Đề cương Bài tập lớn môn học Cung cấp điện

định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy. 3.Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy: 2.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy. 2.2. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung gian. 2.3. Lựa chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng. 2.4. Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy. 2.5. Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khớ. 4. Tính toán bộ công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy. 5. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí. Các số liệu về nguồn điện và nhà máy Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nhà máy đến TBA khu vực (hệ thống điện). 1. Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn. 2. Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực: 250 MVA. 3. Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dựng loại dây AC hoặc cáp XLPE. 4. Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy: 10 km. 5. Nhà máy làm việc 3 ca. Nội dung các phần tính toán 1. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất đường 2. Thiết kế đường dây trên không 22 kV từ trạm biến áp trung gian về nhà máy sản xuất đường. LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm, từ điện năng có thể dễ dàng Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 3 - chuyển thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, hóa năng; để truyển tải và phân phối điện năng. Chính vì thế điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện để phát triển xã hội. Chính vì lẽ đó khi kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai năm năm, mười năm hoặc lâu hơn nữa. Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống xã hội được nâng cao. Đặc biệt với nền kinh tế hội nhập với kinh tế thế giới và nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa điện hóa đất nước làm cho nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Muốn vậy trước hết phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn. Do đó đối với sinh viên ngành điện cần phải hiểu sâu rộng về hệ thống cung cấp điện. Bài tập lớn cung cấp điện nhằm giúp cho sinh viên làm quen với các bước tính toán trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hệ thống cung cấp điện, đồng thời cũng giúp cho sinh viên hiểu hơn về môn học. CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 4 - Nhà máy sản xuất đường tuy không thuộc nghành công nghiệp mũi nhọn của nước ta nhưng sản phẩm của nhà máy rất quan trọng đối với tất cả mọi người, nú giúp phần đáp ứng nhu cầu không nhỏ của nhân dân đồng thời cũng có thể xuất khẩu. Trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, các dây truyền của nghành sản xuất đường ngày càng hiện đại và có mức độ tự động hoá cao. Quy mô của nhà máy khá lớn bao gồm 10 phân xưởng và nhà làm việc: Bảng 1.1 – Danh sách các phân xưởng và nhà làm việc trong nhà máy Số trờn mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (KW) 1 Kho củ cải đường 350 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 3 Bộ phận cô đặc 550 4 Phân xưởng tinh chế 750 5 Kho thành phẩm 150 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Trạm bơm 600 8 Nhà máy nhiệt điện (tự dựng 12%) Theo tính toán 9 Kho than 350 10 Phụ tải điện cho thị trấn 5000 11 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, việc ngừng cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, năng suất của xí nghiệp, gây thiệt hại về kinh tế, vì vậy nhà máy được xếp vào phụ tải loại 2, trong đó các phân xưởng sản xuất theo dây truyền cấp điện theo tiêu chuẩn loại 1, còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phận phòng ban, kho tàng được cấp điện loại 3. Nguồn cấp điện cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 10 km, nguồn cấp này dựng đường dây trên không. I. Nội dung tính toán thiết kế: 1. Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy. 2. Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy. 3. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 4. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho toàn nhà máy. 5. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN I. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 5 - (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiểu yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ Có rất nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán, nhưng chưa có phương pháp nào thật hoàn thiện. Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì quá phức tạp, khối lượng tính toán lớn và những thông tin đòi hỏi ban đầu quá lớn và ngược lại. Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán: 1.Phương pháp xác định phụ tảI tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầuu: Công thức tính PTTT: đnctt PKP .= Trong đó: :ncK là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật :đP là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán có thể xem gần đúng dđđ PP ≈ [kW] 2.Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng của đồ thị và cụng suất trung bình: Công thức tính PTTT: tbhdtt PKP .= Trong đó: hdK : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật. tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] t A t dttP Ptb == ∫1 0 )( 3.Phương pháp xác định PTTT theo công thức trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình: Công thức tính PTTT: σβ .±= tbtt PP Trong đó: tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] σ : là độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình. β : là hệ số tán xạ của σ 4.Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Công thức tính PTTT: dđsdtbtt PKKPKP ... maxmax == Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 6 - Trong đó : tbP : là công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị [kW] maxK : là hệ số cực đại tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ ),(max sdhq KnfK = . sdK : là hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật. hqn : là số thiết bị điện dùng điện hiệu quả,đó là số thiết bị điện có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra một hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện của thiết bị điện đúng như số thiết bị thực tế ∑ ∑ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = =n i ddi n i ddi hq P P n 1 2 2 1 Biểu thức này không thuận lợi khi số thiết bị trong nhóm là lớn Khi n>4, cho phép dung phương pháp gần đúng để tính hqn với sai số %10±≤ . TH1) Khi 3 min max ≤= dd dd P P m , sdK 4,0≥ nnhq =⇒ Trong đó minmax , dddd PP là công suất danh định của thiết bị có công suất lớn nhất và thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm. Nếu trong n thiết bị có 1n thiết bị sao cho công suất của 1n thiết bị là ∑∑ == ≤ n i ddi n i ddi PP 11 %5 1 Thì 1nnnhq −= . TH2) Khi 3 min max >= dd dd P P m , sdK ≥ 0,2 nP P n dd n i ddi hq ≤=⇒ ∑ = max 1 .2 TH3) Khi không áp dụng được 2 trường hợp trên thì việc xác định hqn được tiến hành theo các bước sau : + Tính n và 2n , trong đó n là số thiết bị có trong nhóm 2n là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. + Tính: ∑ = = n i ddiPP 1 ∑ = = 2 1 2 n i ddiPP + Tính: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 7 - n nn 2* = P PP 2* = + Tra bảng trong sổ tay tìm ),( *** Pnfnhq = + Tính: nnn hqhq .*= TH4) Khi n>3 và hqn <4 thỡ PTTT được tính theo công thức: ∑ = = n i ddiptitt PKP 1 . Trong đó: ptiK : là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i. Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau: ptiK = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. ptiK = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. TH5) Khi n>3000 và sdK ≥ 0,5 thì PTTT được tính như sau: ∑ = = n i ddisdtt PKP 1 ..05,1 Đây là phương pháp rất hay được dùng để xác định phụ tải tính toán của các nhà máy, xí nghiệp về khối lượng tính toán không quá lớn song kết quả tính toán đủ tin cậy. 5.Phương pháp xác định PTTT theo suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm: Công thức tính PTTT: max 0 . T Ma Ptt = Trong đó: 0a : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kWh/đvsp]. M : là số sản phẩm sản xuất được trong một năm. maxT : là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]. Phương pháp này thường được dùng để xác định PTTT của các nhà máy, xí nghiệp có chủng loại sản phẩm ít, sản xuất tương đối ổn định như các nhà máy dệt, nhà máy sợi, các trạm bơm nước, trạm nén khí, các hệ thống thông gió 6.Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện cho một đơn vị diện tích: Công thức tính PTTT: FpPtt .0= Trong đó: 0p : là suất trang bị điện trên đơn vị diện tích [W/ 2m ]. Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 8 - F : là diện tích bố trí thiết bị [ 2m ]. Thường được dùng để xác định PTTT cho các nhà máy, xí nghiệp có các phụ tải phân bố tương đối đều như nhà máy may, nhà máy sợi, cho các công trình công cộng như bệnh viện, trường học, các khu dân cư, đặc biệt rất hay được dùng để xác định phụ tải chiếu sáng. 7.Phương pháp tính trực tiếp: Là phương pháp được sử dụng để tính trực tiếp PTTT dựa trên cơ sở số liệu điều tra ở hiện trường. Do vậy khối lượng tính toán lớn, kết quả chính xác. Thường được dùng khi phụ tải quá đa dạng, không thể dùng các phương pháp trước đã trình bày. Dùng khi xác định PTTT cho các khu dân cư. II. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng Sửa chữa cơ khí: Phân xưởng Sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy. Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 2499,75 2m . Trong phân xưởng có 70 thiết bị, công suất của các thiết bị rất khác nhau, phần lớn các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, cầu trục và máy hàn điểm làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lai, và máy hàn điểm là thiết bị 1 pha. Nếu trong mạng có thiết bị 1 pha cần phải phân bố đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định hqn phải thay đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương. Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha: max.3 faqđ PP = Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây: max.3 faqđ PP = Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì cần quy đổi về chế độ làm việc dài hạn trước khi xác định hqn theo công thức %. TĐPP llqđ = Trong đó TĐ% là hệ số đóng điện tương đối phần trăm, cho trong lý lịch của máy, trong bài tập lớn này lấy TĐ%=0,25% llP là công suất ghi trong lí lịch/nhãn hiệu của máy. 1.Phân nhóm phụ tải điện: Việc phân nhóm thiết bị điện cần tuân theo các nguyên tắc sau: + Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng. + Chế độ làm việc trong cùng nhóm nên giống nhau để việc xác định PTTT được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm. + Tổng công suất các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lực cần dựng trong phân xưởng và toàn nhà máy. Số thiết bị trong một nhóm cũng không nên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thường )128( ÷≤ . Tuy nhiên thường rất khó thỏa mãn cùng một lúc cả 3 nguyên tắc trên, do vậy người thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm cho hợp lý nhất. Trong bài tập này, em lựa chọn cách phân nhóm dựa trên nguyên tắc thứ nhất là các thiết bị trong cùng một nhóm được đặt gần nhau. Dựa trên nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện và căn cứ vào bố trí các thiết bị điện trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị thành các nhóm như sau: Bảng 2.1 – Phân nhóm phụ tải điện Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 9 - ` STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Nhóm I 1 Máy phay ngang 46 2,8 2 Máy phay vạn năng 47 2,8 3 Máy tiện ren 44 7,0 4 Máy tiện ren 43 20,0 5 Máy tiện ren 45 4,5 6 Khoan điện 59 0,6 7 Máy xọc 49 2,8 8 Máy bào ngang 50 15,2 9 Máy phay răng 48 2,8 10 Máy mài tròn 51 7,0 ∑ 65,5 Nhóm II 1 Thiết bị phun cát 35 10,0 2 Bể điện phân 34 10,0 3 Tấm kiểm tra 39 10,0 4 Lò điện kiểu buồng 31 30,0 5 Thùng xói rửa 36 10,0 6 Lò điện kiểu bổ 33 30 7 Máy nén 38 20 8 Tủ điều khiển lò điện 40 10,0 9 Lò điện kiểu đứng 32 25 10 Bể tôi 41 10,0 11 Bể chứa 42 10,0 ∑ 175 Nhóm III 1 Máy nén 38 20,0 2 Máy mài dao cắt gọt 21 2,8 3 Tấm kiểm tra 26 1,7 4 Máy mài phá 27 3,0 5 Cưa tay 28 1,35 6 Máy mài 11 2,2 7 Máy ép kiểu trục khửu 24 1,7 8 Máy khoan vạn năng 15 4,5 9 Tấm cử(đánh dấu) 25 1,7 10 Máy phay vạn năng 7 6,8 ∑ 45,75 Nhóm IV Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 10 - 1 Quạt 54 3,2 2 Búa khí nén 53 10,0 3 Lò tăng nhiệt 55 3,2 4 Má cuốn dây 66 0,5 5 Tủ sấy 69 0,85 6 Khoan bàn 70 0,65 7 Bàn nguội 65 1,5 8 Bàn thí nghiệm 67 15,0 9 Bể tẩm có đốt nóng 68 4,0 ∑ 38,9 Nhóm V 1 Máy bào ngang 12 18,0 2 Máy tiện tự động 3 28,0 3 Máy tiện tự động 5 2,2 4 Máy tiện tự động 4 11,2 5 Máy xọc 13 25,2 6 Máy xọc 14 2,8 7 Máy tiện tự động 2 15,3 ∑ 102,7 Nhóm VI 1 Máy khoan hướng tâm 17 1,7 2 Máy doa ngang 16 4,5 3 Máy phay đứng 10 7,0 4 Máy tiện ren 1 4,5 5 Máy phay ngang 8 1,8 6 Máy phay đứng 9 28,0 7 Máy mài phẳng 18 18,0 8 Máy xọc 13 25,2 9 Máy mài trong 20 2,8 10 Cưa máy 29 1,7 11 Máy phay vạn năng 7 6,8 12 Máy mài tròn 19 5,6 13 Cưa tay 28 1,35 14 Máy tiện revôn-ve 6 1,7 ∑ 102,7 2.Xác định phụ tải tính toán từng nhóm: a. Nhóm I: Số liệu phụ tải của nhóm I cho trong bảng sau Bảng 2.2 –Danh sách thiết bị thuộc nhóm I Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 11 - STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy phay ngang 46 2,8 1 2,8 2 Máy phay vạn năng 47 2,8 1 2,8 3 Máy tiện ren 44 7,0 1 7,0 4 Máy tiện ren 43 10,0 2 20,0 5 Máy tiện ren 45 4,5 1 4,5 6 Khoan điện 59 0,6 1 0,6 7 Máy xọc 49 2,8 1 2,8 8 Máy bào ngang 50 7,6 2 15,2 9 Máy phay răng 48 2,8 1 2,8 10 Máy mài tròn 51 0,7 1 7,0 ∑ 12 65,5 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=12 và =2n 5 ==⇒ n nn 2* 0,42 ==∑ = n i ddiPP 1 65,5kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 42,2kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,75 ==⇒ nnn hqhq .* 0,75.12 = 9 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 2,20 Vậy PTTT của nhóm I là : 12 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 21,615 kW == ϕtgPQ tttt . 28,82kVar =+= 22 tttttt QPS 16,025kVA === 338,03 tttt tt S U SI 54,73A b.Nhóm II: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 12 - Bảng 2.3 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm II STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Thiết bị phun cát 35 10,0 1 10,0 2 Bể điện phân 34 10,0 1 10,0 3 Tấm kiểm tra 39 10,0 1 10,0 4 Lò điện kiểu buồng 31 30,0 1 30,0 5 Thùng xói rửa 36 10,0 1 10,0 6 Lò điện kiểu bổ 33 30 1 30 7 Máy nén 38 10,0 2 20 8 Tủ điều khiển lò điện 40 10,0 1 10,0 9 Lò điện kiểu đứng 32 25 1 25 10 Bể tôi 41 10,0 1 10,0 11 Bể chứa 42 10,0 1 10,0 ∑ 12 175 Tra bảng PL1.1 (TL1) có =sdK 0,7 và =ϕcos 0,9 Có n=12 và =2n 3 ==⇒ n nn 2* 0,25 ==∑ = n i ddiPP 1 175kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 85kW ==⇒ P PP 2* 0,49 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,71 ==⇒ nnn hqhq .* 8,52 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,18 Vậy PTTT của nhóm I là : 12 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 144,55 kW == ϕtgPQ tttt . 70kVar =+= 22 tttttt QPS 160,6kVA === 338,03 tttt tt S U SI 244,01A c. Nhóm III: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 13 - Số liệu của các phụ tải trong nhóm III cho trong bảng sau Bảng 2.4 – Danh sách thiết bị thuộc nhóm III STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy nén 38 10,0 2 20,0 2 Máy mài dao cắt gọt 21 2,8 1 2,8 3 Tấm kiểm tra 26 1,7 1 1,7 4 Máy mài phá 27 3,0 1 3,0 5 Cưa tay 28 1,35 1 1,35 6 Máy mài 11 2,2 1 2,2 7 Máy ép kiểu trục khản 24 1,7 1 1,7 8 Máy khoan vạn năng 15 4,5 1 4,5 9 Tấm cữ(đánh dấu) 25 1,7 1 1,7 10 Máy phay vạn năng 7 3,4 2 6,8 ∑ 12 45,75 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=12 và =2n 2 ==⇒ n nn 2* 0,17 ==∑ = n i ddiPP 1 45,75kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 20kW ==⇒ P PP 2* 0,44 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,56 ==⇒ nnn hqhq .* 6,72 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 2,48 Vậy PTTT của nhóm III là : === ∑ = 12 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 17,02kW == ϕtgPQ tttt . 22,69kVar =+= 22 tttttt QPS 28,36kVA === 338,03 tttt tt S U SI 43,09A d. Nhóm IV: Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 14 - Tra bảng PL1.1 (TL1) đối với quạt =sdK 0,65 và =ϕcos 0,8. kWP kWSP qd ll 99,1225,0.15.3 156,0.25cos. ==⇒ ===⇒ ϕ Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm IV STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Quạt 54 3,2 1 3,2 2 Búa khí nén 53 10,0 1 10,0 3 Lò tăng nhiệt 55 3,2 1 3,2 4 Máy cuốn dây 66 0,5 1 0,5 5 Tủ sấy 69 0,85 1 0,85 6 Khoan bàn 70 0,65 1 0,65 7 Bàn nguội 65 0,5 3 1,5 8 Bàn thí nghiệm 67 15,0 1 15,0 9 Bể tẩm có đốt núng 68 4,0 1 4,0 ∑ 11 38,9 Nhúm lò điện có =sdK 0,75 và =ϕcos 0,9 còn các thiết bị còn lại có =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Áp dụng công thức: 4,0 . 8 1 8 1 == ∑ ∑ = = i ddi i ddisdi sd P PK K và 68,0 .cos cos 8 1 8 1 == ∑ ∑ = = i i i ii S Sϕ ϕ Có n=11 và =2n 2 ==⇒ n nn 2* 0,18 ==∑ = n i ddiPP 1 38,9kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 25kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,42 ==⇒ nnn hqhq .* 4,62 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,76 Vậy PTTT của nhóm IV là : 11 max max 1 . . .tt tb sd ddi i P K P K K P = = = =∑ 27,34kW == ϕtgPQ tttt . 29,48kVar =+= 22 tttttt QPS 40,21kVA Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 15 - === 338,03 tttt tt S U SI 61,08A e-Nhóm V: Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm V STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy bào ngang 12 9,0 2 18,0 2 Máy tiện tự động 3 14,0 2 28,0 3 Máy tiện tự động 5 2,2 1 2,2 4 Máy tiện tự động 4 5,6 2 11,2 5 Máy xọc 13 8,4 3 25,2 6 Máy xọc 14 2,8 1 2,8 7 Máy tiện tự động 2 5,1 3 15,3 ∑ 14 102,7 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=14 và =2n 7 ==⇒ n nn 2* 0,5 ==∑ = n i ddiPP 1 102,7kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 71,2kW ==⇒ P PP 2* 0,69 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,82 ==⇒ nnn hqhq .* 11,48 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,96 Vậy PTTT của nhóm V là : === ∑ = 10 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 30,19kW == ϕtgPQ tttt . 40,25Var =+= 22 tttttt QPS 50,31kVA === 338,03 tttt tt S U SI 76,44A Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 16 - f. Nhóm VI: Bảng 2.5 – Danh sách các thiết bị nhóm VI STT Tên thiết bị kí hiệu trên mặt bằng ddP (kW) Số lượng(n) ddP (kW)xn 1 Máy khoan hướng tâm 17 1,7 1 1,7 2 Máy doa ngang 16 4,5 1 4,5 3 Máy phay đứng 10 7,0 1 7,0 4 Máy tiện ren 1 4,5 1 4,5 5 Máy phay ngang 8 1,8 1 1,8 6 Máy phay đứng 9 14,0 2 28,0 7 Máy mài phẳng 18 9,0 2 18,0 8 Máy xọc 13 8,4 3 25,2 9 Máy mài trong 20 2,8 1 2,8 10 Cưa máy 29 1,7 1 1,7 11 Máy phay vạn năng 7 3,4 2 6,8 12 Máy mài tròn 19 5,6 1 5,6 13 Cưa tay 28 1,35 1 1,35 14 Máy tiện Revônve 6 1,7 1 1,7 ∑ 19 110,65 Tra bảng PL1.1 (TL1) tìm được: =sdK 0,15 và =ϕcos 0,6 Có n=19 và =2n 7 ==⇒ n nn 2* 0,37 ==∑ = n i ddiPP 1 110,65kW , ==∑ = 2 1 2 n i ddiPP 71,2kW ==⇒ P PP 2* 0,64 Tra bảng PL1.4 (TL1) tìm được: == ),( *** Pnfnhq 0,68 ==⇒ nnn hqhq .* 12,92 Tra bảng PL1.5 (TL1) tìm được: == ),(max hqsd nKfK 1,88 Vậy PTTT của nhóm IV là : === ∑ = 10 1 maxmax ... i ddisdtbtt PKKPKP 31,20kW == ϕtgPQ tttt . 41,60kVar =+= 22 tttttt QPS 52,00kVA === 338,03 tttt tt S U SI 79,01A Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 17 - 2. Phụ tải chiếu sáng phân xưởng sửa chữa cơ khí: Để tính được phụ tải chiếu sáng tần suất chiếu sáng chung cho phân xưởng là : Po =15 (W/m2) Diên tích phân xưởng là 1730 m2 Phụ tải chiếu sáng phân xưởng: Pcs=Po × F = 15 × 1730,8 = 25,96 (kW) Qcs = Pcs. tgϕ = 0. ( do đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1). 3. Phụ tải tính toán của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phụ tải tác dụng toàn phân xưởng: → lấy kđt = 0,8. P dl = kđt. 5 1 ttiP∑ = 0,8.(28,52+20,68+85,5 +27,75 +7,53 +19,35) = 151,46 (kW). Phụ tải phản kháng toàn phân xưởng: Q dl =kđt. 5 1 ttiQ∑ = 0,8.( 37,93 + 39,47+ 27,36+ 36,91+ 10,01+ 25,73) =141,95 (kVar) Phụ tải tính toán toàn phần của phân xưởng ( kể cả chiếu sáng): P px = P dl +P cs =151,46 + 25,96 = 177,42 (kW) Q px = Q dl + Q cs = 141,95 (kVAr). S px = )Q P( 2 px 2 px + = 22 95,14142,177 + =227,22(kW) =525,68 (kVA). 3. tt tt SI U = = 38,0.3 22,227 = 345,22 (A) cos ϕ = px px S P = 22,227 42,177 = 0,78 III. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại: Vì các phân xưởng chỉ biết công suất đặt . Do đó phụ tải tính toán của toàn nhà máy được xác định theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Công thức tính: Ptt = knc.∑ = n i diP 1 Qtt = Ptt. tgϕ Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 18 - Stt= 22 tttt QP + Một cách gần đúng có thể lấy: Pđi = Pđmi Trong đó: Pđi và Pđmi:công suất đặt và công suất định mức thiết bị thứ i. Ptt, Qtt, Stt :công suất tác dụng, phản kháng, tính toán của một nhóm thiết bị. n : số thiết bị trong nhóm. Knc : hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật. 1.Kho củ cải đường: Công suất đặt: 350 kW Diện tích : 12649 m2 Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.350 = 210 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 210.1,02 =214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.12649 = 126490 (W)=126,49 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt) *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 210 + 126,49 = 336,49 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs =214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =398,88(kVA). 3. tt tt SI U = = 606,03 (A). cos ϕ = px px S P =0,84. 2. Phân xưởng thái và nấu củ cải đường: Công suất đặt: 700 (kW); diện tích: 5992,7 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 14 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 19 - cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.700 = 420 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 420.1,02 =428,4 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F =14.5992,7 = 83,9(kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 420 + 83,9 = 503,9 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs =428,4 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: (kVA). S px = )Q P( 2 px 2 px + =661,4(kVA). 3. tt tt SI U = = 1004,9 (A). cos ϕ = px px S P =0,76. 3.Bộ phận cô đặc Công suất đặt: 550 (kW); diện tích: 4993,9 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,8 ⇒ tgϕ = 0,62. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.550 = 320 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 320.0,62 = 240 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.4993,9 = 49,94 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 320 + 49,94 = 369,94 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 240 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =440.97(kVA). 3. tt tt SI U = = 670 (A). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 20 - cos ϕ = px px S P =0,84. 4.Phân xưởng tinh chế Công suất đặt: 750 (kW); diện tích: 3329,3 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,65; cosϕ = 0,7 ⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,65.750 = 487,5 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 487,5.1,02 = 497,25 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.3329,3 = 33,3 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 487,5 + 33,3 = 520,8 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 497,25 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =720,06 (kVA). 3. tt tt SI U = = 1094,17 (A). cos ϕ = px px S P =0,48 5.Kho thành phẩm Công suất đặt: 150 (kW); diện tích: 5659,8 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7⇒ tgϕ = 0,62. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.150 = 90 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 90.1,02 = 91,8 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.5659,8 = 56,6(kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 90 + 56,6 = 146,6 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 91,8 (kVAr). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 21 - *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =172,9(kVA). 3. tt tt SI U = = 262,8 (A). cos ϕ = px px S P =0,85. 6.Trạm bơm Công suất đặt: 600 (kW); diện tích: 1864,4 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,65; cosϕ = 0,75 ⇒ tgϕ =0,88 Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 10 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,65.600 = 390 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 360. = 343,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 10.1864,4 = 18,64 (kW). Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 390 + 18,64 = 408,64 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 343,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =533,64(kVA). 3. tt tt SI U = = 810,78 (A). cos ϕ = px px S P =0,76. 7.Kho than Công suất đặt: 350 (kW); diện tích:6991,5 (m2) Tra trong bảng PL I.3 với phân xưởng kho củ cải đường ta tìm được: knc = 0,6; cosϕ = 0,7 ⇒ tgϕ = 1,02. Tra bảng PL I.7 ta được: p0 = 16 (W/m2), ở đây ta dùng đèn sợi đốt nên cos csϕ = 1; tg csϕ = 0 *) Công suất động lực: Pđl = knc.Pđ = 0,6.350 = 210 (kW). Qđl = Pđl. tgϕ = 262,5.1,02 = 214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán chiếu sáng: Pcs = p0.F = 16.6991,5 = 111,8(kW). Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện Nguyễn Văn Dực –ĐLTH1-K48 - 22 - Qcs = Pcs.tg csϕ = 0 ( tg csϕ = 0 vì dùng đèn sợi đốt). *) Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 210 + 111,8 = 321,8 (kW). *) Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qtt = Qđl + Qcs = 214,2 (kVAr). *) Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: S px = )Q P( 2 px 2 px + =386,6(kVA). 3. tt tt SI U = = 587,3 (A). cos ϕ = px px S P =0,83. Bảng : Phụ tải tính toán của các phân xưởng: Tên phân xưởng Pđ (kW) knc cosϕ P0 (kW/m2) Pđl (kW) Pcs (kW) Ptt (k...ện năng trong mạng điện : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án III: Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơngiá (10 3Đ/m) Thànhtiền (10 3Đ/m) TPPTT-B1 1(3*50) 250 0,494 0,123 280 70000 TPPTT -B2 2(3*50) 45 0,494 0,011 280 25200 TPPTT -B3 2(3*50) 150 0,494 0,037 280 8400 TPPTT -B4 2(3*50) 195 0,494 0,048 280 109200 TPPTT -B5 1(3*50) 185 0,494 0,091 280 51800 TPPTT -B6 2(3*50) 220 0,494 0,054 280 123200 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =387800.10 3 (Đ) *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Kết quả tính toán được ghi trong bảng 3.9: *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: ΔA D =∑ ΔP D .τ =0,114.3633= 414.162 (kWh). 3. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án III: B1 1 785.48 800 1,52 10,5 50089.5 B2 2 661.4 400 0,92 5,75 44675.34 B3 2 613.87 315 0,8 4,85 47474.7 B4 2 720.06 400 0,92 5,75 49965.44 B5 1 227.22 250 0.64 4.1 17910.85 B6 2 533.64 315 0,8 4,85 39300.4 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA= 249416.23 (kWh) Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TPPTT-B1 1(3*50) 250 0,123 785.48 0,062 TPPTT -B2 2(3*50) 45 0,011 661.4 0,004 TPPTT -B3 2(3*50) 150 0,037 613.87 0,011 TPPTT -B4 2(3*50) 195 0,048 720.06 0,02 TPPTT -B5 1(3*50) 185 0,091 227.22 0,004 TPPTT -B6 2(3*50) 220 0,054 533.64 0,013 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP= 0,114 (kW) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 42 * Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 10 máy cắt điện cấp điện áp 35 kV cho 6 trạm biến áp phân xưởng, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 35kV ở trạm PPTT và đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, tổng cộng sử dụng : 13 máy cắt điện. *Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án III Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 13 35 25 160 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =13.160. 10 6 = 2820. 10 6 (Đ). 4. Chi phí tính toán của phương án III: * Chi phí tính toán Z 2 của phương án III: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =666. 10 6 +387800.10 3 +2820. 10 6 = 3873,8. 10 6 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D =249416,23. 10 3 + 414,162. 10 3 =249830,392. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(a vh +a tc ). K 2 +c. ΔA 2 =(0,1+0,125).3873,8.10 6 +1000.249830,392 = 1121,435. 10 6 (Đ). d.Phương án IV: Phương án IV sử dụng 4 trạm biến áp phân xưởng nhận điện từ hệ thống về,sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng B1, B2, B3, B4. sơ đồ phương án IV i.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất năng ΔA trong các trạm biến áp : *Chọn máy biến áp trong các TBA: Trên cơ sở đã chọn được công suất các ở phần trên ta có bảng kết quả chọn máy biến áp do công ty ABB sản suất theo đơn đặt hàng: Bảng : bảng kết quả chọn máy biến áp cho TBA của phương án IV Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 43 Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Đơn giá(10 6Đ) Thành tiền(10 6Đ) B1 800 35/0,4 1,52 10,5 6,5 1 120 120 B2 630 35/0,4 1,3 8,2 4,5 2 80 160 B3 500 35/0,4 1,15 7 4,5 2 80 160 B4 400 35/0,4 0,92 5,75 4,5 2 56 112 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : K=600.10 6 (Đ). *Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp : ii. Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suât và tổn thất điện năng trong mạng điện : Kết quả lựa chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án IV : Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R 0 (Ω /km) R (Ω ) Đơn giá(10 3 Đ/m) Thành tiền(10 3 Đ/m) TBATG-B1 1(3*50) 250 0,494 0,123 280 70000 TBATG-B2 2(3*50) 195 0,494 0,048 280 109200 TBATG-B3 2(3*50) 80 0,494 0,02 280 44800 TBATG-B4 2(3*50) 200 0,494 0,049 280 112000 B4-6 3(1*240)+240 150 0,075 0,011 1900 210000 Tổng số vốn đầu tư cho đường dây: K D =546000. 10 3 (Đ) *Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây Kết quả tính toán được ghi trong bảng *Xác định tổn thất điện năng trên đường dây: ΔA D =∑ ΔP D .τ =3,933.3633= 14288.6 (kWh). iii. Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong mạng cao áp của phương án IV: Tên TBA Số Máy S TT (kVA) S DM (kVA) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) ΔA (kWh) B1 1 785.48 800 1,4 10,5 49038.34 B2 2 1102.36 630 1,2 8,2 66629.27 B3 2 892.96 500 1 7 58076.21 B4 2 760.86 400 0.92 5.75 53909.78 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp ΔA=227653.6(kWh) Đường cáp F (mm 2 ) L (mm) R (Ω ) S tt (kVA) ΔP (kW) TBATG-B1 1(3*50) 250 0,123 785.48 0,062 TBATG-B2 2(3*50) 195 0,048 1102.36 0,047 TBATG-B3 2(3*50) 80 0,02 892.96 0,013 TBATG-B4 2(3*50) 200 0,049 760.86 0,023 B4-6 3(1*240)+240 150 0,011 227.22 3.932 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn : ∑ ΔP=3.933 (kW) Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 44 * Trong mạng cao áp của phân xưởng ta sử dụng 7 máy cắt điện cấp điện áp 35 kV cho 6 trạm biến áp phân xưởng, cộng thêm một máy cắt phân đoạn thanh góp 35kV ở trạm PPTT và đầu vào sử dụng hai máy cắt 35 kV, tổng cộng sử dụng : 10 máy cắt điện. +Vốn đầu tư mua máy cắt điện trong phương án IV: Thông số máy cắt Loại máy cắt Cách điện Số lượng U dm (kV) I cat SN 3 (kA) Giáthành (10 6 Đ) 35 kV SF 6 10 35 25 160 Vốn đầu tư cho máy cắt điện: K MC =10.160. 10 6 =1600. 10 6 (Đ). iv. Chi phí tính toán của phương án IV: * Chi phí tính toán Z 2 của phương án IV: -Vốn đầu tư : K 2 = K D +K B + K MC =600.10 6 +546000. 10 3 +1600. 10 6 = 2746. 10 6 (Đ). -Tổn tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ΔA 2 =ΔA B + ΔA D =227653,6.10 3 +14288,6.10 3 = 241942,2. 10 3 (kWh). -Chi phí tính toán; Z 2 =(0,1+0,125).2746.10 6 +1000.241942,2=859,8.10 6 (Đ). *So sánh tính kinh tế và kỹ thuật của 4 phương án: Bảng kết quả so sánh các phươmg án: Phương án Vốn đầu tư K(106 Đ) A(kWh)Δ Z (106 Đ) 1 2777,73 353233.57 987.22 2 2437,29 400210 948.6 3 3873,8 249830.39 1121.435 4 2746 241942.2 859,8 Từ bảng tổng hợp của các phương án ta nhận thấy :phương án 4 có vốn đầu tư và có chi phí tính toán nhỏ nhất do đó ta chọn phương án 4 làm phương án để thiết kế chi tiết cho mạng cao áp trong nhà máy.Đây là sự so sánh tầm thường . 6.Thiết kế chi tiết cho các phương án được chọn a. Chọn đường dây dẫn cung cấp từ trạm biến áp trung gian của hệ thống về TPPTT của nhà máy. *Khoảng cỏch L từ TBAKV của hệ thống về TPPTT của nhà mỏy là: L=10km. Ta Chọn sử dụng đường dây AC trờn khụng, lộ kộp. * Nhà mỏy cú thời gian sử dụng cụng suất lớn nhất là: Tmax = 5200h, mật độ dũng kinh tế là: Jkt = 1 A/mm2. Dũng điện max chạy trờn mỗi dõy dẫn là: I max = dm ttnm U S .3.2 = 35.3.2 81.2824 =23.3 (A). *Tiết diện kinh tế cú thể chọn: F kt = 1 3.23 =23.3 mm 2 . Ta chọn dõy nhụm, lừi thộp AC - 25, tra bảng 4.6 có Icp = 135A, do hãng CADIVI chế tạo. + Ta kiểm tra điều kiện sự cố, khi cú sự cố thỡ: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 45 Isc = 2.Imax =2.23,3= 46,6 (A) < Icp = 135A + Ta kiểm tra điều kiện tổn thất điện ỏp cho phộp: -Thụng số kỹ thuật của AC - 25, với khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc dõy là 2m. r 0 =1,38 (Ω /km) x 0 =0,426 (Ω /km) ΔU= dm ttnmttnm U XQRP .. + = 35 2/10.8,17362/10.83,2227 + =566.37 (V). ΔU= 566.37 V < ΔU cp =5%.U dm =5%.35000= 1750 (V). ⇒Sau khi kiểm tra 2 điều kiện ta thấy cỏp vừa chọn thoả món yờu cầu. b. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý mạng cao áp của nhà máy i) Sơ đồ TBATG: + Nhà máy Đường khá quan trọng, nó thuộc phụ tải loại 2 nên ta dùng hệ thống 2 thanh góp, vận hành hở, giữa hai thanh góp có máy cắt liên lạc (MCLL). + Đường dây trên không AC – 25 có đặt dao cách ly, chống sét van trước TBATG. + Phía hạ áp của mỗi MBATG đặt 1 MC + Trên mỗi phân đoạn của thanh góp ta đặt máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ (BU) cã cuén hë ®Ó ph¸t hiÖn ch¹m m¹ch. ii) Sơ đồ TBAPX: Vì các TBAPX rất gần TBATG nên phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly, cầu chì cao áp để bảo vệ. Phía hạ áp của các TBAPX thì ta đặt các aptomat tổng, aptomat nhánh để liên lạc giữa hai phân đoạn. *Sơ đồ đấu nối các TBA phân xưởng đặt 2 MBA. Tñ cao ¸p M¸y biÕn ¸p 35/0,4kV Tñ ATM tæng Tñ ATM nh¸nh Tñ ATM nh¸nh Tñ ATM ph©n ®o¹n Tñ ATM tæng M¸y biÕn ¸p 35/0,4kV Tñ cao ¸p Nguyên tắc vận hành: + Bình thường các MCLL, ATLL luôn mở, các máy biến áp làm việc độc lập với nhau (vận hành hở). Khi 1 trong 2 MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD - CC) phía cao áp và MC (ATM) phía hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATMLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai đoạn. + Khi sự cố hay sửa chữa thanh cái của phân đoạn nào thì các MC nối với phân đoạn đó được cắt ra. Bảng thông số kỹ thuật của MBA: Tên TBA S DM (kVA) U c /U h (kV) ΔP 0 (kW) ΔP N (kW) U N (%) số máy Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 46 B1 800 35/0,4 1,52 10,5 6,5 1 B2 630 35/0,4 1,3 8,2 4,5 2 B3 500 35/0,4 1,15 7 4,5 2 B4 400 35/0,4 0.92 5.75 4,5 2 c. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị điện i) Mục đích tính toán ngắn mạch: + Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra thiết bị. + Do tính toán để chọn thiết bị không đòi hỏi độ chính xác cao nên có thể dùng những phương pháp gần đúng. ii) Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 4 điểm ngắn mạch sau: N_ điểm ngắn mạch trên thanh cái sau TPPTT để kiểm tra thanh góp và máy cắt. N1N4_ điểm ngắn mạch phía cao áp các TBAPX để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm. Sơ đồ nguyên lý: C A PD D K N N i T B A T G T B A P X T P P T T N1 CiZ dZXHT N HT TBAPX * Bảng thông số đường dây trên không và cáp: Cáp F(mm2) L(m) r0 ( / km)Ω x0 ( / km)Ω R(Ω ) X(Ω ) TBATG - TPPTT 2(AC – 25) 10km 1,38 0,426 6,9 2,13 TPPTT - B1 1(3*50) 250 0,494 0,137 0,123 0,031 TPPTT - B2 2(3*50) 195 0,494 0,137 0,048 0,013 TPPTT - B3 2(3*50) 80 0,494 0,137 0,02 0,006 TPPTT - B4 2(3*50) 200 0,494 0,137 0,049 0,014 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 47 + Tính điện kháng hệ thống: 2 tb HT N UX S = XHT_ điện kháng của hệ thống, Ω SN_ công suất ngắn mạch về phía hạ áp của MBA hệ thống, SN = 250 MVA Utb_ điện áp trung bình trên đường dây, Utb = 1,05.Uđm = 1,05.35 = 36,75 kV. + Điện trở và điện kháng của đường dây: 0 1R .r .l, 2 = Ω 0 1X .x .l, 2 = Ω r0,x0_ điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn, / kmΩ l_ chiều dài dây dẫn, km *Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I'' bằng dòng ngắn mạch ổn định IN, nên ta có thể viết: tbN Z N UI I '' I 3.Z = = = ZN -tổng trở hệ thống đến điểm ngắn mạch thứ i, Ω . +Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: xk Ni 1,8 2.I , kA= *Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp TBATG: 2 tb HT N UX S = = 250 352 = 4,9 (Ω ). R=R dd = 6,9 (Ω ). ⇒X= X dd +X HT =2,13+4,9= 7,03 (Ω ). Dòng ngắn mạch: I N = NZ U .3 = 22 03,79,6.3 35 + =2,05 (kA). i xk = NI.8,1.2 = 05.2.8,1.2 =5,22 (kA). *Tính điểm ngắn mạch N1, tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng B1: -Tính các thông số + X = Xdd + XHT +X 1C = 2,13+4,9+0,031 = 7,061 (Ω ). +R = Rdd + RC1= 6,9 +0,123= 7,023 (Ω ). I N = NZ U .3 = 22 061,7023,7.3 35 + =2,03 (kA). ⇒ i xk = NI.8,1.2 = 03,2.8,1.2 =5,17 (kA). Ta có bảng sau: Điểm ngắn mạch I N (kA) i xk (kA) N 2,05 5,22 N1 2,03 5,17 N2 2,043 5,2 N3 2,048 5,213 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 48 N4 2,042 5,198 iii) Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: 1)Trạm phân phối trung tâm: TPPTT được cấp điện bởi 2 đường dây nối với hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn ,liên lạc bằng máy cắt hợp bộ .Trên mỗi phân đoạn đặt 1 máy biến áp đo luờng ba pha năm trụ co cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 35 kV. - Đặt chống sét van trên các phân đoạn thanh góp. -Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào ra của trạm, có tác dụng biến dòng điện có trị số lớn thành dòng điện có trị số I= 5 A. cấp cho dụng cụ đo lường và bảo vệ. *Lựa chọn và kiểm tra máy cắt, thanh dẫn của TPPTT: Bao gồm: + Hai máy cắt đầu và 1 máy cắt liên lạc. +4 máy cắt nối đến 4 trạm BAPX Máy cắt có chức năng:→ đóng cắt nhanh, đóng cắt dòng phụ tải. → đóng cắt dòng ngắn mạch. *Chọn các tủ máy cắt hợp bộ do SIEMENS, loại 8DC11, chế tạo. Có các thông số sau: + Điện ỏp định mức: Uđm.MC =36 kV ≥U đm.m =35 kV + Dũng điện định mức: Iđm.MC =1250 A≥ I maxlv =2.I ttnm =47,86 A. +Dòng điện cắt định mức:I dnCat =25 kV ≥ I N =2,05 kA. + Dũng ổn định động: Iđm.động =63 kA≥ ixk = 5,22 A. → Do mỏy cắt cú dũng định mức lớn hơn 1000A nờn ta khụng kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt. *) Chọn máy biến áp đo lường BU: +Máy BU có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ thành điện áo thứ cấp : 100V hoặc 100 / 3 V, cấp nguồn áp cho các mạng đo lường, điều khiển tín hiệu, bảo vệ. +Loại BU 3 pha 5 trụ đấu 0Υ , 0Υ , Δhở ngoài chức năng thông thường còn có nhiệm vụ báo chạm đất 1 pha, do vậy rất hay được dựng trong mạng điện trung tính cách điện. + Máy BU được lựa chọn theo điều kiện Điện áp định mức :Uđm.BU ≥U đm.MC=35 kV. Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số U dm 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp(1kV) 75 U chịu đựng xung 1,2/50 μ s (kV) 170 U dm1 (kV) 35/ 3 U dm2 (V) 100/ 3 Tải định mức (VA) 400 *) Chọn biến dòng BI: + Máy BI được lựa chọn theo điều kiện: -Điện áp định mức :Uđm.BU ≥U đm.MC=35 kV. -Dòng điện sự cố I SCdm : cho phép quá tải 30%, chọn theo dòng cưỡng bức qua máy biến áp có S max =800 kVA. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 49 I dmBI ≥ 2 maxI = 35.3.2,1 . dnBAqtbt Sk = 35.3.2,1 800.3,1 =4,47 (A). Chọn loại BI 4ME16 ,kiểu hình trụ do SIEMENS chế tạo có các thông số: *) Lựa chọn chống sét van Đây là thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không truyền vào TBA và TPP. Nó được làm từ 1 điện trở phi tuyến. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chống sét có trị số vô cùng, không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trở này giảm đến 0, chống sét van tháo dòng điện xuống đất. Chống sét van được chọn theo cấp điện áp: Uđm = 35kV. Ta chọn loại chống sét van do Liên Xô (cũ) :loại PBC-35 chế tạo . 2. Trạm biến áp phân xưởng: Dùng các máy biến áp do ABB chế tạo, sản xuât tại Việt Nam theo đơn đặt hàng.Do trạm biến áp phân xưởng cách trạm PPTT không xa nên phía cao áp chỉ cần đặt cầu dao và cầu chì. Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh → Chọn phương pháp cho 2 MBA làm việc độc lập (áptômát phân đoạn ở trạng thái cắt ). a) Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly: -Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần mang điện với phần không mang điện, tạo khoảng cách an toàn để cho việc kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng lưới điện. Nó cũng có thể đóng cắt không tải máy biến áp nếu công suất máy biến áp không lớn lắm - Dùng chung 1 loại dao cách ly cho tất cả các TBA. *Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly: + Điện áp định mức: Uđm. CL ≥ Uđm.m=35 kV + Dòng điện định mức: Iđm. CL ≥ Ilvmax =2.23,43=47,86 A. + Dòng ổn định động cho phÐp: Iđm.đong ≥ ixk =5,22 kA. → Chọn dao cách ly: DN 35/400 do c công ty thiết bi Đông Anh chế tạo. Các thông số kỹ thuật: Loại Uđm (kV) Iđm (A) Iodd (kA) INmax (kA) DN 35/400 35 400 12 31 * Lựa chọn và kiểm tra cầu chì: -Chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải ngắn mạch. - Sử dụng 1 loại cầu chì cao áp cho tất cả các TBA vì chúng đều có công suất lớn. S maxdm = 800 kVA. Điều kiện lựa chọn: - Điện áp định mức: Uđm.CC ≥U đm.m =35 kV U dm (kV) 36 kV U chịu đựng tần số công nghiệp(1kV) 70 U chịu đựng xung 1,2/50 μ s (kV) 170 I dm1 (kA) 5-1200 I dm2 (A) 1 hoặc 5 I sodnhiet1 (kA) 80 I oddong (kA) 120 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 50 - Dòng điện định mức: Iđm.MC ≥ Itt= 35.3 800.3,1 =17,16 (A). -Dòng điện cắt định mức: I dnCat ≥ I N =2,048 (kA). Chọn loại cầu chì ống cao áp : 3GD1 604-5B do SIEMENS chế tạo. Có các thông số: Uđm (kV) Iđm (A) IcatNmin (kA) IcatNmax (kA) 36 20 120 31,5 *) Chọn thanh góp: Thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép →Chọn đối với máy biến áp công suất tính toán nhỏ nhất S tt =760.86 với trạm biến áp B4. k1 .k 2 .I cp ≥ I cb = U Stt .3 = 38,0.3 86.760 =1156 A. Trong đú: + k 1 - Hệ số hiệu chỉnh ,thanh góp đặt nằm ngang: k1 = 0,95. + k 2 -Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trưòng, lấy k 2 =1. +Ta chọn thanh dẫn đồng tiết diện HCN 60×8 mm 2 , mỗi pha dặt 1 thanh góp với I cp =1320 A. Do đó: k1 .k 2 .I cp =0,95.1320=1254 A ≥ I cb =1156 A. • Lựa chọn kiểm tra ATM: áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ ngắn mạch và quá tải, khả năng làm việc chắc chắn, an toàn, tự động hoá cao, đóng cắt đồng thời được cả 3 pha. + Chọn áptômát tổng và áptômát nhánh: -Điện áp định mức: UđmA≥U đm.m =0,38 kV. - Dòng điện định mức: I dmA ≥ I maxlv = 38,0.3 . dnBAqtbt Sk . + Trạm B1: S = 800 (kVA), I maxlv =1580,12 (A). B2: S = 630 (kVA), I maxlv =1244,34 (A.) B3: S = 500 (kVA), I maxlv =987,57 (A). B4: S = 400 (kVA), I maxlv =790,05 (A). -Số lượng ATM: + Với trạm 2 MBA thì ta đặt 2 tủ ATM tổng, 2 tủ ATM nhánh, và 1 tủ ATM phân đoạn. + Mỗi tủ ATM đặt 2 ATM. →ATM được chọn theo dòng làm việc lâu dài: Kết quả lựa chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn: Tên trạm Loại Số luợng U dm (V) I dm (A) I catN (kA) Số cực B1 M16 3 690 1600 40 3 Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 51 B2 M12 3 690 1250 40 3 B3 M10 3 690 1000 40 3 B4 M08 3 690 800 40 3 *Đối với áptômát nhánh: -Điện áp định mức: UđmA≥U đm.m =0,38 kV. - Dòng điện định mức: I dmA ≥ I tt = mdm ttpx Un S ..3. . Kết quả chọn ATM nhánh loại 4 cực do Merlin Gerin chế tạo: TT Tên phân xưởng Sttpx (kVA) Itt(A) Loại U dm (V) Số lượng Iđm(A) IcắtN (kA) 1 Kho củ cải đường 398,88 606.03 NS630L 690 1 630 50 2 Phân xưởng thỏi và nấu củ cải đường 661,4 502.45 NS630L 690 2 630 50 3 Bộ phận cô đặc 440,97 335 NS400L 690 2 400 50 4 Phân xưởng tinh chế 720,06 547.1 NS630L 690 2 630 50 5 Kho thành phẩm 172,9 262.8 NS400L 690 1 400 50 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 227,22 345.22 NS400L 690 1 400 50 7 Trạm bơm 533,64 405.39 NS630L 690 2 630 50 8 Kho than 386,6 587.3 NS630L 690 1 630 50 * Chọn và kiểm tra cáp: -Theo phần trước đã chọn được loại cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo, cáp được đặt trong hầm cáp. Đường cáp F, 1 lõi mm2 Hình dạng Icp, 250C A IN, 1s kA Uđm, kV TBATG - Bi 50 Vặn xoắn 110 2,28 35 + Ta kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: N qF .I . t ®≥ α -Trong đó: α_ hệ số nhiệt độ, α = 6 (do cáp là cáp đồng). tqđ_ thời gian quy đổi, s + Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện được coi là ngắn mạch xa nguồn: I I ''∞ = do đó, thời gian quy đổi lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch,t=0.5s. + Ta chỉ cần kiểm tra tuyến cáp nào có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tuyến cáp TPPTT – B3 có dòng ngắn mạch lớn nhất IN1 = 2,048 kA. ,,β = ∞I I '' Tra bảng ta tìm được t qd =0,4 (s). Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 52 N qF .I . t ®≥ α =6.2,048. 4,0 =7,77 mm 2 . ⇒Cáp chọn là hợp lí. +Vì chiều dài cáp là ngắn nên không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp. TG 35kV TG 35kV MCLL BU 0,4 kV CD ATM B2 B3 ATM ATM B4 CC MC CC B1 ATM CD 0,4 kV BU Sơ đồ nguyên lí mạng cao áp toàn nhà máy Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 53 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ I.Một số yêu cầu đối với mạng điện phân xưởng. + Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng phụ thuộc vào công suất thiết bị, số lượng và phân bố chúng trong mặt bằng phân xưởng và nhiều yếu tố khác. + Sơ đồ cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo độ tin cậy. - Thuận tiện cho lắp ráp vận hành. - Có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật tối ưu. - Cho phép dùng các phương pháp lắp đặt công nghiệp hoá nhanh. II.Các hình thức đi dây từ TBAPX về phân xưởng. Mạng điện phân xưởng gồm hai loại sơ đồ chính sau: + Sơ đồ hình tia: - Nối dây rõ ràng. - Độ tin cậy cao. - Các phụ tải ít ảnh hưởng lẫn nhau. - Dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá. - Dễ vận hành bảo quản. - Vốn đầu tư lớn. + Sơ đồ đường dây trục chính: - Vốn đầu tư thấp. - Lắp đặt nhanh. - Độ tin cậy không cao. - Dòng ngắn mạch lớn. - Thực hiện bảo vệ và tự động hoá khó. Ta dùng hỗn hợp hai loại sơ đồ để cung cấp điện cho phân xưởng. + Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong phân xưởng đặt 1 tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về cấp điện cho 5 tủ động lực đặt rải rác cạnh tường phân xưởng và mộ tủ chiếu sáng. Mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phụ tải. - Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp một ATM đầu nguồn, từ đây dẫn điện về phân xưởng bằng đường dây cáp ngầm. - Tủ phân phối của xưởng đặt 1 ATM tổng đầu vào và 6 ATM nhánh đầu ra cấp điện cho các tủ động lực và tủ chiếu sáng. - Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia, đầu vào đặt ATM bảo vệ, các nhánh ra đặt ATM. - Trong 1 nhóm phụ tải, các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường hình tia, còn các phụ tải công suất nhỏ thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường dây cáp chính. III.Chọn thiết bị cho tủ phân phối và tủ động lực. 1. Tủ phân phối + Tủ phân phối của phân xưởng được đặt 1 ATM tổng và 6 ATM nhánh, chọn loại tủ có một mặt thao tác do hãng SAREL của Pháp chế tạo. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 54 6A1A AT + Chọn ATM tổng: như trên ta chọn ATM kiểu hộp loại NS400L do Merlin Gerin chế tạo, có các thông số sau: Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực áptômát Tổng 345.22 NS400L 690 400 50 4 + Chọn ATM nhánh: ta chọn theo các điều kiện của ATM: tt cb SI I .U U 0,38kV ®mA ®m ®mA ®m.nm 3 U ⎧ ≥ =⎪⎨⎪ ≥ =⎩ *Ta chọn ATM kiểu hộp, dãy C do Merlin Gerin chế tạo, ta được bảng sau đây: Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực TPP-TĐL1 72.1 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL2 75.03 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL3 136.74 NS225E 500 225 7,5 4 TPP-TĐL4 70.16 NC100H 440 100 6 4 TPP-TĐL5 19.02 C60N 440 63 10 4 TPP-TĐL6 48.9 C60N 440 63 10 4 Tủ chiếu sáng 4 + Các tủ động lực cũng được chọn loại 1 mặt thao tác, do đó để đảm bảo nguyên tắc chung các tủ được áp sát vào tường. 2. Tủ động lực Chọn tủ động lực đầu vào có đặt ATM và có số lượng đầu ra theo số thiết bị trong nhóm, tủ có một mặt thao tác do SIMENS chế tạo theo đơn đặt hàng. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 55 6A1A AT Chọn ATM cho đầu ra của tủ động lực theo điều kiện sau: qtbt tt lvm k .S I I 3.U U U 380V ®mA ax ®m ®mA ®m.m ⎧ ≥ =⎪⎨⎪ ≥ =⎩ 3. Chọn cáp cho mạng phân xưởng: Cáp được chọn từ TBA B4 đến phân xưởng SCCK đã chọn là cáp đồng hạ áp, cách điện PVC do LENS chế tạo 3(1*240)+240. Cáp được chọn phải thoả mãn điều kiện: + Phát nóng. + Tổn thất điện áp. + Tiết diện phải phù hợp với các thiết bị bảo vệ chúng. Vì ở đây chiều dài cáp không lớn lắm nên ta có thể bỏ qua điều kiện tổn thất điện áp cho phép. a).Chọn cáp từ TBA B4 đến tủ phân phối của phân xưởng SCCK: Cáp từ trạm biến áp B4 về TPP là cáp đồng hạ áp 1 lõi, cách điện PVC do hãng LENS sản xuất, loại 3(1*240)+95; có I cp = 501 A. + Kiểm tra cáp được bảo vệ bằng ATM: cp I .I k® hck ≤ α Trong đó: - khc_ hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số đường cáp đặt song song. - Ikđ_ dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện. - 1,5α = _ đối với khởi động nhiệt. - 4,5α = _ đối với khởi động điện từ. Dòng Ikđ được chọn theo dòng khởi động nhiệt, kI I®.nhiÖt ®m.ATM≥ . Để an toàn người ta thường lấy Ikđ.nhiệt =1,25.Iđm.ATM và 1,5α = . *Cáp được bảo vệ bằng ATM kiểu hộp do Merlin Gerin chế tạo loại NS400L: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 56 Tủ động lực Itt (A) Loại Uđm V Iđm A Icắt kV Số cực áptômát Tổng 345.22 NS400L 690 400 50 4 Do đó : I cp =501 (A)≥ 5,1 .25,1 dmAI = 5,1 400.25,1 =333.33 (A). *Vậy cáp đã chọn thoả mãn. b) Chọn cáp từ TPP đến TĐL Đường cáp đi trong rãnh nằm dọc tường phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân xưởng. + Chọn cáp từ TPP đến TĐL1: cáp đi từng tuyến đi riêng, có khc = 1. Cáp được bảo vệ bằng lo¹i NC100H do Merlin Gerin chế tạo có Iđm = 100A . ⇒Để an toàn ta chọn: Ikđ.nhiệt = 1,25.Iđm.ATM và 1,5α = I cp ≥ 5,1 .25,1 dmAI = 5,1 100.25,1 =83.33 (A). Chọn cáp đồng 4 lõi 4G16 có Icp = 100A *) Chọn cáp tương tự cho các tuyến khác ta được kết quả ghi lại trong bảng sau: Tuyến cáp Itt (A) I KDDT /1,5 Fcáp mm2 Icp A TPP - TĐL1 72.1 83.33 4G16 100 TPP - TĐL2 75.03 83.33 4G16 100 TPP - TĐL3 136.74 187,5 4G50 192 TPP - TĐL4 70.16 83.33 4G16 100 TPP - TĐL5 19.02 52.5 4G6 54 TPP - TĐL6 48.9 52.5 4G6 54 *Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng để kiểm tra ATM và cáp đã chọn: Khi tính ngắn mạch phía hạ áp ta xem MBA B3 là nguồn (được nối với hệ thống vô cùng lớn) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm được coi là không đổi khi ngắn mạch, ta có: IN = I'' = Iα . Giả thiết này có thể làm cho dòng ngắn mạch tính toán sẽ lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ được điện áp trên thanh của TBAPX không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA. Song với dòng ngắn mạch tính toán này thì các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối lượng tính toán, ở đây ta 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 toán cũng tiến hành tương tự. Sơ đồ nguyên lý thay thế cho sơ đồ đi dây từ trạm biến áp phân xưởng B3 cấp điện cho PX.SCCK. Phân xưởng SCCK nhận điện từ thanh góp (TG1) của trạm B3. A1 nối giữa MBA và TG1. A2 đặt ở đầu và cuối cáp C1 nối thanh góp TG1 với thanh góp TG2. TG2 đặt trong tủ phân phối của PX.SCCK. A3 là ATM đặt ở đầu và cuối đường cáp C2 nhận điện từ TPP cấp cho TĐL. Tủ ĐL có dòng công suất lớn nhất nên khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. + Sơ đồ nguyên lý: Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 57 N2N1 C _4G502 Tñ ®éng lùc B5Tñ ph©n phèi 1 3A3A 2A C _3(1*630)+630)1 A2 TG 1A B4 - 630kVA 35kV + Sơ đồ thay thế: C2ZA3ZTG2Z A3ZA2ZC1ZA2ZTG1ZA1ZB4Z HT N2N1 +) Thông số của sơ đồ thay thế: MBA 750kVA điện trở và điện kháng của MBA R B = dm dmN S UP 2 62 10..Δ = 2 62 630 10.4,0.2,8 =3,31 (mΩ ). X B = dm dmN S UU 10.%. 2 = 630 10.4,0.5,4 2 = 11,43 (mΩ ). + Thanh góp trạm biến áp phân xưởng TG1: *Kích thước 60 × 8 mm 2 mỗi pha là một thanh, *Chiều dài của thanh góp l = 1,2 (m). *Khoảng cách trung bình hình học là D = 300 (mm). Tra bảng ta tìm được các thông số sau: r 0 =0,042 (mΩ /m) ⇒R 1TG =0,042.1,2=0,05 (mΩ ). x 0 =0,189 (mΩ /m) ⇒ X 1TG =0,189.1,2=0,227 (mΩ ). + Thanh góp trong tủ phân phối: Lựa chọn theo điều kiện: k hc .I cp ≥ I tt =798,69 A. Bài tập lớn cung cấp điện Thiết kế HTCCĐ cho nhà máy sản xuất đường Nguyễn Văn Dực – ĐLTH1 – K48 58 ⇒ Chọn thanh cái đồng có kích thước 50×5 mm 2 , mỗi pha 1 thanh cái, có dòng điện I cp =860 (A). *Chiều dài của thanh góp l = 1,2 (m). *Khoảng cách trung bình hình học là D = 300 (mm). Tra bảng ta tìm được các thông số sau: r 0 =0,08 (mΩ /m)⇒R 2TG =0,042.1,2=0,05 (mΩ ). x 0 =0,2 (mΩ /m) ⇒ X 2TG =0,189.1,2=0,227 (mΩ ). + Điện trở và điện kháng của áptômat : *áptômat của trạm biến áp phân xưởng B4 loại M08(A2) R 2A = 0,064 (mΩ ), X 2A = 0,078 (mΩ ),R 2T =0,23 (mΩ ). *áptômat của tủ phân phối loại NS400L. R 2A = 0,064 (mΩ ), X 2A = 0,078 (mΩ ),R 2T =0,23 (mΩ ). *áptômat của tủ động lực loại NS225E(A 3 ): R 1A = 0,064 (mΩ ), X 1A = 0,078 (mΩ ),R 3T =0,23 (mΩ ) . + Cáp từ TG1 đến TPP của PX.SCCK: 3(1*240)+95, với chiều dài L1 = 150 (m), có thông số: r 0 =0,0754 (Ω /Km)⇒R 1C =0,0754.150=11.31 (mΩ ). x 0 =0,049 (Ω /Km) ⇒ X 1C =0,0049.150=7,2 (mΩ ). + Đoạn cáp thứ 2: 4G50_C2, với chiều dài L2 = 50 m: r 0 =0,37(Ω /Km)⇒R 1C =0,37. 50=18,5 (mΩ ). x 0 =0,063 (Ω /Km) ⇒ X 1C =0,063. 50=3,15 (mΩ ). *) Tính toán ngắn mạch các thiết bị đã chọn: Tính toán ngắn mạch tại điểm N1: B3 A1 TG1 A2 C1 TG21R R R R 2.R R R∑ = + + + + + =3,31+0,064+0,05+2*0,1+2*0,23+2*11.31=26.704 (mΩ ). B3 A1 TG1 A2 C1 TG21X X X X 2.X X X∑ = + + + + + =11,53+0,078+0,227+2*0,085+3,15=15,055 (mΩ ). Z 1Σ = 1 2 1 2 ΣΣ + XR = 22 055,15704.26 + =30.65 (mΩ ). I 1N = Z.3 1Σ U = 65,30.3 400 =7.53 (kA). i xk = 2 .1,8. I 1N = 2 .1,8.7,53 = 19.16 (kA). *Kiểm tra ATM Loại: M08 có IcắtN = 40kA. NS400L cã IcắtN = 50 kA > 19.16 (kA). ⇒ Vậy các ATM vừa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động. *Kiểm tra cáp tiết diện 3(1*240)+95 từ trạm biến áp B4 về phâ