Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa

h toán và yêu cầu độ tin cậy CCĐ của phân xưởng, quyêt định đặt 7 trạm (BAPX) như sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 35 + Trạm B1 (2MBA) : Cấp cho PX số 1 và phòng thí nghiệm. + Trạm B2 (2 MBA): Cấp điện cho PX số 2. + Trạm B3 (2 MBA): Cấp điện cho PX số 3. + Trạm B4 (2 MBA) : Cấp điện cho PX số 4. + Trạm B5 (2 MBA): Cấp điện cho lò ga + PX sửa chữa cơ khí. + Trạm B6 (2 MBA): Cấp điện cho phân xưởng rèn. + Trạm B7 (2 MBA): Cấp điện cho bộ phận nén ép + trạm bơm. 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 : SS TTdmB ≥ (3-2) Nếu 2 MBA SSk SS scdmBqtsc TTdmB 2 ≥ ≥ (3-3) Trong đó: + SđmB : Công suất định mức của MBA (KVA) + Stt : Công suất tính toán của phụ tải ( KVA) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 36 + 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: )(09,8432 4,1 93,11804 4,1 )(47,5902 2 93,11804 2 KVA KVA SS SS SC dmB TT dmB ==≥ ==≥ - 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 ] ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−= θθ 100 35 1. 100 5 1 Maxtb dm ' dm SS (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 θtb= 240C, θmax=420C, như vậy công suất định mức sau khi hiệu chỉnh S’đm=0,75Sđm→S’đm=0,75.10000= 7500(KVA). Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp trung tâm: Bảng 3-1 Sđm kVA Điện áp (kv) Tổn thất UN% C H ΔPo ΔPn C-H TDH 7500 35 10 14,5 65 8,0 • Trạm biến áp phân xưởng : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 37 - Nên chọn cùng một cỡ máy hoặc chọn không qúa 2-3 cỡ máy. - Trạm biến áp phân xưởng B1 )(678,877 4,1 75,1228 4,1 )(375,614 2 75,1228 2 KVA KVA SS SS sc dmB tt dmB ==≥ ==≥ 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 Sđm≤1000kVA, 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 số 1 + phòng thí nghiệm 1228,75 2 1000 B1 2 Phân xưởng số 2 1802,48 2 1600 B2 3 Phân xưởng số 3 1070,32 2 1000 B3 4 Phân xưởng số 4 1348,73 2 1000 B4 5 Lò ga + phân xưởng SCCK 773,84 2 800 B5 6 PX. rèn 1377,71 2 1000 B6 7 Bộ phận nén ép + trạm bơm 1231,43 2 1000 B7 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. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 38 - 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; B6; B7 dùng cáp lộ kép. 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) 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) - Trạm biến áp trung tâm (BATT) - Trạm biến áp phân xưởng (BAPX) - Cáp cao áp - Cáp hạ áp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 39 Ta có )(51,88 1,1 37,97F ; ).(37,97 35.3.2 93,11804 32 2 kt mm A J IF U SI kt ttXN kt dm ttXN ttXN === === Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 95mm2, ký hiệu AC-95 có Icp =330(A) - Kiểm tra sự cố khi đứt một dây : )A(2,173 35.3 7500.4,1 U.3 S4,1 I dm dmB sc === 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 ΔU. 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: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 40 )(47,35 10.3.2 75,1228 .3.2 1 max/ AU SI dm TTB vl === )(44,11 1,3 47,35 2max mm j IF kt kt === Chọn cáp có tiết diện F=16mm2, ký hiệu 2XLPE (3x16) có Icp=110 (A). + Kiểm tra điều kiện phát nóng : Isc = 2Imax = 70,94 < 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 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 BATT-B3 16 100 48 4800 BATT-B4 16 80 48 3840 BATT-B5 16 200 48 9600 BATT-B6 16 55 48 2640 BATT-B7 16 205 48 9840 K1 = 51045.103 đ. • Tổn thất công suất tác dụng: • 3 2 2 10.R.P U s −=Δ (KW) Trong đó : + S : Công suất truyền tải (kVA) + U : Điện áp truyền tải (kV) + R : Điện trở tác dụng ( Ω ) - Tổn thất trên đoạn cáp từ trạm BATT đến trạm B1: cáp có r0 = 1,47 Ω/km, L=150 m → R = r0 . l R = 1,47 . 0,15 = 0,22 (Ω) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 41 )(32,310.22,0. 10 75,1228 3 2 2 kwP ==Δ − - 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, Ω/km R, Ω Stt,kVA Δ, kw BATT-B1 16 150 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 175 0,93 0,162 1802,48 5,26 BATT-B3 16 100 1,47 0,147 1070,32 1,68 BATT-B4 16 80 1,47 0,117 1348,73 2,12 BATT-B5 16 200 1,47 0,294 773,84 1,76 BATT-B6 16 55 1,47 0,08 1377,71 1,52 BATT-B7 16 205 1,47 0,30 1231,43 4,55 ΔPΣ1=20,21 kw • Tổn thất điện năng : ΔA =ΔPΣ.τ Tra bảng với Tmax = 4500h và Cosϕ = 0,71 ta được thời gian tổn thất lớn nhất τ =3300h → ΔA1 =ΔPΣ1.τ = 20,21 . 3300 = 66693 kwh • Tính toán kinh tế : Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án: Z = ( at c + avh ) . Ki + Yi . ΔA Trong đó : + at c : hệ số thu hồi vốn đầu tư. + avh : hệ số vận hành. + Ki : vốn đầu tư. + YiΔA.= C .ΔA : 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: ↔Z1 = (0,1 + 0,2) . 51045 . 103 + 750 . 66693= 65333 . 103 đồng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 42 • 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 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 B4-B3 16 90 48 4320 BATT-B4 25 100 75 7500 B5-B7 16 120 48 5760 BATT-B7 25 205 75 15375 BATT-B6 16 55 48 2640 K2 = 55920.103đ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 43 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 44 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 46 • Bảng tính toán tổn thất công suất ΔP. Bảng 3-6 Đường cáp F, mm2 L, km R0 , Ω/km R, Ω Stt kVA ΔP. Kw BATT-B1 16 0,15 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 0,175 0,93 0,162 1802,48 5,26 B4-B3 16 0,09 1,47 0,132 1070,32 1,51 BATT-B4 25 0,1 0,93 0,093 2419,05 5,44 BATT-B7 25 0,205 0,93 0,19 2005,27 7,64 B7-B5 16 0,12 1,47 0,176 773,84 1,05 BATT-B6 16 0,055 1,47 0,08 1231,43 1,2 ΔP∑2 = 25,42 kw • Chi phí tính toán ΔA2 =ΔP∑2 . τ = 25,42 . 3300 = 83886 kwh → Z2 =0,3 K2 + C.ΔA2 → Z2 = 0,3 . 55920 . 103 + 750 . 83886 = 79690.103 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 16 150 48 7200 BATT-B2 25 175 75 13125 BATT-B3 16 100 48 4800 BATT-B4 16 80 48 3840 BATT-B5 16 200 48 9600 BATT-B7 25 55 75 4125 B7 –B6 16 210 48 10080 K3 = 52770.103đ Bảng kết quả tính toán tổn thất công suất ΔP : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 47 BẢNG 3-8 Đường cáp F mm2 L m R0 Ω/km R Ω Stt kVA ΔP, kw BATT-B1 16 150 1,47 0,22 1228,75 3,32 BATT-B2 25 175 0,93 0,162 1802,48 5,26 BATT-B3 16 100 1,47 0,147 1070,32 1,68 BATT-B4 16 80 1,47 0,117 1348,73 2,12 BATT-B5 16 200 1,47 0,294 773,84 1,76 BATT-B7 25 0,05 0,93 0,0465 2609,14 3,17 B3 -B5 16 0,21 1,47 0,308 1021,08 3,2 ΔP∑3 = 20,51kw • Chi phí tính toán : ΔA3 = ΔP∑3.τ = 20,51 . 3300 = 67683 kwh → Z3=0,3.K3+ C.ΔA3 = 0,3 . 52770.103+750.67683=66593 . 103đ → Z3 = 66593 .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 ΔAi kwh Zi .103đ 1 51045 66693 65333 2 55920 83886 79690 3 52770 67683 66593 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 → 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: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 48 8.1. Sơ đồ nguyên lý : (sơ đồ ở trang sau.) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 49 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 50 Hình 3.4. Sơ đồ nối trạm biến áp phân xưởng đặt 1 MBA Hình 3.5. Sơ đồ đấu nối các trạm phân xưởng đặt 2 MBA. Tủ cao áp CD - CC MBA 10/0,4KV Tủ Aptomat tổng Tủ Aptomat nhánh Tủ cao áp Máy biến áp 10/0,4K Tủ aptômát tổng Tủ aptômát nhánh Tủ A phân đoạn Tủ áptômát Tủ aptômát tổng Máy biến áp 10/0,4K Tủ cao áp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 51 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp toàn xí nghiệp 35KV CSV MC BATT MC BU TG 10 KV MCLL TG 10 KV 0,4 KV B6 CC CD B1 B2 B3 B4 B5 B7 Hình 3 - 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 52 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 ΔP0, W ΔPN, W UN% 1000 10 0,4 1750 13000 5,5 800 10 0,4 1400 10500 5,5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 53 + Tổng hợp lại ta thấy rằng phương án 1 có chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt hơn phương án 2, vì vậy chọn phương án cung cấp điện 1 cho nhà máy. Sơ đồ nguyên lý mạch cao áp của nhà máy được trình bày ở bản vẽ 2.6 dưới đây. Chương III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN. I- TÍNH NGẮN MẠCH: 1/ Sơ đồ thay thế: Sơ đồ hệ thống điện có thể biểu diễn như sau: Sơ đồ thay thế như sau: Zc1: Tổng trở của đoạn cáp từ trạm biến áp khu vực đến trạm phân phối của nhà máy. N1 N2 ~ HT BAPX Uht Xht ZC1 ZC2 N2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 54 Zc2: Tổng trở của đoạn cáp từ trạm phân phối của nhà máy đến trạm biến áp phân xưởng. - Các tham số trong sơ đồ thay thế. Trong phần này, để chọn máy cắt điện & cáp cao áp, ta chỉ cần tính dòng ngắn mạch tại 2 điểm N1 & N2 (hình vẽ trên). Vì chỉ tính trong một cấp điện áp nên tính trong hệ đơn vị có tên sẽ thuận lợi. + Điện kháng của hệ thống Như đã biết công suất ngắn mạch tại thanh góp 10KV của trạm biến áp khu vực là SN1 = 200 (MVA). Vì hệ thống có công suất vô cùng lớn nên có thể coi UHT là không đổi & UHT = 10,5KV. Điện kháng của hệ thống được xác định như sau: XHT = )(55,0200 5,10 2 1 2 Ω== S U N HT (3.1) + Tổng trở của đoạn cáp từ trạm biến áp khu vực đến Zc1. .Đường dây từ trạm biến áp khu vực đến nhà máy là đường cáp kép có tiết diện là 150mm2 & chiều dài là 3km r0 = 0,123 (Ω/km) X0 = 0,079 (Ω/km) Điện trở & điện kháng của đường dây là: Rc1 = )(1845,02 3.123,0 2 .0 Ω==lr Xc1 = )(1185,02 3.079,0 2 .0 Ω==lx Zc1 = 146,0079,0123,0 2222 =+=+ XR (Ω) = 0,21927 2/ Xác định dòng ngắn mạch tại N1. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 55 Vì hệ thống được coi là nguồn công suất vô cùng lớn, điểm N1 ở xa nguồn nên có thể bỏ qua quá trình quá độ khi ngắn mạch, dòng ngắn mạch thay đổi rất ít & có thể coi là I" = I∞ = IN Dòng ngắn mạch tại N1 được xác định như sau: IN1 = 11 3.5,10 200 3. == U S dm N (KA) Dòng ngắn mạch xung kích được xác định như sau: IXk = KXk . IN . 2811.2 = (KA) - Kxk : Hệ số xung kích, trong trường hợp này có thể lấy Kxk = 1,8. 3/ Xác định dòng ngắn mạch tại điểm N2 Biến đổi sơ đồ thay thế như sau: 1 1 1 2 222 ( ) (0,55 0,1185)0,1845 0,693( )dt ht c c c htR X X Z X ntZ + + + += = = = Ω Dòng ngắn mạch tại N2 là: 10,5 8,78( ) 3 0,69. 3 ht N dt U I KA Z = = = Dòng xung kích tại điểm N2 IXK = Kxk . 2 . IN2 = 1,8 . 2 . 8,79 = 22,4 (KA) II- CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 1/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp a/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp từ trạm biến áp khu vực đến trạm phân phối của nhà máy: Uht Zđt N2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 56 Dòng ngắn mạch lớn nhất có thể chạy qua đoạn cáp này là. IN1 = 11 KA Tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt được xác định theo công thức sau: Fmin = α . I∞ t (mm2) (3.3) α: Hệ số phụ thuộc vật dẫn, ở đây dùng cáp lõi đồng có α = 7 I∞: Dòng ngắn mạch duy trì lớn nhất có thể đi qua cáp (KA) t: Thời gian duy trì ngắn mạch, phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle, ở đoạn đường dây này thì t = 1 (s) Theo công thức (3.3) thì tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt khi xảy ra ngắn mạch trên đoạn này là: Fmin 1= α . IN1 . t = 7 . 11 = 77 (mm2) So sánh với tiết diện của cáp đã chọn ở phần trên là 150mm2 >77mm2, vậy cáp đã chọn như vậy là thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. b/ Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp từ trạm phân phối của nhà máy đến các trạm biến áp phân xưởng. Dòng ngắn mạch lớn nhất có thể chạy qua đoạn cáp này là IN2 = 8,79 (KA). Thời gian tồn tại ngắn mạch ở đoạn này là t = 1,5 (s). Theo công thức (3.3) tiết diện nhỏ nhất của cáp có ổn định nhiệt trong đoạn này là: IN = α . IN2 . t = 7 . 8,79 . 5,1 = 75,36 mm2 Vậy cáp có tiết diện 50mm2 < 75,36 mm2 như đã chọn ở trên là không thỏa mãn. Do vậy theo điều kiện ổn định nhiệt, chọn cáp đồng có tiết diện là 95mm2 cho các đường dây nối từ trạm phân phối của nhà máy đến các trạm biến áp phân xưởng. 2/ Chọn và kiểm tra máy cắt. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 57 - Các điều kiện chọn, kiểm tra máy cắt + Điều kiện chung: Uđm ≥ Um Iđm ≥ ILVmax + Điều kiện kiểm tra: Ildd ≥ IXK 2 2. .nh nhI t I t∞≥ Iđmcắt ≥ I" Trong đó: Um: Điện áp định mức của mạng điện ILVmax : Dòng điện làm việc lớn nhất đi qua máy cắt Ildd: Dòng ổn định động của máy cắt Inh: Dòng ổn định nhiệt của máy cắt ở thời gian Inh t: Thời gian duy trì ngắn mạch, ở đây t = 1,5 (s) I": Dòng ngắn mạch siêu quá độ, ở đây như đã trình bày ở trên I" = I∞ = 8,79 (KA) - Chọn máy cắt đầu vào trạm phân phối Dòng điện làm việc lớn nhất qua máy cắt là: ILVmax = SbΣ' / (2 . .3 Iđm) = 10692 / (2 . .3 10) = 308 (A) Vậy có thể chọn máy cắt BMΓ 133-I có các thông số như sau: Uđm = 10 (KV) Iđm = 630 (A) Ildd = 52 (KA) Icắtđm = 11,6 (KA) Inh / tnh = 20/5 (KA/sec) + Kiểm tra ổn định động Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 58 Như đã tính ở phần tính toán ngắn mạch IXk2 = 22,4 (KA) Vậy là máy cắt vừa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động + Kiểm tra ổn định nhiệt I nh2 .tnh = 202 . 5 = 2000 (KA2.sec) tI .2∞ = 5,1.79,8 2 = 115,9 (KA2.sec) ⇒ I nh2 tnh > tI .2∞ , vậy máy cắt vừa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. + Kiểm tra khả năng cắt Icắtdm = 11,6 (KA) > I" = 8,79 (KA) Vậy là máy cắt vừa chọn thỏa mãn khả năng cắt ngắn mạch. - Tất cả các máy cắt ở trạm phân phối được chọn cùng một loại, vì vậy các máy cắt đường dây ra cũng là loại BMΓ 133-I. Vì máy cắt đầu vào đã thỏa mãn các điều kiện kiểm tra rồi, mà dòng làm việc đi qua máy cắt đầu vào lớn hơn nhiều so với dòng làm việc đi qua các máy cắt đầu ra, nên máy cắt vừa chọn cũng thỏa mãn cho các đường dây ra, không cần kiểm tra lại nữa. - Trạm phân phối được ghép bởi các tủ phân phối hợp bộ loại KCO - 2YM do Liên Xô chế tạo. Sơ đồ nguyên lý của trạm phân phối trình bày trên bản vẽ 2.4, còn sơ đồ ghép nối các tủ hợp bộ của trạm phân phối được trình bày trên bản vẽ 3.1. Đặc tính kỹ thuật của tủ phân phối hợp bộ KCO-2YM như sau: Bảng 17 Uđm (KV) Iđm (A) Iđm thanh góp (A) Kiểu máy cắt Iđmcắt (KA) Ildd (KA) Kiểu truyền động Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 59 10 600 900 BMΓ-133I 11,6 52 ΠC-10 - Chọn thiết bị cho trạm biến áp phân xưởng Trạm biến áp phân xưởng được ghép bởi các tủ phân phối hợp bộ & các máy biến áp đã chọn ở phần trên. + Đầu vào máy biến áp là tủ dao cách ly loại tủ KCO-2YM có dòng định mức là 600(A) + Lộ ra là các tủ phân phối hạ áp kiểu OЩ, trong đó sử dụng áptômát kiểu AB10, AB15 của Liên Xô chế tạo. + Sơ đồ ghép nối các trạm có một máy biến áp được trình bày trên bảng vẽ 3.2, sơ đồ ghép nối của các trạm có hai máy biến áp thể hiện trên bản vẽ 3.3. Chương IV BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT VÒNG BI Như chúng ta đã biết, các phụ tải động lực tiêu thụ rất nhiều công suất phản kháng, công suất phản kháng dùng để từ hóa mạch từ, bộ phận không thể thiếu được trong các máy điện & máy biến áp. Việc chuyển tải công suất phản kháng trên đường dây gây ra rất nhiều tốn kém do phải tăng thiết bị đường dây & thiết bị phân phối, làm tăng tổn thất điện năng cũng như tổn thất điện áp trong hệ thống điện & làm giảm khả năng tải của đường dây ... Trong khi đó lại có thể tạo ra được công suất phản kháng tại nơi tiêu thụ bằng các thiết bị bù như là máy bù đồng bộ & tụ điện tĩnh. Vì vậy việc bù công suất Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 60 phản kháng cho các phụ tải tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là vô cùng cần thiết. Đối với hệ thống điện việc bù công suất phản kháng phải dựa trên các tính toán kinh tế kỹ thuật. Nhưng đối với một xí nghiệp công nghiệp nhỏ, việc bù công suất phản kháng chủ yếu là để thỏa mãn hệ số công suất cosϕ mà công ty điện đã quy định. Trong hệ thống cung cấp điện cho nhà máy sản xuất vòng bi cũng vậy, chúng ta sẽ bù công suất phản kháng cho nhà máy để đạt hệ số công suất cosϕ mong muốn & phân bố các công suất bù sao cho hợp lý nhất. I- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ CẦN THIẾT. Theo kết quả tính toán của phần trên công suất tính toán của nhà máy như sau: Ptt = 7229,3 (KW) Qtt = 5422,0 (KVAR) Stt = 9036,8 (KVA) Hệ số công suất của nhà máy là: cosϕ = Ptt / Stt = 7229,3 / 9036,8 = 0,7999 ≈ 0,8 Mục tiêu là bù một lượng công suất phản kháng sao cho hệ số công suất của nhà máy cosϕ = 0,95 Lượng công suất phản kháng cần bù thêm được tính như sau: Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) (KVAR) (4.1) ϕ1 : Góc lệch pha của nhà máy trước khi bù ϕ2: Góc lệch pha của nhà máy sau khi bù Ở đây: cosϕ1 = 0,8 ⇒ tgϕ1 = 0,75 cosϕ2 = 0,95 ⇒ tgϕ2 = 0,329 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 61 Thay các giá trị này vào công thức 4.1 ta tìm được lượng công suất phản kháng cần bù là: Qbù = Ptt (tgϕ1 - tgϕ2) = 7229,3 (0,75 - 0,329) = 3043,5 (KVAR) Như vậy để đạt hệ số công suất cosϕ = 0,95 thì nhà máy phải bù thêm một lượng công suất phản kháng nữa là 3043,5 (KVAR). Việc bù công suất phản kháng có thể thực hiện bằng tụ điện tĩnh hoặc máy bù đồng bộ. Trong trường hợp này, nhà máy là một phụ tải nhỏ, lượng công suất phản kháng cần bù chỉ có 3043,5 (KVAR), diện tích nhỏ hẹp nên thích hợp với thiết bị bù là tụ điện tĩnh. Vì tụ điện tĩnh có đặc điểm là giá tiền rẻ, lắp đặt vận hành đơn giản, kích thước nhỏ. II- PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ CHO CÁC NHÁNH: Khi đã biết tổng dung lượng công suất phản kháng cần phải bù tại nhà máy, thì việc tiếp theo là phân bố chúng trên các nhánh một cách kinh tế nhất. Mạng cao áp của nhà máy thuộc kiểu hình tia. Dựa trên tiêu chuẩn của sự tổn thất công suất ít nhất trên các nhánh đường dây của mạng hình tia, người ta xây dựng được công thức xác định dung lượng bù hợp lý tại mỗi nhánh trong mạng điện hình tia như sau: Qbùi = Qi - r QQ i bï− . rtd (KVAR) Qbù : Dung lượng bù ở nhánh thứ i (KVAR) Q: Tổng phụ tải phản kháng của nhà máy (KVAR) Qbù= Tổng dung lượng cần phải bù cho mạng điện của nhà máy (KVAR) ri: Điện trở đường dây của nhánh thứ i (Ω) ri = r0 . l1 / n n: Số đường dây song song Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 62 r0 : Điện trở của 1 km đường dây cáp đồng 95 mm2 có r0 = 0,2 (Ω/km) Điện trở đường dây của nhánh thứ nhất là: r1 = r0 . l1 / n = 0,2 . 0,107 / 2 = 0,0107 (Ω) Điện trở đường dây của các nhánh khác cũng cũng tính toán tương tự như vậy, kết quả được ghi ở bảng 19 Rtđ: Điện trở tương đương của tất cả các nhánh đường dây (Ω), nó được xác định như sau: ∑= = n i itd rR 1 11 (4.3) Thay các giá trị cụ thể vào công thức (4.3) tính được điện trở tương đương của các nhánh là: Rtđ = 00142,01 1 1 = ∑ = n i ir (Ω) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện Trang 63 - Áp dụng công thức (4.2) tính được dung lượng cần bù ở nhánh 1 là: Qbù1 = Q1 - 1,75200142,0.0107,0 5,304352881050. 1 =−−=− r r QQ td bu (KVAR) - Dung lượng cần bù ở các nhánh còn lại cũng được tính toán tương tự, kết quả tính thể hiện ở bảng 19. Bảng 19 Tên đường dây r0 (Ω/km) l (km) r (Ω) Rtđ (Ω) Qi (KVAR) Qbùi (KVAR) TPP - T1 0,2 2x0,107 0,0107 1050 752,1 TPP - T2 0,2 2x0,05 0,005 1236 598,6 TPP - T3 0,2 2x0,079 0,0079 0,00142 900 496,6 TPP - T4 0,2 1x0,043 0,0086 750 379,4 TPP - T5 0,2 2x0,06 0,006 1352 820,8 III- XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ TỐI ƯU PHÍA HẠ ÁP: Như chúng ta đã biết, giá tiền của tụ bù cao áp rẻ tiền hơn tụ bù hạ áp có cùng dung lượng. Nhưng việc bù phía hạ áp lại có ưu điểm hơn là giảm được lượng công suất phản kháng truyền trong mạng hạ áp & truyền qua máy biến áp do đó mà giảm được đáng kể tổn thất điện năng & tổn thất điện áp trong mạng hạ áp. Vì vậy mà việc đặt thi