Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương

iển nền kinh tế quốc dân. - Nhà máy cơ khí mà em thiết kế là nhà máy cơ khí địa phương. Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu của nhà máy là chế tạo, lắp đặt những kết cấu kim loại, gia công, sửa chữa lắp ráp cơ khí phục vụ cho sự nghiệp cơ khí hoá sản xuất nông nghiệp địa phương, các mặt hàng thiết yếu dùng trong xây dựng, sinh hoạt. Ngoài những mặt hàng trên nhà máy còn có dây chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho các máy nghiền than của các nhà máy Xi măng và các nhà máy Nhiệt điện. Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lược của mình, không những chỉ đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy. 1.2. Quy mô, năng lực của xí nghiệp: - Xí nghiệp có tổng diện tích là 22525m2 nhà xưởng, bao gồm 10 phân xưởng, được xây dựng tập trung tương đối gần nhau, với tổng công suất dự kiến phát triển sau 10 năm sau là 12MVA. - Dự kiến trong tương lai xí nghiệp sẽ được mở rộng và được thay thế, lắp đặt các thiết bị máy móc hiện đại hơn. Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không để quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm xí nghiệp vẫn không khai thác hết dung lượng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí. 2 . Quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp: PX SC cơ khí PXKC Kim loại PX LRáp cơ khí px rèn PX. Đúc PC GC Gỗ Bộ phận thí nghiệm trạm bơm BPHC & QL Nén khí sản phẩm * BPHC & QL - Bộ phận hành chính và quản lý. * PXCSCK - Phân xưởng sửa chữa cơ khí. * PXLRCK - Phân xưởng lắp ráp cơ khí. * PXR - Phân xưởng rèn. * PXĐ - Phân xưởng Đúc. * PXGCG - Phân xưởng gia công gỗ. * PXKCKL - Phân xưởng kết cấu kim loại. - Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II. - Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp. 3 . Giới thiệu phụ tải điện của toàn xí nghiệp. 3.1. Các đặc điểm của phụ tải điện. - Phụ tải điện trong xí nghiệp công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụ tải: + Phụ tải động lực + Phụ tải chiếu sáng. - Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp đến thiết bị với độ lệch điện áp cho phép DUCf = ± 5% Uđm. Công suất của chúng nằm trong dải từ một đến hàng chục kw, và được cấp bởi tần số f=50Hz. - Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải một pha, công suất không lớn. Phụ tải chiếu sáng bằng phẳng, ít thay đổi và thường dùng dòng điện tần số f = 50Hz. Độ lệch điện áp trong mạng điện chiếu sáng DUCf = ±2,5%. 3.2 . Các yêu cầu về cung cấp điện của xí nghiệp. - Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cấp điện cho từng thiết bị cũng như cho các phân xưởng trong xí nhiệp, đánh giá tổng thể toàn xí nghiệp cơ khí ta thấy tỷ lệ (%) của phụ tải loại II là 67%. Phụ tải loại II lớn gấp 2 lần phụ tải loại III, do đó xí nghiệp được đánh giá là hộ phụ tải loại II, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. 4. Phạm vi đề tài. - Đây là một đề tài thiết kế tốt nghiệp, nhưng do thời gian có hạn nên việc tính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lượng lớn, đòi hỏi thời gian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của công trình. - Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến: + Thiết kế mạng điện phân xưởng. + Thiết kế mạng điện xí nghiệp. + Tính toán công suất bù cho xí nghiệp. + Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân xưởng. + Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Chương II xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn xí nghiệp. 1. Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. 1.1. Phân loại và phân nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí - Các thiết bị đều làm việc ở chế độ dài hạn. - Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau : + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc + Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau, tránh trồng chéo dây dẫn + Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệch giữa các nhóm + Số lượng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn Căn cứ vào vị trí, công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằng xưởng ta chia ra làm 5 nhóm thiết bị (phụ tải ) như sau : + Nhóm 1: 1; 1; 2; 3; 3; 5; 6; 11; 12; + Nhóm 2 : 2; 4; 8; 9; 13; 17; 17; + Nhóm 3 : 18 22; 31; 37; 41; 44; + Nhóm 4: 19; 20; 21; 24; 26; 28; 33; + Nhóm 5 : 23; 25; 40; 42; 46; 47; 48; 49; 50; Bảng 2-1: Bảng công suất đặt tổng của các nhóm. Nhóm phụ tải 1 2 3 4 5 Công suất tổng (kw) 70,35 70,4 162,25 164,9 139,2 1.2 . Xác định phụ tải động lực tính toán của phân xưởng. a. Các phương pháp xác định phụ tải tính toán - Theo công suất trung bình và hệ số cực đại. - Theo công suất trung bình và độ lệch của phụ tải khỏi giá trị trung bình. - Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải - Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng thiết bị, nên ta xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại . b. Xác định phụ tải tính toán của nhóm 1 Bảng 2-2: Bảng số liệu nhóm 1. TT Tên thiết bị Số lượng Kí hiệu Công suất (kw) 1 Búa hơi để rèn 2 1 10,0 2 Búa hơi để rèn 1 2 28,0 3 Lò rèn 2 3 4,5 4 Quạt lò 1 5 2,8 5 Quạt thông gió 1 6 2,5 6 Dầm treo có Palăng điện 1 11 4,85 7 Máy mài sắc 1 12 3,2 Công thức tính phụ tải tính toán: Ptt =Kmax . Ptb = Kmax . S Ksdi . Pđmi. ( 2-1) Trong đó: + Ptb : công suất trung bình của phụ tải trong ca mang tải lớn nhất (kw) + Pđm : công suất định mức của phụ tải (kw) + Ksd : hệ số sử dụng công suất của nhóm thiết bị. (Bảng phụ lục 1 trang 253 TKCĐ). + Kmax: hệ số cực đại công suất tác dụng, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng Ksd và nhq . + nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả - Ta thấy với nhóm máy công cụ có Ksd =0,16; từ cosj=0,6 đ tgj = 1,33. Trình tự xác định nhq như sau : - Xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. Với nhóm 1, ta có n1 = 1 - Xác định P1 tổng công suất định mức của n1 thiết bị trên. Ta có + Pđm : công suất định mức của n1 thiết bị. P1 = 28kw - Xác định n* và p* : Trong đó: - Từ các giá trị n* = 0,11 và p* = 0,4 tra bảng (PL: 1.5: TKCĐ] được nhq*= 0,47, vậy ta có nhq = n . nhq* = 9 . 0,47 = 4,23 ô nhq = 4 Từ Ksd = 0,16 và nhq = 4 tra bảng [PL: 1.6 TKCĐ] được Kmax = 3,11 vào công thức (2-1) tính được: Ptt = 3,11 . 0,16 (10 + 10 + 28 + 4,5 + 4,5 + 2,8 + 2,5 + 4,85 + 3,2) = 35 (kw) Qtt = Ptt . tgj = 35 . 1,33 = 46,55 (KVAR) Tương tự tính toán cho các nhóm khác, kết quả ghi được trong bảng B2-3. Một số công thức được dùng để tính toán: - Công thức quy đổi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại về chế độ làm việc dài hạn của thiết bị: + Kd%: Hệ số đóng điện phần trăm. - Công thức tính hệ số sử dụng công suất tác dụng trung bình: . (2-3) - Hệ số công suất trung bình: (2-4) - Công thức quy đổi phụ tải 1 pha sang phụ tải 3 pha khi đấu vào điện áp dây. Pđm.tđ =Pđm.ph.max (2-5) + Pđm.ph.max :phụ tải định mức của pha mang tải lớn nhất (kw) Bảng kết quả tính toán B2-3 ở trang sau: 1.3. Xác định phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng: Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công thức tính : Pcs =P0. F (2-6) Trong đó : + P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2) + F : Diện tích cần được chiếu sáng (m2) - Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 48 x 25 =1200 (m2) - Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Po =15 (W/m2) Thay vào công thức (2-6) được : Pcs =15 . 1200 = 18 (Kw). 1.4 . Phụ tải tính toán toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí: Công thức: ( 2-7) Trong đó : + Kđt : hệ số đồng thời, lấy Kđt= 0,85. + n : số nhóm thiết bị. + Pcs : phụ tải chiếu sáng (kw) + P tt.nhi, Qtt.nhi : công suất tác dụng, phản kháng tính toán của nhóm thứ i. Thay các giá trị tính toán được ở trên vào công thức ( 2-7) được: Pttpx = 0,85 . (35 + 32,33 + 80,74 + 82,05 + 63,92) + 18 = 268,0 (kw) Qttpx=0,85.(46,55+43,0 = 107,38 + 109,13 + 85,01) = 332,41 (KVAR) Stt.px = 1.5. Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị. Phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy, còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau: Iđn = Ikđ(max) + (Itt - Ksd . Iđm(max)) (2-8) Trong đó: Ikđ(max) - Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm máy. Itt - Dòng điện tính toán của nhóm máy. Iđm(max) - Dòng định mức của thiết bị đang khởi động. Ksd - Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động. - Iđn.nh1 = 70,9 . 5 + (88,49 - 0,16 . 70,9) = 431,65 (A) - Iđn.nh2 = 70,9 . 5 + (81,74 - 0,16 . 70,9) = 424,9 (A) - Iđn.nh3 = 202,58 . 5 + (207,451 - 0,16 . 227,9) = 1310,5(A) - Iđn.nh5 = 113,95 . 5 + (161,6 - 0,16 . 113,95) = 713,12 (A) 2. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn xí nghiệp. 2.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng: Phụ tải động lực: - Vì các phân xưởng khác chỉ biết công suất đặt do đó phụ tải tính toán được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu (knc ). Công thức tính : Pđl = knc . Pđ Qđl = Qtt = Ptt . tgj (2-9) Trong đó : + Pđ : Công suất đặt của phân xưởng (kw) + knc : Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị đặc trưng (tra sổ tay kỹ thuật). + tgj : Tương ứng với cosj đặc trưng của nhóm hộ tiêu thụ. Phụ tải chiếu sáng : tính theo công thức (2-6) ở trên. a. Tính toán cho phân xưởng kết cấu kim loại : Phân xưởng có công suất đặt Pđ = 1950 (kw) Diện tích 70 . 25 = 1750 (m2) - Tra bảng phụ lục [PL 1.3: TKCĐ] knc =0,7 cosj =0,9 đ tgj =0,484 Po = 15 (w/m2) - Thay vào công thức (2-6 ) và (2-9) ở trên ta tính được: + Phụ tải động lực : Pđl = 0,7 . 1950 = 1365 (kw) Qtt = Ptt . tgj = (Pđl + Pcs) . tgj = 1391,25 . 0,484 = 673,37 (KVAR) + Công thức tính toán chiếu sáng: Pcs = P0 . F = 15 . 1750 = 26,25 (kw) + Công suất tính toán tác dụng của phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs = 1365 + 26,25 = 1391,25 (kw) (KVA) b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác . Kết quả được được ghi trong bảng B 2-4: Bảng 2-4 Tên phân xưởng Pđ, kw Knc cosj tgj F (m2) Po w/m2 Pcs kw Pđl kw Ptt kw Qtt KVAR Stt KVA PX. Kết cấu kim loại 1950 0,7 0,9 0,484 1750 15 26,25 1365 1391,25 673,365 1545,83 PX. Lắp ráp cơ khí 1800 0,4 0,6 1,33 3600 15 54 720 774 1029,42 1290 PX. Đúc 1200 0,7 0,8 0,75 2925 15 43,88 840 883,875 662,91 1104,84 PX. Nén khí 800 0,7 0,8 0,75 2250 15 33,75 560 593,75 445,31 742,19 PX. Rèn 1200 0,6 0,6 1,33 1250 15 18,75 720 738,75 982,53 1231,25 Trạm bơm 640 0,7 0,75 0,88 1125 15 16,875 448 464,88 409,1 619,83 PX. CSCK 830 0,3 0,6 1,33 1200 15 18 250,0 268,0 332,41 446,7 PX. Gia công gỗ 450 0,5 0,6 1,33 3375 14 47,25 225 272,25 362,1 453,75 Bộ phận HC và Qlý 80 0,8 0,9 0,484 3800 15 57 64 121 58,56 134,44 Bộ phận thử nghiệm 370 0,8 0,8 0,75 1250 20 25 296 321 240,75 401,25 Tổng 9320 22525 340,8 5488 5829 5196 7970 2.2. Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp: - Phụ tải tính toán phản kháng toàn xí nghiệp: QttXN = kđt (KVAR) - Phụ tải tính toán toàn phần của xí nghiệp: - Hệ số công suất của toàn xí nghiệp: 2.3. Tính sự tăng trưởng của phụ tải trong 10 năm sau: - Công thức xét đến sự gia tăng của phụ tải trong tương lai: S(t) = Stt (1 + a1t); trong 262 sách tra cứu CCĐXNCN. Trong đó: Stt - Công suất tính toán của xí nghiệp ở thời điểm hiện tại. a1 - Hệ số phát triển hàng năm của phụ tải: (a1 = 0,083 - 0,101) (trang 262 sách CCDXNCN) t - Số năm dự kiến (t = 10 năm) Vậy S(10) = 6246,95 . (1 + 0,95 . 10) = 12181,55 (KVA) đ P(10) = S(10) . Cosj = 12181,55 . 0,75 = 9136,16 (Kw) 3. Xác định biểu đồ phụ tải: - Việc phân bố hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi xí nghiệp là một vấn đề quan trọng để xây dựng sơ đồ cung cấp điện có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao, đảm bảo được chi phí hàng năm nhỏ. Để xác định được vị trí đặt các trạm biến áp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng tổng của xí nghiệp. - Biểu đồ phụ tải là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng theo một tỉ lệ lựa chọn. - Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải trùng với tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng có thể coi phụ tải của phân xưởng đồng đều theo diện tích phân xưởng . - Biểu đồ phụ tải cho phép hình dung được rõ ràng sự phân bố phụ tải trong xí nghiệp. - Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần hình quạt tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. 3.1. Xác định bán kính vòng tròn phụ tải: ( 2-10 ) Trong đó : + SttPXi : Phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i, (KVA) + Ri : Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i, mm + m : tỉ lệ xích KVA/mm2 Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải : Để xác định biểu đồ phụ tải, chọn tỷ lệ xích 3 KVA/mm. Bảng tính kết quả R và acs : Bảng 2-5 Ký hiệu Tên phân xưởng Pcs Kw Ptt Kw Stt KVA m KVA/mm2 R, mm a0cs 1 PX. Kết cấu kim loại 26,25 1391,25 1545,83 3 12,81 6,79 2 PX. Lắp ráp cơ khí 54 774 1290 3 11,7 5,12 3 Phân xưởng đúc 43,88 883,88 1104,84 3 10,83 17,87 4 Phân xưởng nén khí 33,75 593,75 742,19 3 8,88 20,46 5 Phân xưởng rèn 18,75 738,75 1231,25 3 11,43 9,13 6 Trạm bơm 16,875 464,88 619,83 3 8,11 13,07 7 PX sửa chữa cơ khí 18 268 446,7 3 6,89 24,18 8 Phân xưởng gia công gỗ 47,25 272,25 453,75 3 6,94 62,48 9 Bộ phận hành chính & BQL 57 121 134,44 3 3,78 169,59 10 Bộ phận thử nghiệm 25 321 401,25 3 6,53 28,04 3.2 . Biểu đồ xác định tâm phụ tải. Trên sơ đồ mặt bằng xí nghiệp vẽ một hệ toạ độ xoy, có vị trí toạ độ trọng tâm của các phân xưởng là ( xi, yi ) ta xác định được toạ độ tối ưu M0(x0, y0 ) Vòng tròn phụ tải : Góc phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực. acs Tên phân xưởng; Công suất tính toán của phân xưởng Xác định trọng tâm phụ tải của xí nghiệp: Công thức : Dịch chuyển ra khoảng trống, vậy ta có tâm phụ tải xí nghiệp: M (xo,yo)= M0(4,8; 3,8) Chương III thiết kế mạng đIện cao áp cho xí nghiệp 1. Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện : - Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó, khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho từng xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quá trình sản xuất và quá trình công nghệ ... Để từ đó xác định mức độ đảm bảo an toàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý. - Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy, tính kinh tế và tính an toàn. Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ mà nó cung cấp, căn cứ vào loại hộ tiêu thụ để quyết định số lượng nguồn cung cấp của sơ đồ . - Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành. Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cũng phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản, thuận tiện cho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá. 2. Tổng hợp phụ tải tính toán của xí nghiệp: - Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên không ngừng do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng, tăng năng suất của các máy chính, tăng dung lượng năng lượng, thay hoặc hoàn thiện các thiết bị công nghệ, xây lắp thêm các thiết bị công nghệ,... .Để hợp lý hoá sơ đồ cung cấp điện và tất cả các phần tử của nó phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn phụ tải điện, nếu không tính đến sự phát triển của phụ tải sẽ dẫn đến phá hoại các thông số tối ưu của lưới. - Nhưng do không có thông tin cụ thể về sự phát triển của phụ tải điện của xí nghiệp nên ở đây ta không xét đến mức gia tăng của phụ tải trong tương lai do đó phụ tải tính toán Stt đã tính trước với số năm dự kiến là 10. Stt(10) = 12181,55 KVA Ptt(10) = 9136,16 kw 3. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp: 3.1. Công thức kinh nghiệm: Trong tính toán điện áp truyền tải thông thường người ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm sau: (a) (b) (3-1) (c) Trong đó: + U : Điện áp truyền tải tính bằng (kv) + l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km) + P : Công suất truyền tải tính bằng (1000 kw) 3.2. Xác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp. Thay các giá trị PttXN(10) = 9136,16 kw và l = 5km vào công thức (3-1a) trên ta tính được U = 53,36 kv. Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp là Uđm =35 kv. 4. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp : 4.1. Các phương án về trạm nguồn: - Giới thiệu những sơ đồ đặc trưng cung cấp điện cho xí nghiệp chỉ từ hệ thống (Hình 19 - 14a, b, c, d - Tra cứu CCĐXNCN). - Ta thấy nếu dùng sơ đồ dẫn sâu từ mạng 35kv xuống điện áp 0,4kv thì có lợi giảm được tổn thất nhưng chi phí cho các thiết bị cao. Loại sơ đồ này phù hợp với các xí nghiêp có các phân xưởng nằm cách xa nhau (Hình b) - Nếu dùng sơ đồ trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các biến áp phân xưởng 10/0,4kv thì chi phí cho các thiết bị thấp và với loại hình phân xưởng đặt gần nhau thì tổn thất không lớn (Hình c) Theo phân tích trên ta dùng sơ đồ trạm nguồn là trạm biến áp trung tâm 35/10kv cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng (BAPX) 4.2. Chọn vị trí xây dựng trạm : Trạm biến áp trung tâm . - Trạm biến áp trung tâm nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) hay đường dây của hệ thống có điện áp 35kv biến đổi xuống điện áp 10kv cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. - Vị trí xây dựng trạm được chọn theo nguyên tắc chung sau: + Gần tâm phụ tải điện M0 (4,8; 3,8) + Thuận lợi cho giao thông đi lại và mỹ quan Trạm biến áp đặt vào tâm phụ tải điện, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện đảm bảo hơn. Vậy ta chọn xây dựng trạm biến áp trung tâm gần phân xưởng số 2 (ký hiệu số 5 trên mặt bằng ) Trạm biến áp phân xưởng : - Trạm biến áp phân xưởng làm nhiệm vụ biến đổi từ điện áp xí nghiệp 10kv xuống điện áp phân xưởng 0,4kv cung cấp cho các phụ tải động lực và chiếu sáng của phân xưởng. - Vị trí các trạm phân xưởng cũng đặt ở gần tâm phụ tải phân xưởng, không ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa . + Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất, chi phí xây dựng, tăng tuổi thọ thiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ . + Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao, chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chống cháy nổ. + Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, vấn đề phòng cháy nổ cũng dễ dàng Vậy trạm biến áp được chọn xây dựng kề phân xưởng. 5. Xác định số lượng, dung lượng cho các máy biến áp: 5.1. Xác định số lượng máy biến áp: - Chọn số lượng máy biến áp cho các trạm chính cũng như trạm biến áp phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý. - Kinh nghiệm tính toán và vận hành cho thấy là trong một trạm biến áp chỉ cần đặt một máy biến áp là tốt nhất, khi cần thiết có thể đặt hai máy, không nên đặt quá hai máy. + Trạm một máy biến áp có ưu điểm là tiết kiệm đất đai, vận hành đơn giản trong hầu hết các trường hợp có chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất nhưng có nhược điểm mức đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao . + Trạm hai máy biến áp thường có lợi về kinh tế hơn so với các trạm ba máy và lớn hơn. Khi thiết kế để quyết định chọn đúng số lượng máy biến áp cần phải xét đến độ tin cậy cung cấp điện . - Dựa vào tính năng và mức độ quan trọng của từng phân xưởng trong xí nghiệp có thể phân ra hai loại phụ tải sau : Phụ tải loại 2 gồm : - Phân xưởng kết cấu kim loại (KCKL), ký hiệu trên mặt bằng số 1. - Phân xưởng lắp ráp cơ khí (LRCK), ký hiệu trên mặt bằng số 2. - Phân xưởng đúc, ký hiệu trên mặt bằng số 3. - Phân xưởng nén khí, ký hiệu trên mặt bằng số 4 - Trạm bơm, ký hiệu trên mặt bằng số 6. Phụ tải loại 3 gồm: - Phân xưởng rèn (PXR), ký hiệu trên mặt bằng số 5. - Phân xưởng (SCCK), ký hiệu trê mặt bằng số 7 - Phân xưởng (GCG), ký hiệu trên mặt bằng số 8. - Bộ phận HC & Ban Quản lý, ký hiệu trên mặt bằng số 9. - Bộ phận thử ngiệm, ký hệu trên mặt bằng số 10. Số lượng trạm biến áp được chọn như sau: - Phân xưởng là phụ tải loại 2, cần đặt 2 MBA cho trạm BAPX đó. - Phân xưởng là phụ tải loại 3 cần đặt 1 MBA cho trạm BAPX đó. - Căn cứ vào vị trí, công suất tính toán và yêu cầu độ tin cậy CCĐ của phân xưởng, quyêt định đặt 7 trạm (BAPX) như sau: + Trạm B1 (2MBA) : Cấp cho PXKCKL + Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho PXLRC khí. + Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho phân xưởng đúc. + Trạm B4 (2 MBA) : Cấp điện cho PXN khí + BPHC & BQL + Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho trạm bơm và bộ phận thử nghiệm. + Trạm B6 (1 MBA): Cấp điện cho phân xưởng rèn. + Trạm B7 (1 MBA): Cấp điện cho phân xưởng SCCK+ PX Gia công gỗ. 5.2. Chọn dung lượng máy biến áp: - Chọn công suất máy biến áp đảm bảo độ an toàn cung cấp điện (A.T.C.C.Đ). Máy biến áp được chế tạo với các cỡ tiêu chuẩn nhất định, việc lựa chọn công suất máy biến áp không những đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, đảm bảo tuổi thọ của máy mà còn ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện. - Các máy biến áp của các nước được chế tạo với các định mức khác nhau về nhiệt độ môi trường xung quanh, vì vậy khi dùng máy biến áp ở những nơi có điều kiện khác với môi trường chế tạo cần tiến hành hiệu chỉnh công suất định mức của máy biến áp. Điều kiện chọn công suất máy biến áp . - Nếu 1MBA : (3-2) Nếu 2 MBA (3-3) Trong đó: + SđmB : Công suất định mức của MBA (KVA) + Stt : Công suất tính toán của phụ tải ( KVA) + Ssc : Công suất phụ tải mà trạm cần chuyển tải khi sự cố (KVA) + Kqtsc: Hệ số quá tải sự cố ; Kqtsc = 1,4. Trạm biến áp trung tâm: - Chọn MBA do Liên Xô chế tạo loại TDH có Sđm = 10 MVA khi đưa về lắp đặt trong nước thì công suất định mức của MBA phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ. - Công thức hiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ .[ giáo trình: CCĐXN ] (3-4) Trong đó: + S’đm : công suất định mức sau khi hiệu chỉnh (kVA) + Sđm : công suất định mức ghi trên nhãn máy (kVA) Theo khí hậu miền Bắc lấy qtb= 240C, qmax=420C, như vậy công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S’đm=0,75SđmđS’đm=0,75.10000= 7500(KVA). Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp trung tâm: Bảng 3-1 Loại Sđm kVA Điện áp (kv) Tổn thất UN% C H DPo DPn C-H TDH 7500 35 10 14,5 65 8,0 Trạm biến áp phân xưởng : - Nên chọn cùng một cỡ máy hoặc chọn không qúa 2-3 cỡ máy. - Trạm biến áp phân xưởng B1 - Vì các thiết bị thuộc phụ tải loại I của phân xưởng chỉ chiếm khoảng 80%, do đó lấy Ssc = 0,8 x 1104,164 = 883,33 KVA. Chọn máy biến áp 1000KVA của ABB sản xuất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh theo điều kiện nhiệt độ. Chọn tương tự cho các trạm biến phân xưởng khác, những máy có SđmÊ1000kVA, ta chọn MBA của hãng ABB sản xuất tại Việt Nam nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường chung với tường phân xưởng. Kết quả chọn ghi trong bảng B3-2. Bảng 3-2 Ký hiệu Tên phân xưởng Stt (kVA) Số máy SđmB (kVA) Tên trạm 1 PX. Kết cấu kim loại 1545,83 2 1000 B1 2 PX. lắp ráp cơ khí 1290 2 1000 B2 3 Phân xưởng đúc 1104,84 2 1000 B3 4 PX. nén khí 742,19 2 800 B4 5 Bộ phận hành chính và BQL 134,44 6 Trạm bơm 619,83 2 800 B5 7 Bộ phận thử nghiệm 401,25 8 PX. rèn 1231,25 1 1000 B6 9 PX sửa chữa cơ khí 446,7 1 800 B7 10 PX. gia công gỗ 453,75 6. Các phương án đi dây mạng cao áp của xí nghiệp: - Trạm biến áp trung tâm của xí nghiệp sẽ được lấy điện từ hệ thống bằng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. - Để đảm bảo an toàn, đảm bảo không gian và mỹ quan cho xí nghiệp mạng cao áp được dùng cáp ngầm. Từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng B1; B2; B3 ; B4 ; B5; dùng cáp lộ kép, đến trạm B6; B7 dùng cáp lộ đơn. Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp phân xưởng và trạm biến áp trung tâm trên mặt bằng, đề ra 3 phương án đi dây mạng cao áp. Phương án 1: Các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trực tiếp từ trạm BATT. Phương án 2 và phương án 3; các trạm biến áp xa trạm BATT của nhà máy, lấy liên thông qua các trạm ở gần trạm BATT. Các phương án đi dây của mạng điện xí nghiệp như sau: (Vẽ các sơ đồ đi dây của 3 phương án) - Trạm biến áp trung tâm (BATT) - Trạm biến áp phân xưởng (BAPX) - Các cao áp - Các hạ áp Trong đó: 7. Tính toán so sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cho các phương án Đường dây cấp điện từ hệ thống về trạm BATT của xí nghiệp bằng đường dây trên không, loại dây AC Tra bảng với dây dẫn AC và Tmax=4500h được Jkt =1,1(A/mm2) Ta có Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 95mm2, ký hiệu AC-95 có Icp =330(A) - Kiểm tra sự cố khi đứt một dây : Icp > Ittsc = 173,2 (A). Dây dẫn chọn thoả mãn. - Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp, vì tiết diện dây đã chọn vượt cấp cho sự gia tăng của phụ tải trong tương lai, nên không cần kiểm tra theo DU. 7.1. Tính toán kinh tế - kỹ thuật cho các phương án: Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho 3 phương án. Mục đích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa 3 phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa 3 phương án. Cả 3 phương án đều có những phần tử giống nhau: đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung gian (BATG) về (BATT), 7 trạm biến áp, vì thế chỉ so sánh kỹ thuật - kinh tế giữa 3 mạng cáp cao áp. Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật cho trong phụ lục. a. Phương án 1: Chọn cáp từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng được dùng cáp đồng 10kv, 3 lõi cách điện XLPE đai thép vỏ PVC. Với cáp đồng và Tmax = 4500h, tra bảng được Jkt= 3,1 A/mm2. - Chọn cáp từ trạm BATT đến trạm B1: Chọn cáp có tiết diện F=16mm2, ký hiệu 2XLPE (3x16) có Icp=110 (A). + Kiểm tra điều kiện phát nóng : Isc = 2Imax = 89,24 < 110 (A). - Chọn tương tự cho các đường cáp khác, kết quả ghi trong bảng B 3-3 sau: Bảng 3-3 Đường cáp F, mm2 L, m Giá, 103đ/m Tiền, 103đ BATT-B1 16 75 48 3600 BATT-B2 16 180 48 8640 BATT-B3 16 210 48 10080 BATT-B4 16 130 48 6240 BATT-B5 16 120 48 5760 BATT-B6 25 30 75 2250 BATT-B7 16 120 48 5760 K1 = 42330.103 đ. Tổn thất công suất tác dụng: (KW) Trong đó : + S : Công suất truyền tải (kVA) + U : Điện áp truyền tải (kV) + R : Điện trở tác dụng ( W ) - Tổn thất trên đoạn cáp từ trạm BATT đến trạm B1: cáp có r0 = 1,47 W/km, L=75M đ R = r0 . l R = 1,47 . 0,075 = 0,11 (W) - Tính tương tự cho các tuyến cáp khác, kết quả ghi trong bảng B3-4 sau : Bảng 3-4 Đường cáp F,mm2 L,m R0, W/km R, W Stt,,kVA D, kw BATT-B1 16 75 1,47 0,11 1545,83 2,63 BATT-B2 16 180 1,47 0,260 1290 4,41 BATT-B3 16 210 1,47 0,31 1104,84 3,77 BATT-B4 16 130 1,47 0,19 876,63 1,46 BATT-B5 16 120 1,47 0,18 1021,08 1,84 BATT-B6 25 30 0,93 0,028 1231,25 0,424 BATT-B7 16 120 1,47 0,18 900,45 1,43 DPS1=15,96 kw Tổn thất điện năng : DA =DPS.t Tra bảng với Tmax = 4500h và Cosj = 0,76 ta được thời gian tổn thất lớn nhất t =3000h đ DA1 =DPS1.t = 15,96 . 2000 = 47880 kwh Tính toán kinh tế : Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án: Z = ( at c + avh ) . Ki + Yi . DA Trong đó : + at c : hệ số thu hồi vốn đầu tư. + avh : hệ số vận hành. + Ki : vốn đầu tư. + YiDA.= C .DA : phí tổn vận hành hàng năm. Tính toán với đường cáp lấy : at c = 0,2 avh = 0,1 C =750đ/kwh Chi phí vận hành cho phương án 1 là: ôZ1 = (0,1 + 0,2) . 42330 . 103 + 750 . 47880 = 48609 . 103 đồng Tính toán tương tự cho các phương án khác, kết quả ghi trong các bảng sau: b. Phương án 2: Bảng kết quả chọn cáp: Bảng 3-5 Đường cáp F, mm2 L, m Giá x103đ/m Tiền x103đ BATT-B1 25 75 75 5625 BATT-B2 16 180 48 8640 BATT-B3 16 210 48 10080 BATT-B4 25 70 75 5250 BATT-B6 25 30 75 2250 B1-B7 16 130 48 6240 B4-B5 16 110 48 5280 K2 = 43365.103đ Bảng tính toán tổn thất công suất DP. Bảng 3-6 Đường cáp F, mm2 L, km R0 , W/km R, W Stt kVA DP. Kw BATT-B1 25 0,075 0,93 0,069 2446,28 4,129 BATT-B2 16 0,18 1,47 0,265 1290 4,41 BATT-B3 16 0,21 1,47 0,308 1104,84 3,77 BATT-B4 25 0,07 0,93 0,065 1897,7 2,34 BATT-B6 25 0,03 0,93 0,028 1231,25 0,424 B1-B7 16 0,13 1,47 0,19 900,45 1,54 B4-B5 16 0,11 1,47 0,162 1021,08 1,69 DPồ2 = 18,3 kw Chi phí tính toán DA2 =DPồ2 . t = 18,3 . 3000 = 54900 kwh đ Z2 =0,3 K2 + C.DA2 đ Z2 = 0,3 . 43365 . 103 + 750 . 54900 = 54184,5.103 đ c. Phương án 3: Bảng kết quả chọn cáp: Bảng 3-7 Đường cáp F, mm2 L, Km Giá.103đ/m Tiền .103 đ BATT-B1 16 75 48 3600 BATT-B2 16 180 48 8640 BATT-B3 25 235 75 17625 BATT-B4 16 150 48 7200 BATT-B6 25 30 75 2250 BATT-B7 16 120 48 5760 B3 -B7 16 100 48 4800 K3 = 49875.103đ Bảng kết quả tính toán tổn thất công suất DP : Bảng 3-8 Đường cáp F mm2 L m R0 W/km R W Stt kVA DP, kw BATT-B1 16 0,075 1,47 0,11 1545,83 2,63 BATT-B2 16 0,18 1,47 0,265 1290 4,41 BATT-B3 25 0,235 0,93 0,22 2125,92 9,94 BATT-B4 16 0,15 1,47 0,22 876,63 1,69 BATT-B6 25 0,03 0,93 0,028 1231,25 0,424 BATT-B7 16 0,12 1,47 0,176 900,45 1,43 B3 -B5 16 0,1 1,47 0,147 1021,08 1,53 DPồ3 = 22,05kw Chi phí tính toán : DA3 = DPồ3.t = 22,05 . 3000 = 66._.156 kwh đ Z3=0,3.K3+ C.DA3 = 0,3 . 49875.103+750.66156=64579,5 . 103đ đ Z3 = 64579,5 .103đ 7.2. So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án: Các tuyến cáp đã chọn vượt cấp, các TBAPX rất gần TBATT, các phương án coi như điều kiện tổn thất điện áp đã đạt yêu cầu và không đem so sánh nữa. Bảng 3-9 Phương án Ki .103đ DAi kwh Zi .103đ 1 42330 47880 48609 2 43365 54900 54184,5 3 49875 66156 64579,5 Theo bảng trên ta thấy : - Xét về mặt kinh tế thì phương án 1 có chi phí tính toán hàng năm (Z) là nhỏ nhất. - Xét về mặt kỹ thuật thì phương án 1 có tổn thất điện năng hàng năm bé nhất - Xét về mặt quản lý vận hành thì phương án 1 có sơ đồ hình tia đ thuận lợi cho vận hành, sửa chữa. Vậy chọn Phương án 1 làm phương án tối ưu của mạng cao áp. 8. Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh vận hành của phương án tối ưu: 8.1. Sơ đồ nguyên lý : (sơ đồ ở trang sau.) Tủ cao áp CD - CC MBA 10/0,4KV Tủ Aptomat tổng Tủ Aptomat nhánh Hình 3.4. Sơ đồ nối trạm biến áp phân xưởng đặt 1 MBA Tủ cao áp Máy biến áp 10/0,4KV Tủ aptômát tổng Tủ aptômát nhánh Tủ A phân đoạn Tủ áptômát Tủ aptômát tổng Máy biến áp 10/0,4KV Tủ cao áp Hình 3.5. Sơ đồ đấu nối các trạm phân xưởng đặt 2 MBA.Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn xí nghiệp 35KV MC CSV BATT BU MC TG 10 KV MCLL TG 10 KV B7 B5 B4 B3 B2 B1 CD CC B6 0,4 KV Hình 3 - 6 8.2. Các thiết bị và nguyên tắc vận hành: a. Các thiết bị: - Đường dây trên không 35kv dùng dây AC-95, có đặt máy cắt loại SF6. - Phía cao áp của trạm BATT đặt máy cắt SF6 và đầu vào trạm đặt chống sét van. - Phía hạ áp (10kv) của trạm BATT sử dụng hệ thống một thanh góp gồm hai phân đoạn, chúng được liên hệ với nhau bằng máy cắt liên lạc (MCLL). + Các máy cắt cấp 10kv được sử dụng máy cắt hợp bộ. + Trên mỗi phân đoạn ta đặt các biến điện áp 3 pha 5 trụ ( BU ). - Phía cao áp (10Kv) trạm biến áp phân xưởng dùng tủ cầu dao- cầu chì trọn bộ. - Phía hạ áp (0,4Kv) của trạm BAPX đặt Aptomat tổng (AT) và các Aptomat nhánh, trạm 2 MBA ta đặt thêm Aptomat liên lạc (ATLL). b. 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 một trong hai MBA bị sự cố hay được đưa ra sửa chữa thì các MC (CD-CC) phía cao áp và MC (AT) hạ áp sẽ cắt ra và MCLL (ATLL) sẽ được đóng lại để liên thông giữa hai phân 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 các máy biến áp phân xưởng : Bảng 3-10 Sđm,kVA UC, kv UH, kv DP0, W DPN, W UN% 1000 10 0,4 1750 13000 5,5 800 10 0,4 1400 10500 5,5 Chương IV tính toán ngắn mạch 1. Mục đích tính ngắn mạch : - Mục đích tính ngắn mạch là để chọn và kiểm tra các 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 và ta có số giả thiết sau: + Cho phép tính gần đúng điện kháng hệ thống qua công suất cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vì không biết cấu trúc của hệ thống. + Khi lập sơ đồ tính toán ta bỏ qua những phần tử mà dòng ngắn mạch không chạy qua và các phần tử có điện kháng không ảnh hưởng đáng kể như máy cắt, dao cách ly, aptomat,... + Mạng cao áp có thể tính hoặc không tính đến điện trở tác dụng. Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất là nhỏ so với hệ thống điện quốc gia, mạng điện tính toán là mạng điện hở, một nguồn cung cấp cho phép ta tính toán ngắn mạch đơn giản trực tiếp trong hệ thống có tên. + Mạng hạ áp thì điện trở tác dụng có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị dòng ngắn mạch, nếu bỏ qua trong tính toán sẽ phải sai số lớn dẫn đến chọn thiết bị không chính xác. 2. Chọn điểm tính ngắn mạch và tính toán các thông số của sơ đồ. 2.1.Chọn điểm tính ngắn mạch: - Để chọn khí cụ điện cho cấp 35kv, ta cần tính cho điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm biến áp trung tâm 35/10kv để kiểm tra máy cắt và thanh góp ở đây ta lấy SN = Scắt của máy cắt đầu nguồn. - Để chọn khí cụ điện cho cấp 10kv : + Phía hạ áp của trạm biến áp trung tâm, cần tính điểm ngắn mạch N2 tại thanh cái 10kv của trạm để kiểm tra máy cắt, thanh góp. + Phía cao áp trạm biến áp phân xưởng, cần tính cho điểm ngắn mạch N3 để chọn và kiểm tra cáp, tủ cao áp các trạm - Cần tính điểm N4 trên thanh cái 0,4kv để kiểm tra Tủ hạ áp tổng của trạm. 2.2. Tính toán các thông số của sơ đồ: BATG MC ĐDK MC BATT BAPX Cáp DCL CC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ nguyên lý . HT XHT ZD ZBATT ZBAPX ZC N1 N2 N3 N4 - Sơ đồ thay thế . Tính điện kháng hệ thống: SN : Công suất ngắn mạch của MC đầu đường dây trên không (ĐDK), SN = Scắt = . Uđm . Iđm. Máy cắt đầu đường dây trên không là loại SF6, ký hiệu 8DB10 có Uđm=36kv, Iđm = 2500 Am Icđm = 31,5 kA. đ ĐDK Loại AC -95 có r0 = 0,33W/km; x0 = 0,413 W/km; l = 5km. đ RD = r0 . l = 0,33 . 5 = 1,65 (W) XD = x0 . l = 0,413 . 5 = 2,065 (W) Máy BATT: Loại TMH có Sđm = 7500kVA, UC = 36kv; DPN = 65kw; UN% = 8. Tính RBATT và XBATT quy đổi về phía 10kV. Máy BATT: Loại TMH có Sđm = 7500kVA, UC = 36kv; DPN = 65kw; UN% = 8. Tính RBATT và XBATT quy đổi về phía 10kV. đ Các đường cáp 10kv: - Cáp từ BATT đến trạm B1 : (tra PLV-16: TKCĐ) có thông số sau: cáp có r0 = 1,47W/km; x0 = 0,128W/km; l = 0,075 km. đ RC = r0 . l = 1,47 . 0,075 = 0,11 (W) XC = x0 . l = 0,128 . 0,075 = 9,6 . 10-3 (W) Các đường cáp khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng B sau: Bảng 4-1 Đường cáp F, mm2 L, Km X0 W/km r0 W/km RC, W XC, W BATT-B1 16 0,075 0,128 1,47 0,11 9,6,10-3 BATT-B2 16 0,18 0,128 1,47 0,26 0,023 BATT-B3 16 0,21 0,128 1,47 0,31 0,027 BATT-B4 16 0,13 0,128 1,47 0,19 0,017 BATT-B5 16 0,12 0,128 1,47 0,18 0,015 BATT-B6 25 0,03 0,118 0,93 0,028 3,54.10-3 BATT-B7 16 0,12 0,128 1,47 0,18 0,015 Trạm biến áp phân xưởng : Các trạm BAPX ta chọn 2 loại MBA do ABB sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. - Loại 800 KVA có: Uc =10kv, UH =0,4kv, DP0 =1,4kw; DPN = 10,5kw; UN% =5,5. đ - Loại 100KVA có: Uc =10kv, UH = 0,4kv, DP0 =1,75kw; DPN = 13kw; UN% =5,5. đ - Các máy BAPX khác được tính tương tự, kết quả ghi trong bảng sau Bảng 4-2 Máy biến áp Sđm kVA DPN kw UN% RB, W XB, W B1 1000 13 5,5 2,08.10-3 8,8.10-3 B2 1000 13 5,5 2,08.10-3 8,8.10-3 B3 800 10,5 5,5 2,63.10-3 0,011 B4 800 10,5 5,5 2,63.10-3 0,011 B5 800 10,5 4,5 2,63.10-3 0,011 B6 1000 13 5,5 2,08.10-3 8,8.10-3 B7 800 10,5 5,5 2,63.10-3 0,011 3. Tính toán dòng ngắn mạch: Ngắn mạch tại điểm N1 : HT XHT ZD N1 - Sơ đồ thay thế Ta có : - - ixk1 = - SN1 = Tính ngắn mạch tại điểm N2 : HT XHT ZBT N2 ZD - Sơ đồ thay thế Ta có : RS2 = R1QĐ + RBTQĐ = 0,133 + 0,116 = 0,249 (W) RS2 = R1QĐ + RBTQĐ = 0,224 + 1,07 = 1,294 (W) - ixk2 = S N2 = Ngắn mạch tại N3: HT XHT ZBT N3 ZD ZC1 - Sơ đồ thay thế - Tính IN3 cho tuyến BATT - B1: Ta có : R3 = RS2 + RC1 = 0,249 + 0,11 = 0,36 (W) R3 = RS2 + XC1 = 1,294 + 9,6 . 10-3 = 1,304 (W) đ - ixk3-C1 = - SN3 = Tính tương tự cho các đường cáp khác, kết quả được ghi trong bảng sau. Bảng 4-3 Đường cáp R3, W x3, W IN3, kA ixk3; kA SN3 MVA BATT-B1 0,36 1,304 4,48 11,4 197 BATT-B2 0,51 1,32 4,28 10,89 188,62 BATT-B3 0,56 1,32 4,23 10,77 186,54 BATT-B4 0,44 1,31 4,38 11,5 199,18 BATT-B5 0,43 1,31 4,39 11,18 193,64 BATT-B6 0,29 1,3 4,55 11,58 200,57 BATT-B7 0,43 1,31 4,39 11,18 193,64 Ngắn mạch tại N4: HT XHT ZBT N4 ZD ZC ZBX - Sơ đồ thay thế đ - ixk4 = - SN4 = Tính tương tự cho các tuyến còn lại ta có bảng sau: Bảng 4-4 Đường cáp R4, W X4, W IN4, kA ixk4; kA SN4 MVA BATT-B1 2,6.10-3 0,01 22,35 56,89 15,48 BATT-B2 2,8.10-3 0,01 22,24 56,61 15,41 BATT-B3 3,44.10-3 0,013 17,17 43,7 11,89 BATT-B4 3,27.10-3 0,013 17,23 43,86 11,94 BATT-B5 3,25.10-3 0,013 17,235 43,87 11,94 BATT-B6 2,5.10-3 0,011 20,47 52,11 14,18 BATT-B7 3,25.10-3 0,013 17,235 43,87 11,94 4. Chọn và kiểm tra thiết bị: 4.1. Chọn và kiểm tra máy cắt . Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kv : UđmMC ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.MC ³ Icb - Dòng điện cắt định mức, kA : Iđm.cắt ³ IN - Dòng ổn định động, kA : Iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt : tđm.nh³ IƠ a. Chọn máy cắt đường dây trên không 35kV: - Chọn máy cắt SF6 loại 8DB10 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm, kv Iđm, A Iđm.C, kA iđ, kA 8DB10 35 2500 31,5 80 - Kiểm tra: Iđm.MC ³ Icb =104 (A) Iđm.cắt ³ IN = 6,6 (KA) iđm.đ ³ ixk = 16,8 (kA) Máy cắt có dòng định mức Iđm > 1000A do đó không phải kiểm tra dòng ổn định nhiệt. b. Chọn máy cắt hợp bộ 10kv : - Các máy cắt nối vào thanh cái 10kv chọn cùng một loại SF6, ký hiệu 8DC11 do SIEMENS chế tạo có bảng thông số sau: Loại Uđm,kV Iđm, A Iđm.C, 2s kA iđ, kA 8DC11 12 1250 25 63 - Kiểm tra : Iđm.MC ³ Icb = 364,72 (A) Iđm.cắt ³ IN = 4,55 (kA) iđm.đ ³ ixk = 11,58 (KA) 4.2. Chọn và kiểm tra dao cách li cấp 35 kV: Điều kiện chọn và kiểm tra: - Điện áp định mức, kV : UđmDCL ³ Uđm.m - Dòng điện lâu dài định mức, A : Iđm.DCL ³ Icb - Dòng ổn định động, kA : iđm.đ ³ ixk - Dòng ổn định nhiệt, kA : tđm.nh.I2 đm.nh ³ tqđ.I2Ơ Chọn dao cách li đặt ngoài trời, lưỡi dao quay trong mặt phẳng nằm ngang loại 3DE do SIEMENS chế tạo: Loại Uđm, kv Iđm, A INt, kA IN max, kA 3DC 36 1000 25 60 - Kiểm tra: UđmDCL ³ Uđm.m = 35 kV Iđm.DCL ³ Icb =104 A IN max ³ ixk = 16,8 kA 4.3. Chọn tủ cao áp trọn bộ cấp 10kv : - Chọn tủ cao áp trọn bộ, có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6 do SIEMENS chế tao, loại 8DH10 Loại tủ Uđm, kV Iđm, A INt, kA IN max, kA Thiết bị 8DH10 12 200 25 25 Dao cắt phụ tải Cầu chì 4.4 Chọn và kiểm tra cáp : Chọn 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, 1lõi mm2 Hình dạng ICP, 250c A IN, 1s kA Uđm, kV BATT-B1,2,6 25 Vặn xoắn 140 3,37 10 BATT-B3,4,5,7 16 Vặn xoắn 110 2,28 10 - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: Trong đó : a- hệ số nhiệt độ, với đồng a=7. tqđ- thời gian qui đổi, s. - Ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện được coi là ngắn mạch xa nguồn: IƠ=I” do đó thời gian qui đổi lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch. tqđ = tnm = tbv + tmc . Ta lấy: + Thời gian tác động của bảo vệ : tbv =0,02 s + Thời gian tác động của máy cắt :tmc =0,1 s đ Thời gian quy đổi tqđ =0,12 s. - Ta chỉ cần kiểm tra cho tuyến cáp nào có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tuyến cáp BATT-B6 có dòng ngắn mạch lớn nhất IN3 = 4,55KA. Fmin= à. IN3 max= 7 . 4,55 .=11mm2 < F =16mm2 - Cáp được chọn vượt cấp và có độ dài ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp và dòng cho phép. 4.5. Chọn và kiểm tra Aptomat . - Với trạm 2 MBA ta đặt 2 tủ aptomat tổng, 2 tủ aptomat nhánh và 1 tủ aptomat phân đoạn. - Với trạm 1MBA ta đặt 1 tủ aptomat tổng và 1 tủ aptomat nhánh. - Mỗi tủ aptomat nhánh đặt 2 aptomat. Aptomat được chọn theo dòng làm việc lâu dài: - Với aptomat tổng sau máy biến áp, để dự trữ có thể chọn theo dòng định mức của MBA. - Aptomat phải được kiểm tra khả năng cắt ngắn mạch : ICắt đm ³ IN Dòng qua các aptomat: - Dòng lớn nhất qua aptomat tổng, MBA 1000 kVA - Dòng lớn nhất qua aptomat tổng, MBA 800 kVA Bảng 4-5 Trạm biến áp Loại Số lượng Uđm ( V ) Iđm (A) ICắt (kA) I”N4 (kA) B1,B2 (2x1000 KVA) CM1600N C801N 3 4 690 690 1600 800 50 25 22,35 B6 (1 x 1000KVA) CM1600N C801N 1 2 690 690 1600 800 50 25 20,47 B3, B4, B5 (2 x 800 KVA) C801N NS400N 3 4 690 690 800 400 25 10 17,24 B7 (1 x 800KVA) C801N NS400N 1 2 500 500 800 400 25 10 17,24 4.6. Chọn và kiểm tra thanh dẫn: - Thanh dẫn cấp điện áp 10kv được chọn thanh dẫn đồng cứng. Chọn thanh dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: K1 . K2 . ICP ³ Icb. - Thanh dẫn đặt nằm ngang : K1=0,95. - K2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ. Trong đó : qcp =700c : nhiệt độ cho phép lớn nhất khi làm việc bình thường. q0 =250c : nhiệt độ môi trường thực tế. đ K2 = 0,88 - Chọn Icb theo điều kiện quá tải của máy biến áp: Chọn thanh dẫn đồng, tiết diện tròn 40x5, có dòng Icp =700(A) Kiểm tra điều kiện ổn định động: dcp ³ dtt a h b - Lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch : Trong đó : l =100cm : khoảng cách giữa các sứ . a =50cm : khoảng cách giữa các pha. ixk : dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha, A ta có : ixk =.1,8 . I”N2 =.1,8 . 4,6 = 11,71.103 A đ Ftt =1,76.10-8..(11,71.103 )2 = 4,83 KG. - Mô men uốn : - ứng suất tính toán : (cm3) Thanh dẫn có b =0,5cm ; h = 4cm đ ứng suất cho phép của thanh dẫn đồng dcp=1400kG/cm2 đ dcp >> dtt= 36,23(kG/cm2). Kiểm tra ổn định nhiệt : Ta có: a =7; IƠ= 4,6 (KA); tqđ = 0,12s đ a. IƠ= 7 . 4,6 . = 11,15 mm2 . đ S =40 . 5 = 200mm2>> 11,15mm2 . 4.7. Chọn và kiểm tra sứ : Ftt Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo loại OШH-10-500(ШH-10) Có Uđm =10kv, Fph =500 KG. - Kiểm tra ổn định động : Fcp ³ Ftt. Thanh dẫn đặt nằm ngang nên lực tác động cho phép trên đầu sứ là Fcp=0,6Fph đ 0,6 Fph ³ Ftt . đ , sứ chọn thoã mãn. 4.8. Chọn biến dòng điện BI - Chọn biến dòng do SIEMENS chế tạo loại 4MA72 có thông số kỹ thuật cho ở bảng sau. Ký hiệu Uđm kV Uchịu đựng kV Uchịu áp xung kV I1 đm A I2.đm A Iôđ.động kA 4MA72 12 28 75 20 - 2500 1 hoặc 5 120 4.9. Chọn máy biến áp BU - Chọn máy biến điện áp 3 pha 5 trụ do Liên Xô chế tạo loại HTM-10 có các thông số kỹ thuật sau: Loại Uđm, V Công suất định mức theo cấp chính xác VA Sđm VA Sơ cấp Thứ cấp 0,5 1 3 HTM-10 10000 100 120 120 200 1200 Chương V thiết kế mạng đIện động lực phân xưởng sửa chữa cơ khí. 1. Sơ đồ cung cấp mạng điện phân xưởng 1.1. 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 sự 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. 1.2. Các hình thức đi dây và phạm vi sử dụng của sơ đồ . Mạng điện phân xưởng thường dùng hai dạng 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 phương 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. - Từ những ưu khuyết điểm trên ta dùng sơ đò hỗn hợp của hai dạng sơ đồ trên để cấp điện cho phân xưởng. - Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trong xưởng đặt một 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 một tủ chiếu sáng. Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. + Đặt tại tủ phân phối của trạm biến áp một aptomat đầu nguồn , từ đây dẫn điện về phân xưởng bằng đường cáp ngầm. + Tủ phân phối của xưởng đặt một aptomat tổng đầu vào và 6 aptomat 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 cầu dao - cầu chì, các nhánh ra đặt cầu chì. + Trong một nhóm phụ tải, các phụ tải có công suất lớn thì được cấp bằng đường cáp hình tia, còn các phụ tải có công suất bé thì có thể gộp thành nhóm và được cung cấp bằng đường cáp trục chính. + Các cầu chì trong tủ động lực chủ yếu bảo vệ ngắn mạch đồng thời làm dự phòng cho bảo vệ quá tải của khởi động từ. 1.3. Xác định vị trí tủ phân phối và tủ động lực cho phân xưởng Vị trí tủ phân phối và tủ động lực được xác định theo nguyên tắc chung sau: Gần tâm phụ tải Thuận tiện cho việc lắp đặt vận hành Không ảnh hưởng đến giao thông đi lại. Phù hợp với phương thức lắp đặt và vận hành. Công thức xác định vị trí của tủ . Trong đó : + M (x0;y0) là vị trí đặt tủ + Pi: công suất đặt của thiết bị (công suất tính toán của nhóm thiết bị). + xi;yi : toạ độ của thiết bị (hay tủ động lực). a) Xác định vị trí tủ động lực: Tủ động lực 1(ĐL1): vị trí tủ ĐL1 là M1 (x1;y1) = M1(5,62; 1,83) ~ ~ ~ TPP TĐL1 ~ ~ TĐL2 ~ TĐL3 ~ ~ ~ TPL4 a) ~ TPP Phụ tải b) TPP c) ~ ~ ĐL1 ~ ~ ~ ĐL2 ~ ĐL3 ~ ~ ĐL3 ~ ~ Hình 5.1. Một số sơ đồ cấp điện. a - Sơ đồ hình tia. b- Sơ đồ đường dây trục chính. c - Sơ đồ hình tia và liên thông. Các tủ động lực được chọn loại một mặt thao tác do đó để đảm bảo nguyên tắc chung các tủ được áp sát vào tườngđ vị trí tủ ĐL1tại M1(5,0,0). Xác định tương tự cho các tủ động lực khác ,được các vị trí tương ứng : M2(9,9; 7,0); M3(14,5; 7,0); M4(12,0; 1,0); M5(21,0; 2,0) b. Xác định vị trí trọng tâm phụ tải phân xưởng: đ M0 (13, 57; 3,41), vị trí này nằm ở giữa đường đi nên ta dịch chuyển tủ phân phối đến vị trí mới M0’(12; 4,5). 2. Chọn thiết bị cho tủ phân phối và tủ động lực : 2.1. Tủ phân phối : Tủ phân phối của phân xưởng được lắp đặt 1 aptomat tổng và 6 aptomat nhánh, chọn loại tủ có một mặt thao tác do hãng SAREL của Pháp chế tạo. AT A6 A1 - Chọn aptomat tổng : Chọn theo dòng làm việc lâu dài Chọn aptomat tổng loại NS630N có Iđm= 630A. - Aptomat đầu nguồn đặt tại trạm biến áp phân xưởng được chọn như aptomat tổng loại NS630N. Chọn aptomat nhánh: Để đồng bộ ta chọn cùng một loại aptomat cho các nhánh và chỉ cần chọn cho nhánh có dòng làm việc lớn nhất. Chọn aptomat loại NS250N có Iđm=250A. - Bảng thông số kỹ thuật của các aptomat Loại Số cực Uđm ,V Iđm ,A Icắt N , kA NS630N 3 690 630 10 NS250N 3 690 250 8 2.2. Tủ động lực. Chọn tủ động lực đầu vào có đặt cầu dao- cầu chì và có 8 đầu ra, tủ có một mặt thao tác do SIEMEN chế tạo. CDT CCT CC8 CC1 - Điều kiện chung cho tất cả các loại cầu chì là: Iv0 > Idc. - Chọn cầu chì cho phụ tải không phải động cơ : Idc ³Ilv.max - Chọn cầu chì cho phụ tải động cơ : + Cầu chì nhánh cấp điện cho 1 động cơ, chọn theo 2 điều kiện: + Cầu chì nhánh cấp điện cho 2 hoặc 3 động cơ, chọn theo 2 điều kiện: Cầu chì tổng (CCT) cấp điện cho cả nhóm động cơ, chọn theo 3 điều kiện : + Điều kiện chọn lọc ,Idc của cầu chì phải lớn hơn ít nhất 2 cấp so với Idc của cầu chì nhánh lớn nhất. Trong đó : + Itt.nhóm : dòng tính toán của nhóm phụ tải + Idc : dòng chảy của cầu chì + Iđm.Đ dòng định mức của động cơ + Kmm : hệ số mở máy . + Imm.max : dòng mở máy lớn nhất + Ksd : hệ số sử dụng + a : Hệ số tính toán, phụ thuộc đặc điểm của mạng. Đối với động cơ không đồng bộ thì Kmm=5á7 Các máy công cụ coi khởi động không tải lấy a=2,5 , máy biến áp hàn khởi động có tải lấy a=1,6 Chọn cầu chì cho tủ ĐL1 (nhóm 1) Cầu chì bảo vệ máy cưa kiểu đai 1kW Chọn Idc =60A Cầu chì bảo vệ búa hơi để rèn 28kw Chọn Idc=150A Cầu chì bảo vệ lò rèn 4,5kw Chọn Idc=25A Cầu chì bảo vệ quạt lò 2,8 kw Chọn Idc=20A Cầu chì bảo vệ quạt thông gió 2,5 kw Chọn Idc=20A Cầu chì bảo vệ dầm treo Palăng điện 4,85 kw Chọn Idc=30A Cầu chì bảo vệ máy mài sắc 3,2 kw Chọn Idc=20A Cầu chì tổng của tủ ĐL1. Để đảm bảo tính chọn lọc, ta chọn Idc = 250 (A) (vì để đảm bảo tính chọn lọc). Các tủ động lực khác tính chọn Idc cầu chì tương tự , kết quả được ghi trong bảng 5-3 (ở trang sau) 3. Chọn cáp cho mạng phân xưởng. Cáp hạ áp được chọn phải đảm bảo các nguyên tắc chung sau: + Phát nóng . + Tổn thất điện áp + Tiết diện phải phù hợp với các thiết bị bảo vệ chúng. 3.1. Chọn cáp từ trạm biến áp đến phân xưởng. Theo điều kiện phát nóng: Khc.Icp ³ Itt.PX (1) Cáp được bảo vệ bằng aptomat. (2) 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. + a = 1,5 : đối với khởi động nhiệt . a = 4,5 : đối với khởi động điện từ . Dòng Ikđ được chọn theo dòng khởi động nhiệt , Ikđ.nhiệt ³ Iđm.aptomat . Để an toàn thường lấy Ikđ.nhiệt =1,25Iđm.aptomat và a =1,5. Cáp được bảo vệ bằng aptomat loại NS630N có Iđm=630A, và đi từng tuyến riêng trong hầm cáp, Khc = 1 ta có Ikđ.nhiệt=1,25.630 = 787,5A => => Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LEN chế tạo, ký hiệu 4G300 có Icp = 621A. Kiểm tra điều kiện 1: Icp ³ Itt .PX = 616A. 3.2. Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực: Chọn cáp từ TPP-ĐL1 - Ta cũng chọn theo điều kiện (1) và (2) ở trên . Cáp được bảo vệ bằng aptomat loại NS250N có Iđm = 250A, và đi riêng từng tuyến trong đất , Khc = 1 Để an toàn ta chọn Ikđ.nh = 1,25Iđm.aptomat và a = 1,5 . => dòng khởi động nhiệt Ikđ.nh = 1,25.250 = 312,5A Ta có : Chọn cáp đồng 4 lõi 4G70 có Icp = 254 A. Kiểm tra điều kiện : Khc.Icp ³ Itt.nhóm =>. Cáp chọn thoả mãn. Chọn tương tự các tuyến khác, kết quả ghi trong bảng sau : B 5-1 Tuyến cáp Itt ,A FCáp ,mm2 Icp ,A PP-ĐL1 84 70 254 PP-ĐL2 77,65 70 254 PP-ĐL3 194 70 254 PP-ĐL4 197 70 254 PP-ĐL5 153,5 70 254 3.3. Chọn cáp từ tủ động lực đến từng thiết bị Điều kiện chọn : Trong đó: + Mạng động lực bảo vệ bằng cầu chì a=3 + Dòng dây chảy Idc của cầu chì bảo vệ đã được chọn ở trên. + Tủ có 8 lộ ra ,ta có Khc=0,7 Chọn cáp cho nhóm phụ tải 1 . Dây cáp từ tủ ĐL1 đến búa hơi để rèn 10kw. Chọn cáp loại 4G4 là loại cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có Icp = 53A; Idc = 60A. + Kiểm tra điều kiện :0,7 . 53 = 37,1 > 25,32 (A) + Kết hợp với Idc = 60(A) ta có: Chọn cáp từ tủ ĐL1 đến búa hơi để rèn 2,8kW. - Chọn cáp loại 4G25 có Icp= 144A ; Idc = 150A. + Kiểm tra điều kiện : 0,7 . 144 = 100,8 > 70,9 (A) + Kết hợp với Idc = 150A có: - Chọn cáp từ tủ ĐL1 đến lò rèn 4,5kw. Chọn cáp 4G1,5 có Icp = 31 (A); Idc = 25A. + Kiểm tra điều kiện: 0,7 . 31 = 21,7 > 11,4 (A) + Kết hợp với Idc = 25A. Có: - Chọn cáp từ tủ ĐL1 đến dầm treo palăng điện 4,85kw. Chọn cáp 4G1,5 có Icp = 31(A); Idc = 20A. + Kiểm tra điều kiện: 0,7 . 31 = 21,7 > 12,88 (A) + Kết hợp với Idc = 20A. Có: - Dây từ ĐL1 đến các động cơ khác đều có công suất bé hơn 4,85 kw, tất cả đều chọn cáp 4G1,5. Các nhóm khác cũng chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 5-2 Tên máy Phụ tải Cầu chì Dây dẫn Pđm, kw Iđm, A Mã hiệu Idc, A Mã hiệu Fc, mm2 Icp, A 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhóm 1 Búa hơi để rèn 10x2 25,32x2 PH-2-100 60 4G4 4 53 Búa hơi để rèn 28 70,9 PH-2-250 150 4G25 25 144 Lò rèn 4,5x2 11,4x2 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Quạt lò 2,8 7,1 HPH-40 20 4G2,5 2,5 41 Quạt thông gió 2,5 6,33 HPH-40 20 4G1,5 1,5 31 Dầm treo palăng điện 4,85 12,28 PH-2-100 30 4G2,5 2,5 41 Máy mài sắc 3,2 8,1 HPH-40 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 70,35 178,15 PH-2-400 250 Nhóm 2 Búa hơi để rèn 28 70,9 PH-2-250 150 4G35 35 174 Lò rèn 6 15,19 PH-2-100 40 4G2,5 2,5 41 Máy ép ma sát 10 25,32 PH-2-100 60 4G6 6 66 Lò điện 15 22,79 PH-2-100 40 4G4 4 53 Quạt ly tâm 7 17,73 PH-2-100 50 4G4 4 53 Máy biến áp 2,2x2 5,57x2 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Tổng 70,4 163,07 PH2-400 250 Nhóm 3 Lò băng chạy điện 30 75,97 PH-2-250 200 4G50 50 206 Lò điện 20 30,38 PH-2-100 40 4G6 6 66 Máy mài sắc 0,25 0,63 HPH-40 20 4G1,5 1,5 31 Thiết bị cao tần 80 127,9 PH-2-250 250 4G50 50 192 Thiết bị đo bi 23 58,24 PH-2-250 120 4G25 25 144 Máy cưa đai 4,5 11,40 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Máy bào gõ 4,5 11,40 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Tổng 162,25 390,61 PH-2-600 400 Tên máy Phụ tải Cầu chì Dây dẫn Pđm, kw Iđm, A Mã hiệu Idc, A Mã hiệu Fc, mm2 Icp, A 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhóm 4 Lò điện hoá cứng linh kiện 90 143,93 PH-2-250 200 4G-35 35 174 Lò điện 30 45,58 PH-2-100 80 4G10 10 87 Lò điện để rèn 36 57,57 PH-2-100 80 4G10 10 87 Bể dầu 4 10,13 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Bể dầu có tăng nhiệt 3 7,6 HPH-40 20 4G1,5 1,5 31 Máy đo độ cứng đầu côn 0,6 1,52 HPH-40 10 4G1,5 1,5 31 Cầu trục có palăng điện 1,3 3,30 HPH-40 20 4G1,5 1,5 31 Tổng 164,9 387,19 PH-2-600 400 Nhóm 5 Lò điện 20 30,38 PH-2-100 40 4G4 4 53 T,bi tôi bánh răng 18 45,58 PH-2-100 100 4G16 16 113 Máy nén khí 45 113,95 PH-2-250 250 4G70 70 254 Máy khoan 3,2 8,1 HPH-40 25 4G1,5 1,5 31 Máy bào gỗ 7 17,73 PH-2-100 40 4G4 4 53 Máy cưa tròn 7 17,73 PH-2-100 40 4G4 4 53 Quạt gió trung áp 9 22,79 PH-2-100 50 4G6 6 66 Quạt gió số 9,5 12 30,39 PH-2-100 80 4G10 10 87 Quạt số 14 18 45,58 PH-2-100 100 4G16 16 113 Tổng 139,2 332,24 PH-2-600 400 Chương VI tính bù công suất phản kháng cho lưới đIện Xí nghiệp Phần lớn hộ công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất phản kháng là: động cơ không đồng bộ, tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng của mạng điện xí nghiệp, máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. Đường dây và các thiết bị khác tiêu thụ khoảng 10%,... tùy thuộc vào thiết bị điện mà xí nghiệp có thể tiêu thụ một lượng công suất phản kháng nhiều hay ít. Truyền tải một lượng công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp sẽ gây ra tổn thất điện áp, tổn thất tổn thất điện năng lớn và làm giảm khả năng truyền tải trên các phần tử của mạng điện do đó để có lợi về kinh tế - kỹ thuật trong lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên hoặc đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosj làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thống điện . - Nâng cao hệ số công suất tự nhiên bằng cách : + Thay các động cơ non tải bằng các động có công suất nhỏ hơn. + Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên non tải. + Hạn chế động cơ không đồng bộ chạy không tải. + Thay động cơ không đồng bộ bằng động cơ đồng bộ. - Nếu tiến hành các biện pháp trên để giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ mà hệ số công suất của xí nghiệp vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải dùng biện pháp khác đặt thiết bị bù công suất phản kháng. 1. Xác định dung lượng bù 1.1. Tính hệ số Cosjtb của toàn xí nghiệp. Công thức : Trong đó : + Ptt.Pxi : công suất tính toán của phân xưởng thứ i. Theo Bảng 2-4 (chương 2) ta có : đ Cosjtb .XN =0,75. Hệ số Cosj tối thiểu do nhà nước quy định là từ (0,85á 0,9), như vậy ta phải bù công suất phản kháng cho xí nghiệp để nâng cao hệ số Cosj. 1.2. Tính dung lượng bù tổng của toàn xí nghiệp : Công thức tính : Qbồ = Ptt.XN ( tgj1 - tgj2 ) Trong đó : + tgj1 : tương ứng với hệ số Cosj1 trước khi bù. + tgj2 : tương ứng với hê số Cosj2 cần bù, ta bù đến Cosj2 đạt giá trị quy định không bị phạt từ (0,85 á 0,95) ta bù đến Cosj2 = 0,9. Cosj1 = 0,75 đ tgj1=0,882 Cosj2 = 0,9 đ tgj2=0,484 đ Qbồ = 5872,79 ( 0,882 - 0,484) = 2337,37 (KVAR) ô Qbồ = 2337,37 KVAR 2. Chọn vị trí đặt và thiết bị bù. 2.1. Vị trí đặt thiết bị bù . Về nguyên tắc để có lợi nhất về mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng cho đối tượng dùng điện là đặt phân tán các bộ tụ bù cho từng động cơ điện, tuy nhiên nếu đặt phân tán quá sẽ không có lợi về vốn đầu tư, lắp đặt và quản lý vận hành . Vì vậy việc đặt thiết bị bù tập trung hay phân tán là tuỳ thuộc vào cấu trúc hệ thống cấp điện của đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù ở phía hạ áp của trạm biến áp phân xưởng tại tủ phân phối. Và ở đây ta coi giá tiền đơn vị (đ/KVAR) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị tổn thất điện năng qua máy biến áp. 2.2. Chọn thiết bị bù . Để bù công suất phản kháng cho xí nghiệp có thể dùng các thiết bị bù sau: Máy bù đồng bộ : + Có khả năng điều chỉnh trơn. + Tự động với giá trị công suất phản kháng phát ra (có thể tiêu thụ công suất phản kháng). + Công suất phản kháng không phụ thuộc điện áp đặt vào, chủ yếu phụ thuộc vào dòng kích từ + Giá thành cao. + Lắp ráp, vận hành phức tạp. + Gây tiếng ồn lớn. + Tiêu thụ một lượng công suất tác dụng lớn . Tụ điện : + Tổn thất công suất tác dụng ít + Lắp đặt, vận hành đơn giản, ít bị sự cố + Công suất phản kháng phát ra phụ thuộc vào điện áp đặt vào tụ. + Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ. + Giá thành rẻ. + Công suất phản kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi được. + Thời gian phục vụ, độ bền kém. Theo phân tích ở trên thì thiết bị Tụ bù thường được dùng để lắp đặt để nâng cao hệ số công suất cho các xí nghiệp. 3. Tính toán phân phối dung lượng bù 35KV 10KV BATT QbS Cáp BAPXi 0,4KV Pi+JQi Qbi - Sơ đồ nguyên lý đặt thiết bị bù : 10KV RCi RBi 0,4KV QbS (Qi - Qbi) - Sơ đồ thay thế . Tính dung lượng bù cho từng mạch : Công thức: phân phối dung lượng bù cho một nhánh của mạng hình tia. ( KVAR ) Trong đó: + Qi : công suất phản kháng tiêu thụ của nhánh i . (KVAR) + QXN : công suất phản kháng toàn xí nghiệp (KVAR) + Qbồ : công suất phản kháng bù tổng (KVAR) Điện trở tương đương của toàn mạng : Trong đó : + Ri = ( RC.i + RB.i ): Điện trở tương đương của nhánh thứ i . ( W ) + RC.i : điện trở cáp của nhánh thứ i. ( W ). + : điện trở của máy biến áp phân xưởng . Điện trở tương đương của nhánh BATT- B1: (ĐD kép) Điện trở tương đương của nhánh BATT- B7: (ĐD đơn) Điện trở các nhánh khác tính tương tự, kết quả ghi trong bảng Bảng 5-3 Tên nhánh RCi, W RBi, W Ri = RCi + RBi, W BATT-B1 0,11 1,3 0,71 BATT-B2 0,26 1,3 0,78 BATT-B3 0,31 1,64 0,96 BATT-B4 0,19 1,64 0,92 BATT-B5 0,18 1,64 0,91 BATT-B6 0,028 1,3 1,33 BATT-B7 0,18 1,64 1,82 BATT QbS RC1 RC2 RC3 RC4 RC5 RC6 RC7 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 Qb1 Q1 Qb2 Q2 Qb3 Q3 Qb4 Q4 Qb5 Q5 Qb6 Q6 Qb7 Q7 Hình 7-1. Sơ đồ thay thế mạng cao áp xí nghiệp dùng để tính toán công suất bù tại thanh cái hạ áp các trạm biến áp PX. Tính công suất bù Qb1 cho nhánh BATT-B1. Tính tương tự công suất bù cho các nhánh khác, kết quả ghi trong bảng sau: Bảng 5-4 Tên nhánh Qi, KVAR QXN, KVAR Qbồ, KVAR Qb.i, KVAR BATT-B1 673,37 5279,04 2337,37 97,47 BATT-B2 1029,42 5279,04 2337,37 505,2 BATT-B3 662,91 5279,04 2337,37 236,98 BATT-B4 503,87 5279,04 2337,37 59,42 BATT-B5 649,84 5279,04 2337,37 200,51 BATT-B6 982,53._.