ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ SỐ 130_CHƯƠNG 4 docx

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
2
2
400
5,206
3. 3.44,357


N
U
I kA
Z
2 2
2.1,8. 2.1,8.5,206 13,253

xk N
i I kA
* Kiểm tra áptômát:
- Loại NS250N có I
cắtN
= 10 kA > I
N1

= 5,206 kA
Vậy các áptômát đã chọn đều thoả mãn điều kiện ổn định động.
* Kiểm tra cáp tiết diện 3 G 10 mm
2
Tiết diện ổn định nhiệt của cáp:
2
. . 6.5,206. 0,4 19,757



qd
F I t mm
Vậy chọn cáp 3 G 10 mm
2
là hợp lý.
c.Lựa chọn thiết bị trong các tủ động lực và dây dẫn 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.
Kết quả chọn áptômát tổng ở các TĐL
Tên PX I
tt
(A) Loại
U
đm
(V)
I
đm
(A)
I

cắtN
(kA)
Số cực
TĐL1 33,128 NC 100H 440 100 6 4
TĐL2 47,069 NC 100H 440 100 6 4
TĐL3 62,792 NC 100H 440 100 6 4
**.Các áptômát đến các thiết bị và nhóm thiết bị trong tủ động lực cũng đ-ợc chọn
theo các điều kiện đã nêu ở phần trên.
VD : chọn áptômát cho đ-ờng cáp từ TĐL1 đến máy phay khoan 7,5kW ,cos = 0,6.
U
đmA
U
đmmạng
= 0,38 kV
7,5
18,992
3.cos . 3.0,6.0,38


tt
dmA tt
dmmang
P
I I A
U
Chọn áptômát loại C60L do hãng Merlin Gerin chế tạo có I
đmA
= 25A; I
cắtN
=

20kA ;
U
đmA
= 440V ; 4 cực.
**.Các đ-ờng cáp chọn theo điều kiện phát nóng cho phép
k
nc
. I
cp
I
tt
Trong đó:
I
tt
- dòng điện tính toán của động cơ
I
cp
- dòng điện phát nóng cho phép t-ơng ứng với từng loại dây, từng tiết diện
k
nc
- hệ số hiệu chỉnh lấy = 1
Và kiểm tra phối hợp thiết bị bảo vệ của cáp khi bảo vệ bằng áptômát:
5,1
.25,1
5,1
dmAkddt
cp
II
I
VD : chọn cáp từ TĐL1 đến máy khoan 7,5kW , cos = 0,6.

I
cp
I
tt
= 18,992 A
A
II
I
dmAkddt
cp
83,20
5,1
25.25,1
5,1
.25,1
5,1

Kết hợp 2 điều kiện trên ta chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS
chế tạo tiết diện 1,5mm
2
với I
cp
= 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.