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 NAMTRƯỜNG 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

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 trị cosφ=095

8 Dự toán công trình điện

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).

Đặt tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào tram bơm và lấy điện từ tủ phân phối trạm bơm về Tủ gồm 1 Attomat 3 pha và 2 Attomat 1 pha, mỗi Attomat 1 pha cấp

Chọn dây ði từ Attomat tổng tới 2 Attomat nhánh là dây hạ áp lõi ðồng cách ðiện PVC do CADIVI chế tạo (dây cứng 1 sợi) có thiết diện ruột dẫn ðiện 1,13 mm2.

 Tính toán cho Trạm bơm - Công suất động lực.

- Công suất chiếu sáng.

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

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 Đại bộ phận các thiết bị điện dùng trong công nghiệp và sinh hoạt dân dụng có điện áp 380/220 V Các động cơ điện ba pha có điện áp định mức 380V, các động cơ điện một pha dùng trong sinh hoạt dân dụng và các loại đèn chiếu sáng dùng điện áp pha 220V Để cung cấp điện cho các thiết bị này phải dùng 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 các máy, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân v.v… Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ rất 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

- Công suất chiếu sáng.

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

Chương 3 Vạch các phương án cung cấp điện + Sosánh kinh tế- kỹ thuật chọn phương án tối ưu

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 tiếp tới vận hành, Khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện Muốn thực hiện được đúng đắn và hợp lý nhất, phải thu thập và phân tích đầy đủ số liệu ban đầu, trong đó số liệu nhu cầu điện là quan trọng nhất, đồng thời sau đó phải tiến 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 những yêu 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, tắnh liên tục cung cấp điẹn cho phù hợp với yêu cầu của 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 tắnh toán cho từng khu vực và vị trắ mặt bằng, 2 phương án cấp điện cho xã như sau:

Tắnh toán chọn ta phương án tối ưu

Khoảng cách giữa các điểm:

 Khoảng cách giữa hai điểm bất kì i và j đýợc xác định theo biểu thức: Lij =

Thay các số liệu týõng ứng vào biểu thức trên ta xác định: Khoảng cách giữa trạm biến áp và thôn 1 là:

Bảng 3.2.Bảng tắnh toán sõ bộ các đoạn dây.

Chiều dài đường dây trung áp là L-TA = = 0,67 (km)

Đối với phýõng án 1, toàn xã có công suất 1482,46 KVA vì vậy ta chọn máy biến áp ABB công suất 1500 KVA.

Tổng chi phắ phýõng án 1 đýợc xác định theo biểu thức: Z=ZHA+ZCA+Z BA

Trong đó:

Z: tổng chi phắ của phýõng án ; ZHA: chi phắ lýới điện hạ áp; ZCA: chi phắ đầu tý máy biến áp;

+ Tắnh toán các thông số và chọn dây dẫn cho Thôn 1: Stt=1380,1195 (KVA)

Ptt=Stt.cosỏ =1380,1195.0.85=1143,6087 (KW) Qtt=Ptt.tgỏ = 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 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 ABB công 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 97.76

Lij =

Thay các số liệu týõng ứng vào biểu thức trên ta xác ðịnh: Khoảng cách từ TBA tới các phụ tải

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 công suất

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 có chi 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 điện cho xã này.

4.LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CỦA PHƯƠNG ẮN TỐIƯU

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 dụng với lưới điện có điện áp U ≥ 110kV.Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo Jkt.

* Chọn theo tổn thất điện áp cho phép ΔUcp: chọn theo ΔUcp là phương pháp 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 dụng hết 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 trung

huyện, 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:

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 hệ thống cung cấp điện Tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu trong 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 hệ thống 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 hệ

thống điện quốc gia, nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn và coi hệ thống 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 kiểm tra 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

lộ đường dây.

Do ngắn mạch xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ bằng dòng điện ngắn mạch ổn định I∞ nên có thể viết :

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.

Nguồn cao thế cho khu vực xã trên được lấy từ trạm biến áp trung trong huyện, cấp điện cho các trạm biến áp theo đường dây cao thế trên không AC – 95, dài 2km về đến điểm đấu A.

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

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

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 cho công 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 Tuy nhiên, có thể cho phép dao cách ly đóng cắt không tải biến áp khi công suất máy không lớn (thường nhỏ hơn 1000 kVA) Dao cách ly thường dùng kết hợp với máy cắt và cầu chì.[4]

Với Itt = 120(A) nên chọn dùng dao cách ly 3DC điện áp 12kV do Siemens 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 >

Với dòng tính toán các trạm tương đối bằng nhau, để thuận tiện trong việc mua 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 Dòng cắt định mức (kA): Ic.đm = 40 > IN = 5,8.

Công suất cắt định mức (MVA): Inh.đm = 3 12.40 = 8/31,4 > 3 10,5 5,8 =105,5.

4.1.3 Lựa chọn chống sét van.

Chống sét van là 1 thiết bị có nhiệm vụ chống sét đánh từ đường dây trên không vào trạm biến áp và tủ phân phối Chống sét van được làm bằng một điện trở phi tuyến.

- 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 theo cấp điện áp Uđm = 10(kV) Chọn loại chống sét van do hang COOPER chế tạo có Uđm = 10 (kV), loại giá đỡ ngang AZLP501B10, giáđỡ khung AZLP519B10, 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 chế tạo:

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của aptomat nhánh.

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 làm hai nhánh về đến cuối thôn, hai nhánh đã được tính toán phụ tải bằng nhau Cáp được chọn theo tiêu chuẩn phát nóng cho phép kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo 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 tiết

Ikdnh = 1,25 IđmA: là dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt của aptomat.

Chọn cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có F = 50(mm²) với Icp = 277 (A).

Bảng 2.9 Thông số cáp đồng một lõi cách điện PVC của các thôn dohãng LENS chế tạo.

(A)

Thôn 3 546,963 1000 307,5 95 328

5:Tính toán nối đất cho trạm biến áp( với đất pha cát) Tính toán trang bị nối đất

5.1 Cách thực hiện nối đất

Có hai loại nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo  Nối đất tự nhiên

Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống làm bằng kim loại khác (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy) đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà cửa, các công trình có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất làm trang bị nối đất.

 Nối đất nhân tạo

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

Các ống thép hay thanh thép đó được nối với nhau bằng cách hàn với thanh thép nằm 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 nhỏ hơn 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 được dòng điện cho phép làm việc lâu dài Dây nối không được bé hơn 1/3 tiết diện dây dẫn pha, 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 quy định trong các quy phạm sau:

- Đối với lưới điện áp trên 1000 V có dòng điện chạm đất lớn, tức là trong các mạng 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 chất tạm thời Xác suất xảy ra ngắn mạch chạm đất đồng thời với việc người tiếp xúc với vỏ thiết bị điện có mang điện áp rất nhỏ nên quy phạm không quy định điện áp lớn nhất cho phép mà chỉ đòi hỏi ở bất kỳ thời gian nào trong năm điện trở của trang bị nối đất cũng phải thỏa mãn:

Rđ 0,5 Ω

Trong mạng có dòng chạm đất lớn bắt buộc phải có nối đất nhân tạo trong mọi trường hợp không phụ thuộc vào nối đất tự nhiên, điện trở nối đất nhân tạo không được lớn 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 điểm trung tắnh không nối đất trực tiếp hoặc nối đất qua hộp dập hồ quang thường bảo vệ rơle không tác động cắt bộ phận hoặc thiết bị điện có chạm đất một pha Vì thế chạm đất một pha có thể kéo dài, điện áp UNtrên thiết bị chạm đất cũng sẽ tồn tại lâu dài làm tăng xác suất người tiếp xúc với thiết bị có điện áp Uđ Vì vậy quy phạm quy định điện trở 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 thời điểmtrong nãm không đýợc výợt quá 4 Ω (riêng với các thiết bị nhỏ, công suất tổng của máy phát điện và máy biến áp không quá 100 KVA, cho phép 10 Ω) Nối đất lắp lại của dây trung tắnh trong mạng 380/220 V phải có điện trở không quá 10 Ω.