 3) mm9, mỗi pha
đặt 3 thanh vớiIcp= 340 (A)
⇒1.340 = 340 (A)>76,8 (A)(thỏa mãn)
Bảng 2.8: Bảng thông số thanh góp của TĐL
Kích thước Icp r0 x0 Đơn giá
(mm) (A) (mΩ/m) (mΩ/m) (.103đ/kg)
25 x 3 340 0,268 0,244 60
SVTH: Chu Hải Hiền - D7DCN2 GVHD: TS.PHẠM MẠNH HẢI
Chọn Aptomat tổng của các tủ động lực:
Tương tự như đầu ra của tủ phân phối, đầu vào của các tủ động lực ta cũng đặt các Aptomat loại SA403-H của Nhật Bản chế tạo
+)Chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực:
Bảng 2.9: Bảng thông số Aptomat tổng của các TĐL
Số lượng Un In Icắt Số cực Đơn giá
(V) (A) (A) (.103đ/bộ)
5 380 125 85 3 2300
Aptomat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức:
Uđm Ap >Uđm mạng = 0,38(kV)
Dòng điện định mức:
Iđm Ap>Ilvmax=Iđm(A)
Các Aptomat nên chọn cùng loại để dễ mua và tiện thay thế khi cần thiết
Ta có bảng tổng hợp kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực10
10Tra bảng 3.14 - Sổ tay tra cứu thiết bị điện trang 154 và bảng phụ lục 20.3 sách bài tập cung cấp điện trang 462
Bảng 2.10: Kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực
STT Tên thiết bị Số cosϕ P S I Aptomat Đơn giá
hiệu (kW) (kVA) (A) Loại Uđm(V) Iđm(A) Icắt(A) Số cực (.103đ/bộ)
Tủ động lực 1 - Nhóm 1
1 Bể ngâm dung dịch kiềm 1 1 15 15 22,79 EA52G 380 30 5 2 350
2 Máy quấn dây 6 0,82 2,2 2,68 4,08 EA52G 380 20 5 2 350
3 Máy khoan đứng 8 0,72 1,2 1,67 2,53 EA52G 380 20 5 2 350
4 Máy mài 10 0,82 2,2 2,68 4,08 EA52G 380 20 5 2 350
5 Máy hàn 11 0,82 7,5 9,15 13,09 EA52G 380 20 5 2 350
6 Máy tiện 12 0,76 6,5 8,55 12,99 EA52G 380 20 5 2 350
7 Máy bơm nước 15 0,82 8 9,76 14,82 EA52G 380 20 5 2 350
8 Quạt gió 20 0,83 8,5 10,24 15,56 EA52G 380 20 5 2 350
Tủ động lực 2 - Nhóm 2
1 Tủ sấy 4 0,85 12 14,12 21,45 EA52G 380 20 5 2 350
2 Máy quấn dây 5 0,7 1,2 1,71 2,6 EA52G 380 20 5 2 350
3 Bàn thử nghiệm 9 0,8 2,2 2,75 4,18 EA52G 380 20 5 2 350
4 Máy hàn xung 16 0,55 20 36,36 55,25 EA52G 380 30 5 2 350
Tủ động lực 3 - Nhóm 3
1 Bể ngâm nước nóng 2 1 20 20 30,39 EA52G 380 30 5 2 350
2 Bể ngâm tăng nhiệt 3 0,78 8,5 10,9 16,56 EA52G 380 20 5 2 350
3 Máy khoan bàn 7 0,76 2,2 2,89 4,4 EA52G 380 20 5 2 350
4 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 18 0,69 12 17,39 26,42 EA52G 380 20 5 2 350
Tủ động lực 4 - Nhóm 4
1 Máy mài tròn 13 0,72 4,5 6,25 9,5 EA52G 380 20 5 2 350
2 Cần cẩu điện 14 0,8 5,5 6,88 10,45 EA52G 380 20 5 2 350
3 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 17 0,69 10 14,49 22,02 EA52G 380 20 5 2 350
4 Quạt gió 19 0,7 20 28,57 43,41 EA52G 380 30 5 2 350
2.3.3 Lưa chọn sơ đồ nói điện tối ưu
2.3.3.1 Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ
Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau:
- Đảm bảo tổn thất điện áp trong phạm vi cho phép: trong phân xưởng thì điều
kiện này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên4U không đáng kể.