Hình 4. 5 Tủ ATS - 3P 100AHình 4. 6 Sơ đồ nguyên lí trạm điện Bảng 4. 3 Bảng thông số máy phát
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
4.1.5.Phương án chọn máy biến áp, máy phát dự phòng
Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:
- Vị trí đặt MBA phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế…
- Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt, chế độ làm việc của phụ tải. các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại 1 và loại 2 nên đặt 2 máy biên áp, hộ loại 3 có thể đặt 1 máy biến áp.
Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất tiêu thụ của phụ tải tồn bộ tịa nhà ta đưa ra các phương án cấp điện sau:
Bảng 4. 4 Bảng phương án chọn máy biến áp và máy phát
Mục Phương án 1 Phương án 2
Mô tả chọn máy biến áp
Đặt một trạm biến áp với hai máy biến áp dầu.
Đặt một trạm biến áp với hai máy biến áp khô.
Mô tả chọn máy phát điện
Một máy phát điện dự phòng cấp cho phụ tải ưu tiên.
Một máy phát điện dự phịng cấp cho tồn tịa nhà.
Ưu điểm
Chi phí thấp, lắp đặt đơn giản, tổn hao cơng suất, tổn
hao chi phí thấp.
Độ tin cậy cấp điện cao
Nhược điểm Độ tin cậy thấp hơn.
Chi phí cao, lắp đặt, vận hành phức tạp, tổn hao công suất
hàng năm cao
Đề xuất
Vị trí đặt máy biến áp gần tâm phụ tải và phụ hợp về mỹ quan. Dự kiến trạm biến áp sẽ đặt ở phía sau tịa nhà và trong khu vực ít người qua lại.
4.2. Các trạm bảo vệ
Mục tiêu bảo vệ trong ngành điện là nhằm đảm bảo an toàn cho người, bảo vệ chống những mối nguy hiểm hoặc phá hỏng tài sản, nhà máy thiết bị.
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
- Bảo vệ người và chống lại sự nguy hiểm do quá điện áp, điện giật, cháy nổ vv…
- Bảo vệ các thiết bị và các thành phần khác trong hệ thống điện, chống lại sự nguy hiểm do ngắn mạch, sét đánh và không ổn định của hệ thống vv… - Bảo vệ người và nhà máy không bị nguy hiểm do vận hành sai hệ thống bằng
cách sử dụng khóa liên động bằng cơ tay hay điện.
4.2.1. Bảo vệ chống điện giật và quá áp
Bảo vệ chống điện giât do chạm điện trực tiếp hoặc gián tiếp: Bảo vệ chống điện giật do chạm trực tiếp:
- Biện pháp chủ yếu chống chạm trực tiếp là đặt tất cả các phần dẫn điện trong vỏ bọc cách điện, hoặc ngoài tầm với (đặt sau rào chắn cách điện hoặc trên cao) hoặc dùng vật chắn.
- Vỏ kim loại của máy biến áp hoặc thiết bị điện được nối vào dây nối đất bảo vệ.
Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp:
- Hạn chế dòng chạm đất phía trung thế.
- Giảm điện trở nối dất trạm xuống giá trị nhỏ nhất có thể. - Tạo điều kiện đẳng thế ở trạm và lưới hạ thế.
- Bảo vệ chống quá điện áp.
- Bảo vệ quá điện áp do hư hỏng cách điện phía trung thế làm xuất hiện điện áp phía thứ cấp bằng rơle quá áp (over voltage relay –OVR).
- Bảo vệ quá điện áp khí quyển do sét lan truyền vào trạm đối với đường dây trung thế trên không bằng chống sét van ( suge arrester).
4.2.2. Bảo vệ quá tải
- Quá tải máy biến áp thường là do nhu cầu ngẫu nhiên của một số phụ tải, do sự gia tăng nhu cầu phụ tải của mạng, do mở rộng cơng trình. Sự tăng tải làm tăng làm tăng nhiệt độ của máy biến áp làm giảm tuổi thọ. Thiết bị chống quá tải thường đặt phía sau trạm biến áp khách hàng nhưng thường đặt trước trạm biến áp công cộng.
- Bảo vệ quá tải máy biến áp được thực hiện bằng cách sử dụng rơle quá tải có trễ. Bảo vệ này sẽ tác động cắt mạch phái đầu ra của máy biến áp. Thời gian
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
trễ này nhằm đảm bảo không cắt nhầm MBA trong trường hợp quá tải ngắn hạn.
Ngồi ra cịn có bảo vệ sự cố bên trong MBA
4.3. Chọn dây và khí cụ bảo vệ cho phía trung áp
4.3.1.Cơ sở lý thuyết
Trong điều kiện vận hành của các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận cách điện khác có thể ở một trong ba chế độ sau: chế độ làm việc lâu dài, chế độ làm việc quá tải, chế độ làm việc ngắn mạch:
- Chế độ làm việc lâu dài: các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp định mức.
- Chế độ làm việc quá tải: trong chế độ làm việc q tải dịng điện qua khí cụ điện, sứ cách điện và bộ phận dây dẫn điện khác sẽ có trị số lớn hơn giá trị định mức. Sự làm việc tin cậy của các phần tử trên được đảm bảo bằng các quy định giá trị và thời gian điện áp hay dịng điện tăng cao mà khơng vượt quá giá trị cho phép.
- Chế độ làm việc ngắn mạch: trong tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn đảm bảo làm việc tin cậy. - Nếu quá trình lựa chọn chúng có các thơng số theo đúng điều kiện ổn định
động và ổn định nhiệt .
Ngồi ra, cịn chú ý đến vị trí đặt thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh . mức độ ẩm ướt, mức độ ô nhiễm,…
4.3.2.Lựa chọn máy cắt phụ tải
Máy cắt phụ tải có thể đóng cắt mạch điện khi đang mang tải ở lưới điện trung áp nhưng khơng cắt được dịng điện ngắn mạch, việc cắt dòng ngắn mạch do cầu chì sẽ đảm nhận. máy cắt phụ tải thường kết hợp với cầu chì thành bộ MCPT- CC.
Điều kiện chọn MCPT dựa trên cơ sở điện áp định mức và dòng điện định mức. UđmMCPT> Uđm.m (kV)
IđmMCPT> Icb (A)_ dòng điện cưỡng bức Với Icb = ksc.Sđm
√3Udm =1,4.208,13
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Chọn máy cắt phu tải do ABB chế tạo, thông số máy cắt phụ tải chọn cho ở bảng PL 2.11 trang 339:
Bảng 4. 5 Bảng thông số máy cắt phụ tải
Loại MCPT Udm(KV) Idm (A) INmax(KA) IN3s(kA)
NPS 24 B1-K4J2 24 400 40 10
4.3.3.Lựa chọn cầu chì trung áp
Cầu chì trong trường hợp này dụng để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp. Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức.
Bảng 4. 6 Bảng điều kiện chọn cầu chì trung áp
Đại lượng Công thức
Điện áp định mức(KV) UđmCC > Uđm Dòng điện lâu dài định mức(A) IđmCC > Imba Cơng suất cắt định mức(MVA) SdmCC > S’’ Dịng điện cắt định mức (KA) Iđmcắt > I’’
Từ điều kiện trên tra bảng PL 2.19 trang 344 ta chọn cầu chì trung áp loại 3GD1402-4B do hãng SIEMENS chế tạo:
Bảng 4. 7 Bảng thơng số cầu chì trung áp
Loại cầu chì Udm(KV) Idm(A) Icắt N(KA) IcắtNmin (KA)
3GD1402-4B 24 10 40 56
4.3.4.Phương án chống sét cho Máy biến áp
Tra bảng 6.8 tr. 414- Sách HTCCĐ-NXBKH&KT ta chọn thiết bị chống sét 3 đến 30 kV do hãng Cooper Mỹ chế tạo loại AZLP501B24.
4.4. Chọn thiết bị phân phối hạ áp
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Tủ phân phối trung tâm lấy nguồn từ trạm biến áp. Tủ phân phối trung tâm cấp nguồn cho các tủ phân phối của các tầng và cấp nguồn cho phụ tải động lực như thang máy, hệ thống bơm nước, thơng gió,…hiện nay thường có hai phương án: Một là dùng cáp nhôm hoặc đồng, hai là sử dụng thanh dẫn Busway.
Theo thiết kế, ta đặt MBA và tủ phân phối ở hai gian khác nhau để đảm bảo an toàn. Cáp từ trạm MBA đến tủ phân phối trung tâm được chọn theo điều kiện phát nóng dây dẫn với Uđm=0,4 kV
Đường dây đi từ trạm biến áp tới tủ phân phối tổng, từ tủ phân phối tổng tới các tủ phân phân phối nhánh với tổn thất điện áp cho phép là 5%.
Lựa chọn thiết kế tiết diện cáp theo điều kiện phát nóng: Dòng điện lớn nhất chạy trong đường dây là:
ICB= 𝑆𝑡𝑡
√3.𝑈đ𝑚=208,13
√3.0,4 = 300,5 (A)
Trong tất cả các cơng trình có Imax< 630A thì ta khơng sử dụng được thanh dẫn Busway (vì tất cả các hãng hầu như chỉ sản xuất trên 630A)
Ta chọn phương án cáp dẫn từ MBA tới TPPT.
Nguồn điện đi từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính là nguồn 3 pha 4 dây với Uđm = 400V, ta chọn phương án đi dây cáp ngầm .
Với phương án đi dây ngầm ta cần xác định hệ số K.
K=K4.K5.K6.K7
- K4: Là thể hiện của cách lắp đặt.
Phương án đi dây ngầm trong ống PVC chôn dưới đất theo IEC chọn K4=0,8. - K5: Thể hiện ảnh hưởng của số đặt kề nhau..
Các dây được coi là kề nhau nếu khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn hai lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây theo IEC chọn hệ số K5=1.
- K6: Thể hiện ảnh hưởng của đất chơn cáp. Vì chơn cáp trong đất khơ nên theo IEC chọn hệ số K6 =1.
- K7: Thể hiện ảnh hưởng nhiệt độ của đất.
Do nhiệt độ trong đất của cơng trình mà ta đang tính tốn là 300C. Theo IEC bảng H1-22 trang H1-31 ta chọn hệ số K7 = 0,89.
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG Từ đó ta tính được: 𝐼𝑐𝑝 =𝐼𝐶𝐵 𝐾 = 300,5 0,71 = 423,3 𝐴
Từ kết quả tính được như trên, tra PL 4.28 ta chọn 3 cáp đồng cách điện hạ áp từ trạm biến áp ba lõi do hàng LENS sản xuất:
Bảng 4. 8 Bảng thông số cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối tổng
F (mm2) d (mm) M (kg/k m) r0 ở 200C (km) Icp (A) L (m) Lõi Vỏ Min Max 3x185 + 70 15,6/10 47,1 54,4 7100 0,991/0,268 450 20 4.4.1. Bảo vệ ngắn mạch
Ngắn mạch có thể xảy ra giữa các dây pha, pha-đất, hoặc ba pha. Sự cố ngắn mạch cuộn sơ cấp thứ cấp sẽ tạo thành dạng ngắn mạch chạm đất.
Bảo vệ ngắn mạch thường dùng CB đầu ra MBA, máy cắt hay cầu chì hay FCO phía trung áp. Dùng hệ thống bảo vệ rơle (EFR-Earth Fault Relay).
Tính tốn ngắn mạch cho mạng điện hạ áp
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Sơ đồ thay thế tính tốn trong đơn vị có tên
Có thể coi MBA hạ áp là nguồn (vì được nối với hệ thống cơ cơng suất vơ cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp khơng thay đổi khi xảy ra ngắn mạch, Xht=0
Ta có: IN = I’’ =I ở mạng hạ áp, khi tính tốn ngắn mạch phải xét đến điện trở của tất cả các phần tử trong mạng như MBA, dây dẫn, cuộn sơ cấp của máy biến điện BU…
Máy biến áp có các thông số sau:
SBA = 250 (kVA), PN = 2,95 (kW); UN% = 4% Xác định điện trở của các phần tử tính trong hệ đơn vị có tên.
ZS1 = PN.Uđm 2 n.SđmB2 .106 + j.UN.Uđm 2 n.SđmB.104= 2,95.0,4 2 2.1602 .106 + j.4.0,4 2 2.160.104= 9,2 + j20 (mΩ) ZS1 = √XBA2 + R2BA = √9,22+ 202 = 22 (mΩ)
Dòng điện ngắn mạch tại điểm N1 từ máy biến áp là: INB1 = 𝑈
√3.𝑍𝑆1 = 400
√3.22 = 10,5 (kA)
4.4.2. Chọn Aptomat và cáp từ trạm biến áp đến TPPT (tủ điện hạ áp).
Chọn Aptomat từ trạm biến áp đến TPPT (tủ điện hạ áp) Theo kết quả tính tốn của phụ tải của tịa nhà là:
Stt= 208,13 KVA Dịng điện tính tốn của phụ tải là:
𝐼𝑡𝑡= 𝑆𝑡𝑡
√3𝑈𝑑𝑚 =
208,13
√3. 0,4= 300,5 𝐴
Theo tiêu chuẩn IEC ta có : ICB≥Itt.ktk (1,15 ÷ 1,25)
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Tra bảng báo giá thiết bị đóng cắt của FUJI ta chọn MCCB 3P có mã là BW630RAG- 3P.
CB Itt ICB thiết kế Loại CB Iđm(A) IN(kA) Cực CB tổng 300,5 360,6 BW400RAG-3P 400 50 3
4.4.3. Chọn tủ ATS và dây dẫn từ TPPT (tủ điện hạ áp) đến tủ ATS
Chọn tủ ATS
Dòng điện qua tủ ATS: Iats= 𝑆𝑚𝑝
√3.𝑈đ𝑚= 60
√3.0,38 = 91,2 (𝐴).
Từ đó ta chọn Tủ ATS 3P -100A
Chọn dây dẫn từ TPPT đến tủ ATS
Dựa vào mặt bằng chiều dài cáp cần tính là L= 4 m
Đường dây đi từ trạm biến áp tới tủ phân phối tổng, từ tủ phân phối tổng tới các tủ phân phân phối nhánh với tổn thất điện áp cho phép là 5%.
Ucp= 5
100.380 = 19 (V) Fats = 𝑆𝑎𝑡𝑠
𝐽𝑘𝑡 = 91,2
3,1 = 29,5 mm2 (chọn dây dẫn đồng nên Fkt=3,1)
Với Fats=29,5 mm2 tra bảng 4.4 trang 366 sách CCD ta chọn dây dẫn đồng trần 4xM35 có ro=0,54 Ω/km và x0 = 0,308 Ω/km.
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Kiểm tra tổn thất điện áp trên đường dây: UMF= 𝑃ư𝑡.𝑟0.𝐿𝑀𝐹+𝑄ư𝑡.𝑥0.𝐿𝑀𝐹
𝑈đ𝑚 = 41,91.0,54.0,004+26.0,308.0,004
0,38 = 0,26 (V) UMF < Ucp nên cáp lựa chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp.
4.4.4. Chọn máy biến dịng
Máy biến dịng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ một trị số lớn xuống trị số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hố. Máy biến dịng được chọn và kiểm tra theo các điều kiện ổn định lực điện động và ổn định khi có dịng điện ngắn mạch chạy qua.
Biến dịng cho cơng tơ tổng Điều kiện chọn và kiểm tra máy biến dòng: - UđmBI Uđmmạng
- I1đmBI Ilvmax - S2đmBI S2tt
Căn cứ vào giá trị dòng điện chạy trên đoạn dây tổng I =300,5 A.Tra bảng 8-6 tr.383- Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang- NXBKH&KT ta chọn máy biến dịng loại BD13 có điện áp định mức là 0,5kV , dịng định mức phía sơ cấp là 600 A ,cấp chính xác là 0,5%, cơng suất định mức phía thứ cấp là 6VA, hệ số biến dịng ki = 600/5 =120 do công ty Thiết bị điện chế tạo.
Kiểm tra chế độ làm việc của công tơ khi phụ tải cực tiểu.
Ta thấy công tơ làm việc bình thường nếu dịng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 0,5% (I.0,5% = 0,005.6 = 0,03 A).
Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất(25% phụ tải tính tốn) Imin = 0,25.I =0,25.300,5 = 75 (A)
Dòng điện thứ cấp khi phụ tải cực tiểu là:
I2min 𝐼𝑚𝑖𝑛
𝑘𝑖 75
120 0,625 A
Vậy biến dịng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu.
4.4.5. Chọn thanh dẫn
Dịng điện tính tốn của tồn cơng trình là: 𝐼𝑡𝑡 = 𝑆𝑡𝑡
√3𝑈𝑑𝑚 = 208,13
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Chọn thanh dẫn theo các yêu cầu như sau: Mật độ dòng: F=𝐼𝑙𝑣
𝐽𝑘𝑡 mm2
Trong đó :Jkt: Mật độ dịng kinh tế của thanh dẫn ( A/mm2) Ilv: Dịng điện làm việc bình thường của thanh dẫn (A)
Với Tmax =5000 giờ/năm và sử dụng loại dây trần và thanh dẫn bằng đồng theo IEC ta chọn Jkt =1,8 A/mm2.
⇒ Ftt = 𝐼𝑙𝑣
𝐽𝑘𝑡=316
1,8 = 175,5 mm2
Theo tiêu chuẩn IEC 60439. Dòng điện và tiết diện dây dẫn đến 400A được chọn trong các bảng 8 IEC60439-1. Ta chọn được Ftd = 185mm2
4.4.6. Chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn từ TPPT đến TPPP và đến các phòng
Sơ đồ nối dây thường có 2 dạng cơ bản là hình tia và phân nhánh:
- Sơ đồ hình tia: Có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung