TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng
Thiết kế chiếu sáng là yếu tố thiết yếu trong mọi công việc, với mục tiêu chính là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả chiếu sáng cho thị giác Hiệu quả này còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, và cách bố trí hợp lý để đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan Để đạt được thiết kế chiếu sáng hoàn hảo, cần lưu ý các yêu cầu như không gây chói mắt, không có hiện tượng loá do phản xạ, không tạo bóng tối, đảm bảo độ rọi đồng đều, duy trì độ sáng đủ và ổn định, cũng như tạo ra ánh sáng tương tự ánh sáng ban ngày.
Hệ thống chiếu sáng trong các phân xưởng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp, nhằm đáp ứng yêu cầu thị giác chính xác Đặc biệt, chiếu sáng kết hợp, kết hợp giữa chiếu sáng cục bộ và chung, thường được sử dụng để chiếu sáng các mặt phẳng nghiêng và hạn chế bóng tối sâu, đảm bảo hiệu quả làm việc.
Các phân xưởng thường hạn chế sử dụng đèn huỳnh quang do tần số làm việc 50Hz của nó gây ra ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, điều này có thể dẫn đến nguy hiểm cho người vận hành máy và tăng nguy cơ tai nạn lao động Thay vào đó, đèn sợi đốt thường được ưa chuộng hơn trong các phân xưởng sửa chữa cơ khí.
Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật.
Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước 24x36x5,5 m yêu cầu độ rọi Eyc = 50 lux Với trần nhà màu trắng, tường màu vàng và sàn nhà màu xám, việc lựa chọn ánh sáng phù hợp sẽ đảm bảo hiệu quả làm việc và an toàn cho công nhân.
Theo biểu đồ Kruithof ứng với độ rọi 50 lux nhiệt độ màu cần thiết là θ m 000 0 K sẽ cho môi trường ánh sáng tiện nghi.
Xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay, vì vậy chúng tôi sử dụng đèn rạng đông công suất 200W, với quang thông đạt 3000 lumen, để đảm bảo ánh sáng đầy đủ cho công việc.
Chọn độ cao treo đèn là : h’ = 0,5 m ; Chiều cao mặt bằng làm việc là : hlv = 0,8 m ; Chiều cao tính toán là : h = H – hlv = 5,5-0,8 =4,7m;
Hình 1.1: sơ đồ tính toán chiếu sáng
Để đáp ứng yêu cầu chiếu sáng, ngoài việc thiết lập hệ thống chiếu sáng chung, cần trang bị thêm cho mỗi phân xưởng Dựa vào kích thước của phân xưởng, khoảng cách giữa các đèn được xác định là Ld = 4 m và Ln = 4 m, với q=2 và p=2.
Hình 1.2: sơ đồ bố trí bóng đèn trong phân xưởng
Kiểm tra điều kiện đảm bảo độ đồng đều ánh sang tại mọi điểm
2 thỏa mãn Vậy số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo đồng đều chiếu sáng là Nmin = 54;
Dựa vào đặc điểm của nội thất chiếu sáng, hệ số phản xạ của trần, tường và sàn được xác định là 70:50:30 Với hệ số không gian kkg = 4,8, ta tính được hệ số lợi dụng kld = 0,598 Hệ số dự trữ kdt được lấy bằng 1,2 và hệ số hiệu dụng của đèn η = 0,58 Từ những thông số này, chúng ta có thể xác định quang thông tổng một cách chính xác.
Số lượng đèn tối thiểu là:
Như vậy tổng số đèn cần lắp đặt là 54 được bố trí như sau:
Kiểm tra độ rọi thực tế:
Tổng công suất chiếu sáng chung (coi hệ số đồng thời kđt =1),
Pcs chung = kđt N Pd = 1 54 200 = 10800 W Chiếu sáng cục bộ :
Pcb = 39.100 = 3900 W Vậy tổng công suất chiếu sáng là:
Pcs = Pcs chung + Pcb = 10800 + 3900 = 14700 W = 14.7 kW
Vì đèn dùng nên hệ số cos của nhóm chiếu sáng là 1
Phụ tải thông thoáng và làm mát
Phân xưởng trang bị 40 quạt trần mỗi quạt có công suất là 150 W và 10 quạt hút mỗi quạt 80 W, hệ số công suất trung bình của nhóm là 0,8
Tổng công suất thông thoáng và làm mát là:
Phụ tải động lực
Phụ tải tính toán là loại phụ tải giả định ổn định trong thời gian dài, tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ ảnh hưởng đến cách điện.
Phụ tải tính toán được xác định bởi nhiều yếu tố như công suất, số lượng và chế độ làm việc của thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Do đó, việc xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng vô cùng quan trọng.
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu và phương pháp tính toán phụ tải điện, nhưng do phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Các phương pháp đơn giản dễ sử dụng thường thiếu độ chính xác, trong khi những phương pháp nâng cao độ chính xác lại trở nên phức tạp hơn.
Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kế hệ thống cung cấp điện:
Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu
Phương pháp tính theo hệ số k M và công suất trung bình
Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm
Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất
Tùy thuộc vào quy mô và đặc điểm của công trình, cũng như giai đoạn thiết kế sơ bộ hay kỹ thuật thi công, việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ tải điện phù hợp là rất quan trọng.
Trong một phân xưởng, việc xác định chính xác phụ tải tính toán yêu cầu phân nhóm thiết bị điện, do có nhiều loại thiết bị với công suất và chế độ làm việc khác nhau Phân nhóm phụ tải cần tuân theo các nguyên tắc nhất định để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác trong quá trình tính toán.
Để tiết kiệm vốn đầu tư và giảm tổn thất trên đường dây hạ áp trong phân xưởng, các thiết bị điện cần được bố trí gần nhau trong cùng một nhóm.
Để xác định phụ tải tính toán một cách chính xác và thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện, chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm cần phải giống nhau.
Tổng công suất của các nhóm thiết bị nên tương đồng để giảm số lượng tủ động lực cần thiết trong phân xưởng và toàn nhà máy Số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá nhiều, vì các tủ động lực thường chỉ có từ 8 đến 12 đầu ra Tuy nhiên, việc đáp ứng cả ba điều kiện này thường gặp khó khăn, do đó, khi thiết kế, cần căn cứ vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong các phương án khả thi.
Dựa vào nguyên tắc phân nhóm và vị trí, công suất của các thiết bị trong mặt bằng phân xưởng, phụ tải được chia thành 5 nhóm Kết quả phân nhóm này được thể hiện trong bảng 2.1.
Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ
Hệ số Cosφ Công suất P(KW) Nhóm 1
1 Máy tiện ngang bán tự động 1 0.35 0.67 15
5 Máy tiện ngang bán tự động 19 0.35 0.67 7.5
6 Máy tiện ngang bán tự động 26 0.35 0.67 22
1 Máy tiện ngang bán tự động 2 0.35 0.67 18
2 Máy tiện ngang bán tự động 3 0.35 0.67 22
10 Máy tiện bán tự động 17 0.41 0.63 7.5
1 Máy tiện bán tự động 14 0.41 0,63 2.8
2 Máy tiện bán tự động 15 0.41 0,63 2.8
3 Máy tiện bán tự động 16 0.41 0,63 5.5
4 Máy tiện ngang tự động 20 0.35 0.67 18
7 Máy tiện ngang tự động 27 0.35 0.67 22
Hình 1.1 sơ đồ phân nhóm phụ tải
Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho trong bảng 2.1) a) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k sd
∑ Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của phụ tải nhóm I theo công thức: k sd
Trong đó : ksdi là hệ số sử dụng của thiết bị
Pi là công suất đặt của thiết bị
Vậy hệ số sử dụng tổng hợp của Nhóm 1 là: k sd
Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i:
Pi – công suất định mức của thiết bị điện thứ i.
Khi số lượng thiết bị điện n lớn hơn 4 và tỷ số k = Pmax/Pmin nhỏ hơn giá trị kb theo bảng quy định cho hệ số sử dụng tổng hợp, ta có thể xác định giá trị nhd bằng n.
Bảng 1.2 Điều kiện để xác định n hd k sd∑ 0,2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 >0.8 k b 3 3.5 4 5 6.5 8 10 Không giới hạn
- Hệ số nhu cầu nhóm thứ i: k ncn 1 =k sdni +1−k sdni
- Tổng công suất phụ tải nhóm thứ i:
- Hệ số công suất của phụ tải nhóm thứ i:
Bảng 1.3 Bảng phụ tải nhóm 1
Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ
1 Máy tiện ngang bán tự động
5 Máy tiện ngang bán tự động
6 Máy tiện ngang bán tự động
- Hệ số sử dụng nhóm 1: k sd
- Số lượng hiệu dụng của nhóm thứ i: k=P max
2 8 79; ứng với k sd 1 = 0,41 ta có k tan φN 1 =1.02
Q bN 1 = P ttN 1(tan φ 1.N 1 −¿ tan φ 2.N 1),42.(1,02-0,48)G,21(kVAr) Vốn đầu tư cho tụ bù:
V = v0 Q đm tụ (10 6 đ) Tính toán tương tự
Bảng 2.1 bảng kết quả tính toán phân phối dung lượng bù
Vị trí đặt P ttNi cosφni tan φ 1.∋¿ ¿ Tan φ 1.∋¿ ¿ Q bNi
Sau khi bù ta chọn được tụ bù cho các vị trí cần bù công suất phản kháng
Bảng 2.2 chọn tụ bù cho các vị trí cần bù
Vị trí đặt tụ bù
Loại tụ bù U đm tụ
SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG
Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng
Vị trí đặt trạm biến áp cần dựa theo các quy tắc sau:
- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải của khu vực được cung cấp điện càng tốt.
Vị trí đặt trạm cần đảm bảo đủ không gian và thuận lợi cho các tuyến đường dây điện kết nối đến trạm, cũng như các hướng phát tuyến từ trạm ra ngoài Đồng thời, vị trí này cũng phải đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai.
- Vị trí trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận.
Vị trí của trạm cần đảm bảo các yếu tố quan trọng như cảnh quan môi trường, khả năng điều chỉnh và cải tạo phù hợp, đồng thời đáp ứng yêu cầu trong các tình huống khẩn cấp.
- Vị trí của trạm biến áp được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây là nhỏ nhất.
*Vị trí đặt trạm biến áp:
- Hệ số điền kín bản đồ được xác đinh theo công thức: kđk S tb
máy biến áp có thể làm việc quá tải 40% trong khoảng thời gian không quá 6h.
*Phương thức đặt trạm biến áp:
Các trạm biến áp có thể được lắp đặt theo nhiều phương thức khác nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, bao gồm lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong hoặc ngoài nhà xưởng, đặt độc lập bên ngoài, lắp trên mái hoặc dưới tầng hầm.
Theo sơ đồ mặt bằng phân xưởng, trạm biến áp có thể được đặt sát tường bên trong nhà xưởng, ngay sau lối ra vào Phương án này không chỉ tiết kiệm dây dẫn mạng hạ áp mà còn tối ưu hóa không gian sử dụng.
Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng
Tâm qui ước của các nhóm phụ tải trong phân xưởng được xác định bởi điểm M với tọa độ M(Xnh, Ynh) theo hệ trục tọa độ xOy.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét tọa độ của tâm các nhóm phụ tải điện trong phân xưởng xi măng, ký hiệu là Xnh và Ynh Đồng thời, tọa độ của phụ tải thứ i được tính theo hệ trục tọa độ xOy đã được chọn, ký hiệu là yi.
Si : công suất của phụ tải thứ i.
Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy
Bảng 3.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải
STT Tên thiết bị Số hiệu trên sơ đồ cosφ P
1 Máy tiện ngang bán tự động
5 Máy tiện ngang bán tự động
6 Máy tiện ngang bán tự động
1 Máy tiện ngang bán tự động
2 Máy tiện ngang bán tự động
10 Máy tiện bán tự động
1 Máy tiện bán tự động
2 Máy tiện bán tự động
3 Máy tiện bán tự động
4 Máy tiện ngang tự động
7 Máy tiện ngang tự động
Tọa độ tâm của nhóm 1 là :
Tính toán tương tự cho các nhóm khác.
Ta có tọa độ tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng:
Bảng 3.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng
Dựa trên các tiêu chí lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí của các phụ tải trong phân xưởng, chúng tôi đã xác định vị trí lắp đặt trạm biến áp như trong hình vẽ.
Hình 3.1 : Vị trí đặt trạm biến áp
Chọn công suất và số lượng máy biến áp
Trong trường hợp này phụ tải loại I chiếm 70% nên ta có một số tiêu chuẩn để chọn máy biến áp sau :
Khi hai máy vận hành bình thường :
Khi một máy xảy ra sự cố :
Trong tính toán phụ tải cho phân xưởng, Stt đại diện cho phụ tải tính toán, n là số lượng máy biến áp tại trạm Hệ số hiệu chỉnh khc được chọn là 1 do máy biến áp được sản xuất tại Việt Nam Hệ số quá tải kqt cho phép máy biến áp chịu tải quá mức lên đến 40% trong trường hợp một máy gặp sự cố và máy còn lại phải đảm nhận toàn bộ công suất của phụ tải.
Trong thời gian 5 ngày đêm, với mỗi ngày đêm không quá 6 giờ, chúng ta cần thực hiện các bước quan trọng để xử lý sự cố Khoảng thời gian này là cần thiết để đưa máy gặp sự cố ra khỏi lưới điện, tiến hành thử nghiệm và lắp đặt máy dự phòng vào hoạt động.
Công suất sự cố (Ssc) là khái niệm quan trọng trong hệ thống điện, đặc biệt khi máy biến áp gặp sự cố Khi xảy ra sự cố, ta có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng nhằm giảm tải cho máy biến áp còn lại, giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.
Nên chọn máy biến áp cùng chủng loại và cùng công suất để thuận lợi cho việc lắp đặt, vận hành, sữa chữa và thay thế.
Sử dụng máy biến áp có tỉ số biến đổi 22/0,4 Kv
Ta có n =2 , Stt = 308.04 kVA Công suất sự cố: S sc = S tt m 1 08,04 ×0,7 !5.63 ( kVA)
Kiểm tra lại máy biến áp trong điều kiện một máy xảy ra sự cố.
SdmB ≥ 215.63 1.4 = 154.02 kVA . o Phương án 1: dùng 2 máy 160 kVA. o Phương án 2: dùng 2 máy 180 kVA.
Các tham số của máy biến áp do hãng ABB chế tạo cho trong bảng sau:
Bảng 3.4 Bảng số liệu các máy biến áp của hãng ABB.
Sba , kVA P 0 , kW P k , kW Vốn đầu tư , 10 6 đ
Có nhiều phương án khác nhau để đảm bảo độ tin cậy trong hệ thống Phương án 1 và 2 cho thấy rằng khi một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ chịu trách nhiệm gánh toàn bộ phụ tải loại I cho toàn bộ phân xưởng.
Việc tính toán thiệt hại do ngừng cung cấp điện khi xảy ra sự cố ở máy biến áp là rất quan trọng Điều này giúp xác định phương án tối ưu nhất để khắc phục tình huống.
Hàm chi phí tính toán quy đổi cho từng phương án:
C : thành phần chi phí do tổn thất ( C = ∆A.c∆) c∆ : giá thành tổn thất điện năng.
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc Th là tuổi thọ của trạm biến áp, lấy bằng 25 năm.
Hệ số khấu hao của trạm biến áp thể lấy bằng 6,4 % ( 31.pl- gt.CCĐ)
Do đó : pBA = atc + kkh = 0,127 + 0,064 = 0,191
Có thể xem phụ tải loại III ở các phương án là như nhau, chỉ xét theo phụ tải loại I
* Phương án 1 ( Dùng 2 máy 160kVA)
Xét trong chế độ sự cố ở 1 máy biến áp, lúc này máy còn lại phải chịu toàn bộ phụ tải của phân xưởng.
Hệ số quá tải của máy biến áp:
Máy biến áp còn lại vẫn hoạt động bình thường khi một máy biến áp gặp sự cố Do đó, trong trường hợp xảy ra sự cố, chỉ cần cắt giảm 30% phụ tải loại III.
Vậy đảm bảo yêu cầu.
Tổn thất trong máy biến áp được xác đinh theo biểu thức: ΔA=n ΔP 0 8760+ ΔP k n S 2 tt
TMax: thời gian sử dụng công suất cực đại, h.
Tổn thất trong máy biến áp được xác định bằng kW, trong đó thời gian tổn thất công suất cực đại τ được tính theo công thức τ=(0,124+T Max 10 −4 ) 2 8760 Với T Max là 4500, ta có τ=2886.21 Bên cạnh đó, chi phí cho thành phần tổn thất cũng cần được xem xét.
C = A 1 cΔ = 16492,12x1300 = 24,74.10 6 (đ) +Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án :
* Phương án 2 ( dùng 2 máy biến áp 180kVA).
Hệ số quá tải của máy biến áp
Máy biến áp còn lại có khả năng hoạt động bình thường khi một máy biến áp khác gặp sự cố Do đó, trong trường hợp xảy ra sự cố, chỉ cần cắt giảm 30% phụ tải loại III để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.
Tổn thất trong máy biến áp: ΔA=n ΔP 0 8760+ ΔP k n S 2 tt
( kWh) Chi phí cho thành phần tổn thất:
C = A 2 cΔ = 15809,12x1300 = 23,71x10 6 (đ) Tổng chi phí quy đổi của phương án:
1 Công suất trạm biến áp STBA, Kva 2.160 2.180
3 Tổng chi phí quy đổi của dự án Z, 10 6 đ 82.04 82.41
Phương án 1 được lựa chọn do có tổng chi phí quy đổi thấp nhất, sử dụng 2 máy biến áp với công suất mỗi máy là 160kVA.
Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
3.3.1 Sơ bộ chọn phương án.
Mạng điện phân xưởng cần đảm bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho các phụ tải, đồng thời phải thuận tiện và an toàn trong quá trình vận hành và sửa chữa Ngoài ra, mạng điện cũng cần đáp ứng các yêu cầu về đặc điểm môi trường, có khả năng phát triển mở rộng, áp dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến, và tối ưu hóa chi phí.
Sơ đồ của mạng điện phân xưởng có thể thực hiện theo kiểu hình tia, kiểu đường trục hoặc kết hợp.
Sơ đồ hình tia được sử dụng trong các trường hợp như: phụ tải tập trung có công suất lớn, phụ tải quan trọng cần độ tin cậy cao trong cung cấp điện, động cơ công suất thấp kết nối với tủ phân phối, và các thiết bị trong phân xưởng có nguy cơ cháy nổ hoặc môi trường nguy hiểm.
Phân xưởng có 4 tủ phân phối bố trí ở sát tường nhà xưởng, phụ tải tập trung công suất lớn nên ta sử dụng sơ đồ hình tia.
Trong phân xưởng, trạm phân phối (TPP) nhận điện từ trạm biến áp (TBA) và phân phối đến các tủ động lực, mỗi tủ cung cấp điện cho một nhóm phụ tải đã được phân loại Dựa trên sơ đồ mặt bằng của phân xưởng, có hai phương án được xem xét: Phương án 1 là đặt trạm phân phối tại trung tâm phụ tải và kéo cáp đến từng tủ động lực, trong khi Phương án 2 là đặt trạm phân phối ở góc phân xưởng và kéo cáp đến từng tủ động lực.
3.3.2 Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu
3.3.2.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng
Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:
Sơ đồ hình tia là một hệ thống mạng cáp mà các thiết bị sử dụng điện được cấp nguồn trực tiếp từ các tủ động lực hoặc tủ phân phối thông qua các đường cáp độc lập Mặc dù sơ đồ này mang lại độ tin cậy cao, chi phí đầu tư lớn khiến nó thường được áp dụng cho các hộ loại I và loại II.
Hình 3.2: Sơ đồ hình tia
Sơ đồ đường dây trục chính:
Sơ đồ phân nhánh dạng cáp cho phép truyền điện từ trạm phát điện (TPP) đến các tủ động lực thông qua các đường cáp chính Các đường cáp này có khả năng cung cấp điện đồng thời cho nhiều tủ động lực, đồng thời các thiết bị cũng nhận điện từ các tủ điện lực (TĐL) qua các đường cáp, đảm bảo nguồn cung cấp ổn định và hiệu quả.
Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp
Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây với đường dây trục chính nằm trong nhà giúp kết nối các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính, cáp riêng được sử dụng để kết nối đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Mặc dù loại sơ đồ này tiết kiệm cáp và thuận tiện cho việc lắp đặt, nhưng nó không đảm bảo độ tin cậy của cung cấp điện, dễ gây ra sự cố và hiện nay chỉ còn thấy ở một số phân xưởng cũ.
Hình 3.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây
Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không bao gồm các đường trục chính và đường nhánh, từ đó dẫn đến các phụ tải qua các đường cáp riêng Kiểu sơ đồ này phù hợp cho các phụ tải phân tán với công suất nhỏ, như mạng chiếu sáng và mạng sinh hoạt, thường được bố trí ngoài trời Mặc dù chi phí thấp, độ tin cậy của hệ thống điện trong kiểu sơ đồ này cũng không cao, thích hợp cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng.
Hình 3.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không
Từ TPP, hệ thống điện được kết nối qua các đường cáp dẫn đến bộ thanh dẫn, sau đó sử dụng cáp mềm để nối tới từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Sơ đồ này mang lại ưu điểm về lắp đặt nhanh chóng, giảm tổn thất công suất và điện áp, mặc dù chi phí đầu tư tương đối cao Phương pháp này thường được áp dụng cho các hộ phụ tải lớn với mật độ phụ tải cao.
Hình 3.6: Sơ đồ thanh dẫn
Có nghĩa là phối hợp các kiểu sơ đồ trên tuỳ theo các yêu cầu riêng của từng phụ tải hoặc của các nhóm phụ tải.
3.3.2.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực
Chọn vị trí TPP, TĐL
Vị trí đặt các tủ phân phối và tủ động lực trong phân xưởng cần đáp ứng các yếu tố kinh tế, kỹ thuật, an toàn và thuận tiện trong vận hành Tuy nhiên, đôi khi việc thỏa mãn một yếu tố có thể mâu thuẫn với yếu tố khác Do đó, việc lựa chọn vị trí đặt tủ cần hài hòa các yếu tố này và tuân thủ các nguyên tắc cụ thể để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình hoạt động.
- Vị trí tủ nên ở gần tâm của phụ tải (điều này sẽ giảm được tổn thất, cũng như giảm chi phí về dây )
- Vị trí tủ phải không gây ảnh hưởng đến giao thông đi lại trong phân xưởng.
- Vị trí tủ phải thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành
- Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổ tốt
- Ngoài ra vị trí tủ còn cần phù hợp với phương thức lắp đặt cáp.
Dựa vào sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng, việc lựa chọn vị trí tủ phân phối và các tủ động lực cần được thực hiện sao cho thuận lợi nhất, gần với tâm các phụ tải để đảm bảo hiệu quả hoạt động tối ưu.
Các thiết bị điện, sứ và dẫn điện hoạt động chủ yếu ở ba chế độ: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Việc lựa chọn thiết bị cần đảm bảo chúng hoạt động đúng chức năng và duy trì tuổi thọ lâu dài Mỗi loại thiết bị được chọn dựa trên điều kiện tương ứng với các chế độ làm việc khác nhau trong hệ thống.
- Ở chế độ làm việc lâu dài: lựa chọn đúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức của thiết bị.
Uđm tb ≥ Uđm mạng (kV) Iđm tb ≥ Ilvmax (A)
Trong chế độ làm việc quá tải, cần lựa chọn các hạn chế về điện áp và dòng điện phù hợp với mức dự trữ của thiết bị, đảm bảo rằng Iđm ra lớn hơn hoặc bằng Ilvmax.
- Ở chế độ ngắn mạch: lựa chọn các tham số phù hợp với các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định lực điện động của thiết bị
- Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn
Trạm phân phối của phân xưởng bao gồm một Aptomat tổng kết nối từ trạm biến áp và năm Aptomat nhánh, cung cấp điện cho bốn tủ động lực và một tủ chiếu sáng Sơ đồ trạm phân phối được thiết kế để đảm bảo sự phân phối điện năng hiệu quả và an toàn cho các thiết bị trong phân xưởng.
Hình 3.7: Sơ đồ trạm phân phối
+) Chọn thanh góp của TPP:
Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép k1.k2.Icp ≥ Icb (A)
Trong đó: - Icp: dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn (A)
- k1 : hệ số hiệu chỉnh, do tính toán sơ bộ nên chọn k1 = 1
- k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2 = 1
- Icb: dòng điện cơ bản chạy qua thanh góp
√ 3 0,38 F8,02(A) Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 700 (A)
Ta có bảng thông số kỹ thuật 5
Bảng 3.6: Bảng thông số thanh góp của TPP
+)Chọn Aptomat tổng của TPP: Điện áp định mức:
Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38 (kV) Dòng điện định mức:
√ 3 0 , 38 F8.02(A) Chọn Aptomat SA603-H do Nhật Bản chế tạo6
Bảng 3.7: Bảng thông số Aptomat tổng của TPP
+) Chọn Aptomat các nhánh của TPP:
Bảng 3.8: Bảng thông số phụ tải tính toán các nhóm
Theo bảng 3.8, nhóm 1 có dòng điện tính toán lớn nhất trong bốn nhóm, do đó, chúng ta sẽ chọn Aptomat nhánh cho trạm dựa trên các yêu cầu của nhóm 1 Aptomat nhánh được lựa chọn cần đáp ứng các điều kiện sau: điện áp định mức Uđm Ap phải lớn hơn hoặc bằng Uđm mạng là 0,38 kV, và dòng điện định mức Iđm Ap phải lớn hơn hoặc bằng IttN1 là 189,75 A Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo được chọn cho ứng dụng này.
Bảng 3.9: Bảng thông số Aptomat nhánh của TPP
Mỗi tủ điện trong phân xưởng được cấp điện qua một đường cáp ngầm từ thanh góp tủ phân phối, với Aptomat ở đầu vào để thực hiện chức năng đóng cắt và bảo vệ thiết bị khỏi quá tải và ngắn mạch Các nhánh ra của tủ cũng được trang bị Aptomat nhánh, cung cấp nguồn điện trực tiếp cho các phụ tải, thường mỗi tủ động lực có từ 8 đến 12 đầu ra tối đa.
Hình 3.8: Sơ đồ tủ động lực
+) Chọn thanh góp của TĐL Thanh góp của TĐL được chọn theo điều kiện dòng
Bảng 3.10: Bảng thông số thanh góp của TĐL
+)Chọn Aptomat tổng của các tủ động lực:
Tương tự như đầu ra của tủ phân phối, đầu vào của các tủ động lực ta cũng đặt các Aptomat loại SA403-H của Nhật Bản chế tạo
Bảng 3.11: Bảng thông số Aptomat tổng của các TĐL
+) Chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực:
Tính toán chọn phương án tối ưu
Nguyên tắc chung chọn dây dẫn và dây cáp cho sơ đồ Trong mạng điện phân xưởng, dây dẫn và dây cáp được chọn theo những nguyên tắc sau:
Để đảm bảo tổn thất điện áp nằm trong giới hạn cho phép, trong phân xưởng, điều kiện này có thể được xem nhẹ do chiều dài đường dây rất ngắn, dẫn đến 4U không đáng kể.
Kiểm tra độ sụt áp khi khởi động động cơ lớn có thể không cần thiết trong trường hợp này, vì phân xưởng không sử dụng động cơ có công suất quá lớn.
- Đảm bảo điều kiện phát nóng Như vậy nguyên tắc quan trọng nhất chính là đảm bảo điều kiên phát nóng.
Sau đây ta sẽ xét cụ thể về điều kiện phát nóng.
Cáp và dây dẫn được chọn cần thỏa mãn: khc.Icp ≥ Ilvmax (A) Trong đó:
- khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi song song trong rãnh
- Icp: dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A).(10)
- Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện đơn lẻ (A)
+) Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, khc = 1
+) Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh, khc = 1
+) Với cáp từ TĐL đến các thiết bị ta đi lộ đơn, cáp được đặt trong hào cáp và đi riêng từng tuyến nên khc = 1.
Để tối ưu hóa việc phân phối điện trong phân xưởng, phương án 1 đề xuất đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất, gần trạm biến áp (TBA) Vị trí này được lựa chọn dựa trên việc xác định tâm các nhóm động lực, nhằm đảm bảo tủ điều khiển (ĐL) được đặt gần tâm và giảm thiểu chiều dài đường dây.
Hình 3.9: Sơ đồ đi dây phương án 1
- Xác định dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp:
+ Giá trị dòng điện chạy trong dây dẫn cao áp:
Ta có thể sử dụng mật độ dòng điện kinh tế để xác định tiết diện dây dẫn.
Căn cứ vào bảng số liệu ban đầu ứng với dây đồng theo bảng 9.pl trang 456 gt thầy hòa, ta tìm được jkt = 3,1 A/mm 2
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:
Chúng tôi lựa chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép và vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) sản xuất Dây cáp có thông số F = 35(mm²), điện trở r₀ = 0.524(Ω/km), điện kháng x₀ = 0.16(Ω/km) và dòng định mức I cp = 160(A) trong điều kiện phát nóng.
+Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Imax = 2×Idm = 2 × 4,04 = 8,08 < Icp => thỏa mãn
+ Xác định tổn hao thực tế:
(V) + Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:
(kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:
+ Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 5.pl.b trang 466 ta có suất vốn đầu tư đường dây cao áp v0 = 124,8(10 6 đ/km):
( vì đường dây đôi, lộ kép)
Th: thời hạn sử dụng của đường dây; lấy bằng 15 năm. akh: hệ số khấu hao.
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ trạm biến áp đến trạm phân phối:
Ta chọn cáp XLPE.185 có r0=0,1 và x0 = 0,27 /km (bảng 37.pl) trang
484 gt thầy khánh, do hãng FURUKAWA( nhật bản chế tạo) điện áp 0,5 ¿ 3kv theo điều kiện phát nóng.
K hc ×I cp = (A) > I max = 2 × 234 = 468(A) => thỏa mãn
+ Xác định tổn hao thực tế: ΔU=P.r 0 +Q.x 0
(V) Với L = 200-1,735 = 2,625 m : chiều dài đường dây từ trạm biến áp đến trạm phân phối.
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng:
(kWh)+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 497,82.1300 = 0,75 10 6 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây XLPE ruột đồng 4 lõi mắc trong hào cáp v0 = 374,4.10 6 (đ/km), vậy:
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ động lực 1 là:
Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 50(mm 2), r 0 = 0,39(Ω/km) , x 0 0.087(Ω/km) và
I cp = 190(A) theo điều kiện phát nóng
Ta có K hc ×I cp = 190(A) > I max = 2.I dm = 2×94,87 = 189,74(A)
+ Xác định tổn hao thực tế:
(V) Với L = 4,1: chiều dài đường dây từ trạm phân phối đến tủ động lực 1.
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng
C = ΔA.cΔ = 1631,51.1300 = 0,47.10 6 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 7.pl trang 446 gt thầy khánh ta có suất vốn đầu tư đường dây XLPE ruột đồng 4 lõi, mắc trong hào cáp, v0 = 153,6.10 6 (đ/km), vậy:
- Dòng điện chạy trong dây dẫn từ tủ động lực 1 đến máy 1 là:
Ta chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) chế tạo: F = 10(mm 2), r 0 = 1.83(Ω/km) , x 0 0.109(Ω/km) và
I cp = 82(A) theo điều kiện phát nóng.
+ Xác định tổn hao thực tế: ΔU=P.r 0 +P tanϕ.x 0
(V) Với L = 10.07 m: chiều dài đường dây từ tủ động lực 1 tới thiết bị 1.
+ Kiểm tra điều kiện phát nóng
+ Chi phí tổn thất điện năng:
C = ΔA.cΔ = 184,97.1300 = 0,28.10 6 (đ/năm) + Vốn đầu tư đường dây:
Tra bảng 7.pl mắc trong hào ta có suất vốn đầu tư đường dây v0 = 69,76.10 6 (đ/km), vậy:
Z=p.V+C = (0,183.0,7+0,17).10 6 = 0.41.10 6 (đ/năm) Tính toán tương tự cho các đoạn dây khác của phương án 1, ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:
Bảng 3.12 Bảng kết quả tính toán cho phương án 1 Đoạn dây
Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + maxΔUĐL1-cacmay=0.56+1.48+0.932=2.972(V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + maxΔUĐL2- cacmay=0.56+3.78+0.661=5(V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + maxΔUĐL3-cacmay = 0.56+2.78+0.639=3.979 (V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + maxΔUĐL4-cacmay = 0.56+2.93+ 0.299=3.789(V)
=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là ΔUMax = ΔUM2 =5(V)
- Hao tổn điện áp cho phép:
Như vậy, ΔUMax = 5 < ΔUcp : mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thu
Phương án 2 đề xuất đặt tủ phân phối tại vị trí trung tâm của phân xưởng, nhằm tối ưu hóa khoảng cách từ tâm các nhóm động lực Việc này giúp đảm bảo tủ điện được bố trí gần nhất với các thiết bị, đồng thời rút ngắn đường đi dây, nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu tổn thất năng lượng.
Hình 3.10: Sơ đồ đi dây phương án 2
Bảng 3.1 Bảng kết quả tính toán cho phương án 2 Đường dây P(kW)
TBA 212.550 222.960 308.040 4.042 35 900 0.524 0.160 0.494 21.900 124.800 29.500 0.033 5.431 TBA-TPP 212.550 222.960 308.040 234.009 185 13.750 0.100 0.270 2.947 2607.631 374.400 5.148 3.911 4.854 TPP-TĐL1 87.420 89.190 124.888 94.874 50 11.710 0.390 0.087 1.290 1423.622 153.600 1.799 2.135 2.465 TPP-TĐL2 52.190 59.410 79.078 60.073 25 9.960 0.730 0.095 1.147 908.707 99.200 0.988 1.363 1.544 TPP-TĐL3 62.350 62.850 88.530 67.254 25 2.170 0.730 0.095 0.294 248.140 99.200 0.215 0.372 0.412 TPP-TĐL4 60.110 72.170 93.924 71.351 35 29.520 0.520 0.090 2.933 2706.463 124.800 3.684 4.060 4.734 TĐL1-1 15.000 16.620 22.388 34.015 10 10.070 1.830 0.109 0.775 184.604 69.760 0.702 0.277 0.394 TĐL1-6 8.500 9.940 13.079 19.871 10 7.460 1.830 0.109 0.327 46.671 69.760 0.520 0.070 0.157 TĐL1-7 7.50 8.09 11.03 16.76 10 9.980 1.830 0.109 0.384 44.422 69.760 0.696 0.067 0.183
1096.87 1196.92 1627.94 57.994 27.355 o Tính toán tổn thất điện áp cực đại trong mạng điện hạ áp:
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 1 – các máy thuộc TĐL 1: ΔUM1 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL1 + maxΔUĐL1-cacmay=2.95+1.29+0.932=5.172 (V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 2 – các máy thuộc TĐL 2: ΔUM2 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL2 + maxΔUĐL2- cacmay = 2.95+1.15+0.661=4.761 (V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 3 – các máy thuộc TĐL 3: ΔUM3 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL3 + maxΔUĐL3-cacmay = 2.95+0.29+0.639=3.879(V)
+ Hao tổn cực đại từ TBA – TPP – TĐL 4 – các máy thuộc TĐL 4: ΔUM4 = ΔUTBA-TPP + ΔUTPP-ĐL4 + maxΔUĐL4-cacmay = 2.95+2.93+0.299=6.179 (V)
=> Hao tổn cực đại trong mạng điện hạ áp là : ΔUMax = ΔUM4 =6.179(V)
- Hao tổn điện áp cho phép:
(V) Như vậy, ΔUMax =6.179< ΔUcp : mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
Kết quả tính toán cho thấy cả hai phương án đều đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên, chi phí quy đổi của phương án 1 (Z1 = 10.646đ/năm) thấp hơn so với chi phí quy đổi của phương án 2.
Sự chênh lệch chi phí được xác định:
LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
Chọn dây dẫn của mạng động lực, dây dẫn của mạng chiếu sáng
4.1.1 Chọn dây dẫn mạng động lực.
Việc tính toán mạng điện là cần thiết để xác định tiết diện dây dẫn, lựa chọn thiết bị bảo vệ và các tham số liên quan Quy trình chọn tiết diện dây và thiết bị phải tuân thủ quy định hiện hành Các dây dẫn cung cấp điện cho thiết bị một pha, bao gồm dây pha và dây trung tính, cần có tiết diện bằng nhau Đồng thời, việc chọn dây cáp và thiết bị bảo vệ phải đảm bảo an toàn cho cả thiết bị và người sử dụng.
- Có khả năng làm việc bình thường với phụ tải cực đại và có khả năng chịu quá tải trong khoảng thời gian xác định;
Thiết bị không bị ảnh hưởng tiêu cực bởi các dao động điện ngắn hạn, như khi khởi động động cơ hoặc khi thực hiện đóng cắt mạch điện, đảm bảo hoạt động bình thường của hệ thống.
Các thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chảy) phải:
- Bảo vệ an toàn cho mạch điện (dây cáp, thanh cái v,v,) chống quá dòng điện (quá tải hoặc ngắn mạch);
- Bảo đảm an toàn cho người sử dụng trong các tình huống tiếp xúc trực tiếp hoặc tiếp xúc gián tiếp,
Khi chọn dây dẫn, cần đảm bảo rằng mạng điện hoạt động bình thường mà không gây ra hiện tượng quá nhiệt Để đạt được điều này, giá trị dòng điện cực đại trong mạch không được vượt quá giới hạn cho phép của từng loại dây dẫn.
Sơ đồ khối (logigram) lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ mạng điện trong.
Dòng điện cho phép là giá trị tối đa mà dây dẫn có thể mang mà không gây hại cho tuổi thọ của nó Đối với một tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
- Kết cấu của cáp và đường dẫn (lõi Cu hoặc Al; cách điện PVC hoặc EPR v,v,; số dây dẫn hoạt động);
- Nhiệt độ môi trường xung quanh;
- Phương thức lắp đặt dây dẫn;
Ảnh hưởng của các mạch điện lân cận là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điện Dây dẫn được sử dụng trong mạng điện trong nhà thường là dây cáp hoặc dây cách điện Tiết diện của dây dẫn cần được lựa chọn phù hợp với dòng điện cho phép để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động tối ưu.
IM - giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy trên dây dẫn, được xác định theo biểu thức:
Dòng điện làm việc của thiết bị thứ i được ký hiệu là Ilv,i, trong khi hệ số đồng thời kđt phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện được cung cấp Ngoài ra, ntbi là số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét.
Icp là giá trị dòng điện tối đa cho phép của dây dẫn, phụ thuộc vào nhiệt độ làm nóng của chúng Giá trị dòng cho phép được tính theo công thức: khc = k1.k2.k3 Trong đó, k1 là hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn; với việc lắp đặt trong hầm cáp kín, ta chọn k1 = 0,95 K2 là hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp, và k3 là hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp đặt.
Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp, giá trị này phải lớn hơn mức tối thiểu được xác định theo biểu thức cụ thể.
Ik – giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A; tk – thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s;
Ct – hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện
Với tỉ lệ phụ tải loại I đạt 70%, chúng ta lựa chọn sử dụng cáp đồng 4 lõi, lộ kép để kết nối từ nguồn đến phân xưởng, và lắp đặt trong rãnh cáp Chiều dài đường dây là 0 mét.
Với lưới điện 22 kV, việc chọn tiết diện dây dẫn cần dựa trên mật độ kinh tế Theo số liệu ban đầu cho TMaxE00(h) của dây cáp đồng, giá trị Jkt được xác định là 3.1 A/mm2 (tham khảo từ bảng 6.10 trong Giáo trình CCD của Ts Ngô Hồng Quang).
+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:
Trong chương 3, chúng ta đã thực hiện việc lựa chọn sơ bộ tiết diện dây dẫn từ trạm biến áp (TBA) đến các tủ phân phối, cũng như từ các tủ phân phối đến các tủ động lực (xem bảng 3.3) Bây giờ, chúng ta cần tiến hành kiểm tra để đảm bảo rằng các dây dẫn đáp ứng điều kiện dòng cho phép.
Theo phương thức mắc trong hào cáp, xác định được các hệ số hiệu chỉnh : k1 = 0,95, k2 = 1, k3 = 0,96.
+ Từ trạm biến áp tới tủ phân phối: ở trên dùng dây XLPE.185, có dòng điện cho phép ở điều kiện chuẩn là: Icp = 465 A Dòng điện hiệu chỉnh cho phép:
tiết diện dây này thỏa mãn.
Kiểm tra tương tự cho các đoạn dây còn lại, ta có bảng dưới đây:
Bảng 4.1 Bảng kết quả tính toán kiểm tra Đoạn dây
1 thỏa mãn ĐL1-4 10 82 0.95 1 0.96 74.784 7.332 thỏa mãn ĐL1-5 10 82 0.95 1 0.96 74.784 34.01
3 thỏa mãn ĐL2-11 10 82 0.95 1 0.96 74.784 3.354 thỏa mãn ĐL2-12 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.257 thỏa mãn ĐL2-13 10 82 0.95 1 0.96 74.784 22.34
9 thỏa mãn ĐL2-16 10 82 0.95 1 0.96 74.784 7.594 thỏa mãn ĐL2-17 10 82 0.95 1 0.96 74.784 17.26
3 thỏa mãn ĐL2-19 10 82 0.95 1 0.96 74.784 4.992 thỏa mãn ĐL3-20 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.751 thỏa mãn ĐL3-21 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.751 thỏa mãn ĐL3-22 10 82 0.95 1 0.96 74.784 13.26
4 thỏa mãn ĐL3-23 10 82 0.95 1 0.96 74.784 40.81 thỏa mãn ĐL3-26 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.89
1 thỏa mãn ĐL4-27 10 82 0.95 1 0.96 74.784 9.766 thỏa mãn ĐL4-28 10 82 0.95 1 0.96 74.784 37.98
9 thỏa mãn ĐL4-31 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.081 thỏa mãn ĐL4-32 10 82 0.95 1 0.96 74.784 12.28
4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng.
Khi các động cơ khởi động, sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp lớn, do đó, hệ thống điện chiếu sáng cần được cấp điện từ tủ phân phối để đảm bảo chất lượng ánh sáng Dây dẫn từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng sử dụng cáp đồng 3 pha, trong khi dây dẫn tới các bóng đèn là dây 2 pha có trung tính Tủ điện chiếu sáng được lắp đặt ngay cửa vào của phân xưởng, cùng phía với tủ phân phối, nhằm thuận tiện cho việc bật tắt.
Chỉ chọn dây dẫn cho mạng chiếu sáng chung, còn chiếu sáng cục bộ được lấy điện tại chỗ qua mạng động lực( các tủ động lực ).
Hình 4.2- Sơ đồ mạch điện chiếu sang
- Mạng điện chiếu sáng được xây dựng với 6 mạch rẽ, mỗi mạch rẽ gồm 9 bóng.
Như vậy công suất mỗi mạch nhánh phải chịu là: 9.0,2 = 1,8 kW.
Ta tính các mô men tải như sau:
Hệ số phụ thuộc cấu trúc mạng điện xác định theo bảng 5.pl.BT [1] ứng với mạch 2 pha có trung tính = 1,33
Ta phân bổ % Có % của mạng chiếu sáng sẽ là : ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP %= 3,5% - 0,04% = 3,46% Đoạn OA : = 2 % Vậy tiết diện của đoạn dây dẫn OA là:
Tra bảng 4.pl [ 2], ứng với dây đồng của mạng 3 pha có trung tính có C= 83.
Ta chọn dây có tiết diện 6 mm 2 Như vậy hao tổn điện áp thực tế của đoạn OA là:
Hao tổn điện áp cho phép trên nhánh rẽ AB: ΔUcpAB = ΔUcpOA% - ΔUOA %= 3,46% - 1,648% =1,812 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AB:
C 7 tra bảng 4.pl [2], ứng với dây đồng của mạng 2 pha có trung tính.
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm 2 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AC:
Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm 2 Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD:
Chúng tôi đã chọn dây dẫn có tiết diện 2,5 mm² Sau khi thực hiện tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại, chúng tôi đã thu được kết quả lựa chọn tiết diện dây dẫn cho mạng chiếu sáng, như được ghi trong bảng dưới đây.
Bảng 4.2: Tiết diện dây chiếu sáng Đoạn OA AB AC AD AE AF AG
Nhận xét: do các dây mạch nhánh được chọn với tiết diện vượt cấp nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Tính toán ngắn mạch
Trong hệ thống cung cấp điện, các dạng ngắn mạch phổ biến bao gồm ngắn mạch N(3), N(1,1) và N1, trong đó ngắn mạch 3 pha được coi là nghiêm trọng nhất Việc lựa chọn thiết bị điện thường dựa trên ngắn mạch 3 pha Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, cần xem xét bốn điểm ngắn mạch khi kiểm tra dây dẫn và thiết bị điện trong mạng cao áp.
- N: điểm ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm để kiểm tra máy cắt và thanh góp (Ngắn mạch phía cao áp)
- N1 đến N3: điểm ngắn mạch phía hạ để kiểm tra cáp và các thiết bị hạ áp trong phân
Hình 4.3: sơ đồ nguyên lý phía cao áp của mạng điện
Hình 4.4: sơ đồ thay thế phía cao áp của mạng điện
Khi tính toán ta coi công suất cấp cho điểm ngắn mạch là công suất định mức của máy cắt đầu đường dây.(6)
Khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống được xác định theo công thức
S N (Ω) Với Utb = 1, 05.Uđm, SN = 150(MVA)
150 = 3,55(Ω) Thông số đường dây nguồn - TBA:
Dây D1, mã hiệu XPLE.35 có r0 = 0,524(Ω/km), x0 = 0, 13(Ω/km) , Icp = 160(A),
tính toán ngắn mạch tại N
Nên dòng ngắn mạch I N = U đm
Dòng điện xung kích ixk được tính bằng công thức ixk = kxk I N, trong đó kxk = 1.8 cho mạng điện cao áp Khi thay số vào, ta có ixk = 1,8 3,49 = 8,84 kA Kết quả này được sử dụng để tính toán ngắn mạch phía hạ áp của mạng điện và kiểm tra sơ đồ nguyên lý cũng như sơ đồ thay thế cho đoạn đường dây HT-TĐL1.
Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý phía hạ áp của mạng điện
Hình 4.6:Sơ đồ thay thế phía hạ áp của mạng điện
Thông số đường dây Nguồn – TBA quy về phía hạ áp:
Trạm có 2 MBA, mỗi ngày có Sđm = 160(kVA);∆P0 = 0,5(kW); ∆PN = 2,95(kW);
Thông số các đường dây phía hạ áp:
─ Dây D2 XLPE.500 có: r0 = 0,04(Ω/km); x0 = 0,053(Ω/km); LD1 = 0,00145(km)
─ Dây D3 XLPE.25 có: r0 = 1,15(Ω/km); x0 = 0,101(Ω/km); LD2 = 0,04473(km)
Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N1
(Tra phụ lục A – bảng 6 phụ lục trang 457 sách bài tập)
Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N2
(tra phụ lục A – bảng 6 trang 457 sách bài tập)
Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N3
chọn thiết bị bảo vệ và đo lường
Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mạch điện, đảm bảo mạch điện hoạt động một cách tin cậy và an toàn, đồng thời hỗ trợ việc đo lường một cách chính xác.
Dao cách ly có vai trò quan trọng trong việc cách ly giữa đường dây trung áp và trạm biến áp, phục vụ cho kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị tại trạm biến áp Khi lựa chọn dao cách ly, cần xem xét các điều kiện phù hợp để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.
UdmDCL ≥ Umạngđiện"(kV) -dòng điện định mức
Ta chọn dao cách ly PBP(3)-24/8000(1) do công ty thiết bị Điện Đông Anh chế tạo có thông số
Bảng 4.3: bảng thông số dao cách ly của dây dẫn nguồn-TBA
Ixk (kA) Đơn gía (.10 3 đ/bộ)
4.3.2 chọn máy cắt phụ tải
Máy cắt phụ tải chọn theo điều kiện: Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:
-Điện áp định mức: Uđm>Uđm mạng" kV
-Dòng điện định mức: Iđm>Ilv=8,08 A
Ta chọn máy cắt không khí loại cố định 3cực 3WL1112-2CB32-1AA2 do Siemens chế tạo (2) có thông số cho trong bảng sau:
Bảng 4.4: bảng thông số máy cắt phụ tải
Số lượng Iđm(A) IN(kA) Đơn giá
Cầu chì được chọn theo các điều kiện sau:
UdmCC ≥ Umạngđiện"(kV) -dòng điện định mức
√ 3.22 =5,88(A)Chọn cầu chì cao áp ∏K do Nga chế tạo (3) ta có
4.3.4 Thanh góp hạ áp của TBA
Thanh góp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép Theo điều kiện phát nóng: k1.k2.Icp ≥ Icb= 308,04
√ 3 0,38 F8,02(A) Chọn thanh góp bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3 thanh với Icp = 700 (A)
Ta có bảng thông số kỹ thuật
Bảng 4.6: Bảng thông số thanh góp hạ ápcủa TBA
4.1.5 Chọn aptomat bảo vệ TBA
Aptomat tổng và aptomat phân đoạn được chọn theo các điều kiện sau:
UdmAp ≥ Umạngđiện=0.38(kV) -dòng điện định mức
√ 3 0 38 40.33(A) Chọn aptomat SA603-H do Nhật Bản chế tạo (5) ta có
Bảng 4.7 bảng thông số aptomat tổng và aptomat phân đoạn của dây dẫn TBA
kiểm tra thiết bị và dây cáp đã chọn
Kiểm tra dây cáp nguồn-TBA
Cáp đã chọn được kiểm tra điều kiện phát nóng vì cậy ta chỉ kiểm tra ổn định nhiệt của dây cáp thỏa mãn khi:
C t ≤F ng−tba 5(mm 2 ) Với I N : Gía trị dòng điện ngắn mạch bap ha chạy qua thiết bị (A) t k : thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, thao đề bài t k =2,5(s)
Hệ số đặc trưng C t của dây cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu dẫn điện, được nêu trong bảng 7.2.1 (8) Đối với dây cáp đồng, C t có giá trị 9 Việc kiểm tra dây cáp từ trạm biến áp (TBA) đến trạm phát điện (TPP) cần được thực hiện theo biểu thức quy định.
159 =1 5(mm 2 )
