Thiết kế trình bầy hệ thống cung cấp điện của nhà máy đường

LỜI NÓI ĐẦU Trong lịch sử phát triển xã hội ,con người luôn tìm mọi cách để khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên phomg phú của tự nhiên nhằm tạo ra nhiều của cải , vật chất giúp thoả mãn nhu cầu của mình. Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, vấn đề sử dụng các nguồn năng lượng luôn được con người quan tâm. Việc phát hiện và ứng dụng năng lượng điện đã làm thay đổi về chất một cách cơ bản quá trình tạo ra của cải cho xã hội. Hệ thống cung cấp điện là yếu tố cốt lõi, đặc biệt quan trọng để đảm bảo quá trìng sản suất của các doanh nghiệp . Thiết kế hệ thống cung cấp điện là một nội dung rất quan trọng khi xây dựng cơ sở sản xuất , đặc biệt là nhà máy sản xuất cơ khí. Đồ án Thiết kế trình bày hệ thống cung cấp điện của “Nhà máy đường”. Đồ án giới thiệu chung về nhà máy, vị trí địa lýù, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải… Đồng thời, đồ án cũng xác định phụ tải tính toán , thiết kế mạng điện cao áp, hạ áp và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cũng như toàn nhà máy. Thông qua thiết kế và tính toán, đồ án cũng nêu cách chọn số lượng , dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối điện năng trung tâm, cũng như tính chọn bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy… Các sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện của nhà máy và phân xưởng “ Sửa chữa cơ khí ” được trình bày trên khổ giấy A. Để thực hiện các nội dung trên, đồ án xử lý các số liệu tính toán thiết kế và lựa chọn các chỉ tiêu, đặc tính kỹ thuật các hạng mục trên các quan điểm hợp lý, an toàn, tin cậy vầ kinh tế. Đồ án bám sát phần lý thuyết chuyên moan thông qua các tài liệu chuyên nghành của thày Ts. Phan Đăng Khải , Ts. Ngô Hồng Quang ( Bộ môn Hệ thống điện ) . Trong quá trình thực hiện đồ án này, thày giáo Ts. Phan Đăng Khải đã giành nhiều thời gian hướng dẫn và hiệu chỉnh nội dung cho phù hợp với thực tiễn sản suất hiện nay. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Do thời gian và năng lực có hạn chế không thể tránh khỏi sai sót, mong thầy giúp đỡ, và tạo điều kiện cho em hoàn thiện kiến thức để phục vụ công tác sau khi ra trường. Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY Nhà máy sản xuất đường là một nhà máy có quy mô khá lớn . Nhà máy gồm nhiều phân xưởng khác nhau có nhiệm vụ sản xuất đường phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ trong nước cũng như xuất khẩu. Nhà máy gồm các phân xưởng sau: Tên phân xưởng Công suất đặt ( kW) 1 Kho củ cải đường 360 2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 3 Bộ phận cô đặc 550 4 Phân xưởng tinh chế 750 5 Kho thành phẩm 150 6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 7 Trạm bơm 600 8 Nhà máy nhiệt điện ( tự dùng 12% ) Theo tính toán 9 Kho than 350 Nhà máy là một trong những hộ tiêu thụ có công suất lớn . Do tầm quan trọng của nhà máy nên ta có thể xếp nhà máy vào loại hộ tiêu thụ loại I , can được cung cấp điện an toàn và liên tục. Nguồn điện cấp cho nhà máy lấy từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 Km. Điện được đưa về bằng đường dây lộ kép kéo trên không, dung lượng ngắn mạch phía hạ áp của máy biến áp trung gian là 250 MVA. Nhà máy làm việc 3 ca, có thời gian sử dụng công suất cực đại là T = 6000h. Trong nhà máy có Kho củ cải đường, Kho thành phẩm, Kho than, Phân xưởng thái và nấu củ cải đường là hộ tiêu thụ loại III, còn lại là hộ tiêu thụ loại II. Mặt bằng các phân xưởng của nhà máy được phân bố như sau: 9 8 7 6 1 2 3 4 5 Các nội dung tính toán vàthiết kế trong phần này gồm có: Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và nhà máy. Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy. Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao công suất phản kháng của nhà máy. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2.1. Đặt vấn đề : Phụ tải điện là một thành phần rất quan trọng của mạch điện . Nó đặc trưng cho sự tổn hao và tiêu thụ điện của các thiết bị điện. Mỗi loại phụ tải lại có những đặc trưng khác nhau về mức độ tiêu thụ điện. Do vậy việc xác định phụ tải điện có một vai trò rất quan trọng trong viẹc nghiên cứu cũng như thiết kế các mạch điện . Phụ tải tính toán là số liệu ban đầu để giải quyết các vấn đề tổng hợp về kinh tế , kỹ thuật khi thiết kế cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiịen đại. Nói cách khác, phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài và không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) vè mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị giống như phụ tải thực tế gây ra. Chính vì vậy, xác định phụ tải tính toán là giai đoạn đầu tiên của quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện, việc lựa chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo cho thiết bị về mặt phát nóng. Phụ tải tính toán được sử dung để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như : máy biến áp dây dẫn, các thiết bị đóng cắt bảo vệ … tính toán tổn thất công suất, điện năng, điện áp, lựa chọn bù công suất phản kháng. Hiện nay có nhiều phương pháp khoa học để xác định phụ tải tính toán. Các phương pháp này ngày càng được hoàn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sở quan sát các phụ tải điện tại các xí nhgiệp đang vận hành. Thông thường, những phương pháp đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì việc tính toán rất phức tạp. Do đó, tuỳ theo giai đoạn thiết kế, thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho phù hợp. Có thể đưa ra đây một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện : 2.1.1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Ta có công thức sau: P= k.P Trong đó : k : hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật P: công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính toán ta coi gần đúng P= P{kW] 2.1.2. Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải và công suất trung bình: Ta có công thức: P= k.P Trong đó : k : hệ số hình dáng của đồ thị tra trong sổ tay kỹ thuật P : công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị,{kW} 2.1.3. Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình: Ta có công thức: P= P± .β Trong đó : : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình β : hệ số tán xạ của Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Ta có công thức: P= P. K= P. K.K Trong đó : K: hệ số cực đại tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ K= f( n, K ) K : hệ số kỹ thuật tra trong sổ tay kỹ thuật n : số thiết bị dùng điện hiệu quả 2.1.5. Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị: Ta có công thức: P = Trong đó : a : suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm M : số sản phẩm sản xuất được trong môït năm T: thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 2.1.6. Phương pháp xác định phụ tải tính toán ( PTTT ) theo suất trang bị điện trên đơn vị diện tích: Ta có công thức: P= p.F Trong đó : p : suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích F : diện tích bố trí thiết bị 2.1.7. Phương pháp trực tiếp: Trong các phương pháp trên, ba phương pháp 1, 5, 6 dựa trên kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và thuận tiện. Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố, do vậy có kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phức tạp. Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải mà người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp để xác định PTTT. Trong đồ án này với phân xưởng sửa chữa cơ khí ,ta đã biết sự phân bố và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán ta có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại. Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt nên ta sẽ tính PTTT của chúng theo phương pháp tính công suất đặt và hệ số nhu cầu. Còn phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất. 2.2. Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí: Phân xưởng sửa chữa cơ khí có ký hiệu 6 trên sơ đồ mặt bằng của nhà máy. Phân xưởng có tổng cộng 51 thiết bị tiêu thụ điện và nằm trên diện tích 1137,5 m. Công suất của các thiết bị khá khác nhau ,thiết bị có công suất lớn nhất là 24,6 kW, còn thiết bị có công suất nhỏ nhất là 0,65 kW. Các thiết bị ở đây có thể coi đều làm việc ở chế độ dài hạn. 2.2.1.Trình bày phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: Theo phương pháp này phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức P= P. K= K.K Trong đó : P : công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm n : số thiết bị trong nhóm K: hệ số sử dụng tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ K= f( n, K ) n: số thiết bị sử dụng điện hiệu quả Số thiết bị dùng điện hiệu quả n là số thiết bị có cùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra cùng một hiệu quả phát nhiệt ( hoặc mức độ huỷ hoại cách điện ) đúng bằng các phụ tải thực tế ( có cùng công suất nhưng chế độ làm việc có thể khác nhau) gây ra cùng trong một quá trình làm việc . n có thể được xác định bằng biểu thức sau: Trong đó : : công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm n : số thiết bị trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định ntheo công thức trên là rất khó khăn nên ta có thể tính toán nó theo phương pháp gần đúng với sai số nhỏ vào khoảng ± 10% Trường hợp và thì n = n Chú ý : Nếu trong nhóm có thiết bị mà tổng công suất của chúng không lớn hơn 5% tổng công suất của cả nhóm thì n = n - n Trong đó: P: công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm P: công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm Trường hợp > 3 và ≥ 0,2 thì n = n sẽ được xác định theo biểu thức: < n Khi không áp dụng được các trường hợp trên , việc xác định nphải được tiến hành theo trình tự sau: và Trong đó: : số thiết bị có công suất lớn hơn công suất max của nhóm . : số thiết bị có trong nhóm và P là công suất tổng của và thiết bị Sau khi tính toán được và tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm được = f(,) và từ đó tính được theo công thức : = . Khi xác định PTTT theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả , trong một sổ trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau: + Nếu ≤ 3 và < 4 PTTT được tính theo công thức : + Nếu > 3 và > 4 thì PTTT được tính theo công thức : Trong đó : K : là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i. Nếu không có số liệu chính xác có thể lấy hệ số phụ tải gần đúng như sau: K = 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn K = 0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại + Nếu > 300 và thì phụ tải tính toán được xác định theo công thức sau: + Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm, quạt nén khí …) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình : + Nếu trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết bị cho 3 pha của mạng, trước khi xác định phải quy đổi công suất của các thiết bị một pha về phụ tải 3 pha tương ứng: - Nếu thiết bị đầu vào điện áp pha : - Nếu thiết bị đầu vào điện áp dây : + Nếu trong nhóm có các thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định theo công thức : = Trong đó : : là hệ số dòng điện tương đối phần trăm cho trong lý lịch máy 2.2.2. Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại : Việc xác định PTTT được tiến hành như sau: + Phân nhóm phụ tải điện . + Xác định phụ tải điện tính toán theo từng nhóm. + Xác định phụ tải chiếu sáng phân xưởng. + Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng. + Xác định các dòng tính toán và dòng đỉnh nhọn Iđn . Phân nhóm phụ tải: Phân nhóm phụ tải điện giúp ta có thể xác định PTTT chính xác hơn và đơn giản hoá việc tính toán phụ tải sau này. Việc tính toán này được thực hiện như sau: + Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc. + Các thiết bị trong nhóm nên ở gần nhau về vị trí + Tổng công suất của các nhóm trong phân xưởng nên chênh lệch ít . Từ những nguyên tắc phân nhóm trên ta phân ra được phụ tải trong xưởng sửa chữa cơ khí ra làm 4 nhóm như trong bảng sau: Bảng phân nhóm thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí: Nhóm 1: Kí hiệu trên sơ đồ Tên Số lượng Kí hiệu Công suất đặt (kW) Dòng điện định mức (A) 1 Máy tiện ren 2 IA616 7,0 17,7 2 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 17,7 Tổng 4 28 70,8 Nhóm 2: Kí hiệu trên sơ đồ Tên Số lượng Kí hiệu Công suất đặt (kW) Dòng điện định mức (A) 3 Máy tiện ren 2 IK62 10,0 25,3 4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 Iп6п 1,7 4,3 5 Máy doa toạ độ 1 2A450 2,0 5,1 6 Máy bào ngang 2 7K36 7,0 17,7 7 Máy xọc 1 7A420 2,8 7,1 8 Máy phay vạn năng 1 6H82 7,0 17,7 9 Máy phay ngang 1 6H82T 7,0 17,7 10 Máy phay đứng 2 6H11 2,8 7,1 11 Máy mài trong 2 3A420 4,5 11,4 12 Máy mài phẳng 1 311MI 2,8 7,1 Tổng 14 71,9 182 Nhóm 3: Kí hiệu trên sơ đồ Tên Số lượng Kí hiệu Công suất đặt (kW) Dòng điện định mức (A) 13 Máy mài tròn 1 3130 2,8 7,1 14 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 7,1 15 Máy khoan đứng 1 2135 4,5 11,4 16 Máy cắt mép 1 866A 4,5 11,4 17 Máy mài vạn năng 1 3A64 1,75 4,4 18 Máy mài dao cắt gọt 1 3818 0,65 1,65 19 Máy mài mũi khoan 1 36652 1,5 3,8 20 Máy mài sắc mũi phay 1 3667 1,0 2,53 21 Máy mài dao chute 1 360 0,65 1,65 22 Máy mài mũi khoét 1 3659 2,9 7,34 23 Thiết bị hoá bền kim loại 1 пп-58 0,8 2 24 Máy giũa 1 2,2 5,6 25 Máy khoan bàn 2 HC125 0,65 1,65 26 Máy để mài tròn 1 1,2 3 27 Máy ép tay kiểu vít 1 28 Máy mài thô 1 3N634 2,8 7,1 29 Bàn đánh dấu 1 30 Bàn thợ nguội 10 Tổng 16 31,35 79,37 Nhóm 4: Bộ phận sửa chữa Kí hiệu trên sơ đồ Tên Số lượng Kí hiệu Công suất đặt (kW) Dòng điện định mức (A) 31 Máy tiện ren 3 1616 4,5 11,4 32 Máy tiện ren 1 1A52 7,0 17,7 33 Máy tiện ren 1 1524M 7,0 17,7 34 Máy tiện ren 3 1п63A 10,0 25,3 35 Máy tiện ren 1 163 14,0 35,5 36 Máy khoan đứng 2 24135 4,5 11,4 37 Máy khoan hướng tâm 1 2A53 4,5 11,4 38 Máy bào ngang 1 7A35 2,8 7,1 39 Máy bào ngang 1 7A35 10,0 25,3 40 Máy mài phá 1 5M634 4,5 11,4 41 Bàn 8 42 Máy khoan bào 1 HCI2A 0,65 1,65 43 Máy biến áp hàn 1 CT7-24 24,6 62,3 Tổng 17 127,55 322,95 Xác định phụ tải tính toán của từng nhóm phụ tải trong phân xưởng sửa chữa cơ khí: Tính toán cho nhóm 1: Do công suất định mức của hai thiết bị là như nhau nên ta có: = n= 4 Với = 0,15 tra bảng , ta có = 5,11 Công suất tính toán : P= P. . = 28. 0,15. 5,11 = 28,62 ( kW ). Q= P. tgφ = 28,62. 1,33 = 38,16 ( kVAr ). Dòng điện tính toán : Dòng điện đỉnh nhọn: = 3. 17,7 + 70,8 = 123,9 ( A ). Tính toán cho nhóm 2: Có n = 14 , n= 6 P= = = 0,67 Tra bảng : Từ đó Với k= 0,15 tra bảng , ta có k= 1,95 Vậy công suất tính toán : P= P. k.k = 71,9. 0,15. 1,95 = 21 ( kW ). Q= P. tgφ = 21. 1,33 = 28 ( kVAr ). Dòng điện tính toán : I= = = 25,26 ( A ). Dòng điện đỉnh nhọn: = 3. 25,3 + 182 = 257,9 ( A ). Tính toán cho nhóm 3: Có n = 16 , n= 6 n= = 0,375 P= = = 0,648 Tra bảng : nhq* = 0,68 Từ đó nhq = nhq* . n = 0,68. 16 = 10,88 Với k= 0,15 tra bảng , ta có k= 2,1 Vậy công suất tính toán : P= P. k.k = 31,35. 0,15. 2,1 = 9,875 ( kW ). Q= P. tgφ = 9,875. 1,33 = 13,167 ( kVAr ). = 16,5 ( kVA ). Dòng điện tính toán : Dòng điện đỉnh nhọn: = 3. 4,5 + 79,37 = 92,87 ( A ). Tính toán cho nhóm 4: Có n = 17 , n= 2 n= = 0,12 P= = = 0,3 Tra bảng : nhq* = 0,66 Từ đó nhq = nhq* . n = 0,66. 17 = 11,22 Với k= 0,15 tra bảng , ta có k= 1,75 Vậy công suất tính toán : P= P. k.k = 127,55. 0,15. 1,75 = 37,3 ( kW ). Q= P. tgφ = 37,3. 1,33 = 49,74 ( kVAr ). Dòng điện tính toán : Dòng điện đỉnh nhọn: = 3. 62,3 + 322,95 = 509,85 ( A ). Xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí: Để xác định phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ta dùng phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Chọn suất chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng là p= 12 ( W/ m ) và dùng đèn chiếu sáng là đèn dây tóc, do vậy có cosφ = 1. Do phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích ( theo tỷ lệ trên sơ đồ) là F = 1137,5 m nên công suất chiếu sáng phân xưởng là : P= p.F = 12. 1137,5 = 13650 ( W ) = 13,65 ( kW ). Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng: Sau khi đã xác định được phụ tải tính toán của nhóm thiết bị cơ khí và phụ tải chiếu sáng toàn phân xưởng ta sẽ đi xác định PTTT của toàn phân xưởng. - Phụ tải tác dụng của toàn phân xưởng được xác định theo công thức sau: Pt tđlpx = Kđt. Trong đó: + Kđt : là hệ số đồng thời, ta chọn Kđt=0,85 Pt tđlpx = 0,85.( 28 + 71,9 + 31,35 + 127,55 ) = 220 ( kW ). - Phụ tải phản kháng của toàn phân xưởng Qt tđlpx = Pt tđlpx. tgφ = 220. 1,33 = 293,3 ( kVAr ). Vậy PTTT toàn phân xưởng ( kể cả chiếu sáng ) là: . = 318,74 ( kVA ). Dòng điện tính toán toàn phân xưởng là : Hệ số công suất của phân xưởng là : Từ các số liệu trên ta có bảng tổng kết sau: (trang bên) Tên nhóm và thiết bị Sl KH mặt bằng Công suất đặt (kW) I (A) k n k Phụ tải tính toán P (kW) Q (kVAr) S (kVA) I (A) I (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Nhóm 1 Máy tiện ren 2 1 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy tiện ren 2 2 7,0 17,7 0,85 0,45 Cộng nhóm 1 4 28 0,45 4 5,11 28,62 38,16 47,7 72,5 123,9 Nhóm 2 Máy tiện ren 2 3 10,0 25,3 0,85 0,45 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 4 1,7 4,3 0,85 0,45 Máy doa toạ độ 1 5 2,0 5,1 0,85 0,45 Máy bào ngang 2 6 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy xọc 1 7 2,8 7,1 0,85 0,45 Máy phay vạn năng 1 8 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy phay ngang 1 9 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy phay đứng 2 10 2,8 7,1 0,85 0,45 Máy mài trong 2 11 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy mài phẳng 1 12 2,8 7,1 0,85 0,45 Cộng nhóm 2 182 0,45 12 1,95 21 28 35 25,26 257,9 Nhóm 3 Máy mài tròn 1 13 2,8 7,1 0,85 0,45 Máy khoan đứng 1 14 2,8 7,1 0,85 0,45 Máy khoan đứng 1 15 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy cắt mép 1 16 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy mài vạn năng 1 17 1,75 4,4 0,85 0,45 Máy mài dao cắt gọt 1 18 0,65 1,65 0,85 0,45 Máy mài mũi khoan 1 19 1,5 3,8 0,85 0,45 Máy mài sắc mũi phay 1 20 1,0 2,53 0,85 0,45 Máy mài dao chuốt 1 21 0,65 1,65 0,85 0,45 Máy mài mũi khoét 1 22 2,9 7,34 0,85 0,45 Thiết bị hoá bền kim loại 1 23 0,8 2 0,85 0,45 Máy giũa 1 24 2,2 5,6 0,85 0,45 Máy khoan bàn 2 25 0,65 1,65 0,85 0,45 Máy để mài tròn 1 26 1,2 3 0,85 0,45 Máy ép tay kiểu vít 1 27 Máy mài thô 1 28 2,8 7,1 0,85 0,45 Bàn đánh dấu 1 29 Bàn thợ nguội 10 30 Cộng nhóm 3 16 31,35 79,4 0,45 11 2,1 9,875 13,167 16,5 25 92,87 Nhóm 4 Máy tiện ren 3 31 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy tiện ren 1 32 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy tiện ren 1 33 7,0 17,7 0,85 0,45 Máy tiện ren 3 34 10,0 25,3 0,85 0,45 Máy tiện ren 1 35 14,0 35,5 0,85 0,45 Máy khoan đứng 2 36 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy khoan hướng tâm 1 37 4,5 11,4 0,85 0,45 Máy bào ngang 1 38 2,8 7,1 0,85 0,45 Máy bào ngang 1 39 10,0 25,3 0,85 0,45 Máy mài phá 1 40 4,5 11,4 0,85 0,45 Bàn 8 41 Máy khoan bào 1 42 0,65 1,65 0,85 0,45 Máy biến áp hàn 1 43 24,6 62,3 0,85 0,45 Cộng nhóm 4 17 127,55 323 0,45 12 1,95 37,3 49,74 62,2 94,5 509,85 2.3. Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại: Các phân xưởng còn lại, do chỉ biết công suất đặt và diện tích ( tính theo tỷ lệ trên hình vẽ ) ,vì vậy ta sẽ sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu như sau: + Từ công suất đặt và diện tích phân xưởng, tra bảng ta có : k, cosφ và p + Từ đó có công suất tính toán động lực : P = k.P + Công suất chiếu sáng : P = p.F + Công suất tính toán tác dụng : P = P + P và Kho củ cải đường: Theo bản vẽ thiết kế kho củ cải đường có + Diện tích F = 8775 m + Công suất đặt là P= 350 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 12 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 350 = 297,5 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 12. 8775 = 105300 ( W ) = 105,3 ( kW ) Công suất tính toán : P = 279,5 + 105,3 = 384.8 ( W) Q = P.tgφ = 297,5.0,75= 223,13 ( kVAr ) = = 444,8 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Phân xưởng thái và nấu củ cải đường: Theo bản vẽ thiết kế phân xưởng thái và nấu củ cải đường có + Diện tích F = 4050 m + Công suất đặt là = 700 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 12 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 700 = 595 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 12. 4050 = 48600 ( W ) = 48,6 ( kW ) Công suất tính toán : P = 595 + 48,6 = 643,6 ( W) Q = P.tgφ = 595.0,75 = 446,25 ( kVAr ) = = 783,2 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Bộ phận cô đặc: Theo bản vẽ thiết kế bộ phận cô đặc có + Diện tích F = 3375 m + Công suất đặt là P= 550 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 12 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 550 = 476,5 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 12. 3375 = 40500 ( W ) = 40,5 ( kW ) Công suất tính toán : P = 476,5 + 40,5 = 517 ( W) Q = P.tgφ = 517.0,75 = 387,75 ( kVAr ) = = 646,25 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Phân xưởng tinh chế: Theo bản vẽ thiết kế phân xưởng tinh chế có + Diện tích F = 2250 m + Công suất đặt là P= 750 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 15 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 750 = 637,5 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 15. 2250 = 33750 ( W ) = 33,75 ( kW ) Công suất tính toán : P = 637,5 + 33,75 = 671,25 ( W) Q = P.tgφ = 637,5.0,75 = 478,13 ( kVAr ) = = 824,13 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Kho thành phẩm: Theo bản vẽ thiết kế kho thành phẩm có + Diện tích F = 4000 m + Công suất đặt là P= 150 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 12 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 150 = 127,5 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 12. 4000 = 48000 ( W ) = 48 ( kW ) Công suất tính toán : P = 127,5 + 48 = 177,5 ( W) Q = P.tgφ = 127,5.0,75 = 95,625 ( kVAr ) = = 201,6 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Phân xưởng sửa chữa cơ khí: Theo tính toán ở trên có: P = 220 ( kW ) Q= 293,3 ( kVAr ) S = 318,74 ( kVA ) Trạm bơm: Theo bản vẽ thiết kế trạm bơm có + Diện tích F = 1300 m + Công suất đặt là P= 600 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,6 ; cosφ = 0,6 ; p = 15 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,6. 600 = 360 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 15. 1300 = 19500 ( W ) = 19,5 ( kW ) Công suất tính toán : P = 360 + 19,5 = 379,5 ( W) Q = P.tgφ = 360.1,33 = 480 ( kVAr ) = = 612 ( kVA ) Dòng điện tính toán : Kho than: Theo bản vẽ thiết kế kho than có : + Diện tích F = 4875 m + Công suất đặt là P= 350 ( kW ) Tra bảng ta có : k= 0,85 ; cosφ = 0,8 ; p = 12 ( W/ m) Công suất tính toán động lực : P = 0,85. 350 = 297,5 ( kW ) Công suất chiếu sáng : P = 12. 4875 = 58500 ( W ) = 58,5 ( kW ) Công suất tính toán : P = 279,5 + 58,5 = 338 ( W) Q = P.tgφ = 297,5.075 = 223,13 ( kVAr ) = = 405 ( kVA ) Dòng điện tính toán :  Kết quả tính toán được trình bày trong bảng sau: P (kW) F ( m) knc cosφ P (W/m) P (kW) P (kW) P (kW) Q ( kVAr ) S (kVA) Kho củ cải đường 350 8775 0,85 0,8 12 297,5 103,5 384,8 223,13 444,8 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 700 4050 0,85 0,8 12 595 48,6 643,6 446,25 783,2 Bộ phận cô đặc 550 3375 0,85 0,8 12 476,5 40,5 517 387,75 646,25 Phân xưởng tinh chế 750 2250 0,85 0,8 15 637,5 33,75 671,25 478,13 824,13 Kho thành phẩm 150 400 0,85 0,8 12 127,5 48 177,5 95,625 201,6 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 1137,5 0,85 0,8 12 13,65 220 293,3 318,74 Trạm bơm 600 1300 0.6 0,8 15 360 19,5 379,5 480 612 Kho than 350 4875 0,85 0,8 12 297,5 58,5 338 223,13 405 2.4. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà máy: Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy : P= k. = 0,8.( 384,8 + 643,6 + 517 + 671,25 + 117,5 + 220 + 379,5 + 338 ) = 2617,32 ( kW ) Với k = 0,8 là hệ số đồng thời Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy : Q= k. = 0,8.( 223,13 + 446,25 + 387,75 + 478,13 + 95,63 + 293,3 + 223,13 + 480 ) = 2627,32( kVAr ) Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy: = = 3708,53 ( kVA ) Hệ số công suất của nhà máy: 2.5. Xác định tâm phụ tải điện của các phân xưởng và vẽ biểu đồ phụ tải: 2.5.1. Tâm phụ tải điện: Tâm phụ tải phải thoả mãn mômen phụ tải phảIiđạt giá trị cực tiểu: Trong đó P, llà công suất và khoảng cách từ phụ tải thứ i đến tâm phụ tải. Tâm phụ tải được xác định như sau: ; ; Với + Slà công suất của phân xưởng thứ i + x; y là toạ độ của phân xưởng thứ i, được cho trên sơ đồ mặt bằng. + Z là trục toạ độ tính đến độ cao bố trí của thiết bị so với chiều dài và chiều rộng . Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy, vị trí của các phân xưởng được ghi trong bảng sau ( hàng ngang là ký hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ , hàng dọc là toạ độ của chúng theo trục X và Y ). 1 2 3 4 5 6 7 9 X 32 75 92 105 105 78 49 12 Y 9 9 9 9 21 48 48 51 Từ đó ta có tâm phụ tải được xác định như sau : Theo trục X: = 71,1 Theo trục Y: = 20,7 2.5.1. Biểu đồ phụ tải: Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo một tỷ lệ xích nào đó. Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế, để từ đó có thể vạch ra những phương án thiết kế sao cho hợp lý và kinh tế nhất Biểu đồ phụ tải được chia làm hai phần : + Phần gạch chéo mô tả phụ tải chiếu sáng của phân xưởng. + Phần còn lại (màu trắng) mô tả phụ tải động lực của phân xưởng. * Chọn tỷ lệ xích : 5 kVA/mm * Bán kính vòng tròn phụ tải được xác định như sau: * Góc phụ tải chiếu sáng được xác định như sau: Kết quả tính toán R và α được ghi trong bảng sau (Trang bên): TT Tên phân xưởng P (kW) P (kW) S (kVA) R (mm) α 1 Kho cñ c¶i ®­êng 103,5 384,8 444,8 6,4 96,8 2 PX thái và nấu củ cải 48,6 643,6 783,2 8,3 27,2 3 Bộ phận cô đặc 40,5 517 646,25 7,4 28,2 4 Phân xưởng tinh chế 33,75 671,25 824,13 8,4 18,1 5 Kho thành phẩm 48 177,5 201,6 4,3 97,4 6 PX sửa chữa cơ khí 13,65 220 318,74 4,5 22,3 7 Trạm bơm 19,5 379,5 612 6,3 18,5 8 Kho than 58,5 338 405 5,98 62,3 Từ đó ta thực hiện vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy : CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG : Trong nhà máy đường thì phân xưởng sửa chữa cơ khí có một vai trò khá quan trọng, vì đây là nơi duy tu, sửa chữa các máy móc thiết bị hoảng hóc của nhà máy. Ta thấy rằng phụ tải của nhà máy là phụ tải loại II. Điện áp của nhà máy có hai cấp sau: + Cấp điện áp 110V- 220V ,1 pha, cung cấp điện cho các phụ tải chiếu sáng. + Cấp điện áp 127V/ 220V , 220V/ 380V , 3 pha , cung cấp điện cho các thiết bị, máy móc trong phân xưởng . Trong phân xưởng chủ yếu là phụ tải loại II , do đó yêu cầu cung cấp điện cũng tương đối cao, tuy nhiên cũng cho phép mất điện trong khi sửa chữa hoặc đóng nguồn dự trữ. Trong phân xưởng có một số phụ tải loại III có thể ngừng cấp điện trong một ngày đêm. 3.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN : Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng là một vấn đề rất quan trọng. Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện. Để chọn phương án cấp điện an toàn phải tuân theo các điều kiện sau: + Đảm bảo chất lượng điện năng ( U , f ). + Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục cấp điện, phù hợp với yêu cầu của phụ tải. + Thuận lợi cho việc lắp đặt vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụ tải. + An toàn cho người vận hành và máy móc. + Có chỉ tiêu kinh tế , kỹ thuật hợp lý. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN : Phương án 1: Sơ đồ nối dây mạng hình tia (hình vẽ). B 1 2 2 2 2 3 Hình vẽ : Sơ đồ nối dây mạng hình tia. Mạng nối dây này có các đặc điểm sau: Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao, thuận lợi cho quá trình thi công, vận hành và sửa chữa. Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn. Trên sơ đồ gồm có: + B : Trạm biến áp phân xưởng. + 1 : Thanh cái trạm biến áp phân xưởng. + 2: Thanh cái tủ phân phối động lực. + 3: Phụ tải dùng điện. Phương án 2 : Sơ đồ nối dây mạng phân nhánh (hình vẽ). Mạng nối dây này có các đặc điểm sau: Ưu điểm: Giá thành thấp, lắp ráp nhanh, tiết kiệm đươc tủ phân phối. Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp, phức tạp khi bảo vệ. B 1 2 2 2 3 Hình vẽ: Sơ đồ nối dây mạng phân nhánh. Trên sơ đồ gồm có: + B : Trạm biến áp phân xưởng. + 1 : Tủ phân phối chính. + 2: Đường dây chính. + 3: Phụ tải dùng điện. Phương án 3 : Sơ đồ nối dây hỗn hợp là sự kết hợp của cả hai phương án trên (hình vẽ). Mạng nối dây này có các đặc điểm sau: Ưu điểm: Kết hợp được ưu điểm của cả hai phương án trên. Trên sơ đồ gồm có: + B : Trạm biến áp phân xưởng. + 1 : Đường dây hình tia chính. + 2: Đường dây rẽ nhánh. + 3: Phụ tải dùng điện. B 1 1 1 1 2 2 2 2 3 Hình vẽ: Sơ đồ mạng kết hợp hình tia và phân nhánh. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ SƠ ĐỒ ĐI DÂY CHO MẠNG PHÂN XƯỞNG : - Từ các phương án đưa ra ở trên, ta thấy phương án 3 là phương án khả thi nhất , nó kết hợp được cả các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật. - Khi cung cấp điện bằng phương án này thì nó đảm bảo được độ tin cậy và đáp ứng được các nguyên tắc về phân nhóm phụ tải. 1/ Sơ đồ đi dây của mạng phân xưởng. Để cấp điện cho các thiết bị điện trong phân xưởng ta đặt một tủ phân phối cho toàn bộ phân xưởng. Tủ phân phối này cung cấp điện cho 04 tủ động lực và một tủ chiếu sáng. Tủ phân phối đặt 01 Aptomat tổng và 05 Aptomat nhánh cấp điện cho 04 tủ động lực và 01 tủ chiếu sáng. Tủ động lực được cấp điện bằng cáp hình tia và được đặt 01 dao cách ly và cầu chì tổng. Các nhánh ra đều được đặt cầu chì bảo vệ. Mỗi động cơ của máy công cụ được đóng cắt bằng khởi động từ bảo vệ quá tải b._.ằng rơ le nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng câu chì đặt trên các lộ dây ra của tủ động lực. Các cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực và từ tủ động lực đến các thiết bị đều đi ngầm dưới đất và đều được đặt trong ống thép bảo vệ. 3.3. CHỌN TỦ PHÂN PHỐI , TỦ ĐỘNG LỰC VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ : 3.3.1. CHỌN TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC: Khi chọn tủ phân phối cũng như tủ động lực ta phải đảm bảo các điều kiện sau: + Điện áp + Dòng điện + Đảm bảo số lộ dây ra cần thiết 1\ Chọn tủ phân phối: Tủ phân phối là thiết bị điện nhận điện từ trạm biến áp phân xưởng để phân phối điện cho các tủ động lực trong phân xưởng. Trong tủ phân phối có đặt các Aptomat tổng và Aptomat nhánh. Ngoài ra còn có các thiết bị đo đếm Ampemet , Volmet , … - Ta chọn loại tủ phân phối do hãng SIEMENS chế tạo và đặt tại thanh cái trạm biến áp phân xưởng. + Tủ có thông số kỹ thuật : Dài 2200 mm. Rộng 800 mm. Sâu 400 mm. + Tủ có 01 lộ dây vào và 05 lộ dây ra cung cấp điện cho 04 tủ động lực và 01 tủ chiếu sáng. + Trong tủ có đặt 01 Aptomat tổng và 05 Aptomat nhánh. - Theo tính toán dòng định mức của phân xưởng ở trên, ta chọn Aptomat tổng ta chọn loại NS 600E do hãng Merlin Gerin chế tạo. - Ta chọn 05 Aptomat còn lại tương ứng công suất của các tủ động lực : Với nhóm I có I = 72,5 A Chọn Aptomat loại C100E có I= 100A do hãng Merlin Gerin chế tạo. Với nhóm II có I = 25,26 A Chọn Aptomat loại C 60A có I= 40A do hãng Merlin Gerin chế tạo. Với nhóm III có I = 25 A Chọn Aptomat loại C 60A có I= 40A do hãng Merlin Gerin chế tạo. Với nhóm IV có I = 94,5 A Chọn Aptomat loại C100E có I= 100A do hãng Merlin Gerin chế tạo. Với tủ chiếu sáng có I = 35,92 A Chọn Aptomat loại C 60A có I= 40A do hãng Merlin Gerin chế tạo. 2\ Chọn tủ động lực: Ta chọn 06 tủ động lực loại 2200x800x400. Loại này do hãng SIEMENS chế tạo. Tủ có 01 lộ dây vào và 10 lộ dây ra. Trong tủ đặt các thiết bị : + Lộ vào có đặt 1 cầu dao và 1 cầu chì bảo vệ. + 10 lộ ra có đặt 10 cầu chì bảo vệ 3.3.2. CHỌN CẦU CHÌ VÀ DÂY DẪN CHO MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG : 1\ Chọn cầu chì . Để chọn cầu chì ta phải có điều kiện sau: + Điện áp : + Dòng điện : + Công suất cắt định mức : + Công suất cắt định mức : - Khi chọn dây chảy cầu chì ta phải chọn sao cho khi có dòng Ivà dòng I ngắn hạn đi qua thì dây không bị chảy ra. Ngược lại , khi có dòng ngắn mạch và quá tải chạy qua thì dây phải chảy được. - Từ các điều kiện trên ta chọn dây chảy của cầu chì theo điều kiện : ≥ Trong đó : : dòng điện làm việc lớn nhất và nó được xác định như sau: + Với 1 thiết bị : + Với 1 nhóm thiết bị : - Khi một thiết bị hay nhóm thiết bị khởi động thì dòng khởi động của nó cũng rất lớn. Do vậy khi chọn dây chảy của cầu chì cũng phải xét tới: Trong đó : + α : Hệ số góc phụ thuộc loại động cơ và đặc tính mở máy của nó. α = 2,5 khi mở máy không tải. α = 1,6 khi mở máy ở chế độ tải nặng nề nhất . + I: Dòng điện đỉnh nhọn của 1 hay 1 nhóm thiết bị. - Ta cũng phải chú ý rằng dây chảy được cho cầu chì có tính chọn lọc. Tức là trong mạng có nhiều cấp bảo vệ bằng cầu chì , thì khi đó dòng điện định mức của cầu chì phía trước phải lớn hơn dòng định mức của cầu chì phía sau ít nhất là 1 cấp tính từ nguồn đến phụ tải. 2/ Chọn dây dẫn, cáp cho phân xưởng. - Căn cứ vào mặt bằng của phân xưởng đã cho ta thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng theo yêu cầu : + Đảm bảo và đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật và chi phí là nhỏ nhất. + Đảm bảo không chiếm dụng nhiều diện tích, vận hành thuận tiện và đảm bảo mỹ quan và mỹ thuật - Vì mạng điện trong phân xưởng có khoảng cách giữa các thiết bị không lớn, cũng như khoảng cách từ tủ phân phối tới các tủ động lực, từ tủ động lực tới các thiết bị dùng điện trong phân xưởng không lớn, hơn nữa thời gian làm việc của các máy công cụ cũng ít. Do đó từ những điều trên ta chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện phát nóng cho phép và sau đó kiểm tra tổn thất trên dây. - Điều kiện phát nóng: Icp .K1.K2 Ilvmax (3- 4) Trong đó: + K1:Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường + K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt cùng một rãnh + Icp : Dòng điện cho phép của cáp + Ilvmax: Dòng điện làm việc lâu dài lớn nhất và được xác định như sau: Đối với các dây dẫn cung cấp cho các thiết bị điện làm việc riêng rẽ thì : Ilvmax = Iđm Đối với các dây dẫn cung cấp cho 1 nhóm thiết bị thì: Ilvmax =Ittnhóm Đối với các dây dẫn cung cấp cho một vài máy nối nhánh thì: Ilvmax =Iđmi - Ngoài ra khi chọn cáp, dây dẫn ta phải kết hợp các điều kiện trên với các điều kiện lựa chọn của các thiết bị bảo vệ : cầu chì, aptomat cho chính các đường dây đó. Vì khi ta chỉ chọn dây theo điều kiện phát nóng cho phép thì khi dòng điện làm việc lớn hơn dòng làm việc cho phép chạy qua dây dẫn sẽ làm cho cách điện của dây dẫn bị già hoá gây nguy hiểm. + Nếu dây được bảo vệ bằng cầu chì thì khi chọn dây dẫn phải xét điều kiện sau : (3-5) Trong đó Idc : Dòng điện định mức của dây chảy. : Hệ số phụ thuộc vào đặc điểm của mạng điện. Mạng động lực : α = 3 Mạng sinh hoạt : α = 0,8. + Nếu mạng dây dẫn được bảo vệ bằng Aptomat thì : hoặc Trong đó : IKđnhiệt;Ikdđiện từ : Dòng khởi động cắt mạch điện bằng nhiệt hay bằng điện từ của Aptomat Ta xác định dòng Ikđnhiệt như sau: Ikđnhiệt = 1,25.IđmAptomat 3\ Tính chọn chi tiết cho các thiết bị điện trong PXSCCK 3.1) Tính chọn cho tủ động lực : Tính cho tủ động lực 1: - Theo tính toán ở phần II ( Phụ tải tính toán ) ta đã có: IttnhómI = 72,5 (A). Iđn = 123,9 (A). áp dụng các công thức ở trên ta có : Idc Ittnhóm I =72,5 (A) Vậy ta chọn được cầu chì loại : ống H-2 có các thông số sau : Uđm = 380 ; Idc= 150(A) - Xác định dòng khởi động nhiệt ( dòng chỉnh định ) của Aptomat ở đầu ra của tủ phân phối tới tủ động lực 1. áp dụng công thức Ikđnhiệt =1,25.IđmA =1,25.100 = 125(A) Vậy ta chọn dòng khởi động nhiệt của Aptomat nhánh tủ 1 là : Ikđnhiệt =125A - Chọn dây cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 1 : + Xét điều kiện phát nóng đối với đường dây bảo vệ bằng Aptomat. Ta có Tra tài liệu tam khảo ta chọn được cáp đồng 4 lõi cách điện bằng PVC do hãng LENS chế tạo loại 4G10 có: F = 10mm2, Icp=87(A) + Kiểm tra điều kiện phát nóng : K1.K2.Icp Ilvmax Ta lấy : K1 = 0,95 K2 = 1 vì cáp chôn dưới đất theo từng tuyến 0,95.85 = 80,15A > 55,7A Vậy dây dẫn đảm bảo điều kiện phát nóng. Tính toán tương tự cho 3 tủ còn lại ta có bảng sau: STT Cầu chì Dây dẫn U®m Idc 1 380 150 4G10 2 380 150 4G2,5 3 380 150 4G2,5 4 380 250 4G10 3.2) TÝnh chän cho c¸c thiÕt bÞ trong ph©n x­ëng : a) TÝnh cho nhãm 1: - Chän cÇu ch× b¶o vÖ m¸y tiÖn ren cã P= 7 (kW), I= 17,7 (A) Trong đó : k- hệ số khởi động lấy bằng 5 α = 2,5 Chọn cầu chì có I= 40 (A). Chọn dây dẫn từ tủ động lực tới các thiết bị trong nhóm : + Dây được chọn do Liên Xô sản xuất ЛРТО đặt trong ống sắt kích thước 3/4 và có k= 0,95. + Tính toán lựa chọn dây dẫn cho nhóm 1: Ta chọn loại cáp lõi nhôm - Dây từ tủ động lực đến máy tiện ren có P= 7 (kW), I= 17,7 (A) Chọn dây dẫn có F = 2,5 mm và I= 24 A Kiểm tra theo điều kiện k. I=22,8 ≥ 17,7 A . Vậy chọn dây như trên là thoả mãn điều kiện. b) Tính toán cho các nhóm còn lại: - Tính toán tương tự cho các nhóm còn lại ta có bảng tổng kết sau : (Trang bên) Nhóm 1: Tên máy SL Phụ tải Dây dẫn Cầu chì Pđm (kW) Iđm (A) Tiết diện (mm) Iđmd (A) Đường kính ống Nhãn Iđm (A) Máy tiện ren 2 7 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy tiện ren 2 7 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Nhãm 2: Tªn m¸y SL Phô t¶i D©y dÉn CÇu ch× P®m (kW) I®m (A) TiÕt diÖn (mm) I®md (A) §­êng kÝnh èng Nh·n I®m (A) Máy tiện ren 2 10,0 25,3 4 32 3/4” ЛH-2 60 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 1,7 4,3 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy doa toạ độ 1 2,0 5,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy bào ngang 2 7,0 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy xọc 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy phay vạn năng 1 7,0 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy phay ngang 1 7,0 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy phay đứng 2 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài trong 2 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy mài phẳng 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Nhãm 3: Tªn m¸y SL Phô t¶i D©y dÉn CÇu ch× P®m (kW) I®m (A) TiÕt diÖn (mm) I®md (A) §­êng kÝnh èng Nh·n I®m (A) Máy mài tròn 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy khoan đứng 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy khoan đứng 1 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy cắt mép 1 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy mài vạn năng 1 1,75 4,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài dao cắt gọt 1 0,65 1,65 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài mũi khoan 1 1,5 3,8 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài sắc mũi phay 1 1,0 2,53 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài dao chuốt 1 0,65 1,65 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài mũi khoét 1 2,9 7,34 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Thiết bị hoá bền kim loại 1 0,8 2 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy giũa 1 2,2 5,6 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy khoan bàn 2 0,65 1,65 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy để mài tròn 1 1,2 3 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy mài thô 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Nhóm 4: Tên máy SL Phụ tải Dây dẫn Cầu chì Pđm (kW) Iđm (A) Tiết diện (mm) Iđmd (A) Đường kính ống Nhãn Iđm (A) Máy tiện ren 3 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy tiện ren 1 7,0 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy tiện ren 1 7,0 17,7 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy tiện ren 3 10,0 25,3 4 32 3/4” ЛH-2 60 Máy tiện ren 1 14,0 35,5 6 39 3/4” ЛH-2 100 Máy khoan đứng 2 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy khoan hướng tâm 1 4,5 11,4 2,5 24 3/4” ЛH-2 40 Máy bào ngang 1 2,8 7,1 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy bào ngang 1 10,0 25,3 4 32 3/4” ЛH-2 60 Máy mài phá 1 4,5 11,4 2,5 3/4” ЛH-2 40 Máy khoan bào 1 0,65 1,65 2,5 24 3/4” ЛH-2 15 Máy biến áp hàn 1 24,6 62,3 10 80 3/4” ЛH-2 200  - Từ các tính toán trên ta có sơ đồ cung cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí ( hình vẽ ). CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY 4.1. Đặt vấn đề: Vấn đề cung cấp điện cho mạng xí nghiệp là một việc rất quan trọng, nó ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống. Nó thể hiện cái nhìn tổng quát của người thiết kế. Một bản thiết kế hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Đảm bảo độ tin cậy cho các thiết bị cũng như cho nhà máy . Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành . Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị . Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế . Dễ dàng phát triển hệ thống theo yêu cầu và hướng phát triển của phụ tải . Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy gồm các bước sau: Vạch các phương án thiết kế. Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng các trạm biến áp . Lựa chọn dây dẫn ( chủng loại, thiết diện). Tính toán kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý nhất. Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn ( dây dẫn, thiết bị bảo vệ ) 4.2. Vạch các phương án cấp điện : 4.2.1. Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống về nhà máy : Việc lựa chọn cấp điện áp từ hệ thống về nhà máy có thể dựa vào biểu thức kinh ngiệm sau: ( KV) Trong đó : l : là khoảng cách từ hệ thống về nhà máy . P : là công suất tính toán của nhà máy. Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện từ hệ thống về nhà máy là: = ( KV ) Vậy ta chọn cấp điện áp truyền tải cho nhà máy là 35 ( KV ) 4.2.2. Phương pháp chọn máy biến áp : Máy biến áp được chọn dựa theo các tiêu chuẩn sau: Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn cho người sử dụng ,và hiệu quả kinh tế cao. Số lượng máy biến áp được chọn theo yêu cầu cung cấp điện của phụ tải. Bình thường, nếu nhu cầu cung cấp điện không cao thì đặt một máy biến áp trong một trạm biến áp (TBA ) là kinh tế nhất. Còn nếu yêu cầu cung cấp điện của phụ tải cao thì đặt hai máy biến áp trong một TBA là hợp lý nhất. Dung lượng các máy biến áp được chọn theo điều kiện: n.k.S ≥ S Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố môt máy biến áp thì: (n-1). k. k.S ≥ S Trong đó: n : số máy biến áp làm việc song song trong TBA. k: hệ số hiệu chỉnh MBA theo nhiệt độ môi trường. Ta chọn MBA sản suất tại Việt Nam nên k=1. k: hệ số quá tảI sự cố. Chọn k= 1,4 nếu thoả mãn MBA vận hành quá tải không quá 5 ngày đêm, số giờ quá tảI trong một ngày đêm không quá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số tải ≤ 0,93. S: công suất tính toán sự cố. Khi có sự cố một máy biến áp có thể loại bớt một số phụ tải không cần thiết. Giả sử trong mỗi phân xưởng có 30% phụ tải loại 3 . Khi đó ta có S= 0,7. S . 4.2.3. Các phương án chọn biến áp phân xưởng: a) Phương án 1: Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó : 1- Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Kho củ cải đường” và “Kho than”. Tính toán công suất của máy biến áp trong một trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 2- Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng thái và nấu củ cải đường ” và “Bộ phận cô đặc”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 750 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 750 (kVA) là hợp lý. 3- Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng tinh chế ” và “Kho thành phẩm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 4- Trạm biến áp 4 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng sửa chữa cơ khí ” và “Trạm bơm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 560 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. b) Phương án 2: Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó : 1- Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng thái và nấu củ cải đường ” và “Kho củ cải đường”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 630 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 630 (kVA) là hợp lý. 2- Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Bộ phận cô đặc ” và “Kho thành phẩm”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 500 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 3- Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng tinh chế ”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 500 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 560 (kVA) là hợp lý. 4- Trạm biến áp 4 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điện cho “Phân xưởng sửa chữa cơ khí ” ,“Trạm bơm” và “ Kho than”. Tính toán công suất của một máy biến áp trong trạm biến áp: Thay số vào ta có: Ta chọn MBA có công suất là S= 750 (kVA) Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố: Thay số vào ta có: Vậy chọn trạm biến áp gồm 2 MBA làm việc song song có công suất mỗi máy S= 750 (kVA) là hợp lý. 4.2.4. Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng : Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khác nhau, tùy thuộc điều kiện của khí hậu, của nhà máy cũng như kích thước của trạm biến áp. Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất, tránh bụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại. Song trạm biến áp cũng có thể đặt ngoài trời,đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản suất. Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải, như vậy độ dài mạng phân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn. Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo mỹ quan, không ảnh hưởng đến quá trình sản suất cũng như phải thuận tiện cho vận hành, sửa chữa. Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình vận hành. Xác định tâm phụ tải của phân xưởng hoặc nhóm phân xưởng được cung cấp điện từ các trạm biến áp. Ta đã có công thức tổng quát xác định tâm phụ tải : ; ; Với + Slà công suất của phân xưởng thứ i + x; y là toạ độ của phân xưởng thứ i, được cho trên sơ đồ mặt bằng + Z là trục toạ độ tính đến độ cao bố trí của thiết bị so với chiều dài và chiều rộng. Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy, vị trí của các phân xưởng được ghi trong bảng sau ( hàng ngang là ký hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ , hàng dọc là toạ độ của chúng theo trục X và Y ) 1 2 3 4 5 6 7 9 X 32 75 92 105 105 78 49 12 Y 9 9 9 9 21 48 48 51 Từ đó ta có bảng tổng kết về tâm các phụ tải như sau (Trang bên): 4.2.4. Các phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng : 1. Các phương án cấp điện: a) Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu: Đây là phương án đưa trực tiếp đường dây cung cấp 35 (kV) đến từng máy biến áp phân xưởng, và máy biến áp phân xưởng thực hiện hạ điện áp trực tiếp từ 35 (kV) xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Do đó phương án này giảm được vốn đầu tư xây trạm biến áp trung gian, giảm tổn thất và Phương án Tên trạm Vị trí trạm X Y Phương án 1 B1 22,5 28,94 B2 82,7 9 B3 105 11,4 B4 60 48 Phương án 2 B1 59,4 9 B2 95,1 11,85 B3 105 9 B4 44,7 49 nâng cao năng lực truyền tải của mạng điện. Tuy nhiên độ tin cậy của sơ đồ này không cao, thiết bị sử dụng đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao. b) Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian: Theo phương án này, điện áp 35 (kV) từ nguồn tới sẽ được hạ xuống 6 (kV), nhờ biến áp trung gian, và từ đó được đưa tới các trạm biến áp phân xưởng, lại được hạ xuống 0.4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Phương án này có ưu điểm là vận hành an toàn, độ tin cậy cao. Tuy nhiên làm tăng giá thành cho việc xây dung trạm biến áp trung gian và gây tổn hao trên đường dây. Với phương án này, phải chọn trạm biến áp trung gian gồm có hai máy làm việc song song và công suất mỗi máy phải đảm bảo: n.S ≥ S Vậy ta chọn MBATG loại có công suất S = 2500 (kVA). Kiểm tra điều kiện sự cố một máy biến áp: Thay số vào ta có: Vậy ta chọn MBATG có công suất S = 2500 (kVA) là hợp lý. Vị trí đặt TBATG nên để gần với tâm phụ tải tính toán của toàn nhà máy. Có toạ độ (theo tính toán tương tự như trên): X=70,8 Y=22,15 Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm: Theo phương pháp này, điện năng từ hệ thống được đưa về trạm phân phối trung tâm, từ đó điện được đưa tới các trạm biến áp phân xưởng hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 0,4 (kV) cung cấp cho phụ tải. Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản, an toàn hơn phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu mà vẫn đảm bảo tổn thất thấp. Song phương án này có nhược điểm là thiết bị đắt tiền. Từ các phương án đã đưa ra ta có các phương án đi dây như sau (hình vẽ) : 2. Lựa chọn phương án đi dây cho mạng điện phân xưởng: Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loại 2, nên điện cung cấp cho nhà máy được truyền tải bằng đường dây tren không lộ kép. Mạng cao áp nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép. Sơ đồ này có ưu điểm sau: + Độ tin cậy cấp điện cao. + Dễ vận hành , sửa chữa. + Các phân xưởng không bị ảnh hưởng lẫn nhau khi xảy ra sự cố. + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Mặt khác, để đảm bảo mỹ quan các dây dẫn được đặt trong các hào bê tông chìm dưới đất và chạy dọc đường giao thông chính trong nhà máy. 4.3.Tính toán chi tiết cho từng phương án: a) Phương án 1: Phương án này sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống điện đến, hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng và biến áp tổng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) TBATG 2500 35/6,3 3,3 21,5 6,5 0,8 2 270.300 540.600 B1 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B2 750 6,3/0,4 1,3 6,5 5 1,4 2 83.300 166.600 B3 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B4 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp :1.100.200.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức sau: (kWh) Trong đó : + n : số máy biến áp trong trạm. + t : thời gian vận hành của MBA. Với máy vận hành cả năm t=8760 h + τ : thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Do nhà máy làm việc 3 ca (T= 6000 h) và hệ số công suất của nhà máy cosφ = 0,71 nên do đó τ = 4300 h + ∆P, ∆P: tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của máy biến áp + S : công suất tính toán của trạm biến áp + S : công suất định mức của MBA * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: + Tính toán cho trạm biến áp trung gian: Có S = 3708,6 (kVA) S= 2500 (kVA) ∆P = 21,5 (kW) ∆P = 3,3 (kW) Thay vào ta có : (kWh) (kWh) Tính toán tương tự cho các tạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau: (Trang bên) Tên trạm Số máy S (kVA) S (kVA) ∆P (kW) ∆P (kW) ∆A(kWh) TBATG 2 3708,53 2500 21,5 3,3 159538,5 B1 2 853 560 5,34 0,97 43632,4 B2 2 1429,45 750 6,5 1,3 73541,3 B3 2 1025,73 560 5,34 0,97 55513 B4 2 930,74 560 5,34 0,97 48709,1 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 380934,3 (kWh) Chän d©y dÉn vµ x¸c ®Þnh tæn thÊt c«ng suÊt : + Chän c¸p tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng: Do ®­êng d©y cÊp ®iÖn cho nhµ m¸y lµ ng¾n so víi m¹ng l­íi ®iÖn nªn c¸p cao ¸p ®­îc chän theo mËt ®é dßng kinh tÕ J. §èi víi nhµ m¸y s¶n xuÊt ®­êng lµm viÖc 3 ca cã thêi gian sö dông c«ng suÊt lín nhÊt lµ 6000 h, chän c¸p lâi ®ång vµ tra b¶ng ta cã mËt ®é dßng kinh tÕ : J= 2,7. MÆt kh¸c do c¸p tõ TBATG ®Õn c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng ®Òu lµ lé kÐp nªn : Sau khi chän c¸p ta ph¶i kiÓm tra c¸p theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng : Trong ®ã : k: hÖ sè hiÖu chØnh kÓ ®Õn m«i tr­êng ®Æt c¸p, ë ®©y k=1. k: hÖ sè hiÖu chØnh theo sè l­îng c¸p ®Æt trong 1 r·nh. Ở đây, mỗi rãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm. Có k= 0.93. Do khoảng cách từ TBATG đến các trạm biến áp phân xưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp ∆U của dây cáp. + Tiến hành tính toán chi tiết cáp cho từng trạm: a) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B1: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65(A) > I= 2.I = 82,36 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 16 mm và có I= 105 (A) b) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B2: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi, XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 35 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.170 = 158,1(A) > I= 2.I = 133,56 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 35 mm và có I= 170 (A) c) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B3: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2 > I= 2.I = 98,8 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A) d) Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B4: Ta có : Tiết diện kinh tế của cáp : Tra bảng tiết diện dây cáp, ta chọn loại cáp đồng 3 lõi,XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo có tiết diện F = 25 mm và có I= 170 (A) Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2 > I= 2.I = 89,56 (A) Vậy ta chọn cáp có tiết diện F = 25 mm và có I= 140 (A). + Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về các phân xưởng: Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khác nhau giữa các phương án, các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trình tính toán. Với phương án 1 ta không cần tính. Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên, ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau: Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) Đơn giá (10đ/m ) Thành tiền (10đ) TBGTG → B1 316 244 1,47 56 13.664 TBGTG → B2 335 88,5 0,668 175 15.487,5 TBGTG → B3 325 213,5 0,927 110,6 23.613,1 TBGTG → B4 325 138,5 0,927 110,6 15.318,1 Tổng vốn đầu tư dây cáp: 68.082.700 đ + Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây: Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức sau: Trong đó : (Ω) với n là số đường dây đi song song. Từ đó có tổn thất trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là: (kW) Tính toán tương tự cho các đoạn cáp còn lại, ta có kết quả sau : ( Bảng trang bên) Dây cáp F (mm) Chiều dài (m) R (Ω/km) S (kVA) ∆P (kW) TBGTG → B1 316 244 1,47 853 3,328 TBGTG → B2 335 88,5 0,668 1429,45 1,68 TBGTG → B3 325 213,5 0,927 1025,73 2,9 TBGTG → B4 325 138,5 0,927 930,74 1,54 Tổng tổn thất tác dụng trên dây dẫn : ∑∆P = 9,45 (kW) + Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây: Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức : ∆A = ∑∆P.τ (kWh) Với τ là thời gian tổn thất công suất cực đại theo tính toán ta có τ = 4300 h. Từ đó ta có : ∆A =∑∆P.τ = 9,45.4300 = 40635 (kWh) Chi phí tính toán của phương án 1 : Tổng số vốn đầu tư của phương án 1: Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và đường dây. K = K + K= 1.100.200.000 + 68.082.700 = 1.168.282.700 (đ) Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây: ∆A = ∆A + ∆A = 380.934,3 + 40.635 = 421.569,3 (kW) Chi phí tính toán của phương án 1: Z = (a + a). K + c. ∆A = ( 0,1 + 0,2) 1.168.282.700 + 1000. 421.569,3 = 772.054.110 (đ) b) Phương án 2: Phương án này sử dụng TBATG nhận điện từ hệ thống điện đến, hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng. Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0,4 (kV) để cung cấp cho phụ tải. Chọn máy biến áp và xác định tổn thất điện năng ∆A trong các máy biến áp : Như trên đã tính chọn ta có bảng tổng kết kết quả chọn MBA cho các trạm biến áp phân xưởng và biến áp tổng như sau: Tên TBA S (kVA) U/U (kV) ∆P (kW) ∆P (kW) U (%) I (%) SL (Máy) Giá (10đ) Thànhtiền (10đ) TBATG 2500 35/6,3 3,3 21,5 6,5 0,8 2 270.300 540.600 B1 630 6,3/0,4 1,1 6 5 1,4 2 76.200 152.400 B2 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B3 560 6,3/0,4 0,97 5,34 5 1,5 2 65.500 131.000 B4 750 6,3/0,4 1,3 6,5 5 1,4 2 83.300 166.600 Tổng vốn đầu tư cho các trạm biến áp :1.121.600.000 (đ) Để xác định tổn thất ∆A trong các trạm MBA ta dùng công thức đã có ở trên và thực hiện tính toán chi tiết cho từng trạm. * Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp: + Tính toán cho trạm biến áp trung gian: Có S = 3708,6 (kVA) S= 2500 (kVA) ∆P = 21,5 (kW) ∆P = 3,3 (kW) Thay vào ta có : (kWh) (kWh) Tính toán tương tự cho các tạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau: Tên trạm Số máy S (kVA) S (kVA) ∆P (kW) ∆P (kW) ∆A(kWh) TBATG 2 3708,53 2500 21,5 3,3 159538,5 B1 2 1231,2 630 6 1,1 68540,1 B2 2 847,85 560 5,34 0,97 43936,2 B3 2 824,13 560 5,34 0,97 41859,8 B4 2 1335,74 750 6,5 1,3 67103,5 Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp: ∆A = 380978,1 (kWh) Chän d©y dÉn vµ x¸c ®Þnh tæn thÊt c«ng suÊt : + Chän c¸p tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ c¸c tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng: C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n nh­ trªn. + TiÕn hµnh tÝnh to¸n chi tiÕt c¸p cho tõng tr¹m: a) Tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ tr¹m biÕn ¸p B1: Ta cã : TiÕt diÖn kinh tÕ cña c¸p : Tra b¶ng tiÕt diÖn d©y c¸p, ta chän lo¹i c¸p ®ång 3 lâi,XLPE do h·ng FURUKAWA chÕ t¹o cã tiÕt diÖn F = 25 mm vµ cã I= 140 (A) KiÓm tra ®iÒu kiÖn c¸p ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng: 0,93.I= 0,93.140 = 130,2(A) > I= 2.I = 118,48 (A) VËy ta chän c¸p cã tiÕt diÖn F = 25 mm vµ cã I= 140 (A) b) Tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ tr¹m biÕn ¸p B2: Ta cã : TiÕt diÖn kinh tÕ cña c¸p : Tra b¶ng tiÕt diÖn d©y c¸p, ta chän lo¹i c¸p ®ång 3 lâi, XLPE do h·ng FURUKAWA chÕ t¹o cã tiÕt diÖn F = 16 mm vµ cã I= 105 (A) KiÓm tra ®iÒu kiÖn c¸p ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65(A) > I= 2.I = 81,6 (A) VËy ta chän c¸p cã tiÕt diÖn F = 16 mm vµ cã I= 105 (A) c) Tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ tr¹m biÕn ¸p B3: Ta cã : TiÕt diÖn kinh tÕ cña c¸p : Tra b¶ng tiÕt diÖn d©y c¸p, ta chän lo¹i c¸p ®ång 3 lâi,XLPE do h·ng FURUKAWA chÕ t¹o cã tiÕt diÖn F = 16 mm vµ cã I= 105 (A) KiÓm tra ®iÒu kiÖn c¸p ®· chän theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng: 0,93.I= 0,93.105 = 97,65 > I= 2.I = 79,3 (A) VËy ta chän c¸p cã tiÕt diÖn F = 16 mm vµ cã I= 105 (A) d) Tõ tr¹m biÕn ¸p trung gian vÒ tr¹m biÕn ¸p B4: Ta cã : T._.