thiết kế hệ thống điện cho phân xưởng cơ khí, chương 11 ppsx

CHNG 11:
Thiết kế chi tiết cho ph-ơng án đ-ợc chọn
1. Chọn đ-ờng đây từ hệ thống điện về TPPTT.
Đ-ờng dây cung cấp điện từ hệ thống về TPPTT của nhà máy dài
15 km sử dụng đ-ờng dây trên không, dây nhôm lõi thép, lộ kép.
* Với mạng cao áp có T
max
lớn , dây dẫn đ-ợc chọn theo mật độ
dòng điện kinh tế j
kt
, với dây dẫn AC có thời gian sử dụng công
suất lớn nhất T
max
= 3960 h , ta có j
kt
= 1,1 A/mm
2
.
Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn:
I
tt nm
=
dm
ttnm
U
S
.3.2
=
35.3.2
12999,84
= 107,2 (A).

Tiết diện kinh tế:
F
tkt
=
kt
ttnm
j
I
=
1,1
2,107
= 97,5 mm
2
.
Chọn dây AC-95 có I
cp
= 330 A.
* Kiểm tra dây theo sự cố đứt 1 dây:
I
sc
= 2.I
tt nm
= 2.107,2 = 214,4 A
I
sc
= 214,4 < I
cp
= 330 A
* Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
Với dây dẫn AC-95 có khoảng cách trung bình hình học D

tb
=
5 m có các thông số kỹ thuật r
0
= 0,33 /km ; x
0
= 0,429 /km.
U =
dm
ttnmttnm
U
XQRP

=
35
9789341,91.2,4759040,17.2,

.10
3
= 1,43kV
Với
U
cp
= 5%.U
dm
= 5%.35 = 1,75 kV > U
Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Vậy chọn dây AC-95.
2. Sơ dồ trạm phân phối trung tâm
Trạm phân phối trung tâm là nơi nhận điện trực tiếp từ hệ

thống về để cung cấp cho nhà máy, do đó việc lựa chọn sơ đồ nối
dây của trạm có ảnh h-ởng lớn và trực tiếp đến việc bảo đảm cung
cấp điện liên tục cho phụ tải. Sơ đồ cần phỉa thoả mãn các yêu cầu
cơ bản nh- thuận tiện trong việc vận hành và xử lý sự cố, hợp lý về
kinh tế trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trạm phân phối
trung tâm đ-ợc cung cấp bởi đ-ờng dây hai mạch có 1 thanh góp
phân đoạn, giữa hai phân đoạn liên lạc bằng 1 máy cắt hợp bộ.
Trên mỗi phân đoạn thanh góp đặt một máy biến áp đo l-ờng ba
pha năm trụ có cuộn tam giác hở báo trạm đất 1 pha trên cáp 35
kV. Để chông sét từ đ-ờng dây truyền vào trạm ta đặt chống sét
van trên các phân đoạn thanh góp. Máy biến dòng đ-ợc đặt trên tất
cả các lộ vào ra của trạm làm nhiệm vụ biến dòng điện lớn ( sơ cấp
) thành dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn 5 A để cung cấp cho các dụng
cụ đo l-ờng và bảo vệ.
3. Tính toán ngắn mạch và lựa chọn các thiết bị điện:
2.1. Tính toán ngắn mạch
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 ba pha Sơ đồ nguyên lý và sơ
đồ thay thế để tính toán ngắn mạch đ-ợc thể hiện trên hình d-ới
đây.
Để lựa chọn kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện cần tính toán
các điểm ngắn mạch sau:
- Để chọn khí cụ điện cho cấp 35 kV, ta cần tính cho điểm
ngắn mạch N tại đầu đ-ờng dây trên không ĐDK để kiểm tra máy
cắt và thanh góp ở đây ta lấy S
N
= 250 MVA.
- Để chọn khí cụ điện cho cấp 10 kV :

+ Phía cao áp trạm biến áp phân x-ởng, cần tính cho điểm
ngắn mạch N
i
tại thanh cái cao áp để chọn và kiểm tra cáp, tủ cao
áp các trạm
+ Cần tính điểm
'
i
N ở đầu các đ-ờng cáp để kiểm tra các máy
cắt 10 kV
- Sơ đồ nguyên lý :

-
Sơ đồ thay thế .
Chän S
cb
= 100 MVA, U
cb
= U
tb
c¸c cÊp.
X
HT
=
250
100

N
cb
S

S
=0,4
R
d
=
2
1
r
0
l =
2
1
0,33.15=2,48   r
d
=
22
37
100.48,2
.

cb
cbd
cb
d
U
SR
Z
R
=0,18
X

d
=
2
1
x
0
l =
2
1
.0,429.15 = 3,22   x
d
=
22
37
100.22,3
.

cb
cbd
cb
d
U
SX
Z
X
=0,26
R
c
=
c

lr
2
1
0
 r
c
=
2
0
2
.2

cb
cbc
cb
cbc
U
Slr
U
SR
 Víi U
cb
= 10,5 kV
X
c
=
c
lx .
2
1

0
 x
c
=
2
0
2
.2

cb
cbc
cb
cbc
U
Slx
U
SX

KÕt qu¶ tÝnh to¸n ghi trong b¶ng
§-êng
d©y
F,
mm
2
L,
km
x
0
/km
r

0
/km
r
C
,

x
c
,

Z
c

§DK AC -
95
15 0,33 0,429 0,18 0,26 0,316
TPPTT-B
1
2(3x50) 0,21 0,494 0,052 0,005 0,047 0,047
TPPTT -
B
2
2(3x50) 0,22 0,494 0,054 0,005 0,049 0,049
TPPTT -
B
3
2(3x50) 0,14 0,494 0,035 0,002 0,031 0,031
TPPTT -
B
4

2(3x50) 0,11 0,494 0,027 0,001 0,025 0,025
TPPTT -
B
5
2(3x50) 0,12 0,494 0,03 0,002 0,027 0,027
TPPTT -
B
6
2(3x50) 0,16 0,494 0,04 0,003 0,036 0,036
TPPTT –
B
7
2(3x50) 0,25 0,494 0,062 0,007 0,056 0,056
Bảng 3.21. Giá trị tổng trở của các đ-ờng dây để tính ngắn mạch
* Tính ng
n mch ti các im:
Tính ng
n mch ti im N.
S :
I

=
ht
X
1


I

(kA)=I

.
37.3.4,0
100
.3

cb
cb
U
S
=3,9 kA.
Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích đ-ợc tính theo biểu thức:
i
xk
= 1,8. 2 .I
N
(kA)
i
xk
= 1,8. 2 .3,9 = 9,93 kA
Tính ng
n mch ti im N
S :
I

=
316,04,0
11

dHT
ZX
= 1,4

I

(kA)=I

.
37.3
100
.4,1
.3

cb
cb
U
S
=2,18 kA.
Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích đ-ợc tính theo biểu thức:
i
xk
= 1,8. 2 .I
N
(kA)
= 1,8.
2
.2,18 =5,55 kA
c/ Tớnh ng

n mch ti N
i
S :
Z
i
= X
HT
+ Z
d
+ Z
c
I

=
i
Z
1


I

(kA)=I

.
cb
cb
U
S
.3
kA trong đó U

cb
= 10,5 kV
Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích đ-ợc tính theo biểu thức:
i
xk
= 1,8. 2 .I
N
(kA)
Kết quả tính trị số các dòng ngắn mạch trong bảng 3.22.
Điểm ngắn
mạch
Tổng trở

I
cb
kA
I
N
kA
I
xk
kA
N 0,4 1,56 3,9 9,93
N 0,716 1,56 2,18 5,55
N
1
0,763 5,5 7,21 18,35
N
2
0,747 5,5 7,36 18,74

N
3
0,747 5,5 7,36 18,74
N
4
0,741 5,5 7,42 18,9
N
5
0,743 5,5 7,40 18,84
N
6
0,752 5,5 7,31 18,62
N
7
0,772 5,5 7,12 18,14
Bảng 3.22. Trị số các dòng ngắn mạch
2.2. Lựa chọn thiết bị điện
* Máy cắt:
Chọn máy 8DC11 của hãng Siemens, cách điện SF6, không
bảo trì có các thông số nh- sau:
Loại máy
I
đm
U
đm
I
cắt
I
cắt
A kV kA kA

8DC11 1250 36 25 63
Bảng 3.23. Thông số kỹ thuật của máy cắt 8DC11
Kiểm tra:
U
đmMC
= 36 kV U
đm
= 35 kV
I
đmMC
= 1250 A I
lvmax
= 2. I
ttnm
= 2.214,44 = 428,88 A
Dòng điện ổn định cho phép:
I
câtmax
= 63 kA I
xk
= 5,55 kA
* Thanh dẫn: Thanh dẫn chọn v-ợt cấp nên không cần kiểm tra ổn
định động.
* Máy biến điện áp BU:
U
đmBU
U
đmnm
= 35 kV
Chọn loại BU 3 pha 5 trụ 4MS36 kiểu hình trụ do hãng Siemens

chế tạo.
U
đm
(kV) 36
U chịu đựng tần số công nghiệp
1, kV
70
U chịu đựng xung 1,2/50 s, kV 170
U
1đm
, kV
35/
3
U
2đm
, kV
120/
3
Tải định mức, VA 400
Bảng 3.24. Thông số kỹ thuật của máy 4MS36
* Máy biến dòng điện BI:
U
đmBI
U
đmmạng
= 35 kV
Dòng điện sơ cấp định mức: I
1đmBI
I
lvmax

= 428,88 A
Chọn máy BI 4ME16 do hãng Siemens chế tạo.
U
đm
, kV 36
U chịu đựng tần số công nghiệp
1 , kV
70
U chịu đựng xung 1,2/50 s, kV 170
I
1đm
, A 5-1200
I
2đm
, A 1 hoặc 5
I
ôđnhiệt 1s
, kA 80
I
ôđ động
, kA 120
Bảng 3.25. Thông số kỹ thuật của máy 4ME16
* Chống sét van:
Chống sét van đ-ợc lựa chọn theo cấp điện áp 35 kV. Chọn
loại chống sét van do hãng COOPER chế tạo có U
đm
= 30 kV, loại
giá đỡ ngang AZLP501B30
4. Sơ đồ trạm biến áp phân x-ởng.
Các trạm biến áp phân x-ởng đều đạt 2 máy biến áp của nhà máy

chế tạo thiết bị điện Đông Anh. Vì các trạm biến áp đặt rất gần
trạm phân phối trung tâm nên phía cao áp của các trạm chỉ cần đặt
cầu chì và dao cách ly. Để hạn chế dòng ngắn mạch về phía hạ áp
của trạm và làm đơn giản cho việc bảo vệ ta lựa chọn ph-ơng thức
cho hai máy biến áp làm việc độc lập ( Aptomat phân đoạn thanh
cái hạ áp của 2 máy th-ờng ở trạng thái cắt) chỉ khi nào một máy
biến áp bị sự cố mới sử dụng áptomát phân đoạn để cấp điện của
phụ tải của phân đoạn đi với máy biến áp sự cố.
4.1. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly cao áp
Ta sẽ dùng chung dao cách ly cao áp cho tất cả các trạm để
dễ dàng cho việc mua sắm lắp đặt và thay thế. Dao cách ly đ-ợc
chọn theo các yêu cầu sau:
U
đmDCL
U
đmmạng
= 35 kV
I
đmDCL
I
lvmax
= 2. I
ttnm
= 428,88 A
Dòng điện ổn định cho phép: I
đmDCL
I
xkmax
= 18,9 kA
Chọn dao cách ly 3DC do hãng Siemens chế tạo.

U
đm
, kV I
đm
, A I
Nt
, kA I
Nmax
, kA
36 630-2500 20-31,5 50-80
Bảng 3.26. Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC
4.2. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp
Dùng chung một loại cầu chì cao áp cho tất cả các trạm biến
áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt và thay thế. Cầu chì đ-ợc
chọn theo yêu cầu sau:
U
đmCC
U
đmmang
= 35 kV
Dòng điện định mức I
đmCC
I
lv max
=

35.3
1600.4,1
.3
.

max
dmBA
BAdmqt
U
Sk
36,95 A
Dòng cắt định mức I
đmcắt
I
Nmax
= I
N4
= 7,42 kA
Chọn loại cầu chì 3GD1- 606 5B do Siemens chế tạo.
U
đm
, kV I
đm
, A I
cắtN
, kA I
cắtmin
, A
36 32 31,5 315
Bảng 3.27 Thông số kỹ thuật của cầu chì 3GD1-606-5B
4.3. Lựa chọn và kiểm tra áptomát.
Aptomát chọn theo các điều kiện sau:
* Đối với Aptomat tổng và Aptomat phân đoạn, dùng 3 aptomat
trên mộẩttmj biến áp.
Điện áp định mức U

đmA
U
đmmang
= 0,38 kV
Dòng điện định mức I
đmA
I
lvmax
=
38,0.3
1600.4,1
.3
.
max
dmm
BAdmqt
U
Sk
3403,3 A
Chọn Aptomat loại M40 do hãng Merlin Gerin chế tạo
Số cực I
đm
, A U
đm
, V I
cắtN
, kA
3 4000 690 75
Bảng 3.28. Thông số kỹ thuật của aptomat M40
4.4. Lựa chọn thanh góp

Các thanh góp đ-ợc lựa chọn theo dòng điện phát nóng cho
phép, để đơn giản ở đây ta chỉ chọn với tuyến cáp có dòng ngắn
mạch lớn nhất.