CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 400 KVA – 10/0,4 KV

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 400 KVA – 10/0,4 KV Đề bài: Thiết kế trạm biến áp phụ tải cung câp điện cho 234 hộ dân thuộc Xóm 1, xã Thiệu Khánh, huyện Thanh Hóa. Đường dây 0,4kV được chia làm 3 lộ trục, cấp điện cho số hộ tương ứng mỗi lộ là 76 hộ.

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHỤ TẢI CƠNG SUẤT 400 KVA – 10/0,4 KV Cơng suất Điện áp ΔP0 ΔPN (kVA) (kV) (kW) (kW) 400 10/0,4 0,92 5,5 R X () () 1370-820-1485 1130 Đề bài: Thiết kế trạm biến áp phụ tải cung câp điện cho 234 hộ dân thuộc Xóm 1, xã Thiệu Khánh, huyện Thanh Hóa Đường dây 0,4kV chia làm lộ trục, cấp điện cho số hộ tương ứng lộ 76 hộ 1.1 Xác định phụ tải tính tốn 1.1.1 Nhu cầu phụ tải thực tế Qua khảo sát khu vực trung bình có thiết bị dùng điện sau: + Mỗi hộ có phịng, diện tích 25 m2 (po = W/m2) cho chiếu sáng quạt + Mỗi bóng đèn cổng có công suất 100W + Nồi cơm điện công suất 500W + Tivi: 100W + Catset: 40W Tổng cộng: 100+40+500+100+25*9*3 = 1415W Hệ sơ đồng thời: = 0,7 Do cơng suất tính tốn hộ là: Po = 1415*0,7 = 990,5 W ≈ 1kW 1.1.2 Phụ tải tính tốn cho tồn khu vực Cơng thức tính tốn chung: Ptt = k.Po.n Trong đó: Ptt : cơng suất tác dụng tính tốn phụ tải K: hệ số dự trữ có xét đến khả phát triển tương lai phụ tải N: số hộ dân cư Po: suất tính tốn hộ Do đó: Ptt = 1,1*1*234 = 257,4 kW Đây khu vực có đơng dân cư với mật độ dân cư cao nên ta có: cosφ = 0,85 Vậy: Stt = 302,84 kW 1.2 Chọn máy biến áp, sơ đồ đấu dây kiểu trạm 1.2.1 Chọn máy biến áp Điều kiện chọn: Stt ≤ SđmMBA Vậy ta chọn MBA TM-400-10/0,4kV công ty chế tạo MBA Đông Anh sản xuất với thông số sau: + Tổ đấu dây: Y/Yo – 12 + Phạm vi điều chỉnh điện áp: ± *2,5% + Sđm = 400kVA + Ucdđ = 10 kV + Uhdđ = 0,4 kV + ∆Po = 0,92 kW + ∆PN = 5,5 kW + R = 0,37  + X = 10,6  1.2.2 Chọn kiểu trạm biến áp Lựa chọn trạm biến áp kiểu ngồi trời có xây tường rào bao quanh Kích thước MBA 6m*9m 1.2.3 Sơ đồ đấu dây trạm - Phía cao áp dùng cầu chì tự rơi - Dùng chống sét van phía 10kV: ZnO – 10kV - Dùng tủ phân phối cho trạm: 500 – 600 Gồm Aptomat tổng aptomat nhánh 1.2.4 Thiết bị cao áp 1.2.4.1 Điều kiện chọn Điều kiện: UđmTB ≥ Uđmmạng IđmTB ≥ Iđmmạng Trong đó: UđmTB, Uđmmạng: điện áp định mức thiết bị mạng điện IđmTB, Iđmmạng: dòng điện định mức thiết bị mạng điện * Phía 20kV: I tt   Stt 3.U dmh 302,84  17, 48 A 3.10 * Phía 0,4kV: I tt   Stt 3.U dmh 302,84  437,11 A 3.0, 1.2.4.2 Chọn dây dẫn từ trạm xuống má tĩnh Cầu chì tự rơi Ta chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế Ftt   I tt J kt 17, 48  15,89 mm 1,1 Chọn dây dẫn AC-70 (điều kiện vầng quang đảm bảo độ bền cơ) có dịng cho phép Icp = 265 A 1.2.4.3 Chọn chống sét van Chọn chống sét van không khe hở ZnO loại LG34/40-10kBV với thông số: Điện áp định mức Điện áp làm việc liên tục Dòng điện sét định mức Điện trở cách điện Điện áp phóng điện tần số cơng nghiệp Dịng điện rị điện áp chiều Dòng điện rò điện áp xoay chiều Mức chịu sét cao Điện áp dư lớn với xung sét 11,2 kV 10,4 kV 10 kA 2000 M 25430 kV 20 μA 0,2 μA 130 kA 37 kV 1.2.4.4 Chọn cầu chì tự rơi Chọn loại CR-10/100 với thông số: Uđm = 10kV Ulvmax = 11,5kV Iđm max = 100kA Scắt = 200MVA 1.2.4.5 Chọn dẫn từ má động Cầu chì tự rơi đến đầu cực MBA Ta dùng dẫn làm đồng để đảm bảo không bị ngắn mạch pha (do khoảng cách pha đầu cực MBA nhỏ ) Chọn đồng theo điều kiện Ftt   I tt J kt 17, 48  9,71 mm 1,8 Theo ta chọn dẫn đồng loại MT-8 với thông số sau: + F = 50 mm2 + d = mm + Dòng điện cho phép Icp = 260 A 1.2.5 Thiết bị hạ áp 1.2.5.1 Điều kiện chọn UđmTB ≥ Uđmmạng IđmTB ≥ Itt Trong đó: UđmTB, Uđmmạng: điện áp định mức thiết bị mạng điện IđmTB: dòng điện định mức thiết bị mạng điện Itt: dòng điện tính tốn lớn thiết bị 1.2.5.2 Chọn Aptomat tổng Chọn loại NS-600E có thơng số Uđm = 0,5kV Iđm = 600 A Icđm= 15kA 1.2.5.3 Chọn Aptomat nhánh Ta chọn nhánh với số hộ có cơng suất tính tốn cho nhánh là: Ptt = 257,4/3 = 85,8 kW Do dịng điện tính tốn I tt   Stt 3.U dmh 85,8  145,7 A 3.0,4.0,85 Vậy ta chọn chung loại Aptomat cho nhánh hạ áp loại NS-225E hãng MARLIN GERIN sản xuất với thông số sau Uđm = 0,6kV Iđm = 225 A Icđm= 7,5 kA 1.2.5.4 Chọn cáp từ MBA đến tủ phân phối (cáp tổng) Dịng điện tính tốn Itt = 437,11 A Ta chọn cáp CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC-3x185+1x120 Với thông số kỹ thuật sau Iđm = 521 A > Itt = 437,11 A Điện trở tính tốn : ro = 0,099  1.2.5.5 Chọn cáp từ sau tủ phân phối đến đường dây hạ áp (cáp nhánh) Ta có: I tt   Stt 3.U dmh 85,8  145,7 A 3.0,4.0,85 Do ta chọn cáp CU/XLPE/PVC hãng CADIVI sản xuất với thông số kỹ thuật sau Tiết diện: 3x35+1x25 có Icp = 158A Điện trở tính tốn: ro = 0,524  1.2.5.6 Chọn tủ phân phối Với Itt = 437,11 A Ta chọn làm đồng, tiết diện 40x4 có Icp = 625 A Thanh đặt lên sứ cách điện gắn vào khung tủ cách 80cm đặt theo phương nằm ngang 1.3 Tính tốn ngắn mạch Để kiểm tra phù hợp thiết bị ta chọn cần tiến hành tính tốn ngắn mạch điểm sau: + Điểm ngắn mạch phía sau cầu chì tự rơi trước MBA (N1) + Điểm ngắn mạch phía sau Aptomat tổng trước Aptomat nhánh (N2) Để tính toán ngắn mạch đơn giản ta giả thiết: + Khơng tính đến bão hịa mạch từ + Khơng tính đến dịng từ hóa MBA + Khơng tính đến điện dung + Điểm ngắn mạch xa nguồn + Bỏ qua ảnh hưởng phụ tải + Bỏ qua điện trở độ ngắn mạch với lưới điện cao áp 1.3.1 Tính ngắn mạch điểm N1 Sơ đồ thay XHT XD N1 Điện kháng hệ thống X HT   U dm SC 102 1  100 Trong đó: U: điện áp đường dây SC: Công suất cắt ngắn mạch máy cắt đầu nguồn Điện kháng đường dây: Với đường dây AC-70 có chiều dài 1200 m điện kháng đơn vị xo = 0,341 /km Xd = 1,2.0,341 = 0,41  Điện kháng tổng: X∑ = 1+0,41 = 1,41  Dòng điện ngắn mạch N1: I N1   U X  10  4,1 kA 3.1, 41 Dịng điện xung kích ngắn mạch N1: i xk =k xk I N1  4,1 2.1,81  10,5 kA Giá trị hiệu dụng dịng điện xung kích I xk =i N1 1+2(k xk -1)  4,1 1+2(1,8-1)  6,64 kA 1.3.2 Tính ngắn mạch điểm N2 Vì điểm ngắn mạch N2 điểm hạ áp nên tính tốn cần phải ý đến điện trở phần tử Từ điểm ngắn mạch tới nguồn có phần tử sau: MBA, Aptomat tổng, Aptomat, cáp Tổng trở MBA: ZB = 3,7+j10,6  Quy đổi phía hạ áp: ZB’ = 5,92+j16,1  Cáp tổng 3x185 + 1x120 Có ro = 0,099  nhỏ so với MBA nên ta bỏ qua Aptomat 600A có điện trở tiếp xúc r = 0,25 m  bỏ qua Vậy dòng điện ngắn mạch N2: IN   U X  400 5,922  16,12  13,6 kA Từ kết tra đường cong tính tốn với trị số 16,1/5,92 = 2,72 ta có kxk = 1,23 Theo đó: i k =k xk I N2  1,32 2.13,6  25,4 kA Giá trị hiệu dụng dịng điện xung kích I xk2 =i N2 1+2(k xk -1)  13,6 1+2(1,32-1)  17,42 kA Điểm ngắn mạch đầu nhánh hạ áp lấy từ dòng ngắn mạch tương tự điểm ngắn mạch N2 tổng trở phần tử Aptomat nhánh, cáp nhánh nhỏ so với máy biến áp 1.3.3 Kiểm tra thiết bị chọn 1.3.3.1 Kiểm tra dây dẫn từ dàn trạm xuống má tĩnh cầu chì tự rơi * Điều kiện phát nóng Icb ≤ k.Icp Trong đó: k: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mơi trường, với dây dẫn trần nhiệt độ tính tốn môi trường 200c, ta cho nhiệt độ môi trường tuyệt đối 350c, với k = 0,88 Icb = 19,3 A < k.Icp = 0,88.265=233 A * Điều kiện ổn định nhiệt Fch ≥ Fnh (mm2) Trong đó: Fch: tiết diện chọn Fnh: tiết diện ổn định nhiệt Fnh   I  tqd Với α: hệ số nhiệt độ vật liệu làm dây dẫn I: dòng ngắn mạch ổn định tqđ: thời gian dòng ngắn mạch quy đổi Fnh   I  tqd  4,1.11 0,5  31,89 mm2  Fch  70mm2 Vậy dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt điều kiện phát nóng 1.3.3.2 Kiểm tra cầu chì tự rơi Điều kiện kiểm tra: 10 SC > SN Trong đó: SC: cơng suất cắt ngắn mạch cầu chì SN: cơng suất ngắn mạch S N  I N U dm  4,1.10  70,93 MVA Ta thấy SC = 200MVA > SN = 70,93MVA Do cầu chì tự rơi vân đạt yêu cầu 1.3.3.3 Kiểm tra dây dẫn từ má cầu chì tự rơi xuống đầu cực MBA * Kiểm tra điều kiện phát nóng Điều kiện kiểm tra Icp ≤ k.Icp Với k: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ mơi trường Với dây dẫn trần nhiệt độ tính tốn môi trường 200C , ta cho nhiệt độ thực tế môi trường 350C k =0,88 Itt = 19,3 A < k.Icp = 0,88.260 = 229 A Thỏa mãn điều kiện phát nóng * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt Điều kiện kiểm tra Fch ≥ Fnh (mm2) Trong đó: Fch: tiết diện chọn Fnh: tiết diện ổn định nhiệt Fnh   I  tqd Với α: hệ số nhiệt độ vật liệu làm dây dẫn I: dòng ngắn mạch ổn định 11 tqđ: thời gian dòng ngắn mạch quy đổi Fnh   I  tqd  6.4,1 0,5  17,4 mm2  Fch  50mm2 Thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt * Kiểm tra điều kiện ổn định động Điều kiện kiểm tra бtt ≤ бcp Trong бtt : ứng suất tính tốn dẫn ngắn mạch (kG/cm2) бcp : ứng suất cho phép vật liệu làm dẫn бcp =1400 kG/cm2 Lực điện động: Ftt  2,86.102 2.L i a xk Trong đó: ixk : dịng ngắn mạch xung kích N1 L: khoảng cách sứ cách điện pha (70cm) a: khoảng cách pha (15cm) Theo ta có: 2.L i a xk 2.70  2,86.102 .10,52  29,4 kG.cm 15 Ftt  2,86.102 Mômen tác dụng lên dẫn Ftt L 10 29,4.70   205,8 kG.cm 10 M Mômen chống uốn dẫn W = 4.402/600=10,66 cm3 Ứng suất tính tốn 12 M W 205,8   19,3 kG / cm 10,66  tt  Theo ta có: бtt ≤ бcp Vậy dẫn chọn phù hợp 1.3.3.4 Kiểm tra Aptomat tổng nhánh Loại: NS600E Uđm = 0,5kV > Uđmm = 0,4kV Iđm = 600 A > Itt = 482 A Icđm= 15kA > IN = 13,6 kA Loại: NS225E Uđm = 0,5kV > Uđmm = 0,4kV Iđm = 225 A > Itt = 17,48 A 1.3.4 Tính tốn nối đất cho TBA phân phối Nối đất cho trạm biến áp phân phối loại nối đất chống sét, an toàn nối đất làm việc Quy phạm quy định Rđ ≤  Cho đ = 0,4.104 /cm Ta nối đất TBA phân phối 400kVA-10/0,4kV kiểu có kích thước (6x9)m mạch vịng kín có kích thước (5x6)m bao quanh trạm, cọc dùng thép góc L 60x60x60 dài 2,5m chơn sâu 0,8m nối thép dẹt 40x4mm Ta có: Điện trở nối đất cọc là: 13 R1C    km  2l 4t  l  ln  ln 2. l  d 4t  l    0,4.102.1,4  2(250  80) 4.165  (250  80)  ln  ln 2. (250  80)  0,57 4.165  (250  80)     20,5  Xác định số cọc cần đóng n  R1C c Ryc 20,5  7,8  0,65.4 Số cọc cọc Điện trở nối là: Rt    km 2.l ln 2. l h.b 0,4.102.1,6 2.22002 ln  4,89  2. 2200 4.80 Điện trở nối đất nối có xét đến hệ số sử dụng thanh: Rt'   Rt t 4,8  12  0, Điện trở nối đất cần thiết toàn số cọc là: Rc   4.Rt' Rt'  Ryc 4.12 6 12  Số cọc cần phải đóng thực tế n  R1C c RC 20,5  5,3 0,65.6 Căn vào mặt trạm, ta chọn cọc dự định Khi điện trở nối đất toàn hệ thống nối đất là: 14 Rht   Rc Rt Rc t  n.Rt c 20,5.4,8  3,66   4 20,5.0,4  6.4,8.0,65 Theo đó: Rht = 3,66  < Ryc =  Hệ thống nối đất TBA phân phối lựa chọn đảm bảo yêu cầu 15 ... điện áp: ± *2,5% + Sđm = 40 0kVA + Ucdđ = 10 kV + Uhdđ = 0,4 kV + ∆Po = 0,92 kW + ∆PN = 5,5 kW + R = 0,37  + X = 10,6  1.2.2 Chọn kiểu trạm biến áp Lựa chọn trạm biến áp kiểu ngồi trời có xây.. .Đề bài: Thiết kế trạm biến áp phụ tải cung câp điện cho 234 hộ dân thuộc Xóm 1, xã Thiệu Khánh, huyện Thanh Hóa Đường dây 0, 4kV chia làm lộ trục, cấp điện cho... đồ đấu dây trạm - Phía cao áp dùng cầu chì tự rơi - Dùng chống sét van phía 1 0kV: ZnO – 1 0kV - Dùng tủ phân phối cho trạm: 500 – 600 Gồm Aptomat tổng aptomat nhánh 1.2.4 Thiết bị cao áp 1.2.4.1