Thiết kế cấp điện cho một xã nông nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN Đề tài Thiết kế cấp điện cho một xã nông nghiệp GVHD Phạm Trung Hiếu Hà Nội, 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Độc lập Tự do Hạnh phúc THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NỘI DUNG Một xã nông nghiệp có mặt bằng như sau Điện áp nguồn 10kV, Tmax = 4000h Thôn1 120 hộ dân, Thôn2 360 hộ dân, Thôn3 200 hộ dân, Thôn 4 140 hộ dân, Ủy ban xã Gồm 2 tầng mỗi tầng 4 phòng diện tích 10x16m Trạm xá Gồm 2 tầng mỗi tầng 6 phòng diện.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN Đề tài: Thiết kế cấp điện cho xã nông nghiệp GVHD: Phạm Trung Hiếu Hà Nội, 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nội Trường Đại Học Công nghiệp Hà THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NỘI DUNG 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, Thôn 4: 140 hộ dân, Ủy ban xã: Gồm tầng tầng phịng diện tích 10x16m Trạm xá: Gồm tầng tầng phịng diệní 10x16m Trường học: Công suất đặt 120KVA, Cos ϕ = 0,8 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Trường Đại Học Cơng nghiệp Hà Nội Trạm bơm: : Diện tích 6x10m, máy bơm 2x32kw, Cos ϕ= 0,78 Thiết kế cung cấp điện cho xã trên: Xác định phụ tải tính tốn tồn xã 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 phòng học điển hình Bản vẽ: Sơ đồ mặt mạng điện Sơ đồ hai phương án – bảng tiêu kinh tế-kỹ thuật Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ninh Văn Nam | 67 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội Chương 1: Phụ tải tính tốn Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng máy, chế độ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ sản xuất, trình độ vận hành cơng nhân v.v… Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ quan trọng Bảng số liệu xã nông nghiệp: Phụ tải Số liệu Đặc điểm Thôn 120 Nông nghiệp Thôn 360 Nông nghiệp Thôn 200 Nông nghiệp Thơn 140 Nơng nghiệp Ủy ban xã phịng Chiếu sáng quạt Trạm xá 12 phòng Chiếu sáng quạt Trường học Pđ =120KVA Chiếu sáng quạt Trạm bơm máy bơm/phịng Bơm tưới *Tính tốn cho phụ tải cho thôn: Lấy công suất phụ tải sinh hoạt nông P0 = 0,5KW/hộ, hệ số cosφ = 0,85, chọn Kđt = 0,85 Áp dụng công thức: Ptt = Pi.Kđt | 67 Thiết kế hệ thống cung cấp điện tt Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội 𝑃𝑃𝑃 S = 𝑃𝑃𝑃𝑃 Trong đó: H: Số hộ dân xã P0: Suất phụ tải hộ, W/m2  Thôn 1: P1 = P0 H = 0,5.150 = 75 (KW) Ptt1= P1.Kđt =75.0,85=64 (KW) Stt1 = = =64 (KVA)  Thôn 2: P2 = P0 H = 0,5.360 = 180 (KW) Ptt2 = P2.Kđt =180.0,85 =153 (KW) Stt2 = = =180 (KVA)  Thôn 3: P3 = P0 H = 0,5.200=100(KW) Ptt3 = P3.Kđt =100.0,85=85(KW) Stt2 = = =100 (KVA)  Thôn 4: P4 = P0 H = 0,5.140= 70 (KW) Ptt4 = P4.Kđt = 70.0,85=59.5(KW) Stt4 = = =70 (KVA) | 67 Tính tốn phụ tải cho cơng trình công cộng:  Ủy ban xã Lấy công suất phụ tải P0 = 15 (W/m2), phịng có diện tích 160(m2), gồm phịng P5 = F N P0 Trong đó: F: diện tích phịng N: số phịng P0: cơng suất phụ tải P5 = 160 15 = 19,2(KW) Ptt5 = P5.Kđt = 19200.0,85 =16,32(KW) Stt5 = = =180 (KVA) Trạm xá Lấy suất phụ tải trạm xá P0 = 22(W/m2) P6 = F N P0 =160 12 22 = 42,24(KW) Ptt6 =P6.Kđt = 42.24.0,85 =35,9(KW) Stt6 = = =42,2 (KVA)  Trường học Ptt7 = Pđ Knc Kđt = 120 0,7 0,85= 71,4 (KW) S7= = =89(KVA)  Trạm bơm - Công suất động lực.2 máy bơm: Pđ = 32 (KW), cosφ = 0,78, Kt =1 , Kđt =0,9 - Chọn Kđt = 0,85 Pđl = ∑P di Kt = 2.32.1= 64 (KW Ptt8= Pđl.Kđt = 64.0,9 = 57,6 (KW) S8 = = =180 (KVA) Ta có bảng tổng hợp : STT Tên phụ tải Cosφ Ptt (KW) Qtt(KVAr) Stt (KVA) Thôn 0,85 64 52,7 100 Thôn 0,85 153 92,2 175 Thôn 0,85 85 65,8 125 Thôn 0,85 59,5 62,2 120 Ủy ban xã 0,85 16,32 10,1 19,2 Trạm xá 0,85 35,9 22,25 42,24 Trường học 0,8 71,4 88,6 89 Trạm bơm 57,6 46,2 73,85 0,78 → Vậy phụ tải tính tốn tồn xã là: Ptt = Kđt.∑Ptt = 0,85.532,72 = 530,57 (KW) Tổng công suất phụ tải toàn xã : Stt = Kđt.∑Stt = 0,85.744,3 = 632,65 (KVA) Cos = = 0.84 Chương 2: Vạch phương án cung cấp điện LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO XÃ Việc lựa chọn phương án cấp điện bao gồm: chọn cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành Các vấn đề có ảnh hưởng trực tiếp tới vận hành, Khai thác phát huy hiệu hệ thống cung cấp điện Muốn thực đắn hợp lý nhất, phải thu thập phân tích đầy đủ số liệu ban đầu, số liệu nhu cầu điện quan trọng nhất, đồng thời sau phải tiến hành so sánh phương án đề phương diện kinh tế kỹ thuật Ngồi cịn phải biết kết hợp u cầu phát triển kinh tế chung riêng địa phương Phương án cấp điện chọn xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau:  Đảm bảo chất lựng điện, tức đảm bảo tần số điện áp nằm phạm vi cho phép  Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điẹn cho phù hợp với yêu cầu phụ tải  Thuận tiện vận hành, lắp ráp sửa chữa  Có tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý Căn vào trị số cơng suất tính tốn cho khu vực vị trí mặt bằng, phương án cấp điện cho xã sau: 2.1 : Phương án • Đặt trạm biến áp thôn Chọn máy biến áp BA – 180 – 10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp thôn Chọn máy biến áp BA – 180 – 10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp thơn Chọn máy biến áp BA – 180 – 10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp thôn Chọn máy biến áp BA –180 – 10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp trạm xá dùng chung cho trạm xá ủy ban xã, trường học, trạm bơm Chọn máy biến áp BA – 320 – 10/0,4 ABB sản xuất Kết chọn máy biến áp cho toàn xã: Khu vực Stt(KVA) Sđmba(KVA) Số máy Tên trạm Loại trạm Thôn 100 180 T1 Bệt Thôn 175 180 T2 Bệt Thôn 125 180 T3 Bệt Thôn 120 180 T4 Bệt Trạm xá 224,29 320 T5 Bệt Ủy ban xã Trường học Trạm bơm 2.2 :Phươnng án • Đặt trạm biến áp cho thôn thôn : Chọn biến áp BA-320-10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp cho thôn thôn : Chọn biến áp BA-320-10/0,4 ABB sản xuất • Đặt trạm biến áp cho trường học, ủy ban, trạm xá, trạm bơm : Chọn biến áp BA-320-10/0,4 ABB sản xuất Bảng chọn máy biến áp Khu vực Stt KVA Sđmba KVA Thôn Thôn2 275 320 Số máy Tên trạm Loại trạm T1 Trạm 6.3 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 cơng suất phản kháng Q cung cấp cho mạng Tụ điện có nhiều ưu điểm suất tổn thất công 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 hỏng xảy ngắn mạch, điện áp tăng đến 110% Uđm tụ điện dễ bị chọc thủng, khơng phép vận hành Khi đóng tụ điện vào mạng mạng có dịng điện xung, cịn cắt tụ điện khỏi mạng, cực tụ điện máy bù đồng Tụ điện sản xuất để dùng cấp điện áp ÷ 15kV 0,4kV Máy bù đồng bộ: động không đồng làm việc chế độ không 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 q 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 khơng đồng roto dây quấn, động làm việc động đồng với dòng 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 khơng đồng roto dây quấn đồng hóa coi loại thiết bị bù nhất, dùng khơng có sẵn thiết bị bù khác Ngồi thiết bị bù kể trên, cịn dùng động khơng đồng làm việc chế độ kích từ dung nhiều máy phát điện làm việc chế độ bù để làm máy bù Ở xí nghiệp có nhiều tổ mát diezen – máy phát làm nguồn dự phòng, chưa dùng đến lấy làm máy bù đồng Theo kinh nghiệm thực tế, việc chuyển máy phát thành máy bù đồng khơng phiền phức lắm, biện pháp nhiều xí nghiệp ưa dùng Tuy nhiên đồ án này, sau tính tốn tác giả định sử dụng tụ điện để bù Mặt khác trạm biến áp phía 0,4kV dùng phân đoạn nên dung lượng bù phân cho hai nửa Chọn dùng loại tụ điện bù 0,38kV Liên Xô chế tạo Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật tụ điện bù cosφ Qbù Tên phụ tải toán, Số Số theo tính Loại tụ bù Q,(kVAr) lượng Thơn 51,856 KC2–0,38–50–3Y3 50 Thôn 149,43 KC2–0,38–50–3Y3 50 Thôn 84,93 KC2–0,38–50–3Y3 50 Thôn 84,076 KC2–0,38–50–3Y3 50 Các phụ tải khác 162,04 KC2–0,38–50–3Y3 50 6.4 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 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 Vì đồ án thiết kế cung cấp điện ta đặt hạ áp trạm biến áp thơn phụ tải nằm tập trung gần trạm biến áp Chương Dự tốn cơng trình điện 7.1 Hoạch tốn cơng trình Các thiết bị sử dụng STT Tên thiết bị Số lượng Đơn vị Đơn giá Chi phí MBA 320kVA 228,9 686,7 Dây AC-70 6,1 km 60 366 Dây AC-50 3,5 km 67,8 210 Tủ phân phối Chiếc 18 Thanh Chiếc 0.465 2.79 AT-EA103 17 0.8 13.6 AT-EA52 0.8 1.6 Dao cách ly Bộ 1.2 4.8 Cầu chì Chiếc 3.6 14.4 10 Chống sét van Chiếc 4.8 19.2 11 Chống sét van hạ áp Chiếc 0.5 12 Máy biến dòng Chiếc 576 1152 13 Volt kế Chiếc 1.49 2.98 14 Ampe kế 0.6 1.2 15 Cọc tiếp địa 30 cọc 0.1 16 Thanh thép 22 m 0.02 0.44 ∑ chi phí 2498,67 + Tổng hoạch tốn thiết bị cơng trình 2498,67 triệu đồng + Tổng chi phí cơng trình sau hồn thiện là: V∑ = ktđ.∑V = 1,1.2498,67= 2748,54 triệu đồng + Giá thành đơn vị công suất đặt: GS = 12,41 (triệu.kvA) + Chi phí vận hành năm CVH = kOM.V∑ = 0,02.6604,84 = 132 triệu đồng + Hệ số sử dụng vốn đầu tư khấu hao thiết bị + Chi phí tổn thất điện CHT = gb∆A∑ = 1600.73523= 117,63 triệu đồng Như hệ số: P = 0,1 + 0,036 =0,136 Z = p.V∑ + CVh + Cht = 0,136.2748,54+132+117,63 = 623,5triệu đồng Kết luận: Chi phí để mua thiết bị kèm chi phí vận hành chi phí tổn thất việc đầu tư hệ thống đòi hỏi nguồn vốn lớn Tài liệu tham khảo : [1] N V N,N Q T, H V C, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [2] N X Phú, Cung cấp điện, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật [3] T N H Quang, Hệ thống cung cấp điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Mục lục Chương 1: Phụ tải tính toán Chương 2: Vạch phương án cung cấp điện 2.1 : Phương án 2.2 :Phươnng án 2.3 :Phươnng án 10 2.4 :Phươnng án 11 Chương 3: Chọn phương án tối ưu 13 3.1 :Phương án 14 3.2 :Phương án 16 Chương 4: Lựa chọn thiết bị điện phương án tối ưu 18 4.1- Chọn kiểm tra máy cắt, dao cách ly 18 4.2 Chọn cầu chảy .22 4.3 Chọn kiểm tra phân phối máy biến áp 26 4.4 Chọn máy biến điện áp đo lường 28 4.5 Chọn Van chống sét 29 4.6: Lựa chọn thiết bị hạ áp cho xã 29 Chương Tính tốn nối đất cho trạm biến áp 33 5.1 Cách thực nối đất 33 5.2.Chọn thông số cách nỗi đất 36 Chương Tính tốn bù cơng suất pk nâng cao hệ số công suất .41 6.1 Đặt vấn đề 41 6.2 Xác định dung lượng bù cần thiết 43 6.3 Chọn thiết bị bù 46 6.4 Vị trí đặt tụ bù 48 Chương Dự tốn cơng trình điện 51 7.1 Hoạch tốn cơng trình 51 Tài liệu tham khảo 53 Mục lục 54 PHƯƠNG ÁN N Thôn 0,7 km Thôn 2,4 km 0,9 km 0,7 km 2,6 km Trường học Trạm xá Thôn 0,9 km km km Ủy ban xã Thôn Trạm bơm 10kV BATG 110/35 kV M C D C L A C70 A C70 A C70 3G D14 044B T 10/0, kV 320k VA A C50 CS V G D 14 04 B G D 14 04 B CS V CSV T T2 10/0,4 kV 320 kVA / , k V 320 kVA AT1 AT2 AT-1250A C S V PBH - 0,5 C S V P B H C S V P B H AT-30A AT- AT- AT-30A AT-30A 30A 30A Thôn Thôn Tr m bơ Thôn Thôn Ủy Tr ba n m xã xá Tr ờn g họ C hi ếu sá ng .. .Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nội Trường Đại Học Công nghiệp Hà THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NỘI DUNG Một xã nơng nghiệp có mặt sau: Điện áp nguồn 10kV, Tmax =... nhiệm vụ quan trọng Bảng số liệu xã nông nghiệp: Phụ tải Số liệu Đặc điểm Thôn 120 Nông nghiệp Thôn 360 Nông nghiệp Thôn 200 Nông nghiệp Thơn 140 Nơng nghiệp Ủy ban xã phịng Chiếu sáng quạt Trạm... toàn xã : Stt = Kđt.∑Stt = 0,85.744,3 = 632,65 (KVA) Cos = = 0.84 Chương 2: Vạch phương án cung cấp điện LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO XÃ Việc lựa chọn phương án cấp điện bao gồm: chọn cấp điện