Ch-ơng III Thiết kế mạng cấp điện cho phân x-ởng I.Thiết kế mạng cao áp cho phân x-ởng 1). Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm Đ-ờng dây cung cấp từ TBATG của hệ thống về TPPTT dài 10 km sử dụng đ-ờng dây trên không, dây nhôm lõi thép. Với mạng cao áp có T max lớn, dây dẫn đ-ợc chọn theo mật độ dòng điện kinh tế J KT , tra theo bảng tra PLI.4 - TLI dây AC có T max = 5000h J KT = 1,1 A/mm 2 . Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn: 2789,524 80,527 2 3. 2. 3.10 ttnm ttnm dm S I A U Tiết diện kinh tế: 2 80,527 73,206 1,1 ttnm KT KT I F mm J Chọn dây AC-95 có I cp = 320A. * Kiểm tra dây theo sự cố đứt 1 dây: I sc = 2.I ttnm = 2.80,527 = 161,054A < I cp = 320A * Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Dây AC-95 với D tb = 2m có các thông số kỹ thuật: r o = 0,34 /km ; x o = 0,376 /km . . 2120,596.0,34.10 1812,323.0,376.10 701,218 2.10 ttnm ttnm dm P R Q X U V U U = 701,218V >U cp = 5%.U đm = 5%.10000 = 500V Dây dẫn đã chọn không thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép, phảI tăng tiết diện dây dẫn lên cho đén khi thoả mãn dây dẫn đ-ợc chọn là dây AC-240; r 0 =0,13 /km; x 0 =0,39 /km. . . 2120,596.0,13.10 1812,323.0,39.10 491,241 2.10 ttnm ttnm dm P R Q X U V U Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện sự cố. 2). Tính ngắn mạch và chọn các thiết bị điện Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn đ-ợc chọn khi có ngắn mạch trong hệ thống. Dòng điện ngắn mạch tính toán để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp trung gian và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. Sơ đồ tính toán ngắn mạch. Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán 3 điểm ngắn mạch sau: - N : điểm ngắn mạch trên thanh cái TPPTT để kiểm tra máy cắt và thanh góp. - N i : điểm ngắn mạch phía cao áp các TBAPX để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm. TBTG G G TPPTT TBAP X MC Đ DK N N i N N i HT X H Z d Z C Th«ng sè cña §DK vµ c¸o cao ¸p Th«ng sè cña ®-êng d©y trªn kh«ng vµ c¸p §-êng c¸p F (mm 2 ) L (km) r o , (Ω/km) x o , (Ω/km) R (Ω) X (Ω) BATG-PPTT 240 10 0,13 0,390 0,65 1,95 TPPTT-B 1 2(3*16) 0,055 1,15 0,17 0,063 0,009 TPPTT-B 2 2(3*16) 0,055 1,15 0,17 0,063 0,009 TPPTT-B 3 2(3*16) 0,050 1,15 0,17 0,058 0,009 TPPTT-B 4 2(3*16) 0,008 1,15 0,17 0,009 0,001 * TÝnh ®iÓm ng¾n m¹ch N t¹i thanh gãp TPPTT §iÖn kh¸ng cña hÖ thèng: 2 2 10 0,25 400     tb H N U X S R = R dd = 0,65 Ω X = X dd + X HT = 1,95 + 0,25 = 2,2 Ω 2 2 10 2,517 3. 3. 2,2 0,65     N N U I kA Z 1,8. 2. 1,8. 2.2,517 6,407    XK N i I kA * TÝnh ®iÓm ng¾n m¹ch N 1 (t¹i thanh c¸i tr¹m biÕn ¸p ph©n x-ëng B 1 ) 2 2 10 0,25 400     tb H N U X S R = R dd + R C1 = 0,65 + 0,063 = 0,713 Ω X = X dd + X HT +X C1 = 1,95 + 0,25+ 0,009= 2,29Ω 2 2 10 2,407 3. 3. 0,713 2,29     N N U I kA Z 1,8. 2. 1,8. 2.2,407 6,128    XK N i I kA Kết quả tính ngắn mạch Điểm ngắn mạch I N (kA) I XK (kA) N 2,517 6,407 N 1 2,407 6,128 N 2 2,306 5,871 N 3 2,215 5,637 N 4 2,204 5,611 II.thiết kế mạng điện hạ áp cho phân x-ởng Phân x-ởng sữa chữa cơ khí có diện tích 931m 2 , gồm 20 thiết bị đ-ợc chia làm 3 nhóm, công suất tính toán của phân x-ởng là 84,419 kVA trong đó sử dụng cho chiếu sáng là 13,965kW. Để cấp điện cho phân x-ởng sửa chữa cơ khí ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp. Điện năng từ trạm biến áp B 1 đ-ợc đ-a về tủ phân phối của phân x-ởng. Trong tủ phân phối đặt 1 áptômát tổng, 4 áptômát nhánh cấp điện cho 3 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng. Từ tủ phân phối đến các tủ động lực và tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc quản lý và vận hành. Mỗi tủ động lực cấp điện cho 1 nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp. Các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất bé và ít quan trọng hơn đ-ợc ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông. Để dễ dàng thao tác và tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện, tại các đầu vào và ra của tủ đều đặt các áptômát làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân x-ởng. 1.Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối a.Lựa chọn áptômát cho tủ phân phối Các áptômát đ-ợc chọn theo các điều kiện t-ơng tự nh- ở ch-ơng III. Kết quả chọn áptômát của MERLIN GERLIN cho tủ phân phối Tuyến cáp I tt (A) Loại U đm (V) I đm (A) I cắtN (kA) Số cực áptômát tổng 128,262 NS250N 690 250 10 4 TPP TĐL1 33,128 NC 100H 440 100 6 4 TPP TĐL2 47,069 NC 100H 440 100 6 4 TPP TĐL3 62,792 NC 100H 440 100 6 4 b.Chọn cáp từ trạm biến áp B 1 về tủ phân phối của phân x-ởng I max = dm ttpx U S .3.2 = 84 419 2 3 0 38 , . . , = 64,13 A. Cáp từ trạm B 1 về tủ phân phối của phân x-ởng là cáp đồng hạ áp 4 ruột, cách điện PVC do hãng LENS chế tạo loại (3x35+25) có I cp = 174 A đặt trong hào cáp. Trong tủ hạ áp của trạm biến áp B 2 ở đầu đ-ờng dây đến tủ phân phối đã đặt 1 áptômát loại NS250N do hãng Merlin Gerlin chế tạo có I đmA = 250A. A tổng A nhánh Hình 4.1 - Sơ đồ tủ phân phối Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với áptômát: 1,25. 1,25.250 208,33 1,5 1,5 1,5 kddt dmA cp I I I A Vậy tiết diện cáp đã chọn là ch-a hợp lý. Vậy ta chọn cáp loại (3x70+50) với I cp =254 A c.Chọn cáp từ tủ phân phối đến các tủ động lực Các đ-ờng cáp từ tủ phân phối (TPP) đến các tủ động lực (TĐL) đ-ợc đi trong rãnh cáp nằm dọc t-ờng phía trong và bên cạnh lối đi lại của phân x-ởng. Cáp đ-ợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch. Do chiều dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua không cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Điều kiện chọn cáp: k hc . I cp I tt Trong đó: I tt - dòng điện tính toán của nhóm phụ tải I cp - dòng điện phát nóng cho phép t-ơng ứng với từng loại dây, từng tiết diện Điều kiện kiểm tra phối hợp với thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng áptômát: 5,1 .25,1 5,1 dmAkddt cp II I ** Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ ĐL1: I cp I tt = 33,182A 1,25. 1,25.33,182 27,652 1,5 1,5 1,5 kddt dmA cp I I I A Kết hợp 2 điều kiện chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo loại 4 G2,54 với I cp = 31A. Các tuyến khác chọn t-ơng tự. Kết quả chọn cáp từ TPP đến các TĐL Tuyến cáp I tt (A) I kddt /1,5 F cáp (mm 2 ) I cp (A) TPP - TĐL1 33,128 27,652 4 G 2,5 31 TPP - TĐL2 47,069 39,224 4 G 4 42 TPP - TĐL3 62,792 52,327 4 G10 75 2.Tính ngắn mạch phía hạ áp của phân x-ởng sửa chữa cơ khí để kiểm tra cáp và áptômát Khi tính ngắn mạch phía hạ áp ta xem máy biến áp B 1 là nguồn (đ-ợc nối với hệ thống vô cùng lớn) vì vậy điện áp trên thanh cái cao áp của trạm đ-ợc coi là không thay đổi khi ngắn mạch, ta có I N = I=I . Giả thiết này sẽ làm cho dòng ngắn mạch tính toán đ-ợc sẽ lớn hơn thực tế nhiều bởi rất khó có thể giữ đ-ợc điện áp trên thanh cái của TBAPP không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch sau MBA. Song nếu với dòng ngắn mạch tính toán này mà các thiết bị lựa chọn thoả mãn điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt thì chúng hoàn toàn có thể làm việc tốt trong điều kiện thực tế. Để giảm nhẹ khối l-ợng tính toán, ở đây ta chỉ kiểm tra với tuyến cáp có khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. Khi cần thiết có thể kiểm tra thêm các tuyến cáp còn nghi vấn, việc tính toán cũng tiến hành t-ơng tự. Sơ đồ nguyên lý thay thế cho sơ đồ đi dây từ trạm biến áp phân x-ởng B 1 cấp điện cho phân x-ởng nhiệt luyện và phân x-ởng sửa chữa cơ khí. Phân x-ởng sửa chữa cơ khí nhận điện từ thanh góp (TG 1 ) của trạm B 1 . A 1 nối giữa TG 1 và B 1 . A 2 đặt ở đầu và cuối đ-ờng cáp C 1 nối với 2 thanh góp TG 1 và TG 2 . TG 2 đặt trong tủ phân phối của phân x-ởng SCCK. A 3 là áptômát đặt ở đầu và cuối đ-ờng cáp C 2 nhận điện từ TPP cấp điện cho TĐL3. TĐL3 có dòng điện tính toán lớn nhất nên khả năng xảy ra sự cố nặng nề nhất. a.Các thông số của sơ đồ thay thế * Điện trở và điện kháng của MBA S đm = 560kVA P N = 2,5kW U N % = 5,5% 2 2 6 2 2 . 2,5.(0,4) .10 1,275 560 N dm B dm P U R m S 2 2 4 %. 5,5.(0,4) .10 15,714 560 N dm B dm U U X m S * Thanh góp trạm biến áp phân x-ởng - TG 1 Kích th-ớc : 80x8 mm 2 mỗi pha ghép 2 thanh. Chiều dài : l = 1,2m Khoảng cách hình học : D = 300 mm mlrRmmr oTGo 0186,02,1.031,0. 2 1 2 1 /031,0 1 mlxXmmx oTGo 1074,02,1.179,0. 2 1 2 1 /179,0 1 * Thanh góp trong tủ phân phối - TG 2 10kV B 1 - 560kVA TG 1 PVC (3*70+50) 4G10 A 1 50,9m A 2 A 2 A 3 A 3 C 1 C 2 N 1 N 2 TPP T Đ L Sơ đồ nguyên lý HT Z B1 Z A1 Z TG Z A2 Z C1 Z A2 Z TG Z A3 Z C2 Z A3 N 1 N 2 Sơ đồ thay thế Chọn theo điều kiện : k nc . I cp I ttpx = 128,262A Chọn loại thanh cái bằng đồng có kích th-ớc 25x3mm 2 với I cp = 340A; chiều dài l = 1,2m Khoảng cách trung bình hình học: D = 300mm r o = 0,223 m/m R TG2 = r o .l = 0,223.1,2 = 0,2676 m x o = 0,235 m/m X TG2 = x o .l = 0,235.1,2 = 0,282 m * Điện trở và điện kháng của áptômát - áptômát của trạm biến áp phân x-ởng B 1 : loại M20 (A 1 ) R A1 = 0,074 m X A1 = 0,096 m - áptômát của tủ phân phối (TPP): loại NS250N (A 2 ) R A2 = 0,1 m X A2 = 0,15 m R T2 = 0,4 m - áptômát của tủ động lực (TĐL): loại NC 100 H (A 3 ) R A3 = 0,05 m X A3 = 0,2 m R T3 = 0,3 m * Cáp tiết diện (3*70+50) mm 2 - C 1 : chiều dài l = 42m r o = 0,387 m/m R C1 = r o .l = 0,387.42 = 16,254 m x o = 0,121 m/m X C1 = x o .l = 0,121.42 = 5,082 m * Cáp tiết diện 4 G 10 - C 2 : chiều dài 10m r o = 1,83 m/m R C2 = r o .l = 1,83.10 = 18,3 m x o = 0,09 m/m X C2 = x o .l = 0,09.10 = 0,9 m b.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị đã chọn **Tính ngắn mạch tại N 1 R 1 = R B + R A1 + R TG1 + 2.R A2 + 2.R T2 + R C1 = 1,275 + 0,074 + 0,0186 + 2.0,1 + 2.0,4 + 16,254 = 18,622 m X 1 = X B + X A1 + X TG1 + 2.X A2 + X C1 = 15,714 + 0,096 + 0,1074 + 2.0,15 + 5,082 = 21,299 m 2 2 2 2 1 1 1 18,622 21,299 28,292 Z R X m 1 1 400 8,163 3. 3.28,292 N U I kA Z 1 1 2.1,8. 2.1,8.8,163 20,779 xk N i I kA * Kiểm tra áptômát: - Loại M20 có I cắtN = 55 kA - Loại NS250N có I cắtN = 10 kA > I N1 =8,163 kA Vậy các áptômát đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động. * Kiểm tra cáp tiết diện (3*70+50) mm 2 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: 2 . . 6.8,163. 0,4 30,976 qd F I t mm Vậy chọn cáp (3*70+50) mm 2 là hợp lý. **.Tính ngắn mạch tại N 2 R 2 = R 1 + 2.R A3 + 2.R T3 + R TG2 + R C2 = 18,622 + 2.0,105+ 2.0,3 + 0,2676 + 18,3 = 38 m X 2 = X 1 + 2.X A3 + X TG2 + X C2 = 21,299 + 2.0,2 + 0,282 + 0,9 = 22,881 m 2 2 2 2 2 2 2 38 22,881 44,357 Z R X m [...]... đến các thiết bị của phân x-ởng **.Các áptômát tổng của các tủ động lực có thông số t-ơng tự các áptômát nhánh t-ơng ứng trong tủ phân phối, kết quả lựa chọn ở bảng d-ới Tên PX TĐL1 TĐL2 TĐL3 Kết quả chọn áptômát tổng ở các TĐL Uđm Iđm Itt (A) Loại IcắtN (kA) (V) (A) 33,128 NC 100H 44 0 100 6 47 ,069 NC 100H 44 0 100 6 62,792 NC 100H 44 0 100 6 Số cực 4 4 4 **.Các áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị... áptômát cho đ-ờng cáp từ TĐL1 đến máy phay khoan 7,5kW ,cos = 0,6 UđmA Uđmmạng = 0,38 kV Ptt 7,5 IdmA Itt 18,992 A 3.cos Udmmang 3.0,6.0,38 Chọn áptômát loại C60L do hãng Merlin Gerin chế tạo có IđmA = 25A; IcắtN = 20kA ; UđmA = 44 0V ; 4 cực **.Các đ-ờng cáp chọn theo điều kiện phát nóng cho phép knc Icp Itt Trong đó: Itt - dòng điện tính toán của động cơ Icp - dòng điện phát nóng cho phép... t-ơng ứng với từng loại dây, từng tiết diện knc - hệ số hiệu chỉnh lấy = 1 Và kiểm tra phối hợp thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng áptômát: I cp I kddt 1,25.I dmA 1,5 1,5 VD : chọn cáp từ TĐL1 đến máy khoan 7,5kW , cos = 0,6 Icp Itt = 18,992 A I cp I kddt 1,25.I dmA 1,25.25 20,83 A 1,5 1,5 1,5 Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo tiết diện 1,5mm2...IN 2 U 40 0 5, 206 kA 3.Z 2 3 .44 ,357 ixk 2 2.1,8.IN 2 2.1,8.5, 206 13,253 kA * Kiểm tra áptômát: - Loại NS250N có IcắtN = 10 kA > IN1 = 5,206 kA Vậy các áptômát đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động * Kiểm tra cáp tiết diện 3 G 10 mm2 Tiết diện ổn định nhiệt của cáp: F I tqd 6.5,206 0, 4 19,757 mm 2 Vậy chọn cáp 3 G 10 mm2 là hợp lý c.Lựa chọn thiết bị trong các tủ động... chế tạo tiết diện 1,5mm2 với Icp = 23A Cáp đ-ợc đặt trong ống thép có đ-ờng kính 3 /4 chôn d-ới nền phân x-ởng Các áptômát và đ-ờng cáp khác đ-ợc chọn t-ơng tự Do công suất các thiết bị trong phân x-ởng không lớn lắm và đều đ-ợc bảo vệ bằng áptômát nên ở đây không tính toán ngắn mạch trong phân x-ởng để kiểm tra các thiết bị lựa chọn theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt . III Thiết kế mạng cấp điện cho phân x-ởng I .Thiết kế mạng cao áp cho phân x-ởng 1). Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm Đ-ờng dây cung cấp từ TBATG của hệ thống. Loại U đm (V) I đm (A) I cắtN (kA) Số cực TĐL1 33,128 NC 100H 44 0 100 6 4 TĐL2 47 ,069 NC 100H 44 0 100 6 4 TĐL3 62,792 NC 100H 44 0 100 6 4 **.Các áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực cũng đ-ợc chọn theo. chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện