1 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân nói chung và nhất là trong ngành Công nghiệp nói riêng Đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nước ta đang từng bước xây dựng một nền kinh tế công nghiệp hiện đại, do vậy nhu cầu điện ngày càng tăng Việc xây dựng một hệ thống điện lưới quốc gia chất lượng, an toàn, tiết kiệm và hiệu quả là một yếu tố tiên quyết Muốn làm được điều này thì hệ th.
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Phụ tải động lực
1.4 Tổng hợp phụ tải của toàn phân xưởng
1.5 Nhận xét và đánh giá
2 Xác định sơ đồ cấp điện của phân xưởng
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng
(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện)
2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện
3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn
3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)
3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) 3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v
3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ
3.7 Nhận xét và đánh giá
4 Thiết kế trạm biến áp
4.1 Tổng quan về trạm biến áp
4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp
4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA
5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
7.1 Kê danh mục các thiết bị
7.2 Lập dự toán công trình Nhận xét và đánh giá
1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;
2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;
3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;
4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng cần chiếu sáng
Bước 1: Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát: Theo TCVN 7114: 2008 đối với hội trường độ rọi yêu cầu Eyc = 500 lx và cấp chất lượng quan sát loạt B
Bước 2: Chọn bộ đèn Ứng với độ rọi yêu cầu 500 lx, tra biểu đồ Kruithof nên chọn bóng đèn có nhiệt độ màu T = 3000÷6500°K
Với nhà xưởng ta nên dùng loại đèn có chất lượng hoàn màu CRI ≥65
Chọn đèn LED HBU 100W 6500K với kích thước 280x185mm là lựa chọn tối ưu, nhờ vào công suất 100W, quang thông 12000 lm và hệ số sử dụng 𝜂 = 1,23.
Sau khi mô phỏng tính toán trên DiaLux Evo, ta được kết quả:
Hình 1.2 Kết quả tính toán trên Dialux
Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí đèn
Hình 1.4 Sơ đồ phân bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc
Hình 1.5 Giá trị trung bình tính được bằng Dialux EVO
Hình 1.6 Mô phỏng phân xưởng bằng 3D trên Dialux
Ta có: P CS 5000(W)5(kW)(kết quả tính trên Dialux) Lấy cos φCS=0,8
1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát
Thể tích của phân xưởng là:
Tổng lượng không khí cần dùng là:
Vậy dùng quạt SHRV 1380 có P= 1,1 kW, Q = 44500 (m 3 /h)
Số quạt cần dùng là: 362880 8,15
Tổng công suất quạt sử dụng là: (lấy ksd = 1); lấy cos φ = 0,9
Hình 1.7 Sơ đồ chia nhóm tính toán động lực
Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị động lực
Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd Cos φ Công suất đặt P, kW Nhóm 1:
1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 1 24
17 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
Phụ tải tính toán nhóm 1:
Tương tự, ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 2, 3, 4; kết quả được ghi trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải
Ksd Kmax Cos φ Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt (A)
Tổng hợp phụ tải động lực:
Ta có số nhóm thiết bị = 4, nên lấy kđt=0,9
Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
2.2 Các phương án cấp điện cho phân xưởng
(3 đến 4 phương án, sơ bộ chọn tiết dây dẫn, tính toán các loại tổn thất trong mạng điện)
2.3 Đánh giá lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
3 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện
3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn
3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)
3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) 3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v
3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ
3.7 Nhận xét và đánh giá
4 Thiết kế trạm biến áp
4.1 Tổng quan về trạm biến áp
4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp
4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA
5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
7.1 Kê danh mục các thiết bị
7.2 Lập dự toán công trình Nhận xét và đánh giá
1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;
2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;
3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;
4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng cần chiếu sáng
Bước 1: Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát: Theo TCVN 7114: 2008 đối với hội trường độ rọi yêu cầu Eyc = 500 lx và cấp chất lượng quan sát loạt B
Bước 2: Chọn bộ đèn Ứng với độ rọi yêu cầu 500 lx, tra biểu đồ Kruithof nên chọn bóng đèn có nhiệt độ màu T = 3000÷6500°K
Với nhà xưởng ta nên dùng loại đèn có chất lượng hoàn màu CRI ≥65
Chọn đèn LED HBU 100W 6500K với kích thước 280x185mm là lựa chọn hợp lý, có công suất 100W, quang thông 12000 lm và hệ số sử dụng 𝜂 = 1,23.
Sau khi mô phỏng tính toán trên DiaLux Evo, ta được kết quả:
Hình 1.2 Kết quả tính toán trên Dialux
Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí đèn
Hình 1.4 Sơ đồ phân bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc
Hình 1.5 Giá trị trung bình tính được bằng Dialux EVO
Hình 1.6 Mô phỏng phân xưởng bằng 3D trên Dialux
Ta có: P CS 5000(W)5(kW)(kết quả tính trên Dialux) Lấy cos φCS=0,8
1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát
Thể tích của phân xưởng là:
Tổng lượng không khí cần dùng là:
Vậy dùng quạt SHRV 1380 có P= 1,1 kW, Q = 44500 (m 3 /h)
Số quạt cần dùng là: 362880 8,15
Tổng công suất quạt sử dụng là: (lấy ksd = 1); lấy cos φ = 0,9
Hình 1.7 Sơ đồ chia nhóm tính toán động lực
Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị động lực
Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd Cos φ Công suất đặt P, kW Nhóm 1:
1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 1 24
17 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
Phụ tải tính toán nhóm 1:
Tương tự, ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 2, 3, 4; kết quả được ghi trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải
Ksd Kmax Cos φ Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt (A)
Tổng hợp phụ tải động lực:
Ta có số nhóm thiết bị = 4, nên lấy kđt=0,9
1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau :
- An toàn và liên tục cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
- 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
- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất
Dựa trên sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, nhận thấy mật độ phụ tải cao khiến không thể đặt máy biến áp trong nhà xưởng Do đó, máy biến áp được lắp đặt bên ngoài, cách phân xưởng khoảng 300 mét.
Phương án trạm biến áp
Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:
2.1.1 Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song
Hệ số điền kín của phụ tải: max max
P T k P ≤ 0,75 thì khi sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quá tải 40% liên tục 6 giờ trong một ngày, 5 ngày trong một tuần
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy phương án này ta sẽ dùng 2 MBA có công suất định mức là Sn = 200 kVA để cấp điện cho phân xưởng 2MBA này có P o 0, 4 kW và P N 3, 2 kW
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ = 0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.2 Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Và máy phát điện thỏa mãn : P đmMF 1, 25.P tt px 1, 25 195,9 244,9 (kW)
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất định mức Sn = 300 kVA, có
, P N 3, 2 kW và máy phát diesel dự phòng có công suất định mức là
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
(bỏ qua tổn thất trong Máy phát điện và coi MPĐ như một phần tử của trạm biến áp)
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đồng/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.3 Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất 300 kVA, có P 0 0, 4 kW , và
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA :
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện.
Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng
1.1.1 Sơ bộ chọn phương án
Mỗi nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ tủ động lực gần tâm phụ tải, nhằm tối ưu hóa hiệu suất Các tủ động lực, tủ chiếu sáng và tủ cấp cho mạch thông thoáng làm mát đều được lấy điện từ tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc tường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải toàn bộ Từ vị trí này, chúng ta có thể xây dựng các phương án điện phù hợp.
Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng
Phương án 2 đề xuất sử dụng tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng để làm mát, với nguồn điện được cung cấp từ các mạch riêng biệt Ngoài ra, các tủ động lực và tủ ở xa sẽ nhận điện thông qua tủ gần nhất.
2.2.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu a) Phương án 1
Hình 2.1 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 1
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là : max
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với Tmax = 5010 h là jkt = 2,7(A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 150 (mm 2 ) có ro = 0,021(Ω/km) và xo= 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F= 50 mm 2 có r0=0,065 (Ω/km), x0=0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 ((Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn LD-4 = 24 m Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50mm 2 có r0 = 0,065 Ω/km, x0 = 0,041 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Bảng 2.1 Các thông số của dây dẫn của phương án 1 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAr S, kVA I, A F tính F chọn L, m r0 x0
Hao tổn điện áp cực đại:
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
Tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các mạch riêng biệt, trong khi tủ động lực ĐL3 và ĐL4 nhận điện từ tủ ĐL1 và ĐL2 Hệ thống THT vẫn giữ nguyên như phương án 1.
Hình 2.2 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 2
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F0 (mm 2 ) có ro=0,021(Ω/km) và xo = 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát theo điều kiện phát nóng của dây dẫn
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95mm 2 có r0 = 0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95 mm 2 có r0 =0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Kết quả tính toán của phương án 2 được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 2.2 Các thông số của các đoạn dây của phương án 2 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAR S, kVA I, A F tính F chọn
Hao tổn điện áp cực đại :
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
So sánh 2 phương án ta có :
Đánh giá và lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
Theo bảng so sánh kết quả, phương án 1 cho thấy tổn thất điện áp thấp hơn và chi phí tổn thất điện áp trong một năm cũng nhỏ hơn so với phương án 2 Do đó, phương án 1 được chọn là phương án tối ưu cho việc tính toán.
LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
Tính toán ngắn mạch
3.2 Chọn và kiểm tra dây dẫn
3.3 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chảy, chống sét van, v.v…)
3.4 Chọn thiết bị hạ áp (loại tủ phân phối, thanh cái, sử đỡ, thiết bị chuyển mạch bằng tay và tự động đóng/cắt nguồn tự động, aptomat/cầu chảy, khởi động từ v.v…) 3.5 Chọn thiết bị đo lường: máy biến dòng, ampe mét, vol mét, công tơ v.v
3.6 Kiểm tra chế độ mở máy động cơ
3.7 Nhận xét và đánh giá
4 Thiết kế trạm biến áp
4.1 Tổng quan về trạm biến áp
4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp
4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA
5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
7.1 Kê danh mục các thiết bị
7.2 Lập dự toán công trình Nhận xét và đánh giá
1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;
2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;
3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;
4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng cần chiếu sáng
Bước 1: Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát: Theo TCVN 7114: 2008 đối với hội trường độ rọi yêu cầu Eyc = 500 lx và cấp chất lượng quan sát loạt B
Bước 2: Chọn bộ đèn Ứng với độ rọi yêu cầu 500 lx, tra biểu đồ Kruithof nên chọn bóng đèn có nhiệt độ màu T = 3000÷6500°K
Với nhà xưởng ta nên dùng loại đèn có chất lượng hoàn màu CRI ≥65
Chọn đèn LED HBU 100W 6500K với kích thước 280x185mm là lựa chọn tối ưu, bởi sản phẩm này có công suất 100 W, quang thông đạt 12000 lm và hệ số sử dụng 𝜂 = 1,23.
Sau khi mô phỏng tính toán trên DiaLux Evo, ta được kết quả:
Hình 1.2 Kết quả tính toán trên Dialux
Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí đèn
Hình 1.4 Sơ đồ phân bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc
Hình 1.5 Giá trị trung bình tính được bằng Dialux EVO
Hình 1.6 Mô phỏng phân xưởng bằng 3D trên Dialux
Ta có: P CS 5000(W)5(kW)(kết quả tính trên Dialux) Lấy cos φCS=0,8
1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát
Thể tích của phân xưởng là:
Tổng lượng không khí cần dùng là:
Vậy dùng quạt SHRV 1380 có P= 1,1 kW, Q = 44500 (m 3 /h)
Số quạt cần dùng là: 362880 8,15
Tổng công suất quạt sử dụng là: (lấy ksd = 1); lấy cos φ = 0,9
Hình 1.7 Sơ đồ chia nhóm tính toán động lực
Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị động lực
Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd Cos φ Công suất đặt P, kW Nhóm 1:
1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 1 24
17 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
Phụ tải tính toán nhóm 1:
Tương tự, ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 2, 3, 4; kết quả được ghi trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải
Ksd Kmax Cos φ Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt (A)
Tổng hợp phụ tải động lực:
Ta có số nhóm thiết bị = 4, nên lấy kđt=0,9
1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau :
- An toàn và liên tục cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
- 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
- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất
Do mật độ cao của các phụ tải trong phân xưởng, máy biến áp không thể được lắp đặt bên trong nhà xưởng Vì lý do này, máy biến áp được đặt ở phía ngoài, cách phân xưởng khoảng 300 m.
Phương án trạm biến áp
Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:
2.1.1 Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song
Hệ số điền kín của phụ tải: max max
P T k P ≤ 0,75 thì khi sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quá tải 40% liên tục 6 giờ trong một ngày, 5 ngày trong một tuần
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy phương án này ta sẽ dùng 2 MBA có công suất định mức là Sn = 200 kVA để cấp điện cho phân xưởng 2MBA này có P o 0, 4 kW và P N 3, 2 kW
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ = 0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.2 Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Và máy phát điện thỏa mãn : P đmMF 1, 25.P tt px 1, 25 195,9 244,9 (kW)
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất định mức Sn = 300 kVA, có
, P N 3, 2 kW và máy phát diesel dự phòng có công suất định mức là
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
(bỏ qua tổn thất trong Máy phát điện và coi MPĐ như một phần tử của trạm biến áp)
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đồng/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.3 Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất 300 kVA, có P 0 0, 4 kW , và
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA :
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng
1.1.1 Sơ bộ chọn phương án
Mỗi nhóm thiết bị động lực được cấp điện từ tủ động lực gần tâm phụ tải, đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng Các tủ động lực, tủ chiếu sáng và tủ cấp cho mạch thông thoáng làm mát đều được nối với tủ hạ thế tổng (THT) đặt ở góc tường phân xưởng, gần tâm phụ tải toàn bộ Từ vị trí này, chúng ta có thể đề xuất các phương án tối ưu cho hệ thống điện.
Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng
Phương án 2 đề xuất sử dụng tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng làm mát, được cấp điện từ các mạch riêng biệt Đồng thời, các tủ động lực và tủ ở xa sẽ được cung cấp điện thông qua tủ gần nhất.
2.2.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu a) Phương án 1
Hình 2.1 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 1
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là : max
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với Tmax = 5010 h là jkt = 2,7(A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 150 (mm 2 ) có ro = 0,021(Ω/km) và xo= 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F= 50 mm 2 có r0=0,065 (Ω/km), x0=0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 ((Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn LD-4 = 24 m Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50mm 2 có r0 = 0,065 Ω/km, x0 = 0,041 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Bảng 2.1 Các thông số của dây dẫn của phương án 1 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAr S, kVA I, A F tính F chọn L, m r0 x0
Hao tổn điện áp cực đại:
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
Tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng được cấp điện từ các mạch riêng biệt, trong khi tủ động lực ĐL3 và ĐL4 nhận điện qua tủ ĐL1 và ĐL2 Hệ thống THT vẫn giữ nguyên như phương án 1.
Hình 2.2 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 2
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F0 (mm 2 ) có ro=0,021(Ω/km) và xo = 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát theo điều kiện phát nóng của dây dẫn
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95mm 2 có r0 = 0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95 mm 2 có r0 =0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Kết quả tính toán của phương án 2 được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 2.2 Các thông số của các đoạn dây của phương án 2 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAR S, kVA I, A F tính F chọn
Hao tổn điện áp cực đại :
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
So sánh 2 phương án ta có :
2.3 Đánh giá và lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
Dựa vào bảng so sánh kết quả, phương án 1 cho thấy tổn thất điện áp thấp hơn và chi phí tổn thất điện áp trong một năm cũng nhỏ hơn so với phương án 2 Do đó, phương án 1 được lựa chọn là phương án tối ưu để tính toán.
CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 3.1 Tính toán ngắn mạch
Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện, gây ra dòng điện lớn và phát nhiệt cao, có khả năng phá hỏng thiết bị Do đó, việc tính toán ngắn mạch là rất quan trọng, giúp lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp và kiểm tra ổn định nhiệt của dây, đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc, bảo vệ tính mạng con người và tài sản.
Các điểm cần tính ngắn mạch là:
N1 : Tủ phân phối hạ áp để kiểm tra aptômat tổng
N2 : 1 tủ phân phối đại diện xa nhất, có cáp lớn nhất là tủ 3 để kiểm tra
N3 : 1 động cơ đại diện gần nhất của TĐL có dòng ngắn mạch lớn nhất là động cơ 16
Hình 3.1 Các vị trí tính ngắn mạch và sơ đồ thay thế Điện trở và điện kháng của các đoạn cáp:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 1 3
Ta có: kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk1 = kxk 2.I k (3) 1 1, 2 2 14,15 24 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk1 = qxk I k (3) 1 1, 09 14,15 15, 42 (kA) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N2:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 2 3
Ta có : kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk2 = kxk 2.I k (3) 2 1, 2 2 11,5 19,5 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk2 = qxk I k (3) 2 1, 09 11, 5 12, 535 (kA) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N3:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 3 3
Ta có : kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk3 = kxk 2.I k (3) 3 1, 2 2 11, 44 19, 41 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk3 = qxk I k (3) 3 1, 09 11, 44 12, 47 (kA).
Chọn dây dẫn mạng động lực
Chọn dây dẫn đến động cơ là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm, đi dây theo các đường vuông góc
- Chọn dây dẫn cấp điện cho các động cơ từ tủ động lực1 :
Từ TĐL1 đến động cơ 1: L1-1 m
Ta có : P1 kW, Cosφ =1 → S1 = 15 15 cos 1
Dòng điện chạy trong dây dẫn là :
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 10mm 2 có r0 =1,8 Ω/km, x0 = 0,0073 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế :
Tính toán tương tự cho các thiết bị động lực khác được nối từ TĐL1 ta có bảng kết quả sau:
Bảng 3.1 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL1 đến các thiết bị động lực nhóm 1
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW
R Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng 3.1 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Tính toán cho các thiết bị động lực khác được nối từ TĐL2 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.2 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL2 đến các thiết bị động lực nhóm 2
Bảng 3.2 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng kết quả từ TĐL3 đến các động cơ :
Bảng 3.3 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL3 đến các thiết bị động lực nhóm 3
Bảng 3.3 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Bảng kết quả từ TĐL4 đến các động cơ
Bảng 3.4 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL4 đến các thiết bị động lực nhóm 4
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng 3.4 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường
3.3.1 Chọn thiết bị cho tủ hạ thế tổng
- Chọn áp tô mát tổng
Dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax= 257, 488 239, 3
Vậy ta chọn aptomat loại NS 600E do Pháp chế tạo với dòng định mức là 600A, điện áp định mức là 500V, dòng cắt bảo vệ là 15kA
Chọn áp tô mát nhánh cấp cho các tủ động lực
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 1:
Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 2:
- Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 3:
Vậy ta chọn aptomat loại ABS 103c do Hàn Quốc chế tạo với dòng định mức là 100A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 42kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 4:
- Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
Vậy ta có bảng kết quả chọn aptomat cho các tủ động lực như sau :
Bảng 3.5 Bảng kết quả chọn aptomat nhánh cho các tủ động lực
Chọn máy biến dòng điện Điều kiện chọn như sau:
Bảng 3.6 Bảng điều kiện chọn máy biến dòng
STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện
1 Vị trí đặt trong nhà hay ngoài trời
2 Điện áp định mức, kV U đmCT U đmMĐ
3 Dòng điện định mức sơ cấp, A I đm CT I lv max [ I tt ]
4 Dòng điện phía thứ cấp, A 5A
6 Phụ tải phía thứ cấp, VA S 2 đm S 2 tt
Công tơ làm việc bình thường nếu dòng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 10%: I10% = 0,1.5 = 0,5 A
Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất (bằng 25% phụ tải tính toán)
Loại aptomat Uđm,V Số cực Iđm, A
Dòng điện nhị thứ khi phụ tải cực tiểu/
Hệ số biến dòng k @0/5; Cấp chính xác 10% I
Dòng chạy trên đoạn dây tổng là: 239,3 A.Chọn máy biến dòng TKM-0,5 có điện áp định mức là 0,5 kV
Vậy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu
3.3.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực
Ta có bảng kết quả chọn aptomat:
Bảng 3.7 Kết quả chọn aptomat tổng cho các nhóm động cơ
Loại aptomat Uđm,V Số cực Iđm, A
Chọn át tô mát cho từng thiết bị Điều kiện chọn áp tô mát cho động cơ phải thỏa mãn :
UđmA: Điện áp định mức của áp tô mát
UdmLD: Điện áp định mức của lưới điện
IđmA: Dòng điện định mức của áp tô mát
Ikd: Dòng điện phụ tải lớn nhất đi qua áp tô mát
Icdm: Dòng điện cắt định mức của áp tô mát
IN: Dòng điện ngắn mạch ổn định
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 1 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.8 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 1
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Bể ngâm dung dịch kiềm 22,8 31,92 40 22 ABN103C 3
Bể ngâm nước nóng 18,2 25,48 30 22 ABN103C 3
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 2 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.9 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 2
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Bàn lắp ráp và thử nghiệm 22,01 30,81 40 22 ABN103C 3
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 3 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.10 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm3
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd, A
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 4 ta có bảng kết quả sau:
Bảng 3.11 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 4
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
4-3 Bể ngâm tăng nhiệt 6,07 8,5 10 6 BKN3P 3
4-18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 24,41 34,17 50 22 ABN103C 3
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
Tính toán nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng
4.4 Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt của trạm biến áp và sơ đồ nối đất của TBA
5 Tính bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
5.1 Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng
5.2 Tính toán bù công suất phản kháng để cosφ mong muốn sau khi bù đạt 0,9 5.3 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng
5.4 Nhận xét và đánh giá
6 Tính toán nối đất và chống sét
6.2 Tính chọn thiết bị chống sét
6.3 Nhận xét và đánh giá
7.1 Kê danh mục các thiết bị
7.2 Lập dự toán công trình Nhận xét và đánh giá
1 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng phân xưởng với sự bố trí của các tủ phân phối, các thiết bị;
2 Sơ đồ nguyên lý của mạng điện có chỉ rõ các mã hiệu và các tham số của thiết bị được chọn;
3 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp;
4 Sơ đồ tủ phân phối, sơ đồ chiếu sáng và sơ đồ nối đất;
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; giải tích chế độ xác lập của mạng điện; dự toán công trình
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
1.1 Tính toán phụ tải chiếu sáng
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng cần chiếu sáng
Bước 1: Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát: Theo TCVN 7114: 2008 đối với hội trường độ rọi yêu cầu Eyc = 500 lx và cấp chất lượng quan sát loạt B
Bước 2: Chọn bộ đèn Ứng với độ rọi yêu cầu 500 lx, tra biểu đồ Kruithof nên chọn bóng đèn có nhiệt độ màu T = 3000÷6500°K
Với nhà xưởng ta nên dùng loại đèn có chất lượng hoàn màu CRI ≥65
Chọn đèn LED HBU 100W 6500K với kích thước 280x185mm là sự lựa chọn tối ưu, vì sản phẩm này có công suất 100W, quang thông đạt 12000 lm và hệ số sử dụng 𝜂 = 1,23.
Sau khi mô phỏng tính toán trên DiaLux Evo, ta được kết quả:
Hình 1.2 Kết quả tính toán trên Dialux
Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng bố trí đèn
Hình 1.4 Sơ đồ phân bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc
Hình 1.5 Giá trị trung bình tính được bằng Dialux EVO
Hình 1.6 Mô phỏng phân xưởng bằng 3D trên Dialux
Ta có: P CS 5000(W)5(kW)(kết quả tính trên Dialux) Lấy cos φCS=0,8
1.2 Phụ tải thông thoáng và làm mát
Thể tích của phân xưởng là:
Tổng lượng không khí cần dùng là:
Vậy dùng quạt SHRV 1380 có P= 1,1 kW, Q = 44500 (m 3 /h)
Số quạt cần dùng là: 362880 8,15
Tổng công suất quạt sử dụng là: (lấy ksd = 1); lấy cos φ = 0,9
Hình 1.7 Sơ đồ chia nhóm tính toán động lực
Bảng 1.1 Bảng phân nhóm thiết bị động lực
Số hiệu trên sơ đồ Tên thiết bị Hệ số k sd Cos φ Công suất đặt P, kW Nhóm 1:
1 Bể ngâm dung dịch kiềm 0,35 1 24
17 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 0,53 0,69 35,2
Phụ tải tính toán nhóm 1:
Tương tự, ta tính được phụ tải tính toán của nhóm 2, 3, 4; kết quả được ghi trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Kết quả tính toán các nhóm phụ tải
Ksd Kmax Cos φ Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Itt (A)
Tổng hợp phụ tải động lực:
Ta có số nhóm thiết bị = 4, nên lấy kđt=0,9
1.4 Phụ tải tổng hợp toàn phân xưởng
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau :
- An toàn và liên tục cấp điện
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới
- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ
- 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
- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất
Do mật độ cao của các phụ tải trong phân xưởng, máy biến áp không thể được bố trí trong nhà Thay vào đó, máy biến áp được đặt ở phía ngoài nhà xưởng, cách trạm khoảng 300 mét.
Phương án trạm biến áp
Do phụ tải có 85% phụ tải loại I&II nên ta chọn các phương án cấp điện, có thể như sau:
2.1.1 Phương án 1: trạm có hai máy biến áp làm việc song song
Hệ số điền kín của phụ tải: max max
P T k P ≤ 0,75 thì khi sự cố 1 máy, máy còn lại cho phép quá tải 40% liên tục 6 giờ trong một ngày, 5 ngày trong một tuần
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy phương án này ta sẽ dùng 2 MBA có công suất định mức là Sn = 200 kVA để cấp điện cho phân xưởng 2MBA này có P o 0, 4 kW và P N 3, 2 kW
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ = 0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.2 Phương án 2: trạm có 1 máy biến áp và 1 máy phát diesel dự phòng
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Và máy phát điện thỏa mãn : P đmMF 1, 25.P tt px 1, 25 195,9 244,9 (kW)
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất định mức Sn = 300 kVA, có
, P N 3, 2 kW và máy phát diesel dự phòng có công suất định mức là
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
(bỏ qua tổn thất trong Máy phát điện và coi MPĐ như một phần tử của trạm biến áp)
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố:
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đồng/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1.3 Phương án 3: trạm có 1 máy biến áp
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
Vậy ta sẽ chọn máy biến áp có công suất 300 kVA, có P 0 0, 4 kW , và
Tổn thất điện năng trong MBA:
là tổn thất công suất ngắn mạch trong MBA
là tổn thất công suất không tải trong MBA
là thời gian tổn thất cực đại t là thời gian vận hành MBA,thường lấy là 1 năm nên t 60h
Giá thành tổn thất điện năng :
Thiệt hại do mất điện khi sự cố hỏng MBA :
Cosφ =0,8 là hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng tf = 24h là thời gian mất điện sự cố gthu00 đ/kWhlà suất thiệt hại do mất điện
2.1 Lựa chọn phương án cấp điện trong phân xưởng
1.1.1 Sơ bộ chọn phương án
Mỗi nhóm thiết bị động lực nhận nguồn điện từ tủ động lực, được lắp đặt gần tâm phụ tải của thiết bị đó Các tủ động lực, tủ chiếu sáng và tủ cung cấp điện cho mạch thông thoáng làm mát đều được cấp điện từ tủ hạ thế tổng (THT), đặt ở góc tường trong phân xưởng, gần tâm phụ tải toàn bộ phân xưởng Từ vị trí này, chúng ta có thể phát triển các phương án thiết kế hợp lý.
Phương án 1: Mỗi tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát được cấp điện bằng một mạch riêng
Phương án 2 đề xuất sử dụng tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng để làm mát, được cấp điện từ các mạch riêng biệt Đồng thời, các tủ động lực và tủ ở xa sẽ nhận điện thông qua tủ gần nhất.
2.2.2 Tính toán lựa chọn phương án tối ưu a) Phương án 1
Hình 2.1 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 1
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là : max
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với Tmax = 5010 h là jkt = 2,7(A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F = 150 (mm 2 ) có ro = 0,021(Ω/km) và xo= 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F= 50 mm 2 có r0=0,065 (Ω/km), x0=0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 ((Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn LD-4 = 24 m Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50mm 2 có r0 = 0,065 Ω/km, x0 = 0,041 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Bảng 2.1 Các thông số của dây dẫn của phương án 1 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAr S, kVA I, A F tính F chọn L, m r0 x0
Hao tổn điện áp cực đại:
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
Tủ chiếu sáng và tủ thông thoáng làm mát được cấp điện từ các mạch riêng biệt Đối với tủ động lực, tủ ĐL3 và ĐL4 sẽ nhận điện từ tủ ĐL1 và ĐL2 Hệ thống THT vẫn giữ nguyên so với phương án 1.
Hình 2.2 Sơ đồ minh họa đi dây phương án 2
Chọn dây dẫn từ trạm biến áp nguồn, cách L%0 m, tới tủ hạ thế tổng (THT) là cáp đồng 3 pha 4 dây được đặt trong rãnh kín
Dòng điện làm việc chạy trong dây dẫn là :
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Vậy ta sẽ chọn cáp có F0 (mm 2 ) có ro=0,021(Ω/km) và xo = 0,037 (Ω/km) Hao tổn điện áp thực tế:
(LN-0 là chiều dài từ trạm tới tủ hạ thế)
Tổn thất điện năng: AN-0 = 0 0
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm :
Chọn dây dẫn từ THT đến các tủ động lực, tủ chiếu sáng, tủ thông thoáng làm mát theo điều kiện phát nóng của dây dẫn
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 1 (THT →TĐL1)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 )
Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95mm 2 có r0 = 0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 2 (THT →TĐL2)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 95 mm 2 có r0 =0,033 (Ω/km), x0 = 0,038 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 3 (THT →TĐL3)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế :
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Cho nhánh cấp điện cho tủ động lực 4 (THT →TĐL4)
Chọn dây dẫn đến phân xưởng là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm Dòng điện chạy trên đường dây:
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là:
Ta chọn cáp có F = 50 mm 2 có r0 = 0,065 (Ω/km), x0 = 0,041 (Ω/km)
Hao tổn điện áp thực tế:
Chi phí cho tổn thất điện năng trong một năm:
Kết quả tính toán của phương án 2 được tổng kết trong bảng sau:
Bảng 2.2 Các thông số của các đoạn dây của phương án 2 Đoạn
Công suất Dòng Tiết diện, mm2 Dài Thông số
P, kW Q, kVAR S, kVA I, A F tính F chọn
Hao tổn điện áp cực đại :
Tổng tổn thất điện năng trong 1 năm:
So sánh 2 phương án ta có :
2.3 Đánh giá và lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
Dựa trên bảng so sánh kết quả, phương án 1 cho thấy tổn thất điện áp thấp hơn và chi phí tổn thất điện áp trong một năm cũng nhỏ hơn so với phương án 2 Do đó, phương án 1 được lựa chọn là phương án tối ưu cho việc tính toán.
CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 3.1 Tính toán ngắn mạch
Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện, gây ra dòng điện lớn và phát nhiệt mạnh, có thể hủy hoại thiết bị Việc tính toán ngắn mạch rất quan trọng, vì kết quả này là cơ sở để lựa chọn thiết bị bảo vệ và kiểm tra ổn định nhiệt của dây, từ đó đảm bảo an toàn trong hoạt động, bảo vệ tính mạng con người và tài sản.
Các điểm cần tính ngắn mạch là:
N1 : Tủ phân phối hạ áp để kiểm tra aptômat tổng
N2 : 1 tủ phân phối đại diện xa nhất, có cáp lớn nhất là tủ 3 để kiểm tra
N3 : 1 động cơ đại diện gần nhất của TĐL có dòng ngắn mạch lớn nhất là động cơ 16
Hình 3.1 Các vị trí tính ngắn mạch và sơ đồ thay thế Điện trở và điện kháng của các đoạn cáp:
Tổng trở ngắn mạch tại điểm N1:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 1 3
Ta có: kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk1 = kxk 2.I k (3) 1 1, 2 2 14,15 24 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk1 = qxk I k (3) 1 1, 09 14,15 15, 42 (kA) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N2:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 2 3
Ta có : kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk2 = kxk 2.I k (3) 2 1, 2 2 11,5 19,5 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk2 = qxk I k (3) 2 1, 09 11, 5 12, 535 (kA) Tổng trở ngắn mạch tại điểm N3:
Dòng điện ngắn mạch ba pha: (3) 3 3
Ta có : kxk = 1,2 và qxk = 1,09
Dòng điện xung kích: ixk3 = kxk 2.I k (3) 3 1, 2 2 11, 44 19, 41 (kA)
Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích: Ixk3 = qxk I k (3) 3 1, 09 11, 44 12, 47 (kA)
3.2 Chọn dây dẫn mạng động lực
Chọn dây dẫn đến động cơ là cáp đồng 3 pha được lắp đặt trong rãnh ngầm, đi dây theo các đường vuông góc
- Chọn dây dẫn cấp điện cho các động cơ từ tủ động lực1 :
Từ TĐL1 đến động cơ 1: L1-1 m
Ta có : P1 kW, Cosφ =1 → S1 = 15 15 cos 1
Dòng điện chạy trong dây dẫn là :
Mật độ dòng kinh tế của cáp đồng ứng với TM = 5010 h là jkt = 2,7 (A/mm 2 ) Vậy tiết diện dây cáp là :
Ta chọn cáp có F = 10mm 2 có r0 =1,8 Ω/km, x0 = 0,0073 Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế :
Tính toán tương tự cho các thiết bị động lực khác được nối từ TĐL1 ta có bảng kết quả sau:
Bảng 3.1 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL1 đến các thiết bị động lực nhóm 1
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW
R Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng 3.1 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Tính toán cho các thiết bị động lực khác được nối từ TĐL2 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.2 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL2 đến các thiết bị động lực nhóm 2
Bảng 3.2 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng kết quả từ TĐL3 đến các động cơ :
Bảng 3.3 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL3 đến các thiết bị động lực nhóm 3
Bảng 3.3 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
Bảng kết quả từ TĐL4 đến các động cơ
Bảng 3.4 Các thông số về các đoạn dây từ TĐL4 đến các thiết bị động lực nhóm 4
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Thông số phụ tải Thông số cáp Đoạn dây P, kW Q,kVAR Itt,A Fchọn,mm 2 r0,(Ω/km) x0,(Ω/km)
Bảng 3.4 (tiếp) Đoạn dây L,m ∆U,V ∆A,kWh
3.3 Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường
3.3.1 Chọn thiết bị cho tủ hạ thế tổng
- Chọn áp tô mát tổng
Dòng điện làm việc lớn nhất: Ilvmax= 257, 488 239, 3
Vậy ta chọn aptomat loại NS 600E do Pháp chế tạo với dòng định mức là 600A, điện áp định mức là 500V, dòng cắt bảo vệ là 15kA
Chọn áp tô mát nhánh cấp cho các tủ động lực
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 1:
Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 2:
- Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 3:
Vậy ta chọn aptomat loại ABS 103c do Hàn Quốc chế tạo với dòng định mức là 100A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 42kA
- Dòng định mức của áp-tô-mát bảo vệ cho tủ động lực 4:
- Vậy ta chọn aptomat loại ABB A1C do Ytalia chế tạo với dòng định mức là 70A, điện áp định mức là 380V, dòng cắt bảo vệ là 25kA
Vậy ta có bảng kết quả chọn aptomat cho các tủ động lực như sau :
Bảng 3.5 Bảng kết quả chọn aptomat nhánh cho các tủ động lực
Chọn máy biến dòng điện Điều kiện chọn như sau:
Bảng 3.6 Bảng điều kiện chọn máy biến dòng
STT Đại lượng chọn, kiểm tra Điều kiện
1 Vị trí đặt trong nhà hay ngoài trời
2 Điện áp định mức, kV U đmCT U đmMĐ
3 Dòng điện định mức sơ cấp, A I đm CT I lv max [ I tt ]
4 Dòng điện phía thứ cấp, A 5A
6 Phụ tải phía thứ cấp, VA S 2 đm S 2 tt
Công tơ làm việc bình thường nếu dòng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 10%: I10% = 0,1.5 = 0,5 A
Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất (bằng 25% phụ tải tính toán)
Loại aptomat Uđm,V Số cực Iđm, A
Dòng điện nhị thứ khi phụ tải cực tiểu/
Hệ số biến dòng k @0/5; Cấp chính xác 10% I
Dòng chạy trên đoạn dây tổng là: 239,3 A.Chọn máy biến dòng TKM-0,5 có điện áp định mức là 0,5 kV
Vậy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu
3.3.2 Chọn thiết bị cho tủ động lực
Ta có bảng kết quả chọn aptomat:
Bảng 3.7 Kết quả chọn aptomat tổng cho các nhóm động cơ
Loại aptomat Uđm,V Số cực Iđm, A
Chọn át tô mát cho từng thiết bị Điều kiện chọn áp tô mát cho động cơ phải thỏa mãn :
UđmA: Điện áp định mức của áp tô mát
UdmLD: Điện áp định mức của lưới điện
IđmA: Dòng điện định mức của áp tô mát
Ikd: Dòng điện phụ tải lớn nhất đi qua áp tô mát
Icdm: Dòng điện cắt định mức của áp tô mát
IN: Dòng điện ngắn mạch ổn định
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 1 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.8 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 1
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Bể ngâm dung dịch kiềm 22,8 31,92 40 22 ABN103C 3
Bể ngâm nước nóng 18,2 25,48 30 22 ABN103C 3
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 2 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.9 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 2
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
Bàn lắp ráp và thử nghiệm 22,01 30,81 40 22 ABN103C 3
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 3 ta có bảng kết quả sau :
Bảng 3.10 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm3
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd, A
- Chọn aptomat cho các thiết bị của nhóm 4 ta có bảng kết quả sau:
Bảng 3.11 Kết quả chọn aptomat cho từng thiết bị của nhóm 4
Vị trí Tên thiết bị Ilv ,A Ikd ,A
4-3 Bể ngâm tăng nhiệt 6,07 8,5 10 6 BKN3P 3
4-18 Bàn lắp ráp và thử nghiệm 24,41 34,17 50 22 ABN103C 3
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP
4.1 Tổng quan về trạm biến áp
Để hiệu quả trong việc truyền tải công suất điện lớn từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, việc tăng điện áp là giải pháp tối ưu giúp hạn chế tổn thất công suất và giảm chi phí đầu tư cho đường dây.
- Lượng công suất tải truyền đi càng lớn thì điện áp càng cao
Người ta phân ra làm 4 cấp điện áp:
• Siêu Cao Áp: Lớn Hơn 500 KV
• Cao áp: 66kV, 110kV, 220kV và 500kV
• Trung Áp: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV và 35 kV
• Hạ Áp: 0,4kV và 0,2kV và các điện áp nhỏ hơn 1 KV
4.1.2 Phân loại trạm biến áp
Theo cách phân loại trên, ta có:
• Trạm biến áp Trung gian: Nhận điện áp từ 220 KV – 35 KV biến đổi thành điện áp ra 35 KV – 15 KV theo nhu cầu sử dụng
Trạm biến áp phân phối nhận điện áp từ 35KV – 6KV và biến đổi thành điện áp đầu ra 0,4KV – 0,22KV Đây là loại trạm thường được sử dụng trong mạng hạ áp dân dụng cho các tòa nhà, phổ biến nhất là trạm 22/0,4KV.
4.1.3 Công suất máy biến áp
• Gồm các máy biến áp có cấp điện áp sơ/thứ cấp: 35/0,4KV, 22/0,4 KV, 10&6,3/0,4 KV
• Công suất biểu kiến Trạm phổ biến: 50, 75, 100, 160, 180, 250, 315, 320, 400,
• Các công ty sản xuất và thi công trạm biến áp như: thiết bị điện, cơ điện Thủ Đức, Lioa.v.v…
4.1.4 Các đơn vị cần quan tâm trên trạm
• S: Công suất biểu kiến được ghi trên trạm biến áp (KVA)
• P: Công suất tiêu thụ (KW)
• Q: Công suất phản kháng (KVAr)
• U: điện áp sơ cấp và thứ cấp của trạm (KV hoặc V)
• I: Dòng điện thứ cấp (A), Dòng điện sơ cấp thường rất ít được quan tâm
4.2 Chọn phương án thiết kế xây dựng trạm biến áp
Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện cho xưởng xí nghiệp và giảm chi phí xây dựng, chúng tôi đã thiết kế trạm biến áp (TBA) với một máy và kiểu trạm bệt Trong thiết kế này, các thiết bị cao áp được lắp đặt trên cột, trong khi máy biến áp được đặt trên bệ xi măng dưới mặt đất Xung quanh trạm được xây dựng tường cao 2m, có cửa ra vào được khóa và cần thiết kế cửa thông gió Bên trong, lưới mắt cáo được lắp đặt để ngăn chặn sự xâm nhập của chim, chuột và rắn.
Với vị trí đã xác định ở chương 2 thiết kế trạm có kích thước như sau:
Trạm biến áp có 1 máy biến áp ABB-OT-200kVA (1350x790x1550mm)
4.3 Tính toán nối đất cho trạm biến áp và phân xưởng
Ta có S MBA = 200kVA, vì vậy càn phải tính toán điện trở nối đất đat yêu cầu là : yc 4
Dự kiến sử dụng điện cực hỗn hợp với 10 cọc thép góc 60x60x6 dài 2,5m được chôn thẳng đứng theo mạch vòng hình chữ nhật, với khoảng cách giữa các cọc là 5m Thanh ngang sẽ được làm từ thép dẹt 40x5mm và được chôn ở độ sâu 0,8m.
Vậy ta có thể áp dụng công thức :
Xác định các giá trị trong công thức:
Chiều dài cọc l=2,5m Độ chôn sâu của cọc: 0,8 1, 25 2, 05
Thay vào công thức ta được :
(vì thanh nối 10 cọc với nhau , mỗi cọc cách nhau a=5m)
Thay vào công thức ta được
Dựa vào số cọc n = 10 và a 2 l được yc = 0,67; yt = 0,4 Điện trở của điện cực hỗn hợp là :
