XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

Xác định vị trí đặt TBA phân xưởng: Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau: hành cũng như thay thế và tu sửa sau này phải đủ không gian để có thể dễ dàng t

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG

I CHỌN TRẠM BIẾN ÁP (TBA)

1 Xác định vị trí đặt TBA phân xưởng:

Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:

hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ không gian để có thể dễ dàng thaymáy biến áp, gần các đường vận chuyển )

của xí nghiệp

 Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thông gió tốt),

có khả năng phòng cháy, phòng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá chất hoặc cáckhí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra

Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường cao nhất bên trái, phía ngoài, góctrên của phân xưởng từ trái sang, từ trên xuống

2 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng

- Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ

độ được xác định : M(Xnh,Ynh) theo hệ trục toạ độ xOy

Xnh=

∑

∑

n i

n i i

S

x S

n i i

S

y S

1

1

;

Trong đó:

Xnh; Ynh : toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng

xi ; yi : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã 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 2.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải

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 2.2 Tâm của các nhóm phụ tải và tâm phân xưởng

3 Chọn máy biến áp

1.1 Nguyên tắc chung

3.1.1 Số lượng máy biến áp:

Việc lựa chọn đúng số lượng MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện Các phụ tảithuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn khác nhau củathanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ)

3.1.2 Chọn công suất MBA

Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năngcho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấpđiện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dựa trên công suất tính toán toànphần của phân xưởng và một số tiêu chuẩn khác : ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải,

đồ thị phụ tải

- Trong điều kiện làm việc bình thường

n.khc.SđmB≥ Stt

- Kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 MBA)

(n – 1).khc.kqt.SđmB≥ Stt.sc

Trong đó :

khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy chế tạo ở ViệtNam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, lấy khc = 1.

kqt: Hệ số quá tải sự cố, kqt = 1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tảikhông quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h và trước khiquá tải MBA vận hành với hệ số tải không quá 0,93

Stt.sc: Công suất tính toán sự cố Khi sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một sốphụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm được vốnđầu tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường

- Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuậnlợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay thế

2.4 Chọn MBA cho phân xưởng

- Coi phân xưởng chỉ gồm các hộ tiêu thụ loại I nên ta cần đặt 2 MBA làm việc song song

Kiểm tra lại công suất MBA đã chộn theo điều kiện quá tải sự cố :

lúc này chính bằng công suất tính toán phân xưởng đã cắt bớt phụ tải loại 3( 30%)

Bảng 2.3 : Thông số của MBA phân xưởng

SMBA Điện áp  P 0  P k Uk % I0 % Vốn đầu tư

(kVA) (kV) (kW) (kW) MBA (.10^6đ)

(Bảng PL6)

3.4 Chọn dây dẫn tới trạm biến áp của xưởng

Chọn dây dẫn đến TBA phân xưởng là dây kép cáp lõi đồng

Ta có dòng điện chạy trên đường dây :

Mật độ dòng kinh tế ứng với Tmax = 4500(h) là 3,1 (A/ ) (Bảng 9 PL.BT)

Vậy tiết diện dây cáp là :

Chọn cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XPLE , đai thép , vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế tạo , mã hiệu XPLE.35 có r0 = 0,524 (Ω/km) , x0 = 0,13 (Ω/km) , Icp = 170 (A) ( Cáp

được đặt trong rãnh ) ( Tra bảng PL23).

• Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Ilv ≤ k1.k2.Icp

Isc ≤ Icp

Trong đó :

Ilv : dòng điện làm việc chạy trên cáp khi bình thường

Isc : dòng điện chạy trên cáp khi xảy ra sự cố đứt 1 lộ cáp , Isc = 2.Ilv

Icp : dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên cáp

K1 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , k1 = 0,96 ( Tra bảng 41.pl ).

K2 : hệ số hiệu chỉnh vê số lộ cáp cùng đặt trong một hầm cáp , k2 = 0,93

( Tra bảng 42.pl ).

= 0,96 0,93 170 = 151,776 > 3,78 (thỏa mãn)

Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp :

Chi phí quy đổi của đường dây :

Zdây = pdây.Vdây + Cdây

avh = 0,1

Chọn dao cách ly bảo vệ cho dây dẫn từ điểm đấu điện (nguồn) đến TBA:

Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:

Uđm.DCL (kV)

Iđm.DCL (A)

Iôđ/s (kA/s)

Ixk (kA)

Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

(Phụ lục B - bảng 26.pl & Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT)

3.4.2 Cầu chảy cao áp:

Chọn cầu chảy bảo vệ cho dây dẫn Nguồn – TBA:

Cầu chảy được chọn theo các điều kiện sau:

 Điện áp định mức: Uđm.CC≥ Uđm.mạng = 22 (kV)

Chọn Cầu chảy cao áp ΠKT do Nga chế tạo

Bảng 2.5: Thông số Cầu chảy của dây dẫn Nguồn – TBA

ΠKT (kV) (A) (kA) (.10

3 /bộ)

(Phụ lục A - bảng 20.d.pl.BT & Phụ lục B – bảng 30.pl)

3.4.3 Thanh góp hạ áp của TBA:

Thanh góp hạ áp của TBA được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép

k1.k2.Icp≥ Icb = = 316,89

3.0,38 ≈ 481,46 (A) Trong đó: Icp:dòng diện cho phép chạy qua thanh dẫn

k1 : hệ số hiệu chỉnh

(nếu thanh dẫn đặt đứng k1 = 1, đặt ngang k1 = 0,95) chọn k1 = 0,95

k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, k2 = 1

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3

thanh với Icp = 700 (A)

Bảng 2.6: Thông số thanh góp hạ áp của TBA

Thanh góp

đồng

Kích thước (mm)

Icp (A)

r0 (mΩ/m)

x0 (mΩ/m)

Đơn giá (.10 3 đ/kg)

(Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT & Phụ lục B – bảng 24.pl)

3.4.4 Aptomat:

Chọn Aptomat bảo vệ cho TBA:

Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn được chọn theo các điều kiện sau:

 Điện áp định mức: Uđm.Ap≥ Uđm.mạng = 0,38 (kV)

Dòng điện định mức: Iđm.Ap≥ Ilv.max = = ≈ 382,87 (A)

Chọn Aptomat SA603-H do hãng Nhật Bản chế tạo

Bảng 2.7: Thông số Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn của dây dẫn TBA

Icắt (kA)

Số cực Đơn giá

(.10 3 /bộ)

3 380 600 85 3 4020

(Phụ lục A – bảng 31.pl & Phụ lục B – bảng 31.pl)

II Chọn TPP, TĐL.

Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu

1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:

Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL)hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin cậy CCĐcao, nhưng chi phí đầu tư lớn thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

Hình 3.2: Sơ đồ hình tia

Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chínhcác đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từcác TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị Ưu điểm của sơ đồ này

là tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bốkhông đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III

Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp

TPP

TÐL

TÐL

TÐL TÐL

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà) Từ các TPPcấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đếntừng thiết bị hoặc nhóm thiết bị Loại sơ đồ này thuận tiện cho việc lắp đặt, tiết kiệm cáp nhưngkhông đảm bảo được độ tin cậy CCĐ, dễ gây sự cố chỉ còn thấy ở một số phân xưởng loại cũ

Hình 3.4: Sơ đồ phân nhánh bằng đường dây

TPP

Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây trên không Bao gồm các đường trục chính và cácđường nhánh Từ các đường nhánh sẽ được trích đấu đến các phụ tải bằng các đường cáp riêng.Kiểu sơ đồ này chỉ thích ứng khi phụ tải khá phân tán công suất nhỏ (mạng chiếu sáng, mạngsinh hoạt) và thường bố trí ngoài trời Kiểu sơ đồ này có chi phí thấp đồng thời độ tin cậy CCĐcũng thấp, dùng cho hộ phụ tải loại III ít quan trọng

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

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

ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng

2 Chọn TPP, TĐL

2.1 Chọn vị trí tủ phân phối và tủ động lực :

Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một sốyếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy vậy đôi lúc để thoảmãn yếu tố này thì lại mâu thuẫn với yếu tố khác và vì vậy việc chọn vị trí đặt tủ nên đồng thờihài hoà các yếu tố, và nên được đảm bảo bằng các nguyên tắc sau:

giảm chi phí về dây v v )

 Vị trí tủ phải ở nơi khô ráo, tránh được bụi, hơi a-xit và có khả năng phòng cháy, nổtốt

 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 ta lựa chọn vị trí tủ phân phối và các

tủ động lực ở vị trí thuận lợi và gần tâm các phụ tải nhất có thể.

2.2 Chọn loại TPP, TĐL

2.2.1 Nguyên tắc chung

Các thiết bị điện, sứ và các trang bị dẫn điện trong khi vận hành làm việc ở 3 chế độ cơbản: dài hạn, quá tải và ngắn mạch Quá trình lựa chọn các thiết bị nhằm đảm bảo các thiết bịhoạt động đúng chức năng của chúng trong hệ thống, đồng thời đảm bảo tuổi thọ lâu dài của thiết

bị Từng loại thiết bị được lựa chọn dựa trên các điều kiện tương ứng đối với thiết bị đó ứng vớicác chế độ làm việc khác nhau của thiết bị trong hệ thống, cụ thể :

mức của thiết bị

Uđm.tủ≥ Uđm.mạngIđm.tủ≥ Ilv.max

hợp với mức dự trữ của thiết bị

Iđm.ra≥ Ilv.max

và ổn định lực điện động của thiết bị

suất cắt giới hạn …

a) Chọn tủ phân phối:

Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5Aptomatnhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng

Hình 3.7: Sơ đồ tủ phân phối

Thanh góp của TPP được chọn theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép

k1.k2.Icp≥ Icb = = 316,89

3.0,38 ≈ 481,46 (A)

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (40 x 5) mm, mỗi pha đặt 3

thanh với Icp = 700 (A)

Icp (A)

r0 (mΩ/m)

x0 (mΩ/m)

Đơn giá (.10 3 đ/kg)

TPP

Từ TBA đến

Bảng 2.9 - Thông số Aptomat tổng của tủ phân phối

Aptomat

SA603-H

Uđm.Ap (V)

Iđm.Ap (A)

Icắt (kA) Số cực

Đơn giá (.10 3 /bộ)

Nhóm 1 có dòng điện tính toán là lớn nhất trong 4 nhóm nên ta sẽ chọn Aptomat nhánh của

tủ theo các điều kiện yêu cầu của nhóm 1:

Aptomat nhánh được chọn theo các điều kiện sau:

Dòng điện định mức: Iđm.Ap≥ Itt N1 = 205,78(A)

Chọn Aptomat SA403-H do Nhật Bản chế tạo

Bảng 2.11: Thông số Aptomat nhánh của tủ phân phối

Icắt (kA) Số cực

Đơn giá (.10 3 đ/bộ)

Chọn thanh dẫn bằng đồng hình chữ nhật, có sơn kích thước (25 x 3) mm, mỗi pha đặt 3

thanh với Icp = 340 (A)

Icp (A)

r0 (mΩ/m)

x0 (mΩ/m)

Đơn giá (.10 3 đ/kg)

(Phụ lục A – bảng 20.a.pl.BT & Phụ lục B – bảng 24.pl)

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 2.13 - Thông số Aptomat tổng của các TĐL

Aptomat tổng

Aptomat nhánh

SA403-H (V) (A) (kA) (.10 3 đ/bộ)

Dòng điện định mức: Iđm.Ap≥ Ilv.max = 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 của các tủ động lực:

Bảng 2.14: Kết quả chon Aptomat nhánh của các tủ động lực

KVA)

Số cực

nóng

3 Các phương án đi dây

* Chọn cáp

- Nguyên tắc chung:

Trong mạng điện phân xưởng thì cáp và dây dẫn điện được chọn theo các điều kiện sau:

này có thể bỏ qua vì chiều dài đường dây rất ngắn nên ∆U không đáng kể

qua do phân xưởng không có động cơ có công suất quá lớn

Như vậy cáp và dây dẫn được chọn chủ yếu phải thoả mãn các điều kiện sau:

khc.Icp≥ Ilvmax

Trong đó

khc: là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp và số lượng cáp đi song songtrong rãnh

Icp: là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây cáp chọn được (A)

Ilvmax: là dòng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng, nhóm, hay các thiết bị điện đơnlẻ

- Với cáp từ TBA đến các TPP ta đi lộ kép, cáp được đặt trong hào cáp, k =1 hc

- Với cáp từ TPP đến các TĐL ta đi lộ kép, cáp đặt trong rãnh, k =1 hc

- Với cáp từ TĐL đến các thiết bị ta đi lộ đơn, cáp được đặt trong hào cáp và điriêng từng tuyến nên khc = 1

1.1. Phương án 1: Đặt tủ phân phối ở góc trái cao nhất của phân xưởng, gần TBA,

Hình 3.1: Sơ đồ đi dây phương án 1

TÐL3

TÐL2

TÐL4 TPP

TBA

29

28 27

25 26

22

TÐL1

TÐL3

TÐL4 TÐL2

(Nhật Bản) chế tạo, mã hiệu XLPE.70 có F = 50 mm2, r0 = 0,39 (Ω/km) x0 = 0,087 (Ω/km),

Icp = 235 (A) (cáp được đặt trong rãnh)

(Phụ lục B - bảng 37.pl)

Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng

Cáp được đặt đặt trong nhà (25o C) với khc = 1

khc.Icp = 1.235 = 235 (A) > Isc = 2.Ilvmax = 205,78 (A) (thỏa mãn)

Tính tương tự cho các đoạn dây khác, ta có kết quả được thể hiện trong bảng 2.15

Bảng 2.15: Kết quả lựa chọn dây dẫn cho phương án 1

Đoạn dây Công

suất

diện

Điệntrở

Haotổn

Chiphí

02

TBA

29

28 27

25 26

22

TÐL1

TÐL3

TÐL4 TÐL2

Tính toán tương tự phương án 1 ta có kết quả tính toán của phương án 2 được thể hiện trong bảng 2.16

Bảng 2.16: Kết quả lựa chọn dây dẫn phương án 2

Đoạn dây Công

suất

diện

Điệntrở

Haotổn

Chiphí

TBA

29

28 27

25 26

Tính toán tương tự nhóm 1 ta có kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 2.17

Bảng 2.17: Kết quả lựa chọn dây dẫn phương án 3

Đoạn dây Công

suất

diện

Điệntrở

Haotổn

Chiphí

4 So sánh 3 phương án, chọn ra phương án tối ưu:

Bảng 2.18: Tóm tắt các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật các phương án

Phương án  U TBA-TPP

U

 TĐL

maxTPP-U

 t.bị

∆UM = ∆UTBA-TPP + max{∆UTBA-TĐL} + max{∆UTĐL-T.Bị}

= 0,037 + 5,44 + 1,157

= 6,634 (V) < ∆Ucp (thỏa mãn)

∆UM = ∆UTBA-TPP + max{∆UTBA-TĐL} + max{∆UTĐL-T.Bị} = 0,759 + 1,677+ 1,157

= 3,593 (V) < ∆Ucp (thỏa mãn)

∆UM = ∆UTBA-TPP + max{∆UTBA-TĐL} + max{∆UTĐL-T.Bị} 0,759 + 1,684 + 0,489

Ta thấy về chỉ tiêu kỹ thuật 3 phương án đều thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật còn về kinh tế thì phương án 3 chiếm ưu thế rõ rệt Vậy ta chọn phương án 3 làm phương án nối điện tối ưu

Sơ đồ mặt bằng đi dây của phân xưởng

TÐL1

TÐL3

TÐL2

TÐL4TPP

TBA

29

28 27

25 26