Luận văn tốt nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp. Địa điểm, tại khu II trường đại học Cần Thơ

LỜI NÓI ĐẦU Ф Ф Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với việc tìm ra nguồn năng lượng mới. Ngày nay, điện năng đã trở thành nguồn động lực chính của nền công nghiệp sản xuất qui mô, cơ khí hóa, tự động hóa. Bởi vì điện năng có nhiều đặc điểm ưu việt, như: dễ biến đổi thành các dạng năng lượng khác, là nguồn năng lượng lớn, rẽ tiền, dễ dàng truyền tải đi xa, phân phối đến tận nơi tiêu thụ, trong diện tích hẹp ta có thể phân phối bằng đường cáp ngầm… Trong xã hội phát triển ngày nay, trong nền “công nghiệp hóa, hiện đại hóa” đất nước, thì nhu cầu phát triển của con người ngày một nâng cao. Cần phải có sự nổ lực để thích nghi, đáp ứng kịp thời, nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh tổn thất vô ích. Ngoài những đòi hỏi khót liệt về kỹ thuật, về kinh tế …thì ngày nay vấn đề được đặt ra không kém phần quan trọng đó là phải đảm bảo mỹ quan cho công trình, cho đô thị. Với ngành công nghiệp điện lực then chốt chúng ta hiện nay đang trên đà phát triển mạnh, có nhiều thiết bị mới hiện đại được ra đời. Với nhu cầu thực tế, điều kiện xã hội ta hiện nay có thể nghiên cứu và đưa vào sử dụng hệ thống cáp ngầm, thay thế cho đường dây hạ áp trên không. Đề tài mà em đang nghiên cứu là Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp. Địa điểm, tại khu II trường đại học Cần Thơ. Nội dung luận văn gồm 5 chương: Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Chương II: Tính toán xác định tiết diện cáp nhỏ nhất cho hệ thống cáp ngầm Chương III: Tính toán ngắn mạch và phối hợp bảo vệ Chương IV: Dự toán kinh phí cho công trình thi công Chương V: Tổng kết Đây là một đề tài mới, đòi hỏi em cần phải nghiên cứu kỹ, cũng như học hỏi nhiều hơn. Việc làm luận văn đã giúp cho em có những kiến thức thực tế, bổ sung vào kiến thức được học trong nhà trường. Từ kiến thức mà các thầy cô đã tận tình chỉ dẫn và em cố gắng tìm hiểu qua sách vở, bạn bè, người thân…, nhưng do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, hẳn không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến của các thầy cô và các bạn.Phần mở đầu SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU  Khái niệm về tình hình điện năng nước ta Ngành điện lực Việt Nam được thành lập từ ngày 15081954, với cơ sở ban đầu là các công trình điện nhỏ do Pháp để lại. Đây là một ngành kinh tế then chốt của nền kinh tế quốc dân. Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của nền công nghiệp điện trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay mặc dù có những khó khăn về nhiều mặt, nhưng Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đầu tư và phát triển nguồn điện năng từ trung ương đến địa phương. Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, vai trò của ngành điện lực lại nhân lên gấp bội. Điều đáng mừng là sau những thập niên thiếu điện triền miên, thì những năm gần đây bằng sự nổ lực của chính mình, về cơ bản chúng ta đã không những có thể cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cầu trong nước, mà còn có điện xuất khẩu sang các nước láng giềng. Ngày 29101994 đường dây 500 kV Bắc Nam được hoàn thành hợp nhất hệ thống điện 3 miền, vận hành dưới sự điều khiển thống nhất của trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia. Điều đặc biệt đáng chú ý của hệ thống điện nước ta hiện nay có tổng công suất đặt của các máy phát là 6000 MW và tổng sản lượng là 28 tỷ kWh. Theo số liệu của viện năng lượng, nhu cầu về điện nước ta trong giai đoạn 2000 ÷ 2010 sẽ tăng bình quân là 11% ÷ 13% và theo số liệu của viện vật lý và kỹ thuật hạt nhân. Dự báo đến năm 2010 tổng công suất đặt của hệ thống điện nước ta đạt đên 14000 MW với sản lượng hàng năm khoảng 68 ÷ 75 tỷ kWh.  Đặc điểm tự nhiên nước ta Với tiềm năng lớn về nguồn cung cấp năng lượng tự nhiên như: sông dài, địa hình dốc, có thể xây dựng nhiều nhà máy điện lớn. Có nhiều mỏ than, dầu, khí với trữ lượng lớn, thuận tiện cho việc phát triển nhà máy nhiệt điện. Để phát triển nguồn năng lượng nhiệt điện, thì tuabin khí hỗn hợp, đó là phương pháp hấp dẫn nhất để chúng ta nghiên cứu, vì nước ta có trữ lượng khí khoảng 100 ÷ 150 tỷ m3. Trong thời đại ngày nay xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng điện càng cao. Điển hình là ở nước ta tổng sản lượng điện năm 1994 đạt 14 tỷ kWh, mức tiêu thụ điện bình quân trên đầu người, 200 kWhngườinăm. Hiện nay mức tiêu thụ điện bình quân đầu người ở nước ta là 250 kWhngườinăm. Mức tiêu thụ điện nhiều và tăng nhanh, đặc biệt là tập trung nhiều ở các thành phố lớn, khu công nghiệp như ở Hà Nội là 320 kWhngườinăm, ở thành phố Hồ Chí Minh là 300 kWhngườinăm. Như thế, vấn đề đặt ra cho ngành công nghiệp điện lực chúng ta ngày càng khót liệt hơn như: cung cấp đầy đủ nguồn năng lượng điện, chất lượng điện năng, độ tin cậy, an toàn, giảm tổn thất đến mức tối thiểu. Đặc biệt là ngày nay đòi hỏi khi phân phối phải đảm bảo tính thẩm mỹ, mỹ quan cho công trình, đô thị…Phần mở đầu SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 2 Vì thế nhu cầu thực tế cũng như ngành điện lực chúng ta cần phải nghiên cứu kỹ hơn về hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ thế.  Sự cần thiết phải chuyển đổi hệ thống đường dây trên không sang hệ thống cáp ngầm cho phía hạ thế của trạm biến áp Cơ Khí: Trạm Cơ Khí được xây dựng năm 1987 khi thiết kế trạm có dự trù khả năng mở rộng phụ tải trong 10 ÷ 15 năm tới. Sau thời gian hoạt động, đến nay với sự phát triển của trường Đại Học Cần Thơ, trạm đã làm việc quá tải. Trạm vận hành đã lâu đến nay đường dây đã cũ, cột, xà, không đảm bảo chất lượng. Quan trọng hơn là đường dây hiện tại không cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải trong thời gian tới, do tiết diện nhỏ, dây dẫn già cõi. Đường dây có móng, đà đã cũ lại đi gần cây cối nên rất nguy hiểm khi có mưa bảo. Theo số liệu đo được ngày 061005, trạm làm việc bình thường trong trạng thái non tải, do phụ tải không hoạt động hết công suất. Và trong giai đoạn này khoa Công Nghệ là nơi sử dụng nhiều phụ tải nhất theo thiết kế, đang trong giai đoạn xây lắp nên không hoạt động hết công suất. Nhưng khi có các lớp thực tập trong xưởng cơ khí, trong khoa Công Nghệ, trong Hệ Thống Canh Tác, trạm bơm hoạt động… nghĩa là các phụ tải có khả năng hoạt động hết công suất cùng lúc, thì trạm không thể cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải. Theo phòng Quản Trị Thiết Bị cho biết, vào tháng 08 năm 2004 trạm đã xảy ra sự cố cháy dây do quá tải. Hiện nay nhu cầu sử dụng điện của trường ngày càng tăng, nên cần mở rộng hệ thống điện, đặc biệt trạm Cơ Khí cần phải được trưù tu, mở rộng, nâng cao chất lượng điện và an toàn trong vận hành. Điều kiện địa lý của đường dây hiện tại có nhiều cây cối che chắn, lại giao cắt với lộ giới, khoảng vượt thấp gây nhiều trở ngại. Để phù hợp với thực trạng hiện tại, để cung cấp đầy đủ và liên tục cho phụ tải, ta cần thiết kế lại đường dây và trạm cho trạm Cơ Khí. Đường dây phía hạ áp của trạm nên thiết kế bằng đường cáp ngầm. Đây cũng là đề tài luận văn tốt nghiệp mà tôi đang nghiên cứu. + Sự cần thiết của việc thiết kế: việc thiết kế hệ thống cáp ngầm thay thế đường dây trên không cho mạng điện hạ áp của trạm hiện nay là rất cần thiết. Với hệ thống mạng điện hạ áp trên không của trạm rất chằng chịt, có nhiều cây cối va chạm, dễ gây ra sự cố chạm mạch, cháy nổ, rất nguy hiểm cho người và mất thẩm mỹ cảnh quang của trường. Vì thế việc thiết kế đường cáp ngầm cho phần hạ áp của trạm là rất cần thiết. + Mục đích của việc nghiên cứu đề tài: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện áp. Nhằm để nâng cao chất lượng điện, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và thẩm mỹ. + Nguồn cung cấp điện: được lấy từ trạm biến áp Cơ Khí 150.38 kV với công suất đặt của trạm là 320 kVA. + Địa điểm thực hiện: tại khu II trường Đại Học Cần Thơ. + Địa hình khu vực thiết kế bằng phẳng, có lộ cơ giới dễ vận chuyển để thi công lắp đặt. Nhiệt độ môi trường khoảng 25oC ÷ 38oC.Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 7 CHƯƠNG I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 1.1. Giới thiệu chung Khi thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp (hạ thế) chúng ta không nên chỉ xem xét các yếu tố trước mắt, trong giai đoạn ngắn, mà còn tính đến các vấn đề lâu dài. Hệ thống thiết kế không chỉ giải quyết các vấn đề xây dựng và hoạt động của hệ thống một cách kinh tế để phục vụ cho hiện tại mà còn phải đáp ứng các nhu cầu dự phòng trong tương lai. Vì thế, việc thực hành thiết kế hiện tại sẽ bị ảnh hưởng bởi các đòi hỏi của hệ thống trong tương lai. Đương nhiên chúng ta sẽ phải xét đến nhiều yếu tố, biến cố, các chọn lựa giải pháp…Cần phải có một kỹ thuật giúp ta chọn lựa đúng mức kinh tế nhất. Hiển nhiên một hệ thống thiết kế nên đáp ứng một tiêu chuẩn thực hiện đặc trưng trong suốt giai đoạn nghiên cứu. Thiết kế tối ưu, nghĩa là kinh tế nhất, đảm bảo đúng kỹ thuật và phù hợp với lịch trình phát triển tải trong tương lai. Trong thiết kế hệ thống thứ cấp chúng ta cần phải quan tâm chính yếu xét đến tính kinh tế tổn thất lõi đồng, độ sụt áp cho phép và điện thế chập chờn của hệ thống… Mục tiêu chính của thiết kế cáp ngầm cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn luôn đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép. Một phương án thiết kế cung cấp điện hợp lý khi thỏa mãn một số các yêu cầu sau:  Vốn đầu tư nhỏ, chú ý đến tiết kiệm được ngoại tệ quý báu và vật tư hiếm.  Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao, tùy theo tính chất hộ tiêu thụ.  Chi phí vận hành hàng năm thấp.  Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị  Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa.  Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu là đảm bảo độ lệch và dao động điện áp thấp nhất, nằm trong phạm vi giá trị cho phép so với định mức. Những yêu cầu trên đây thường mâu thuẫn nhau nên phải cân nhắc và kết hợp hài hòa tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra chúng ta phải chú ý đến những thuận lợi, nếu có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng. Khi thiết kế chúng ta thường dùng phương pháp so sánh kinh tế – kỹ thuật. Vậy chúng ta cần phải vạch ra phương án cụ thể, để có thể chọn phương án hợp lý nhất. Ta cần xem xét thêm một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác như: vốn đầu tư,Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 8 tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả năng thuận tiện khi vận hành và sửa chữa, phát triển mạng điện. Thực ra trong số các phương án để chọn, đó là phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật cơ bản thì tính hợp lý về kinh tế là chỉ tiêu duy nhất để chọn. Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lượng điện, độ tin cậy, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vững của công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ và đại tu, mức độ tự động hóa, vấn đề về an toàn… Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm. Tuy nhiên khi thiết kế chúng ta cần phải hiểu rỏ về tình hình thực tế, phải có kinh nghiệm đã tích lũy và xem xét thêm các mặt khác như: đường lối phát triển kinh tế nói chung, phát triển công nghiệp, tốc độ và quy mô phát triển, tổng số vốn mà nhà nước có thể đầu tư, tình hình cung cấp vật liệu và thiết bị, trình độ thi công và vận hành, những yêu cầu khác về chính trị và quốc phòng… Ở các nước Châu Âu, mức điện thế phân phối 3 pha 4 dây chuẩn là 230400V. Nhiều quốc gia hiện đang chuyển đổi hệ thống hạ thế của họ sang mức danh định theo tiêu chuẩn IEC381983. Kế hoạch dự kiến hoàn thành vào năm 2003 các thị trấn, thành phố vừa và lớn có hệ thống phân phối cáp ngầm. Những năm gần đây, dây dẫn cách điện hạ thế dạng xoắn hình thành nên cáp tự hỗ trợ 2 lõi hoặc 4 lõi thích hợp với vai trò dẫn điện ngoài trời đã phát triển và được xem là an toàn. Điều này thể hiện rỏ nhất khi dùng dây cáp đặt ngầm dưới đất hầu như không nhìn thấy. Dựa theo những phân tích ban đầu về yêu cầu cung cấp điện của hệ thống, ta cần phải nghiên cứu kỹ hệ thống cáp ngầm, cùng với những yêu cầu bảo vệ về điện của nó bắt đầu từ nguồn của hệ thống qua các tầng trung gian đến mạch điện cuối cùng. Hệ thống cáp ngầm và đặc tính bảo vệ của nó tại mỗi mức phải thõa mãn nhiều điều kiện cùng lúc, nhằm đảm bảo hệ thống an toàn và tin cậy, chẳng hạn như nó phải:  Mang dòng đầy tải thường trực và quá dòng thời gian ngắn bình thường.  Không gây ra tình trạng sụt áp dẫn đến đặt tính dưới tải như, thời gian tăng tốc kéo dài quá lâu khi khởi động một động cơ…  Bảo vệ hệ thống cáp ngầm ở mọi mức quá dòng, kể cả dòng ngắn mạch.  Bảo vệ con người khỏi gặp nguy hiểm do tiếp xúc gián tiếp. Các tải đặc biệt đòi hỏi cáp cung cấp điện cho chúng phải có kích thước vượt quá, và mô hình bảo vệ mạch cũng được hiệu chỉnh tương tự… Phương pháp thực tế để xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn mạch điện ta dựa vào sơ đồ logic hướng dẫn sau.Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 9 Chọn thiết bị bảo vệ Sơ đồ 1.1: Sơ đồ logic hướng dẫn lựa chọn kích thước cáp và thiết bị bảo vệ 1.2. Giới thiệu cáp Cáp là loại dây dẫn có vỏ bọc cách điện, giá thành tương đối cao. Nhưng việc dùng cáp có ưu điểm là đảm bảo an toàn, cung cấp điện tin cậy, chiếm ít thể tích và đảm bảo được mỹ quan. Do vậy cáp được dùng rộng rãi trong các nhà máy điện, trạm biến áp với các thiết bị phân phối điện… Cung cấp điện cho các thiết bị tự dùng, các phụ tải địa phương được cung cấp bằng cáp ngầm. Trong thiết bị điện xoay chiều 3 pha, người ta thường dùng cáp 3 lõi có ruột bằng đồng hoặc nhôm loại nhiều sợi, cách điện của cáp có thể là giấy tẩm dầu, chất dẻo PVC, cách điện polyêtylen liên kết ngang XLPE, cao su. Cáp có tiết diện lớn, điện áp cao, còn có thể dùng khí nén hoặc dầu. Để bảo vệ các lớp cách điện khỏi bị ẩm ướt người ta dùng các vỏ bọc bằng nhôm hoặc chì và để bảo vệ chống các tác động về cơ, bên ngoài cáp còn có thể được quấn quanh các lá thép mạ đàn hồi hoặc chất dẻo có độ bền cao. Trong một số trường hợp người ta dùng cáp 1 lõi trong hệ thống 3 pha, song có vỏ bọc kim loại để tránh tổn thất lớn trong vỏ cáp và bảo vệ cáp tránh va chạm về mặt cơ học. Công suất (kVA) được cung cấp Dòng tải cực đại Dòng định mức của thiết bị bảo vệ (bộ ngắn mạch hoặc cầu chì) Tiết diện dây dẫn của mạch Ngắn mạch MVA tại góc của mạch Dòng ngắn mạch Định mức cắt dòng ngắn mạch của bộ ngắt mạch hay cầu chì Chọn bộ ngắt mạch hay cầu chì Điều kiện Xác minh các yêu cầu chịu nhiệt của hệ thống Xác minh mức sụt áp lớn nhất Sơ đồ IT hoặc TN Xác nhận tiết diện cáp, và chọn loại bảo vệ điện của nó Xác minh chiều dài mạch lớn nhấtChương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 10 Có nhiều loại cáp và rất khác nhau về cấu tạo, ở đây ta chỉ nghiên cứu chủ yếu cách tính toán chọn cáp điện lực dùng để truyền tải công suất lớn bằng dòng điện xoay chiều 3 pha. Cáp điện lực được chọn theo yêu cầu cấu trúc, điện áp mật độ dòng điện kinh tế và được kiểm tra về dòng điện làm việc lâu dài cực đại, tổn thất điện trong chế độ làm việc bình thường, sự cố, ổn định nhiệt của cáp khi ngắn mạch. 1.2.1. Đặc tính của cáp điện lực và cấu trúc ruột dẫn điện Ruột cáp có các dạng: hình tròn, hình quạt, hình mảnh. Cáp 1 ruột và cáp 3 ruột có các ruột được bọc chì riêng lẽ cho tất cả các tiết diện. Còn cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 16 mm2, ruột có dạng hình tròn. Cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 25 mm2 hoặc lớn hơn, có ruột cáp dạng hình quạt. Ruột thứ tư của cáp 4 ruột có thể có dạng hình tam giác đặt ở giữa cáp. Các ruột cáp trong vỏ bọc bằng chì có tiết diện tới 16 mm2 tất cả là ruột một sợi; tiết diện 253550 mm2 có ruột là một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện 70 mm2 có ruột là dây đồng nhiều sợi, có ruột là dây nhôm một sợi hoặc nhiều sợi; tiết diện trên 70 mm2 tất cả là dây nhiều sợi. 1.2.2. Cách điện của cáp điện lực Cách điện của cáp điện lực làm việc trong điều kiện rất nặng nề. Trong quá trình sản xuất và khi lắp đặt cáp cách điện bị uốn cong còn trong thời gian vận hành bị phát nóng và nguội lạnh trong điện trường cao áp. Bề dày cách điện của cáp phụ thuộc vào giá trị điện áp danh định của cáp. Điện áp càng cao, cách điện càng dày. Dạng chính của cách điện cáp là giấy cáp được tẩm dầu ở dạng các dải băng hẹp (bề rộng 10 – 40 mm) và mỏng (bề dày 0,125 0,17 mm). Ngày nay cách điện của cáp được dùng là nhựa tổng hợp pôlyêtylen (PE) dưới hai dạng XLPE và PE có cấu trúc mạch cao phân tử. Các loại cáp cách điện XLPE vỏ nhựa PVC được chế tạo ở cả điện áp hạ áp (dưới 1000 V) lẫn điện áp cao áp (tới 35 kV). Màng che được làm bằng kim loại hoặc giấy bán dẫn phủ trên bề mặt cách điện nhằm mục đích ngăn chặn ion hóa và nâng cao độ cách điện cho cáp

Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Ф Ф Sự phát triển xã hội loài người gắn liền với việc tìm nguồn lượng Ngày nay, điện trở thành nguồn động lực cơng nghiệp sản xuất qui mơ, khí hóa, tự động hóa Bởi điện có nhiều đặc điểm ưu việt, như: dễ biến đổi thành dạng lượng khác, nguồn lượng lớn, rẽ tiền, dễ dàng truyền tải xa, phân phối đến tận nơi tiêu thụ, diện tích hẹp ta phân phối đường cáp ngầm… Trong xã hội phát triển ngày nay, “cơng nghiệp hóa, đại hóa” đất nước, nhu cầu phát triển người ngày nâng cao Cần phải có nổ lực để thích nghi, đáp ứng kịp thời, nâng cao hiệu sản xuất, tránh tổn thất vơ ích Ngồi địi hỏi khót liệt kỹ thuật, kinh tế …thì ngày vấn đề đặt không phần quan trọng phải đảm bảo mỹ quan cho cơng trình, cho thị Với ngành cơng nghiệp điện lực then chốt đà phát triển mạnh, có nhiều thiết bị đại đời Với nhu cầu thực tế, điều kiện xã hội ta nghiên cứu đưa vào sử dụng hệ thống cáp ngầm, thay cho đường dây hạ áp không Đề tài mà em nghiên cứu Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp Địa điểm, khu II trường đại học Cần Thơ Nội dung luận văn gồm chương: Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Chương II: Tính tốn xác định tiết diện cáp nhỏ cho hệ thống cáp ngầm Chương III: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi cơng Chương V: Tổng kết Đây đề tài mới, đòi hỏi em cần phải nghiên cứu kỹ, học hỏi nhiều Việc làm luận văn giúp cho em có kiến thức thực tế, bổ sung vào kiến thức học nhà trường Từ kiến thức mà thầy cô tận tình dẫn em cố gắng tìm hiểu qua sách vở, bạn bè, người thân…, thời gian có hạn, kiến thức kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế, hẳn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến thầy cô bạn SVTH: Hồng Tấn Quí Phần mở đầu PHẦN MỞ ĐẦU  Khái niệm tình hình điện nước ta Ngành điện lực Việt Nam thành lập từ ngày 15/08/1954, với sở ban đầu cơng trình điện nhỏ Pháp để lại Đây ngành kinh tế then chốt kinh tế quốc dân Do xác định vị trí tầm quan trọng công nghiệp điện kinh tế quốc dân, từ nhiều năm có khó khăn nhiều mặt, Đảng Nhà nước ta dành quan tâm lớn cho việc đầu tư phát triển nguồn điện từ trung ương đến địa phương Trong nghiệp Công nghiệp hóa đại hóa đất nước, vai trị ngành điện lực lại nhân lên gấp bội Điều đáng mừng sau thập niên thiếu điện triền miên, năm gần nổ lực mình, khơng cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cầu nước, mà cịn có điện xuất sang nước láng giềng Ngày 29/10/1994 đường dây 500 kV Bắc Nam hoàn thành hợp hệ thống điện miền, vận hành điều khiển thống trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia Điều đặc biệt đáng ý hệ thống điện nước ta có tổng cơng suất đặt máy phát 6000 MW tổng sản lượng 28 tỷ kWh Theo số liệu viện lượng, nhu cầu điện nước ta giai đoạn 2000 ÷ 2010 tăng bình quân 11% ÷ 13% theo số liệu viện vật lý kỹ thuật hạt nhân Dự báo đến năm 2010 tổng công suất đặt hệ thống điện nước ta đạt đên 14000 MW với sản lượng hàng năm khoảng 68 ÷ 75 tỷ kWh  Đặc điểm tự nhiên nước ta Với tiềm lớn nguồn cung cấp lượng tự nhiên như: sơng dài, địa hình dốc, xây dựng nhiều nhà máy điện lớn Có nhiều mỏ than, dầu, khí với trữ lượng lớn, thuận tiện cho việc phát triển nhà máy nhiệt điện Để phát triển nguồn lượng nhiệt điện, tuabin khí hỗn hợp, phương pháp hấp dẫn để nghiên cứu, nước ta có trữ lượng khí khoảng 100 ÷ 150 tỷ m3 Trong thời đại ngày xã hội phát triển nhu cầu sử dụng nguồn lượng điện cao Điển hình nước ta tổng sản lượng điện năm 1994 đạt 14 tỷ kWh, mức tiêu thụ điện bình quân đầu người, 200 kWh/người/năm Hiện mức tiêu thụ điện bình quân đầu người nước ta 250 kWh/người/năm Mức tiêu thụ điện nhiều tăng nhanh, đặc biệt tập trung nhiều thành phố lớn, khu công nghiệp Hà Nội 320 kWh/người/năm, thành phố Hồ Chí Minh 300 kWh/người/năm Như thế, vấn đề đặt cho ngành công nghiệp điện lực ngày khót liệt như: cung cấp đầy đủ nguồn lượng điện, chất lượng điện năng, độ tin cậy, an toàn, giảm tổn thất đến mức tối thiểu Đặc biệt ngày đòi hỏi phân phối phải đảm bảo tính thẩm mỹ, mỹ quan cho cơng trình, thị… SVTH: Hồng Tấn Q Trang Phần mở đầu Vì nhu cầu thực tế ngành điện lực cần phải nghiên cứu kỹ hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ  Sự cần thiết phải chuyển đổi hệ thống đường dây không sang hệ thống cáp ngầm cho phía hạ trạm biến áp Cơ Khí: Trạm Cơ Khí xây dựng năm 1987 thiết kế trạm có dự trù khả mở rộng phụ tải 10 ÷ 15 năm tới Sau thời gian hoạt động, đến với phát triển trường Đại Học Cần Thơ, trạm làm việc tải Trạm vận hành lâu đến đường dây cũ, cột, xà, không đảm bảo chất lượng Quan trọng đường dây không cung cấp đầy đủ liên tục cho phụ tải thời gian tới, tiết diện nhỏ, dây dẫn già cõi Đường dây có móng, đà cũ lại gần cối nên nguy hiểm có mưa bảo Theo số liệu đo ngày 06/10/05, trạm làm việc bình thường trạng thái non tải, phụ tải không hoạt động hết công suất Và giai đoạn khoa Công Nghệ nơi sử dụng nhiều phụ tải theo thiết kế, giai đoạn xây lắp nên khơng hoạt động hết cơng suất Nhưng có lớp thực tập xưởng khí, khoa Công Nghệ, Hệ Thống Canh Tác, trạm bơm hoạt động… nghĩa phụ tải có khả hoạt động hết cơng suất lúc, trạm khơng thể cung cấp đầy đủ liên tục cho phụ tải Theo phòng Quản Trị Thiết Bị cho biết, vào tháng 08 năm 2004 trạm xảy cố cháy dây tải Hiện nhu cầu sử dụng điện trường ngày tăng, nên cần mở rộng hệ thống điện, đặc biệt trạm Cơ Khí cần phải trưù tu, mở rộng, nâng cao chất lượng điện an toàn vận hành Điều kiện địa lý đường dây có nhiều cối che chắn, lại giao cắt với lộ giới, khoảng vượt thấp gây nhiều trở ngại Để phù hợp với thực trạng tại, để cung cấp đầy đủ liên tục cho phụ tải, ta cần thiết kế lại đường dây trạm cho trạm Cơ Khí Đường dây phía hạ áp trạm nên thiết kế đường cáp ngầm Đây đề tài luận văn tốt nghiệp mà nghiên cứu + Sự cần thiết việc thiết kế: việc thiết kế hệ thống cáp ngầm thay đường dây không cho mạng điện hạ áp trạm cần thiết Với hệ thống mạng điện hạ áp không trạm chằng chịt, có nhiều cối va chạm, dễ gây cố chạm mạch, cháy nổ, nguy hiểm cho người thẩm mỹ cảnh quang trường Vì việc thiết kế đường cáp ngầm cho phần hạ áp trạm cần thiết + Mục đích việc nghiên cứu đề tài: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện áp Nhằm để nâng cao chất lượng điện, đảm bảo độ tin cậy, an toàn thẩm mỹ + Nguồn cung cấp điện: lấy từ trạm biến áp Cơ Khí 15/0.38 kV với công suất đặt trạm 320 kVA + Địa điểm thực hiện: khu II trường Đại Học Cần Thơ + Địa hình khu vực thiết kế phẳng, có lộ giới dễ vận chuyển để thi cơng lắp đặt Nhiệt độ mơi trường khoảng 25 oC ÷ 38oC SVTH: Hồng Tấn Quí Trang Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp CHƯƠNG I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 1.1 Giới thiệu chung Khi thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp (hạ thế) không nên xem xét yếu tố trước mắt, giai đoạn ngắn, mà cịn tính đến vấn đề lâu dài Hệ thống thiết kế không giải vấn đề xây dựng hoạt động hệ thống cách kinh tế để phục vụ cho mà phải đáp ứng nhu cầu dự phịng tương lai Vì thế, việc thực hành thiết kế bị ảnh hưởng đòi hỏi hệ thống tương lai Đương nhiên phải xét đến nhiều yếu tố, biến cố, chọn lựa giải pháp…Cần phải có kỹ thuật giúp ta chọn lựa mức kinh tế Hiển nhiên hệ thống thiết kế nên đáp ứng tiêu chuẩn thực đặc trưng suốt giai đoạn nghiên cứu Thiết kế tối ưu, nghĩa kinh tế nhất, đảm bảo kỹ thuật phù hợp với lịch trình phát triển tải tương lai Trong thiết kế hệ thống thứ cấp cần phải quan tâm yếu xét đến tính kinh tế tổn thất lõi đồng, độ sụt áp cho phép điện chập chờn hệ thống… Mục tiêu thiết kế cáp ngầm cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Một phương án thiết kế cung cấp điện hợp lý thỏa mãn số yêu cầu sau:  Vốn đầu tư nhỏ, ý đến tiết kiệm ngoại tệ quý báu vật tư  Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao, tùy theo tính chất hộ tiêu thụ  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo an toàn cho người thiết bị  Thuận tiện cho vận hành sửa chữa  Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu đảm bảo độ lệch dao động điện áp thấp nhất, nằm phạm vi giá trị cho phép so với định mức Những yêu cầu thường mâu thuẫn nên phải cân nhắc kết hợp hài hịa tùy thuộc vào hồn cảnh cụ thể Ngồi phải ý đến thuận lợi, có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng Khi thiết kế thường dùng phương pháp so sánh kinh tế – kỹ thuật Vậy cần phải vạch phương án cụ thể, để chọn phương án hợp lý Ta cần xem xét thêm số tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, SVTH: Hồng Tấn Quí Trang Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả thuận tiện vận hành sửa chữa, phát triển mạng điện Thực số phương án để chọn, phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính hợp lý kinh tế tiêu để chọn Các tiêu kỹ thuật bao gồm: chất lượng điện, độ tin cậy, thuận tiện vận hành, độ bền vững cơng trình, khối lượng sửa chữa định kỳ đại tu, mức độ tự động hóa, vấn đề an toàn… Các tiêu kinh tế là: vốn đầu tư ban đầu chi phí vận hành hàng năm Tuy nhiên thiết kế cần phải hiểu rỏ tình hình thực tế, phải có kinh nghiệm tích lũy xem xét thêm mặt khác như: đường lối phát triển kinh tế nói chung, phát triển công nghiệp, tốc độ quy mô phát triển, tổng số vốn mà nhà nước đầu tư, tình hình cung cấp vật liệu thiết bị, trình độ thi cơng vận hành, u cầu khác trị quốc phịng… Ở nước Châu Âu, mức điện phân phối pha dây chuẩn 230/400V Nhiều quốc gia chuyển đổi hệ thống hạ họ sang mức danh định theo tiêu chuẩn IEC38-1983 Kế hoạch dự kiến hoàn thành vào năm 2003 thị trấn, thành phố vừa lớn có hệ thống phân phối cáp ngầm Những năm gần đây, dây dẫn cách điện hạ dạng xoắn hình thành nên cáp tự hỗ trợ lõi lõi thích hợp với vai trị dẫn điện trời phát triển xem an toàn Điều thể rỏ dùng dây cáp đặt ngầm đất khơng nhìn thấy Dựa theo phân tích ban đầu yêu cầu cung cấp điện hệ thống, ta cần phải nghiên cứu kỹ hệ thống cáp ngầm, với yêu cầu bảo vệ điện nguồn hệ thống qua tầng trung gian đến mạch điện cuối Hệ thống cáp ngầm đặc tính bảo vệ mức phải thõa mãn nhiều điều kiện lúc, nhằm đảm bảo hệ thống an tồn tin cậy, chẳng hạn phải:  Mang dòng đầy tải thường trực dịng thời gian ngắn bình thường  Khơng gây tình trạng sụt áp dẫn đến đặt tính tải như, thời gian tăng tốc kéo dài lâu khởi động động cơ…  Bảo vệ hệ thống cáp ngầm mức dòng, kể dòng ngắn mạch  Bảo vệ người khỏi gặp nguy hiểm tiếp xúc gián tiếp Các tải đặc biệt địi hỏi cáp cung cấp điện cho chúng phải có kích thước vượt q, mơ hình bảo vệ mạch hiệu chỉnh tương tự… Phương pháp thực tế để xác định tiết diện nhỏ cho phép dây dẫn mạch điện ta dựa vào sơ đồ logic hướng dẫn sau SVTH: Hồng Tấn Quí Trang Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Công suất (kVA) cung cấp Ngắn mạch MVA góc mạch Dịng tải cực đại Dịng ngắn mạch Dòng định mức thiết bị bảo vệ (bộ ngắn mạch cầu chì) Chọn thiết bị bảo vệ Điều kiện hệ thống Định mức cắt dòng ngắn mạch ngắt mạch hay cầu chì Chọn ngắt mạch hay cầu chì Tiết diện dây dẫn mạch Xác minh mức sụt áp lớn Xác minh yêu cầu chịu nhiệt Sơ đồ IT TN Xác minh chiều dài mạch lớn Xác nhận tiết diện cáp, chọn loại bảo vệ điện Sơ đồ 1.1: Sơ đồ logic hướng dẫn lựa chọn kích thước cáp thiết bị bảo vệ 1.2 Giới thiệu cáp Cáp loại dây dẫn có vỏ bọc cách điện, giá thành tương đối cao Nhưng việc dùng cáp có ưu điểm đảm bảo an tồn, cung cấp điện tin cậy, chiếm thể tích đảm bảo mỹ quan Do cáp dùng rộng rãi nhà máy điện, trạm biến áp với thiết bị phân phối điện… Cung cấp điện cho thiết bị tự dùng, phụ tải địa phương cung cấp cáp ngầm Trong thiết bị điện xoay chiều pha, người ta thường dùng cáp lõi có ruột đồng nhơm loại nhiều sợi, cách điện cáp giấy tẩm dầu, chất dẻo PVC, cách điện polyêtylen liên kết ngang XLPE, cao su Cáp có tiết diện lớn, điện áp cao, cịn dùng khí nén dầu Để bảo vệ lớp cách điện khỏi bị ẩm ướt người ta dùng vỏ bọc nhơm chì để bảo vệ chống tác động cơ, bên ngồi cáp cịn quấn quanh thép mạ đàn hồi chất dẻo có độ bền cao Trong số trường hợp người ta dùng cáp lõi hệ thống pha, song có vỏ bọc kim loại để tránh tổn thất lớn vỏ cáp bảo vệ cáp tránh va chạm mặt học SVTH: Hồng Tấn Quí Trang Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Có nhiều loại cáp khác cấu tạo, ta nghiên cứu chủ yếu cách tính tốn chọn cáp điện lực dùng để truyền tải cơng suất lớn dịng điện xoay chiều pha Cáp điện lực chọn theo yêu cầu cấu trúc, điện áp mật độ dòng điện kinh tế kiểm tra dòng điện làm việc lâu dài cực đại, tổn thất điện chế độ làm việc bình thường, cố, ổn định nhiệt cáp ngắn mạch 1.2.1 Đặc tính cáp điện lực cấu trúc ruột dẫn điện Ruột cáp có dạng: hình trịn, hình quạt, hình mảnh Cáp ruột cáp ruột có ruột bọc chì riêng lẽ cho tất tiết diện Còn cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 16 mm2, ruột có dạng hình trịn Cáp nhiều ruột có đai bọc cách điện có tiết diện tới 25 mm2 lớn hơn, có ruột cáp dạng hình quạt Ruột thứ tư cáp ruột có dạng hình tam giác đặt cáp Các ruột cáp vỏ bọc chì có tiết diện tới 16 mm2 tất ruột sợi; tiết diện 25-35-50 mm2 có ruột sợi nhiều sợi; tiết diện 70 mm2 có ruột dây đồng nhiều sợi, có ruột dây nhơm sợi nhiều sợi; tiết diện 70 mm2 tất dây nhiều sợi 1.2.2 Cách điện cáp điện lực Cách điện cáp điện lực làm việc điều kiện nặng nề Trong trình sản xuất lắp đặt cáp cách điện bị uốn cong thời gian vận hành bị phát nóng nguội lạnh điện trường cao áp Bề dày cách điện cáp phụ thuộc vào giá trị điện áp danh định cáp Điện áp cao, cách điện dày Dạng cách điện cáp giấy cáp tẩm dầu dạng dải băng hẹp (bề rộng 10 – 40 mm) mỏng (bề dày 0,125 - 0,17 mm) Ngày cách điện cáp dùng nhựa tổng hợp pôlyêtylen (PE) hai dạng XLPE PE có cấu trúc mạch cao phân tử Các loại cáp cách điện XLPE vỏ nhựa PVC chế tạo điện áp hạ áp (dưới 1000 V) lẫn điện áp cao áp (tới 35 kV) Màng che làm kim loại giấy bán dẫn phủ bề mặt cách điện nhằm mục đích ngăn chặn ion hóa nâng cao độ cách điện cho cáp Ngồi lớp giấy bán dẫn có đặc điểm hấp thụ sản phẩm độc hại dầu khí phân rã, ngăn cảng già hóa cách điện cáp thời gian vận hành Để phân biệt ruột cáp nhiều ruột thi công lắp đặt nhà chế tạo quy định dùng màu đỏ, xanh, vàng dây pha màu đen dây trung tính Các màu đánh dấu lớp cách điện ruột cáp Cáp có đặt tính cách điện cao, thời gian phục vụ lâu dài (trên 40 năm) nhiệt độ làm việc cao (cáp hạ áp cách điện giấy tẩm dầu tới 85oC) Cáp cách điện chất dẻo polivininclo poliêtylen có độ bền lớn chống kẽm axit dùng rộng rãi hóa chất SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 10 Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp 1.2.3 Các lớp vỏ bảo vệ cáp Lớp vỏ bảo vệ dùng để bảo vệ cách điện cho ruột cáp tránh ẩm hư hỏng bề mặt Vỏ cáp làm nhơm chất dẻo tổng hợp có lớp phủ Cáp vỏ chì dùng để đặt nhà, ống thép đường ống cáp bê tơng, khơng có nguy hiểm dẫn tới hư hỏng mặt học không cần thêm lớp vỏ phủ Để rải cáp nhà khô cho phép dùng cáp vỏ nhôm lớp phủ bảo vệ Cáp có vỏ bọc nhựa cách điện dùng thay cho cáp vỏ nhôm vỏ chì 1.2.4 Cách điện cao su Cáp cao su mặt cấu tạo phân loại theo dạng lớp vỏ phủ bảo vệ, điện áp danh định, số tiết diện ruột dẫn điện Lớp vỏ phủ cáp có dạng, vỏ chì trần, vỏ chì quét nhựa đường, vỏ chì quấn thép có phủ lớp sợi đai, lanh, gai, vỏ chì bọc dây thép trần, vỏ bọc cao su không cháy, vỏ nhựa PVC… 1.2.5 Bảo quản vận chuyển tang lô cáp Các tang lô cuộn cáp phải bảo vệ nhà có máy che Bảo vệ tang lơ cáp khơng có máy che khơng q năm, má tang lô cáp cần phải kê cao Hai đầu cuộn cáp cần phải bịt kín để chóng ẩm Đầu cuộn cáp đưa ngồi, cịn đầu kẹp chung với đầu để cố định mặt má tang trống Việc bố trí tiện lợi cho việc thử nghiệm sấy cáp Khi rải cáp ngồi nhà tang lơ cáp cần phải vận chuyển đến tận chổ rải đặt dọc theo tuyến Các đoạn cáp dài 25 m thuận tiện vận chuyển tới nơi lắp đặt cách vần xoay trịn tang lơ cáp Khi nâng hạ lô dây cần phải dùng xe giới, sử dụng máy nâng hạ vận chuyển cáp, ôtô, cần cẩu, tời… 1.3 Các phụ kiện cáp 1.3.1 Các vấn đề chung đấu nối cáp Phụ kiện cáp: phụ kiện dùng để nối đoạn cáp, để nối đầu cáp vào thiết bị, vào góp thiết bị phân phối Phụ kiện để nối đoạn cáp hộp nối cáp Phụ kiện để đưa đầu cuối cáp trời nhà gọi hộp đầu cáp Chức loại hộp nối, hộp đầu cáp phải bịt kín chổ nối đầu cuối cáp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 11 Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Hình 1.1: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp ba ruột dùng cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP Hình 1.2: Nắp hộp nối kết thúc đầu cáp ruột dùng cho cáp cách điện PE, PVC, XLPE, FP Khi lắp đặt hộp nối hộp phân nhánh ta cần nối trực tiếp ruột dẫn điện cáp với khôi phục lại cách điện cáp mối nối sau bịt kín lại để chống ẩm Trong trường hợp cần thiết phải làm lớp bảo vệ tránh hư hỏng học Trong hộp nối hãm hãm chuyển tiếp, việc thực thao tác cần thiết cịn địi hỏi phải bóc tách đoạn cáp để nối cách tin cậy, không làm hư hại cách điện thiết bị chuyên dụng đồng thời phải tránh gây rò rỉ cáp thành phần tẩm cách điện đầu cáp qua hộp nối SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 12 Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp Hình 1.3: Nối cáp hộp nối gang tẩm nhựa; dây nối đất; đai để nối đất vỏ kim loại cáp; nửa hộp nối cáp; nắp đậy; bu lông xiết; vỏ cáp; lớp cách điện đai; ruột cáp bọc cách điện; 10 ngăn cách sứ; 11 ống nối; 12 nửa hộp nối; 13 đai bó Quan trọng thực nối cáp phải tránh độ ẩm, bụi chất bẩn lọt vào hộp nối làm giảm độ bền điện cáp dẫn tới phóng điện đánh thủng hộp nối phễu cáp Vì chuẩn bị nơi làm việc thực nối đặt cáp phải đựơc bảo vệ chắn tránh bụi độ ẩm Để phát độ ẩm cách điện thực đơn giản cách nhúng băng giấy cách điện vào dung dịch paraphin dầu cáp nhiệt độ 150oC Nếu giấy cách điện bị ẩm bề mặt băng giấy xuất bọt sủi có tiếng nổ tách tách nhẹ Nếu phát bẩn ẩm phải bóc tách tiếp thử lại đoạn hết ẩm dừng lại cắt bỏ toàn đoạn cáp bị ẩm để tránh nhằm lẫn để xác định độ ẩm không dùng tay ướt cầm trực tiếp vào giấy cách điện để nhúng vào dung dịch paraphin nóng Hình 1.4: Sơ đồ bóc tách đầu cáp vỏ thép; vỏ bọc; lớp cách điện đai; ruột cáp bọc cách điện; ruột cáp trần SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 13 ChươngIII: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ Bảng 3.7: Tính tốn tương tự cho điểm ngắn mạch lại N1 Tổng trở ngắn mạch pha (mΩ) 99,3 Dòng điện ngắn mạch pha (kA) 2,2 N2 146,6 N3 104 Điểm ngắn mạch 3,73 Tổng trở ngắn mạch pha (mΩ) 684 Dòng điện ngắn mạch pha (kA) 1,58 Công suất ngắn mạch pha (MW) 1,448 1,496 2,538 930 1,164 0,985 2,1 3,56 707 1,53 1,382 Dịng điện xung kích (kA) 3.4 Lựa chọn Aptomat cho tủ phân phối TBĐ TPPC Thanh phân phối T2 T1 T3 1 Hình 3.8: Sơ đồ bố trí tủ phân phối tuyến dây Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy, an tồn, đóng cắt đồng thời pha khả tự động hóa cao Aptomat có đắt tiền SVTH: Hồng Tấn Q Trang 78 ChươngIII: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ ngày dùng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp lưới điện thắp sáng, sinh hoạt Ngày người ta cịn chế tạo loại aptomat chóng rị điện, aptomat chóng rị tự động cắt mạch dịng rị có trị số 30mA, 100mA, … tuỳ theo loại Aptomat lựa chọn theo điều kiện UđmA ≥ Uđm lđ IđmA ≥ Itt IcđmA ≥ IN Với lưới điện hạ áp xa nguồn I N  I ck  I // i ck  1,8 * * I N 3.4.1 Chọn aptomat cho tủ phân phối Dịng điện tính tốn tủ phân phối dịng điện định mức phía hạ áp trạm biến áp SdmBA 560 I tt    850,8 A  * U dm * 0,38 Theo tính tốn ta có dịng điện ngắn mạch góp tủ phân phối IN = 13,6 (kA) Theo Thiết Bị Điện Công Nghiệp, Moldel Case Cricuit Breaker (MITSUBITSHI – Nhật), theo tiêu chuẩn EIC – 60947 – 2, EN – 60947 – Bảng 3.8: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo Loại Số cực NF1000 – SS Uđm (V) 400 Icđm (A) 1000 IN (kA) 85 Kiểm tra theo điều kiện chọn aptomat UđmA = 600 (V) ≥ Uđm lđ = 380 (V) IđmA = 1000 (A) ≥ Itt = 850,8 (A) IcđmA = 35 (kA) ≥ IN = 13,6 (kA) 3.4.2 Chọn aptomat cho tủ động lực phụ tải xưởng khí, nhà học, nhà ăn, nhà thi đấu TDTT(tuyến T1)  Chọn aptomat cho tủ phân phối điểm tuyến Dịng điện tính tốn tủ phân phối điểm dịng điện định mức phụ tải điểm SVTH: Hồng Tấn Q Trang 79 ChươngIII: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ S pt 91.76  139 A * U dm * 0.38 Theo tính tốn ta có dịng điện ngắn mạch góp tủ phân phối điểm IN = 13,6 (kA) Theo Thiết Bị Điện Công Nghiệp, Moldel Case Cricuit Breaker (MITSUBITSHI – Nhật), theo tiêu chuẩn EIC – 60947 – 2, EN – 60947 – I tt   Bảng 3.9: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo Loại Số cực Uđm (v) Icđm (A) IN (kA) NF400 – SP 400 250 50 Kiểm tra theo điều kiện chọn aptomat UđmA = 600 (V) ≥ Uđm lđ = 380 (V) IđmA = 250 (A) ≥ Itt = 128 (A) IcđmA = 22 (kA) ≥ IN = 13,6 (kA) Tính tốn tương tự ta chọn aptomat cho tủ phân phối điểm lại tuyến T1 Bảng 3.10: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo cho tủ phân phối tuyến T1 Aptomat điểm Loại Số cực Uđm (v) Icđm (A) IN (kA) NF400 – SP NF400 – SP NF125 - SW NF125 - SW NF125 - SW NF400 – SP NF400 – SP 3 3 3 400 400 400 400 400 400 400 250 300 50 50 50 300 300 50 50 30 30 30 50 50 3.4.3 Chọn aptomat cho tủ động lực phụ tải khoa cơng nghệ (tuyến T2) Dịng điện tính tốn tủ phân phối dịng điện định mức phụ tải khoa công nghệ Spt 300 I tt    455,8 A  * U dm * 0,38 SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 80 ChươngIII: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ Theo tính tốn ta có dịng điện ngắn mạch góp tủ phân phối phụ tải khoa công nghệ IN = 7,29 (kA) Theo Thiết Bị Điện Công Nghiệp, Moldel Case Cricuit Breaker (MITSUBITSHI – Nhật), theo tiêu chuẩn EIC – 60947 – 2, EN – 60947 – Bảng 3.11: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo Loại Số cực Uđm (v) Icđm (A) IN (kA) NF1000 - SS 400 500 85 Kiểm tra theo điều kiện chọn aptomat UđmA = 600 (V) ≥ Uđm lđ = 380 (V) IđmA = 500 (A) ≥ Itt = 455,8 (A) IcđmA = 25 (kA) ≥ IN = 7,29 (kA) 3.4.4 Chọn aptomat cho tủ động lực phụ tải hệ thống canh tác (tuyến T3)  Chọn aptomat cho tủ phân phối điểm tuyến Dịng điện tính tốn tủ phân phối điểm dịng điện định mức phụ tải điểm Spt 100 I tt    152 A  * U dm * 0,38 Theo tính tốn ta có dịng điện ngắn mạch góp tủ phân phối điểm IN = 2,2(kA) Theo Thiết Bị Điện Công Nghiệp, Moldel Case Cricuit Breaker (MITSUBITSHI – Nhật), theo tiêu chuẩn EIC – 60947 – 2, EN – 60947 – Bảng 3.12: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo Loại Số cực Uđm (v) Icđm (A) IN (kA) NF250 – HW 400 200 50 Kiểm tra theo điều kiện chọn aptomat UđmA = 600 (V) ≥ Uđm lđ = 380 (V) IđmA = 200 (A) ≥ Itt = 152 (A) IcđmA = 7,5 (kA) ≥ IN = 2,2 (kA) SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 81 ChươngIII: Tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ Tính tốn tương tự ta chọn aptomat cho tủ phân phối điểm lại tuyến T3 Bảng 3.13: Chọn aptomat S SERIES hãng MITSUBITSHI chế tạo cho tủ phân phối tuyến T3 Aptomat Uđm Icđm IN Loại Số cực điểm (v) (A) (kA) NF250 – HW 400 200 50 NF250 – HW 400 200 50 NF125 - SW 400 50 30 NF125 - SW 400 50 30 NF125 - SW 400 50 30 NF125 - SW 400 50 30 NF125 - SW 400 100 30 SVTH: Hồng Tấn Q Trang 82 Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi cơng CHƯƠNG IV DỰ TỐN KINH PHÍ CHO CƠNG TRÌNH THI CƠNG Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2004 QUYẾT ĐỊNH CỦA BỘ TRƯỞNG BỘ CÔNG NGHIỆP việc ban hành đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện  Cắn vào Nghị định số 55/2003/NĐ-CP ngày 25 tháng năm 2003  Căn Quy chế quản lý đầu tư xây dựng ban hành theo Nghị định số 52/1999/NĐ-CP 08/7/1999  Căn văn số 2435/BXD-VKT ngày 28/8/1999  Xét tờ trình số 5575/CV-EVN-KTDT ngày 02/12/2003 Theo đề nghị Vụ Trưởng Vụ Năng Lượng Dầu Khí Quyết Định Điều Ban hành kèm theo định đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện Điều Bộ đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện sở để lập, thẩm tra xét duyệt tổng mức đầu tư, tổng dự toán, dự toán, xác định giá xét thầu tốn (các cơng trình ghép định thầu) công tác xây lắp đường dây tải điện tới cấp điện áp 500kV Thực từ 01/01/2004 thay cho tập đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện số 67/NĐ-BCN ngày 11/10/1999 Bộ Công Nghiệp Các khối lượng công tác xây lắp đường dây tải điện nghiệm thu toán khơng áp dụng đơn giá Điều Chánh văn phòng, chánh tra Bộ, Vụ trưởng, Cục trưởng thuộc Bộ, Tổng giám đốc công ty điện lực Việt Nam đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành định 4.1 Nội dung đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện Đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện bao gồm chi phí trực tiếp về: Vật liệu, nhân cơng chi phí sử dụng máy thi cơng cần thiết để thực hồn thành đơn vị khối lượng công tác kết cấu xây lắp cơng trình đường dây tải điện SVTH: Hồng Tấn Q Trang 83 Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi cơng 4.2 Qui định áp dụng đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện Đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện dùng để lặp thẩm tra, xét duyệt tổng đầu tư, tổng dự toán, dự toán Xác định giá xét thầu tốn cơng trình (đối với cơng trình phép định thầu) cơng tác xây lắp đường dây tải điện đến cấp điện áp 500 kV  Đối với cơng trình đường dây tải điện có chế độ lương, lương phụ, phụ cấp lương khác với qui định đơn giá điều chỉnh cho phù hợp với chế độ cơng trình hưởng  Khi áp dụng đơn giá cần lưu ý + Trong đơn giá rải căng dây lấy độ võng ghi tiết diện danh định dây dẫn tiết diện phần nhôm Do tra đơn giá rải căng dây lấy độ võng tra theo tiết diện danh định phần nhôm + Đối với công tác tháo dỡ sửa chữa tính đơn giá sở định mức dự toán sửa chữa lưới điện ban hành kèm theo định số 366/EVN/HĐQTKTDT, ngày 28/12/2000 tổng công ty điện lực Việt Nam Riêng chi phí cơng nhân tính theo đơn giá tiền lương tập đơn giá + Những cơng việc chưa có tập đơn giá áp dụng đơn giá hành (đơn giá XDCB chuyên ngành lắp đặt trạm biến áp Lắp đặt thử nghiệm, hiệu chỉnh thiết bị, đường dây thông tin điện lực đơn giá XDCB chuyên ngành thử nghiệm hiệu chỉnh đường dây trạm biến áp)  Định mức chi phí chung, thuế thực qui định hành nhà nước  Trường hợp nhà nước thay đổi giá cả, tiền lương sách có liên quan, điều chỉnh bổ sung loại chi phí theo qui định hướng dẫn quan có thẩm quyền thời điểm  Một số loại vật tư vật liệu, thiết bị ghi bảng giá đơn giá ghi qui cách phân loại bản, chưa xác định xác nguồn gốc xuất xứ Khi lập dự toán toán phải ghi đầy đủ, cụ thể, qui cách, chủng loại nguồn gốc xuất xứ để tính bù trừ chênh lệch thời điểm thực Trong trình thực đơn giá có vướng mắc đơn vị báo cáo Bộ Công Nghiệp để xem xét giải Theo định trưởng Bộ Công Nghiệp việc ban hành đơn giá XDCB chuyên ngành xây lắp đường dây tải điện SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 84 Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi cơng 4.3 Tính tốn vật liệu cho cơng trình thi cơng Hình 5.1: Mặt cắt mương đào lề đường – nhánh phân phối Cáp đặt ống (tiêu chuẩn hạ ngầm) + Các lớp a, b, c kết cấu mặt đường, kích thước vật liệu cụ thể theo thiết kế phần tái lập mặt đường phù hợp với qui định ngành giao thơng cơng chánh + d: đường kính cáp + D: đường kính ống chọn theo cỡ thích hợp đảm bảo điều kiện D ≥ (1.5 – 1.6)*d + : Độ mở miệng thích hợp (tuỳ theo loại đất độ sâu mương) Tính tiết diện mặt cắt mương Ta chọn độ mở rộng miệng = 0.15 m Đường kính ống nhựa bảo vệ cáp: Chọn D = 32 mm > d = 1.6*18.6 = 29.76 mm Theo phương pháp lắp đặt cáp, rải cáp hào cần phải có độ dự trữ cáp lấy 0.5÷1% chiều dài cáp Vậy ta có: Bề ngang miệng mương: 0.6 m Bề ngang đáy mương : 0.3 m Độ sâu mương : 0.732 m Tiết diện mặt cắt mương tiếp địa là: S = ½*(0.6 + 0.4)*0.732 = 0.366 m2 SVTH: Hồng Tấn Q Trang 85 Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi cơng Hình 5.2: Đế tủ – cáp bố trí rãnh tiếp địa Hình 5.3: Chi tiết lắp đặt đế tủ phân phối Dùng bê tơng làm dấu có tiết diện mặt cắt 200x50 mm Khối lượng bê tơng làm dấu có chiều dài 1m là: 0.1 m3 Dùng đá 2x4 để lót đường có độ dày 200 mm, bề ngang mương lấy trung bình 440 mm Khối lượng đá chiều dài 1m là: 0.2*0.44*1 = 0.088 m3 Dùng bê tông thương phẩm M300 đá 1x2 tráng mặt đường có độ dày 100 mm, bề ngang mương lấy trung bình 0.46 mm Khối lượng bê tông chiều dài 1m là: 0.46*0.1*1 = 0.046 m3 SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 86 Chương IV: Dự tốn kinh phí cho cơng trình thi công Khối lượng bê tông xây đế tủ 0.7*0.5*0.1 = 0.035 m3 Khối lượng bê tông xây mặt vách trước, sau 2*0.5*0.882*0.2 – [2*(0.016)2*3.14*0.2] = 0.176 m3 Khối lượng bê tông xây mặt vách bên hông 2*0.3*0.882*0.2 = 0.10584 m3 Khối lượng bê tông xây lề 0.05*0.05*1 = 0.0025 m3 Tổng khối lượng bê tông xây đế tủ phân phối 0.035 + 0.176 + 0.10584 + 0.0025 = 0.3178 m3 4.4 Bảng tính tốn dự trù kinh phí cho cơng trình SVTH: Hồng Tấn Q Trang 87 Chương V: Tổng kết CHƯƠNG V TỔNG KẾT 5.1 Thảo luận Sau năm tháng theo học ngành Kỹ Thuật Điện, trường Đại Học Cần Thơ, em học hỏi từ thầy, cô bạn bè… nghiên cứu nhiều kiến thức chuyên ngành điện, sở lý thiết thực tế Từ mà em hồn thành luận văn tốt nghiệp thời hạn Tập luận văn tổng hợp lại kiến thức, hành trang em tốt nghiệp trường Trong trình tính tốn thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp, em rút số ưu điểm nhược điểm 5.1.1 Ưu điểm + Việc chọn lựa thiết bị điện dây cáp phù hợp với thực tế, nên đảm bảo chúng làm việc chắn trạng thái bình thường lúc xảy cố + Việc bố trí thiết bị bảo vệ, tủ phân phối, cách lắp đặt đường dây, đảm bảo kỹ thuật, vừa an toàn lại thao tác dễ dàng + Việc bố trí mạng điện hạ áp cáp chôn ngầm đảm bảo mỹ quan đồng thời nằm vùng an toàn vận hành + Thao tác thi công đơn giản, dễ làm, tránh làm việc độ cao khơng an tồn + Cơng trình thiết kế có dự trù khả mở rộng phụ tải ÷ 10 năm tới, nên vận hành đảm bảo an toàn thời gian dài + Việc lập bảng dự trù kinh phí, giúp ta biết nguồn vốn đầu tư cho công trình cần thi cơng 5.1.2 Khuyết điểm Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp phù hợp với điều kiện thực tế có nhiều ưu điểm gặp phải khuyết điểm khác Khuyết điểm lớn hệ thống cáp ngầm vốn đầu tư cho cơng trình tương đối cao Nên có nhiều nhà đầu tư cịn ngần ngại lựa chọn phương án thi cơng SVTH: Hồng Tấn Q Trang 93 Chương V: Tổng kết 5.2 Kết Quá trình tính tốn thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp trạm Cơ Khí, khu II, trường Đại Học Cần Thơ, thu số kết sau:  Bảng số liệu phụ tải cần thiết kế cho cơng trình  Sơ đồ tổng thể cơng trình cần thiết kế  Sơ đồ đơn tuyến cơng trình  Sơ đồ dây từ tủ phân phối đến tủ động lực  Chọn máy biến áp với cơng suất 560kVA để đáp ứng nhu cầu phụ tải cần thiết kế  Chọn tiết diện cáp dẫn cho mạng điện hạ áp  Chọn aptomat bảo vệ mạng điện  Tính tốn dịng ngắn mạch ba pha, pha, công suất ngắn mạch  Thiết kế lắp đặt mạng điện theo quy định tiêu chuẩn Chuyên Ngành Xây Lắp Đường Dây Tải Điện  Có bảng dự trù kinh phí nên dễ dàng lựa chọn phương án thi cơng  Cơng trình tính tốn cung cấp điện liên tục, an toàn cho thiết bị người vận hành 5.3 Kết luận Sau tháng làm luận văn, đề tài “Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp” đề tài mới, cần thiết sinh viên ngành Kỹ Thuật Điện Cho nên sâu vào tính tốn thiết kế thực tập luận văn này, em gặp nhiều khó khăn thuận lợi 5.3.1 Khó khăn Với thời gian kiến thức có hạn, nên việc sâu vào nghiên cứu gặp nhiều khó khăn, khơng tránh khỏi sai sót tính tốn thiết kế Rất mong q Thầy, Cơ Bộ mơn Điện, với bạn sinh viên đóng góp ý kiến, để tập luận văn hoàn thiện 5.3.2 Thuận lợi Bên cạnh khó khăn, có thuận lợi trình làm luận văn, em quan tâm hướng dẫn trực tiếp thầy hướng dẫn thầy môn, với bạn lớp Em tham khảo nhiều tài liệu có liên quan tham quan thực tế, cung cấp cho em nhiều kiến thức số liệu cần thiết, để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 94 Chương V: Tổng kết 5.4 Kiến Nghị Đất nước ta thời kỳ đổi mới, đời sống người dân ngày cải thiện hơn, nhu cầu điện nâng cao Địi hỏi cần phải có hệ thống điện hồn chỉnh, cung cấp liên tục, chất lượng, an toàn mỹ quan Do việc tính tốn “Thiết Kế Hệ Thống Cáp Ngầm Cho Mạng Điện Hạ Áp” cần thiết Đây đề tài cần thiết cho sinh viên ngành Kỹ Thuật Điện, nhằm cố kiến thức chuyên ngành học học hỏi thêm kiến thức Đây hành trang cho tân kỹ sư trường Vì em có lời kiến nghị với Thầy, Cô Bộ Môn Kỹ Thuật Điện, năm sau cần tăng cường hướng dẫn, giảng dạy sở lý thiết, đặc biệt tăng cường thực tập nhiều hơn, chi tiết hơn, để trường không ngỡ ngàng công việc Đề tài gần gủi với chuyên ngành thực tế, nên khuyến khích khố sau thực đề tài SVTH: Hồng Tấn Quí Trang 95 Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Ф Ф Trong năm học tập nghiên cứu trường vừa qua, với giúp đỡ tận tình q Thầy Cơ trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt cán giãn dạy khoa, Bộ môn Kỹ Thuật Điện, em có đầy đủ kiến thức chuyên ngành thực tế Từ mà em hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp, sau 14 tuần bắt tay vào cơng việc Có kết tốt hơm nay, ngồi phấn đấu thân, em nhận dạy dỗ tận tình thầy cơ, động viên gia đình, bạn bè… Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Bộ môn Kỹ Thuật Điện, trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt thầy hướng dẫn Đào Ngọc Liễn tận tình dẫn giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn phòng Quản Trị Thiết Bị tạo điều kiện thuận lợi tận tình dẫn, giúp em thu thập số liệu xác để hoàn thành mỹ mãn đề tài luận văn tốt nghiệp Chân thành cảm ơn bạn, đặc biệt bạn lớp Kỹ Thuật Điện K27, động viên giúp đỡ tơi lúc khó khăn, để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 09 tháng 12 năm 2005 Sinh viên thực Hồng Tấn Quí SVTH: Hồng Tấn Quí Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO TS_Phan Đăng Khải, Giáo Trình Kỹ Thuật Lắp Đặt Điện, NXB Giáo Dục TS_Trần Quang Khánh, Hệ Thống Cung Cấp Điện (tập1,2), NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Kỹ Sư Trần Đức Lợi, Điện Công Nghiệp, NXB TP_Hồ Chí Minh Phan Trọng Nghĩa (2004), Luận Văn “Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Công Ty Cổ Phần Thủy Sản” MEKONG, Trường Đại Học Cần Thơ Ngô Hồng Quang (2002), Sổ Tay Lựa Chọn Và Tra Cứu Thiết Bị Điện Từ 0.4 Đến 500kV, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội Hoàng Hữu Thận (2004), Hướng Dẫn Thiết Kế Đường Dây Tải Điện, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Nguyễn Hoàng Việt (2004), Thiết Kế Hệ Thống Điện, NXB Đại Học Quốc Gia TP_Hồ Chí Minh SVTH: Hồng Tấn Quí ... Chương I: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho mạng điện hạ áp CHƯƠNG I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP NGẦM CHO MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 1.1 Giới thiệu chung Khi thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp (hạ thế) không nên... + Sự cần thiết việc thiết kế: việc thiết kế hệ thống cáp ngầm thay đường dây không cho mạng điện hạ áp trạm cần thiết Với hệ thống mạng điện hạ áp không trạm chằng chịt, có nhiều cối va chạm,... chạm mạch, cháy nổ, nguy hiểm cho người thẩm mỹ cảnh quang trường Vì việc thiết kế đường cáp ngầm cho phần hạ áp trạm cần thiết + Mục đích việc nghiên cứu đề tài: Thiết kế hệ thống cáp ngầm cho