Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải cho trước

Đồ án Cung cấp điện Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải cho trước CHƯƠNG I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ I. Lời nói đầu: Ngày nay với sự phát triển của khoa học – kỹ thuật, điện năng là một nguồn năng lượng không thể thiếu. Công nghiệp sản xuất tiêu thụ điện năng ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực trong nền kinh tế quốc dân. Công nghiệp điện là nền tảng và là động lực để kinh tế xã hội nâng cao đời sống nhân dân. Với nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, đòi hỏi ngành công nghiệp năng lượng điện phải đáp ứng kịp thời theo sự phát triển đó. Hệ thống điện ngày càng phức tạp và việc thiết kế cung cấp có nhiệm về đề ra những phương án cung cấp điện hợp lý và tối ưu. Một phương án cung cấp điện tối ưu sẽ giảm được chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện và chi phí vận hành tổn thất điện năng đồng thời là hệ thống vận hành đơn giản, thuận tiện trong quá trình sửa chữa. Đối với sinh viên ngành điện việc làm những đồ án thiết kế và cung cấp điện là những bước thực tập rất cần thiết, nó giúp sinh viên từng bước tiếp cận với thực tế công việc sau này. Do đây là lần đầu làm đồ án lớn nên không tránh khỏi những hạn chế thiếu xót về tài liệu tham khảo, tra cứu và quá trình tính toán (sử dụng bảng tính excel, cách làm tròn số của mỗi phép tính …) cũng như kinh nghiệm thực tế, vì vậy em rất mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để rút kinh nghiệm và hoàn thiện hơn về kiến thức của môn học. 1 Đồ án Cung cấp điện II. Nhiệm vụ: Đề tài: Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải cho trước III. Đặc điểm: Nguồn điện cho khu vực được lấy từ đường dây cao áp 22KV hướng đông nam, dài 2,5 Km, có thời gian sử dụng phụ tải cực đại T max = 5000h. Đường dây hạ áp đến các điểm phụ tải có điện áp 0,4KV, có mức tổn thất điện áp cho phép [∆U cp ] = 10 % (40V) Hệ số đồng thời K đt = 0,9; Hệ số cosϕ = 0,8; Bảng tọa độ và công suất các điểm tải 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S i (KVA) 50 60 25 10 20 40 30 25 35 80 X i 18 2 4 5 14 17 18 20 5 1 Y i 18 15 8 13 15 2 1 5 17 1 2 Đồ án Cung cấp điện CHƯƠNG II TỔNG HỢP PHỤ TẢI VÀ XÂY DỰNG CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC CHO MÁY BIẾN ÁP I. Tổng hợp phụ tải Phụ tải điện: là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị điện hay các hộ tiêu thụ điện năng. Có nhiều phương pháp tổng hợp phụ tải. Ở đây ta sử dụng phương pháp hệ số đồng thời: ∑∑ == == 10 1 10 1 cos i idt i idttt SKPKP ϕ ; Từ bảng thông số các điểm phụ tải: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S i (KVA) 50 60 25 10 20 40 30 25 35 80 Ta có: W375)80352530402010256050.(8,0.9,0cos. 10 1 KSKP i idttt =+++++++++== ∑ = ϕ KVA P S tt Btt 75,468 8,0 375 cos === ϕ Từ kết quả trên ta chọn máy biến áp phân phối do ABB chế tạo có các thông số: S đm = 500KVA; U CA = 22KV; U HA = 0,4KV; ∆P o = 1KW; ∆P N = 7KW; U N % = 4%; I o % = 5% Kích thước: 1535x930x1625 Trọng lượng: 1695 KG 3 Đồ án Cung cấp điện II. Chọn điểm đặt trạm biến áp và xây dựng công suất máy biến áp 1. Vị trí đặt trạm biến áp: Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện: • Đặt tải trung tâm phụ tải • Thuận lợi đối với nguồn cung cấp • An toàn, liên tục • Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng • Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ nhất • Nếu bán kính cung cấp điện > 0,8 Km, ta chọn 2 trạm biến áp. Vị trí trạm biến áp được xác định theo công thức: ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = == 10 1 10 1 10 1 10 1 i i i ii i i i ii S XS P XP X ; ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = == 10 1 10 1 10 1 10 1 i i i ii i i i ii S YS P YP Y Theo bảng thông số các điểm phụ tải: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S i (KVA) 50 60 25 10 20 40 30 25 35 80 X i 1,8 0,2 0,4 0,5 1,4 1,7 1,8 2 0,5 0,1 Y i 1,8 1,5 0,8 1,3 1,5 0,2 0,1 0,5 1,7 0,1 91,0 )80352530402010256050( )1,0.805,0.352.258,1.307,1.404,1.205,0.104,0.252,0.608,1.50( = +++++++++ +++++++++ = X 89,0 )80352530402010256050( )1,0.807,1.355,0.251,0.302,0.405,1.203,1.108,0.255,1.608,1.50( = +++++++++ +++++++++ = Y Trạm biến áp dự kiến sẽ đặt tại điểm 1 (hình 1), nhưng từ hình vẽ ta thấy bán kính cung cấp điện từ điểm 1 đến điểm xa nhất > 0,8 Km; Vậy ta chọn phương án đặt 2 trạm biến áp tại trung tâm hai nhóm phụ tải: • Nhóm I: gồm các điểm tải: 1, 2, 4, 5, 9 • Nhóm II: gồm các điểm tải: 3, 6, 7, 8, 10 Và tính toán tương tự ta có điểm đặt trạm biến áp cho các nhóm: • Nhóm I: T 1 (0,87; 1,61) • Nhóm II: T 2 (0,95; 0,26) 4 Đồ án Cung cấp điện 2. Tính chọn máy biến áp cho từng nhóm phụ tải: • Nhóm I: W126)3520106050.(8,0.9,0cos. 5 1 KSKP i idtttI =++++== ∑ = ϕ KVA P S tt BttI 5,157 8,0 126 cos === ϕ Chọn máy biến áp: S đm = 180KVA; U CA = 22KV; U HA = 0,4KV; ∆P o = 530W; ∆P N = 3150W; U N % = 4%; I o % = 5% Kích thước: 1260x770x1420 Trọng lượng: 880 KG • Nhóm II: W144)8025304025.(8,0.9,0cos. 5 1 KSKP i idtttII =++++== ∑ = ϕ KVA P S tt BttII 180 8,0 144 cos === ϕ Chọn máy biến áp: S đm = 200KVA; U CA = 22KV; U HA = 0,4KV; ∆P o = 530W; ∆P N = 3450W; U N % = 4%; I o % = 5% Kích thước: 1290x780x1450 Trọng lượng: 885 KG 5 Đồ án Cung cấp điện III. Sơ đồ nối điện Hình 2: Sơ đồ nối điện Chiều dài các đoạn dây: Nhóm I Nhóm II [T 1 , 1] = 0,95 Km [T 2 , 3] = 0,77 Km [T 1 , 4] = 0,49 Km [T 2 , 6] = 0,75 Km [T 1 , 5] = 0,54 Km [T 2 , 8] = 1,08 Km [T 1 , 9] = 0,38 Km [T 2 , 10] = 0,86Km [2, 9] =0,36 Km [6, 7] = 0,14 Km L 1 (CA) 2,5 Km L 2 ([T 1 , T 2 ]) 1,4 Km (1) 50KVA (2) 60KVA (4) 10KVA (5) 20KVA (9) 35KVA X Y 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,5 1,0 1,5 2,0 1 T1 T2 (3) 25KVA (8) 25KVA (6) 40 KVA (7) 30KVA (10) 80KVA 6 Đồ án Cung cấp điện CHƯƠNG III TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN DÂY DẪN I. Phần cao áp Để tính toán tiết diện dây dẫn cho đường dây cao áp, ta chọn phương pháp tính toán tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế. Với T max = 5000h; Tra bảng J kt = 1,1 Ta chọn tiết diện dây dẫn không thay đổi trên cả chiều dài đường dây: kt td J I F = ; 21 2211 .3 1 22 LL LSLS U I n td + + = Với: U n = 22KV; S 1 = 157,5 + 180 = 337,5 KVA; S 2 = 180 KVA; L 1 = 2,5Km; L 2 = 1,4Km; Suy ra ta có: )(9,6)(6,7 .3 1 2 21 2211 22 mmFA LL LSLS U I n td =⇒= + + = Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn dây: AC 25 có các thông số: r o = 1,38 Ω/Km; ⇒ R 1 = L 1 .r o = 2,5.1,38 = 3,45 (Ω) x o = 0,37 Ω/Km; ⇒ X 1 = L 1 .x o = 2,5.0,37 = 0,93 (Ω) ⇒ R 2 = L 2 .r o = 1,4.1,38 = 1,93 (Ω) ⇒ X 2 = L 2 .x o = 1,4.0,37 = 0,52 (Ω) Hao tổn điện áp thực tế trên đường dây: )(09,66 22 52,0.180.6,093,1.180.8,093,0.5,337.6,045,3.5,337.8,0 V U XQRP U tt = +++ = + =∆ ∑ ∑ Như vậy dây dẫn ta chọn thỏa mãn. 7 Đồ án Cung cấp điện II. Phần hạ áp Phần hạ áp ta chọn mỗi lộ ra của trạm biến áp có cùng tiết diện. Xác định tiết diện dẫn theo hao tổn điện áp cho phép: acp UU lP F ∆ = ∑ . γ với 2 . 7,31 mm m A Ω = γ ; 1. Trạm biến áp T 1 : Trạm biến áp T 1 gồm 4 lộ ra: [T 1 , 1], [T 1 , 4], [T 1 , 5], [T 1 , 9, 2] • Tính tiết diện dây dẫn lộ [T 1 , 9, 2]: )(768,0.608,0.35 ]9,[ 1 KWP T =+= )(576,0.606,0.35 ]9,[ 1 KVArQ T =+= )(488,0.60 ]2,9[ KWP == )(366,0.60 ]2,9[ KVArQ == )(29,30 4,0 36,0.35,0.3638,0.35,0.57 . V U XQ U cp = + ==∆ ∑ )(71,929,3040][ VUUU cpcpacp =−=∆−∆=∆ )(91,374 71,9.4,0.7,31 1000).36,0.4838,0.76( . 2 mm UU lP F acp = + = ∆ = ∑ γ Chọn dây A 400 r o = 0,008 Ω/Km x o = 0,37 Ω/Km )(95,32 4,0 37,0.36,0.3637,0.38,0.57008,0.36,0.48008,0.38,0.76 V U XQRP U tt = +++ = + =∆ ∑ ∑ (thỏa mãn) • Tính tiết diện dây dẫn lộ [T 1 , 1]: 0,4 KV Ucp% = 10% 1 T 0.38 Km 35 KVA cos ϕ = 0,8 0,36 Km 2 9 60 KVA cos ϕ = 0,8 ∆ 8 Đồ án Cung cấp điện )(408,0.50 ]1,[ 1 KWP T == )(306,0.50 ]1,[ 1 KVArQ T == )(94,24 4,0 95,0.35,0.30 . V U XQ U cp ===∆ ∑ )(06,1594,2440][ VUUU cpcpacp =−=∆−∆=∆ )(20099,198 06,15.4,0.7,31 1000.95,0.40 . 2 mm UU lP F acp ≈== ∆ = ∑ γ Chọn dây A 240 r o = 0,132 Ω/Km x o = 0,347 Ω/Km )(26,37 4,0 347,0.95,0.30132,0.95,0.40 V U XQRP U tt = + = + =∆ ∑ ∑ (thỏa mãn) Tương tự ta tính tiết diện dây dẫn cho các lộ còn lại và kết quả được cho ở bảng dưới đây (các dây dẫn đều thỏa mãn điều kiện): L (Km) S (KVA) P (KW) Q (KVAr) ∆U cp (V) ∆U acp (V) F (mm 2 ) DD r o (Ω/Km ) x o (Ω/Km ) ∆U tt (V) [T 1 ,1] 0,95 50 40 30 24,94 15,06 198,96 A 240 0,132 0,347 37,26 [T 1 ,4] 0,49 10 8 6 2,57 37,43 8,26 A 25 1,38 0,37 16,24 [T 1 ,5] 0,54 20 16 12 5,67 34,33 19,85 A 25 1,38 0,37 35,80 2. Trạm biến áp T 2 : Trạm biến áp T 2 gồm 4 lộ ra: [T 1 , 3], [T 1 , 8], [T 1 , 10], [T 1 , 6, 7] • Tính tiết diện dây dẫn lộ [T 2 , 6, 7]: )(568,0.308,0.40 ]6,[ 2 KWP T =+= 0,95 km T 1 1 0,4 KV ∆ Ucp% = 10% 50 KVA cos ϕ = 0,8 0,4 KV Ucp% = 10% 2 T 0,75 Km 40 KVA cos ϕ = 0,8 0,14 Km 7 6 30 KVA cos ϕ = 0,8 ∆ 9 Đồ án Cung cấp điện )(426,0.306,0.40 ]6,[ 2 KVArQ T =+= )(248,0.30 ]7,6[ KWP == )(186,0.30 ]7,6[ KVArQ == )(46,28 4,0 14,0.35,0.1875,0.35,0.42 . V U XQ U cp = + ==∆ ∑ )(54,1146,2840][ VUUU cpcpacp =−=∆−∆=∆ )(31099,309 54,11.4,0.7,31 1000).14,0.2475,0.56( . 2 mm UU lP F acp ≈= + = ∆ = ∑ γ Chọn dây A 400 r o = 0,008 Ω/Km x o = 0,37 Ω/Km )(38,32 4,0 37,0.14,0.1837,0.75,0.42008,0.14,0.24008,0.75,0.56 V U XQRP U tt = +++ = + =∆ ∑ ∑ (thỏa mãn) • Tính tiết diện dây dẫn lộ [T 2 , 3]: )(208,0.25 ]3,[ 21 KWP T == )(156,0.25 ]3,[ 2 KVArQ T == )(11,10 4,0 77,0.35,0.15 . V U XQ U cp ===∆ ∑ )(89,2911,1040][ VUUU cpcpacp =−=∆−∆=∆ )(63.40 89,29.4,0.7,31 1000.77,0.20 . 2 mm UU lP F acp == ∆ = ∑ γ Chọn dây A 50 r o = 0,64 Ω/Km x o = 0,354 Ω/Km )(86,34 4,0 354,0.77,0.1564,0.77,0.20 V U XQRP U tt = + = + =∆ ∑ ∑ (thỏa mãn) 0,77 km T 2 3 0,4 KV ∆ Ucp% = 10% 25 KVA cos ϕ = 0,8 10 [...]... thành cho việc thiết kết mạng điện và trạm biến áp em chỉ thực hiện ở những kiến thức đã được học đó là tính toán tổn thất điện năng trong mạng điện bao gồm tổn thất trong máy biến áp, tổn thất trên đường dây cao áp và hạ áp I Tổn thất trong máy biến áp Tổn thất điện năng trong máy biến áp của trạm biến áp có một máy được tính theo công thức: ∆A = ∆Po 8760 + ∆PN ( S 2 ) τ S dm (τ được xác định theo. .. định R1c = 0,00298ρ = 89,4 (Ω); Và số cọc nối đất được xác định theo R 1c công thức n = n R ≈ 1 ; Vậy số cọc nối đất cho mỗi cột cao áp là 1 Để đảm c d bảo an toàn cho khu vực đông dân cư ta nên thực hiện nối đất cho hệ thống lưới điện hạ áp, mỗi cột điện sử dụng một cọc nối đất II Nối đất cho trạm biến áp: Hệ thống nối đất cho trạm biến áp thực hiện các chức năng: nối đất làm việc, nối đất an toàn,... số cọc là: Rc = 4 R' = 1,31 4 R '−4 R 1c Vậy số lượng cọc cần đóng là n = n R ≈ 125 (cọc) c c Ta phân bố 125 cọc theo hình vuông xung quanh trạm biến áp vậy mỗi cạnh của trạm biến áp có 31 – 32 cọc 18 Đồ án Cung cấp điện III Chọn thiết bị và sơ đồ đo lường: Dòng điện lớn nhất của máy biến dòng là IđmBA Với trạm biến áp T1: Icb = IđmBA = 259,81 (A); Phụ tải thứ cấp BI gồm Ampemét 0,1 VA loại ∃350 Công... liệu tính toán ngắn mạch ta thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống bảo vệ rơle Điểm được chọn để tính ngắn mạch là những điểm mà tại đó khi xảy ra ngắn mạch, thiết bị phải làm việc trong điều kiện nặng nề nhất Căn cứ vào sơ đồ nguyên lý và cách bố trí các thiết bị trên sơ đồ ta chọn một số điểm ngắn mạch như sau: 1 Với trạm biến ápT1: 22 KV N1 A25 0,49 Km 0,4 KV Số liệu máy biến áp: Sđm = 180KVA; UCA = 22KV;... điện CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ CHỌN THIẾT BỊ I Tính toán ngắn mạch Tính toán ngắn mạch nhằm tạo cơ sở cho việc so sánh, lựa chọn những phương án cấp điện hợp lý nhất, xác định chế độ làm việc của các hộ tiêu thụ khi xảy ra sự cố, đưa ra biện pháp hạn chế dòng ngắn mạch Kết quả tính toán ngắn mạch còn dùng để kiểm tra các thiết bị đã chọn trong hệ thống Từ các số liệu tính toán ngắn mạch ta thiết. .. loại CP4689 Tổng phụ tải 5,1 VA Các đồng hồ đo có độ chính xác 0,5 Chọn 3 BI (sử dụng cho 3 pha đấu hình sao) Loại BD37, Uđm = 600V; Iđm = 400A; I2đm = 5A Số vòng sơ cấp 1, dung lượng 10 VA, cấp chính xác 0,5 Vônmét 2VA loại ∃335; BU: 3HOM10 Y/Y/∆ Với trạm biến áp T2: Icb = IđmBA = 288,68 (A); chọn tương tự như với trạm biến áp T1; 19 Đồ án Cung cấp điện CHƯƠNG VI CHỌN CÁC THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ ĐƯỜNG DÂY... bao quanh trạm biến áp, các thanh thép dẹt được hàn chặt với cọc ở độ sâu 0,8m Điện trở nối đất của một thanh thép góc: R1c = 0,00298ρ = 89,4 (Ω) Theo số a/l = 2 ta dự đoán số cọc n = 20 cọc Tra theo bảng phụ lục ta R 89,4 1c có: nc = 0,64, nt = 0,4 ⇒ n = n R = 0,64.4 = 35 (cọc) c d Điện trở thanh nối Rt = Rt 0,366 2l 2 = 8,584(Ω) lg = 2,747(Ω); R' = nt l b.t Điện trở cần thiết của toàn bộ số cọc là:... cấp điện CHƯƠNG V NỐI ĐẤT BẢO VỆ VÀ ĐO LƯỜNG I Tính toán nối đất cho đường dây cao áp: Hệ thống nối đất đường dây cao áp dùng thép ống, thép góc (L60x60x6) đóng xuống đất với độ sâu 0,7 – 0,8m, dài 2,5m, độ dày ống thép 3,5m Giả thiết ta thực hiện nối đất ở khu vực đất pha cát có điện trở suất là ρđ = 3.104(Ω/cm) Vậy điện trở nối đất của một thanh thép góc được xác định R1c = 0,00298ρ = 89,4 (Ω); Và số. .. 6,6( KA) 16 Đồ án Cung cấp điện Trị số dòng xung kích: i xkT1 = 2 1,3.I NTCT1 = 2 1,3.5,92 =10,88( KA) i xkT2 = 2 1,3.I NTCT2 = 2 1,3.6,6 =12,13( KA) c) Chọn chống sét hạ áp: Phía hạ áp, từ tủ phân phối đi ra 4 lộ với trạm biến áp T1 và T2 ta cần đặt chống sét van hạ áp trong tủ phân phối Chọn dùng chống sét van hạ áp của Siemen có các thông số: Loại: 5 SD7 003; Uđm = 280(V); Số cực: 4; Dòng tháo sét:... thất điện năng của toàn mạng trong thời gian một năm: 11 ∆A = ∑ ∆Ai = 35,848.10 6 ( KWh) i =1 22 Đồ án Cung cấp điện SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Y 2,0 (1) 50KVA T1 (9) 35KVA 1,5 (2) 60KVA (5) 20KVA (4) 10KVA 1,0 1 (3) 25KVA 0,5 (8) 25KVA T2 (6) 40 KVA (10) 80KVA X (7) 30KVA 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 o Tọa độ và công suất các điểm phụ tải o Vị trí đặt trạm biến áp o Tiết diện và chiều dài dây dẫn 23 Đồ án Cung cấp điện . cấp điện II. Nhiệm vụ: Đề tài: Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải cho trước III. Đặc điểm: Nguồn điện cho khu vực được lấy từ đường dây cao áp. Đồ án Cung cấp điện Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải cho trước CHƯƠNG I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ I. Lời nói đầu: Ngày nay với sự. HỢP PHỤ TẢI VÀ XÂY DỰNG CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC CHO MÁY BIẾN ÁP I. Tổng hợp phụ tải Phụ tải điện: là đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ của các thiết bị điện hay các hộ tiêu thụ điện năng. Có