Đồ án thiết kế cung cấp điện một xã nông nghiệp có mặt bằng như sau

Chương 2:Thiết kế cung cấp điện cho xã Tính toán chọn lựa máy biến áp Cấp điện áp hạ áp là cấp điện áp phù hợp với điện áp định mức của các thiết bị dùng điện.. Lựa chọn các thiết bị cao

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Số :15

Họ và tên sinh viên : Bùi Quang Minh 1074040049

Dương Văn Hải 1074040047

Đỗ Tiến Anh 1074040041

Lớp : CĐ-ĐH Điện 1

Khoá : 10 Khoa: Điện

Giáo viên hướng dẫn : Ninh Văn Nam

NỘI DUNG

Một xã nông nghiệp có mặt bằng như sau:

Thôn1 : 400 hộ dân, Thôn2: 260 hộ dân, Thôn3 : 180 hộ dân, Thôn4: 160 hộ dân

ủy ban xã: Gồm 2 tầng mỗi tầng 6 phòng diện tích 10x16m

Trạm xá: Gồm 2 tầng mỗi tầng 8 phòng diện tích 10x16m

N Thôn 4

Thôn1

2km

Trạm xá Trường

học Thôn 3

Trạm bơm

xã

2,5km

Thiếết kếế chiếếu sáng và động lực chi tiếết cho Trạm bơm

- Thiết kê cung cấp điện cho xã trên

1 Xác định phụ tải tính toán toàn xã

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện trên

3 Lựa chọn phương án tối ưu

4 Lụa chọn thiết bị điện của phương pháp tối ưu

5 Xác định tham số chế độ của mạng điện:∆U,∆P,∆A,U2…

6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp(với đất cát pha)

7 Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ thống công suất lên giá trịcosφ=095

8 Dự toán công trình điện

B

ả n v ẽ:

1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện

2 Sơ đồ phương án-bảng chỉ tiêu kinh tế- kĩ thuật

3 Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện

Ngày giao đề:……….Ngày hoàn thành:………

Ninh Văn Nam

Tra bảng chiếu sáng nhà xưởng chọn L/H = 1,8

Xác định được khoảng cách giữa các đèn L = 1,8.2,5 = 4,5 (m)

Chọn L = 5 (m)

Đèn được bố trí làm 2 dãy cách nhau 5 (m), cách tường 3 (m), tổng cộng có

6 bóng, mỗi bóng cách nhau 5 (m), cách tường 2,5 (m)

 Tính toán cho Trạm bơm

- Công suất động lực

P8đl = Kđt.P di = 0,85 ( 46 46 ) = 1798,6 (KW)

Ptt8= Pđl.Kđt=1798,6.0,85=1528,81 (KW)

S8đl =

8os

P

c  = 1960,01 (KVA)

- Công suất chiếu sáng

Lấy công suất phụ tải là P0 = 12 (W/m2), mỗi phòng có diện tích là160(m2):

P8cs = F N P0 = 160 12 = 1,92 (KW)

S8cs =

8 sos

Chương 2:Thiết kế cung cấp điện cho xã

.

Tính toán chọn lựa máy biến áp

Cấp điện áp hạ áp là cấp điện áp phù hợp với điện áp định mức của cácthiết bị dùng điện Đại bộ phận các thiết bị điện dùng trong công nghiệp và sinhhoạt dân dụng có điện áp 380/220 V Các động cơ điện ba pha có điện áp địnhmức 380V, các động cơ điện một pha dùng trong sinh hoạt dân dụng và các loạiđèn chiếu sáng dùng điện áp pha 220V Để cung cấp điện cho các thiết bị này phảidùng các máy biến áp, hạ áp có điện áp đầu ra 0,4 – 0,23 kV

Tính toán phụ tải

Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất và số lượng cácmáy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hànhcủa công nhân v.v… Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụrất quan trọng

Bảng số liệu về xã nông nghiệp

2máy bơm/phòng

Bơm tưới và chiếu sáng

Tính toán cho phụ tải đô thị hóa

Lấy công suất phụ tải sinh hoạt là P0=1,5KW/hộ, hệ số cosφ=0,85, chọn Kđt=0,85

c  = = 60,996 (KVA)

- Công suất chiếu sáng

Lấy công suất phụ tải là P0 = 46 (W/m2), mỗi phòng có diện tích là160(m2), gồm 1 phòng

P8cs = F N P0 = 160 1 12 = 1,92 (KW)

S8cs =

8 sos

n n tb

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 này có ảnh hưởng trực tiếptới vận hành, Khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện Muốnthực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, phải thu thập và phân tích đầy đủ số liệuban đầu, trong đó số liệu nhu cầu điện là quan trọng nhất, đồng thời sau đó phảitiến hành so sánh phương án đã được đề ra về phương diện kinh tế và kỹ thuật

Phương án cấp điện được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thỏa mãn nhữngyêu cầu sau:

 Đảm bảo chất lựng điện, tức là đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm

vi cho phép

 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điẹn cho phù hợp với yêu cầucủa phụ tải

 Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa

 Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý

Căn cứ vào trị số công suất tính toán cho từng khu vực và vị trí mặt bằng, 2phương án cấp điện cho xã như sau:

Tính toán chọn ta phương án tối ưu

Khoảng cách giữa các ðiểm:

 Khoảng cách giữa hai ðiểm bất kì i và j ðýợc xác ðịnh theo biểu thức:

Lij =

Thay các số liệu týõng ứng vào biểu thức trên ta xác ðịnh:

Khoảng cách giữa trạm biến áp và thôn 1 là:

ủy banxã

TrạmbõmL

km

Bảng 3.2.Bảng tính toán sõ bộ các ðoạn dây.

Chiều dài đường dây trung áp là

ZHA: chi phí lýới ðiện hạ áp;

ZCA: chi phí ðầu tý máy biến áp;

+ Tính toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 1:

Stt=1380,1195 (KVA)

Ptt=Stt.cosö =1380,1195.0.85=1143,6087 (KW)

Qtt=Ptt.tgö = 1143,6087.0,67 = 766,2178 (KVAR)

 Chọn dây dẫn loại AC-70

Chi phắ trên các đoạn dây hạ áp:

Chọn dây Ac-70,với giá thành 35 triệu đồng/km

Chọn dây AC-50 với giá thành là 22 triệu đồng/ km

Điểm tải

CôngsuấtkW

Chiềudài kM

Loạidây

ĐơngiáTriệuđồng

ChiphắTriệuđồng

Tổng chi phắ cho đýờng hạ áp là 195,480 triệu đồng

Suất tiêu thụ điện toàn xã là 1380,1195 KVA vì vậy ta chọn máy biến áp ABBcông suất 1500 KVA.Chi phắ đầu tý khoảng 818,41 triệu đồng

Dây dẫn tự hệ thống 22kV đến tram biến áp dài 0.67km với đõn giá 97.76triệu đồng/km

Vậy tổng chi phắ cho hệ thống điện này là 1111,65 triệu đồng

3.4.2:Phương án 2:

Tương tự phương án 1 ta cũng tắnh được khoảng cách từ các TBA tới phụ tải

Lij =

Thay các số liệu týõng ứng vào biểu thức trên ta xác ðịnh:

Khoảng cách từ TBA tới các phụ tải

Chiều dài

Đơn giáTriệuđồng

Chi phí Triệuđồng

Tổng chi phí cho đường dây hạ áp(cả TBA1 là 116.55 triệu đồng.

TBA2 có công suất là 855,16 KVA nên ta chọn MBA của việt nam có côngsuất

là 1000 KVA,chi phí đầu tư là 455,89 triệu đồng

TBA2 có công suất là 636,2 KVA nên ta chọn MBA có công suất 800 KVA cóchi phí đầu tư khoảng 348,53 triệu đồng

Vậy tổng chi phí cho hệ thống ðiện này là 1018,73 triệu ðồng

 Nhận xét: Dựa vào kết quả tính toán của 2 phướng án trên ta thấy phương

án 2 có tổng chi phí bé hơn

Vì vậy phương án 2 là phương án tối ưu, ta lấy phương án 2 để cung cấp điệncho xã này

4.LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CỦA PHƯƠNG ẮN TỐI

ƯU

4.1 LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠNG CAO ÁP, HẠ ÁP:

4.1.1 Lựa chọn các thiết bị cao áp cho xã.

4.1.1.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn.

Có 3 phương pháp lựa chọn dây dẫn: [4]

* Chọn theo điều kiện Jkt: chọn theo Jkt là phương pháp được áp dụngvới lưới điện có điện áp U ≥ 110kV.Lưới trung áp đô thị và xí nghiệpnói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũngđược chọn theo Jkt

* Chọn theo tổn thất điện áp cho phép ΔUcp: chọn theo ΔUcp là phươngpháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiêu chất lượng làm điều kiện tiên quyết

* Chọn theo điều kiện phát nhiệt cho phép: phương pháp này tận dụnghết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho lưới hạ đô thị, công nghiệp

và sinh hoạt Nguồn cao thế cho khu vực xã được lấy từ trạm biến áp trunghuyện, cấp điện cho các trạm biến áp theo đường dây cao thế trên không

Chính vì những nhận xét trên nên ta chọn tiết diện dây dẫn theo ΔUcp:

tt dm

→ Chọn dây dẫn loại AC – 70

4.1.1.2 Tính toán ngắn mạch để lựa chọn và kiểm tra thiết bị cao áp.

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng thường xảy ra trong hệthống cung cấp điện Tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếutrong các thiết kế cung cấp điện Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn

cứ quan trọng để giải quyết các vấn đề như :[2]

 Lựa chọn thiết bị điện

 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle

 Xác định phương thức vận hành…

Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn định động cả

ổn định nhiệt của thiết bị và dây dẫn được chọn khi có ngắn mạch trong hệthống Trong thực tế ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất vì vậy người

ta căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn các thiết bị điện

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp do không biết cấu trúc cụ thể của hệthống điện quốc gia, nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệthống thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn và coi hệthống có công suất vô cùng lớn Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí

cụ điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch sau :

N1, N2 : điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp trung gian để kiểmtra cáp và thiết bị cao áp của trạm

- Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức sau :

Utb : điện áp trung bình trên đường dây, (kV).

Sc : công suất cắt của máy cắt,( kVA)

- Điện trở và điện kháng của đường dây :

r0, x0 : điện trở và điện kháng của dây dẫn, (Ω/km)

l : chiều dài đường dây, (km) n : số

Trong đó trị số IN và ixk được dùng để kiểm tra khả năng ổn định nhiệt

và ổn định động của thiết bị điện trong trạng thái ngắn mạch

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán ngắn mạch toàn xã.

* Chọn máy cắt hợp bộ 8DC11 cách điện SF6 do Siemens chế tạo có cácthông số kỹ thuật ghi trong bảng sau :

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của máy cắt 8DC11.

Xht =

tb c

U

210,5

1 3.

tb N

N

U I

N

U I

4.1.1.3 Lựa chọn dao cách ly phân đoạn tại điểm đấu A.

Dao cách ly (còn gọi là cầu dao) có nhiệm vụ chủ yếu là cách ly phần

có điện và phần không có điện tạo khoảng cách an toàn trông thấy phục vụ chocông tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng Sở dĩ không cho phép dao cách

ly đóng cắt mạch khi đang mang tải vì không có bộ phận dập hồ quang Tuynhiên, có thể cho phép dao cách ly đóng cắt không tải biến áp khi công suấtmáy không lớn (thường nhỏ hơn 1000 kVA) Dao cách ly thường dùng kết hợpvới máy cắt và cầu chì.[4]

Với Itt = 120(A) nên chọn dùng dao cách ly 3DC điện áp 12kV doSiemens chế tạo có các thông số sau:

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của dao cách ly 3DC.

Kết quả kiểm tra dao cách ly:

Điện áp định mức (kV): UđmDCL = 12 > UđmLD = 10

Dòng điện định mức (A): IđmDCL = 400 > Itt = 120

Dòng điện ổn định động (kA): Iđ.đm = 40 >

1 2

14, 76

4, 35

xk xk

i i

tt

- Trạm biến áp T3 – thôn3:

Itt.3 = 3.

tt dm

- Trạm biến áp T4 – thôn4:

Itt.4 = 3.

tt dm

- Trạm biến áp T8 – các phụ tải khác trong xã:

Itt.8 = 3.

tt dm

Với dòng tính toán các trạm tương đối bằng nhau, để thuận tiện trong việcmua bán với giá thành rẻ hơn thì chọn cùng 1 loại cầu chì tự rơi loại

3GD 208 – 3B do Siemens chế tạo:

Bảng 2.6 : Bảng thông số kỹ thuật của cầu chì tự rơi.

Kết quả kiểm tra cầu chì tự rơi:

Điện áp định mức (kV): UđmCC = 12 > UđmLD = 10

Dòng điện định mức (A): IđmCC = 40 > Itt = 20,38

- Với điện áp định mức của lưới điện: điện trở chống sét có trị số vô cùng, không

-Với điện áp sét: điện trở giảm đến 0, chống sét van tháo dòng điện xuống đất.Người ta chế tạo chống sét van ở mọi cấp điện áp Chống sét van được chọn theocấp điện áp Uđm = 10(kV) Chọn loại chống sét van do hang COOPER chếtạo có Uđm = 10 (kV), loại giá đỡ ngang AZLP501B10, giáđỡ khungAZLP519B10, giá đỡ MBA và đường dây AZLP531B10.

4.2: Lựa chọn các thiết bị hạ áp cho xã.

NS 600E 400 600 A 15

Tại các trạm biến áp thôn trong tủ phân phối đặt một aptomat tổng và

hai aptomat nhánh, các aptomat nhánh chọn cùng cỡ hãng Merlin Gerin Pháp chếtạo:

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của aptomat nhánh.

A

IN,kA

4.2.2 Lựa chọn thanh góp cho các trạm biến áp.

Bảng 2.8 Thông số dòng điện tính toán của các trạm trong xã.

Lựa chọn thanh góp cho các TBA bằng đồng, nhiệt độ tiêu chuẩn của

môi trường xung quanh + C, chọn loại thanh góp 50×60 với Icp = 860 (A)

4.2.3 Lựa chọn dây dẫn cho các thôn.

* Lựa chọn dây dẫn cho thôn 1.

Các thôn và các phụ tải khác đều nằm ở hai bên ven đường do đó trạm biến

áp sẽ nằm ở giữa các thôn và các phụ tải khác Tại tủ phân phối sẽ được chia làmhai nhánh về đến cuối thôn, hai nhánh đã được tính toán phụ tải bằng nhau Cápđược chọn theo tiêu chuẩn phát nóng cho phép kiểm tra phối hợp với các thiết bịbảo vệ và điều kiện ổn định nhiệt khi có ngắn mạch Do chiều

dài cáp không lớn nên có thể bỏ qua kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép

* Điều kiện chọn cáp:

khc Icp ≥ Itt (2 – 21)Trong đó:

Itt : dòng điện tính toán của các nhóm phụ tải

Icp: dòng điện phát nóng cho phép tương ứng với từng loại dây và từng tiếtdiện

I

J =

227,90 3,5 = 65,114 (mm2)

1, 25.227,90

189,90( )

kdnh cp

(A)

 Nối đất nhân tạo

Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanh thép dẹthình chữ nhật hoặc thép góc dài 2 – 3 m chôn sâu xuống đất sao cho đầu trên củachúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,7 m Nhờ vậy giảm được sự thay đổi của điện trởnối đất theo thời tiết

Các ống thép hay thanh thép đó được nối với nhau bằng cách hàn với thanh thépnằm ngang đặt ở độ sâu 0,5 – 0,7 m Để chống ăn mòn, các ống thép đặt trong đất phải

có bề dầy không được nhỏ hơn 3,5 mm các thanh thép dẹt, thép góc không được nhỏhơn 4 mm Tiết diện nhỏ nhất cho phép của thanh thép là 48 mm

Dây nối đất cần có tiết diện thoả mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịu đượcdòng điện cho phép làm việc lâu dài Dây nối không được bé hơn 1/3 tiết diện dây dẫnpha, thường dùng thép có tiết diện 120 mm2, nhôm 35 mm2 hoặc đồng 25 mm2

Điện trở nối đất của trang bị nối đất không được lớn hơn các trị số đã được quyđịnh trong các quy phạm sau:

- Đối với lưới điện áp trên 1000 V có dòng điện chạm đất lớn, tức là trong cácmạng có điểm trung tắnh trực tiếp nối đất hay nối đất qua một điện trở nhỏ(mạng điện 110 KV và cao hơn):

Khi xảy ra ngắn mạch, bảo vệ rơle tương ứng sẽ cắt bộ phận hư hỏng hoặc thiết

bị điện ra khỏi mạng điện.Sự xuất hiện điện thế trên trang bị nối đất chỉ có tắnh chấttạm thời Xác suất xảy ra ngắn mạch chạm đất đồng thời với việc người tiếp xúc với vỏthiết bị điện có mang điện áp rất nhỏ nên quy phạm không quy định điện áp lớn nhấtcho phép mà chỉ đòi hỏi ở bất kỳ thời gian nào trong năm điện trở của trang bị nối đấtcũng phải thỏa mãn:

R đ 0,5 Ω

Trong mạng có dòng chạm đất lớn bắt buộc phải có nối đất nhân tạo trong mọitrường hợp không phụ thuộc vào nối đất tự nhiên, điện trở nối đất nhân tạo không đượclớn hơn 1 Ω

- Đối với lưới điện áp trên 1000 V có dòng điện chạm đất bé:

Với lưới có điện áp trên 1000 V, d ̣ng điện chạm đất bé tức là mạng điện có điểmtrung tắnh không nối đất trực tiếp hoặc nối đất qua hộp dập hồ quang thường bảo vệrơle không tác động cắt bộ phận hoặc thiết bị điện có chạm đất một pha Vì thế chạmđất một pha có thể kéo dài, điện áp UNtrên thiết bị chạm đất cũng sẽ tồn tại lâu dài làmtăng xác suất người tiếp xúc với thiết bị có điện áp Uđ Vì vậy quy phạm quy định điệntrở của trang bị nối đất tại thời điểm bất kỳ trong năm như sau:

Khi dùng trang bị nối đất chung cho cả điện áp dưới và trên 1000 V:

Rđ

Khi dùng riêng trang bị nối đất cho các thiết bị có điện áp trên 1000 V:

Rđ

Trong đó: - 125 và 250 là điện áp lớn nhất cho phép của trang bị nối đất

- Id là dòng điện tắnh toán chạm đất một pha

Trong cả hai trýờng hợp, điện trở nối đất không đýợc výợt quá 10Ω

Đối với mạng điện có điện áp dýới 1000 V, điện trở nối đất tại mọi thờiđiểmtrong nãm không đýợc výợt quá 4 Ω (riêng với các thiết bị nhỏ, công suất tổngcủa máy phát điện và máy biến áp không quá 100 KVA, cho phép 10 Ω) Nối đất lắp lạicủa dây trung tắnh trong mạng 380/220 V phải có điện trở không quá 10 Ω