Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương

43.91 55 83.56 2 13 76.15 6 2.1 25.59 34.03 42.65 64.8 3 11 67.2 6 2.2 23.65 31.45 39.42 59.89 4 10 35.9 2 2.48 14.25 18.95 23.75 36.08 5 5 125 4 1.14 114 54.72 126.67 192.45 2.2.3. Xác định phụ tải tính toán cho toàn bộ phân xưởng a) Phụ tải động lực toàn bộ phân xưởng: áp dụng các công thức ( 2-33 ) và ( 2-35 ) ta có: lấy kđt= 0.85 ta được: Pđl= 0.85*(33.02+25.59+23.65+14.25+114)= 178.93 kW Qđl= 0.85*(43.91+34.03+31.45+18.95+54.72)= 155.6 kVAr b) Phụ tải chiếu sáng toàn bộ phân xưởng: áp dụng các công thức ( 2-34 ) và ( 2-36 ) ta có: Tra sổ tay trang 253 sách thiết kế cấp điện ta có P0= 15 W/m2 Suy ra: Pcs = 15*200 = 3000 W = 3 kW Các phân xưởng của các nhà máy trong thực tế thường dùng đèn sợi đốt nên Vậy ta tính được: ( theo công thức 2-37 ) Ppx = 178.93+3 = 181.93 kW ( theo công thức 2-38 ) ( do Qcs= 0 ) ( theo công thức 2-39 ) ( theo công thức 2-40 ) 2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng khác và toàn nhà máy 2.3.1. Phụ tải tính toán của các phân xưởng 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 ) Giả sử ta tính cho phân xưởng kết cấu kim loại Tra sổ tay ta có knc = 0.5 ; cosj = 0.6 ; P0 = 15 W/m2 ; Pđ = 1950 kW Phụ tải động lực: Pđl = knc.Pđ = 0.5*1950 = 975 kW Phụ tải chiếu sáng: Pcs = P0.D = 15*200 = 3000 W = 3 kW Phụ tải tính toán phân xưởng: Pttpx = Pđl + Pcs = 975+3 = 978 kW Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng: Qttpx = Qđl =Pđl.tgj = 975*1.33 = 1296.75 kVAr Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng: Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng kết quả sau: Số trên mặt bằng Tên phân xưởng (phân xưởng) Pđl ( kW ) Pcs ( kW ) Pttpx ( kW ) Qttpx ( kVAr ) Sttpx ( kVA ) Ittpx ( A ) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 975 3 978 1296.75 1624 2467.4 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 720 9 729 957.6 1204 1829.3 3 Phân xưởng đúc 840 6 846 630 1055 1602.9 4 Phân xưởng nén khí 560 3 563 420 702 1066.6 5 Phân xưởng rèn 720 3 723 734.5 1031 1566.4 6 Trạm bơm 512 2 514 681 853 1296 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 179 3 182 155.6 239 363.7 8 Phân xưởng gia công gỗ 225 7 232 229 326 495.3 9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 64 8 72 31 78 118.5 10 Bộ phận thử nghiệm 296 4 300 222 373 566.7 11 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng 2.3.2. Phụ tải tính toán của toàn bộ nhà máy ( xí nghiệp ) PttXN = 0.85*5139 = 4368 kW QttXN = 0.85*5357.45 = 4554 kVAr Từ đó ta có: = 6310 kVA = 0.7 Khi kể đến sự phát triển tương lai của nhà máy: SXN(t)= SttXN(1+at) Lấy a = 0.06 ; t = 10 năm ta có: SXN(t)= 6310(1+0.06*10) = 10 096 kVA Lưu ý : Tuỳ thuộc vào các thông tin được cung cấp như trong tương lai thì nhà máy định thay thế hay lắp đặt thêm những thiết bị máy móc nào, ở phân xưởng nào, mở rộng ra khu vực nào, công suất là bao nhiêu... , người kỹ sư sẽ căn cứ vào đó để lựa chọn các trạm biến áp phân phối, cầu chì, áptomát, ... cho các phân xưởng, khu vực đó. Để đơn giản, trong đồ án này ta không xét đến các yếu tố trên. 2.4. Xác định biểu đồ phụ tải 2.4.1. Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng a) ý nghĩa của biểu đồ phụ tải trong thiết kế cấp điện Biểu đồ phụ tải là một cách biểu diễn về độ lớn của phụ tải trên mặt bằng nhà máy, nó cho biết sự phân bố của phụ tải trên mặt bằng. Điều này cho phép người thiết kế chọn được vị trí đặt các trạm biến áp phân phối một cách thích hợp nhằm giảm được tổn thất và đạt được các chỉ tiêu kinh tế cao. Biểu đồ phụ tải của một phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán của phân xưởng đó theo tỷ lệ xích lựa chọn, mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra thành hai phần tương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. b) Tính bán kính vòng tròn phụ tải cho các phân xưởng Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải. Tâm đường tròn biểu đồ phụ tải được đặt tại trọng tâm của phụ tải phân xưởng, tính gần đúng ta có thể coi như phụ tải phân xưởng được phân bố đồng đều theo diện tích phân xưởng. Bán kính vòng tròn phụ tải được tính theo công thức: Trong đó: Rpxi ( mm ) – bán kính vòng tròn phụ tải của phân xưởng i Sttpxi ( kVA ) – phụ tải tính toán của phân xưởng i m ( kVA/mm2 ) – tỉ lệ xích mà ta lựa chọn Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ phụ tải: Trong đó: acspxi ( độ ) – góc của phụ tải chiếu sáng phân xưởng i Pcspxi ( kW ) – phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i Pttpxi ( kW ) – phụ tải tính toán của phân xưởng i Ta chọn tỉ lệ xích m = 3 kVA/mm2, sau khi tính toán ta được bảng kết quả: Số trên mặt bằng Tên phân xưởng (phân xưởng) Pcspx ( kW ) Pttpx ( kW ) Sttpx ( kVA ) R ( mm ) αcspx ( độ ) 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 3 978 1624 13 1.1 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 9 729 1204 11 4.4 3 Phân xưởng đúc 6 846 1055 11 2.6 4 Phân xưởng nén khí 3 563 702 7 1.9 5 Phân xưởng rèn 3 723 1031 10 1.5 6 Trạm bơm 2 514 853 10 1.4 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 3 182 239 5 5.9 8 Phân xưởng gia công gỗ 7 232 326 6 10.9 9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 8 72 78 3 40 10 Bộ phận thử nghiệm 4 300 373 6 4.8 11 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng 2.4.2. Xác định trọng tâm phụ tải của toàn xí nghiệp a) ỳ nghĩa của trọng tâm phụ tải trong thiết kế cấp điện Trọng tâm phụ tải của nhà máy là một vị trí quan trọng giúp người thiết kế tìm điểm đặt trạm biến áp, trạm phân phối nhằm giảm tối đa tổn thất năng lượng. Ngoài ra trọng tâm phụ tải còn có thể giúp nhà máy trong việc quy hoạch và phát triển sản xuất trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý, tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật tốt nhất. b) Tính toán toạ độ trọng tâm phụ tải nhà máy Tâm quy ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác định là M0 (x0 , y0) theo hệ trục toạ độ xoy đặt tại vị trí bất kỳ. Công thức: Trong đó: Xi ,Yi : toạ độ của phân xưởng i n: số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp. Thay số vào công thức trên ta được: x0 = 5 y0 = 3.4 Vậy chọn vị trí của trạm phân phối trung tâm ( PPTT ) tại toạ độ: M ( 5;3.4 ) ‏‎ Chương 3 Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy. 3.1. Phương án cấp điện cao áp 3.1.1 Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng .Nó phụ thuộc vào công suất yêu cầu của xí nghiệp . Khi thiết kế các sơ đồ cung cấp điện phải lưu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trưng cho nhà máy , các thiết bị đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao , các đặc điểm của quy trình sản xuất và quy trình công nghệ ...để từ đó xác định mức độ bảo đảm an toàn cung cấp điện , thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý . Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải căn cứ vào độ tin cậy , tính kinh tế và an toàn . Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc 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 phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị trong trạng thái vận hành . Ngoài ra , phải lưu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác như đơn giản , thuận tiện , dễ vận hành , có tính linh hoạt trong việc khắc phục sự cố. 3.1.2. Phương pháp cung cấp điện cho nhà máy a) Phân loại và đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy . Nguyên tắc chung để đánh giá hộ tiêu thụ điện trong nhà máy là ta dựa vào tầm quan trọng của phân xưởng đó đối với nhà máy tức là khi ta ngừng cung cấp thì mức độ ảnh hưởng của nó tới hoạt động của toàn nhà máy là cao hay thấp , từ đó ta có thể xác định được loại phụ tải và sơ đồ cấp điện hợp lý cho các phân xưởng trong toàn nhà máy . Khi đã xác định được các hộ tiêu thụ điện trong nhà máy ta sẽ căn cứ vào số phần trăm loại hộ tiêu thụ để đánh giá toàn nhà máy . Với nhà máy cơ khí địa phương ta có số hộ tiêu thụ loại hai là 7 hộ với các phân xưởng : Phân xưởng kết cấu kim loại, phân xưởng lắp rắp cơ khí, phân xưởng đúc, phân xưởng nén khí, phân xưởng rèn, phân xưởng gia công gỗ, trạm bơm. Còn phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phận hành chính và ban quản lý, bộ phận thử nghiệm có thể xếp loại hộ tiêu thụ loại 3 . Tổng kết lại ta có số % hộ tiêu thụ loại 2 khoảng 80% nên đánh giá toàn nhà máy là hộ tiêu thụ loại 2 . Kiểu sơ đồ cung cấp điện phù hợp với điện áp truyền tải đã chọn : Do điều kiện thiết kế đã cho trạm biến áp trung gian 110/22 kV, ta chỉ cần đưa cáp truyền tải 22 kV vào trạm PPTT đặt ở tâm phụ tải của nhà máy. Sau đó từ cáp truyền tải 22 kV này, điện năng sẽ được dẫn tới từng trạm biến áp phân xưởng .Tuỳ theo sự phân loại ở trên mỗi trạm biến áp chứa một hoặc hai MBA.Tại đây điện áp được hạ xuống còn 0,4 kV và được dẫn tới từng phân xưởng. Nhiệm vụ của chúng ta là thiết kế : + Xây dựng trạm phân phối trung tâm nhận điện từ trạm BA trung gian quốc gia. + Xây dựng trạm biến áp phân xưởng nhận điện từ trạm PPTT về cấp điện cho các máy trong phân xưởng. b) Vị trí đặt trạm PPTT của xí nghiệp: Theo tính toán ở mục trên thì vị trí của trạm phân phối trung tâm ( PPTT ) tại toạ độ: M ( 5;3.4 ) ‏‎ c) Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm biến áp phân xưởng Chọn số lượng MBA cho các BA phân xưởng có ý nghĩa quan trọng đối với việc xây dựng một sơ đồ cung cấp điện hợp lý . Thông thường thì mỗi trạm chỉ đặt 1 MBA là tốt nhất . Ưu điểm là tiết kiệm đất đai , vận hành đơn giản , chi phí nhỏ . Tuy nhiên có nhược điểm là đảm bảo an toàn cung cấp điện không cao. Mặc dù vậy, chỉ khi cần thiết ( phụ tải loại I hoặc II ) người ta mới đặt 2 MBA và chỉ hai máy thôi . Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt 8 trạm biến áp phân xưởng: Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng kết cấu kim loại. Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng lắp ráp cơ khí. Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng đúc. Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng nén khí. Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng rèn. Trạm B6 cấp điện cho trạm bơm. Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng gia công gỗ và phân xưởng sửa chữa cơ khí. Trạm B8 cấp điện cho bộ phận thử nghiệm, bộ phận hành chính và ban quản l ý. Trong đó các trạm B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 là các phụ tải loại II, cần đặt 2 máy biến áp. Trạm B8 thuộc hộ phụ tải loại 3 nên chỉ cần đặt một máy biến áp. Các trạm dùng loại trạm kề, có một tường trạm chung với tường phân xưởng. Các máy biến áp dùng máy do ABB ( liên doanh ) sản xuất tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. Chú ý: Máy ngoại nhập phải hiệu chỉnh nhiệt độ theo công thức: Trong đó: Khc – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. - nhiệt độ môi trường sử dụng máy ( 0C ) - nhiệt độ môi trường chế tạo máy ( 0C ) Chọn dung lượng các máy biến áp : Trạm B1 : ( 1.4 là hệ số quá tải ứng với 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h ) Chọn dùng 2 máy biến áp loại 1200 - 22/ 0.4 kV ( nếu không có trong catalog chào hàng của ABB, yêu cầu sản xuất theo đơn đặt hàng ). Các trạm khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng: Thứ tự Tên phân xưởng (phân xưởng) Sttpx ( kVA ) Số máy ( máy ) SđmBA ( kVA ) Tên trạm 1 Phân xưởng kết cấu kim loại 1624 2 1200 B1 2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 1204 2 1000 B2 3 Phân xưởng đúc 1055 2 800 B3 4 Phân xưởng nén khí 702 2 500 B4 5 Phân xưởng rèn 1031 2 800 B5 6 Trạm bơm 853 2 630 B6 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí + Phân xưởng gia công gỗ 565 2 400 B7 8 Bộ phận hành chính và ban quản lý + Bộ phận thử nghiệm 451 1 500 B8 9 Phụ tải chiếu sáng các phân xưởng d) Phương án đi dây mạng cao áp Vì nhà máy thuộc hộ loại II, sẽ dùng đường dây trên không lộ kép dẫn điện từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy. Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, mạng cao áp trong nhà máy dùng cáp ngầm. Từ trạm PPTT đến các trạm biến áp B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 dùng cáp lộ kép, đến trạm B8 dùng cáp lộ đơn. Căn cứ vào vị trí các trạm biến áp và trạm PPTT trên mặt bằng, đề ra 2 phương án đi dây mạng cao áp. Phương án 1: các trạm biến áp được cấp điện trực tiếp từ trạm PPTT. Phương án 2: các trạm biến áp xa trạm PPTT được lấy điện liên thông qua các trạm ở gần trạm PPTT. Để chọn tiết diện dây dẫn ta dựa vào bảng sau: Đối tượng Jkt Icp U ≥ 110 kV Mọi đối tượng X - - U= 6,10,22,35 kV + Đô thị, xí nghiệp + Nông thôn X - - X - - U= 0.4 kV + Đô thị, xí nghiệp + Nông thôn - - - X X - Đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy dài 3.7 km sử dụng đường dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép. Tra cẩm nang có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax= 4500 h, với giá trị của Tmax, dây dẫn AC tra bảng sau sẽ có Jkt= 1.1 A/ mm2. Loại dây dẫn Tmax<= 3000 h Tmax= 3000 – 5000 h Tmax>= 5000 h A và AC Cáp lõi đồng Cáp lõi nhôm 1.3 3.5 1.6 1.1 3.1 1.4 1 2.7 1.2 IttXN=165.6/2 = 82.8 A Fkt= IttXN/ Jkt= 82.8/ 1.1= 75.3 mm2 Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện phần nhôm là 95 mm2, 2AC-95 kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố. Tra bảng phụ lục VI dây AC-95 có Icp=335 A Khi đứt một dây, dây còn lại tải toàn bộ công suất Isc=2IttXN=2*82.8=165.6 A< Icp( thoả mãn ) Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp. Với dây AC-95 tra bảng được r0= 0.33 /km, x0= 0.4 /km Chú ý: trong công thức trên vì đường dây là lộ kép nên r0 và x0 đều giảm đi 2 lần. Nếu là lộ n đường dây thì r0 và x0 sẽ giảm đi n lần ( giống như ta mắc song song n điện trở thì tổng trở của chúng giảm đi n lần ). R1 R2 Rn R1= R2= ...= Rn= R Vậy ta chọn dây AC-95 là hợp lý. Sau đây lần lượt tính toán kinh tế, kỹ thuật cho hai phương án. Cần lưu ý là mục đích tính toán phần này là so sánh tương đối giữa hai phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa hai phương án. Cả hai phương án đều có những phần tử giống nhau: đường dây cung cấp từ trạm BATG về trạm PPTT, 8 trạm biến áp; vì thế chỉ so sánh kinh tế kỹ thuật hai mạng cáp cao áp. Dự định dùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản, có các thông số kỹ thuật cho trong sổ tay. *) Phương án 1: - Chọn cáp từ trạm PPTT đến trạm B1 Với cáp đồng và Tmax= 4500 h tra bảng được Jkt= 3.1 A/ mm2. Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 35 mm2 đó là 2 XLPE( 3x35 ) Các đường cáp khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng, vì cáp đã được chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo và Icp . Đường cáp Loại Chiều dài ( m ) Đơn giá ( đ/m ) Thành tiền ( đ ) PPTT-B1 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 80000 5000000 PPTT-B2 2 XLPE( 3x35 ) 75 80000 6000000 PPTT-B3 2 XLPE( 3x35 ) 75 80000 6000000 PPTT-B4 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 80000 3000000 PPTT-B5 2 XLPE( 3x35 ) 10 80000 800000 PPTT-B6 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 80000 5000000 PPTT-B7 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 80000 3000000 PPTT-B8 XLPE( 3x35 ) 45 80000 3600000 Tổng chi phí 32 400 000 VNđ. Tiếp theo xác định tổn thất công suất tác dụng Tổn thất trên đoạn cáp PPTT-B1 : Tính tương tự cho các trạm khác: Đường cáp Loại Chiều dài ( m ) r0 (/km ) R () ( kW ) PPTT-B1 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 0.524 0.033 0.18 PPTT-B2 2 XLPE( 3x35 ) 75 0.524 0.039 0.117 PPTT-B3 2 XLPE( 3x35 ) 75 0.524 0.039 0.09 PPTT-B4 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 0.524 0.02 0.02 PPTT-B5 2 XLPE( 3x35 ) 10 0.524 0.005 0.011 PPTT-B6 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 0.524 0.033 0.05 PPTT-B7 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 0.524 0.02 0.013 PPTT-B8 XLPE( 3x35 ) 45 0.524 0.024 0.01 =0.491 Từ Tmax= 4500 h và cosj= 0.7 tính ra= ( 0.124+10-4*Tmax )2*8760= 2886 h Lấy avh= 0.1, at0= 0.2 , c= 750 đ/kWh Chi phí tính toán hàng năm của phương án 1 là: Z1= (0.1+0.2)*32 400 000+ 750*0.491*2886 Z1= 10 780 000 đ *) Phương án 2: Chọn cáp từ trạm PPTT đến B1. Tuyến cáp này cấp điện cho cả B1 và B2 Fkt=37.1/3.1= 12 mm2 Chọn cáp tiết diện 35 mm2 đó là 2XLPE( 3x35 ) Các tuyến cáp giống phương án 1 không phải chọn lại. Các tuyến khác chọn tương tự, kết quả ghi trong bảng. Đường cáp Loại Chiều dài ( m ) Đơn giá ( đ/m ) Thành tiền ( đ ) PPTT-B1 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 80000 5000000 B1-B2 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 80000 3000000 PPTT-B3 2 XLPE( 3x35 ) 75 80000 6000000 PPTT-B4 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 80000 3000000 PPTT-B5 2 XLPE( 3x35 ) 10 80000 800000 B4-B6 2 XLPE( 3x35 ) 20 80000 1600000 PPTT-B7 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 80000 3000000 PPTT-B8 XLPE( 3x35 ) 45 80000 3600000 Tổng chi phí Z2= 26 000 000 VNđ Đường cáp Loại Chiều dài ( m ) r0 (/km ) R () ( kW ) PPTT-B1 2 XLPE( 3x35 ) 62.5 0.524 0.033 0.18 B1-B2 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 0.524 0.02 0.06 PPTT-B3 2 XLPE( 3x35 ) 75 0.524 0.039 0.09 PPTT-B4 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 0.524 0.02 0.02 PPTT-B5 2 XLPE( 3x35 ) 10 0.524 0.005 0.011 B4-B6 2 XLPE( 3x35 ) 20 0.524 0.01 0.015 PPTT-B7 2 XLPE( 3x35 ) 37.5 0.524 0.02 0.013 PPTT-B8 XLPE( 3x35 ) 45 0.524 0.024 0.01 = 0.4 kW Chi phí tính toán hàng năm của phương án 2 là: Z2= (0.1+0.2)*26 000 000+ 750*0.4*2886 Z2= 8 670 000 đ Sau đây là bảng so sánh kinh tế hai phương án: Phương án K ( x106 đ ) ( x106 đ ) Z ( x106 đ ) PA 1 PA 2 32 26 1 0.8 10 8 Qua bảng so sánh ta chọn phương án 2 là phương án có giá trị hàm chi phí nhỏ nhất. Phương án này tuy có nhược điểm là khó quản lý vận hành sửa chữa do ta không đi tuyến cáp hình tia nhưng bù lại thì giá tiền tổn thất hàng năm và vốn đầu tư K nhỏ. Sau đây là sơ đồ đi dây mạng cao áp: 2 1 7 5 8 3 10 6 4 9 Từ hệ thống điện đến Khuôn viên xí nghiệp e) Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX *) Sơ đồ trạm PPTT: Như đã phân tích ở trên, nhà máy cơ khí thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT. Tại mỗi tuyến dây vào, ra khỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp đều dùng máy cắt hợp bộ. Để bảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm, đặt chống sét van trên mỗi phân đoạn thanh góp. Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 22 kV. Chọn dung các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, loại 8DC11, hệ thống thanh góp đặt sẵn trong các tủ có dòng định mức 1250 A. Sau đây là thông số của máy cắt đặt tại trạm PPTT Loại MC Uđm (kV) Iđm (A) Icắt N, 3s (kA) Icắt Nmax (kA) Ghi chú 8DC11 24 1250 25 63 Không cần bảo trì *) Sơ đồ các trạm biến áp phân xưởng Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần trạm PPTT, phía cao áp chỉ cần đặt dao cách ly. Phía hạ áp đặt aptomat tổng và các aptomat nhánh. Trạm hai máy biến áp đặt thêm aptomat liên lạc giữa hai phân đoạn. Cụ thể như sau: + Đặt một tủ đầu vào 22 kV có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo trì, loại 8DH10. Sau đây là thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10 Loại tủ Uđm (kV) Iđm (A) Uchịu đựng , ( kV ) Ichịu đựng N 1s , ( kA ) I N max ( kA ) 8DH10 24 200 50 16 50 Các máy biến áp chọn loại do ABB sản xuất tại Việt Nam ( không phải hiệu chỉnh nhiệt độ ). + Phía hạ áp chọn dùng các aptomat của hãng Merlin Gerin đặt trong vỏ tủ tự tạo. Với trạm 1 máy biến áp đặt 1 tủ aptomat tổng và 1 tủ aptomat nhánh. Với trạm 2 máy biến áp đặt 5 tủ: 2 tủ aptomat tổng, 1 tủ aptomat phân đoạn và 2 tủ aptomat nhánh. Cụ thể chọn các aptomat như sau: Dòng lớn nhất qua aptomat tổng của máy 1200 kVA là: SđmBA ( kVA ) 1200 1000 800 630 500 400 Imax ( A ) 1732 1443 1155 909 722 577 Chủng loại và số lượng các aptomat chọn được ghi trong bảng sau: Trạm BA Loại aptomat Số lượng cho mỗi trạm ( chiếc ) Uđm ( V ) Iđm ( A ) Icắt N ( kA ) B1 ( 2x1200 kVA ) CM2000N C1251N 3 4 690 690 2000 1250 50 25 B2 ( 2x1000 kVA ) CM1600N C1001N 3 4 690 690 1600 1000 50 25 B3, B5 ( 2x800 kVA ) C1251N C801N 3 4 690 690 1250 800 25 25 B6 ( 2x630 kVA ) C1001N NS630N 3 4 690 690 1000 630 25 10 B4 ( 2x500kVA ) C801N NS600E 3 4 690 500 800 600 25 15 B8 ( 1x500kVA ) C801N NS600E 1 2 690 500 800 600 25 15 B7 ( 2x400 kVA ) NS600E NS400E 3 4 500 500 600 400 15 15 Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2 MBA: Tủ A tổng Máy BA 22/0,4 Tủ cao áp 8DH 10 Máy BA 22/0,4 Tủ A nhánh Tủ A phân đoạn Tủ A nhánh Tủ A tổng Tủ cao áp 8DH 10 Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 1 MBA: Tủ A tổng Máy BA 22/0,4 Tủ cao áp 8DH 10 Tủ A nhánh f) Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị điện đã chọn *) Tính toán ngắn mạch: Cần tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái trạm PPTT để kiểm tra máy cắt, thanh góp và tính điểm ngắn mạch N2 tại phía cao áp trạm BAPX để kiểm tra cáp và tủ cao áp các trạm. Từ sơ đồ thay thế ta có Đường dây từ trạm BATG đến trạm PPTT là 2AC-95 nên có R= r0*l/n và X= x0*l/n R= 0.33*3.7/2= 0.61 X= 0.4*3.7/2= 0.74 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N1 là: Đường dây từ trạm PPTT đến trạm B1 là 2XLPE-(3x35) nên có R1= r0*l/n và X1= x0*l/n R1= 0.52*0.0625/2= 0.0163 X1= 0.13*0.0625/2= 0.0041 Dòng điện ngắn mạch N2 tại trạm B1 Tương tự ta tính cho các trạm BAPX khác. *) Kiểm tra các thiết bị điện đã chọn: So sánh kết quả tính được ở trên với các thông số của tủ máy cắt 8DC11 đặt tại trạm PPTT ta thấy: máy cắt và thanh góp có khả năng cắt và ổn định động dòng ngắn mạch là phù hợp ( 25 kA so với 11.7 kA và 63 kA so với 29.8 kA ). Khả năng chịu dòng ngắn mạch của dao cách ly tủ cao áp đầu vào các trạm BAPX cũng hợp lý ( 16 kA so với 11.6 kA và 50 kA so với 29.5 kA ). Với cáp, chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng ngắn mạch lớn nhất. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: Ta đã chọn cáp loại có tiết diện 35 mm2 < 49.2 mm2 .Vậy muốn đảm bảo ổn định nhiệt phải nâng tiết diện cáp lên 50 mm2. Kết quả là chọn cáp 2XLPE (3x50). g) Tính chọn cáp hạ áp tới các phân xưởng Chọn cáp hạ áp theo điều kiện phát nóng cho phép : trong đó : Itt -dòng điện tính toán . Icp -dòng điện cho phép của cáp. Khc- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số đường cáp đặt song song. Vì ta đi dây đơn và nhiệt độ nơi sản xuất và nơi sử dụng cáp không chênh lệch là bao nên ta lấy Khc=1. + Tính chọn đoạn cáp từ trạm B7 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: ta có : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4 G 150, dòng cho phép Icp trong nhà 387 A, ngoài trời 395 A. + Tính chọn đoạn cáp từ trạm B8 đến bộ phận hành chính và ban quản lý: ta có : Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4 G 25, dòng cho phép Icp trong nhà 144 A, ngoài trời 127 A. Chương 4 THIếT Kế MạNG Hạ áP PHÂN XƯởNG SửA CHữA CƠ KHí 4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện cho 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 của chúng trong mặt bằng phân xưởng và nhiều yếu tố khác. Sơ đồcần đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo độ tin cậy + Thuận tiện cho lắp ráp vận hành. + Có các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật tối ưu. + Cho phép dùng các phương pháp lắp đặt công nghiệp hoá nhanh. Người ta thường dùng cách đi dây hình tia cho mạng phân xưởng. Từ những đặc điểm và nguyên lý trên , ta đề ra sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí như sau: Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ , trong xưởng dự định đặt một tủ phân phối nhận điện từ trạm biến áp về cấp cho 5 tủ động lực đặt rải rác cạnh tường phân xưởng, mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải. Đặt tại tủ phân phối của TBA một áptômát đầu nguồn, từ đây dẫn điện về xưởng bằng đường cáp ngầm. Tủ phân phối của xưởng đặt 01 aptomat tổng và 6 aptomat nhánh cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia, đầu vào đặt dao cách ly - cầu chì, các nhánh ra đặt cầu chì. Mỗi động cơ máy công cụ được khởi động bằng một khởi động từ (KĐT) đã gắn sẵn trên thân máy, trong KĐT có rơle nhiệt bảo vệ quá tải. Các cầu chì trong tủ động lực chủ yếu bảo vệ ngắn mạch , đồng thời làm dự phòng bảo vệ quá tải của KĐT. 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 đồ 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 phân phối 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 dây dẫn 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. + 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