MỞ ĐẦU Ngày nay, điện thứ thiết yếu tham gia vào lĩnh vực sống từ công nghiệp đến sinh hoạt Bởi điện có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác (nhiệt, cơ, hoá…) dễ dàng truyền tải phân phối Chính điện ứng dụng rộng rãi Điện nguồn lượng ngành công nghiệp, điều kiện quạn trọng để phát triển đô thị khu dân cư Vì lí lập kế hoạc phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện phải trước bước, nhằm thoả mãn nhu cầu điện giai đoạn trước mắt mà dự kiến cho phát triển tương lai Điều đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện an toàn, tin cậy để sản xuất sinh hoạt Đặc biệt theo thống kê sơ điện tiêu thụ xí nghiêp chiếm tỉ lệ 70% điện sản xuất Điều chứng tỏ việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp phận hệ thống điện khu vực quốc gia, nằm hệ thống lượng chung phát triển theo quy luật kinh tế quốc dân Ngày công nghiệp ngày phát triển nên hệ thống cung cấp điện xí nghiệp, nhà máy phức ạp bao gồm lưới điện cao áp (35-500kV), lưới điện phân phối (6-22kV), lưới điện hạ áp phân xưởng (220-380-600V) Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hoài hoà yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc phải đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tương lai Để thiết kế đòi hỏi người kĩ sư phải có tay nghề cao kinh nghiệm thực tế, tầm hiểu biết sâu rộng thiết kế việc làm khó Đồ án môn học kiểm tra khảo sát trình độ sinh viên giúp cho sinh viện có vốn kiến thức định cho công việc sau Trong trình làm đồ án, em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo, đặc biết cám ơn thầy giáo Trần Quang Khánh hướng dẫn tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên : Mục Lục Trang Lời nói đầu Mục lục Đề Chương Tính toán phụ tải 1.1 Phụ tải chiếu sáng 1.2 Phụ tải động lực 1.3 Tổng hợp phụ tải Chương Lựa chọn phương án cấp điện cho xưởng 2.1 Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng 2.2 Chọn công suất số lượng máy biến áp 2.3 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu Chương Lựa chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ nối điện 3.1 Chọn tiết diện dây dẫn mạng điện động lực , mạng chiếu sáng 3.2 Tính toán ngắn mạch 3.3.Chọn thiết bị bảo vệ đo lường 1.Chọn thiết bị phân phối phía cao áp 2.Chọn thiết bị phân phối phía hạ áp Chương Thiết kế trạm biến áp 4.1.Trạm biến áp phân phối 1.Kiểu trạm biến áp Tính toán nối đất tram biến áp 4.2 Sơ đồ nguyên lý 4.3.Mặt mặt cắt trạm biến áp Bản vẽ Mặt phân xưởng với bố trí thiết bị Sơ đồ nguyên lý mạng điện có rõ mã hiệu tham số thiết bị chọn Sơ đồ trạm biến áp gồm : sơ đồ nguyên lý , sơ đồ mặt mặt cắt trạm biến áp 11 14 14 15 17 19 21 23 30 32 32 CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Trong phân xưởng sửa chữa khí bố trí 33 thiết bị, công suất thiết bị khác nhau, thiết bị có công suất lớn 20kW(Thiết bị để bánh răng) song có nhiều thiết bị công suất nhỏ (cỡ vài kW) Phần lớn thiết bị có chế độ làm việc dài hạn, có máy hàn có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Những đặc điểm cần lưu ý phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính toán lưạ chọn phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng 1.1 Xác định phụ tải tính toán nhóm phụ tải Phụ tải tính toán phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán đột nóng thiết bị lên tới nhiết độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính toán đảm bảo an toàn cho thiết bị mặt phát nóng.Phụ tải tính toán sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện 1.1.1 Phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sáng chung: Pcsc h = P0 F = 20.(20.50) = 20(kW) Vì dùng bóng đèn sợi đốt nên hệ số cosφ=0,8 1.1.2 Phụ tải động lực Phân nhóm phụ tải phân xưởng khí - sửa chữa Trong nhóm phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất thiết bị làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm theo nguyên tắc sau: - Các thiết bị điện nhóm nên ngần để giảm chiều dài đường dây hạ áp.Nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng - Chế độ làm việc thiết bị điện nhóm nên giống để tính toán xác thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm - Tổng cống suất nhóm nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thường ≤ (8÷12) Tuy nhiên thường khó thoả mãn tất nguyên tắc Do người ta thiết kế phải tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể phụ tải để lựa chọn phương án phù hợp phương án Trước tính toán cần qui phụ tải làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại chế độ làm việc làm việc dài hạn , theo công thức : P = Pđặt ε , kW Chuyển động sang chế độ dài hạn: P2 = P2dm ξ % = 2, 25% = 1,1(kW ) Dựa vào nguyên tắc phân nhóm điện kết phân nhóm phụ tải trình bày theo bảng bảng 1.1 Kí hiệu P Sdm In TT Tên nhóm thiết bị (kW) Cosφ (kVA) (A) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) NHÓM 1 Búa để rèn 15 0,6 25 37,98 10 11 Búa để rèn Máy hàn Lò chạy điện Máy ép ma sát Lò điện để hóa cứng linh kiện Lò điện để hóa cứng linh kiện Thiết bị để bánh Thiết bị cao tần Máy ép ma sát Máy nén khí 7 10 11 (1) Búa để rèn Máy hàn Lò chạy điện Lò chạy điện Lò điện để hóa cứng linh kiện Lò điện để hóa cứng linh kiện Thiết bị để bánh Thiết bị cao tần Máy ép ma sát Máy ép ma sát Máy nén khí (2) Cộng theo nhóm 0,6 0,35 0,6 0,6 0,6 06 20 10 2,4 0,6 0,6 0,6 0,6 Cộng theo nhóm 1 15 1,1 10 72,6 NHÓM 15 1,1 3 4 7 (3) 20 10 10 2,4 (4) 68,5 0,6 0,35 0,6 0,6 0,6 25 3,14 3,33 16,67 37,98 4,77 5,06 25,33 3,33 5,06 3,33 33,33 3,33 16,67 5,06 50,66 5,06 25,33 6,08 123,6 208,37 25 3,14 3,33 3,33 37,98 4,77 5,06 5,06 3,33 5,06 3,33 33,33 3,33 16,67 16,67 (6) 5,06 50,66 5,06 25,33 25,33 6,08 (7) 175,45 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 (5) 115,46 (tiếp theo bảng 1.1) Búa để rèn Máy hàn Lò điện để hóa cứng linh kiện Lò điện để hóa cứng linh kiện Thiết bị để bánh Thiết bị cao tần Thiết bị cao tần Máy ép ma sát Máy ép ma sát 10 11 NHÓM 15 1,1 4 0,6 0,35 0,6 20 2 10 10 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Máy nén khí 2,4 0,6 Máy nén khí Cộng theo nhóm 2,4 68,9 0,6 I dm = Sdm P S dm = cosϕ 3.U lấy U = 0,38 kV Sau ta tính toán cho nhóm phụ tải: 37,98 4,77 3,33 5,06 3,33 33,33 3,33 3,33 16,67 5,06 50,66 5,06 5,06 25,33 16,67 25,33 4 117,13 6,08 6,08 176,46 0,6 6 7 Trong ta có: 25 3,14 TT Tên nhóm thiết bị Số P cosφ hiệu (kW) Sdm Idm (kVA) (A) ksd NHÓM 1 Búa để rèn 15 0,6 25 37,98 0,16 Búa để rèn 15 0,6 25 37,98 0,16 Máy hàn 1,1 0,35 3,14 4,77 0,3 Máy hàn 1,1 0,35 3,14 4,77 0,3 Lò chạy điện 0,6 3.33 5,06 0,16 Lò điện để hóa cứng 0,6 3,33 5,06 0,16 3,33 5,06 0,16 33,3 50,66 0,16 linh kiện Lò điện để hóa cứng 0,6 linh kiện Thiết bị để bánh 20 0,6 Thiết bị cao tần 0,6 3,33 5,06 0,16 10 Máy nén khí 2,4 0,6 6,077 0,16 11 Máy ép ma sát 10 0,6 16,67 25,32 208,37 0,16 Cộng theo nhóm 72,6 123,6 ∑Pi.ksdi Bảng 1.2 Theo phương pháp hệ số nhu cầu ta có: k sd ∑ = ∑ Hệ số sử dụng tổng hợp: Ta thấy k sd ∑ < 0, Xét: Pi k sdi 11,924 = = 0,164 72,6 ∑ Pi Pmax 20 = = 10(kW ) 2 Các thiết bị thuộc nhóm n1 là:búa để rèn,máy ép ma sát thiết bị để bánh P1 ≥ Các giá trị tương đối: n* = n1 = = 0,364 n 11 P* = ∑ Pn1 11 ∑ P∑ = 2.15 + 20 + 10 = 0,826 (kW) 72,6 Ta có: * nhd = 0,95 P*2 (1 − P* )2 + n* − n* = 0,95 0,8262 (1 − 0,826)2 + 0,364 − 0,364 = 0,507 * nhd = nhd n = 0,507.11 = 5,577 Suy ra: Từ ta có hệ số nhu cầu: knc = k sd ∑ + − k sd ∑ nhd = 0,164 + − 0,164 = 0,523 5,577 Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl1 = knc ∑ Pi = 0,523.72,6 = 37,97( kW ) Hệ số công suất phụ tải động lực: cosϕtb1 = ∑ Pi cosϕi 0,6.(2.15 + 4.2 + 20 + 10 + 2, 4) + 2.1,1.0,35 = = 0,592 P 72,6 ∑ i ⇒ sin ϕtb1 = 0,806 Công suất biểu kiến: Sdl1 = Pdl1 37,97 = = 64,139 ( kVA ) cosϕtb1 0,592 Từ ta có công suất phản kháng: Qdl1 = Sdl1.sin ϕtb1 = 64,139.0,806 = 51,696 ( kVAr ) ⇒ Sdl1 = 37,97 + j 51,696 ( kVA ) 2.Nhóm Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.3: Bảng 1.3 TT Tên nhóm thiết bị Số P Cosφ hiệu (kW) Sdm Idm (kVA) (A) 25 3,14 37,98 4,77 ksd NHÓM Búa để rèn 15 0,6 Máy hàn 1,1 0,35 0,16 0,3 ∑Pi.ksdi 11,11 Lò chạy điện 0,6 3,33 5,06 0,16 Lò chạy điện 0,6 3,33 5,06 0,16 Lò điện để hóa cứng 0,6 3,33 5,06 0,16 3,33 5,06 0,16 linh kiện Lò điện để hóa cứng 0,6 linh kiện Thiết bị bánh 20 0,6 33,33 50,66 0,16 Thiết bị cao tần 0,6 3,33 5,06 0,16 Máy ép ma sát 10 0,6 16,67 25,33 0,16 10 Máy ép ma sát 10 0,6 16,67 25,33 0,16 11 Máy nén khí 2,4 0,6 6,08 175,45 0,16 Cộng theo nhóm 68,5 115,46 k sd ∑ = 0,162 Hệ số sử dụng tổng hợp: Tương tự nhóm 1,ta xét: Pmax 20 = = 10(kW ) 2 P2 ≥ Các thiết bị thuộc nhóm n2 là:búa để rèn,máy ép ma sát thiết bị để bánh Các giá trị tương đối: n* = n2 = = 0,364 n 11 P* = ∑ Pn 11 ∑ P∑ = 2.10 + 20 + 15 = 0,803 (kW) 68,5 Ta có: * nhd = Suy ra: 0,95 P*2 (1 − P* )2 + n* − n* = 0,95 0,8032 (1 − 0,803) + 0,364 − 0,364 * nhd = nhd n = 0,519.11 = 5,709 = 0,519 Từ ta có hệ số nhu cầu: knc = k sd ∑ + − k sd ∑ nhd = 0,162 + − 0,162 = 0,519 5,709 Tổng công suất phụ tải động lực: Pdl = knc ∑ Pi = 0,519.68,5 = 35,55(kW ) Hệ số công suất phụ tải động lực: cosϕtb = ∑ Pi cosϕi (15 + 5.2 + 20 + 2.10 + 2, 4)0,6 + 1,1.0,35 = = 0,596 68,5 ∑ Pi ⇒ sin ϕtb = 0,803 Công suất biểu kiến: Sdl = Pdl 35,55 = = 59,648 ( kVA ) cosϕtb 0,596 Từ ta có công suất phản kháng: Qdl = Sdl sin ϕtb = 59,648.0,803 = 47,897 ( kVAr ) ⇒ Sdl = 35,55 + j 47,897 ( kVA ) 3.Nhóm Số liệu phụ tải nhóm cho bảng 1.4: U IN = ( Rc + RB ) + ( X c + X B ) 400 = (12,87 + 19,91) + (2, 018 + 48) = 3,86(kA) Muốn ổn định nhiệt dòng ngắn mạch,tiết diện cáp phải thỏa mãn điều kiện: F ≥ α I N t = 6.3,86 0,5 = 16,38mm Vậy chọn cáp 25m m hợp lí -Tương tự với đoạn từ:MBA tới TDL2 TDL3,ta có bảng: I tt (A) TDL I cp ( A) I N ( kA) F ( mm ) Điều Kiện 86,1 95,67 3,05 22 Thỏa mãn 68,4 68,4 2,08 16 Thỏa mãn c.Chọn cáp từ tủ phân phối tới động cáp đồng lõi,vỏ PVC,đặt ngầm rãnh Chọn cáp kéo từ tủ động lực nhóm tới động 5: I tt = I dm1 = Pdm 20 = = 48,11( A) 3.U dm cosα 3.0, 4.0, Xét điều kiện: I cp ≥ I tt 48,11 = = 60,14( A) K1.K 1.0,8 I cp ≥ I dc 125 = = 52, 08( A) α K1.K 1.0,8.3 Chọn cáp PVC 10 mm có I cp =65(A).(Cường độ dòng chảy lấy từ phần chọn cầu chì bảo vệ) Kiểm tra có cố ngắn mạch xảy ra: Với dây cáp chọn có: x0 = 0,1Ω / km; r0 = 1,83Ω / km (với cáp,chúng ta lấy x0 = 0, 08 ÷ 0,1 Ω / km ,Giáo trình cung cấp điện) Z c = l ( x0 + jr0 ) = 10, 76.(1,83 + j 0,1) = 19, + j1, 076(mΩ) Dòng ngắn mạch có trị số: IN = = U tb ( Rc + RB + Rd ) + ( X c + X B + X d ) 400 (12,87 + 19,91 + 19, 7) + (2, 018 + 48 + 1, 076) = 3, 2(kA) Muốn ổn định nhiệt dòng ngắn mạch,tiết diện cáp phải thỏa mãn điều kiện: F ≥ α I N t = 6.3, 0,5 = 13,58mm Như dây dẫn chọn không thỏa mãn,chọn dây khác có tiết diện:14 mm Kiểm tra điều kiện trên,ta thấy chọn dây cáp phù hợp Với nhánh khác làm tương tự,ta có bảng: Bảng 3.1 Đoạn Dây D1-7 D1-7 D1-2-6 D1-3-4 D1-5 D1-4-8 D2-2-3 D2-5 D2-6 D2-3 D2-7 D2-4 D2-8-4 D2-1-7 D3-5 D3-6-8 D3-7 D3-4 D3-6-8 D3-1 D3-4-2 D3-7 I dm A 25,32 25,32 9,83 10,13 50,64 11,14 9,35 48,11 5,06 5,06 24,06 4,81 10,58 60,14 50,64 10,58 25,33 4,81 10,58 37,98 9,84 25,32 I dc A 60 60 15 15 125 20 15 125 15 15 60 15 20 125 125 20 60 15 20 80 15 60 F ( mm ) Icpmax A 29,79 31,65 11,56 10,13 63,31 10,98 10,92 56,6 5,88 5,62 24,06 11,76 66,82 50,64 14,11 33,77 6,67 11,76 50,64 9,84 33,76 Đáp ứng 3,5Thỏa mãn 3,5 thoả mãn thoả mãn thoả mãn 10 thoả mãn thoả mãn 2thoả mãn 10thoả mãn 2thỏa mãn 2thoả mãn 2,5thoả mãn 2thoả mãn 2thoả mãn 11thoả mãn 8thoả mãn 2thoả mãn 3,5thoả mãn 2thoả mãn 2thoả mãn 8thoả mãn 2thoả mãn 3,5thoả mãn Theo bảng tính tất dây dẫn mạng đông lực có thiết diện thoả mãn điều kiện dòng điện cho phép 3.2 Tính toán ngắn mạch : Ngắn mạch cố nghiêm trọng hệ thống điện Dòng điện xảy ngắn mạch lớn , làm phát nhiệt lớn , phá hỏng thiết bị Vì việc tính ngắn mạch có ý nghĩa quan trọng , kết tính sở cho việc chọn thiết bị bảo vệ kiểm tra ổn định nhiệt dây giúp cho làm việc an toàn , bảo vệ tính mạng người tài sản Các điểm cần tính ngắn mạch : N1 : Ngắn mạch hạ áp trạm biến áp để kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt N2 : tủ động lực đại diện xa tủ để kiểm tra aptômát nhánh N3 : động đại diện xa động để kiểm tra aptômát cho động 22kV N1 0,4kV N2 N3 HT N3 HT X HT Z BA Z BA− DL Z DL 3− DC1 Hình 4.1 : Các vị trí tính ngắn mạch sơ đồ thay Xác định điện trở phần tử , tính hệ đơn vị có tên Chọn Ucb = 0,4 kV Coi Tính ngắn mạch N1 : Xác điện trở đến điểm ngắn mạch : Zk1 = ZBA = 19,912 + 482 10−3 = 51,97.10−3 Ω Do dòng ngắn mạch pha : I(3) k1 = U cb 400 = ×103 = 4,4.103 A 3.Zk1 3.51,97 Dòng điện xung kích : ixk1 = kxk I(3) 4,4 = 7,47 kA k1 = 1,2 Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk2 = qxk I(3) k = 1,09.4,4 =4,796 kA Trong : kxk : hệ số xung kích , phụ thuộc tỷ số X/R , xác định theo bảng 7.pl.BT [ tài liệu ] , ngắn mạch sau máy biến áp nên lấy 1,2 qxk : xác định gần theo bảng 7.pl.BT [ tài liệu ] , hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch , lấy 1,09 Tính ngắn mạch N2 : Dây dẫn từ MBA tới tủ động lực có r0 = 1,15 Ω /km , x0 = 0,09 Ω /km (pl.22 giáo trình cung cấp điện)dài 42,7 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : R BA − đl3 = 1,15.42, 7.10−3 = 49,105.10 −3 Ω X Ba − đl3- = 0, 09.42, 7.10−3 = 3,84.10 −3 Ω Điện trở đến điểm ngắn mạch : Zk2 = ZBA +ZBA-DL3 = (19,91 + 49,105) + (48 + 3,84) 10−3 = 86,32.10 −3 Ω Dòng ngắn mạch pha : U cb 400 I(3) = ×103 = 2,68 kA k2 = 3.Zk 3.86,32 Dòng điện xung kích : ixk2 = kxk I(3) 2,68 =4,55 kA k = 1,2 Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk2 = qxk I(3) k = 1,09.2,68 = 2,92 kA Trong : kxk = 1,2 , qxk = 1,09 tra bảng 7.pl [ tài liệu ] hệ số phụ thuộc vị trí ngắn mạch Trong trường hợp mạng điện hạ áp Nhận thấy giá trị dòng ngắn mạch tính N2 có giá trị xấp xỉ giá trị tính điểm ngắn mạch N1 , điện trở điện kháng đoạn dây từ biến áp đến tủ phân phối nhỏ Tính ngắn mạch N3 : Dây dẫn từ tủ động lực tới động có r0 = 2,31 Ω /km , x0 = 0,1 Ω /km dài 72,3 m Do điện trở điện kháng đoạn dây : XDl3-đc1 = 0,1.72,3.10-3 = 7,23.10-3 Ω Do tổng trở ngắn mạch đến điểm N2 : Zk3 = ZBA +ZBA-Dl3 + ZDl3-đc1 = (19,91 + 49,105 + 167,013) + (48 + 3,84 + 7,23) 10 −3 = 243,31.10−3 Ω Dòng ngắn mạch pha : U cb 400 I(3) = = ×103 = 0,949 kA k3 3.Zk1 3.243,31 Dòng điện xung kích : ixk3 = = kxk I(3) 0,949 = 1,61 kA k3 = 1,2 Giá trị hiệu dụng dòng xung kích : Ixk3 = qxk I(3) k3 = 1,09.0,949 = 1,03 kA 3.3 Chọn thiết bị bảo vệ đo lường Trong trình làm việc, thiết bị điện chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố tác động từ bên lẫn bên thiết bị: Các yếu tố bên gồm: Chế độ điện áp, chế độ nhiệt, dao động điện từ Các yếu tố tác động bên gồm: Các điều kiện khí tượng thuỷ văn, địa lý, tự nhiên Độ tin cậy hệ thống điện phụ thuộc vào trạng thái thiết bị phần tử riêng biệt Vì thiết bị cần lựa chọn kiểm trảơ chế độ khác để chúng làm việc chắn tin cậy tác động khác nhiều yếu tố Thông thường thiết bị lựa chọn theo chế độ bình thường kiểm tra theo chế độ cố Cùng với yêu cầuvề kĩ thuật thiết bị phải đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật, xác định phương án tối ưu Trong giới hạn chương trình ta xét cách lựa chọn thiết bị tiêu kỹ thuật Các thiết bị phục vụ cho việc bảo vệ mạch điện , hỗ trợ cho mạch điện làm việc tin cậy , an toàn , giúp cho việc đo lường xác Theo số liệu cho đề ta có thời gian cắt tk = 2,5s 3.3.1.Chọn thiết bị phân phối phía cao áp : +Cầu chảy cao áp : Cầu chảy cao áp giúp ngắt điện xảy cố phía cao Cầu chảy rơi có cố giúp dễ phát Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp : Stt 130,45 = Ilv = = 3,42 A 3.U C 3.22 Nên chọn cầu chảy cao áp hãng SIEMENS chế tạo ( cầu chảy tương đương loai ПKT Liên Bang Nga chế tạo ) có Un = 22kV , dòng định mức In = 5A ( Tra bảng 20.d.pl ) [ Bài tập cung cấp điện ] 3.3.2 Chọn thiết bị phân phối phía hạ áp : a.Chọn máy biến dòng : Phuc vụ cho công tơ tổng việc đo đếm điện tiêu thụ Vì phân xưởng - Biến dòng cho công tơ tổng : Dòng làm việc chạy đoạn dây tổng ( dòng chạy đoạn từ máy biến áp đến tủ phân phối ) xác định mục Ilv = 188,288A Căn vào ta chọn máy biến dòng loại TKM – 0,5 ( bàng 27.pl) [ tài liệu ] có điện áp định mức : 0,5 kV , dòng định mức phía sơ cấp 400A , hệ số biến dòng ki = 400/5 = 80 , cấp xác : 5% , công suất định mức phía nhị thứ : 5VA Công tơ làm việc bình thường dòng điện nhị thứ phụ tải cực tiểu lớn dòng sai số 10% ( I10% = 0,1.5 = 0,5 A ) Dòng điện phụ tải nhỏ ( lấy 25% phụ tải tính toán ) : Imin = 0,25.Ilv = 0,25.188,28 = 47,072 A Dòng điện nhị thứ phụ tải cực tiểu : I 47, 072 I tt1 = S n1 64,139 = = 97, 45 (A) 3.U dm 3.0,38 I2min = K = 80 = 0,588 A > 0,5 A i Vậy biến dòng làm việc bình thường phụ tải cực tiểu b Chọn áptômát : +) Chọn aptômát cho mạch chiếu sáng : Tủ chiếu sáng bảo vệ aptômát để điện đóng lại nhanh , không thời gian phải thay dây chì dùng cầu chảy , để đảm bảo chiếu sáng liên tục Vì công suất chiếu sáng chung 20 kW nên dòng điện làm việc mạch chiếu sáng chung : Pcsc 20 = = 30,38 A Ics = 3.0,38 3.0,38 Tra bảng 20.pl [ tài liệu giáo trình cung cấp ] nên chọn aptômát loại EA103G Nhật Bản chế tạo,có dòng định mức In = 40A +)Chọn aptomat bảo vệ tủ động lực : Chọn aptomat bảo vệ tủ động lực 1: Dòng điện tính toán nhóm 1: Căn vào dòng điện tính toán ta chọn aptomat EA102-G có U dmA1 = 600 V, I dm1 = 100 A I Cdm1 = kV Kiểm tra điều kiện: U dmA1 = 600(V ) ≥ U dmLD = 400(V ) I dmA = 100 A ≥ I tt1 = 97, 45 A I Cdm1 = 5kV ≥ I N = 4, 4kV Như chọn aptomat EA102-G phù hợp Vì nhóm có công suất phụ tải gần nên chọn aptomat EA102-G cho nhóm nhóm c.Chọn trạm biến áp Thanh thiết bị dùng để tiếp nhận phân phối điện Đối với mạng điện cao áp trời dây mền (cáp đồng nhôm trần nhiều sợi), cách chọn giống dây dẫn bình thường Các nhà hạ áp loại cứng (thanh tròn hình chữ nhật) Thanh chọn kiểm tra theo điều kiện sau: - Tiết diện chọn phụ thuộc vào mật độ dòng điện - Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt - Kiểm tra theo điều kiện ổn định động Điều kiện ổn định động kiểm tra với thanhcái cứng Sau ta tiến hành chọn cho trạm biến áp: Dòng điện chạy qua xác định theo biểu thức: I= S dl 130, 45 = = 188, 288 ( A ) 3.U 3.0, Ta chọn đồng có kích thước là: 25×3=75mm2 với I cp =340.Chiều dài nhịp 125m, khoảng cách pha a = 0,60m Kiểm tra điều kiện ổn định động : Như chọn ta có khoảng cách vượt l = 125cm, khoảng cách pha a = 60cm; Lực tính toán tác động dòng ngắn mạch: l 125 Ftt = 1,76.10−2 .ixk1 = 1,76.10−2 .7, 47 = 0, 27 (kG) a 60 Momen uốn tính toán: M= Ftt l 0, 27.125 = = 3,375 (kG.m) 10 10 Mô men chống uốn : W= 0,167.b2.h = 0,167.0,32.2,5 = 0,038 (cm3) Từ ta có ứng suất: σ= ( ) ( M 3,375 = =88,82 kG/cm I cb = 188, 288 A Khả ổn định nhiệt: F=25×3=75> α I N tqd = 6.4, 0,5 = 18, 67 mm Như điều kiện đảm bảo Ta chọn đồng có kích thước là: 25×3=75mm2 Tương tự chọn cho tủ động lực,mặt khác ta thấy nhóm có công suất phụ tải tương đương nhau( S pt1 =64,139 kVA; S pt =59,648kVA S pt =59,883 kVA) số phụ nhóm 11 thiết bị,như cần chọn cho nhóm nhóm lại sử dụng thế.Chọn cho nhóm 1: Dòng điện chạy qua xác định theo biểu thức: I= S dl1 64,139 = = 92,58 ( A ) 3.U 3.0, Ta chọn đồng có kích thước là: 25×3=75mm2 với I cp =340.Chiều dài nhịp 125m, khoảng cách pha a = 0,60m Kiểm tra điều kiện ổn định động : Như chọn ta có khoảng cách vượt l = 125cm, khoảng cách pha a = 60cm; Lực tính toán tác động dòng ngắn mạch: l 125 Ftt = 1,76.10−2 .ixk1 = 1,76.10−2 .4,55 = 0,167 (kG) a 60 Momen uốn tính toán: M= Ftt l 0,167.125 = = 2,0875 (kG.m) 10 10 Mô men chống uốn : W= 0,167.b2.h = 0,167.0,32.2,5 = 0,038 (cm3) Từ ta có ứng suất: σ= ( ) ( M 2,0875 = =54,93 kG/cm I cb = 104, 78 A Khả ổn định nhiệt: F=25×3=75> α I N tqd = 6.2, 08 0,5 = 8,825 mm Như điều kiện đảm bảo Ta chọn cho tất tủ động lực đồng có kích thước là: 25×3=75mm2 d.Chọn cầu chì: Cầu chì phận “yếu” hệ thống cung cấp điện người thiết kế tạo nhằm cắt đứt mạch điện có dòng điện trị số cho phép qua.Nó bảo vệ thiết bị khỏi dòng tải ngắn mạch - Với cầu chì bảo vệ động cơ,phải thỏa mãn: I dc ≥ I mm K mm I dm = I dc ≥ I tt = K t I dm α α -Với Cầu chì bảo vệ 2,3 động cơ: n n I dc ≥ ∑ K ti I dmi I dc ≥ I mm max + ∑ Kti I dmi α Trong thực tế,cụm 2,3 động nhỏ động lớn 1,2 động nhỏ gần cấp điện chung đường dây bảo vệ chung cầu chì -Với cầu chì tổng hai điều kiện trên,phải có thêm điều kiện: I dc ≥ I dc max Đây điều kiện chọn lọc ,điều kiện đảm bảo cho CCT chảy xảy ngắn mạch tủ điện,còn xảy ngắn mạch động đoạn dây dẫn cầu chì nhánh chảy -Chọn cầu chì cho tủ động lực 1: -Cầu chì bảo vệ búa để rèn: I dc ≥ K mm I dm 5.37,98 = = 75,96 A α 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có: I dc = 80 A; I vo = 100 A -Cầu chì bảo vệ thiết bị để bánh răng: K mm I dm 5.50, 66 = = 101,32 A α 2,5 I dc ≥ Chọn cần chì hạ áp có: I dc = 125 A; I vo = 200 A -Cầu chì bảo vệ máy ép ma sát: I dc ≥ K mm I dm 5.25,33 = = 50, 66 A α 2,5 Chọn cần chì hạ áp có: I dc = 60 A; I vo = 100 A -Chọn cầu chì bảo vệ cho nhánh thiết bị:Máy hàn thiết bị cao tần I dc ≥ ∑ Kti I dmi = I dm + I dm = 9,83 A n I dc ≥ I mm max + ∑ Kti I dmi α = 5.5, 06 + 9,83 A = 14, 052 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có: I dc = 15 A; I vo = 60 A -Chọn cầu chì bảo vệ cho nhánh thiết bị:lò chạy điện lò điện để hóa cứng linh kiện I dc ≥ ∑ K ti I dmi = I dm + I dm = 10,12 A n I dc ≥ I mm max + ∑ K ti I dmi α = 5.5, 06 + 10,12 A = 14,168 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có: I dc = 15 A; I vo = 60 A -Chọn cầu chì bảo vệ cho nhánh thiết bị:lò điện để hóa cứng nhiên liệu máy nén khí I dc ≥ ∑ K ti I dmi = I dm + I dm8 = 11,14 A n I dc ≥ I mm max + ∑ K ti I dmi α = 5.6, 08 + 11,14 A = 16, 616 2,5 Chọn cầu chì hạ áp có: I dc = 20 A; I vo = 60 A ⇒ Cầu chì bảo vệ cho nhóm động cơ: 11 I dc ≥ ∑ K i I dmi = 187, 21 A i =1 n I dc ≥ I mm max + ∑ K ti I dmi α = 5.50, 66 + 187, 21 = 176, A 2,5 I dc ≥ I dc max = 250 A Theo điều kiện trên,ta chọn CD-CC 3NP35 có I dc = 250 A -Tương tự với nhóm khác,ta có bảng: Nhóm 2: Thiết bị và Tủ động lực ∑I Kt I dc (A) 9,83 50,66 5,06 5,06 25,33 5,06 11,14 63,31 175,45 1 1 1 1 15 125 15 15 60 15 20 125 250 ∑I Kt I dc (A) 1 1 80 15 15 125 20 dm (A) I vo (A) 60 200 60 60 100 60 60 200 3NP427 Nhóm 3: Thiết bị 4 (A) 37,98 9,83 5,06 50,66 11,14 dm I vo (A) 100 60 60 200 60 Tủ động lực 25,33 176,46 1 60 250 100 3NP427 Chương 4:Thiết Kế Trạm Biến Áp Phân Xưởng 4.1.Trạm biến áp: 1.Chọn kiểu trạm biến áp: Trong trạm biến áp phân phối thiết bị máy biến áp,còn có thiết bị hỗ trợ khác máy chuyển mạch,dao cách li thiết bị bảo vệ… Ngoài nhiệm vụ chuyển cấp điện áp cao xuống điện áp thấp để đưa tới phụ tải,TBA có nhiệm vụ cách li đường dây truyền tải hay phân phối xảy cố ngắn mạch hay tải dòng điện xảy hệ thống lưới điện Có nhiều kết cấu xây dựng trạm biến áp phân phối,mỗi kiểu có ưu nhược điểm riêng,với xưởng sửa chữa khí địa phương,công suất không lớn lắm,trạm biến áp đặt xưởng tiện lợi quỹ đất chọn trạm phù hợp với tốc độ phát triển công nghiệp hóa,hiện đại hóa nay,phụ tải nhà máy phát triển tăng liên tục,do phải tính đến phát triển công suất phụ tải tương lai,làm lắp đặt trạm biến áp không gây lãng phí lắp đặt thêm thiết bị phát sinh thêm phụ tải.Do ta chọn lắp đặt trạm kín(trạm nhà).Với kiểu trạm này,toàn thiết bị điện cao,hạ áp máy biến áp đặt nhà mái bằng.Nhà xây được phân nhiều ngăn để tiện thao tác,vận hành tránh cố lan tràn từ phần sang phần khác.Các ngăn trạm thông hơi,thoáng khí,đặt thiết bị phòng chim,chuột chạy vào gây cố.Mái có độ dốc (3-5 )0 để thoát nước.Dưới gầm bệ máy biến áp phải xây hố dầu cố để chứa dầu máy biến áp có cố,tránh cháy nổ lan tràn 2.Nối đất trạm biến áp: Hệ thống nối đất(còn gọi hệ thống tiếp địa) trạm biến áp thực chức :làm việc,chống sét an toàn Quy phạm qui định trị số điện trở nối đất Rd hệ thống nối đất với trạm biến áp phân phối (đối với vùng đồng bằng): Rd ≤4 (Ω) Người ta sử dụng cọc sắt góc L70×70×7 L60×60×6 dài 2,5m đóng ngập sâu xuống đất 0,7m ,các cọc nối với mối hàn vào thép 40×4mm độ sâu 0,8m,hai cọc gần đảm bảo khoảng cách a≥2,5m,tạo thành mạch vòng xung quanh trạm Mặt đất 0,8m 0,7m L60×60×6 40×4 Mối hàn 2,5m a≥2,5m a≥2,5m Thông thường để tăng cường cho hệ thống nối đất tiết kiệm cho hệ thống nối đất nhân tạo, người ta tận dụng công trình ngầm ống dẫn kim loại, cấu kiện bê tông cốt thép, vỏ cáp, móng…Tuy nhiên cần lưu ý không sử dụng đường ống dẫn nhiên liệu Điện trở tất công trình kể gọi điện trở nối đất tự nhiên Rtn Giá trị điện trở nối đất tự nhiên xác định theo phương pháp đo, thiết bị đo điện trở tiếp địa Nếu giá trị Rtn[...]... ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 2.1 Trạm biến áp phân xưởng Trạm biến áp là một phần tử rất quan trọng của hệ thống điện nó có nhiệm vụ tiếp nhận điện năng từ hệ thống, biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác và phân phối cho mạng điện tương ứng Trong mỗi trạm biến áp ngoài máy biến áp còn có rất nhiều thiết bị hợp thành hệ thống tiếp nhận và phân phối điện năng Các thiết bị phía cao áp gọi là thiết. .. tư cho đường dây,tuy nhiên khi xảy ra sự cố thì dòng sự cố lớn,phức tạp trong thiết kế lắp đặt các thiết bị đi kèm Với phân xưởng sửa chữa cơ khí trong đồ án này,ta nên áp dụng sơ đồ hình tia để cung cấp điện vì các thiết bị điện khá tập trung,diện tích phân xưởng không lớn,các nhóm phụ tải lại có công suất tương đương nhau Để cấp điện cho các động cơ máy công cụ, trạm biến áp phân xưởng cung cấp điện. .. định theo phương pháp đo, bằng thiết bị đo điện trở tiếp địa Nếu giá trị Rtn I cb = 104, 78 A Khả năng ổn định nhiệt: F=25×3=75> α I N tqd = 6.2, 08 0,5 = 8,825 mm 2 Như vậy các điều kiện đã được đảm bảo Ta chọn cho tất cả các tủ động lực là thanh cái đồng có kích thước là: 25×3=75mm2 d.Chọn cầu chì: Cầu chì là bộ phận “yếu” nhất trong hệ thống cung cấp điện do người thiết kế tạo ra nhằm cắt đứt mạch điện khi có dòng điện quá trị số cho. .. đông lực đều có thiết diện thoả mãn điều kiện dòng điện cho phép 3.2 Tính toán ngắn mạch : Ngắn mạch là sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện Dòng điện trong khi xảy ra ngắn mạch rất lớn , làm phát nhiệt lớn , có thể phá hỏng thiết bị Vì vậy việc tính ngắn mạch có ý nghĩa quan trọng , các kết quả tính sẽ là cơ sở cho việc chọn các thiết bị bảo vệ và kiểm tra ổn định nhiệt của dây giúp cho làm việc... cắt, dao cách ly, thanh cái…) và các thiết bị phía hạ áp gọi là thiết bị phân phối hạ áp (thanh cái hạ áp, aptômat, cầu dao, cầu chảy…) Trạm tăng áp thường được đặt tại các nhà máy điện để tăng điện áp từ 0,4÷6,3kV lên các cấp cao hơn với mục đích truyền tải điện năng đi xa hơn; Trạm biến áp trung gian là trạm giảm áp, tiếp nhận điện năng từ lưới 35÷22kV để cung cấp cho các lưới phân phối 6÷22kV ; Trạm... đặt trong nhà - Trạm biến áp trong nhà: toàn bộ thiết bị của trạm từ phía sơ cấp đến phía thứ cấp được đặt trong nhà với các tủ phân phối tương ứng Tất cả các trạm biến áp cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể; - Dễ thao tác vận hành; - Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy với chất lượng cao; - Có khả năng mở rộng và phát triển; - Có các thiết bị... 1,03 kA 3.3 Chọn thiết bị bảo vệ và đo lường Trong quá trình làm việc, các thiết bị điện chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố tác động từ bên trong lẫn bên ngoài thiết bị: Các yếu tố bên trong gồm: Chế độ điện áp, chế độ nhiệt, sự dao động điện từ Các yếu tố tác động bên ngoài gồm: Các điều kiện khí tượng thuỷ văn, địa lý, tự nhiên Độ tin cậy của hệ thống điện phụ thuộc vào trạng thái của các thiết bị và các... chương trình ta chỉ xét cách lựa chọn các thiết bị về tiêu kỹ thuật Các thiết bị này phục vụ cho việc bảo vệ mạch điện , hỗ trợ cho mạch điện làm việc tin cậy , an toàn , và giúp cho việc đo lường được chính xác Theo số liệu đã cho trong đề bài ta có thời gian cắt là tk = 2,5s 3.3.1.Chọn thiết bị phân phối phía cao áp : +Cầu chảy cao áp : Cầu chảy cao áp giúp ngắt điện khi xảy ra sự cố phía cao Cầu chảy... tiếp nhận điện năng từ mạng phân phối 6÷22kV(đôi khi cả mạng 35 và 110kV) và cung cấp cho lưới điện hạ áp Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào loại trạm, vị trí, công dụng…của chúng Các trạm biến áp trung gian thường được xây dựng với hai dạng chính: - Trạm biến áp ngoài trời có các thiết bị phân phối phía cao áp được đặt ở ngoài trồìcn các thiết bị phân phối phía thứ cấp được đặt trong các tủ điện hoặc ... PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 2.1 Trạm biến áp phân xưởng Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống điện có nhiệm vụ tiếp nhận điện từ hệ thống, biến đổi từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác... 25×3=75mm2 d.Chọn cầu chì: Cầu chì phận “yếu” hệ thống cung cấp điện người thiết kế tạo nhằm cắt đứt mạch điện có dòng điện trị số cho phép qua.Nó bảo vệ thiết bị khỏi dòng tải ngắn mạch - Với cầu... đương Để cấp điện cho động máy công cụ, trạm biến áp phân xưởng cung cấp điện cho tủ động lực ứng với nhóm động lực tính toán đặt rải rác cạnh tường phân xưởng, tủ động lực cấp điện cho nhóm