Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường

760,7 55268,52 Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 218598 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện Chọn cáp cao áp từ TPPTT về các TBA phân xưởng: Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt. Nhà máy làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 (trang 294, TL1) tìm được jkt = 3,1 A/mm2 . Dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax = (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = (mm2) trong đó: n - số lộ cáp. Dựa vào trị số Fkt tính ra được, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất. Sau đó kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: k1. k2. Icp ≥ Isc trong đó: Icp - dòng điện lâu dài cho phép của cáp ; Isc - dòng điện khi xảy ra sự cố đứt 1 cáp, Isc = 2. Ilvmax; k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, lấy k1 = 1; k2 - hệ số hiệu chỉnh theo số dây cáp đặt trong một rãnh. Vì chiều dài cáp từ TPPTT đến các TBA phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. - Chọn cáp từ TPPTT đến B1: Cáp từ TPPTT đến B1 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 15,9 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 5,1 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . Vì tiết diện của cáp đã chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo Icp. - Chọn cáp từ TPPTT đến B2: Cáp từ TPPTT đến B2 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 18,4 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 5,9 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . - Chọn cáp từ TPPTT đến B3: Cáp từ TPPTT đến B3 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 18,5 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 6 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . - Chọn cáp từ TPPTT đến B4: Cáp từ TPPTT đến B4 là cáp lộ đơn nên: Ilvmax = = = 28,5 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 9,2 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . - Chọn cáp từ TPPTT đến B5: Cáp từ TPPTT đến B5 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 22 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 7 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cụ thể đối với phương án 1 ta cần phải chọn cáp hạ áp từ TBA B1 đến kho củ cải đường, từ TBA B4 đến kho thành phẩm. Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp DUcp. - Chọn cáp từ TBA B1 đến kho củ cải đường: Kho củ cải đường được xếp vào hộ loại III nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện: Ilvmax = = = 252,2 (A) Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp Icp ≥ Imax. Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´95 + 50) mm2 với Icp = 298 A . - Chọn cáp từ TBA B4 đến kho thành phẩm: Kho thành phẩm được xếp vào hộ loại III nên dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện: Ilvmax = = = 120,5 (A) Chỉ có 1 cáp đi trong rãnh nên k2 = 1. Điều kiện chọn cáp Icp ≥ Imax. Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´35 + 25) mm2 với Icp = 158 A . Kết quả chọn cáp của phương án 1 được ghi trong bảng 3.12. Bảng 3.12 - Kết quả chọn cáp của phương án 1: ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (W/km) R (W) ĐƠN GIÁ (103 VNĐ/m) THÀNH TIỀN (106 VNĐ) TPPTT-B1 2(3´16) 30 1,47 0,022 48 2,880 TPPTT-B2 2(3´16) 37 1,47 0,027 48 3,552 TPPTT-B3 2(3´16) 68 1,47 0,05 48 6,528 TPPTT-B4 3´16 35 1,47 0,051 48 1,680 TPPTT-B5 2(3´16) 105 1,47 0,077 48 10,080 B1 - 1 3´95+50 43 0,193 0,008 180 7,794 B4 - 5 3´35+25 77 0,524 0,04 70 5,397 Tổng vốn dầu tư cho đườn dây: KD = 39,591.106 (VNĐ) Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: DP = .R.10-3 (kW) trong đó: R = (W) ; n - số đường dây đi song song. Tổn thất DP trên đoạn cáp TPPTT - B1: DP = .R.10-3 = = 0,067 (kW) Các đường dây khác cũng được tính tương tự, kết quả cho trong bảng 3.13. Bảng 3.13 - Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 1: ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (W/km) R (W) Stt (kVA) DP (kW) TPPTT - B1 2(3´16) 30 1,47 0,022 550,1 0,067 TPPTT - B2 2(3´16) 37 1,47 0,027 637,2 0,110 TPPTT - B3 2(3´16) 68 1,47 0,05 639,9 0,205 TPPTT - B4 3´16 35 1,47 0,051 492,9 0,124 TPPTT - B5 2(3´16) 105 1,47 0,077 760,7 0,446 B1 - 1 3´95+50 43 0,193 0,008 166,0 1,527 B4 - 5 3´35+25 77 0,524 0,04 79,3 1,742 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn:åDPD = 4,219 (kW) Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = åDPD.t = 4,219. 3900 = 16454 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 1 Khi tính toán vốn đầu tư xây dựng mạng điện ở đây chỉ đến giá thành các loại cáp và MBA khác nhau giữa các phương án (K = KB + KD), những phần giống nhau đã được bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các phương án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD Vốn đầu tư: K = KB + KD = 350.106 +39,591.106 = 389,591.106 (VNĐ) Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD = 218598+ 16454= 235052 (kWh) Chi phí tính toán: Z = (avh + atc).K + DA.C = (0,1+0,2). 389,591.106 +235052.1000 = 352.106 (VNĐ) Phương án 3 Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng DA trong các trạm biến áp Chọn MBA phân xưởng: Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên (3.1.3) ta có bảng kết quả chọn MBA cho các TBA phân xưởng do ABB chế tạo: Bảng 3.14 - Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án 3: TÊN TBA Sđm (kVA) UC/UH (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) SỐ MÁY ĐƠN GIÁ (106 VNĐ) THÀNH TIỀN (106 VNĐ) B1 630 10/0,4 1,2 8,2 4,5 2 65 130 B2 400 10/0,4 0,84 5,75 4,5 2 40 80 B3 630 10/0,4 1,2 8,2 4,5 2 75 150 Tổng vốn đầu tư cho TBA: KB = 360.106 (VNĐ) Xác định tổn thất điện năng DA trong các TBA: Tương tự như trên ta có: Bảng 3.15 - Kết quả tính tổn thất diện năng trong các TBA của phương án 3: TÊN TBA Sđm (kVA) UC/UH (kV) DP0 (kW) DPN (kW) UN (%) SỐ MÁY Stt (kVA) DA (kWh) B1 630 10/0,4 1,2 8,2 4,5 2 1187,3 33215,3179 B2 400 10/0,4 0,84 5,75 4,5 2 719,2 43170,1894 B3 630 10/0,4 1,2 8,2 4,5 2 1174,3 37520,4914 Tổng tổn thất điện năng trong các TBA: DAB = 113906 (kWh) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện Chọn cáp cao áp từ TPPTT về các TBA phân xưởng: - Chọn cáp từ TPPTT đến B1: Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt. Nhà máy làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h, sử dụng cáp lõi đồng tra bảng tìm được jkt = 3,1 A/mm2 . Cáp từ TPPTT đến B1 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 34,3 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 11 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: k1.k2.Icp ≥ Isc , với k1 = 1, k2=0,93 ( hai cáp đặt chung một rãnh). k1.k2.Icp = 0,93. 110 = 102,3 (A) ≥ Isc = 2. Ilvmax = 68,6 (A) Chọn cáp từ TPPTT đến B2: Cáp từ TPPTT đến B2 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 20,7 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 6,7 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . - Chọn cáp từ TPPTT đến B3: Cáp từ TPPTT đến B3 là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 33,9 (A) Tiết diện kinh tế của cáp: Fkt = = = 10,9 (mm2) Tra bảng PL 4.32 (TL1) lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm2, cáp đồng 3 lõi 10 kV, cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A . Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng: Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau bỏ qua không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án. Cụ thể đối với phương án 3 ta chỉ cần chọn cáp từ TBA B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí, đoạn cáp từ TBA B1 đến bộ phận cô đặc, đoạn cáp từ TBA B1 đến kho củ cải đường. Chọn cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đường cáp ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể, nên có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện DUcp. - Chọn cáp từ TBA B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí: Cáp từ TBA B3 đến phân xưởng sửa chữa cơ khí là cáp lộ đơn nên: Ilvmax = = = 628,4 (A) Ta sử dụng mỗi pha 1 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F = 300 mm2 với Icp = 693 A và 1 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F = 300 mm2 làm dây trung tính do hãng LENS chế tạo. - Chọn cáp từ TBA B1 đến bộ phận cô đặc: Cáp từ TBA B1 đến bộ phận cô đặc là cáp lộ kép nên: Ilvmax = = = 484 (A) k2.Icp ≥ Isc = 2.484 = 968 (A) Do dòng Isc quá lớn, ta sử dụng mỗi pha 2 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F = 240 mm2 với Icp = 599 A và 1 cáp đồng hạ áp 1 lõi tiết diện F = 240 mm2 làm dây trung tính do hãng LENS chế tạo. Trong trường hợp này, hệ số hiệu chỉnh k2 = 0,83 do có 14 sợi cáp đặt chung trong một hào cáp. - Chọn cáp từ TBA B1 đến kho củ cải đường: Cáp từ TBA B1 đến kho củ cải đường là cáp lộ đơn nên: Ilvmax = = = 252,2 (A) Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện (3´95 + 50) mm2 với Icp = 298 A . Kết quả chọn cáp của phương án 3 được ghi trong bảng 3.16. Bảng 3.16 - Kết quả chọn cáp của phương án 3: ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (W/km) R (W) ĐƠN GIÁ (103 VNĐ/m) THÀNH TIỀN (106 VNĐ) TPPTT-B1 2(3´16) 14 1,47 0,0103 48 1,344 TPPTT-B2 2(3´16) 63 1,47 0,0463 48 6,048 TPPTT-B3 2(3´16) 105 1,47 0,0772 48 10,080 B3 - 6 3´300+300 49 0,0601 0,003 360 17,640 B1 - 3 2(6´240+240) 14 0,0377 0,0003 600 16,800 B1 - 1 3´95+50 68 0,193 0,0131 180 12,240 Tổng vốn đầu tư cho đường dây: KD = 76,392.106 (VNĐ) Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo công thức: DP = .R.10-3 (kW) trong đó: R = (W) ; n - số đường dây đi song song. Tổn thất DP trên đoạn cáp TPPTT - B1: DP = .R.10-3 = = 0,067 (kW) Các đường dây khác cũng được tính tương tự, kết quả cho trong bảng 3.13. Bảng 3.17 - Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án 3: ĐƯỜNG CÁP F (mm2) L (m) R0 (W/km) R (W) Stt (kVA) DP (kW) TPPTT-B1 2(3´16) 14 1,47 0,0103 1187,3 0,145 TPPTT-B2 2(3´16) 63 1,47 0,0463 719,2 0,239 TPPTT-B3 2(3´16) 105 1,47 0,0772 1174,3 1,065 B3 - 6 3´300+300 49 0,0601 0,003 413,6 3,554 B1 - 3 2(3´240+95) 14 0,0377 0,0003 637,2 0,844 B1 - 1 3´95+50 68 0,193 0,0131 166 2,500 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn:åDPD = 8,347 (kW) Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức: DAD = åDPD.t = 8,347. 3900 = 32553 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 3 Vốn đầu tư: K = KB + KD = 360.106 + 76,392.106 = 436,392.106 (VNĐ) Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây: DA = DAB + DAD = 113906 + 32553= 146459 (kWh) Chi phí tính toán: Z = (avh + atc).K + DA.c = (0,1+0,2). 436,392.106 + 146459.1000 = 277,377. 106 (VNĐ) Bảng 3.18 - Tổng hợp chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án: PHƯƠNG ÁN VỐN ĐẦU TƯ (106 VNĐ) TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG (kWh) CHI PHÍ TÍNH TOÁN (106 VNĐ) Phương án 1 389,591 235052 352 Phương án 3 436,392 146459 277 Nhận xét: Từ những kết quả tính toán trên ta thấy phương án 3 có vốn đầu tư lớn hơn nhưng tổn thất điện năng và chi phí tính toán hàng năm đều nhỏ hơn so với phương án 2. Do vậy ta chọn phương án 3 làm phương án thiết kế. THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN Chọn dây dẫn từ TBA khu vực về TPPTT Đường dây cung cấp từ TBA khu vực về TPPTT của nhà máy dài 6 km, sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép. Dây dẫn được chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế jkt. Tra bảng 5 (trang 294, TL1), với dây dẫn AC, Tmax = 5000 h ta có jkt = 1,1 A/mm2 . Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn: Ittnm = = = 75,3 (A) Tiết diện kinh tế: Fkt = = = 68,4 (mm2) Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 70 mm2. Tra bảng PL 4.12 (TL1) dây dẫn AC-70 có Icp = 275 A . Kiểm tra lại theo điều kiện sự cố một dây: Isc = 2. Ittnm = 2.75,3 = 150,6 (A) Isc = 150,6 A < Icp = 275 A Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Với dây dẫn AC-70 có khoảng cách trung bình hình học Dtb = 2 m tra bảng ta có r0 = 0,46 W/km ; x0 = 0,382 W/km . DU === 467 (V) DU < DUcp = 5% . Uđm = 500 (V) Dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy ta chọn dây AC-70 dẫn điện từ TBA khu vực về TPPTT của nhà máy. Sơ đồ trạm phân phối trung tâm Trạm phân phối trung tâm là nơi trực tiếp nhận điện từ hệ thống về để cung cấp điện cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp đến vấn đề an toàn cung cấp điện cho nhà máy. Sơ đồ cần phải thoả mãn các điều kiện cơ bản như: đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải, phải rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và xử lý sự cố, an toàn lúc vận hành và sửa chữa, hợp lý về mặt kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Đối với TPPTT của nhà máy ta dùng sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn. 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. Ngoài ra trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ có cuộn tam giác hở bảo chạm đất 1 pha trên cáp 10 kV. Máy biến dòng được đặt trên tất cả các lộ vào và ra của trạm. Chọn dùng các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt loại 8DC11, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì. Hệ thống thanh góp đặt sẵn trong tủ có dòng định mức 1250 A. Sơ đồ nối ghép TPPTT cho trên hình 3.6 . Bảng 3.19 - Thông số máy cắt đặt tại TPPTT: LOẠI MC CÁCH ĐIỆN Iđm (A) Uđm (kV) IcắtN max (kA) IcắtN 1-3s (kA) 8DC11 SF6 1250 12 63 25 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện Tính toán ngắn mạch phía cao áp Mục đích của tính ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực (cung cấp điện cho nhà máy) và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế để tính toán ngắn mạch được thể hiện trên hình 3.7. Hình 3.7 - Sơ đồ nguyên lý và sơ dồ thay thế tính toán ngắn mạch: Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán các điểm ngắn mạch sau: N - điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp; N1, N2, N3 - điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp phân xưởng để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp trong các trạm. Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau: XHT = (W) trong đó: SN - công suât ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực, SN =200 MVA; U - điện áp của đường dây, U = Utb = 1,05.Uđm = 1,05.10 = 10,5 kV. Điện trở và điện kháng của đường dây: Rd = (W) Xd = (W) trong đó: r0, x0 - điện trở và điện kháng trên 1 km đường dây , W/km ; L - chiều dài đường dây, km. Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I’’ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I¥ , nên có thể viết: IN = I’’ = I¥ = (kA) trong đó: ZN - tổng trở từ hệ thống đến điểm ngắn mạch, W ; U - điện áp của đường dây, kV. Trị số dòng ngắn mạch xung kích được tính theo biểu thức: ixk = 1,8..IN (kA) Bảng 3.20 - Thông số của đường dây trên không và cáp: ĐƯỜNG DÂY F (mm2) L (m) r0 (W/km) x0 (W/km) R (W) X (W) TPPTT - B1 2(3´16) 14 1,25 0,07 0,00875 0,00049 TPPTT - B2 2(3´16) 63 1,25 0,07 0,03938 0,00221 TPPTT - B3 2(3´16) 105 1,25 0,07 0,06563 0,00368 TBAKV - TPPTT 2AC-70 6000 0,46 0,382 1,38 1,146 Tính điểm ngắn mạch N tại thanh góp TPPTT: XHT = = = 0,551 (W) R = Rd = 1,38 (W) X = XHT + Xd = 0,551 + 1,146 = 1,697 (W) IN = = = 2,771 (kA) ixk = 1,8..IN = 1,8.. 2,771 = 7,055 (kA) Tính điểm ngắn mạch N1 tại thanh cái TBA phân xưởng B1: XHT = = = 0,551 (W) R1 = Rd + Rc1 = 1,38 + 0,00875= 1,389 (W) X1 = XHT + Xd + Xc1 = 0,551 + 1,146 + 0,00049= 1,697 (W) IN1 = = = 2,764 (kA) ixk = 1,8..IN1 = 1,8.. 2,764 = 7,036 (kA) Tương tự đối với các điểm ngắn mạch khác ta có kết quả tính ngắn mạch ghi trong bảng 3.21. Bảng 3.21 - Kết quả tính toán ngắn mạch: ĐIỂM NGẮN MẠCH IN (kA) IXK (kA) N 2,771 7,055 N1 2,764 7,036 N2 2,738 6,971 N3 2,716 6,914 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện Lựa chọn và kiểm tra máy cắt và thanh góp của TPPTT Máy cắt 8DC11 được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmMC = 12 kV ≥ Uđm.m = 10 kV Dòng điện định mức: IđmMC = 1250 A ≥ Ilvmax =2.Ittnm=150,6 A Dòng điện cắt định mức: Iđmcắt = 25 kA ≥ IN = 2,771 kA Dòng điện ổn định động cho phép: iđ.đm = 63 kA ≥ ixk = 7,055 kA Thanh góp chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra ổn định động. Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp BU BU được chọn theo điều kiện: Điện áp định mức: UđmBU ≥ Uđm.m = 10 kV Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS32, kiểu hình trụ do hãng SIEMENS chế tạo. Bảng 3.22 - Thông số kỹ thuật của BU loại 4MS32: THỐNG SỐ KỸ THUẬT 4MS32 Uđm (kV) 12 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ kV 28 U chịu đựng xung 1,2/50 ms (kV) 75 U1đm (kV) 12/ U2đm (V) 110/ Tải định mức (VA) 400 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng điện BI BI được chọn theo các điều kiện sau: - Điện áp định mức: UđmBI ≥ Uđm.m = 10 kV - Dòng điện sơ cấp định mức: IđmBI ≥ = = = 39,4 A (kqtbt = 1,3 - hệ số quá tải bình thường) Chọn BI loại 4ME12, kiểu hình trụ do hãng SIEMENS chế tạo. Bảng 3.23 - Thông số kỹ thuật của BI loại 4ME12: THỐNG SỐ KỸ THUẬT 4MS32 Uđm (kV) 12 U chịu đựng tần số công nghiệp 1’ kV 28 U chịu đựng xung 1,2/50 ms (kV) 75 I1đm (kA) 5 - 1200 I2đm (A) 1 hoặc 5 Iôđnhiệt 1s (kA) 80 Iôđ động (kA) 120 Lựa chọn chống sét van Chống sét van được chọn theo cấp điện áp Uđm.m = 10 kV. Chọn loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có Uđm = 10 kV, loại giá đỡ ngang AZLP501B10. Sơ đồ trạm biến áp phân xưởng Các TBA phân xưởng đều đặt hai MBA do ABB sản xuất tại Việt Nam.Vì các trạm biến áp phân xưởng rất gần với TPPTT nên phía cao áp chỉ cần đặt cầu chì và dao cách ly. Dao cách ly dùng để cách ly MBA khi cần sửa chữa. Cầu chì dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho MBA. Phía hạ áp đặt áptômát tổng và các áptômát nhánh, thanh cái hạ áp được phân đoạn bằng áptômát phân đoạn. Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm và làm đơn giản việc bảo vệ ta lựa chọn phương thức cho hai MBA làm việc độc lập (áptômát phân đoạn của thanh cái hạ áp thường ở trạng thái cắt), chỉ khi nào một MBA bị sự cố mới sử dụng áptômát phân đoạn để cấp điện cho phụ tải của phân đoạn đi với MBA bị sự cố. Sơ đồ đấu nối TBA phân xưởng đặt hai MBA cho trên hình 3.8. Chọn dùng các tủ đầu vào có dao cách ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, không phải bảo trì, loại 8DH10 do hãng SIEMENS chế tạo. Bảng 3.24 - Thông số kỹ thuật của tủ đầu vào 8DH10: LOẠI TỦ CÁCH ĐIỆN Uđm (kV) Iđm - lộ cáp (A) Iđm - lộ MBA (A) IcắtN max (kA) IcắtN 1s (kA) 8DH10 SF6 12 1250 200 63 25 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp Ta sẽ dùng chung một loại dao cách ly cho tất cả các TBA để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmDCL ≥ Uđm.m = 10 kV Dòng điện định mức: IđmDCL ≥ Ilvmax = 2.Ittnm = 150,6 A Dòng điện ổn định động cho phép: iđ.đm ≥ ixk = 7,055 kA Chọn loại 3DC do hãng SIEMENS chế tạo. Bảng 3.25 - Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC: Uđm (kV) Iđm (A) INt (kA) IN max ( kA) 12 400 16 - 63 40 - 160 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp Dùng chung một loại cầu chì cao áp cho tất cả các TBA để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmCC ≥ Uđm.m = 10 kV Dòng điện định mức: IđmCC ≥ Ilvmax = = = 47,28 kA Dòng điện cắt định mức: Iđm.cắt ≥ IN1 = 2,764 kA (B1 có dòng ngắn mạch trên thanh cái là lớn nhất). Chọn loại cầu chì ống 3GD1 210-3B do hãng SIEMENS chế tạo. Bảng 3.26 - Thông số kỹ thuật của cầu chì loại 3GD1 210-3B: Uđm (kV) Iđm (A) Icắt N (kA) IcắtN min (A) 12 50 40 225 Lựa chọn và kiểm tra áptômát Áptômát tổng, phân đoạn và nhánh đều chọn dùng các áptômát do hãng MERLIN GERIN chế tạo. Áptômát được chọn theo các điều kiện sau: Đối với áptômát tổng và phân đoạn: Điện áp định mức: UđmA ≥ Uđm.m = 0,38 kV Dòng điện định mức: IđmA ≥ Ilvmax = Trạm biến áp B1, B3 có SđmB = 630 kVA: Ilvmax = = = 1244,3 A Trạm biến áp B2 có SđmB = 400 kVA: Ilvmax = = = 790 A Bảng 3.27 - Kết quả chọn áptômát tổng và áptômát phân đoạn loại 3 cực: TÊN TRẠM LOẠI SỐ LƯỢNG Uđm (V) Iđm (A) IN MAX (kA) B1, B3 C1251N 3 690 1250 25 B2 C801N 3 690 800 25 Đối với áptômát nhánh: Điện áp định mức: UđmA ≥ Uđm.m = 0,38 kV Dòng điện định mức: IđmA ≥ Itt = trong đó: n - số áptômát nhánh đưa điện về phân xưởng. Kết quả lựa chọn các áptômát nhánh được ghi trong bảng 3.28. Bảng 3.28 - Kết quả chọn áptômát nhánh, loại 4 cực: TÊN PHÂN XƯỞNG Stt (kVA) Itt (A) LOẠI SỐ LƯỢNG Uđm (V) Iđm (A) Icắt N (kA) Kho củ cải đường 166 252,21 NS400N 2 690 400 10 Px thái và nấu củ cải đường 384,1 583,58 NS630N 2 690 630 10 Bộ phận cô đặc 637,2 968,13 NS1001N 2 690 1000 25 Phân xưởng tinh chế 639,9 972,23 NS1001N 2 690 1000 25 Kho thành phẩm 79,3 120,48 NS160N 2 690 160 8 Px sửa chữa cơ khí 413,6 628,40 C801N 2 690 800 25 Trạm bơm 601,9 914,49 NS1001N 2 690 1000 25 Kho than 158,8 241,27 NS250N 2 690 250 8 Lựa chọn thanh góp Các thanh góp được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép: khc . Icp ≥ Icb = = = 1804 A (khc = 1- hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ của môi trường) Chọn loại thanh dẫn bằng đồng có kích thước (80×10) mm , mỗi pha ghép một thanh với Icp = 1900 A. Kiểm tra cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt Để đơn giản ở đây chỉ cần kiểm tra với tuyến cáp có dòng ngắn mạch lớn nhất IN1 = 2,764 kA. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: F ≥ a. I¥ . trong đó: a - hệ số nhiệt độ, với cáp lõi đồng a = 6 ; I¥ - dòng điện ngắn mạch ổn định ; tqđ - thời gian quy đổi được xác định như tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại máy cắt điện đặt gần điểm sự cố với thời gian tác động toàn phần của máy cắt điện, tqđ = f (b” , t). Với lưới trung áp, tqđ có thể lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqđ = 0,5 s. Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F ≥ a. I¥ .= 6. 2,764. = 11,73 (mm2) Vậy cáp 16 mm2 đã chọn cho các tuyến là hợp lý. Kết luận Các thiết bị đã lựa chọn cho mạng điện cao áp của nhà máy đều thoả mãn các điều kiện kỹ thuật cần thiết. Hình 3.9 - Sơ đồ nguyên lý mạng điện cao áp của nhà máy: CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Phân xưởng sửa chữa cơ khí (SCCK) có diện tích 820 m2, gồm 56 thiết bị được chia làm 6 nhóm. Công suất tính toán của phân xưởng là 413,6 kVA, trong đó có 9,84 kW sử dụng cho hệ thống chiếu sáng. Điện năng từ TBA B3 được đưa về tủ phân phối (TPP) của phân xưởng.TPP làm nhiệm vụ cung cấp điện tới các tủ động lực (TĐL) nằm trong phân xưởng. TĐL thường được đặt ở trung tâm nhóm máy và sát tường phân xưởng để tiết kiệm đường dây từ TĐL đến các nhóm máy và giảm được diện tích đặt tủ. Trong TPP đặt 1 áptômát tổng và 7 áptômát nhánh để cấp điện cho 6 TĐL và 1 tủ chiếu sáng. Từ TPP đến các TĐL và chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành. Mỗi TĐL có 8 đầu ra, vì vậy TĐL sẽ cấp điện cho nhóm phụ tải theo sơ đồ hình tia là chủ yếu. Riêng nhóm 1 có 9 thiết bị thì 2 máy có công