Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một khu đô thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ====o0o==== BÀI TẬP LỚN Thiết kế hệ thống cung cấp điện Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một khu đô thị GVHD PHẠM TRUNG HIẾU Hà Nội 2022 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì ngành công nghiệp kỹ thuật điện đóng vai trò đặc biệt quan trọng, vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân Việt Nam đã nhập vào tổ chức thương mại thế giới Đây là động lực mạnh mẽ giúp nền kinh.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ====o0o==== BÀI TẬP LỚN Thiết kế hệ thống cung cấp điện Đề tài : Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu đô thị GVHD : PHẠM TRUNG HIẾU Hà Nội 2022 LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước ngành cơng nghiệp kỹ thuật điện đóng vai trị đặc biệt quan trọng, điện nguồn lượng dùng rộng rãi kinh tế quốc dân Việt Nam nhập vào tổ chức thương mại giới Đây động lực mạnh mẽ giúp kinh tế nước ta tăng trưởng mạnh tương lai, làm cho q trình thị hóa nước ta diễn nhanh chóng Để đáp ứng cho q trình ấy, yếu tố cần thiết phải xây dựng khu đô thị nhằm giải nhu cầu nhà ngày tăng cao người dân Các khu đô thị ngày đại, đồng hồn chỉnh với nhiều dịch vụ, trước xây dựng tòa nhà khu dân cư đô thị cần phải thiết kế, xây dựng sở hạ tầng, có hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho q trình thi cơng nhu cầu tiêu thụ điện sau người dân khu đô thị Hệ thống cung cấp điện cho khu thị mới, đại có yêu cầu cao mặt như: an toàn điện, chất lượng điện, độ tin cậy cấp điện đảm bảo mỹ quan thị u cầu người kĩ sư thiết kế cấp điện phải có trình độ chun mơn cao, khơng ngừng học tập, tiếp thu cơng nghệ Bài tập lớn là: “THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU ĐƠ THỊ” Nội dung gồm: • • • • • • • • • Tổng quan khu thị Xác định phụ tải tính tốn tịa nhà Xác định sơ đồ nối dây mạng điện Lựa chọn phương án tối ưu Lựa chọn thiết bị điện phương án tối ưu: Xác định tham số chế độ mạng điện : ∆U, ∆P, ∆A, U2 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha), Tính tốn dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cosϕ2 =0,95 Thiết kế chiếu sáng cho phịng điển hình, Do trình độ thời gian có hạn, nên q trình làm em khơng tránh khỏi nhiều sai sót, kính mong thầy mơn tận tình bảo giúp đỡ em hoàn thành để em có thêm kiến thức q báu cho cơng việc sau Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô khoa Điện giảng dạy kiến thức chuyên môn làm sở tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn tất tập Đặc biệt em xin cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Phạm Trung Hiếu trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành tập Hà Nội, ngày tháng năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ 1.1 Yều cầu thiết kế Dự án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu đô thị Mặt khu đô thị liền kề chung cư - Nhà liền kề gồm tầng kích thước xây dựng Căn hộ chung chư 30 tầng, tầng có 11 hộ: gồm tầng hầm B1, B2 làm khu vực để xe phòng kỹ thuật tầng có kích thước 30x50m2 , tầng làm khu thương mại có kích thước 30x50m2 , tầng trở lên hộ có mặt hình vẽ: - Cơng suất đặt hộ là: 8k - Hệ số Cosϕ =0,85 - Công suất HT : 3500MVA - Điện trở suất đất: 100Ωm 1.2 Các yêu cầu chung tiêu chuẩn thiết kế 1.2.1 Các yêu cầu chung Bất phương án hay dự án phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: a, Độ tin cậy cung cấp điện Đó mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất hộ dùng điện Hộ loại 1: Là hộ quan trọng không để điện, xảy điện gây hậu nghiêm trọng (như : sân bay ,đại sứ quán ,… ) Hộ loại 2: Là hộ mà xảy điện gây thua thiệt kinh tế quan trọng không quan trọng nhiều hộ loại (như: khách sạn, trung tâm thương mại ) Hộ loại 3: Là hộ không quan trọng cho phép điện tạm thời cần thiết (như : khu sinh hoạt đo thị ,nông thôn ) b, Chất lượng điện Chất lượng điện thể tiêu chí tần số (Hz) điện áp (U) Một phương án có chất lượng điện tối đa phương án đảm bảo tần số điện áp nằm giới hạn cho phép Để đảm bảo cho thiết bị dùng điện làm việc bình thường cần yêu cầu đặt : ∆U bt ≤ %Uđm ∆ U sc ≤10 %U đm c, Kinh tế Tính kinh tế phương án thể tiêu : Vốn đầu tư phí vận hành Phương án cấp điện tối ưu phương án tổng hòa đại lượng phương án có chi phí tính tốn hang năm nhỏ Z=(avh +ath) K +c ∆ A →min Trong đó: a vh :Hệ số vận hành, với (đường dây không), cấp điện áp lấy 0,04 với cáp trạm biến áp a th :Hệ at = c số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn với lưới cung cấp điện t = năm →a t =0,2 c c T T tc K : Vốn đầu tư ∆ A :Tổn thất điện năm c : Giá điện tổn thất điện (đ/kWh) d, An toàn điện An toàn điện vấn đề quan trọng, chí phải đặt lên hàng đầu thiết kế lắp đặt, vận hành cơng trình điện 1.2.2 Các tiêu chuẩn thiết kế a, Các tiêu chuẩn chiếu sáng TT Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, TCVN 259:2001/BXD đường phố, quảng trường thị Chiếu sáng nhân tạo bên ngồi cơng trình cơng TCXDVN 333 : 2005 cộng kỹ thuật hạ tầng đô thị – Tiêu chuẩn thiết kế Đèn điện chiếu sáng đường phố - Yêu cầu kỹ thuật chung TCVN 5828:1994 b, Các tiêu chuẩn điện TT Tiêuchuẩn Quy phạm trang bị điện Bộ Công nghiệp ban hành 11 TCN-2006 Cáp điện lực ngầm đất, phương pháp lắp đặt; TCVN 7997:2009 Quy chuẩn Quốc gia cơng trình hạ tầng kỹ thuật đô thị Tiêu chuẩn Quốc gia đặt thiết bị điện nhà Cáp điện lực ngầm đất, phương pháp lắp đặt; QCVN07:2010/BXD TCVN 9206:2012 TCVN 7997:2009 Quy chuẩn Quốc gia kỹ thuật điện, Thi công QCVN.QTĐ.7:2009/BCT cơng trình điện Đặt đường dẫn điện nhà cơng trình cơng tiêu chuẩn thiết kế Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia kỹ thuật điện – Quy chuẩn kỹ thuật điện hạ áp Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia quy hoạch xây dựng TCVN 9207:2012 QCVN.QTĐ.8:2010/BCT QCXDVN-01-2008/BXD CHƯƠNG TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐÔ THỊ 2.1 Đặt vấn đề - - - download @gmail.com Khi thiết kế cung cấp điện cho môt công trình (cụ thể khu thị mà ta thiết kế) nhiệm vụ người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải cơng trình Tùy theo quy mơ cơng trình mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế cịn phải tính đến khả phát triển tương lai Cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho khu đô thị chủ yếu dựa vào diện tích (diện tích sàn, diện tích mặt bằng), mục đích sử dụng, tính chất hạng mục xây dựng khu đô thị đồng thời tính đến khả phát triển tương lai để có tính tốn dự phịng hợp lý Xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó quan trọng Bởi , phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với yêu cầu gây lãng phí khơng kinh tế 2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 2.2.1 Phương pháp xác định theo hệ số nhu cầu Ptt = knc Pđ Trong đó: knc- hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật Pđ - cụng suất đặt thiết bị 2.2.2 Phương pháp xác định theo công suất trung bình Ptt = khd Ptb 10 có ưu điểm tiết kiệm đất đai nên thường dùng cho trạm công cộng đô thị, quan * Trạm (trạm cột): Là kiểu trạm dùng phổ biến nông thôn quan, nơi điều kiện đất đai cho phép Với loại trạm thiết bị trung áp, đặt cột, máy biến áp đặt bệ xi măng đất, tủ phân phối hạ áp đặt nhà mái Xung quanh trạm xây tường cao 2m, có cửa sắt khố chắn Phải làm cửa thơng gió phía có đặt lưới mắt cáo để đề phòng chim, chuột, rắn * Trạm kín (trạm nhà, trạm xây): Được dùng nơi cần an tồn, nơi nhiều khói bụi, hóa chất ăn mịn v.v Trạm thường bố trí thành phòng : - Phòng trung áp đặt thiết bị trung áp, phòng máy biến áp phòng hạ áp đặt thiết bị phân phối hạ áp, có phịng: Trong đó, máy biến áp thiết bị trung áp đặt chung phịng có lưới ngăn cách Với trạm có máy biến áp bố trí phịng, với trạm cần có hố dầu cố, cần đặt cửa thơng gió cho phịng máy phịng trung áp, hạ áp , thơng gió phải có lưới chắn đề phòng chim, chuột 5.7.2 Chọn kiểu trạm biến áp Trong điều kiện mặt cho phép khu chung cư, để đảm bảo mỹ quan kinh tế ta chọn kiểu trạm biến áp kiểu kín, có buồng, buồng trung áp đặt thiết bị trung áp, buồng máy biến áp đặt máy biến áp, buồng hạ áp đặt thiết bị hạ áp, buồng đặt máy phát 5.8 Chọn thiết bị tủ phân phối 32 XBA= Ω RBA= Zn= Rba * Rba + Xba * Xba = Dòng ngắn mạch pha N1 là: In= Ixk1= kxk In=1,8**8,75= 22,3 KA Ixk2= 5,6 kA Ixk3= 2,8 kA Chọn Ḍng làm việc chạy qua : I∑ 692,6 S∑ = 3U = 3.0,38 = 1052,3 A Vậy chọn tiết diện chữ nhật 80x5 mm2 Kiểm tra ổn định động : Chọn khoảng vượt : l = 120 cm, khoảng cách pha : a = 60 cm -Mômen uốn : 33 M=1,76.10-8 l i xk2 10a = 1,76.10-8 -Mômen chống uốn: M 120 2.( 22,3) 10.60 = 210 kG.cm W= 0,167b2h = 0,167.0,82.5 = 0,53 cm3 210 0,53 σu W -Ứng suất : = = = 396,2 kG/cm < δ cF =1400 kG/cm2 Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo Chọn sứ cách điện Ta chọn sứ 0Φ -10-750 có U = 10kV; lực phá hủy Fph = 750 kG Lực cho phép đầu sứ Fcp = 0,6.Fph = 0,6.750 = 450 kG -Lực tính tốn : Ftt = 1,76.10-8.L .i xk2 a = 1,76.10-8.120 (22300) 60 = 17,5 kG -Hệ số hiệu chỉnh : -Lực tính tốn hiệu chỉnh : F’tt = kFtt = 1,17.17,5 = 20,5 < FcF =450 kG Vậy sứ chọn đảm bảo điều kiện Chọn cáp điện lực Cáp đă chọn phần + Với cáp chạy từ trạm biến áp đến tủ phân phối tống có tiết diện cáp 50 + Cáp chạy trục đứng lên tủ phân phối tầng có tiết diện cáp 35 * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt : 34 I k( 32) t k 5,6 0,5 171 Ct Fmin1 = = 103 = 23,2 mm2 < Fc = 50 mm2 Ct =171 hệ số vật liệu Vậy cáp chạy từ trạm biến áp đến tủ phân phối đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Fmin2 = I k( 33) t k Ct = 2,8 0,5 171 103 = 11,6 mm2 < Fc = 35 mm2 Vậy cáp chạy từ tủ phân phối lên tầng đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Chọn aptomat cầu chảy Dự định sử dụng aptomat bảo vệ sau : - Aptomat A0 bảo vệ tổng - Aptomat A1 bảo vệ khu chung cư - Aptomat A2 bảo vệ khu nhà liền kề - Aptomat A3 bảo vệ cho mạch điện tầng chung cư Aptomat A4 bảo vệ cho dãy nhà khu nhà liền kề Ta có Itt= Ptt/( Uđm.cos) Iđm aptomat=(1,2 - 1,5)Itt Căn vào dịng điện tính tốn chọn áptomat Merlin Gerin chế tạo thông số cho theo bảng : Aptomat A0 A1 A2 A3 A4 Loại NS160N NS801N NS160N NS100 NS100 Udm(V) 690 690 690 690 690 35 Itt (A) 1052,3 868,4 180,9 54,3 90,5 Iđm aptomat (A) 1100 900 200 60 100 Lựa chọn máy cắt khơng khí ACB Ta có Chọn máy cắt có dịng định mức 1200 A CHƯƠNG TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 6.1 Mục đích, ý nghĩa việc nối đất Mục đích nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người lúc chạm vào phận có mang điện áp Hệ thống nối đất trạm biến áp thực loại nối đất sau: - Nối đất làm việc: Tức nối đất điểm trung tính biến áp nhằm ngăn ngừa nguy hiểm có ngắn mạch cuộn trung áp máy biến áp có pha 36 trạm đất lúc điện áp so với đất pha cịn lại khơng vượt q trị số cho phép với hạng 380/220V - Nối đất an toàn : Sao cho điện áp bước tiếp xúc trường hợp không vượt trị số qui định - Nối đất chống sét: Có dạng nối đất nối chung vào mạch vòng trạm với trạm biến áp trị số điện trở yêu cầu Rđ< Ω 6.2 Tính tốn nối đất cho trạm biến áp + Xác định điện trở thép góc cọc Ta có : ρ max ρ = 1.104 = Kmax Ω / cm ρ Ω / cm Với Kmax hệ số mùa theo (tài liệu cung cấp điện) ta có: Kmax = 1,5 Vậy Ω ρ max = 1,5 1.104 = 15000 Ω / cm Dự định dùng cọc nối đất thép góc L63x63x6 có điện trở nối đất tính theo cơng thức : R1c = 0,00298 ρ max Ta có R1c = 0,00298 15000 = 44,7 + Xác định sơ số cọc n= 1.R1c η c Rd ( yc ) Trong : 1R1c điện trở nối đất cọc R(yêu cầu) điện trở nối đất theo qui định Rđ = ηc hệ số sử dụng cọc Tra bảng (tài liệu cung cấp điện) ta chọn 37 η = 0,8 Ω Ω Thay vào ta được: n= 44,7 ≈ 14 0,8.4 cọc + Xác định điện trở nối nằm ngang: Rt = Ta có Trong đó: ρ max =K 0,366 2l ρ max lg l b.t ρ max ρ điện trở suất đất độ sâu chân nằm ngang Với K hệ số hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất đất chọn K =2 l chiều dài (chu vi) mạch tạo thanh.(cm) l = (14 + 10,05) = 49m = 4900 cm b bề rộng nối b = 40mm = 4cm t chiều sâu nối t = 0,8 m = 80cm Vậy thay vào công thức ta được: Rt = 0,366 2.49002 2.10 lg = 7,73Ω 4900 4.80 Điện trở nối thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng R 't = Rt Ω ηt R 't = Vậy Tr bảng PL6.6 (tài liệu cung cấp điện) chọn 7,73 = 18,85Ω 0,41 Điện trở khuếch tán 14 cọc chôn thẳng đứng Rc' 38 ηt ηt = 0,41 Rc = R1c 44,7 = = 3,99Ω n.η c 14.0,8 Điện trở thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc nối nằm ngang: Rnd = Ta có Rc R ' t 3,99.18,85 = = 3,29Ω ' Rc + R t 3,99 + 18,85 Vậy Rnđ< Rđ = Ω - thoả mãn yêu cầu đặt 2 0,7 m 0,8 m 1 Cọc 2,5m Thanh nối a≥2,5m Như ta dùng 14 cọc thép góc L63x63x6 dài 2,5m chơn thành mạch vòng (14+10,5).2 = 49m, nối với thép dẹt 40x4 mm đặt Ω cách mặt đất 0,8m điện trở hệ thống Rđ< Cách nối thiết bị trạm biến áp hệ thống tiếp điện sau: Từ hệ thống tiếp điện làm sẵn đầu nối - Trung tính 0,4KV nối vào đầu nối số dây đồng mềm M-95 - Toàn phần tử sắt trạm vỏ tủ ,vỏ máy biến áp nối với đầu nối số thép Φ 10mm Mỗi cọc tiếp địa cách 3,5m phân phối theo diện tích mặt có chu vi (14 + 10,5).2 m 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 7.1 Ý nghĩa việc bù công suất phản kháng Trong lưới truyền tải điện, sử dụng thiết bị bù nhằm mục đích : – Cải thiện tính ổn định điện áp nút – Tăng khả tải đường dây – Tăng độ dự trữ ổn định hệ thống – Giảm tổn thất hệ thống việc phân bố lại công suất phản kháng hệ thống 7.2 Các thiết bị bù công suất phản kháng – Máy bù đồng bộ: động đồng làm việc chế độ không tải * Ưu điểm : máy bù đồng vừa có khả sản xuất công suất phản kháng, đồng thời có khả tiêu thụ cơng suất phản kháng mạng điện * Nhược điểm : máy bù đồng có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng vận hành phức tạp, máy bù đồng thường để bù tập trung với dung lượng lớn - Tụ bù điện : làm cho dòng điện sớm pha so với điện áp đó, sinh công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện * Ưu điểm : – Cơng suất bé, khơng có phần quay nên dễ bảo dưỡng vận hành – Có thể thay đổi dung lượng tụ theo phát triển tải – Giá thành thấp so với máy bù đồng * Nhược điểm : – Nhạy cảm với biến động điện áp chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng ngắn mạch điện áp vượt định mức Tuổi thọ tụ có giới hạn, bị hư sau nhiều năm làm việc 40 – Khi đóng tụ vào mạng điện có dịng điện xung, cịn lúc cắt tụ điện khỏi mạng cực tụ điện áp dư gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành – Sử dụng tụ điện hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa nhỏ (dưới 5000 kVAr) 7.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ a) Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng mà chúng cần có nguồn cung cấp Thay đổi cải tiến q trình cơng nghệ để thiết bị điện làm việc chế độ hợp lý – Thay động làm việc non tải động có cơng suất nhỏ – Hạn chế động chạy không tải – Ở nơi công nghệ cho phép dùng động đồng thay cho động không đồng – Thay biến áp làm việc non tải máy biến áp có dung lượng nhỏ b) Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo: phương pháp thực cách đặt thiết bị bù công suất phản kháng hộ tiêu thụ điện 7.4 Tính tốn bù cơng suất phản kháng Tính tốn bù cơng suất nâng hệ số công suất cosᵩ lên 0,95 Ptt = 1556,48 kW, Stt= 1831,3 kVA, Qtt= 964,94 kVar Cosᵩtrước = 0,85 → tgᵩtrước = 0,62 Cosᵩsau = 0,95 → tgᵩsau = 0,33 41 Qb∑ = Ptt (tgᵩtrước –tgᵩsau) = 1556,48*(0,62 – 0,33 ) = 451,4 kVar Cơng suất biểu kiến tịa nhà đặt tụ bù : Stt = = 1561,6 kVA Như chúng em chọn bù theo nhóm tụ bù Epcos pha DeltaCap 440V, 50Hz, 30kVAr (MKD440-D-30.0) Bù theo nhóm (Qc6, Qc8): * Ưu điểm:     Giảm tiền điện giảm tiêu thụ cơng suất phản kháng Giảm dịng điện tới tủ động lực, tủ phân phối Giảm tiết diện cáp đến tủ phân phối Giảm tổn hao công suất dây dẫn * Nhược điểm: có thay đổi đáng kể tải, xuất nguy bù dư kèm theo tượng điện áp Sơ đồ đấu nối tụ bù Hình Đấu nối tụ bù cơng suất 42 Hình Đấu nối tụ bù thực tế CHƯƠNG KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, cộng với hướng dẫn tận tình thầy cô giáo môn đặc biệt thầy giúp đỡ bạn lớp, em hoàn thành nhiệm vụ giao thiết kế cung cấp điện cho chung cư cao tầng khu nhà liền kề Trong trình thực hiện, trình độ hạn chế nên chắn em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn để đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 43 tháng năm 2022 Sinh Viên Thực Hiện ĐÀO DUY MINH 44 ... nhà khu dân cư thị cần phải thiết kế, xây dựng sở hạ tầng, có hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho q trình thi cơng nhu cầu tiêu thụ điện sau người dân khu đô thị Hệ thống cung cấp điện cho khu. .. ngày tháng năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ 1.1 Yều cầu thiết kế Dự án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu đô thị Mặt khu đô thị liền kề chung cư - Nhà liền kề gồm tầng kích... công nghệ Bài tập lớn là: “THIẾT KẾ QUY HOẠCH CẤP ĐIỆN CHO MỘT KHU ĐÔ THỊ” Nội dung gồm: • • • • • • • • • Tổng quan khu đô thị Xác định phụ tải tính tốn tịa nhà Xác định sơ đồ nối dây mạng điện