Đề tài thực tập tốt nghiệp tính toán thiết kế hệ thống điện chiếu sáng

Chơng IXác định nhu cầu sử dụng điện năng Xác định nhu cầu sử dụng điện năng thực chất là xác địnhcông suất của phụ tải, khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện,nếu biết công suất của p

Trờng TC nghề Nga sơn Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

Khoa điện - điện tử & tin Độc lập - Tự do - Hạnh

Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Văn Mạnh

Mai Danh Tuyên

Học sinh thực hiện: Nguyễn Văn Dũng Lớp trung cấp

Điện dân dụng K1

Ngày nhận đề tài: Ngày 15 tháng 4 năm 2010

Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng 8 năm 2010

I/ Nhiệm vụ:

Tính toán thiết kế cung cấp điển trên cơ sở trạm biến áp 2 xã Nga Trung

1/ Xác định phụ tải tính toán

2/ Xây dựng phơng án cấp điện, thiết lập sơ đồ nối điện

3/ Tính toán lựa chọn thiết bị điện và khí cụ điện cho sơ đồ

đã chọn

4/ Thiết kế hệ thống điện sinh hoạt cho một hộ dân nhà 2 tầng.II/ Sơ đồ mặt bằng đặc điểm phụ tải

Theo trạm biến áp 2 xã Nga Trung

III/ Yêu cầu:

2/ Các bản vẽ đợc thực hiên trên khổ giấy A4

3/ Đóng thành quyển có bìa cứng

Nguyễn Văn Mạnh

Danh sách thiết bị điện và công suất đặt cho căn hộ

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho:

trongngày

Ghichú

Chơng IXác định nhu cầu sử dụng điện năng

Xác định nhu cầu sử dụng điện năng thực chất là xác địnhcông suất của phụ tải, khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện,nếu biết công suất của phụ tải ta sẽ có cơ sở để xác định phơng

án cung cấp điện hợp lý

Việc xác định nhu cầu sử dụng điện năng là nhằm mục

đích mục đích để biết mà lựa chọn các phần tử trong hệ thống

điện nh: Dây dẫn, thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, thiết bịlấy điện và đồ dùng điện hợp lý đảm bảo an toàn, đồng thời lợi

về mặt kinh phí (vốn đầu t)

Khi xác định nhu cầu sử dụng điện năng chúng ta, chúng tacần phảI xác định đợc ngay khi công trình đI vào xây dựng.Nhiều trờng hợp chúng ta cần phảI dự tính cho nhiều năm sau Phụ tải điện là một hàm biến thiên theo thời gian, phụ thuộcvào rất nhiều yếu tố, phụ thuộc vào quá trình công nghệ, vàoquy mô sane xuất và trình độ vân hành, vì vậy việc xác địnhchính xác giá trị của phụ tải là một việc không thể làm đợc Do

đó tính chất chất quan trọng đã nghiên cứu và đề ra nhiều u

điểm và có cả điều kiện chung ra các kết quả không giống nhau,

có mức độ yêu cầu cụ thể, chọn một phơng án thích hợp, có hiệuquả nhất, đảm bảo an toàn về kỹ thuật, về kinh tế ở đây đểxác định phụ tải tính toán toàn căn hộ ta phải tìm hiểu sơ đồmặt bằng của căn hộ và đặc biệt là u cầu sử dụng thiết bị và

đồ dụng điện của hộ gia đình

ở nông thôn mỗi xã thờng có một hoặc nhiều trạm biến áp hạ

áp lấy từ trạm biến áp trung gian điện áp từ 10kV hoặc 35 kV

Do điều kiện địa lý và phân bố dân c, lới điện nông thôn

có cấu trúc cành, nhánh của cây (nh hình sau) Từ địa hình cụthể khu dân c để đảm bảo chất lợng điện năng và thuận tiện

cho quản lý, vận hành, ngời ta xây dựng 1 trạm biến áp để cungcấp cho một thôn hoặc nhiều thôn tuỳ thuộc vào mức độ tiêu thụcủa khu dân c, mạng lới điện cung cấp cho các hộ dân tiêu thụ,theo đờng trục về các thôn xóm và đến các hộ tiêu thụ là dâytrên không có vỏ bọc cách điện, các cột chống đỡ phù hợp với điềukiện địa phơng

Sơ đồ lới điện hạ áp

I Xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là một phụ tải mà giả thiết lâu dài làkhông đổi Nhng tơng đơng ví phụ tải thực tế về mặt hiệu ứngnhiệt là lớn nhất có nghĩa là phụ tải tính toán cúng sẽ đốt nóngthiết bị đến nhiệt độ cao nhấtdo phụ tảI thực tê gây ra.

Nh vậy nếu ta chọn thiết bị theo phụ tải tính toán thì sẽ

đảm bảo nhiệt độ lớn nhất của thiết bị trong quá trình làm việckhông vợt quá nhiệt độ làm việc cho phép

Vì vậy phụ tải tính toán dùng để tính toán chọn thiết bị,ngoài ra nó còn dùng để tính điện năng tiêu thụ

Phụ tải tính toán là một thông số rất quan trọng đợc dùng đểchọn các thiết bị của hệ thống cung cấp điện để tính lợng điệnnăng tiêu thụ vì vậy xác định chính xác giá trị vì vậy tínhchính xác giá trị phụ tải là rất cần thiết

Việc xác định phụ tải tính toán của thiết bị trong mạngcung cấp là nhằm mục đích biết mà lựa chọn dây dẫn từ trạmbiến áp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ điện cho phù hợp

và đồng thời để chọn và cấp điện áp công suất và các loại thiết

bị bảo vệ cho tính mạng của con ngời một cách hợp lý anh toànnhcầu dao, cầu chì, áptomát…

Nh ta xác định phụ tải định mức đó là để biết đợc dòng

điện định mức của thôn xóm, hay của trạm biến áp để khi tínhtoán ta sẽ phụ thuộc vào đó mà lựa chọn các vật t thiết bị, các hệthống bảo vệ cho các hộ tiêu thụ một cách hợp lý và tiện lợi

1 Phân nhóm phụ tải điện

Trên cơ sở đia hình và khu dân c của 3 xóm 7, 8, 9 và 1 trạmbơm tơi của xã Nga Trung để tính toán hợp lý phụ tải tiêu thụ vàcân pha cho các khu vực đợc điện áp đêu ta xác định tốt cácnhóm phụ tải

Để lựa chọn phơng án bố trí các thiết các thiết bị, các phần

tử đóng cắt bảo vệ nh thế nào cho hợp lý với việc quản lý, vậnhành và sửa chữa…

Phân nhóm là cơ sở để xây dựng sơ đồ phù hợp với nhu cầu

sử dụng điện của các hộ tiêu thụ điện

- Cơ sở để phân nhóm:

Dựa vào vị trí của các hộ tiêu thụ điện, bố trí trên địa hình khudân c và khả năng tiêu thụ điện của khu dân c đấy, sao chogiữa các nhánh phải tơng đơng nhau

thuầnnông

thuầnnông

thuầnnông

Đông

nghề phụ

a Phụ tải điện trạm Bơm nớc

Có loại trạm bơm là bơm tới và bơm tiêu

Phụ tải trạm trạm bơm đợc tính theo công thức

Ptt = Kđt 1n KtiPdmi

Qtt=Ptt.tg

Trong đó : Ptt Qtt Phụ tải tác dụng , phản kháng tính toán củatrạm bơm

Kđt hệ số đồng thời lấy theo thực tế Kđt = nlv/n

Trị số cos của máy bơm đợc lấy nh sau :

Với trạm bơm tiêu cos  0,8 (Kt =1)

Trạm biến áp 2 xã Nga Trung có 1 trạm bơm tới có 2 máy bơm20(kW)

Thông thơng hai máy bơm sẽ có một máy làm việc, một máynghỉ bảo dỡng khi đó hệ số đồng thời sẽ là :

b Phụ tải ánh sáng sinh hoạt

Đây là phụ tải điến sinh hoạt của các hộ gia đình, ở nôngthôn mức sống không chênh lệch nhau lắm, phụ tảI tính toán

đợc tính nh sau:

Ptt = Po H

Qtt = Ptt tg

Trong đó: H là số dân trong thôn xóm

Po là suất phụ tảI tính cho 1 hộ dân

Thờng đối với nông thôn Po = 0,5 – 0,8 kW/hhộ

Với 0,5 dành cho khu vực thuần nông

0,6 – 0,8 dành cho khu vực có nghề phụ và dân ven đờng

để phục vụ trong sinh hoạt các hộ dân thờng dùng các thiết

bị gia dụng nh đèn quạt, tivi, radio, bếp điện, bàn là, tủ

lạnh…trong tính toán cung cấp điện ngời ta lấy hệ số cos =0,85

Trạm biến áp 2 xã Nga Trung có 3 xóm 7, 8, 9 và khu Đình

Đông có nghề phụ sống ven đờng và 3 xóm thuần nông, ta

có phụ tải tính toán nh sau:

Phụ tải điện xóm 7 là xóm thuần nông lấy P0 = 0,5 kW/hộ

l-P®m (kW) Ksd Cos/

tg

Phô t¶itoµnphÇn(kVA)

nh¸nhkW

a Víi tr¹m b¬m níc ta cã I®mbn =P®m/C¨n 3 U®m Cos = 164 (A)

b Víi xãm 7 ta cã I®mx7 =P®m/C¨n 3 U®m Cos = 81,95 (A)

c Víi xãm 8 ta cã I®mx8 =P®m/C¨n 3 U®m Cos = 109 (A)

d Víi xãm 9 ta cã I®mx9 =P®m/C¨n 3 U®m Cos = 136,58 (A)

e Víi khu §×nh §«ng ta cã I®mdd =P®m/C¨n 3 U®m Cos = 150 (A)

Chơng III Xây dựng phơng án cấp điện

điện phải thoả mãn các yêu cầu:

- Phải đảm bảo chất lợng điện, tức là đảm bảo tần số và

điện áp nằm trong phạm vi cho phép

- Làm việc đảm bảo độ tinh cậy, phải đảm bảo tính liên tục, cung cấp điện phù hợp với yêu cầu phụ tải

- Thuận tiện cho việc lắp đặt vận hành và sửa chữa có các chỉ liệu kinh tế và kỹ thuật hợp lý

- Ngoài ra khi thiết kế công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố, đặc điểm của quá trình cong nghệ yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, khả năng cấp vốn và thiết bị, trình

độ kỹ thuật

II/ Chọn cấp điện

Lựa chọn cáp điện áp là vấn đề rất quan trọng rất có ý

nghĩa trong việc tiến hành thiết kế Bởi vì khi ta chọn cấp điện

áp là liên quan trực tiếp đến chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, nh vốn

đầu t, tổn thất điện năng, phí tổn thất kim loại màu, chi phí vận hành

Xuất phát từ trị số phụ tải đã cho và điện áp đợc chọn ta sẽ tiến hành lựa chọn tất cả các thiết bị của hệ thống cung cấp điện, trị

số điện áp định mức, nếu lựa chọn lớn sẽ nâng cao khả năng tải

của đờng dây, làm giảm tốn thất điện năng và giảm điện áp, giảm phí tổn kim loại màu, song song là làm tăn giá thành công trình đờng dây va các thiết bị khác.

Ơ đây căn cứ vào thiết bị công nghệ trong khu vực sử dụng

nh máy bơm nớc, thiết bị sinh hoạt của khu dân c ta dùng điện áp380V và ệ thống chiếu sáng sinh hoạt ta dùng nđiện áp 220V nên

ta chọn cấp điện áp chung cho khu dân c và trạm bơm nớc là 400V

III/ Chọn phơng án cấp nguồn

Căn cứ vào dịa lý và khu dân c, đây là khu dân c có số hộ dân bình thờng, địa hình thuận tiên, dân ở theo khu vực xóm, thôn Ta xây dựng trạm biến áp hạ áp nằm giữa trung tâm của khu dân c bên cạnh đờng dây cao thế đi từ trạm trung gian của huyện về xã Nga Thuỷ để tránh tổn hao công suất, chi phí lắp

đặt dờng dây hạ xuống Nhng cần phải chú ý đến các yếu tố khác nh sự an toàn cho ngời, thiết bị và sự sinh hoạt của ngời dân

và đảm bảo đợc tính thẩm mỹ, kinh tế

IV/ Xây dựng sơ đồ

Có 3 phơng án cấp điện cho khu dân c

- Phơng án 1: Phơng án cấp điện theo sơ đồ hình tia là sơ

đồ phụ tải đợc cấp diện từ một dờng dây riêng

- Phơng án 2: Phơng án cấp điện theo sơ đồ mạng phân

nhánhlà sơ đồ mà ngời ta sử dụng một đờng dây cung cấp cho nhiểu phụ tải

- Phơng án 3: Phơng án cấp điện theo sơ đồ hỗn hợp là loại sơ

đồ kết hợp giữa 2 sơ đồ trên dể ận dụng hết những yêu

điểm, nhng kinh phí lại lớn

Đối với trạm biến áp khu dân c này từ đờng dây cao áp 10kV ta kéo điện về trạm hạ áp độ ài khoảng 50mét ta dùng đờng dây dẫn trên không, day nhôm có lõi thép

Từ nguồn 10kV về trạm ta đặt một dao cách ly và cầu chì cao áp.Trạm phân phối ta đặt bảo vệ chống sét van.

Sau trạm biến áp ta đặt một áp tômát tổng bảo vệ cho toàn mạnghạ áp của máy biến áp đó và mỗi nhánh ta đặt một áp tô mát

Thanh c¸i 3 pha vµ

thanh c¸i trung tÝnh

C¸c ¸ptomat nh¸nh

Chống sét van hạ áp

Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp cung cấp điện cho khu dân c 7, 8, 9 và khu vực Đình đông

xã Nga trung

Sơ đồ cung cấp điện nhánh xóm 7

Sơ đồ cung cấp điện nhánh xóm 8

Sơ đồ cung cấp điện nhánh xóm 9

Sơ đồ cung cấp điện nhánh khu vực đình đông

Chơng IV Lựa chọn các thiết bị điện và khí cụ điện cho sơ đồ

Việc lựa chọn thiết bị điện cho hệ thống cung cấp điện

là một việc làm rất khó cần phải nghiên cứu bởi vì có liên quannhiều về tính kinh tế, tính kx thuật Vì vậy khi tính toáncung cấp điện đòi hỏi ngời thiết kế hết sức cẩn thận để việclựa chọn đạt đợc hiệu quả cao đảm bảo về mọi mặt nhất là antoàn cho ngời và thiết bị

Một thiết bị điện trong quá trình làm việc có thể phải vậnhành trong những điều kiện làm việc nh sau:

- Điều kiện làm việc bình thờng (chế độ làm việc lâu dài) lúcnày các thông số của mạng nó phụ thuộc vào điều kiện mức

độ, chế độ quá tải, chế độ sự cố các phần tử khi dã lựa chọnphải làm việclâu dà iổn định trong điều kiện định mức,

đồng thời không xảy răh hỏng trong khoảng thời gian xảy ra

sự cố Trên quan điểm đó ngời ta chọn thiết bị theo các

điều kiện điện áp(u) dòng điện (I) và tần số (f) định mứckiểm tralại theo điều kiện ngắn mạch

I/ Chọn số lợng, vị trí, dung lợng trạm biến áp

1/ Chọn số lợng và vị trí

Căn cứ vào vị trí công suất của khu dân c quyết định đặt

1 trạm biến áp cấp điện cho 3 xóm và một trạm máy bơm tới

Trong trạm biến áp đều không phải là xếp loại 1 vì vậy ta

đặt mỗi trạm 1 máy biến áp, ta dùng loại trạm treo, máy biến áp doABB sản suất tại Việt Nam đẻ không phải hiệu chỉnh nhiệt độ

2/ Chọn dung lợng máy biến áp:

Sđmtrạm ≥ Stt/Khc

Trong đó: Sđmtrạm là công suất định mức toàn phần của máy biến

áp một đơn vị (KVA)

Stt là phụ tảI tính toán toàn phần của máy biến áp một

đơn vị (KVA)

Khc là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, nếu dùng máy

do Liên Xô sản xuất thì khc = 0,81 Máy Việt Nam Khc = 1 Nhng ở

đây ta chọn máy do Việt Nam sản xuất nên Khc = 1

Vì vậy Sđmtrạm ≥ Stt = 323 (kVA)

Ta chọn máy biến áp có: 400 – 10/0,4 kV có Sđm = 400 (kVA)

II/ Vạch phơng án lựa chọn dây dẫn

Sau khi xác định đợc số lợng, vị trí công suất trạm biến áp tatiến hành vạch phơng án nối dây từ nguồn cao áp về trạm biến áp

và từ trạm biến áp đi các nhánh, các phơng án đặt ra phải đảmbảo độ tin cậy cung cấp điện, đối với trạm loại 3 này ta chỉ cần 1loại đờng dây cung cấp Cũng cần chú ý nên chọn đờng dây trênkhông hay dây cáp

Ta nên dùng đờng dây trên không lõi thép lộ đơn từ nguồncao áp về trạm biến áp và từ trạm biến áp đi các nhánh

1/ Lựa chọn tiết diện dây dẫn

Mạng cao áp điện áp 10kV có khoảng cách ngắn ta lựa chọntiết diện dây theo điều kiện kinh tế, tức là theo Jkt Theo bảng2.10 trang 31 sách giáo khoa thiết kế cung cấp điện với Tmax = tachọn dây ẫn AC có Jkt = 75A/mm2

tông, kích thớc phụ thuộc vào

cấp điện áp của đờng dây

Dối với mạng hạ áp khoảng cách

giữa hai đờng dây thờng là từ

0,3 – 0,4 m

(nh hình vẽ)

c/ Sứ

dùng để cách diện giữa dây và

xà có hai loại sứ là sứ chuỗi và

5/ Dây néo

Tại các vị trí cột đặc biệt nh cột dầu, cột cuối đờng dây và cột góc để tăng cờng chịu lức cho các cột ngời ta dùng dây néo hoặcdùng 2 cột hay gọi là cột đôi

Chơng VThiết kế hệ thống điện cho một căn hộ

Danh sách thiết bị điện và công suất đặt

Số lợng

Tg sửdụngtrongngày

Ghichú

1/ Tính cờng độ dòng điện cho mỗi đồ dùng điện

TT Ký hiệu trên

sơ đồ

Côngsuất

Đặtchothiếtbị

Số ợng

l-Tg sửdụngtrongngày

Cờng

độdòng

điệnqua

đồdùng

Chọnthiết bịbảo vệ

và điềukhiển

Dây dẫn điện

Dây nhiều sợi1,5ly

Phíchcắm

Dây nhiều sợi1,5ly

12 Quạt trần 80W 2 3h 0,36A Hộp số Dây nhiều sợi

Tổng dòng điện trong mạch phòng khách tầng I 2,4A

3/ Tính cờng độ dòng điện cho phòng ngủ tầng I

TT Ký hiệu trên

sơ đồ

Công suất

Đặt chothiết bị

5 Điều hoà

Tổng dòng điện trong mạch phòng ngủ tầng I 12,2A

4/ Tính cờng độ dòng điện cho nhà bếp và WC tầng I

TT Ký hiệu trên

sơ đồ

Công suất

Đặt chothiết bị

C-độ dòng

điện qua

đồ dùng

Tổng dòng điện trong mạch phòng khách tầng II 2,4A

6/ Tính cờng độ dòng điện cho phòng ngủ tầng II

TT Ký hiệu trên

sơ đồ

Công suất

Đặt chothiết bị

Tổng dòng điện trong mạch phòng ngủ tầng II 12,2A

7/ Tính cờng độ dòng điện cho nhà WC và sân phơi tầng II

TT Ký hiệu trên

sơ đồ

Công suất

Đặt chothiết bị

C-độ dòng

điện qua

đồ dùng

1 Bóng đèn

Tổng dòng điện trong mạch nhà WC và sân phơi

II/ Tính cờng độ dòng điện cho toàn mạch:

Phòng khách tầng I,II; Phòng ngủ tầng I,II; Nhà bếp và WC tầng I; Khu WC và sân phơi tầng II

IPKT I = 2,4A + IPng I =12,2A+ IPbWCtangI =19.18A Tổng tầng I = 33,78A

IPKT I = 2,4A ++ IPng II =12,2A+ IPWCtầngI =12,36A Tổng tầng II =

26,96A

Tổng cờng độ dòng toàn hệ thống là: I tầng1 = 33,78A+ I

tầng1= 26,96A=60,74A

Chọn cầu dao tổng 65A

III/: Xây dựng phơng án cấp điện và sơ đồ di dây

1/ Đặt vấn đề

Căn hộ xây dựng khép kín việc lựa chọn phơng án cấp

nguồn là công việc rất quan trọng, dựa trên cơ sở xác định nhu cầu sử dụng điện và việc tính toán dòng điện của mỗi đồ dùng

điện và toàn mạch để đa ra phơng án cấp nguồn, đi dây, lắp

đặt tủ phân phối, thiết bị bảo vệ… Bởi vì các vấn đề này ảnh hởng trực tiếp đến vấn đề vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện Việc lựa chọn phơng án cung cấp điện phải thoả mãn các yêu cầu:

- Phải đảm bảo chất lợng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp trong phạm vi cho phép.

- Làm việc phải đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục, cung cấp điện phải phù hợp với yêu cầu phụ tải

- Thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa, có các chỉtiêu kinh tế và kỹ thuật hợp lý

Ngoài ra khi thiết kế công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố, đặc điểm của quá trình công nghệ yêu cầu cung cấp

điện của phụ tải, khả năng cấp vốn, thiết bị và trình độ kỹ

thuật

2/ Chọn cấp điện áp.

Lựa chọn điện áp là vấn đề cực kỳ quan trọng,

Vì là hệ thống điện cung cấp cho căn hộ chủ yếu là sinh hoạt và theo điện áp định mức của các đồ dùng nên ta chọn cấp

điện áp là 220V Ta phải khảo sát cụ thể nguồn cung cấp của của trạm phân phối hạ áp để có phơng án cấp nguồn cụ thể

3/ Xây dựng sơ đồ

Có 3 phơng án cung cấp nguồn cho hệ thống

- Phơng án cấp điện cấp điện theo sơ đồ hình tia

- Phơng án cung cấp điện theo sơ đồ mạng phân nhánh

- Phơng án cấp điện theo sơ đồ hỗn hợp

ở trong 3 phơng án thì phơng án cấp điện theo sơ đồ hìnhtia có u điểm độ tin cậy cấp điện cao, các nhóm ít ảnh hởngnhau, thuận tiện cho việc vận hành sửa chữa, đảm bảo choviệc hoạt động và phát triển lâu dài, việc bố trí các thiết bị

đóng cắt dễ dàng, đảm bảo an toàn

- Từ nguồn điện phân phối hạ áp của địa phơng ta dùng dây dẫn trên không có tiết diện 6li dây linh lõi nhiều sợi, vật liệu

đồng dẫn về đến tủ phân phối đặt dới gầm cầu tháng tầng I

Từ tủ phân phối ta dẫn đi các nhánh nh đi phòng bằng dây dẫn có tiết diện 6li dây linh lõi nhiều sợi, vật liệu đồng