Nội dung

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trong xu thế hội nhập, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Trong quá trình phát triển đó, điện năng đóng vai trò rất quan trọng. Nó là một dạng năng lượng đặc biệt, có rất nhiều ưu điểm như: dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác( như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…), dễ dàng truyền tải và phân phối… Do đó ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, Cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội ngày càng được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… tăng lên không ngừng. Để đảm bảo những nhu cầu to lớn đó, chúng ta phải có một hệ thống cung cấp điện an toàn và tin cậy. Với: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí”, sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Đặng Hoàng Anh và tài liệu tham khảo - Hệ thống cung cấp điện : Ts. Trần Quang Khánh - Bài tập cung cấp điện : Ts. Trần Quang Khánh - Thiết kế cấp điện :Ts Vũ Văn Tẩm-Ts Ngô Hồng Quang - Giáo trình cung cấp điện: Ninh Văn Nam (chủ biên)- Hà Văn Chiến –Nguyễn Quang Thuấn. Đến nay, về cơ bản chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do trình độ và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để bài làm này của chúng em được hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp chúng em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng 1 nhiệm vụ công tác sau này. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 21 tháng 3 năm 2016 Sinh viên thực hiện: Nhóm 1:Trần Việt Hoàng; Phạm Văn Lợi; Nguyễn Xuân Long. 2 1. Tính toán phụ tải điện 1.1. Phụ tải chiếu sáng 1.1.1. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng nhất phải quan tâm là đáp ứng các yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý cùng sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan hoàn cảnh. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không bị loá mắt - Không loá do phản xạ - Không có bóng tối - Phải có độ rọi đồng đều - Phải đảm bảo độ sáng đủ và ổn định - Phải tạo ra được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày. Các hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp ( kết hợp giữa cục bộ và chung ). Do yêu cầu thị giác cần phải làm việc chính xác, nơi mà các thiết bị cần chiếu sáng mặt phẳng nghiêng và không tạo ra các bóng tối sâu thiết kế cho phân xưởng thường sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp. Chọn loại bóng đèn chiếu sáng gồm 2 loại: bóng đèn sợi đốt và bóng đèn huỳnh quang. Các phân xưởng thường ít dung đèn huỳnh quang vì đèn huỳnh quang có tần số là 50Hz thường gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, nguy hiểm cho người vận hành máy, dễ gây ra tai nạn lao động. Do đó người ta thường sử dụng đèn sợi đốt cho các phân xưởng sửa chữa cơ khí. Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật . Xác định kích thước của phân xưởng 3 Phân xưởng có kích thước như sau : rộng a=24m, dài b=36m, cao h=7m Tham khảo bảng hệ số phản xạ (GT cung cấp điện _TS Quyền Huy Ánh bảng 10.5 trang 159 về công nghiệp nhẹ), ta xác định được các hệ số phản xạ của trần, tường và sàn lần lượt là 50%, 30% và 10%. Ta chọn loại đèn Metal Halide có hiệu suất sáng lớn và chỉ số hoàn màu cao, phù hợp với chiếu sáng công nghiệp. Chọn loại đèn có thông số như sau: P = 150W, quang thông Φ = 11250 lm, loại chóa chiếu sâu, vỏ nhôm, mỗi bộ có một bóng Chọn chiều cao treo đèn (khoảng cách từ trần đến đèn) là 1m, chiều cao làm việc là 0,8m, ta tính được độ cao treo đèn tính toán là: Htt = 7-1-0,8 = 5,2m Ta tính được chỉ số phòng i: a∗b 24∗36 I ¿ Htt∗( a+b ) = 5,2∗( 24+36 ) = 2,8 ≈ 3 Từ đây tham khảo GT cung cấp điện_TS Quyền Huy Ánh bảng 10.4. Đặc tuyến phân bố cường độ sáng một số đèn thông dụng trang 149 ta xác định được hệ số sử dụng CU = 92% Ta chọn được : Môi trường sử dụng trung bình và chế độ bảo trì là 12 tháng Hệ số mất mát ánh sáng: LLF = 0,61 ( Trang 161 GT cung cấp điện_Quyền Huy Ánh) Hệ số mất mát ánh sáng được xác định theo biểu thức: LLF = LLD.LDD.BF.RSD ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng, LDD là hệ số suy hao quang thông do bụi, BF là hệ số cuộn chấn lưu, RSD là hệ số suy hao phản xạ của phòng do bụi. Độ rọi yêu cầu: Eyc = 150lx (phân xưởng lắp ráp cơ khí chi tiết trung bình – nhỏ) · Tính số bộ đèn sử dụng 4 n= Eyc∗a∗b 150∗24∗36 = ≈ 20bộ Φ∗CU ∗LLF 11250∗0.92∗0.61 Phân bố đèn: ta chọn 20 bộ đèn phân bố theo diện tích phân xưởng thành 4 hàng và 5 cột như sau: Hình 1: Sơ đồ phân bố đèn trong phân xưởng Kiểm tra độ rọi đồng đều: ta kiểm tra theo hai chỉ số α và β α= β khoảngcáchgiữa 2 đèn Htt ¿ = 0,8 khoảngcáchgiữadãyđènvàtường khoảng cách giữa 2 đèn → 1,8 = 0,3 (đèn HID – trần cao) → 0,5 Theo chiều rộng ta tính được: α= 6,67 =1,28 5,2 β= 2 =0,3 6,67 Theo chiều dài ta tínhđược α= 6,2 =1,44 5,2 Phụ tải nhóm chiếu sáng Từ kết quả thiết kế chiếu sáng ta tính được phụ tải chiếu sáng 5 tính toán của phân xưởng. Pcs =k dt∗N∗P đ =1∗20∗150=3000 ( W )=3( kW ) Trong đó: kđt : hệ số đồng thời của phụ tải chiếu sáng N : số bóng cần thiết Pđ : công suất mỗi bóng đèn được lựa chọn. Vì dùng loại đèn Metal Halide nên hệ số cosφ= 1. Do đó, ta có công suất toàn phần của nhóm chiếu sáng là: Scs = Pcs 3 = =3 ( kVA ) ; cosφ 1 Qcs = 0 (kVAr) 1.2. Phụ tải thông gió làm mát a) Phụ tải thông gió Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là: Q= n*V= 6*24*36*7= 36288 (m3) Trong đó: n là số lần làm tươi trên 1h, V là thể tích khí. Với số liệu cho: MODEL : DLHCV40-PG4SF có lượng gió 4500 (m3/h) Ta chọn q= 4500 m3/h => số quạt: Nq = 9 quạt Bảng 1: Thông số quạt hút Thiết bị Quạt hút Uđm=380(V); 300 Lượng Số gió lượng 4500 9 iđm=0,57(A); ilvmax=0,7(A) Công (W) suất Ksd 0,7 cos φ 0,8 Hệ số nhu cầu: (áp dụng công thức 2.34 trang 29 sách giáo trình cung cấp điện) k nc=k sd + 1−k sd 1−0,7 =0,7+ =0,8 √n √9 Phụ tải tính toán nhóm phụ tải thông gió và làm mát:Nếu chưa 6 biết hiệu suất của động cơ nên ta lấy gần đúng P đ=Pđm (áp dụng công thức 2.41 chương 2 sách giáo trình cung cấp điện) n Ptttg=k nc ∑ Pđmi =0,8∗300∗9=2160 ( W )=2,16( kW ) i=1 Stttg= Pttlm 2,160 = =2,7( kVA) cos 0,8 Qtttg= √ S2tttg −P2tttg=√ 2,72−2,162=1,62(kVAr ) Trong đó: Pđmi là công suất định mức của thiết bị thứ i,kW. Ptt,Qtt,Stt : Công suất tác dụng ,phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị,kW,kVAR,kVA; n:là số thiết bị trong nhóm; knc : hệ số nhu cầu; b) Phụ tải làm mát  Để đảm bảo cho không gian làm việc thông thoáng mát mẻ ta chọn 15 quạt đứng công nghiệp có thông số như sau: Model SLS650  Kiểu: Đứng  Công suất(W): 225  Sải cánh (mm): 650  Lượng gió (m3/min): 220  Cấp độ gió: 3 cấp độ  Tần số (Hz): 50  Độ ồn (Db): 68  Tốc độ (Rpm): 1400  Điện áp (V): 220  Ksd=0,7;cosφ =0,8;  Hãng sản xuất: Điện cơ Hà Nội giá bán 1.480.000 VNĐ Tính tương tự như làm mát ta được Knc=0,77; Pttlm= 2,598 (kW) ; Qttlm=1,95(kVAr); Sttlm=3,248 (kVA) c) Tổng hợp phụ tải thông gió và làm mát Công suất tác dụng: Ptttglm=Ptttg+Pttlm=2,16+2,598=4,578 (kW) Công suất phản kháng: Qtttglm=Qtttg+Qttlm=1,62+1,95=3,57(kVAr) 7 Công suất toàn phần : Stttglm=Stttg+Sttlm=2,7+3,248=5,948(kVA) Dựa vào TCVN 5687 -2010 thông gió,điều hòa không khí tiêu chuẩn thiết kế. 1.3. Phụ tải động lực: phân nhóm thiết bị, xác định phụ tải từng nhóm, tổng hợp phụ tải động lực Bảng 2: Phụ tải động lực TT Tên thiết bị Nhóm 1 1 Máy mài nhẵn tròn 2 Máy mài nhẵn phẳng 3 Máy mài nhẵn tròn 4 Máy mài nhẵn phẳng 5 Máy khoan 6 Máy ép 7 Máy khoan 8 Máy khoan 9 Lò gió Tổng nhóm 1 Nhóm 2 1 Máy tiện bu lông 2 Máy tiện bu lông 3 Máy tiện bu lông 4 Máy khoan 5 Máy tiện bu lông 6 Máy tiện bu lông 7 Cần trục 8 Máy ép nguội 9 Máy ép nguội Tổng nhóm 2 Nhóm 3 1 Máy phay 2 Máy phay 3 Máy tiện bu lông Ký hiệu Số lượn g Công suất Pdm(kw) Cosφ Ksd 1 1 6 0.67 0.35 2 1 3 0.68 0.32 8 1 6 0.67 0.35 9 1 8 0.68 0.32 10 17 19 20 27 1 1 1 1 1 n=9 1.2 20 1.6 1.6 8 55.4 0.66 0.63 0.66 0.66 0.9 0.69 0.27 0.41 0.27 0.27 0.53 0.38 3 4 5 11 12 13 18 22 23 1 1 1 1 1 1 1 1 1 n=9 1.2 4.4 8 1.6 2.4 5.6 8 80 110 221.2 0.65 0.65 0.65 0.66 0.58 0.58 0.67 0.7 0.7 0.69 0.3 0.3 0.3 0.27 0.3 0.3 0.25 0.27 0.47 0.37 6 7 14 1 1 1 3 5.6 5.6 0.56 0.56 0.58 0.26 0.26 0.3 8 4 5 6 7 8 Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy mài Tổng nhóm 3 Nhóm 4 1 Lò gió 2 Máy xọc,(đục) 3 Máy tiện bu lông 4 Máy mài 5 Máy hàn 6 Máy quạt 7 Máy quạt 8 Máy hàn 9 Máy cắt tôn 1 Máy quạt 0 Tổng nhóm 4 Nhóm 5 1 Cần trục 2 Máy ép quay 3 Máy khoan 4 Máy khoan 5 Máy xọc,(đục) 6 Máy ép quay 7 Máy tiện bu lông 8 Máy tiện bu lông 9 Máy tiện bu lông Tổng nhóm 5 15 16 24 25 26 1 1 1 1 1 n=8 6 15 20 26 4 85.2 0.58 0.58 0.58 0.58 0,63 0.58 0.3 0.3 0.3 0.3 0.45 0.3 31 33 38 39 40 41 42 43 44 45 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 11 11 9 56 11 15 56 5.6 15 0.9 0.6 0.55 0.63 0.82 0.78 0.78 0.82 0.57 0.78 0.53 0.4 0.32 0.45 0.46 0.65 0.65 0.46 0.27 0.65 n=1 0 200.6 0.77 0.48 1 1 1 1 1 1 1 1 1 n=9 26 44 2.4 2.4 8 60 3 5.6 9 160.4 0.67 0.58 0.66 0.66 0.6 0.58 0.55 0.55 0.55 0.59 0.25 0.45 0.27 0.27 0.4 0.45 0.32 0.32 0.32 0.39 21 28 29 30 32 34 35 36 37 Tính toán phụ tải từng nhóm: Bảng 3: Tính toán cho nhóm 1 TT Tên thiết bị Ký Số hiệ lượn u g Nhóm 1 1 Máy mài nhẵn 1 1 Công suất Cos Pdm(kw) φ Ksd Idm (A) 6 0.35 13,6 0.67 9 2 3 4 5 6 7 8 9 tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy khoan Máy ép Máy khoan Máy khoan Lò gió Tổng nhóm 1 2 1 3 0.68 0.32 6,7 8 1 6 0.67 0.35 13,6 9 10 17 19 20 27 1 1 1 1 1 1 n=9 8 1.2 20 1.6 1.6 8 55.4 0.68 0.66 0.63 0.66 0.66 0.9 0.69 0.32 0.27 0.41 0.27 0.27 0.53 0.38 17,8 2,7 48,2 3,6 3,6 13,5  Hệ số sử dụng trung bình: n Ksd = ∑ Pi . Ksdi i=1 n = 0,38làm tròn 0,4 ∑ Pi i=1  Số thiết bị hiệu quả : n nhq = ( ∑ Pi) 2 i=1 n = 4,98 làm tròn bằng 5. ∑ Pi i=1  Hệ số nhu cầu : Knc = Ksd*Kmax = 0,7 Trong đó Kmax = 1,76 (tra bảng).  Công suất tính toán : Ptt = Knc*∑ Pi = 0,7*55,4 = 38,78 (kW).  Hệ số công suất trung bình : Cosφ = ∑ Pi∗cos φ = 0,69 ∑ Pi  Công suất toàn phần : Ptt Stt = cos φ = 56,2 (kVA). 10  Công suất phản kháng: Qtt = √ S 2tt −P 2 tt =40,67 (kVAr).  Dòng điện tính toán: Itt = Stt = 85,38 (A). √ 3∗Udm Làm tương tự với 4 nhóm còn lại ta được bảng sau: Bảng 4 Tính toán phụ tải cho các nhóm còn lại Nhó m2 Nhó m3 Nhó m4 Nhó m5 Ksd nhq 0.4 3 Kma x 0 0.4 5 2 0.5 5 1,57 0.4 4 1.87 Ptt cos Stt Qtt Itt 199. 08 68.1 6 157. 47 119. 97 0.69 288. 52 117. 5 204. 5 203. 3 208. 8 95.7 438. 5 178. 6 310. 8 308. 9 0.58 0.77 0.59 130. 47 164 Đối với nhóm có số thiết bị hiệu quả <4 thì ta xác định theo công thức: Ptt = Kt*Pdm Với Kt = 0,9 với thiết bị làm việc dài hạn. Kt = 0,75 với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại. Đối với nhóm 2 ta chọn Kt = 0,9. Bảng 5:Phụ tải động lực toàn phân xưởng Ptt 583.5 Qtt 870 Stt 639.64 Itt 1322.1 Cosφ 0.68 1.4. Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng. n Công suất tác dụng toàn phân xưởng: Ptt ∑ ❑=k đt ∑ Ptti i=1 Trong đó: Ptt ∑ ❑-công suất tính toán tổng của các hộ dùng điện,kW Ptti – công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ I,kW 11 k đt-hệ số đồng thời Pttpx= kđt (Pttđl+ Pcs +Ptttglm)=1(583,5+3+4,578)=591,1(kW); Với kdt=1 Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng, cosφ= ¿ 0,68 ∑ Pi cos φ = P ttdl∗cosφtbdl + Pcs∗cosφ tbcs+ Ptttglm∗cosφtbtglm i Pttdl + Pcs + P tttglm ∑ Pi Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởnglà: Pttpx ∑ ❑=1,2∗Pttpx , =1,2∗591,1=709,3(kW ) Sttpx = Pttpx ∑ ❑ 709,3 = =1043,1( kVA) cos φttpx 0,68 Qttpx = √ S2ttpx −P2ttpx =√1043,12−709,3 2=764,8(kVAr) 1.5. Nhận xét và đánh giá. Phân xưởng sửa chữa có đặc điểm hầu hết là các máy có cuộn dây nên hệ sốcosφ toàn phân xưởng thấp 2. Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng 2.1. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng  Vị trí đặt trạm biến áp Việc chọn vị trí của trạm biến áp trong một xí nghiệp cân phải tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật. Muốn tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật cân phải sợ bộ xác định phương án cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp. Trên cơ sở các phương án đã được chấp thuận mới có thể tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật để chọn vị trí số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp. Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản: 1. An toàn và liên tục cấp điện. 2. Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới. 12 3. Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng. 4. Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ. 5. Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,... 6. Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất Vị trí trạm biến áp thường được đặt ở liền kề, bên ngoài hoặc ở bên trong phân xưởng. Trạm biến áp đặt ở bên ngoài phân xưởng, hay còn gọi là trạm độc lập, được dùng khi trạm cung cấp cho nhiều phân xưởng, khi cần tránh các nơi, bụi bặm có khí ăn mòn hoặc rung động; hoặc khi không tìm được vị trí thích hợp bên trong hoặc cạnh phân xưởng. Trạm xây dựng liền kề được dùng phổ biến hơn cả vì tiết kiệm về xây dựng và ít ảnh hưởng tới các công trình khác. Trạm xây dựng bên trong được dùng khi phân xưởng rộng có phụ tải lớn. Khi sử dụng trạm này cần đảm bảo tốt điều kiện phòng nổ, phòng cháy cho trạm. Đối với phân xưởng sửa chữa cơ khí ta chọn phương án. Xây dựng trạm biến áp liền kề với phân xưởng. Gần tâm phụ tải phía trái phân xưởng, khoảng cách từ trạm tới phân xưởng là L= m. 2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng 2.2.1. Các phương án chọn lắp đặt máy biến áp Ta xét 3 phương án sau:  Phương án 1: 2 máy biến áp  Phương án 2: Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng  Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp Phương án trạm biến áp a) Phương án 1: Trạm có hai máy biến áp làm việc song song: Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện: Sđmmba ≥ S ttpx 1043,1 = =745,1(kVA) 1,4 1,4 Nên ta lựa chon MBA có Sdm =800 (kVA) 13 Bảng 6: thông số máy biến áp Công suất kVA 800 Điện áp kV 22/0,4  Pn W 10500 Po W 1400 Un % 5 Tổn thất 2 máy biến áp là (tính toán sơ bộ ) Pb = 0,02*Sđm = 0,02*800 = 16 (kW) Qb = 0,105*Sđm = 0,105*800 = 84 (kW) Ab = n*P0*t + (1/n)* Pn*(Spt/Sđm)*2* ‫ح‬ với Tmax của xưởng cơ khí chọn =5000h ta tính được tô = 5466 ,n= 2 suy ra Ab = 49185,7 (kW) b) Phương án 2:Trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng Ta có Stttpx = 1043,1(kVAr) Chọn máy biến áp có công suất định mức bằng 1250 (kva) do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo Bảng 7: Thông số kĩ thuật máy biến áp Công suất MBA(kVA) 1250 Tổn hao(W) Không tải 1720 Có tải 19210 Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85* SđmMF Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA) c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biến áp Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện: 14 SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp SđmB3 = 1250(kVA) Bảng 8: Thông số kĩ thuật máy biến áp Sđm(kVA Uđm(kV ) ) P0(W) không tải 1250 1720 22/0,4 Pn(W ) Có tải Un(%) Dòng Điện áp điện ngắn không tải mạch I0(%) 12910 5,5 1,2 Vì xưởng làm 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax=5000h ‫ح‬ 4-4 ¿ = ( 10+0,124 *Tmax)2 *8760 (h)= (0,124 + 10 *5000) *8760=5466(h)×× × Tổn thất điện năng máy biến áp: Ab3=P0*8760+PN ¿=1,72*8760+12,91* 1038,8 2 ( 1250 ¿ ∗¿5466 = 63802 (kWh) Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất đồng). Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo công thức sau: Pb=P0+Pn¿ Trong đó : -P0, Pn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy biến áp cho trong thông số của máy,kW ; - t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h. Bình thường máy biến áp vận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ; - ‫ح‬ Thời gian tổn thất công suất lớn nhất 2.2.2. Các phương án cấp điện cho phân xưởng  Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng. 15  Phương án 2: phương án gộp chung các nhóm phụ tải động lực với nhau để cấp điện từ tủ tổng tới, nhóm 1 với 2 một tủ, nhóm 3 một tủ, và nhóm 4,5 một tủ, hệ thống chiếu sáng và làm mát có một tủ điều khiển riêng ."  Phương án 3: Tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các các mạch riêng, Các tủ động lực, tủ ở xa được cấp điện thông qua tủ ở gần. Tính toán sơ bộ: a) Phương án 1 Tính toán tổn thất điện cho mạng ΔU =( P∗R+ Q∗X )/U với AA1 có: P=55,4(kW); Q=58,12(kVAr); R=12,88(m Ω); X=4,312 (m Ω); Ta tính được tổn hao điện áp: ΔU =( P∗R+ Q∗X )/U = 2,5 (V) Tương tự ta tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động lực nhóm, ta chọn đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để tính toán sơ bộ cho toàn phân xưởng ta có bảng tổn hao như sau: Bảng 9:Tổn hao điện áp sơ bộ cho phương án 1 Đường dây AA2 Ptt(kW) 221,2 Qtt (kW) 231,26 A29 110 112,2 ΔU Chiều R(Ω) X(Ω) (V) dài (m) 4 2,56.10 1,18.10 2,2131 -3 -3 86 -4 1 4,610 2,3310 0,82 4 b) Phương án 2: - Tính toán sơ bộ đường dây cho phân xưởng Phương án đặt máy biến áp: Đặt một máy biến áp và một máy phát dự phòng Ưu điểm: vận hành đơn giản,đảm bảo cung cấp điện. Nhược điểm: ồn lúc hoạt động,chi phí đầu tư lớn. 16 Ta có Stttpx = 1043,1(kVAr) Chọn máy biến áp có công suất định mức bằng 1250 (kVA) do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo Bảng 10:Tổn hao sơ bộ cho phương án 2 Công suất Tổn hao(W) MBA(Kva) Không tải Có tải 1250 1720 19210 Và máy phát điện thỏa mãn: SđmMF ≥ 0,85× SđmMF Suy ra ta chọn máy phát điện có Sđm = 1500(kVA)  Hệ số sử dụng trung bình: n Ksd = ∑ Pi . Ksdi i=1 n = 0,38 làm tròn 0,4 ∑ Pi i=1  Số thiết bị hiệu quả : n nhq = ( ∑ Pi) 2 i=1 n = 5,04 làm tròn bằng 5. ∑ Pi i=1  Hệ số nhu cầu : Knc = Ks*Kmax = 0,7 Trong đó Kmax = 1.76 (tra bảng).  Công suất tính toán : Ptt = Knc.∑ Pi = 0,7*276,6 = 193,62 (kW).  Hệ số công suất trung bình : Cosφ = ∑ Pi . cos φ = 0,69 ∑ Pi  Công suất toàn phần : Ptt Stt = cos φ = 280,6 (kVA). 17  Công suất phản kháng: Qtt = √ S 2tt −P 2 tt =203,37 (kW).  Dòng điện tính toán: Itt = Stt = 426,3 (A). √ 3 , Udm Từ dòng tính toán ta tính được tiết diện dây cáp đi từ tủ phân phối chính tới tủ động lực thứ nhất là: Itt 426,3 F ¿ Jkt = 3,1 =137,5 Chọn cáp cách điện giấy lõi đồng loại BS 6840 do DELTA chế tạo có F = 185 Xo = 0,111 và Ro = 0,162 Khoảng cách từ tủ chính tớ tủ 1 là 6(m) Ta có ∆U = P∗ro+Q∗xo 193,62∗0,162∗6∗10−3 +203,37∗0,111∗6∗10−3 = Uo 0,38 = 0,85(v) Nhận xét thấy nhóm thứ nhất này có máy ép nguội là có công suất định mức lớn nhất lên ta sẽ chọn sơ bộ đường dây theo máy ép nguội. Iđm = 238,8 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 77,03 (mm2) chọn dây A-70 với các thông số Xo = 0,233 Ro = 0,46 suy ra tổn thất trên đường dây là 3,64(V) Tính toán một cách hoàn toàn tương tự, tủ thứ 2 gồm nhóm phụ tải thứ 3 Itt 178,6 F ¿ Jkt = 3,1 =57,6 Nhận xét thấy nhóm thứ hai này có máy tiện bulong là có công suất định mức lớn nhất lên ta sẽ chọn sơ bộ đường dây theo máy ép nguội. Iđm= 68,1 (mmA) suy ra tiết diện của dây tính được bằng 28,97 (mm2) chọn dây A-25với các thông số Xo = 0,319 Ro = 1,28 suy ra tổn thất trên đường dây là 1,66(v) Với nhóm phụ tải thứ thư và thứ năm gần nhau ta sẽ đặt chung một tủ động lực 18 Cuối cùng là 2 nhóm phụ tải động lực cuối, với dòng tính toán được bằng 794,9(A) ta chọn được cáp là : Chọn cáp cách điện giấy nõi đồng loại BS 6840 do DELTA chế tạo có F = 300 Xo = 0,104 và Ro = 0,127 Khoảng cách từ tủ chính tớ tủ 1 là 30(m) Ta có ∆U = P∗ro+Q∗xo 212,268∗0,127∗30∗10−3 +378,7∗0,104∗30∗10−3 = = 5,23 Uo 0,38 (v) Nhóm này có máy ép quay có công suất lớn nhất, có dòng định mức bằng 157,2 (A) ta chọn dây A-50 với các thông số F = 63,6(mm2) ;Xo= 0,297 và Ro = 0,64 c) Phương án 3: Trạm có 1 máy biếnáp Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện: SđmB3 ≥ Sttpx Vì vậy, ta chọn máy biến áp S đmB3 = 1250(kVA) Bảng 11: thông số máy biến áp cho phương án 3 Sđm(kVA Uđm(kV ) ) P0(W) không tải 1250 1720 22/0,4 Dòng Un(%) Điện áp điện ngắn không tải mạch I0(%) 1,2 12910 5,5 Pn(W ) Có tải Vì xưởng làm 3 ca liên tục nên ta chọn Tmax=5000h 42 ‫ ( =ح‬10+0,124×Tmax) × 8760 (h) = (0,124 4 2 ×5000) ×8760=3410,9(h) + 10 - Tổn thất điện năng máy biến áp: Ab3=P0*8760+PN ¿=1,72*8760+12,91* 1038,8 2 ( 1250 ¿ ∗¿ 3410,9=45479,8 (kWh) Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn thất không tải (tổn thất sắt) và tổn thất có tải (tổn thất đồng). 19 Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo công thức sau:  Pb=P0+Pn¿ Trong đó : -P0, Pn là tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy biến áp cho trong thông số của máy,kW ; - t là thời gian vận hành thực tế của máy biến áp ,h. Bình thường máy biến áp vận hành suốt một năm nên lấy t=8760h ; -‫ح‬ thời gian tổn thất công suất lớn nhất Phương án 3 : Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách 20 m, tới tủ hạ thế tổng(THT).  Ta có, khoảng cách từ trạm biến áp đến trung tâm phân xưởng (tới tủ hạ thế tổng (THT) là 20m Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt đi trên không. Ilvmax = Sttpx/(√ 3∗Udm ¿=¿ 1038,2/(√ 3∗0,38) = 1577,4 (A) Tiết diện dây F=Ilvmax/Jkt=1577,4 /3,1=508,8 ¿) Ta chọn dây cáp đồng của CADIVI sản xuất tiết diện 630 mm2, ro = 0,102 (Ω/km) , xo = 0,095 (Ω/km) suy ra R=2,04.10-3(Ω);X=1,9.10-3(Ω) Ta tính được tổn hao điện áp: ΔU =( P∗R+ Q∗X )/U = 7,6(V) Tính toán sơ bộ dây dẫn từ tủ phân phối tổng tới các tủ động lực nhóm,ta chọn đường dây cáp dài nhất và phụ tải có công suất lớn nhất để tính toán sơ bộ cho toàn phân xưởng Bảng 12: Tổn hao sơ bộ cho phương án 3 Đường dâ y C7 Ptt (kW ) 110 Qtt Chiều R (kVAr) dài (m) Ω X Ω 112.2 2.5 1.2 0.58 (V) 518.62 1121510.7 C 444.4 459.6 8.5 1.4 2.15 4237.6321661033.21 ΔU ΔA (KWh) 20 Bảng 13:Tính lựa chọn dây dẫn cho tủ động lực nhóm 1 TT Tên thiết Ký bị hiệ u A11 Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy khoan Máy ép 1 17 20 Máy khoan 19 1.6 A12 A13 A14 A15 A16 A17 Côn Stt Qtt Cosφ g (kVA) (kVAr suất ) Pdm (kw) 6 0.67 8.95 2 3 6.7 6.64 8 13.6 1.2 17.8 0.66 1.8 31.7 4 1.36 24.6 5 0.63 2.76 48.2 3 0.66 2.42 1.82 3.68 X (mΩ) A16 3 5.94 0.999 A16 3 5.94 0.999 A16 2 3.96 0.666 A16 1 1.98 0.333 A16 3 5.94 0.999 4 7.92 1.332 2 3.96 0.666 2.16 4.38 0.68 8.62 R (mΩ ) 4.38 0.67 11.7 6 10 3.23 6 8.95 9 13.6 0.68 4.4 8 6.64 Dòng Tiết Loại Chiề I(A) diện dây u dài F L(m) 5.76 0.89 15.5 A16 5 A16 1.18 21 A18 A19 AA1 Máy khoan Lò gió 20 1.6 0.66 2.42 27 8 3.68 3.87 58.1 2 13.5 121. 99 4 7.92 1.332 A16 5 9.9 14 12.8 4.312 8 1.18 0.9 8.88 55.4 80.2 8 Nhóm 1 1.82 A16 4.35 39.3 A35 5 1.665 Bảng 14:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 2 TT Tên thiết Ký bị hiệ u A21 Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy khoan Máy tiện bu lông Máy tiện A22 A23 A24 A25 A26 Qtt Cosφ (kVAr ) Dòng Tiết Loại Chiề I(A) diện dây u dài F(m L(m) m) R X (mΩ (mΩ) ) 3 Côn Stt g (kVA) suất Pdm (kw) 1.2 1.84 1.4 0.65 2.8 0.9 4 4.4 6.76 5.14 0.65 3.31 A16 3.5 5 8 12.3 9.35 0.65 6.03 A16 5.5 11 1.6 2.42 1.82 0.66 10.2 8 18.6 9 3.68 1.18 A16 6 12 2.4 4.13 3.37 0.58 6.28 2.02 A16 1.5 13 5.6 9.65 7.86 0.58 14.6 4.73 A16 3 13. 2.331 86 6.9 1.16 3 10. 1.83 89 11. 1.99 88 2.9 7 5.94 0.999 A16 7 22 A27 A28 A29 AA2 bu lông Cần trục 18 Máy ép 22 nguội Máy ép 23 nguội 8 11.9 4 80 114. 28 110 157. 14 221. 320 2 8.86 0.67 81.6 1 112. 2 231. 26 0.7 0.7 6 18.1 4 173. 63 238. 75 486. 21 5.85 A16 5.5 56.0 A50 1 77 A70 1 156. A15 84 0 1 4 10. 1.83 89 0.6 0.297 4 0.4 0.233 6 2.56 1.188 Bảng 15:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 3 TT A31 A32 A33 Tên thiết Ký Côn bị hiệ g u suất Pdm (kw) Máy 6 3 phay Máy 7 5.6 phay Máy tiện 14 5.6 bu lông Stt Qtt Cosφ (kVA) (kVAr ) Dòng Tiết I(A) diện F(m m) 0.56 5.35 4.43 0.56 10 8.28 0.58 9.65 7.86 8.14 15.1 9 14.6 6 Loại Chiề dây u dài L(m) R X (mΩ (mΩ) ) A16 3 5.94 0.999 A16 3 5.94 0.999 A16 2 3.96 0.666 2.62 4.9 4.73 23 A34 A35 A36 A37 A38 AA3 Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy mài 15 16 24 25 26 6 10.3 4 15 25.8 6 20 34.4 8 26 44.8 2 4 6.34 85.2 146. 8 0.58 8.4 0.58 21.06 0.58 28.09 15.7 39.2 9 52.3 9 0.58 36.5 4.93 0,63 119.5 6 68.1 9.64 223. 05 5.07 12.6 7 16.9 21.9 7 3.11 71.9 5 A16 2 3.96 0.666 A16 3 5.94 0.999 A16 3 5.94 0.999 A25 1 1.28 0.319 A16 A70 2 8 3.96 0.666 3.68 1.864 Bảng 16:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 4 TT Tên thiết bị Ký hiệ u A41 Lò gió 31 A42 Máy xọc, 33 Côn Stt g (kVA) suất Pdm (kw) 11 12.2 2 11 18.3 3 Qtt Cosφ (kVAr ) 0.9 5.32 14.6 6 0.6 Dòng Tiết I(A) diện F(m m) Loại Chiề dây u dài L(m) R X (mΩ (mΩ) ) 18.5 6 27.8 5 A16 7 A16 3 13.8 2.331 6 5.94 0.999 5.99 8.98 24 A43 A44 (đục) Máy 38 tiện bu lông Máy mài 39 11 9 A45 Máy hàn 40 56 A46 Máy 41 quạt Máy 42 quạt Máy hàn 43 11 Máy cắt 44 tôn Máy 45 quạt 5.6 A47 A48 A49 A410 AA4 0.55 20 14.2 8 68.2 9 16.7 11.0 9 39.0 8 0.82 8.82 15 21.7 103. 7 21.4 2 7 33.4 7 9.8 15 19.2 3 200. 259. 6 22 12 39.0 8 0.82 29.2 103. 6 0.57 8.07 12.0 3 164. 19 14.9 9.42 33.4 7 4.81 5 0.78 29.2 393. 85 5.94 0.999 A16 2 3.96 0.666 A35 2 1.84 0.616 A16 4 7.92 1.332 A16 6 A35 6 11.8 1.998 8 5.52 1.848 A16 3 5.94 0.999 A16 5 9.9 A12 0 12 3.24 2.44 6.91 0.78 19.2 68.2 9 3 9.8 0.63 0.78 14.1 56 30.3 8 A16 9.42 127. 05 1.665 Bảng 17:Tính lựa chon dây dẫn cho tủ động lực nhóm 5 25 TT Tên thiết Ký bị hiệ u A51 Cần trục A52 A53 A54 A55 A56 A57 A58 A59 AA5 Máy ép quay Máy khoan Máy khoan Máy xọc, (đục) Máy ép quay Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông 21 28 29 30 32 34 35 36 37 Côn Stt g (kVA) suất Pdm (kw) 26 38.8 44 75.8 6 2.4 3.63 2.4 3.63 8 13.3 3 60 103. 44 3 5.45 5.6 10.1 8 9 16.3 6364 160. 269. 4 72 Qtt Cosφ (kVAr ) 0.67 28.8 61.7 9 0.58 Dòng Tiết I(A) diện F(m m) Loại Chiề dây u dài L(m) R X (mΩ (mΩ) ) 58.9 5 115. 2 A16 3 5.94 0.999 A35 6 5.52 1.848 A16 3 5.94 0.999 A16 2 3.96 0.666 A16 2 3.96 0.666 A50 7 4.48 2.079 A16 2 3.96 0.666 A16 1 1.98 0.333 A16 2 3.96 0.666 A12 0 4 1.08 0.816 19.0 1 37.1 8 0.66 2.73 5.5 1.78 0.66 2.73 10.6 6 84.2 7 0.6 0.58 5.5 20.2 5 157. 1 1.78 6.53 50.7 0.55 4.55 0.55 8.5 13.6 6633 216. 84 0.55 8.28 15.4 6967 24.8 6 409. 79 2.67 4.9 8.01 132, 19 Tính toán tổn thất trên đường dây : 26 DentaU = ( P.R+Q.X )/ Udm 27 Ta tính toán trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất để tính tổn thất. Bảng 18: Tổn thất trên đường dây có phụ tải công suất lớn nhất Đường dây AA2 A29 R(Ω) X(Ω) 2,56.10-3 1,18.10-3 4,6.10-4 2,33.10-4 ΔU (V) 2,2 0,82 ΔA (kWh) 9924089 429893, 5 2.2.3. Đánh giá lựa chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng : Lựa chọn phương án 1 vì các lý do sau : Ưu điểm:, vận hành đơn giản,dễ dàng cho người sử dụng ,hiệu suất sử dụng cao hơn phương án 2,đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tốt nhất ,dễ dàng thay thế và bảo dưỡng các thiết bị trong phân xưởng. Nhược điểm:chi phí đầu tư ban đầu lớn. 3. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện 3.1. Tính toán ngắn mạch Ta tiến hành xác định dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm (điểm N1 tại thanh cái MBA,N2 tại thanh cái TĐL1 , N3 tại thanh cái TĐL2,N4 tại thanh cái TĐL3,N5 tại thanh cái TĐL4,N6 tại thanh cái TĐL5)  Tổng trở MBA Zb =RB+jXB; với R B=Δ P N∗¿ S 2 ∗103 ¿ thay số ta có: đm R B= 10,5∗0,4 2 3 −3 10 =2,625∗10 (Ω) 2 800 X B= U N %∗U 2đm 5∗0,42 10 thay số ta có : X B= ∗10=0,012 Sđm 800 Z b=2,625∗10−3 + j 0,012(Ω) suy ra Zb=0,0123(Ω) 28 Tính toán ngắn mạch tại điểm N1 IN = U tb √3 Z N = 1,05∗0,4 =19,7 (kA) √ 3 0,123 Tương tự với các điểm còn lại ta được bảng sau Bảng 19: Tính toán ngắn mạch Điể m ngắ n N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 Tổn g trở Z,Ω 0,01 47 0,02 6 0,01 5 0,01 6 0,01 6 0,01 4 Dòng ngắn mạch Dòng xung Kích 16,5 9,32 16,16 15,15 15,15 17,32 42 23,72 41,13 38,56 38,56 44,1 3.2. Chọn và kiểm tra dây dẫn Lựa chọn thanh dẫn: - Thanh dẫn chỉnh đổi phân phối tới tủ phụ tải: S= Ilv 1578 = =751,43 ( mm2 ) Jkt 2,1 Ilv=1578(A); Jkt =2,1 ứng với Tmax=5000(h) chất liệu bằng đồng. 3.3. Chọn và kiểm tra thiết bị trung áp - Chọn tủ Với tủ 2,3,4,5,6 S= Ilv 468,2 = =222,95 ( mm 2 ) Jkt 2,1 Tủ phân phối của phân xưởng:đặt một ATM tổng từ trạm biến áp về và đặt 6 ATM nhánh cấp cấp điện cho tủ động lực. Tủ động lực mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp của tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia. Phía đầu vào đặt ATM hoặc cầu dao và cầu chì làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng. Các 29 nhánh ra cũng đặt các cầu dao, cầu chì nhánh để cấp điện trực tiếp cho các phụ tải. - Chọn thiết bị chống sét van: UđmCSV ≥Uđmlưới≥22kV chọn chống sét van do Siemens chế tạo có thông số như sau: Bảng 20: chọn thiết bị chống sét van Loại 3EA1 - Vật liệu SiC Uđm kV 24 Dòng điện 5 Vật liệu vỏ Nhựa Chọn cầu chì: điều kiện để chọn cầu chì cho mạng cao áp +UđmCC ≥Uđmmạng=22(kV); +IđmCC≥ Ilvmax= k qt ∗S đm = 1,4∗800 =29,4(A); √ 3∗22 √ 3 U đm Tra bảng B.3.6 trang 277 thông số kĩ thuật cầu chì cao áp do Siemens chế tạo sách giáo trình thiết kế cung cấp điện ta có bảng sau Bảng 21: Chọn cầu chì cao áp Loại cầu chì Uđm(kV) Iđm(A) 3GD1 406-3B 24 32 Icắt N (kA) Icăt min(A) Tổn hao Số công lượng suất (W) 31.5 270 50 2 Chọn dao cách ly: dao cách ly có tác dụng cách ly giữa phần không mang điện và phần mang điện đồng thời tạo ra khe hở để cho người sửa chữa yên tâm sửa chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên tuyệt đối không sử dụng đóng cắt khi có tải. Điều kiện chọn dao cách ly: +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV); +IđmDCL≥ Ilvmax= k qt ∗S đm = 1.4∗800 =29,4( A) √ 3∗22 √ 3 U đm Tra bảng 2.30 trang 126 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang, dao cách ly trung áp đặt trong nhà do công ty thiết bị Đông Anh chế tạo. Bảng 22: Chọn dao cách ly cao áp Loại Điện áp Dòng Dòng Dòng Số lượng 30 (kV) DT24/200 24 điện (A) 200 ngắn mạch (kA) 20 điện ổn định nhiệt(kA) 8 2 Máy căt liên lạc: Chọn máy căt liên lạc trên thanh cái 22kV. Dòng qua MCLL là dòng cung cấp cho phụ tải phân đoạn khi thanh cái bị mất điện. Dòng qua MCLL trong điều kiện nặng nề nhất là trường hợp mất điện một nguồn,đường dây còn lại sẽ cung cấp điện cho thanh cái đó đồng thời các MBA và thiết bị cao áp nói vào thanh cái đó phải làm việc trong chế độ quá tải. Điều kiện chọn MCLL +UđmDCL ≥Uđmmạng=22(kV); IđmDCL≥ Ilvmax= k qt ∗( S ¿ ¿ MBA 1+ S MBA 2 ) 1,4∗(800+800) = =58,78( A)¿ √ 3 U đm √ 3∗22 Tra bảng ta chọn máy cắt chân không trung áp đặt trong nhà do siemens chế tạo bảng 5.20 trang 314 sổ tay lựa chọn thiết bị tác giả Ngô Hồng Quang Bảng 23: Chọn máy cắt liên lạc Loại 3AH1 Uđm(kV) 24 Iđm(A) 880-2500 IN(kA) 20 Số lượng 1 - Chọn cáp trung áp 22 (kV) về trạm biến áp Imax = Sttpx/(√ 3*U)=27,4 (A) Fkt = Imax/Jkt = 27,4/1,1 = 24,9 (mm2) Chon cáp AC 35 có F = 55,38 (mm2 ) (ro = 0,85 Ω/km; xo = 0,403 Ω/km) ΔU = 8,25 (V) > 5%U - Chọn máy cắt hợp bộ trung áp Icb = Stt/(√ 3*Udm) = 1043,1/(√ 3*22) = 27,4 A Chọn máy cắt 24kVloại 3AF do ABB chế tạo Bảng 24: Chọn máy cắt hợp bộ trung áp Udm (kv) Idm(A) Imax (kA) In3s (kA) 24 630 31,5 12,5 Xht = Utb.Utb/Scdm = (23*23)/(√ 3∗¿22*12,5) = 1,11 (Ω) Zd = 0,17 +j0,0806 (Ω) 31 In = Utb/(√ 3∗¿Zn) = 11,04 (kA) Bảng 25: Kiểm tra máy cắt Điện áp định mức(kV) Dòng điện định mức(A) Dòng ngắn mạch(kA) Công suất cắt định mức ổn định nhiệt (kA) UdmMC = 24> UdmLD = 22 IdmMC = 630 > Icb = 27,26 Icdm = 12,5 > In = 11,04 Scdm = 476,3 > 420,6 Iddn = 31,5 > 28,1 3.4. Chọn thiết bị hạ áp - Chọn thanh dẫn chính: 80×10=800 (mm2) ; Icp=1900(A) - Chọn thanh dẫn tủ 2,3,4,5,6 : 50×5=250(mm2); Icp=860(A) Dự định đặt 3 thanh cái 3 pha cách nhau 15cm, mỗi thanh được đặt trên 2 sứ khuy tủ cách nhau 70cm −2 F tt =1,67 ×10 × M= 70 × 258,48=20,14 (kG) 15 20,14 ×70 =140,98 (kG .Cm) 10 Momen chống uốn thanh 80×10 đặt đứng M 140,98 80 × 102 3 =106 =1,33(cm ); C= = W 1,33 6 Với ∝=6 ;tqd=0,5 ;∂cp =1400>∂ tt =106 F=80×10=800 >∂ × I N × √ tqd=6.96,2 × √ 0,5=408,14 W= Vì vậy thanh cái thỏa mãn. Làm tương tự với thanh cái còn lại ta có: Ftt=6,9 kG; M=48,35 kG.Cm; W=0,208 (cm3); ∂=232,45; → ∂cp =1400>∂tt =232,45 ;F=50×5=250>∂ × I N × √ tqd=139,96 Chọn aptomat liên lạc Ap3: trong 1 trạm nào đó khi bị sự cố 1MBA thì phụ tải của nhà xưởng được cung cấp điện thông qua ATM liên lạc: Điều kiện để chọn:UđmA ≥Uđmmạng =400(V); IđmA≥ Ilvmax= 1038,8 √3 × 0,4 =1499(A); INA≥ IN1=16,5(kA) dựa vào điều kiện ta chọn thiết bị như bảng sau: ATM kiều hộp do Merlin Gerin chế tạo Bảng 26: Chọn ATM liên lạc Kiểu Uđm(V) Iđm(A) INmax(kA) Số cực Số 32 lượn g 1 CM1600 690 1600 50 3,4 N - Chọn aptomat đầu ra của máy biến áp Ap1 ;Ap2 và các Aptomat Ap4;ap5;Ap6;Ap7;Ap8;Ap9 : +UđmA ≥Uđmmạng =400(V); +IđmA≥ Ilvmax= 1,4 ×800 =1616,6(A); √3 × 0,4 + INA≥ IN1=16,5(kA) dựa vào điều kiện ta chọn thiết bị như bảng sau: ATM kiều hộp do Merlin Gerin chế tạo Bảng 27: Chọn ATM đầu ra của máy biến áp Kiểu Uđm(V) CM2000 690 N Iđm(A) INmax(kA) Số cực 2000 50 3,4 Số lượn g 8 - Chọn aptomat cho các thiết bị phân xưởng sửa chữa cơ khí: Điều kiện : +UđmA ≥Uđmmạng=0,4(kV); +IđmA≥ Ilvmax ; +INA≥ INi dựa vào bảng phân nhóm phụ tải ta có số liệu I lvmax của từng thiết bị ta sẽ phân thành hai nhóm như sau: Chọn aptomat hãng LS sản xuất Bảng 28: Chọn ATM cho các thiết bị phân xưởng Thiết bị Loại Iđm (A) .Uđm(V) IN(kA) Số cực Số trên sơ đồ ATM lượng mặt bằng 2;3;6;10;1 ABN53c 10 400 18 3 14 1; 12;19;20;2 9; 30;35;26; thông gió làm mát và ánh sáng 1;4;8;27;1 ABN53c 15 400 18 3 7 3; 14;44; 5;7;9;18;3 ABN53c 20 400 18 3 7 6; 15;31 33 32;33;37;3 ABN53c 9; 41;42;45 17;16;15;3 ABN53c 8 21;24;25 ABN103 c 28;40;43; ABN203 c 34 ABN203 c 23 ABN203 c 30 400 18 3 7 50 400 18 3 4 75 400 22 3 2 150 400 30 3 3 175 400 30 3 1 250 400 30 3 1 Chọn sứ đỡ cho thanh cái: điều kiện chọn Uđmsứ≥ Uđmmạng=24(kV); Iđmsứ≥ Ilvmax do chọn sứ đỡ cho thanh cái nên ta không quan tâm đến Iđm mà chỉ quan tâm đến điện áp của chúng: Tra bảng ta chọn được sứ đứng CD429 hay còn gọi là sứ cách điện trung thế được sử dụng làm sứ đỡ trong các đường dây và trạm biếnáp24kV. Sứ đứng (sứ cách điện đứng) làm bằng vật liệu gốm cách điện có độ bền nhiệt cao và chịu được các điều kiện khí hậu khắc nghiệt do vậy sứ đứng (sứ cách điện đứng) được dùng trong cả các điều kiện khí hậu bình thường, vùng sương muối và các vùng khí hậu nhiễm bẩn. Màu sắc của sứ đứng (sứ cách điện đứng): màu trắng. Thông số cơ bản của sứ đứng 24kV như sau: - Tiêu chuẩn áp dụng: IEC720-1981, TCVN 4759-1993 - Điện áp định mức (kV): 24 - Chiều dài đường rò (mm): ≥ 429 - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp khô trong 1 phút (kV): ≥ 75 - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp ướt trong 1 phút (kV): ≥ 55 34 - Điện áp chịu đựng xung sét (kV): ≥ 125 - Điện áp đánh thủng ở tần số 50Hz (kV): ≥ 160 - Tải trọng phá hủy cơ khí (daN): ≥ 1300 3.5. Chọn thiết bị đo lường Chọn máy biến dòng - Tính dòng của máy máy theo công thức I = P 709,3 = =488,8 ( A ) √3 × Uđm √3 ×0,4 Do đó tra bảng 8.11 trang 390 lựa chọn thiết bị (Tg:Ngô Hồng Quang)ta chọn thiết bị sau Bảng 29: Chọn máy biến dòng Thiết bị Uđm(kV) Iđm(A)sơ Cấp cấp chính xác của lõi thép TH-35M 35 0.5 P 800 Phụ tải thứ cấp Số định mức lượng Cấp Cấp chính chính xác 0,5 xác 1 2 4 1 0.8 3.6. Nhận xét và đánh giá Việc lựa chọn các thiết bị trong mạng điện được dựa trên các tiêu chí về kỹ thuật ,giá thành và dễ dàng trong việc mua mới thiết bị 4. Thiết kế trạm biến áp 4.1. Tổng quan về máy biến áp: Máy biến áp hay máy biến thế, gọi gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ. Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc. 35  Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao như thép silic, permalloy,... và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng lá chữ E, chữ U, chữ I. [1]  Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ. Ở tần số siêu cao là vùng vi sóng và sóng truyền hình, vẫn có các biến áp dùng lõi không khí và thường không khép mạch từ. Tuy nhiên quan hệ điện từ của chúng khác với hai loại nói trên, và không coi là biến áp thật sự. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với nhau về điện, hoặc dùng chung vòng dây như trong biến áp tự ngẫu. Thông thường tỷ số điện áp trên cuộn thứ cấp với điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, và gọi là tỷ số biến áp. Khi tỷ số này >1 thì gọi là tăng thế, ngược lại <1 thì gọi là hạ thế.   Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường) Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện) Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt. Máy biến áp (MBA) có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:     Cấu tạo: MBA một pha và MBA ba pha Chức năng: MBA hạ thế và MBA tăng thế Cách thức cách điện: MBA lõi dầu, lõi không khí... Nhiệm vụ: MBA Điện lực, MBA dân dụng, MBA hàn, MBA xung... 4.2. Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp Phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp: Máy biến áp được xây dựng trong nhà, 2 máy áp làm việc song song đặt cạnh nhau. 36 4.3. Tính toán nối đất cho trạm biến áp Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Đối với trạm biến áp phân phối, hệ thống nối đất có điện trở nối đất Rnd ≤ 4Ω. Để nối đất cho trạm biến áp, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đất làm bằng thép góc L 60×60×6mm, dài 2,5m chôn thẳng đứng xuống đất theo mạch vòng hình chữ nhật. Các cọc chôn cách nhau a = 5m và được nối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất. Các thanh nối được chôn sâu tt = 0,8m. 4.4. Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ sơ đồ nối đất của TBA Dự kiến số cọc là 20 cọc được bố trí như hình vẽ sau: Hình 2: sơ đồ bố trí cọc 37 Hình 3: sơ đồ nối đất TBA Xác định điện trở nối đất của một cọc. Vậy ta có thể áp dụng công thức : Điện trở của cọc: Rc × Rt R¿ ᶇt × Rc+ n ×ᶇ p 2.l l 4. t +l Rc ¿ 2. 3,14.l (ln d + 2 ln 4.t−l ) ở đây chiều dài cọc l = 2,5(m) l độ chôn sâu của cọc tc = tt + 2 = 0,8 + 1,25 = 2,05(m) d = 0,95×b = 0,95×60 = 57(mm)= 0,057(m) p=pd×km = 100×2 = 200 (m) ( lấy k=2 là dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATD) Thay vào công thức trên ta có: Rc = 2.102 ¿ 2.3,14 .2,5 Điện trở của thanh Rt= p K . L2 ln 2.3,14 . L t .d T=0,8(m) P=pd×km=100×1,6=1,6×102(Ωm) Lấy km=1,6 b 40 d= 2 = 2 =20(mm)=0,002(m) l=5×30=150(m) vì thanh nối 20 cọc với nhau, mỗi cọc cách nhau a=5(m) l2 30 k=f( l1 )= 20 =1,5 tra bảng 5.3 được K=5,81 thay vào công thức trên ta có: Rt= 1,6 × 102 ln ⁡¿)=4,44(Ω) 2× 3,14 ×100 38 a Mặt khác ta có số cọc bằng 20 và l =2 Suy ra ta tra được nc=0,64 và nt=0,32 Điện trở của điện cực hỗn hợp: Rc × Rt 61× 4,44 R= nt × Rc+ n ×nc × Rt = 0,32× 61+20 ×0,64 × 4,44 =3,54<4(Ω) Như vậy điện trở của điện cực dự kiến gồm cọc và thanh như ban đầu là phù hợp. dây dẫn nối vỏ thiết bị điện với các điện cực nối đất có thể dùng thép d=6(mm) 39 Hình 4: mặt căt trạm biến áp 4.5. Nhận xét Khi tính toán nối đất cho trạm biến áp thì điện trở đất càng nhỏ càng tốt,khi có sự cố hay khi có luồng sét đánh vào điện trở đất nhỏ sẽ tản dòng sét nhanh, tránh gây nguy hại cho thiết bị. 5. Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất 5.1. Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng a) giảm tổn thất công suất và điện năng trên tất cả các phần tử( đường dây và biến áp) S2 P2 Q2 ∆p = U 2 ×R = U 2 ×R + U 2 ×R = ∆P(p) + ∆Q(P) Thực vậy nếu Q giảm -> ∆P(Q) sẽ giảm -> ∆P cũng giảm ->∆A giảm b) Làm giảm tổn thất điện áp trong các phần tử của mạng: PR QX ∆U = U + U = ∆U(p) + ∆U(q) C, tăng khả năng truyền tải của các phần tử I= √ P 2+Q 2 √ 3U Trong khi công suất tác dụng là một đại lượng xác định công suất đã làm ra hay năng lượng đã truyền tải đi trong một đơn vị thời gian, thì công suất S và Q không xác định công đã làm hay 40 năng lượng đã truyền tải đi trong một đơn vị thời gian. Nhưng tương tự như khái niệm của công suất tác dụng trong kỹ thuật điện năng ta cũng quy ước cho công suất phản kháng một ý nghĩa tương tự và coi nó là công suất phát ra, tiêu thụ hoặc truyền tải một đại lượng quy ước gọi là năng lượng phản khánh Wp -> Q = Wp/t (VArh). Xác định công suất phản kháng cần bù. Ta có : Qb∑ = Ptb(tgφ 1−tgφ 2 ¿ Trong đó : Ptb _ công xuất tác dụng trung bình của phân xưởng tgφ 1 tươngứng với cosφ 1(hệ số trước khi bù) tgφ 2 tươngứng với cosφ 1(hệ số trước sau khi bù) ta có Ptt = 588,66( KW) Cos φ 1 = 0,68 suy ra tgφ 1 = 1,08 Cos φ 2 = 0,9 suy ra tgφ 1=¿0.48 Thay các số liệu vào công thức trên ta có: Qb∑ = 588,66× (1,08 – 0,48) = 353,196(kva) 6. Tính toán nối đất và chống sét 6.1. Tính toán nối đất Tính toán nối đất cho phân xưởng cơ khí hạ áp có nguồn cấp lớn hơn 100(KVA) nên theo quy phạm giáo trình an toàn điện ta cần phải tính toán điện trở nối đất đạt yêu cầu là :Ryc ≤ 4(Ω) Dự kiến dùng điện cực hỗn hợp gồm 30 cọc thép góc 60x60x60 dài 2,5 (m) chôn thẳng đứng xuống đất theo mạch vòng hình chữ nhật, mỗi cọc cách nhau một khoảng a = 5(m). Thanh ngang dùng thép dẹt 40x5(mm) và thanh được chôn ở độ sâut t = 0,8(m) 41 Hình 5: sơ đồ bố trí cọc Vậy ta có thể áp dụng công thức : Điện trở của cọc: Rc × Rt R¿ ᶇt × Rc+ n ×ᶇ p 2.l l 4. t +l Rc ¿ 2. 3,14.l (ln d + 2 ln 4.t−l ) ở đây chiều dài cọc l = 2,5(m) l độ chôn sâu của cọc tc = tt + 2 = 0,8 + 1,25 = 2,05(m) d = 0,95×b = 0,95×60 = 57(mm)= 0,057(m) p=pd×km = 100×2 = 200 (m) ( lấy k=2 là dựa vào bảng 5.2 giáo trình ATD) Thay vào công thức trên ta có: Rc = 2.102 ¿ 2.3,14 .2,5 Điện trở của thanh Rt= p K . L2 ln 2.3,14 . L t .d T=0,8(m) P=pd×km=100×1,6=1,6×102(Ωm) Lấy km=1,6 b 40 d= 2 = 2 =20(mm)=0,002(m) l=5×30=150(m) 42 vì thanh nối 20 cọc với nhau, mỗi cọc cách nhau a=5(m) l2 30 k=f( l1 )= 20 =1,5 tra bảng 5.3 được K=5,81 thay vào công thức trên ta có: 1,6 × 102 ln ⁡¿)=4,44(Ω) Rt= 2× 3,14 ×100 a Mặt khác ta có số cọc bằng 20 và l =2 Suy ra ta tra được nc=0,64 và nt=0,32 Điện trở của điện cực hỗn hợp: Rc × Rt 61× 4,44 R= nt × Rc+ n ×nc × Rt = 0,32× 61+20 ×0,64 × 4,44 =3,54<4(Ω) Như vậy điện trở của điện cực dự kiến gồm cọc và thanh như ban đầu là phù hợp. dây dẫn nối vỏ thiết bị điện với các điện cực nối đất có thể dùng thép d=6(mm) 6.2. Nhận xét. Điện trở nối đất cần được tính toán thật chính xác để khi có dòng dò thi dòng điện sẽ chạy xuống hệ thống nối đất thay vì chạy qua người. việc bố trí hình dạng kích thước của hệ thống nối đất phải dựa vào mặt bằng thi công sao cho càng sát với diện tích của phân xưởng thì càng tốt. Diện tích nối đất hợp lý (shl) có thể xác định theo công thức : s P2 tt 2 hl = 0.436. R 2 yc (m ¿ tuy nhiên không phải lúc nào cũng chọn được một diện tích đúng bằng shl, song diện tích càng gần với shl và càng gần với hình vuông càng tốt. 43 7. Dự toán công trình 7.1. Danh mục các thiết bị TT Tên thiết bị Loại sản phẩm Hãng sản xuất 1 Metal halide 2 đầu Philips MHN-TD 150W/842 RX7S SLV/12 MODEL : DLHCV40PG4SF Model SLS650 Philips Điện 9 cơ Hà Nội Superli 15 te Max 1.300.00 0 11.700.0 00 1.480.00 0 22.200.0 00 ABB Kiểu kín, ngâm dầu EEMC 2 400.000. 000 800.000. 000 DT24/200 EEMC 2 3EA1 Sieme ns 2 6.500.00 0 3.000.00 0 13.000.0 00 6.000.00 0 Merlin Gerin Merlin Gerin 1 32,544,0 00 42,600,0 00 32,544,0 00 340,800, 000 ABN53c(10A) LS 14 650.000 ABN53c(15A) LS 7 650.000 9.100.00 0 4.550.00 0 Bóng đèn 2 Quạt thông gió 3 Quạt làm mát 4 Máy biến áp 5 Dây dẫn 6 Dao cách ly 7 Chống sét van 8 Tủ phân phối 9 Thanh cái 10 Sứ đỡ 11 Aptom at 12 Aptom at 13 Aptom at 14 Aptom at CD429 CM1600N CM2000N Số Giá (VNĐ) lượng Sản phẩm 20 170.000 8 Tổng thành tiền (VNĐ) 3.400.00 0 44 15 Aptom at 16 Aptom at 17 Aptom at 18 Aptom at 19 Aptom at 20 Aptom at 21 Aptom at 22 Cầu chì (cao áp) 23 Máy biến dòng 24 Máy cắt hợp bộ 25 Máy cắt liên lạc 26 Tủ bù ABN53c(20A) LS 7 650.000 ABN53c(30A) LS 7 650.000 ABN53c(50A) LS 4 650.000 ABN103c(75A ) ABN203c(150 A) ABN203c(175 A) ABN203c(250 A) 3GD1 406-3B LS 2 860.000 LS 3 LS 1 LS 1 1.640.00 0 1.640.00 0 1.640.00 0 3.200.00 0 4.550.00 0 4.550.00 0 2.600.00 0 1.720.00 0 4.920.00 0 1.640.00 0 1.640.00 0 6.400.00 0 38.000.0 00 190.000. 000 46.600.0 00 46.600.0 00 2 T Φ H-35M 3AF ABB 5 3AH1 sieme ns 1 Samwha Han Quoc 1 27 - Với thiết kế nối đất cho trạm biến áp, mỗi thanh thép góc mạ kẽm 60x60x6 mm có giá trên thị trường bây giờ là 300.000(VNĐ) một thanh, với số lượng là 20 cọc ta có giá là 6.000.000 (VNĐ) Thép ngang gồm 19 thanh dài 5m, rộng 4cm và thép để nối máy biến áp với hệ thống tổng là 2.000.000 (VNĐ)  Tổng cộng hệ thống nối đất của máy biến áp là 6.000.000(VNĐ). - Tương tự với hệ thống nối đất cho toàn bộ phân xưởng ta có : mỗi thanh thép góc mạ kẽm 60x60x6 mm có giá trên thị 45 trường bây giờ là 300k một thanh, với số lượng là 30 cọc ta có giá là 9.000.000 (VNĐ) Thép ngang gồm 29 thanh dài 5m, rộng 4cm là 3.000.000 (VNĐ) Thép để nối vỏ thiết bị với hệ thống là 1.000.000 (VNĐ)  Tổng cộng hệ thống nối đất cho phân xưởng là : 13.000.000 (VNĐ) 7.2. Lập dự toán công trình 46