CHƯƠNG 2 TỔNG HỢP VÀ TÍNH TỐN PHỤ TẢI
3.1. Xác định dung lượng và số lượng trạm biến áp tiêu thụ
Việc chọn số lượng và dung lượng có vị trí khơng kém phần quan trọng trong việc thiết kế cung cấp điện, nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới điện. Tất cả các trạm biến áp được chọn cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể
Dễ thao tác vận hành
Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy với chất lượng cao
Có khả năng mở rộng và phát triển
Có các thiết bị hiện đại để có thể áp dụng các công nghệ tiên tiến trong vận hành và điều khiển mạng điện
Giá cả hợp lý và có hiệu quả kinh tế cao
Cơ sở để chọn dung lượng và số lượng máy biến áp
Để chọn số lượng và dung lượng máy biến áp ta cần căn cứ vào phụ tải tính tốn của từng vùng phụ tải. Công suất của máy biến áp được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo cung cấp điện trong thời gian làm việc bình thường ứng với phụ tải cực đại và liên tục
- Với trạm nhiều máy, khi 1 máy biến áp nghỉ do sự cố hay sửa chữa thì các máy cịn lại có khả năng quá tải cho phép đảm bảo đủ công suất cần thiết.
- Đảm bảo khi khởi động với công suất lớn
Trước khi chọn số lượng và dung lượng MBA ta đi tính tốn cơng suất dự báo của khu dân cư. Trong chương 2 phần tính tốn phụ tải ta đã có sự dự báo cho tương lai, dựa vào bảng dự báo nhu cầu phụ tải (bảng 2.9) ta chọn dung lượng máy của 4 vùng theo phụ tải lớn nhất dự báo năm 2025.
Bảng 3.1. Bảng chọn dung lượng MBA theo nhu cầu phụ tải năm 2025STT Vùn STT Vùn g Công suất dự báo Công suất đặt Điện áp Nhà chế tạo Số lượng Ptt∑ Stt∑ Sđ U (kW) (kVA) (kVA) (kV) 1 I 476,4 560,47 560 35(22)/0, 4 ABB 1 2 II 472,8 556,24 560 35(22)/0, 4 ABB 1 3 III 462,2 4 543,82 560 35(22)/0, 4 ABB 1 4 IV 468,7 551,4 560 35(22)/0, 4 ABB 1 3.2. Chọn vị trí đặt trạm biến áp
Vị trí đặt trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến việc đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Do vậy việc lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp phải tuân theo các tiêu chuẩn sau:
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến. - An toàn, liên tục cung cấp điện.
- Thao tác vận hành, quản lý dễ dàng.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.
- Giao thông thuận lợi cho việc vận chuyển thiết bị cho trạm.
- Phù hợp với quy hoạch chung của Tỉnh Hải Dương, quy hoạch phân khu và quy hoạch điện.
Có thể tìm vị trí đặt trạm được xác định theo cơng thức :
i i i x s X s i ii y s Y s (3.1)
Trong đó: xi, yi - là tọa độ của các điểm phụ tải, nhóm tải Si - là cơng suất của nhóm tải thứ i
Để xác định vị trí đặt trạm cho các vùng phụ tải ta dựa vào bản đồ quy hoạch cũng như phân bố nhu cầu phụ tải của khu dân cư. Căn cứ vào các tiêu chí đặt ra cho việc chọn vị trí trạm biến áp theo quy hoạch có sẵn của khu đơ thị và vị trí nguồn trung áp 35 kV được lấy Từ trạm TBA Tráng Liệt F lộ 371 E8.15 tuyến đường dây 35kV hiện có.
Ta xác định được vị trí dự kiến trạm cho các vùng phụ tải như sau:
Trạm biến áp số 1 (TBA Toàn Gia 1) và trạm biến áp số 2 (TBA Toàn Gia 2) được đặt cạnh nhau tại khu đất trống bên cạnh vùng phụ tải I, II.
Trạm biến áp số 3 (TBA Toàn Gia 3) và trạm biến áp số 4 (TBA Toàn Gia 4) được đặt cạnh nhau tại khu đất trống phía bên cạnh vùng phụ tải III, IV.
Vị trí đặt trạm dự kiến được thể hiện trên các bản vẽ: Bản vẽ 1. Mặt bằng cáp ngầm 35kV và vị trí các trạm biển áp Bản vẽ 2. Mặt bằng vị trí tba xây dựng mới toàn gia 1 và toàn gia 2 Bản vẽ 3. Mặt bằng vị trí tba xây dựng mới tồn gia 3 và toàn gia 4
3.3. Thiết kế trạm biến áp
Trạm biến áp thường có các dạng kết cấu như trạm treo, trạm bệt, trạm kín và trạm chọn bộ. Căn cứ vào điều kiện đất đai mơi trường, kinh phí… để lựa chọn kiểu trạm thích hợp cho từng cơng trình.
Kết cấu trạm biến áp xây dựng mới theo kiểu trạm treo trên 2 cột dàn trạm bê tông ly tâm 12mB – Tim 3,0m. Kết cấu theo tiêu chuẩn TBA 35kV.
17 18 11 20 4 4 2 21 3 5 7 8 19 22 16 1 6 9 10 12 15
3.4. Chọn sơ đồ nối dây TBA
Sơ đồ nối dây của TBA có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vấn đề toàn, liên tục trong cung cấp điện tới tiêu thụ điện.
TBA 560kVA -35(22)/0.4kV đều được lấy điện từ cột đầu vào của trạm TBA Tráng Liệt F lộ 371 E8.15 tuyến đường dây 35kV hiện có.
- Đường dây từ trục trung áp vào trạm qua một cầu dao để đảm bảo an toàn, tin cậy cho tuyến dây trục và tiện sửa chữa cho hệ thống điện của nó.
- Phía trung áp: lắp đặt cầu chảy tự rơi để bảo vệ ngắn mạch, chủ yếu bảo vệ mạch trong MBA và dựng chống sét van (CSV) để chống sét truyền vào trạm.
Phía hạ áp: Lắp đặt 1 tủ phân phối gồm: 1 áptômát tổng và các áptômát nhánh, đặt 1 CSV phiá hạ áp để chống sét lan truyền vào trạm. Trong tủ phân phối cần đặt 3 đồng hồ ampe, 1 đồng hồ vôn chuyển mạch đo điện dây, 1 công tơ 3 pha.
a t 1
a t M a t M a t M a t M
Hình 3.2. Sơ đồ nối dây của TBA3.5. Phương án xây dựng lưới điện 3.5. Phương án xây dựng lưới điện
Khi vạch tuyến cung cấp điện ta phải căn cứ vào mặt bằng cấp điện, phụ tải và tính chất của phụ tải sao cho đảm bảo chiều dài tuyến là ngắn nhất, ít thiệt hại cho dân, thuận tiện cho công tác thi công và vận hành khi mạng điện đi vào sử dụng.
Qua khảo sát địa bàn thực tế, dự kiến tuyến đường dây trung áp khu vực thiết kế sẽ được lấy điện từ tuyến đường dây trên không 35kV lộ 371 E8.15 và trạm biến áp TBA Tráng Liệt F đã được xây dựng sẵn.
Để xây dựng phương án đi dây cho hệ thống ta có thể đưa ra hai phương án đi dây :
Phương án 1 :
+ Phương án đi dây nổi * Ưu điếm :
- Dễ thi cơng cơng trình
- Chi phí đầu tư xây dựng thấp hơn
- Dễ phát hiện sự cố , thời gian khắc phục sự cố phát hiện nhanh hơn cáp ngầm.
* Nhược điểm :
- Làm cản trở lối đi trên vỉa hè , không thẩm mỹ
- Mức độ an tồn khơng cao nhất là khi có mưa giơng ,cây đổ. Cho nên phải kiểm tra thường xuyên.
Phương án 2 : Đi dây cáp ngầm
*Ưu điểm :
- Đảm bảo vẻ mỹ quan
- Phù hợp với phương hướng phát triển của thành phố *Nhược điểm :
- Chi phí đầu tư cao - Khó khắc phục sự cố
- Thời gian khắc phục sự cố lâu
So sánh 2 phương án trên phương án nào cũng có ưu và nhược điểm nhất định. Nhưng do đặc thù của khu dân cư mới nên tuyến đường dây trung áp và hạ áp theo dự kiến sẽ được thiết kế theo phương án đi dây cáp ngầm. Tuyến đường dây cáp ngầm hình thành được chơn ngầm dưới hành lang vỉa hè của các đường nhánh rẽ trong nội bộ khu đơ thị, đảm bảo tính mĩ quan cho khu đô thị.
3.5.1. Phương án đi dây của mạng trung áp
Tuyến cáp ngầm cao áp thiết kế cho khu vực sẽ được lấy điện tại vị trí cột số 1 thuộc đường dây trên không 35kV lộ 371 E8.15 cụ thể như sau:
- Chiều dài tuyến cáp ngầm 35kV: 435m
- Từ vị trí cột số 1 tuyến cáp ngầu 35kV đi dưới vỉa hè đến vị trí điểm A, - Từ vị trí điểm A tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới đường nhựa hiện có đến vị trí điểm B,
- Từ vị trí trí điểm B tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới vỉa hè đường quy hoạch khu dân cư đến vị trí điểm C,
- Từ vị trí điểm C tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới đường nhựa đến vị trí điểm D
- Từ vị trí điểm D tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới vỉa hè đến vị trí TBA Tồn Gia 2 và TBA Tồn Gia 1
- Từ vị trí điểm B tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới vỉa hè đến vị trí điểm F, - Từ vị trí điểm F tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới đường nhựa đến vị trí điểm G
- Từ vị trí điểm G tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới vỉa hè đến vị trí TBA Tồn Gia 3 và TBA Tồn Gia 4
Toàn bộ tuyến cáp ngầm 35kV đi dưới đường và vỉa hè được luồn trong ống nhựa xoắn chịu lực.
Sơ đồ phương án đi dây được thể hiện trong bản vẽ 1
3.5.2. Xác định vị trí đặt tử phân phối cho từng khu vực
- Xác định vị trí đặt tủ phân phối cho các khu nhà
Căn cứ vào địa hình thực thế, để thuận tiện cho cơng tác quản lí cũng như đảm bảo cung cấp điện cho các khu nhà, phân tủ điện phân phối của cá hộ được đặt ở vỉa hè trước nhà mỗi tủ từ 4 đến 9 hộ tùy theo kết cấu và đặc điểm từng khu nhà. Trong tủ đặt một Aptomat tổng và cá aptomat nhánh đến từng hộ gia đình. Các tuyến áp ngầm hạ thế được bố trí dọc vỉa hè đến các tủ
chia điện từ các tủ chia điện này có các đường dây cáp ngầm đến công tơ điện của mỗi hộ cung cấp điện sinh hoạt cho các hộ.
Dựa vào số lượng các căn hộ trong khu nhà liền kề ta có thể xác định được cơng suất tính tốn của mỗi tủ điện
- Xác định cơng suất tính tốn cho các tủ phân phối
Cơng suất tính tốn của mỗi tủ phân phố phụ thuộc vào số lượng hộ trong tủ đó. Để xác định được cơng suất tình tốn cho mỗi tủ ta dùng phương pháp hệ số đồng thời, kdt được xác định dựa vào số lượng hộ (Theo giáo trình Cung cấp điện cho KCN và DC) như bảng (3.2)
Bảng 3.2. Bảng hệ số đồng thời của các phụ tải đồng nhất gần nhau
Số thụ điện 2 3 4-5 6-7 8-10 11-15 16-20 21-30 31-50 51-150 151
kdt 0,9 0,8
8 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45
Ta có kết quả cơng suất tính tốn của các loại hộ được tính tại Chương 2: PtthộLK = 3,128 (kW)
PtthộBT = 6,255 (kW)
Ta coi mỗi tủ điện như một điểm tải do đó xác định cơng suất của mỗi tủ cũng chính là đi xác định cơng suất của các điểm tải.
Với khu nhà liền kề:
Công suất của mỗi điểm tải bao gồm số hộ gia đình liền kề khác nhau: Pddt4hộ = 4*3,128*0,85 = 10,64 (kW)
Pddt6hộ = 6*3,128*0,8 = 15,01 (kW) Pddt9hộ = 9*3,128*0,75 = 21,12 (kW)
Với khu nhà biệt thự:
Pddt4hộ = 4*6,255*0,85 = 21,17 (kW) Pddt6hộ = 6*6,255*0,8 = 30,024 (kW)
3.5.3. Phương án đi dây của mạng hạ áp
Phương thức xây dựng tuyến cáp ngầm hạ áp theo tiêu chuẩn của khu đơ thị mới:
Tồn bộ tuyến đường dây hạ thế được chôn ngầm dưới đất, cáp hạ thế luồn trong các ống nhựa chôn sẵn dưới đất. Chôn trực tiếp trong đất chôn sâu 1,1 m mới cáp dưới vỉa hè, cáp dưới đường nhựa chôn sâu 1,25 m trong ống nhựa xoắn chịu lực, bố trí ba hoặc bốn dây đi trông một ống.
Tổng chiều dài tuyến cáp ngầm hạ thế là: 4202 m. Trong đó:
- Tổng chiều dài tuyến cáp sau TBA Toàn Gia 1 là: 1059 m - Tổng chiều dài tuyến cáp sau TBA Toàn Gia 2 là: 1009 m - Tổng chiều dài tuyến cáp sau TBA Toàn Gia 3 là: 1290 m - Tổng chiều dài tuyến cáp sau TBA Toàn Gia 4 là: 844 m
Theo khảo sát thực tế các tuyến cáp ngầm hạ áp của từng vùng, phương án đi dây hạ áp sau đây là phù hớp với yêu cầu thiết kế, đảm bảo bán kính cấp điện và thuận lợi trong thi cơng:
- Trạm Tồn Gia 1: Xuất tuyến 3 lộ
Lộ 1 với tổng chiều dài 270 m đi từ TBA đến tủ T11-6
Lộ 2 với tổng chiều dài 296 m đi từ TBA đến tủ T12-7
Lộ 3 với tổng chiều dài 493 m đi từ TBA đến tủ T13-9 - Trạm Toàn Gia 2: Xuất tuyến 3 lộ
Lộ 1 với tổng chiều dài 246 m đi từ TBA đến tủ T21-6
Lộ 2 với tổng chiều dài 250 m đi từ TBA đến tủ T22-6
Lộ 1 với tổng chiều dài 513 m đi từ TBA đến tủ T23-8 - Trạm Toàn Gia 3: Xuất tuyến 4 lộ
Lộ 1 với tổng chiều dài 369 m đi từ TBA đến tủ T31-6
Lộ 2 với tổng chiều dài 327 m đi từ TBA đến tủ T32-5
Lộ 4 với tổng chiều dài 277 m đi từ TBA đến tủ T34-5 - Trạm Toàn Gia 4: Xuất tuyến 2 lộ
Lộ 1 với tổng chiều dài 366 m đi từ TBA đến tủ T41-8
Lộ 2 với tổng chiều dài 478 m đi từ TBA đến tủ T42-7 Phương án đi dây mạng hạ áp được thể hiện trong:
Bản vẽ 4. Mặt bằng cáp ngầm 0,4kV
Sơ đồ một sợi của các trạm biến áp được cho trong các hình: Hình 3.3. Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp tồn gia 1
Hình 3.4. Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp tồn gia 2Hình 3.5. Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp tồn gia 3 Hình 3.5. Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp tồn gia 3 Hình 3.6. Sơ đồ 1 sợi trạm biến áp tồn gia 4
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN4.1. Xác định hao tổn điện áp cho phép 4.1. Xác định hao tổn điện áp cho phép
Phụ tải điện luôn thay đổi theo thời gian vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây và điện áp tại thụ điện cũng thay đổi theo. Sự thay đổi có tính chất thường xun liên tục của điện áp tại một điểm so với điện áp định mức Uđm
gọi là độ lệch điện áp ΔV về giá trị có thể tính bằng (V) hay (%). Độ lệch điện áp có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc của thụ điện. Thực tế vận hành cho thấy phụ tải cực địa Smax chỉ xảy ra trong một số giờ khơng lớn hàng năm cịn phụ tải cực tiểu Smin chiếm số giờ khá lớn nhưng không bao giờ giảm quá 25% phụ tải cực đại (Smin ≥ 25%Smax). Vì vậy khi tính tốn mạng điện theo ΔV
người ta căn cứ vào hai trường hợp là 100%Smax và 25%Smax. Theo Quy phạm trang bị điện với mạng điện này thì trị số điện áp trên các cực thụ điện không tăng quá 5% khi tải cực đại và không giảm quá 7,5% khi tải cực tiểu so với Uđm TÐ xa TÐ gan Ðiem dau 35 kV 215 m 220 m T4 560kVA 35/0,4 kV T1 560kVA 35/0,4 kV T2 560kVA 35/0,4 kV T3 560kVA 35/0,4 kV 35 kV TÐ xa TÐ gan 35 kV 0,4 kV 0,4 kV
Hình 4.1. Sơ đồ hao tổn điện áp cho phép
Nguồn điện của khu đô thị được lấy từ đường dây 35kV tại điểm đấu nối đầu vào khu đô thị (cột 1). Theo số liệu của Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Dương ta có độ lệch điện áp tại điểm đấu nối 35kV ở chế độ tải cực
Hao tổn điện áp cho phép lưới điện của khu dân cư chúng ta chỉ cần xác định độ lệch điện áp và hao tổn điện áp cho phép 1 trạm biến áp vì cả 4