Thiết kế cấp điện cho một xã nông nghiệp

Đại Học Công Nghiệp Hà Nội BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử Đề tài Thiết kế cấp điện cho một xã nông nghiệp Giảng viên hướng dẫn Phạm Trung Hiếu MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 I Phương án cung cấp điện 6 1 1 Nguồn điện 6 1 2 Phương án đi dây 6 1 3 Phương án cung cấp điện 7 II Xác định phụ tải của toàn xã 7 III Lựa chọn các phần tử trong mạng cao áp, hạ áp 18 3 1 Lựa chọn các thiết bị cao áp cho xã 18 3 2 Tín.

Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện, Điện tử Đề tài: Thiết kế cấp điện cho xã nông nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Phạm Trung Hiếu MỤC LỤC Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hanoi University of Industry Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội LỜI NĨI ĐẦU Cung cấp điện vấn đề quan trọng việc phát triển kinh tế nâng cao trình độ dân trí Hiện kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ Trong đó, cơng nghiệp ln khách hàng tiêu thụ điện lớn Nước ta trình hội nhập vào kinh tế toàn cầu theo định hướng xã hội chủ nghĩa, xây dựng công nghiệp đại làm tảng để phát triển kinh tế đất nước Việc sản xuất tiêu dùng điện ngày phát triển, có tác động qua lại tới nhiều vấn đề lớn xã hội phát triển kinh tế, dân số, chất lượng sống, trình độ cơng nghệ, mức độ cơng nghiệp hóa Nước ta q trình hội nhập vào kinh tế toàn cầu theo định hướng xã hội chủ nghĩa Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước điện thành phần sở hạ tầng thành phần xã hội điện phải ln ln trước đón đầu phát triển ngành kinh tế xã hội để đáp ứng nhu cầu sử dụng mà phải tính trước đến tương lai Do đó, để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cần phải có biện pháp nâng cấp sửa chữa nguồn điện cũ, xây dựng nguồn điện mới, cải tạo đường dây cấp điện.Vậy nên chúng em đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho môt xã nông nghiệp’’ thầy giáo Phạm Trung Hiếu hướng dẫn Đề tài gồm nội dung sau: - Thiết kế cung cấp điên cho toàn xã Thiết kế chiếu sáng cho trạm bơm Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Một xã nơng nghiệp có mặt sau: Điện áp nguồn 10kV, Tmax = 4000h Thôn1: 120 hộ dân, Thôn2: 360 hộ dân, Thôn3: 200 hộ dân, Thôn4: 140 hộ dân ủy ban xã: Gồm tầng tầng phịng diện tích 10x16m Trạm xá: Gồm tầng tầng phịng diện tích 10x16m Trường học: Cơng suất đặt 120KVA, Cosφ = 0,8 Trạm bơm: Diện tích 6x10m, máy bơm 2x32kw, Cosφ = 0,78 Một sơ đồ cung cấp điện coi hợp lý phải thỏa mãn điều kiện sau Độ tin cậy cấp điện: Mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tùythuộcvào tính chất yêu cầu phụ tải Với cơng trình quan trọng cấp quốc gia như: Hội trường quốc hội, nhà khách Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội phủ, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khu quân … phải đảm bảo liên tục cấp điện mức cao nhất, nghĩa với tình khơng thể để điện Tuy nhiên, quyền định đặt máy phát dự phịng hồn tồn phía khách hàng (xí nghiệp, khách sạn) định Chất lượng điện: Chất lượng điện đánh giá qua hai tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung điện áp lưới trung áp hạ áp cho phép dao động quanh giá trị định mức ±5% Ở xí nghiệp, phân xưởng yêu cầu chất lượng điện áp cao may, hóa chất, khí xác, điện tử cho phép dao động điện áp ±2,5% An tồn: Cơng tình cấp điện thiết kế có tính phải an toàn cho người vận hành, người sử dụng an tồn cho thiết bị điện tồn cơng trình Người thiết kế ngồi việc tính tốn xác, chọn dùng thiết bị khí cụ điện phải nắm vững quy định an tồn, hiểu rõ mơi trường lắp đặt hệ thống cung cấp điện đặc điểm đối tượng cấp điện Bản vẽ thi cơng phải xác, chi tiết đầy đủ với dẫn rõ ràng, cụ thể Kinh tế: trình thiết kế thường xuất nhiều phương án cấp điện cho xí nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng có nên đặt máy phát dự phịng hay khơng, dẫn điện dây khơng, tuyến dây nên hình tia hay liên thơng v.v Mỗi phương án có ưu nhược Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội điểm riêng, có mâu thuẫn hai mặt kinh tế kỹ thuật Phương án kinh tế khơng phải phương án có vốn đầu tư nhất, mà phương án tổng hòa hai đại lượng cho thời hạn thu hồi vốn đầu tư sớm  Thiết kế cung cấp điện cho xã nông nghiệp theo bước sau:  Xác định phụ tải tính tốn cho xã nơng nghiệp  Chọn trạm biến áp  Xây dựng phương án cung cấp điện  Tính tốn ngắn mạch  Tính tốn bảo vệ an tồn I Phương án cung cấp điên Nguồn điên: - Lấy từ nguồn mạng lưới điên quốc gia 10kv 1.2 Phương án dây 1.1 -Cung cấp điện cho thôn 1, thôn 2, thôn 3, thôn 4,tram bơm, trường hoc, trạm xa ta dùng sơ đồ dạng phân nhánh để cung cấp điên cho gia đình -Sơ đồ dây Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội -Ta dùng dây tải điện cung cấp điện cho thôn không tốn kém, dễ sủa chữa để thay -Dây dẫn gồm loại: Dây bọc cách điện dây trần -Dây bọc cách điện dùng cho lưới hạ áp Dây bọc có nhiều loại ,1 sợi, nhiều sợ, dây cứng, dây mền, đơn , dây đơi -kí hiệu loại dây (A, AC, F) Trong A dây nhôm, AC dây nhôm lõi thép, F tiết diện dây -Dùng cột tròn để tiết kiệm cho dây để cung cấp điên cho gia đình 1.3 Phương án cung cấp điên -Căn vào cơng suất tính tốn Stt ta tính tốn khu vực xã, bố chí trạm biến áp cho thôn phụ tải khác II Xác định phụ tải tồn xã 2.1 Với tình hình phát triển xã hội khu vực nông thôn, suất tiêu thụ cơng suất trung bình /hộ gia đình :(10001200W/hộ) Lấy P = 1,2 kW/hộ, cosφ = 0,85 Thôn gồm 120 hộ suy : Công suất đặt thôn P1 =1,2.120 =144(KW) +Công suất tác dụng thôn : Hanoi University of Industry Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Ptt1=P1.Kdt= 144.0.85=122,4(KW) +Cơng suất tồn phần tính tốn thơn1: Stt1= =144 (KVA) +Cơng suất phản kháng thôn1: Qtt1= Ptt1 Tagφ = 122,4.0,612=75(KVAR) Thôn gồm 360 hộ suy ra: công suất đặt thôn P2= 1,2.360=432(KW) +Công suất tác dụng thôn 2: Ptt2=P2.Kdt= 432.0.85=367,2(KW) +Cơng suất tồn phần tính tốn thơn 2; Stt2= =432 (KVA) +Công suất phản kháng thôn 2: Qtt2= Ptt2 Tagφ= 367,2.0,612=224,7(KVAR) Thôn gồm 200 hộ suy ra: công suất đặt thôn P3= 1,2.200=240(KW) +Công suất tác dụng thôn 3: Ptt3=P3.Kdt= 240.0,85=204(KW) +Công suất tồn phần tính tốn thơn 3; Stt3= =240 (KVA) +Công suất phản kháng thôn 3: Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Qtt3= Ptt3 Tagφ= 204.0,612=125(KVAR) Thôn gồm 140 hộ suy ra: công suất đặt thôn P4= 1,2.140=168(KW) +Công suất tác dụng thơn 4: Ptt4=P4.Kdt= 168.0.85=143(KW) +Cơng suất tồn phần tính tốn thơn 4; Stt4= =168 (KVA) +Cơng suất phản kháng thơn 4: Qtt4= Ptt4 Tagφ= 143.0,612=87,5(KVAR) -Ta tính toán đến trạm xá: Trạm xá gồm tầng, tầng gồm phịng, diện tích 10x 16 m - Đối với trạm xá, Chọn công suất phụ tải sinh hoạt Po=22(w/m.2) Công suất đặt trạm xá: P trạm xá= 2.6.10.16.35=42,24(KW) -Công suất tác dụng tram xá: Ptttx=P tram xa Kdt= 42,24.0,85=36(KVA) -Cơng suất tồn phần tính tốn trạm xá: Stttx= =42,24 (KVA) +Cơng suất phản kháng tram xá: Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Qtttx= Ptttx Tagφ= 42,24.0,612=26(KVAR) +Ta tính tốn đến ủy ban Uỷ ban gồm tầng, tầng gồm phịng họp diện tích 10x16m -Đối với ủy ban, chọn công suất phụ tải sinh hoạt Pub= 30(w/m2) +Công suất đặt ủy ban: Pub =2.4.10.16.30=38,5(KW) +Công suất tác dụng ủy ban: Pttub=Pub.Kdt= 38,5.0.85=33(KW) +Công suất tồn phần tính tốn ủy ban; Sttub= =38.5 (KVA) +Công suất phản kháng ủy ban: Qttub= Pttub Tagφ= 33.0,612=20,2(KVAR) Ta tính tiếp điến trường học +Cơng suất đặt trường học: Pth=120KVA; cosφ =0,8 +Công suất tác dụng trường học: Pttth=Pth.Kdt= 120.0.8=96(KW) +Cơng suất tồn phần tính tốn trường hoc; Sttth= =120 (KVA) 10 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội vào chúng) Do nối đất phận để giữ điện thấp bảo đảm an toàn cho người tiếp xúc với chúng.Về nguyên tắc phải tách rời hệ thống nối đất nói thực tế ta dùng hệ thống nối đất chung cho nhiệm vụ Song hệ thống nối đất chung phải đảm bảo yêu cầu thiết bị có dịng ngắn mạch chạm đất lớn yêu cầu điện trở nối đất phải nhỏ Khi điện trở nối đất nhỏ tản dòng điện với mật độ lớn, tác dụng nối đất tốt an toàn Nhưng để đạt trị số điện trở nối đất nhỏ tốn tính tốn ta phải thiết kế cho kết hợp hai yếu tố đảm bảo kỹ thuật hợp lý kinh tế a: độ dốc dòng điện sét a = 30kA/μs I: biên độ dòng điện sét I = 150kA τđs: thời gian đầu sóng lấy 5μs = 27 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hệ thống nối đất mạch vòng trạm ta chọn cọc loại thép góc 50x50x5, chiều dài l =2,5m với lý để thuận lợi cho việc thi công mà đảm bảo độ dẫn điện tốt Mạch vịng nối cọc dùng loại sắt dẹt có kích thước 50x5 Sơ đồ bố trí mạch vịng cọc hệ thống nối đất trạm hình (4 – ): a: khoảng cách cọc theo chu vi mạch vòng l: chiều dài cọc l = 2,5m t: độ chôn sâu cọc t =0,8m 28 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 4.5 Chọn thiết bị bù -Thiết bị bù phải chọn sở tính tốn so sánh kỹ thuật Và có thiết bị bù sau: -Tụ điện: loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, sinh công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng Tụ điện có nhiều ưu điểm suất tổn thất cơng suất tác dụng bé, khơng có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng Tụ điện chế tạo thành đơn vị nhỏ, nên tùy theo phát triển phụ tải trình sản xuất mà ghép dần tụ điện vào mạng, khiến hiệu suất sử dụng cao bỏ nhiều vốn đầu tư lúc Nhược điểm tụ điện nhạy cảm với biến đổi điện áp đặt lên cực tụ điện Tụ điện có cấu tạo chắn, dễ bị phá Thiết bị bù phải chọn sở tính tốn so sánh kỹ thuật Và có thiết bị bù sau: - Tụ điện: loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, sinh cơng suất phản kháng Q cung cấp cho mạng Tụ điện có nhiều ưu điểm suất tổn thất công suất tác 29 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội dụng bé, khơng có phần quay nên lắp ráp bảo quản dễ dàng Máy bù đồng bộ: động không đồng làm việc chế độ khơng tải Do khơng có phụ tải trục nên máy bù đồng chế tạo gọn nhẹ rẻ so với động đồng công suất Ở chế độ kích thích máy bù tiêu thụ cơng suất phản kháng mạng Vì ngồi cơng dụng bù cơng suất phản kháng máy bù cịn thiết bị tốt để điều chỉnh điện áp Nó thường đặt điểm cần điều chỉnh điện áp hệ thống điện Nhược điểm máy bù có phần quay nên lắp ráp, bảo quản vận hành khó khăn Để cho kinh tế, máy bù thường chế tạo với công suất lớn, máy bù đồng thường dùng nơi cần bù tập trung với dung lượng lớn Động không đồng roto dây quấn đồng hóa: cho dịng chiều vào roto động không đồng roto dây quấn, động làm việc động đồng với dịng điện vượt trước điện áp Do có khả sinh công suất phản kháng cung cấp cho mạng Nhược điểm loại động tổn thất công suất lớn, khả tải kém, thường động phép làm việc với 75% công suất định mức Với lý trên, động không đồng roto dây quấn đồng hóa coi loại thiết bị bù nhất, dùng khơng có sẵn thiết bị bù khác Qbù = P (tgφ1 – tgφ2 ) Hệ số công suất tải Cosφ1 → φ1 → tgφ1 ( trước bù, cosφ1 nhỏ cịn tgφ1 lớn ) Hệ số cơng suất sau bù Cosφ2 → φ2 → tgφ2 ( sau bù, cosφ2 lớn cịn tgφ2 nhỏ) Hệ số cơng suất trước bù cosφ1 = 0.85 → tgφ1 = 0.62 30 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hệ số công suất sau bù Cos φ2 = 0.95 → tg φ2 = 0.33 + Bảng Thông số kỹ thuật tụ điện bù cosφ Tên phụ tải Qbù(kvar Loại tụ bù Số Q(kvar) ) pha Số lượng Trạm 201,2 KC2-0,38-503Y3 50 Trạm 126 KC2-0,38-503Y3 50 Trạm 66.09 KC2-0,38-503Y3 50 Trạm 52,23 KC2-0,38-503Y3 50 31 Hanoi University of Industry Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội 4.6 Vị trí đặt tụ bù Có lợi mặt giảm tổn thất điện áp, điện cho đối tượng dung điện đặt phân tán tụ bù cho động điện Tuy nhiên đặt phân tán q khơng có lợi vốn đầu tư, quản lý vận hành Vì vậy, đặt tụ bù tập trung hay phân tán, phân tán đến mức tùy thuộc vào cấu trúc cảu hệ thống cung cấp điện đối tượng 32 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hình 3.1 Sơ đồ bố trí tủ bù cosφ vị trí V Thiết kế chiếu sáng cho trạm bơm gồm phịng diện tích 6x10m(m) +Chọn đèn ống huỳnh quang ống rạng đơng FL-36D/T8 kích thước O=26mm L=1.2m quang thông 3000 Tuổi thọ 12000 Chỉ số thể màu CRI:85, đèn cấp B, có hiệu suất ἡ=0.8, kiểu chiếu đèn trực tiếp Hệ số bù quang thơng d=1.2 +Bố trí đèn treo sát mặt cầu h’=0 m +Khoảng cách từ đèn đến mặt cầu làm việc h=4 mét K= =0.93 J= = =0 +Hệ số phản xạ trần trắng 0,75, tường xanh nhạt 0,5 +Với hiệu suất sáng đèn ἡ =0,8, đèn cấp B ; J=0, hệ số phản xạ trần 0,75.tường 0,5 =>hệ số sử dụng U=1,03 +Tổng quang thông đènlà: φ= = = 17575,72 Lm 33 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội =>số đèn cần dùng =6 đèn =>Tổng công suất đèn Pcs=18x = 108W +Chọn chấn lưu BBH-A32-1FL cơng ty rạng đơng có cơng suất tiêu thụ 6W  Công suất chấn lưu Pcl=6 x 6=36W Vây tổng công suất đèn chấn lưu đểu chiếu sáng cho trạm bơm 108+36= 144W -Chọn aptomat cho đèn phòng : +Chon aptomat đảm bảo điều kiện 34 Hanoi University of Industry IdmA >Itt Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Itt ==1 A =>chọn loại aptomat có thơng số sau: Idm =5A, Udm=200V,SL:1 Kiểm traIdmA>Itt=1 A (thỏa mãn) UdmA>Udmnguoc max=220V(thỏa mãn) VI Dự trù chi phí STT Thiết Bị Số Lượng Đơn giá MBA 600kVA 630,000,000 MBA 400kVA 510,000,000 MBA 200kVA 438,000,000 MBA 160kVA 368,000,000 Dây dẫn AC-35 10km 500,000,000 Atomat NS 600E 11,866,500 CC 3GD 208 - 3B 8,343,200 35 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội STT Thiết Bị Số Lượng Cọc thép 50x50x5 (l=2,5m) Tụ bù KC2-0,38-50-3Y3 Đèn FL-36D/T8 40 35,650,000 11 32,045,000 2,347,450 11 Aptomat PCB5C105K 1,200,000 12 Nhân công 300 300,000,000 13 Vật liệu xây dựng trạm 200,000,000 10 Tổng chi phí dự tính 3,232,450,600 36 Hanoi University of Industry Đơn giá (VNĐ) Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Tổng kết: • Qua tuần vừa qua chúng em giao thực tập lớn “ Thiết kế cung cấp điện cho xã nông nghiệp”với hướng dẫn thầy giáo Phạm Trung Hiếu, Em nắm bắt số vấn đề sau: Tìm hiểu thiết kế cung cập điện cho xã nông nghiêp Nắm bặt phụ tải xã để qua thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xã • Tính tốn lựa chọn thiết bị hạ áp cho xã • Do thời gian có hạn nên tấp lớn chúng em cịn nhiều thiếu sót, mong đóng góp ý kiến thầy ban lớp • Em xin chân thành cảm ơn • • Tài Liệu Tham Khảo: TS Trần Văn Tớp (2007), Kỹ thuật điện cao áp, Quá điện áp bảo vệ điện áp, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật 37 Hanoi University of Industry Đại Học Công Nghiệp Hà Nội PGS Nguyễn Hữu Khái (2005), Thiết kế Nhà máy điện Trạm biến áp Phần điện, Nhà xuất Khoa Học kĩ thuật PGS Nguyễn Hữu Khái (2009), Giáo trình Nhà máy điện trạm biến áp, Nhà xuất Giáo Dục Công ty P&3T (2011),Tài liệu Đào tạo chuyên đề “Hệ thống relay bảo vệ TBA- phần nâng cao”,Công ty điện lực dầu khí Cà Mau GS.TS Lã Văn Út (2007), Ngắn mạch hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật 38 Hanoi University of Industry ... cung cấp điện cần phải có biện pháp nâng cấp sửa chữa nguồn điện cũ, xây dựng nguồn điện mới, cải tạo đường dây cấp điện. Vậy nên chúng em đề tài ? ?Thiết kế cung cấp điện cho môt xã nông nghiệp? ??’... vấn đề sau: Tìm hiểu thiết kế cung cập điện cho xã nông nghiêp Nắm bặt phụ tải xã để qua thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xã • Tính tốn lựa chọn thiết bị hạ áp cho xã • Do thời gian có hạn nên... hồi vốn đầu tư sớm  Thiết kế cung cấp điện cho xã nông nghiệp theo bước sau:  Xác định phụ tải tính tốn cho xã nông nghiệp  Chọn trạm biến áp  Xây dựng phương án cung cấp điện  Tính tốn ngắn