Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN

Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng

Thiết kế chiếu sáng là yếu tố quan trọng trong mọi công trình, nhằm đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả thị giác Để đạt được hiệu quả chiếu sáng tốt, cần chú ý đến quang thông, màu sắc ánh sáng và cách bố trí hợp lý, vừa tiết kiệm chi phí vừa đảm bảo tính thẩm mỹ Các yêu cầu cần thiết trong thiết kế chiếu sáng bao gồm: không gây loá mắt, không phản xạ gây loá, không có bóng tối, độ rọi đồng đều, độ sáng ổn định và ánh sáng phải giống ánh sáng ban ngày.

Hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp, trong đó chiếu sáng kết hợp là sự kết hợp giữa hai loại chiếu sáng này Để đảm bảo yêu cầu thị giác chính xác trong các khu vực làm việc, đặc biệt là tại các phân xưởng, việc sử dụng hệ thống chiếu sáng kết hợp giúp chiếu sáng mặt phẳng nghiêng mà không tạo ra bóng tối sâu.

Các phân xưởng thường tránh sử dụng đèn huỳnh quang do tần số 50Hz của chúng có thể gây ảo giác không quay cho các động cơ không đồng bộ, tạo ra nguy cơ tai nạn lao động cho người vận hành Thay vào đó, đèn sợi đốt được ưa chuộng hơn trong các phân xưởng sửa chữa cơ khí để đảm bảo an toàn.

Việc bố trí đèn khá đơn giản, thường được bố trí theo các góc của hình vuông hoặc hình chữ nhật.

Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng sản xuất công nghiệp có kích thước 24x36x5,5 m, với trần nhà màu trắng, tường màu vàng và sàn nhà màu xám Độ rọi yêu cầu là 50 lux (theo bảng 18.pl.BT).

Theo biểu đồ Kruithof, để đạt được môi trường ánh sáng tiện nghi với độ rọi 50 lux, nhiệt độ màu cần thiết là 3000 K Do xưởng sửa chữa có nhiều máy điện quay, chúng ta sử dụng đèn rạng đông công suất 200W với quang thông 3000 lumen.

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

Ngoài chiếu sáng chung còn trang bị thêm cho mỗi Căn cứ vào kích thước phân xưởng ta chọn khoảng cách giữa các đèn là Ld = 4 m và Ln = 4 m  q=2; p=2;

Sơ đồ chiếu sáng cho phân xưởng

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 lần lượt 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 được xác định là kdt = 1,2, và hệ số hiệu dụng của đèn là η = 0,58 Từ những thông số này, chúng ta có thể xác định quang thông tổng.

Số lượng đèn tối thiểu là:

3000 I,820.8 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 tanϕN1=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:

Bảng 2.1 bảng kết quả tính toán phân phối dung lượng bù

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 phải có đủ không gian và thuận lợi cho các tuyến đường dây điện kết nối đến trạm, cũng như các hướng phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải tính đến khả năng 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 như cảnh quan môi trường, khả năng điều chỉnh và cải tạo phù hợp, đồng thời có thể đáp ứng kịp thời 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:

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, trạm biến áp có thể được lắp đặt theo nhiều phương thức khác nhau, bao gồm lắp đặt bên trong nhà xưởng, gắn vào tường phía trong hoặc ngoài nhà xưởng, đặt độc lập bên ngoài, hoặc lắp trên mái và dưới tầng hầm.

Từ sơ đồ mặt bằng phân xưởng, có thể thấy rằng việc đặt trạm biến áp gần tường bên trong nhà xưởng, ngay sau lối ra vào, là một giải pháp hợp lý Phương án này không chỉ giúp tiết kiệm dây dẫn mạng hạ áp mà còn tối ưu hóa không gian sử dụng trong xưởng.

 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

Tâm qui ước của các nhóm phụ tải trong phân xưởng được xác định tại điểm M với tọa độ M(Xnh, Ynh) theo hệ trục tọa độ xOy.

Tọa độ của tâm các nhóm phụ tải điện trong phân xưởng xi được ký hiệu là Xnh; Ynh Đồng thời, tọa độ của phụ tải thứ i được tính theo hệ trục tọa độ xOy đã được chọn, được 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

Nhóm ∑ S i ∑ S i x i ∑ S i y i X nh Y nh X px Y px

Dựa vào các tiêu chí lựa chọn vị trí tối ưu cho trạm biến áp và vị trí các phụ tải trong phân xưởng, chúng tôi đã xác định vị trí lắp đặt trạm biến áp như 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 :

Stt là phụ tải tính toán của phân xưởng, n là số máy biến áp của trạm Hệ số hiệu chỉnh khc được chọn là 1 do sử dụng máy biến áp sản xuất tại Việt Nam Hệ số quá tải kqt cho phép máy biến áp chịu quá tải 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 khoảng thời gian 5 ngày đêm, với mỗi ngày đêm không vượt quá 6 giờ, chúng ta cần thực hiện các bước cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới Thời gian này cũng được sử dụng để thử nghiệm và lắp đặt máy dự phòng nhằm đảm bảo máy có thể hoạt động hiệu quả (kqt = 1.4).

Công suất sự cố (Ssc) là khái niệm chỉ công suất mà một máy biến áp có thể duy trì khi xảy ra sự cố Trong trường hợp máy biến áp gặp sự cố, chúng ta có thể tạm thời loại bỏ một số phụ tải không quan trọng nhằm giảm tải cho máy biến áp còn lại, giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.

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

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

Các phương án về độ tin cậy bao gồm Phương án 1 và 2, trong đó nếu một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ chịu toàn bộ phụ tải loại I của toàn phân xưởng.

Cần tính toán thiệt hại do sự cố ngừng cung cấp điện ở các máy biến áp để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

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 h h

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 sẽ hoạt động bình thường ngay cả 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 để đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động ổn định.

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.

Vậy tổn thất trong máy biến áp được xác định bằng:

 A   kW Trong đó:τ là thời gian tổn thất công suất cực đại được xác định theo biểu thức: τ=(0,124+T Max 10 −4 ) 2 8760 = (0,124+4500.10 −4 ) 2 8760 = 2886.21 +Chi phí cho thành phần tổn thất là:

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 ngay cả 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 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:

Z2 = (23,71 + 0,191.312,576).10 6 = 83,41.10 6 (đ) Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng:

Bảng 3.5 bảng kết quả tính toán các phương án chọn MBA

Stt Các số liệu PA1 PA2

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, sử dụng 2 máy biến áp công suất 160kVA mỗi máy, có tổng chi phí quy đổi thấp nhất, do đó, chúng ta quyết định chọn phương án này.

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 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 thường được sử dụng cho các phụ tải có công suất lớn tập trung và cho những phụ tải quan trọng cần đảm bảo độ tin cậy cao trong cung cấp điện.

Trang 33 o các động cơ công suất thấp lấy điện từ tủ phân phối; o các thiết bị thuộc các phân xưởng có nguy cơ cháy nổ và môi trường nguy hiểm cao.

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.

Phân xưởng được bố trí với một 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 Có hai phương án để thiết kế hệ thống điện trong phân xưởng: 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 tại 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:

Mạng cáp cung cấp điện cho các thiết bị được kết nối trực tiếp từ tủ động lực (TĐL) hoặc tủ phân phối (TPP) thông qua các đường cáp độc lập Sơ đồ CCĐ mang lại độ tin cậy cao, nhưng yêu cầu chi phí đầu tư lớn, 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 các TĐL được cấp điện từ TPP qua các đường cáp chính, đồng thời cung cấp điện cho nhiều tủ động lực và thiết bị khác nhau Ưu điểm của sơ đồ này là tiết kiệm cáp và giảm thiểu chủng loại cáp, phù hợp cho các phân xưởng có phụ tải nhỏ và phân bố không đồng đều Tuy nhiên, nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường được áp dụng cho các hộ loại III.

Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp

Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây với đường dây trục chính nằm trong nhà là phương pháp cấp điện từ các TPP đến các đường dây trục chính Các thiết bị hoặc nhóm thiết bị được kết nối qua cáp riêng từ các đường trục chính Mặc dù loại sơ đồ này giúp tiết kiệm cáp và thuận tiện cho lắp đặt, nhưng nó không đảm bảo độ tin cậy của hệ thống điện, dễ dẫn đến sự cố, hiện nay chỉ còn được sử dụng 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, với các phụ tải được kết nối qua các đường cáp riêng Kiểu sơ đồ này phù hợp cho các phụ tải phân tán có công suất nhỏ như mạng chiếu sáng và mạng sinh hoạt, thường được lắp đặt ngoài trời Mặc dù chi phí thấp, độ tin cậy của hệ thống điện (CCĐ) cũng không cao, nên nó thường được sử dụng cho các hộ phụ tải loại III ít quan trọng.

Hình 3.5: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không

Hệ thống TPP sử dụng các đường cáp dẫn điện kết nối đến bộ thanh dẫn, từ đó dẫn điện đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị thông qua cáp mềm Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm lắp đặt nhanh chóng, giảm tổn thất công suất và điện áp, mặc dù chi phí đầu tư khá cao Phương pháp này thường được áp dụng cho các hộ phụ tải có công suất lớn.

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.

Dựa trên những ưu và nhược điểm của các loại sơ đồ và cách bố trí thiết bị trong phân xưởng, chúng tôi đã quyết định chọn sơ đồ hỗn hợp làm phương án kết nối điện cho phân xưởng.

3.3.2.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực

 Chọn vị trí TPP, TĐL

Việc lựa chọn vị trí cho các tủ phân phối và tủ động lực trong phân xưởng cần cân nhắc đến nhiều yếu tố kinh tế, kỹ thuật, an toàn và tiện lợi trong vận hành Tuy nhiên, đôi khi sự hài hòa giữa các yếu tố này có thể mâu thuẫn với nhau Do đó, việc xác định vị trí đặt tủ cần tuân thủ các nguyên tắc để đảm bảo sự cân bằng và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

- 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 ở những vị trí thuận lợi, gần nhất với tâm các phụ tải.

Các thiết bị điện, sứ và trang bị dẫn điện hoạt động chủ yếu ở ba chế độ: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Việc lựa chọn thiết bị phải đảm bảo chúng hoạt động đúng chức năng trong hệ thống và có tuổi thọ lâu dài Mỗi loại thiết bị được chọn dựa trên điều kiện cụ thể tương ứng với 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)

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 dòng điện định mức ra (Iđm ra) phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện tối đa cho phép (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: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomat nhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng

+) Sơ đồ trạm phân phối:

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

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 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)

√ 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 chọn phải đảm bảo điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0,38 kV.

Dòng điện định mức: Iđm Ap ≥ IttN1 = 189, 75(A)

Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo7

Bảng 3.9: Bảng thông số Aptomat nhánh của TPP

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 trong phạm vi cho phép, trong các phân xưởng, điều kiện này thường có thể được bỏ qua do chiều dài đường dây ngắn, khiến cho tổn thất điện áp (4U) trở nên không đáng kể.

Khi kiểm tra độ sụt áp cho các động cơ lớn khi khởi động, điều kiện này có thể được bỏ qua 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)

- 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)

Cáp từ TBA đến các TPP được lắp đặt theo lộ kép trong hào cáp với khc = 1 Tương tự, cáp từ TPP đến các TĐL cũng được triển khai theo lộ kép, nhưng được đặt trong rãnh với 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 lắp đặt tủ phân phối, nên đặt tủ ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần trạm biến áp (TBA) Vị trí này giúp tủ điện được đặt gần trung tâm các nhóm động lực, từ đó rút ngắn khoảng cách đường dây và nâng cao hiệu quả sử dụng.

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:

Mật độ dòng điện kinh tế là yếu tố quan trọng để xác định tiết diện dây dẫn Theo bảng số liệu từ tài liệu của thầy Hòa, chúng ta có thể xác định giá trị jkt cho dây đồng là 3,1 A/mm².

+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:

Chúng tôi lựa chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép và vỏ PVC của hãng CADIVI (Nhật Bản) với thông số kỹ thuật như sau: diện tích mặt cắt F = 35(mm²), điện trở r₀ = 0.524(Ω/km), điện kháng x₀ = 0.16(Ω/km) và dòng điện định mức Icp = 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) + Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao đối với dây dẫn cao áp:

    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:

+ 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

(kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

+ 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

(kWh) + Chi phí tổn thất điện năng:

+ 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:

(V) Như vậy, ΔUMax = 5 < ΔUcp : mạng điện đảm bảo yêu cầu kĩ thu

Phương án 2: Đặt tủ phân phối ở vị trí trung tâm của phân xưởng, gần với tâm của các nhóm động lực Điều này giúp tối ưu hóa khoảng cách đi dây, đảm bảo đường dây ngắn nhất và hiệu quả nhất trong việc phân phối điện.

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

TĐL1-19 7.50 16.62 22.39 34.02 10 1.800 1.830 0.109 0.139 32.998 69.760 0.126 0.049 0.070 TĐL1-26 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.630 1.830 0.109 0.184 64.290 69.760 0.114 0.096 0.115 TĐL1-34 30.00 14.53 33.33 50.64 10 4.710 1.830 0.109 0.700 191.409 69.760 0.329 0.287 0.342 TĐL1-35 33.00 46.35 56.90 86.45 16 8.310 1.150 0.101 0.932 618.321 83.520 0.694 0.927 1.043 TĐL 2-2 18.00 19.94 26.86 40.81 10 7.150 1.830 0.109 0.661 188.706 69.760 0.499 0.283 0.366 TĐL2-3 22.00 24.38 32.84 49.89 10 1.140 1.830 0.109 0.129 44.963 69.760 0.080 0.067 0.081

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.

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 phương án còn lại.

Sự chênh lệch chi phí được xác định:

Vì ΔZ% > 5% nên ta chọn phương án nào có hàm chi phí Z nhỏ nhất

Vậy ta chọn phương án 1

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 rất quan trọng để xác định tiết diện dây dẫn và chọn thiết bị bảo vệ phù hợp Quy trình lựa chọn cần tuân thủ các quy định hiện hành, đảm bảo dây dẫn cung cấp điện cho thiết bị một pha (dây pha và dây trung tính) có tiết diện bằng nhau Đồng thời, việc chọn dây cáp và thiết bị bảo vệ cũng phải đáp ứng các tiêu chí 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;

Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động bình thường của thiết bị trong trường hợp có dao động điện ngắn hạn, chẳng hạn như khi khởi động động cơ hoặc khi thực hiện việc đóng cắt các mạch điện.

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,

Dây dẫn cần được lựa chọn để đảm bảo mạng điện hoạt động ổn định mà không gây quá nhiệt Để đạt được điều này, giá trị dòng điện tối đa trong mạch không được vượt quá giới hạn cho phép của từng loại dây dẫn.

Sơ đồ khối (logigram) giúp lựa chọn tiết diện dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho mạng điện Dòng điện cho phép là giá trị tối đa mà dây dẫn có thể chịu đựng mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó Đối với mỗi tiết diện xác định, dòng cho phép cực đại phụ thuộc vào một số tham số nhất định.

- 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,

Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là dây cáp hoặc dây cách điện, Tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện cho phép:

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 Số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét được ký hiệu là ntbi.

Icp là giá trị dòng điện tối đa mà dây dẫn có thể chịu đựng, phụ thuộc vào nhiệt độ làm nóng của chúng Giá trị dòng cho phép được tính theo công thức nhất định.

Trong đó: Icp,n – dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn trong điều kiện bình thường;

Trang 65 khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế: khc= k1.k2 k3 k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn vì mạch điện được lắp đặt trong hầm cáp kín, nên ta chọn k1 = 0,95. k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp đặt

Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt cho cáp khi có dòng ngắn mạch chạy qua, tiết diện của cáp cần phải lớn hơn giá trị 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 tỷ lệ phụ tải loại I là 70%, chúng ta lựa chọn cáp đồng 4 lõi, lộ kép làm dây dẫn từ nguồn đến phân xưởng, được lắp đặt trong rãnh cáp Chiều dài đường dây là 0 mét.

Lưới cung cấp điện 22 kV cho phép chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế Dựa vào số liệu ban đầu tương ứng với TMaxE00(h) của dây cáp đồng, giá trị Jkt được xác định là 3.1 A/mm2 (theo 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 chọn sơ bộ tiết diện dây dẫn từ TBA đến các tủ phân phối và từ tủ phân phối đến các tủ động lực (bảng 3.3) Bây giờ, cần tiến hành kiểm tra để đảm bảo rằng dòng điện không vượt quá giới hạn 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

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

4 thỏa mãn ĐL1-10 10 82 0.95 1 0.96 74.784 49.89 thỏa mãn

3 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 ĐL3-24 10 82 0.95 1 0.96 74.784 6.511 thỏa mãn ĐL3-25 10 82 0.95 1 0.96 74.784 4.770 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

8 thỏa mãn ĐL4-33 10 82 0.95 1 0.96 74.784 10.85 thỏa mãn

4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng.

Khi động cơ khởi động, áp suất điện có thể giảm mạnh, do đó, mạng 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 đến 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, 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

% của mạng chiếu sáng sẽ là : ΔUcpcs = ΔUcp% - ΔUTBA-TPP %= 3,5% - 0,04% = 3,46% Đoạn OA : U cp = 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:

Ta chọn dây có tiết diện 2,5 mm 2

Tính toán tương tự cho các nhánh rẽ còn lại ta được kết quả chọn tiết diện dây dẫn của mạng chiếu sáng ghi trong bảng sau:

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

Các dạng ngắn mạch phổ biến trong hệ thống cung cấp điện bao gồm ngắn mạch N(3), N(1,1) và N1 Ngắn mạch 3 pha được xem là sự cố nghiêm trọng nhất, do đó, việc lựa chọn thiết bị điện thường dựa vào loại ngắn mạch này Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong mạng cao áp, cần xem xét 4 điểm ngắn mạch khi lựa chọn và kiểm tra dây dẫn cũng như các thiết bị điện.

- 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 xưởng 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế

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 = kxk 2 I N

Trong mạng điện cao áp với hệ số kxk = 1.8, ta có thể tính toán dòng ngắn mạch ixk = kxk.2 I N, với I N = 1,8.2.3,49 = 8,84 kA Việc này giúp xác định 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

+Các thông số của sơ đồ thay thế

Thông số Nguồn quy về phía hạ áp:

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);

N dm tba MBA dm tba tba tba

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

Trang 75 xk 1,93 k ị = (Tra phụ lục A – bảng 6 phụ lục trang 457 sỏch bài tập)

 Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N2

R = - = xk 1,93 k ị = (tra phụ lục A – bảng 6 trang 457 sỏch bài tập)

 Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị tại N3

R = = xk 1, 2 k ị = (tra phụ lục A – bảng 6 phụ lục trang 457 sỏch bài tập)

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 hoạt động một cách an toàn và đáng tin cậy, đồng thời nâng cao độ chính xác trong quá trình đo lường.

Dao cách ly đóng vai trò quan trọng trong việc cách ly giữa đường dây trung áp và trạm biến áp, nhằm phục vụ cho công tác kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị tại trạm biến áp Việc lựa chọn dao cách ly cần dựa trên các điều kiện kỹ thuật cụ thể để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

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

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: U đm>U đm mạng" kV

-Dòng điện định mức: Iđm>I lv=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:

Chọn cầu chì cao áp ∏K do Nga chế tạo (3) ta có

Bảng 4.5: bảng thông số cầu chì của dây dẫn nguồn-TBA

Số lượng UđmCC(kV) IđmCC(A) Icắt

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:

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 của dây cách điện (C t) phụ thuộc vào loại vật liệu dẫn điện, theo thông tin trong bảng 7.2.1 (8) Đối với dây cáp đồng, giá trị C t là 9 Việc kiểm tra dây cáp từ Trạm Biến Áp (TBA) đến Trạm Phát Điện (TPP) cần được thực hiện theo biểu thức đã quy định.

159 =1 5(mm 2 )