Đồ án cung cấp điện part1

Nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế cung cấp điện cho một công trình là xác định chính xác nhu cầu điện của công trình đó, tức là xác định phụ tải của công trình đó đồng thời có tính toán đến đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Trên cơ sở giá trị công suất tính toán mà ta lựa chọn nguồn điện và thiết bị như MBA, dây dẫn, thiết bị phân phối, thiết bị bảo vệ. Việc xác định không chính xác công suất tính toán của nhà máy sẽ dẫn đến việc lãng phí trong đầu tư khi phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế cũng như việc cung cấp điện không đảm bảo làm giảm tuổi thọ các thiết bị, có thể gây cháy nổ và quá tải khi phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế. Trong thực tế có nhiều phương pháp tính toán phụ tải độ chính xác khác nhau như: Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Theo công suất trung bình và độ lệch công suất tính toán với công suất trung bình. Theo công suất trung bình và hệ số hình dáng. Theo công suất trung bình và hệ số cực đại Theo lượng tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm. Theo lượng điện năng trên một dơn vị diện tích. Việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ thuộc vào độ chính xác cho phép cũng như dữ liệu cho trước. Tuy nhiên phương pháp được coi là chính xác nhất là phương pháp dựa trên dữ liệu của từng thiết bị riêng lẻ. Những lưu ý khi tính toán thiết kế cung cấp điện Tổng công suất tiêu thụ lớn nhất thực tế của nhóm thiết bị luôn nhỏ hơn tổng công suất định mức của chúng vì không phải lúc nào chúng cũng làm việc với công suất định mức và thời điểm tiêu thụ công suất cực đại cũng không phải lúc nào cũng trùng nhau. Khi xác định công suất tính toán của nhà máy cần lưu ý đến tính chất không đều của tải theo giờ, ngày, tuần, tháng, năm, tức là cần phải phân tích đồ thị phụ tải. Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện và các phần tử trong hệ thống cung cấp phải tiến hành dựa trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn ra phương án tối ưu. Phương án được lựa chọn phải là phương án đảm bảo cung cấp điện tin cậy đồng thời tiết kiệm về mặt kinh tế (Chi phí đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm, tổn thất điện năng …). Những đại lượng chính được đề cập đến khi tính toán phụ tải: công suất biểu kiến S(kVA), công suất tác dụng P(kW), công suất phản kháng (kVar), và dòng điện I (A). Hệ thống cung cấp điện được thiết kế phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, thuận tiện cho người vận hành, sửa chữa. Các bước chính trong thiết kế hệ thống cung cấp điện công nghiệp: a. Xác định phụ tải tính toán của từng phân xưởng. b. Xác định phương án về nguồn điện c. Xác định sơ đồ cấu trúc mạng điện. d. Chọn, kiểm tra dây dẫn và thiết bị bảo vệ. e. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn. f. Thiết kế hệ thống chống sét. g. Xây dựng bản vẽ nguyên lý và bản vẽ thi công

Trang 1

CHƯƠNG IV

CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ



Dây dẫn và thiết bị bảo vệ là các thành phần chính của mạng điện Vì vậy, việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị bảo vệ là vô cùng quan trọng Việc chọn lựa đúng tiêu chuẩn

kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện

an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện mà còn cho cả các ngành kinh tế quốc dân

Có nhiều phương pháp để lựa chọn dây dẫn và các thiết bị bảo vệ, dựa vào từng điều kiện cụ thể mà ta sẽ chọn phương án tối ưu

2.1 Phương pháp chọn dây:

Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện từ các trạm biến áp với cấp điện áp thứ cấp là 380 V Cấu trúc chủ yếu của mạng điện phân xưởng là hệ thống ba pha bốn dây với trung tính nối đất

Phương án chọn lựa dây dẫn phù hợp với phân xưởng này nhất là chọn lựa dây dẫn theo điều kiện phát nóng

Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép sẽ đảm bảo độ bền, độ an toàn trong quá trình vận hành và tuổi thọ của dây dẫn

Do thực tế, dây dẫn được chọn lựa và lắp đặt khác với điều kiện định mức do nhà chế tạo qui định nên dòng phát nóng cho phép định mức cần phải quy đổi về dòng phát nóng cho phép thực tế bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh K Hệ số K được xác định trên

cơ sở loại dây, phương thức lắp đặt, nhiệt độ môi trường thực tế tại nơi lắp đặt

Điều kiện lựa chọn: KIcpđm ≥ Ilvmax trong đó: Icpđm là dòng phát nóng cho phép ở các điều kiện định mức qui định bởi nhà sản xuất

Ilvmax là dòng điện làm việc dài cực đại đi trong dây

K là hệ số hiệu chỉnh theo các điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế Đối với phương án đi dây không chôn dưới đất, thì ta có:

K = K1K2K3

trong đó:

Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt

Hệ số K2 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn

Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 300C Đối với phương án đi dây chôn ngầm dưới đất, thì ta có:

K = K4K5K6K7

trong đó:

Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt

Hệ số K5 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn

Trang 2

Hệ số K6 xét đến tính chất của đất

Hệ số K7 xét đến nhiệt độ mơi trường khác 200C

2.2 Chọn dây theo điều kiện phát nĩng cho phép:

a Chọn dây dẫn từ MBA đến tủ phân phối chính MDB của phân xưởng:

Tuyến dây đi từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính là tuyến dây chính, chịu dòng tải lớn nên dùng 2 cáp cho mỗi pha, trung tính sử dụng 1 sợi (6 dây pha và 1 dây trung tính) Ta chọn phương án đi cáp ngầm trong đất và được đặt trong ống nhựa cứng PVC chuyên dùng của cơng ty điện lực (đi ngầm cách mặt đất 50cm) trong hào đặt riêng rẽ các dây pha và dây trung tính vào mỗi đường ống khác nhau

Chọn dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính đi ngầm trong đất ta cĩ:(các hệ

số K trong đồ án được tra trong sách giáo trình cung cấp điện của TS Quyền Huy Ánh đại

học sư phạm kỹ thuật thành phố HCM)

Do đĩ, ta cĩ các hệ số:

K4 = 1 (đặt trong ống PVC)

K5 = 0.8 (2 mạch)

K6 = 1 (đất khơ)

K7 = 0.95 (nhiệt độ đất 250C)

 K = 1 = 0.76

Máy biến áp 400 kVA cĩ điện áp cuộn hạ là 0.4 kV, vậy:

Dịng điện làm việc lớn nhất của phân xưởng là:

Dịng điện cho phép định mức của dây là:

Do ta đi 2 dây cho mỗi pha, nên mỗi dây sẽ mang dịng là 379.84 A

Vậy ta chọn cáp điện lực CV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng

nhựa PVC-660V, do cơng ty CADIVI sản xuất với các thông số như sau:(dây dẫn chọn

đã được nhà sản xuất tính đến phương án đi dây ngầm chơn dưới đất)

Tiết

diện

danh

Số sợi/đườn

g kính sợi

Đường kính dây dẫn

Đường kính tổng

Trọng lượng gần đúng

Cường độ dịng điện tối đa

Điện áp rơi (V/A/Km)

Trang 3

(mm2)

(N/mm) (mm) (mm) (kg/km) (A)

185 37/2.52 17.64 22.30 1908 405 0.26

b Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhĩm I DB1

Từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực DB1 sử dụng sơ đồ đi dây hình tia Tuyến dây đi từ tủ phân phối chính đến tủ động lực nhĩm 1 ta đi dây 4 sợi (3 dây pha và một dây trung tính) và đi trên máng cáp và nhiệt độ mơi trường 400C

K1 = 1 (đi trên máng cáp)

K2 = 0.68 (4 dây trong máng)

K3 = 0.82 (nhiệt độ mơi trường 400C)

 K = 1

Dịng điện làm việc lớn nhất của nhĩm I là: IlvmaxI = A

Dịng điện cho phép định mức của dây nhĩm I là:

Vậy ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực DB1 là: cáp điện lực CV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng nhựa PVC- 660V, do cơng

ty CADIVI sản xuất với các thông số như sau:

Tiết

diện

danh

định

(mm2)

Số sợi/đườn

g kính sợi (N/mm)

Đường kính dây dẫn (mm)

Đường kính tổng (mm)

Trọng lượng gần đúng (kg/km)

Cường

độ dịng điện tối đa (A)

Điện áp rơi (V/A/Km )

95 19/2.52 12.60 16.50 1008 260 0.43

c Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhĩm II DB2

 K = 1

Dịng điện làm việc lớn nhất của nhĩm II là: IlvmaxII = A

Trang 4

Tiết

diện

danh

định

(mm2)

Số sợi/đườn

Cường

70 19/2.14 10.70 14.50 739 215 0.57

d Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhĩm III DB3

 K = 1

Dịng điện làm việc lớn nhất của nhĩm I là: IlvmaxIII = A

Tiết

diện

danh

định

(mm2)

Số sợi/đườn

Cường

95 19/2.52 12.60 16.50 1008 260 0.43

e Chọn dây dẫn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhĩm IV DB4

Trang 5

 K = 1 Dịng điện làm việc lớn nhất của nhĩm I là: IlvmaxIV = A

Tiết diện danh định (mm2)

Số sợi/đườn

Cường

120 19/2.8 14.00 18.20 1235 324 0.36

f Chọn dây dẫn từ tủ động lực đến các động cơ:

Dây dẫn từ các tủ động lực đến các động cơ ta chọn phương án đi cáp ngầm trong đất và cáp được đạt cách mặt đất 50cm và được đặt trong ống nhựa PVC chơn ngầm dưới đất trong mỗi ống cĩ 3 dây pha

• Chọn dây dẫn từ tủ động lực DB1 đến các động cơ trong nhĩm 1

Chọn dây dẫn từ tủ động lực DB1 đến động cơ 1A ta cĩ:

K4 = 1 (đặt trong ống PVC)

K5 = 1 (1 mạch)

K6 = 1 (đất khơ)

K7 = 0.95 (nhiệt độ đất 250C)

 K = 1 = 0.95

Dịng điện làm việc lớn nhất của động cơ là:

Dịng điện cho phép định mức của dây là:

Vậy ta chọn dây dẫn từ tủ động lực DB1 đến động cơ 1A là: cáp điện lực CCV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện bằng nhựa PVC-660V, do cơng ty

CADIVI sản xuất (3dây pha và một dây trung tính nối đất ) các thông số như sau:

Tiết diện danh định

Số sợi/đườn

g kính sợi

Đường kính dây dẫn

Đường kính tổng

Trọng lượng gần đúng

Cường

độ dịng điện tối

Điện áp rơi (V/A/Km

Trang 6

(mm2) (N/mm) (mm) (mm) (kg/km) đa

(A)

)

CVV4x

4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 Tính toán tương tự như trên ta có bảng thống kê sau:

Tên

nhóm

Tên

thiết

bị

Itt (A) Icp (A) Tiết diện

danh định (mm2)

Số sợi/đường kính sợi (N/mm)

Trọng lượng gần đúng (kg/k m)

Cường độ dòng điện tối đa (A)

Điện

áp rơi (V/A/ Km)

1

1A 21.57 22.71 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 1B 21.57 22.71 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 1C 21.57 22.71 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 1D 21.57 22.71 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 2A 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 6A 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 6B 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 8A 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

2

2B 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 2C 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 2D 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

6C 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 12A 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 12B 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

3

5A 13.67 14.39 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 5B 13.67 14.39 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 7A 16.71 17.59 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 7B 16.71 17.59 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 7C 16.71 17.59 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 7D 16.71 17.59 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 7E 16.71 17.59 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 8B 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

10A 15.65 16.47 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 12C 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

4

4 27.35 28.79 CVV4x6 7/1.04 3.12 53.2 16.34 36 5.58 6D 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 8C 21.27 22.38 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

Trang 7

9C 35.16 37.01 CVV4x8 7/1.20 3.60 6.0 18.00 43 4.1 10B 15.65 16.47 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 10C 15.65 16.47 CVV4x2 7/0.6 1.80 3.4 11.61 18.5 16.8 12D 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38 12E 24.31 25.59 CVV4x4 7/0.85 2.55 43.5 14.00 28 8.38

3 Kiểm tra tổn thất điện áp:

Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được Khi dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối của dây Chế đô vận hành của các tải (như động cơ, chiếu sáng ) phụ thuộc nhiều vào điện áp trên đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần với giá trị định mức Do vậy cần phải chọn kích cỡ dây sao cho khi mang tải lớn nhất, điện áp tại điểm cuối phải nằm trong phạm vi cho phép

Tiêu chuẩn tổn hao điện áp: ∆U% ≤ 5%Uđm

Sụt áp ở chế độ bình thường:

Trong đó:

Tổn thất điện áp ∆U được tính bởi công thức:

Để tính toán được đơn giản hơn, theo sách HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC, ta cho động cơ vận hành ở chế độ bình

thường có cosφ = 0.8, khi đó:

∆U = kIlvmaxl Trong đó: k – hằng số sụt áp (V/A/km)

Ilvmax – dòng điện làm việc lớn nhất (A)

l – chiều dài cáp (km)

a. Kiểm tra tổn thất điện áp từ MBA đến tủ phân phối chính MDB:

Dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn từ MBA đến tủ phân phối chính MDB là:

Ilvmax = 577.35 A Chiều dài l = 21.5 m = 0.0215 km

Ứng với dây 185mm2 (2x185mm2 mỗi pha) ta có k = 0.26 V/A/km

Khi đó, tổn thất điện áp ∆U:

Vậy, sụt áp trên đoạn từ MBA tới tủ phân phối chính đạt yêu cầu

b. Kiểm tra tổn thất điện áp từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm I DB1:

Trang 8

Dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực DB1 là:

Ilvmax = 122.09 A Chiều dài l = 12 m = 0.012 km

Ứng với dây 95mm2 ta có k = 0.43 V/A/km

∆U = kIlvmaxl = 0.43 122.09

Vậy, sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm I DB1 đạt yêu cầu

c. Kiểm tra tổn thất điện áp từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm II DB2:

∆U = kIlvmaxl = 0.57 112.11

Vậy sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm II DB2 đạt yêu cầu

d. Kiểm tra tổn thất điện áp từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm III DB3:

∆U = kIlvmaxl = 0.43 124.37

Vậy sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm III DB3 đạt yêu cầu

e. Kiểm tra tổn thất điện áp từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm IV DB4:

Ilvmax = 154.09 A

Trang 9

Chiều dài l = 55 m = 0.055 km

∆U = kIlvmaxl = 0.36 154.09

Vậy sụt áp trên đoạn từ tủ phân phối chính MDB đến tủ động lực nhóm IV DB4 đạt yêu cầu

f. Kiểm tra tổn thất điện áp từ các tủ phân phối phụ đến động cơ:

Tính toán tương tự ta có bảng thống kê sau:

Tên máy Tiết diện(mm 2 ) (V/A/kmK

)

Ilvmax

(A) (m)l (V)∆U ∆U%(V)

NHÓM I

NHÓM II

NHÓM

III

Trang 10

12C CVV4x4 8.38 24.31 4.4 0.90 0.24

NHÓM

IV

Trong lưới điện hạ áp có những chế độ làm việc không bình thường - hiện tượng sự

cố gây ra bởi sự tăng giá trị dòng điện: do quá tải, tự khởi động động cơ, ngắn mạch

Sự cố gây ra hư hỏng cách điện, tiếp điểm các phần tử trong lưới điện và nguy hiểm đối với người vận hành Vì vậy lưới điện phải được bảo vệ khỏi quá tải và ngắn mạch

Thiết bị bảo vệ chính là cầu chì và CB (Circuit Breaker)

Yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ phải cắt nhanh phần bị sự cố khỏi lưới đồng thời phải đảm bảo tính chọn lọc

Dòng điện định mức của cầu chì và CB phải được lựa chọn có giá trị nhỏ nhất, nhưng không được tác động khi động cơ khởi động và quá tải ngắn hạn

Thiết bị bảo vệ được lắp đặt ở đầu nhánh của mỗi đường dây bắt đầu từ thanh cái của trạm hạ áp, trên tủ phân phối, tủ động lực, phía đầu ra của MBA

Ở đây, ta chọn CB (Circuit Breaker) làm thiết bị bảo vệ cho hệ thống Nó thỏa mãn đồng thời các chức năng cơ bản của một hệ thống điện, hơn nữa nó còn đảm bảo một số chức năng khác nhờ các linh kiện hỗ trợ như báo hiệu, bảo vệ điện áp thấp, điều khiển từ xa…những thiết bị này làm CB trở thành thiết bị cơ bản của tất cả các lưới điện hạ áp

• Thông số và đặc tính của CB

- Điều khiển CB có thể bằng tay có thể từ xa

- Có dạng hiệu chỉnh được và không hiệu chỉnh được

- Điện áp định mức là điện áp AC, DC lớn nhất mà CB có thể làm việc bình thường

- Dòng điện định mức CB là dòng làm việc lâu dài lớn nhất CB

- Dòng cắt nhiệt : là dòng tác động khi quá tải của CB

- Dòng cắt từ là dòng điện cắt ngắn mạch có thời gian

- Dòng cắt nhanh là dòng cắt tức thời

- Dòng ICu là dòng cắt định mức CB

• Điều kiện lựa chọn CB:

UđmCB ≥ Uđm mạng

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	623,54 KB