Đồ án môn học cung cấp điện 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 thiết yếu trong mọi công việc, tập trung vào việc 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 sự bố trí hợp lý, đảm bảo tính kinh tế và mỹ quan Các yêu cầu cần thiết trong thiết kế chiếu sáng bao gồm: không bị loá mắt, không loá do phản xạ, không có bóng tối, độ rọi đồng đều, độ sáng đủ và ổn định, cùng với ánh sáng giống ánh sáng ban ngày.

Hệ thống chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng kết hợp, với mục đích đáp ứng yêu cầu thị giác trong các môi trường làm việc chính xác Đặc biệt, trong các phân xưởng, hệ thống chiếu sáng kết hợp được ưa chuộng để chiếu sáng mặt phẳng nghiêng mà không tạo ra bóng tối sâu, đảm bảo hiệu quả làm việc tối ưu.

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

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 cần đảm bảo độ rọi yêu cầu là 50 lux Với trần nhà màu trắng, tường màu vàng và sàn nhà màu xám, việc lựa chọn đèn chiếu sáng phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả làm việc và tạo không gian an toàn cho công nhân.

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 tôi đã 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

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 lựa chọn 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 lần lượt là 70:50:30 Với hệ số phản xạ này và hệ số không gian kkg = 4,8, ta tính được hệ số lợi dụng kld = 0,598 Hệ số dự trữ được lấy là kdt = 1,2, trong khi hệ số hiệu dụng của đèn là η = 0,58 Từ đó, có thể xác định quang thông tổng.

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 một phụ tải giả định lâu dài và không thay đổi, được xác định để tương đương với phụ tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hủy hoại cách điện.

Phụ tải tính toán được xác định dựa trên nhiều yếu tố như công suất, số lượng thiết bị điện, chế độ làm việc và trình độ 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, hiện tại vẫn 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 phức tạp hơn để nâng cao độ chính xác lại gặp khó khăn trong việc tính toán.

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, để xác định chính xác phụ tải tính toán, cần phân nhóm các thiết bị điện có công suất và chế độ làm việc khác nhau Việc phân nhóm này phải tuân theo các nguyên tắc nhất định.

Các thiết bị điện trong cùng một nhóm cần được đặt gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp Việc này giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và giảm tổn thất điện năng trên đường dây hạ áp trong phân xưởng.

Để xác định phụ tải tính toán chính xác và thuận tiện trong việc lựa chọn phương thức cung cấp điện, chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm cần phải đồng nhất.

Để tối ưu hóa việc sử dụng tủ động lực trong phân xưởng và toàn nhà máy, tổng công suất của các nhóm thiết bị cần tương đương nhau Ngoài ra, số lượng thiết bị trong mỗi nhóm không nên vượt quá 8 đến 12 đầu ra của tủ động lực.

Việc thỏa mãn đồng thời cả ba điều kiện trong thiết kế thường gặp nhiều khó khăn Do đó, cần phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu nhất trong số các phương án khả thi.

Dựa trên nguyên tắc phân nhóm và vị trí, công suất của các thiết bị trong phân xưởng, phụ tải được chia thành 5 nhóm khác nhau 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

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

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, tương ứng với hệ số sử dụng tổng hợp, ta có thể xác định giá trị nhd = 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

- 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:

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 không gian đủ lớn và thuận lợi cho các tuyến đường dây điện kết nối đến trạm, cũng như cho các phát tuyến từ trạm đi ra, đồng thời phải tính đến sự 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 phải đáp ứng các tiêu chí quan trọng như cảnh quan môi trường, khả năng điều chỉnh và cải tạo phù hợp, cũng như khả năng ứng phó 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 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 trong hoặc ngoài nhà xưởng, đặt độc lập bên ngoài, hoặc lắp trên mái và dưới tầng hầm.

Theo sơ đồ mặt bằng phân xưởng, trạm biến áp có thể được đặt sát tường phía trong nhà xưởng, ngay sau lối ra vào Giải pháp 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 có tọa độ M(Xnh, Ynh) trong hệ trục tọa độ xOy.

Toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện trong phân xưởng xi được ký hiệu là Xnh và Ynh, trong khi toạ độ của phụ tải thứ i được ký hiệu là yi, được tính theo hệ trục toạ độ xOy đã được chọn.

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

10 Máy tiện bán tự động

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

Stt là phụ tải tính toán của phân xưởng, n là số máy biến áp của trạm Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường 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 quá tải 40% trong trường hợp một máy gặp sự cố, khi đó máy còn lại sẽ phải chịu toàn bộ công suất của phụ tải.

Trong 5 ngày đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ, thời gian này là cần thiết để đưa máy sự cố ra khỏi lưới, đồng thời thực hiện thử nghiệm và lắp đặt máy dự phòng vào hoạt động (kqt = 1.4).

Công suất sự cố (Ssc) là chỉ số quan trọng khi một máy biến áp gặp sự cố, cho phép loại bỏ một số phụ tải không cần thiết để giảm tải cho máy biến áp còn lại Việc này giúp duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện trong những tình huống khẩn cấp.

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

Có nhiều phương án khác nhau để đảm bảo độ tin cậy trong hệ thống Cụ thể, trong Phương án 1 và 2, nếu một trong hai máy gặp sự cố, máy còn lại sẽ đảm nhận toàn bộ phụ tải loại I của toàn bộ phân xưởng.

Cần đánh giá thiệt hại do sự cố mất điện ở các máy biến áp để lựa chọn phương án tối ưu nhất cho việc khắc phục.

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 máy biến áp khác gặp sự cố, do đó, khi xảy ra sự cố, chỉ cần 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 Áp dụng với T Max = 4500, ta có τ = 2886.21 Bên cạnh đó, chi phí cho thành phần tổn thất cũng cần được tính toán.

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 vẫn hoạt động bình thường khi 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.

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, sử dụng 2 máy biến áp với công suất mỗi máy là 160kVA, 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 Hệ thống cũng cần đáp ứng các yêu cầu về đặc điểm môi trường, có khả năng phát triển mở rộng, và áp dụng các thiết bị cùng công nghệ tiên tiến với chi phí tối thiểu.

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 là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống điện khi có các phụ tải tập trung với công suất lớn, các phụ tải quan trọng cần độ tin cậy cao trong cung cấp điện, động cơ công suất thấp kết nối từ tủ phân phối, và các thiết bị hoạt động trong môi trường có nguy cơ cháy nổ hoặc 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.

Trong phân xưởng, một trạm phân phối (TPP) được lắp đặt để 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; 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 các tủ động lực (TĐL) hoặc tủ phân phối (TPP) thông qua các đường cáp độc lập Sơ đồ CCĐ có độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi 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:

Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp cho phép các TĐL được cấp điện từ TPP qua các đường cáp chính, đồng thời cung cấp nguồn điện cho nhiều tủ động lực và thiết bị Các đường cáp này hoạt động đồng thời, đảm bảo việc cấp điện hiệu quả và liên tục cho các thiết bị cần thiết.

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 trạm phân phối điện (TPP) đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính, cáp riêng được sử dụng để 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 trong cung cấp điện và dễ gây ra sự cố, 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 Loại sơ đồ này thích 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 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

Từ TPP, các đường cáp dẫn điện kết nối đến bộ thanh dẫn, từ đó sử dụng cáp mềm để nối tới từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Sơ đồ này có ưu điểm lắp đặt nhanh chóng, giảm tổn thất công suất và điện áp, nhưng chi phí khá cao Nó 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.

=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong

3.3.2.2 Chọn trạm phân phối và tủ động lực

 Chọn vị trí TPP, TĐL

Vị trí lắp đặt các tủ phân phối và tủ động lực trong phân xưởng cần được lựa chọn dựa trên các yếu tố kinh tế, kỹ thuật, an toàn và thuận tiện trong vận hành Tuy nhiên, việc đảm bảo các yếu tố này có thể dẫn đến mâu thuẫn, do đó cần hài hòa giữa các yếu tố khi xác định vị trí đặt tủ Việc này nên được thực hiện theo các nguyên tắc cụ thể để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

- 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 trung tâm các phụ tải nhất có thể.

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 kéo dài tuổi thọ của thiết bị Mỗi loại thiết bị được chọn dựa trên các 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 sao cho phù hợp với mức dự trữ của thiết bị, đảm bảo rằng dòng điện định mức (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

Với Icb = Stt (A) 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

Nhóm 1 có dòng điện tính toán lớn nhất trong 4 nhóm, vì vậy chúng ta sẽ chọn Aptomat nhánh của trạm dựa trên các yêu cầu của nhóm 1 Aptomat nhánh được chọn phải có điện áp định mức lớn hơn hoặc bằng 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

Mỗi tủ điện trong phân xưởng được cấp điện qua cáp ngầm từ thanh góp tủ phân phối, với Aptomat ở đầu vào đảm nhiệm chức năng đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho thiết bị Bên cạnh đó, các nhánh ra cũng được trang bị Aptomat nhánh để cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải, thường thì các 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 điện phát nóng cho phép

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:

Aptomat được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: Uđm Ap ≥ Uđm mạng = 0, 38(kV )

Dòng điện định mức: Iđm Ap ≥ Ilvmax = Iđm(A)

Các Aptomat nên chọn cùng loại để dễ mua và tiện thay thế khi cần thiết

Ta có bảng tổng hợp kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực9

Bảng 3.12: Kết quả chọn Aptomat nhánh của các tủ động lực stt Tên thiết bị Số hiệu

4 Máy khoan định tâm 13 0.58 2.8 4.83 7.33 EA52G 380 40 5 2 350

7 Máy hàn hồ quang 34 0.9 30 33.33 50.64 EA52G 380 40 5 2 350

8 Máy biến áp 35 0.58 33 56.90 86.45 EA103G 380 75 14 3 600 tự động

8 Máy chỉnh lưu hàn 38 0.62 25 40.32 61.26 EA103G 380 75 14 3 600

9 Máy chỉnh lưu hàn 39 0.62 30 46.26 49.01 EA52G 380 40 5 2 350

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 các phân xưởng, điều này thường có thể được bỏ qua do chiều dài đường dây ngắn, dẫn đến mức giảm điện áp 4U không đáng kể.

Khi kiểm tra độ sụt áp trong hệ thống điện, điều kiện khởi động của động cơ lớn thường không cần thiết phải xem xét, vì phân xưởng hiện tại 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)

Khi thi công cáp từ TBA đến các TPP, chúng ta sử dụng lộ kép với cáp được đặt trong hào cáp, với khc = 1 Tương tự, khi lắp đặt cáp từ TPP đến các TĐL, cũng áp dụng lộ kép và cáp 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, phương án 1 đề xuất đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần với trạm biến áp (TBA) Việc bố trí này giúp đảm bảo rằng tủ điều khiển điện (ĐL) được đặt gần tâm của các nhóm động lực, từ đó rút ngắn khoảng cách đi dây và nâng cao hiệu quả hoạt động.

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 có thể được sử dụng để xác định tiết diện dây dẫn Dựa vào bảng số liệu ban đầu cho dây đồng trong tài liệu của thầy Hòa, ta xác định được giá trị jkt là 3,1 A/mm².

+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:

Chúng tôi chọn dây cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, đai thép và vỏ PVC do hãng CADIVI (Nhật Bản) sản xuất, với thông số kỹ thuật F = 35(mm²), r₀ = 0.524(Ω/km), x₀ = 0.16(Ω/km) và I cp = 160(A) theo 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:

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

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:

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: Đặt tủ phân phối tại vị trí trung tâm của phân xưởng, từ tâm các nhóm động lực, tủ điện được bố trí gần nhất với tâm để tối ưu hóa khoảng cách đi dây, đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

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.

Cả hai phương án đều đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, tuy nhiên, chi phí quy đổi của phương án 1 là 10.646đ/năm, thấp hơn so với phương án còn lại.

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 và chọn thiết bị bảo vệ phù hợp Quy trình lựa chọn này phải tuân thủ các 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 Ngoài ra, 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 đóng cắt 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,

Để đảm bảo mạng điện hoạt động bình thường mà không gây quá nhiệt, cần chọn dây dẫn phù hợp Giá trị dòng điện cực đại trong mạch không được vượt quá mức cho phép của từng loại dây dẫn.

Sơ đồ khối (logigram) giúp 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 tải trong thời gian dài 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 quan trọng.

- 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 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 mạch điện 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, còn k3 là 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 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.

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 là 70%, chúng ta lựa chọn cáp đồng 4 lõi, lộ kép làm dây dẫn từ nguồn đến phân xưởng, đi trong rãnh cáp Chiều dài đường dây L là 0 m.

Dựa vào lưới cung cấp điện 22 kV, có thể chọn tiết diện dây dẫn dựa trên mật độ kinh tế Theo số liệu ban đầu, với TMaxE00(h) của dây cáp đồng, giá trị Jkt là 3.1 A/mm2 (tham khảo bảng 6.10 trong Giáo trình CCD của Ts Ngô Hồng Quang).

+ Tiết diện dây dẫn cần thiết:

Trong chương 3, chúng ta đã tiến hành lựa chọn sơ bộ tiết diện dây dẫn từ TBA đến các tủ phân phối và từ các tủ phân phối đến tủ động lực (theo bảng 3.3) Bây giờ, chúng ta sẽ kiểm tra các điều kiện dòng cho phép để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong hệ thống điện.

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

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

4.1.2 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng.

Khi khởi động các động cơ, sẽ xảy ra sụt áp lớn, do đó mạng điện chiếu sáng được cấp điện từ tủ phân phối để đảm bảo chất lượng chiếu sáng Dây dẫn cung cấp điện từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng là cáp đồng 3 pha, trong khi dây dẫn đến các bóng đèn sử dụng dây 2 pha có trung tính Tủ điện chiếu sáng được 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:

Tiết diện dây dẫn các nhánh rẽ AD:

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 coi là sự cố nghiêm trọng nhất, do đó, việc lựa chọn thiết bị điện thường dựa trên loại ngắn mạch này Khi lựa chọn và kiểm tra dây dẫn cũng như các thiết bị điện trong mạng cao áp, cần xem xét 4 điểm ngắn mạch quan trọng.

- 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 I N

Trong mạng điện cao áp với hệ số kxk = 1.8, ta tính toán dòng ngắn mạch ixk bằng công thức ixk = kxk * I N Thay số vào, ta có ixk = 1.8 * 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 cùng 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 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)

(tra phụ lục A – bảng 6 trang 457 sách bài tập)

chọn thiết bị bảo vệ và đo lường

Các thiết bị này đảm nhiệm vai trò bảo vệ mạch điện, đảm bảo mạch điện hoạt động một cách tin cậy và an toàn, đồng thời hỗ trợ việc đo lường chính xác.

Dao cách ly đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn cách giữa đường dây trung áp và trạm biến áp, phục vụ cho các hoạt động kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị tại trạm Việc lựa chọn dao cách ly cần tuân thủ những điều kiện nhất định để đảm bảo hiệu quả và an toàn 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

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:

√ 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:

√ 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 vật liệu dẫn điện, được trình bày trong bảng 7.2.1 (8) Đối với dây cáp đồng, C t có giá trị 9 Cần kiểm tra dây cáp từ TBA đến TPP theo biểu thức quy định.

Kiểm tra thanh góp hạ áp của trạm biến áp

Kiểm tra ổn định nhiệt theo điều kiện:

Ct: hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện(9).với thanh dẫn đồng có Ct1

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép : ixkDCL= 300 ( kA) ≥ ixkN=3,49(kA) thỏa mãn o Kiểm tra cầu chì cao áp loại ∏ K

Dòng điện cắt định mức:

IcắtCC= 12 ( kA) ≥ iN=3,49 (kA) thỏa mãn

Vậy các thiết bị và dây cáp đã chọn phía cao áp đều thỏa mãn các điều kiện

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp
Tác giả	Dương Văn Hoàng
Người hướng dẫn	T.S Đặng Việt Hùng
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	0,96 MB