(TIỂU LUẬN) THIẾT kế CUNG cấp điện TRUNG áp CHO KHU đô THỊ AN ĐỒNG – AN DƯƠNG – hải PHÒNG chuyên đề tính toán, thiết kế cung cấp điện trung áp cho khu đô thị an đồng

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, được sự phân công của chuyên ngànhdưới sự chỉ bảo của các thầy, cô giáo trong khoa và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tìnhcủa thầy giáo em tiến hành t

GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHU ĐÔ THỊ AN ĐỒNG 4 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN

Vị trí địa lý

Hải Phòng nằm ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc.

Huyện An Dương là một huyện nằm ở phía Tây thành phố Hải Phòng, được tách ra từ huyện An Hải cũ từ năm 2002.

Huyện An Dương nằm ở vị trí chiến lược, giáp với tỉnh Hải Dương ở phía Tây và Tây Bắc, tạo thuận lợi cho giao thương và kết nối vùng Bên cạnh đó, huyện còn tiếp giáp với huyện An Lão ở phía Tây Nam, quận Kiến An ở phía Nam, huyện Thủy Nguyên ở phía Bắc, cũng như quận Hồng Bàng và quận Lê Chân ở phía Đông Nam, góp phần thúc đẩy phát triển đô thị và dịch vụ Vị trí địa lý của huyện An Dương góp phần nâng cao khả năng liên kết khu vực, phát triển kinh tế và hạ tầng cơ sở.

TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA KHU ĐÔ THỊ AN ĐỒNG

PHÂN VÙNG PHỤ TẢI

2.1.1 Cơ sở để phân vùng phụ tải: Đặc điểm của khu đô thị là dân cư đông sống tập trung trên một diện tích nhỏ hẹp vì vậy mật độ dân số rất lớn Điều đó dẫn đến mật độ phụ tải điện cũng lớn Hơn nữa mức sống của dân cư nơi đô thị nhìn chung là rất cao nên suất phụ tải cho mỗi hộ

Trong thiết kế cung cấp điện cho khu đô thị, việc xây dựng các trạm biến áp công suất nhỏ đặt gần phụ tải có ý nghĩa quan trọng để giảm tổn thất truyền tải và nâng cao hiệu quả phân phối điện Điều này giúp đảm bảo tiêu thụ điện năng lớn, tối ưu hóa hệ thống điện và đáp ứng nhu cầu sử dụng của cư dân một cách hiệu quả.

- Bán kính hoạt động của các trạm biến áp (hay lưới hạ áp) không qua lớn ( 250m) để đảm bảo độ sụt áp cho phép cuối đường dây.

- Công tác thi công, xây dựng dễ dàng.

Giảm tổn thất điện năng và điện áp trên lưới hạ áp giúp nâng cao hiệu quả cấp điện và giảm thiểu rời ro mất điện rộng lớn Hệ thống này còn dễ quản lý và vận hành hơn, đảm bảo độ tin cậy cao trong cung cấp điện Khi một trạm gặp sự cố, chỉ xảy ra mất điện trong phạm vi nhỏ, giúp duy trì ổn định hệ thống và giảm thiểu thiệt hại cho người dùng.

2.1.2 Phân vùng cho khu đô thị An Đồng - An Dương - Hải Phòng

Dựa trên mặt bằng tổng thể của khu đô thị và nhu cầu phân vùng phụ tải, chúng ta có thể chia khu đô thị thành hai phương án khác nhau để tối ưu hóa quản lý và vận hành Việc phân chia này giúp đảm bảo cân đối tải trọng, nâng cao hiệu quả sử dụng cơ sở hạ tầng, đồng thời phù hợp với đặc điểm từng khu vực trong đô thị Chọn phương án phù hợp sẽ giúp nâng cao khả năng phát triển bền vững và đáp ứng tốt nhu cầu cư dân.

- Phương án 1 phân thành 5 vùng phụ tải, thông số địa lý của từng vùng được thống kê trong bảng 2.1.

Bảng 2.1 Bảng phân vùng phụ tải theo phương án 1

Vùng Tên lô đất Số lượng Đơn vị Loại phụ tải

Công trình thể thao 72500 m 2 Công cộng

Nhà trẻ 150 cháu Công cộng

D 96 hộ Sinh hoạt Đồ án tốt nghiệp

- Phương án 2 phân thành 7 vùng phụ tải, thông số địa lý của từng vùng được thống kê trong bảng 2.2.

Bảng 2.2 Bảng phân vùng phụ tải theo phương án 2

Vùng Tên lô đất Số lượng Đơn vị Loại phụ tải

Vùng 3 Nhà trẻ 150 cháu Công cộng

B 72 hộ Sinh hoạt Đồ án tốt nghiệp

Vùng 6 Nhà ăn 500 m 2 Thương mại

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI [2]

Phụ tải sinh hoạt là loại phụ tải quan trọng nhất trong các khu đô thị, nằm trong tất cả 5 vùng phụ tải đã phân chia Các hộ tiêu thụ điện sinh hoạt gồm hai đối tượng chính, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định cho cư dân Việc hiểu rõ đặc điểm của phụ tải sinh hoạt giúp tối ưu hóa hệ thống điện và nâng cao hiệu quả vận hành của mạng lưới phân phối điện trong đô thị.

Các hộ dân sinh sống trong các khu chung cư thường có mức sống khá giả Điện năng không chỉ dùng cho chiếu sáng, truyền hình và quạt, mà còn phục vụ các thiết bị tiêu thụ điện có công suất lớn như bàn là, máy giặt và bình nóng lạnh Công suất đặt của các hộ này thường nằm trong khoảng 4 đến 5 kW, với suất phụ tải tính toán khoảng 2,5 kW cho mỗi hộ.

Các hộ biệt thự cao tầng thường có cuộc sống cao cấp với đầy đủ tiện nghi hiện đại như lò sưởi mùa đông, lò nướng thức ăn, điều hòa nhiệt độ mùa hè, máy hút bụi, máy cắt cỏ, máy xén cây và bơm phun nước Công suất đặt của các hệ thống này thường từ 6 đến 8 kW, trong đó suất phụ tải tính toán dựa trên tiêu chuẩn tiêu thụ công suất và hệ số đồng thời, đảm bảo phản ánh chính xác nhu cầu tiêu thụ điện năng của từng hộ.

Công suất tính toán được xác định theo công thức:

Trong đó, n là số hộ tiêu thụ điện, p0 là suất phụ tải tính toán cho một hộ (kW/hộ), và kđt là hệ số xét đến xác suất đóng điện đồng thời của các hộ Đối với nhóm thụ điện đồng nhất, hệ số đồng thời được xác định theo công thức phù hợp, nhằm đảm bảo tính chính xác trong dự toán phụ tải và quản lý hệ thống điện.

14 k đt = p+β √ p q n (2-2) Trong đó: p: xác suất đóng điện của phụ tải q: xác suất không đóng điện β: hệ số tản lấy từ 1,5 2,5 n: số thụ điện

2.2.1.1 Tính toán phụ tải theo phương án 1

Chọn một vùng phụ tải bất kỳ để tính toán giả sử chọn vùng 4 Các vùng khác tính toán hoàn toàn tương tự.

Hệ số đồng thời được xác định theo công thức: k đt = p+β √ p q n (2-3)

Do không có số liệu chính xác để xác định xác suất đóng điện của phụ tải, tôi đã tham khảo các tài liệu và khu đô thị khác để đưa ra các ước lượng phù hợp Xác suất đóng điện ban ngày được ước tính là pₙ = 0,3, trong khi xác suất đóng điện ban đêm cao hơn, là pₖ = 0,75 Ngoài ra, hệ số tản β được sử dụng là 1,7 để phản ánh mức độ phân tán của dữ liệu trong quá trình tính toán.

- Hệ số đồng thời ngày là: k n =p n +β √ p n q n =0,3+1,7 √ 0,3 0,7 =0 ,36 đt n 168

- Hệ số đồng thời đêm là: k đ = p đ +β √ p đ q đ =0 , 75+1,7 √ 0 , 75 0 , 25 =0,8 đt n 168

- Phụ tải sinh hoạt tính toán ban ngày của vùng 4 là:

- Phụ tải sinh hoạt tính toán ban đêm của vùng 4 là:

Phụ tải sinh hoạt tính toán của các vùng được tính toán kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 2.3 Bảng phụ tải sinh hoạt tính toán theo phương án 1

Vùng k đt n k đt đ Số hộ p 0 P tt n P tt đ

Bảng 2.4 Bảng phụ tải sinh hoạt tính toán theo phương án 2

Vùng k đtn K đtđ Số hộ p 0 P ttn P ttđ

2.2.2 Phụ tải công trình công cộng

Theo khảo sát, khu công trình công cộng được xây dựng trên diện tích khoảng 8 ha trong tổng số 50 ha đất của khu đô thị, với công suất tính toán dựa trên suất tiêu thụ công suất trên một đơn vị diện tích Đặc biệt, khu nhà trẻ được thiết kế để đáp ứng cho khoảng 200 cháu, do đó, công suất tính toán được xác định dựa trên nhu cầu tiêu thụ điện trung bình của mỗi học sinh.

- Nhà trẻ kết hợp vườn trẻ nên chọn p 0 = 0,2 (kW/cháu) Công suất tính toán khu nhà trẻ là:

- Sân vận động có sức chứa khoảng 1000 chỗ ngồi Chọn suất phụ tải p 0 = 0,01 kW/chỗ.

Công suất tính toán cần cấp cho sân bóng là:

- Nhà thi đấu có diện tích sử dụng 1500 m 2 với suất phụ tải p 0 = 0,02 kW/m 2

Công suất tính toán cần cấp cho nhà thi đấu là:

Bể bơi và khu vực phục vụ bể có tổng diện tích sử dụng khoảng 1500 m², đảm bảo không gian rộng rãi và thuận tiện cho hoạt động thể thao và giải trí Hệ thống chiếu sáng của khu vực này được thiết kế với mức phụ tải thấp, phù hợp với nhu cầu sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng Phụ tải động lực, chủ yếu từ máy bơm, cũng khá nhỏ gọn, nên suất phụ tải tính toán được chọn là p₀ = 0,01 kW/m² để tối ưu hóa công trình và đảm bảo hiệu quả vận hành.

Công suất tính toán cần cấp cho bể bơi là:

Sân tennis yêu cầu hệ thống chiếu sáng đạt mức cao cấp với cường độ ánh sáng là 0,02 kW/m² để đảm bảo khả năng chơi thể thao trong điều kiện tốt nhất, trong khi khu vực phục vụ sân cần đạt mức trung bình với cường độ 0,01 kW/m² Tổng diện tích của 3 sân tennis là 1800 m², còn khu vực phục vụ có diện tích 550 m², đảm bảo đủ tiêu chuẩn ánh sáng cho các hoạt động thi đấu và phục vụ người chơi.

Công suất tính toán cần cấp cho sân tennis là:

Khu nhà điều hành của khu thể dục thể thao bao gồm 6 phòng, trong đó có 2 phòng nhỏ mỗi phòng rộng 30 m² và 4 phòng lớn mỗi phòng rộng 60 m² Ngoài ra, khu còn có 2 phòng bảo vệ, mỗi phòng có diện tích 18 m² Các phòng trang bị điều hòa có suất phụ tải là 0,12 kW/m², trong khi các phòng không có điều hòa có suất phụ tải là 0,02 kW/m², phù hợp để tính toán tải điện năng tiêu thụ chính xác và tối ưu hóa hệ thống điện của khu vực.

Công suất tính toán cần cấp cho sân khu nhà điều hành là:

2.2.3 Phụ tải các trung tâm thương mại của khu đô thị

Khu bách hoá rộng 2 tầng, có tổng diện tích sử dụng khoảng 3000 m², chủ yếu phục vụ các hệ thống chiếu sáng và quạt mát Công suất tiêu thụ của công trình được tính dựa trên suất tiêu thụ công suất trên mỗi đơn vị diện tích, với giá trị p₀ = 0,02 kW/m², giúp đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả năng lượng.

Khu nhà hàng một tầng được thiết kế để phục vụ khoảng 150 khách, đáp ứng nhu cầu ăn uống của khách hàng Theo khảo sát, nhà ăn nằm trong phân khúc trung bình với suất phụ tải tính toán là 50 W cho mỗi khách, đảm bảo hoạt động hiệu quả và phù hợp với quy mô của khu vực.

Khu chợ có diện tích khoảng 4000 m² với nhiều gian hàng, chủ yếu sử dụng điện năng cho chiếu sáng và quạt mát với công suất nhỏ Dựa trên số liệu khảo sát và tài liệu tham khảo, suất phụ tải tính toán cho khu vực này là 10 W/m², giúp xác định nhu cầu điện năng phù hợp để đảm bảo hoạt động hiệu quả của chợ.

2.2.4 Phụ tải chiếu sáng đường phố và các nơi công cộng [1], [2]

Theo phương pháp tỷ số R bài toán đặt ra như sau:

Đường có chiều rộng l = 8m, mặt đường cần được phủ trung bình để đảm bảo an toàn cho phương tiện di chuyển Mức độ chói trung bình (Ltb) cần thiết kế là 2 cd/m² để tạo điều kiện nhìn rõ và giảm mỏi mắt cho người điều khiển Chiều cao dự kiến của đèn đường là h = 12m, giúp ánh sáng phân bổ đều trên mặt đường Tầm nhô ra của đèn là a = 2,4m, đảm bảo phạm vi chiếu sáng phù hợp và tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng công trình.

+ Xác định hệ số sử dụng

Bộ đèn loại vừa được bố trí một phía, đảm bảo độ đồng đều theo chiều dọc (e ≤ 3,5 độ) nhằm giảm thiểu hiện tượng chói sáng Với chiều cao h = 12m, khoảng cách tối đa để đảm bảo hiệu quả chiếu sáng là 42m, đáp ứng yêu cầu về tỷ số h/h nhằm tối ưu hoá ánh sáng và tiết kiệm năng lượng.

Hệ số sử dụng bằng 0,214; tỷ số R = 14, quang thông của mỗi đèn khi làm việc là:

19 Đồ án tốt nghiệp Φ= l e L tb R = 8.42.2.14

Chọn dùng đèn natri cao áp 400W - 47000lm

Với bộ đèn này độ chói trung bình được xác định là: Φ f u 47000 0,214

Với h = 12m, e = 42m, L tb = 2,14 cd/m 2 , và I.S.L = 3,2 tức là p = 32,9 và h’ 10,5 do đó:

Dựa trên công thức tính giá trị G=3,2+0,97 log2,14+4,41log 10,5−1,46log 24,4=6, đạt yêu cầu về mức độ chiếu sáng Đối với đường rộng 14m, cần sử dụng lớp phủ mặt đường trung bình với độ chói tối đa là 2 cd/m², và chiều cao đèn dự kiến là 8m Để đảm bảo hiệu quả chiếu sáng, lựa chọn các bộ đèn của hãng Philips, loại chụp sâu với tỷ số R=14, cùng kiểu đèn HGS có chỉ dẫn ánh sáng phù hợp.

Khoảng cách cực đại giữa các đèn là e = 3.h = 3.8 = 24m

Hai đèn đối diện nhau có cùng hệ số sử dụng phía trước, vì a = 0 nên h l = 14

8 =1 ,75 Đối với bộ đèn HGS 201/212 có hai bóng 125W, hệ số sử dụng 0,38

Với kiểu chỉ có một đèn 250W, hệ số sử dụng bằng 0,46

Vì diện tích mặt đường được chiếu sáng bằng cả hai đèn, quang thông cần phải có của mỗi bộ đèn. Φ= 1 14.24.14.2

Quang thông của đèn này là 14000lm, độ rọi cao hơn 37% so với yêu cầu, không cần bố trí nhiều đèn hơn Φ= 1 14.24.14.2

DỰ BÁO PHỤ TẢI [2], [5]

2.3.1 Các phương pháp dự báo phụ tải điện

Trong dự báo phụ tải điện, có nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng về độ chính xác và khả năng ứng dụng Lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào mục đích và yêu cầu cụ thể của dự báo, có thể kết hợp nhiều phương pháp để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy Các phương pháp dự báo phụ tải phổ biến bao gồm các kỹ thuật thống kê, trí tuệ nhân tạo và học máy, giúp dự đoán lượng tiêu thụ điện chính xác hơn để hỗ trợ quản lý hệ thống điện hiệu quả.

+ Phương pháp so sánh đối chiếu và phương pháp chuyên gia

+ Phương pháp tính trực tiếp

+ Dự báo phụ tải theo phương pháp hệ số vượt trước

+ Phương pháp dự báo dựa trên vốn đầu tư

2.3.2 Dự báo phụ tải khu đô thị An Đồng

Do khu đô thị mới, không có số liệu thống kê chính xác về mức độ tiêu thụ điện qua các năm, chúng ta dựa vào nhịp độ phát triển kinh tế chung của huyện để xác định hệ số vượt trước, chọn k = 1,1 cho giai đoạn hiện tại Dựa trên số liệu khảo sát, dự kiến tốc độ tăng trưởng kinh tế toàn huyện đến năm 2016 là 110%, và khu đô thị dự kiến đi vào sử dụng hết vào năm 2011 Do đó, tổng sản lượng điện năng tiêu thụ năm 2016 sẽ được tính dựa trên sản lượng điện năng tiêu thụ năm 2011, phù hợp với các yếu tố tăng trưởng và hệ số vượt trước đã xác định.

+ Đối với các phụ tải chiếu sáng, phụ tải các trung tâm thương mại được thiết kế đáp ứng đầy đủ sẽ không tăng hoặc tăng không đáng kể.

Phụ tải điện sinh hoạt sẽ tăng theo mức độ tăng trưởng kinh tế, phản ánh sự nâng cao chất lượng đời sống người dân Khi kinh tế phát triển, nhu cầu sử dụng các thiết bị điện trong sinh hoạt cũng ngày càng đa dạng và phong phú hơn Do đó, sự gia tăng phụ tải sinh hoạt là xu hướng tự nhiên của quá trình phát triển kinh tế và nâng cao tiêu chuẩn sống.

+ Theo công thức tính toán như trên, phụ tải sinh hoạt tính toán của các vùng năm 2016 theo phương án 1 như sau:

(kW) Các vùng khác tính toán tương tự, kết quả cho trong bảng 2.13 và 2.14.

Bảng 2.13 Bảng dự báo phụ tải sinh hoạt đến năm 2016 theo phương án 1.

Vùng k dtn k dtđ Số hộ p 0 P ttn P ttđ

Bảng 2.14 Bảng dự báo phụ tải sinh hoạt đến năm 2016 theo phương án 2.

Vùng k dtn k dtđ Số hộ p 0 P ttn P ttđ

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN TRUNG ÁP

THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY CAO ÁP 22 KV [1], [4], [7], [8]

Mạng điện khu đô thị có nhiều nhà cao tầng và mật độ phụ tải dày đặc, gây ra mật độ lớn của các tuyến dây cao áp và hạ áp Điều này phản ánh tầm quan trọng của việc thiết kế hệ thống điện phù hợp để đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định trong các khu vực đô thị phát triển nhanh Mật độ dây điện cao trong đô thị không chỉ ảnh hưởng đến an toàn, mỹ quan mà còn đòi hỏi các giải pháp tối ưu để giảm thiểu sự cố và nâng cao hiệu quả truyền tải điện.

Để đảm bảo tính an toàn trong vận hành và tính thẩm mỹ trong quy hoạch và xây dựng, tất cả các hệ thống mạng điện đều cần lựa chọn phương án sử dụng cáp đi ngầm trong đất Đặc biệt, đối với đường cáp 22kV cấp điện cho các trạm biến áp tiêu thụ trong khu đô thị, do khoảng cách ngắn, nên chọn tiết diện cáp phù hợp dựa trên mật độ dòng điện kinh tế để tối ưu hiệu quả và an toàn vận hành.

3.1.1 Phương pháp chung tính toán tiết diện dây dẫn theo J kt

+ Khi tiết diện dây dẫn thay đổi: sử dụng khi các phụ tải cách xa nhau, mỗi đoạn đường dây ta chọn một tiết diện.

- Xác định dòng điện truyền tải trên các đoạn đường dây:

P 1 , P 2 , …P n là công suất truyền tải trên các đoạn

U là điện áp lấy bằng điện áp định mức cosφ 1 , cosφ 2 , … cosφ n là hệ số công suất trên các đoạn

- Căn cứ vào loại dây dẫn và T max chọn J kt

- Tính tiết diện dây dẫn:

- Lựa chọn tiết diện quy chuẩn

Xác định tổn thất điện áp thực tế và so sánh với giá trị cho phép là bước quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng cung cấp điện cho các mạng có điện áp định mức dưới 35kV Đối với hệ thống có nhiều phụ tải, cần tính toán T maxbq và cosφbq cho từng đoạn mạng nhằm phản ánh chính xác sự khác biệt về thời gian và hệ số công suất Việc này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, giảm tổn thất điện áp và nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện.

+ Trường hợp tiết diện không thay đổi trên suốt chiều dài đường dây.

Xác định dòng điện đẳng trị Iđt là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả truyền tải điện năng Theo quy ước, đường dây truyền tải dòng điện đẳng trị sẽ tương đương về mặt tổn thất công suất so với đường dây truyền tải dòng điện thực, giúp đánh giá chính xác hiệu suất hoạt động của hệ thống truyền tải điện Do đó, việc tính toán dòng điện đẳng trị là yếu tố then chốt trong thiết kế và vận hành lưới điện, đảm bảo giảm thiểu tổn thất năng lượng và tối ưu hóa hoạt động hệ thống truyền tải.

Trong đó: I 1 , I 2 ,… I n là dòng điện truyền tải trên đoạn 1, 2, …n l 1 , l 2 , …, l n là chiều dài các đoạn 1, 2, …l

Tính giá trị trung bình của thời gian sử dụng công suất cực đại trong trường hợp các phụ tải có T max khác nhau theo công thức: n

T 1 , T 2 , …, T n là thời gian sử dụng công suất cực đại của phụ tải 1, 2, … n p 1 , p 2 , …, p n là công suất tác dụng cực đại của phụ tải 1, 2, …n

- Căn cứ vào loại dây dẫn và T maxbq chọn J kt

- Tính tiết diện dây dẫn:

J kt Đồ án tốt nghiệp

3.1.2 Chọn tiết diện cáp 22kV cấp điện cho khu đô thị

Sơ đồ tính toán thay thế

Bỏ qua hao tổn công suất trên đường dây, công suất truyền tải trên đoạn 0 - 1 là:

Dòng điện truyền tải trên đường dây:

Phụ tải khu đô thị chủ yếu là phụ tải sinh hoạt và chiếu sáng, với thời gian sử dụng công suất cực đại T max từ 3000 đến 5000 giờ trong năm Để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả, nên lựa chọn cáp đồng tra phụ lục với dòng chịu tải Jkt = 3,1 A/mm² phù hợp với tải trọng và điều kiện sử dụng.

Tiết diện cáp được tính theo biểu thức:

Chọn dùng tiết diện cáp tối thiểu 22kV cách điện XLPE do hãng Furukawa chế tạo (tra bảng 4.57 [4, tr 273] XLPE (3 x 35) có Z 0 = 0,668 + j0,13 Ω/km.

* Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật:

- Kiểm tra điều kiện hao tổn điện áp

Tổng chiều dài tuyến cáp từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp tiêu thụ T3 là 2771 mét, trong đó có 1700 mét cáp Điều này cho thấy khoảng cách truyền tải điện năng từ trạm T3 đến các thành phần liên quan trong hệ thống điện, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định của hệ thống truyền tải Việc xác định chiều dài cáp rất quan trọng trong quá trình lắp đặt và bảo trì, giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành của hệ thống điện.

XLPE(3x120) và 1071m cáp XLPE(3x35) ΔPU = PR + QX

- Kiểm tra điều kiện ổn điện nhiệt của cáp:

Sơ đồ cấp điện và sơ đồ thay thế xét cho trạm biến áp gần nhất (dòng ngắn mạch lớn nhất)

Máy cắt 22 kV tại trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu đô thị có I N = 63 kA Điện kháng hệ thống có trị số:

= 67,84 mm 2 Vậy muốn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt phải nâng tiết diện cáp lên 50 mm 2 Kết quả là chọn cáp XLPE (3 x 70).

Do cùng tải một lượng công suất nên phương án 2 cũng chọn dùng cáp XLPE

3.1.3 So sánh hai phương án, lựa chọn phương án cấp điện cho khu đô thị

Phương án tối ưu hơn được xác định trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án đã lựa chọn theo các chỉ tiêu sơ bộ.

+ Tính toán hao tổn công suất, hao tổn điện áp - so sánh chỉ tiêu kỹ thuật hai phương án.

Hao tổn công suất trong máy biến áp.

100 S đm ΔPQ BA = S đm 100 + (kVAr) (3-10)

Trong đó: ΔPP 0 - Tổn thất công suất tác dụng không tải của MBA; ΔPP K - Tổn thất công suất ngắn mạch ;

S tai , S đm - Công suất tải, công suất định mức của MBA. Điện áp tính toán:

Hao tổn điện áp: ΔPU

L - Chiều dài đoạn dây (km) ;

U dd - Điện áp tính toán (kV) ;

P dd , Q dd - Công suất tác dụng và phản kháng của đoạn đường dây (kW,

R, X - Điện trở và điện kháng của đường dây (Ω); r 0 , x 0 - Điện trở và điện kháng của 1km đường dây (Ω/ km);

Hao tổn công suất trên đường dây:

Thông số được tính toán và tổng hợp trong bảng 3.1 và 3.2.

Bảng 3.1 Hao tổn công suất và điện năng theo phương án 1.

STT Đoạn Dây Chiều P max Q max S MBA ΔPU A ΔPA ΔPP dây dẫn dài (m) (kW) (kVAr) (kVA) (V) (kWh) (kWh) (kW)

Tổng lượng điện năng tiêu thụ 6978983

Tổng tổn thất điện năng trên lưới trung áp 78241

Bảng 3.2 Hao tổn công suất và điện năng theo phương án 2.

STT Đoạn Dây Chiều P max Q max S MBA ΔPU A ΔPA ΔPP dây dẫn dài (m) (kW) (kVAr) (kVA) (V) (kWh) (kWh) (kW)

Tổng lượng điện năng tiêu thụ 7157219

Tổng tổn thất điện năng trên lưới trung áp 90140

+ So sánh chỉ tiêu kinh tế hai phương án dựa trên vốn đầu tư.

Trong thiết kế cung cấp điện tiêu chuẩn, phương án tối ưu có chi phí quy đổi Ztt thấp nhất, đảm bảo tối thiểu hóa chi phí vận hành Tuy nhiên, các phương án được lựa chọn phải đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng, đảm bảo tính ổn định và liên tục trong vận hành Việc tối ưu hóa chi phí nhưng vẫn duy trì các tiêu chuẩn về độ tin cậy là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả và bền vững của hệ thống cung cấp điện.

Chi phí tính toán quy đổi cho một công trình điện được xác định theo biểu thức:

V- vốn đầu tư thiết bị công trình (đ) ε n

T ε n - hệ số sử dụng hiệu quả vốn đầu tư: n

Thời gian thu hồi vốn đầu tư định mức (T n) phụ thuộc vào bản chất của công trình và điều kiện kinh tế từng quốc gia Khi có tiềm năng kinh tế cao, nên chọn thời gian T dài, trong khi với tiềm năng kinh tế thấp, nên chọn T ngắn Đối với các công trình điện, thời gian thu hồi vốn thường dao động từ 5 đến 8 năm, với hệ số ε n bằng 0,2.

C ∑ - tổng chi phí hàng năm:

C kh - chi phí khấu hao cơ bản.

C vh - chi phí vận hành.

C ht - chi phí cho hao tổn điện năng trong năm.

C k - là các chi phí khác phục vụ cho quản lý.

Dựa trên kết quả tính toán tổng hợp trong các bảng 4.1 và 4.2, hao tổn công suất và điện năng phương án 2 lớn hơn phương án 1, cho thấy thành phần C ∑ của phương án này có mức độ tiêu thụ năng lượng cao hơn, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả và chi phí vận hành hệ thống điện.

2 lớn hơn phương án 1 Để so sánh chi phí tính toán theo hai phương án ta so sánh vốn đầu tư cho thiết bị của hai phương án.

Vốn đầu tư gồm có vốn đầu tư cho xây dựng đường dây và vốn đầu tư cho xây dựng trạm biến áp.

Theo số liệu điều tra về giá thành xây lắp tại Công ty TNHH thương mại Phú

Quý mức đầu tư cho xây dựng đường dây và trạm biến áp theo hai phương án được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Bảng 3.3 Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp hai phương án.

Công suất Số Vốn đầu tư Thành tiền trạm (kVA) lượng cho 1 trạm (10 6 đ) (10 6 đ)

Bảng 3.4 Tổng vốn đầu tư cho đường dây hai phương án.

Loại cáp Tổng Vốn đầu tư Thành tiền chiều dài (km) cho 1km (10 6 đ) (10 6 đ)

Mức chênh lệch vốn đầu tư xây dựng của phương án 2 so với phương án 1 là [(2300 + 840,84) - (1820 + 776,36)].10 6 = 544,48.10 6 (đ).

Việc so sánh sơ bộ về kinh tế và kỹ thuật của hai phương án cho thấy cả hai đều đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật Cả hai phương án đều có hao tổn điện áp, hao tổn công suất và điện năng ở mức tương đối nhỏ Tuy nhiên, phương án 2 có nhiều trạm biến áp hơn, chiều dài đường dây cao áp lớn hơn, và các máy biến áp vận hành non tải nhiều hơn, dẫn đến hao tổn công suất và điện năng cao hơn so với phương án 1.

Kết luận: chọn phương án 1 là phương án cấp điện cho khu đô thị.

KẾT CẤU TRẠM BIẾN ÁP VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN55 4.1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG TRẠM BIẾN ÁP

Các yêu cầu về vị trí đặt trạm biến áp

4.1.1.1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu chính sau đây

- 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 và quản lý dễ dàng.

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm nhỏ nhất.

- Ngoài ra nếu có yêu cầu đặc biệt như có khí ăn mòn, bụi bặm nhiều, môi trường dễ cháy … cũng cần lưu ý.

- Riêng đối với các trạm cấp điện cho các khu đô thị thì vấn đề an toàn và tính mỹ quan luôn được đặt lên hàng đầu.

4.1.1.2 Số lượng và công suất của máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật sau đây

- An toàn, liên tục cung cấp điện.

- Vốn đầu tư bé nhất.

- Chi phí vận hành hàng năm bé nhất.

4.1.1.3 Ngoài ra cũng cần lưu ý

- Tiêu tốn kim loại màu ít nhất.

- Các thiết bị và khí cụ điện phải nhập được dễ dàng.

- Dung lượng máy biến áp trong một khu vực nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm chi phí trong công tác thi công.

VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG TRẠM BIẾN ÁP KHU ĐÔ THỊ AN ĐỒNG

Dựa trên dữ liệu thực tế của khu đô thị An Đồng có diện tích nhỏ, phụ tải được phân chia thành nhiều vùng nhỏ nhằm tối ưu hóa hệ thống điện Các số liệu tính toán cho thấy công suất của từng vùng là khá nhỏ, vì vậy tôi lựa chọn lắp đặt một trạm biến áp tại vị trí phù hợp nhất cho mỗi vùng Mỗi trạm biến áp đều được trang bị máy biến áp có công suất đảm bảo dựa trên công suất tính toán, đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định cho cư dân trong khu đô thị.

Vùng 1 được đặt trạm biến áp T1 tại vị trí phía bên trái nhà điều hành của khu công viên thể thao Đây là khu đất trống còn lại sau khi xây dựng nhà điều hành bên ngoài có tường rào bảo vệ, phù hợp để lắp đặt thiết bị điện năng Việc chọn vị trí này đảm bảo an toàn, thuận tiện trong quá trình vận hành và bảo trì hệ thống điện của khu vực.

- Vùng 2 đặt trạm biến áp T2 tại góc phía Đông Nam của khu nhà trẻ.

- Vùng 3 đặt trạm biến áp T3 tại lối ra từ trung tâm của 4 khu biệt thự của vùng giao nhau với khu cây xanh đường dạo.

- Vùng 4 đặt trạm biến áp T4 tại khoảng đất trống nằm giữa hai khu chung cư A và B.

- Vùng 5 đặt trạm biến áp T5 gần bãi đỗ xe phía sau khu chung cư D.

Trong Vùng 1, trạm biến áp T1 được đặt tại vị trí phía bên trái nhà điều hành của khu công viên thể thao, tận dụng khu đất trống còn lại sau khi xây dựng nhà điều hành bên ngoài có tường rào bảo vệ, theo phương án 1.

- Vùng 2 đặt trạm biến áp T2 cạnh bãi đỗ xe gần khu biệt thự BT7.

- Vùng 3 đặt trạm biến áp T3 tại vị trí của trạm biến áp T2 của phương án 1.

- Vùng 4 đặt trạm biến áp T4 tại vị trí trạm T3 của phương án 1.

- Vùng 7 đặt trạm biến áp T7 gần khu chung cư C phía đường tỉnh lộ.

CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP [4]

Công suất máy biến áp cần phải cao hơn hoặc bằng công suất tính toán toàn phần để tránh quá tải và hạn chế hao phí năng lượng do vận hành quá thấp Thông thường, công suất máy biến áp được lựa chọn dựa trên các tiêu chuẩn quy định, nhằm đảm bảo khả năng đáp ứng phụ tải một cách hiệu quả nhất Việc chọn công suất phù hợp giúp máy biến áp hoạt động ổn định, bền bỉ và tiết kiệm năng lượng trong quá trình vận hành.

Công suất tính toán toàn phần được tính theo công thức:

(4-1) Chọn cosφ trung bình của phụ tải là 0,8 Công suất tính toán toàn phần theo hai phương án được tính và cho trong bảng 3.1 và 3.2.

Bảng 4.1 Bảng lựa chọn công suất máy biến áp theo phương án 1.

Vùng P tt2016 cosφ S tt S MBA

Bảng 4.2 Bảng lựa chọn công suất máy biến áp theo phương án 2.

Vùng P tt2016 cosφ S tt S MBA

Máy biến áp chọn dùng máy do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo có các thông số kỹ thuật cho trong bảng 3.3.

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của máy biến áp (tra bảng 1.6 [4, tr 28-29]).

S (kVA) ΔPP 0 (kW) ΔPP k (kW) I 0 (%) U k (%)

Tính toán ngắn mạch

4.4.1Tính toán ngắn mạch phía trung áp (22kV)

Trong trường hợp ngắn mạch nặng nề nhất xảy ra tại thanh tủ trung thế của trạm biến áp, việc tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái trạm biến áp T1 là rất quan trọng để đảm bảo an toàn hệ thống Phương pháp tính toán dòng ngắn mạch này dựa trên sơ đồ thay thế, giúp xác định nhanh chóng khả năng chịu đựng của các thiết bị và đảm bảo các biện pháp phòng ngừa phù hợp Việc phân tích dòng ngắn mạch tại thanh cái trạm biến áp giúp đánh giá mức độ rủi ro, tối ưu hóa các biện pháp cách ly và bảo vệ hệ thống điện trong trường hợp xảy ra sự cố.

Máy cắt 22 kV tại trạm biến áp trung gian cấp điện cho khu đô thị có I N = 63 kA Điện kháng hệ thống có trị số:

Cáp XLPE(3 x 120) tra được z 0 = 0,196 + j0,108 (Ω/km)

Cáp XLPE(3 x 70) tra được z 0 = 0,342 + j0,117 (Ω/km)

Dòng điện ngắn mạch tại thanh cái cao áp các trạm biến áp còn lại được tính toán theo phương pháp tương tự, đảm bảo chính xác trong quá trình phân tích tải và thiết kế hệ thống điện Kết quả tính toán tổng hợp thể hiện rõ các giá trị dòng ngắn mạch, góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống và tối ưu hóa an toàn vận hành của các trạm biến áp Việc tính toán này giúp xác định các giới hạn an toàn, từ đó thiết lập các biện pháp phòng chống quá tải và bảo vệ thiết bị trong mạng lưới điện Thông qua bảng kết quả, các kỹ sư có thể đánh giá chính xác hơn về khả năng chịu đựng của hệ thống trước các sự cố ngắn mạch, đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định.

Bảng 4.4 Bảng tổng hợp dòng ngắn mạch tại thanh cái trung áp các TBA

Trạm Chiều dài cáp Tổng trở Dòng điện

XLPE(3x70) (m) ngắn mạch (Ω) ngắn mạch (kA)

4.4.2 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp (0,4kV) Để tính toán dòng điện ngắn mạch phía hạ áp lấy kết quả gần đúng coi trạm biến áp là nguồn, tổng trở ngắn mạch được tính từ tổng trở máy biến áp đến điểm ngắn mạch.

Trong các trường hợp nghiêm trọng nhất, ngắn mạch xảy ra trên thanh cái hạ áp của trạm biến áp, gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống truyền tải và phân phối điện Áp dụng cho thanh cái trạm biến áp T1, quá trình tính toán bao gồm sơ đồ mô phỏng và sơ đồ thay thế nhằm phân tích dòng điện và điện áp trong hệ thống Trong quá trình này, thường bỏ qua trở kháng của aptomat, thanh cái và đoạn cáp từ thanh cái hạ áp đến tủ phân phối hạ áp để đơn giản hóa thuật toán tính toán Việc phân tích chính xác giúp đảm bảo an toàn hệ thống, dự phòng các sự cố và tối ưu hóa thiết kế lưới điện.

Tổng trở máy biến áp quy về phía hạ áp được xác định theo công thức sau: ΔPP N U 2 U N %.U 2

Trị số dòng ngắn mạch tại N:

Dòng điện ngắn mạch trên thanh cái hạ áp các trạm biến áp còn lại được tính toán tương tự, kết quả tổng hợp cho trong bảng dưới đây:

Bảng 4.5 Bảng tổng hợp dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp các TBA

Trạm Công suất Tổng trở Dòng điện

(kVA) ngắn mạch (mΩ) ngắn mạch (kA)

CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN TRONG TRẠM [4]

4.5.1 Chọn tủ phân phối cao áp

4.5.1.1 Chọn dao cắt phụ tải

Dòng điện lớn nhất lâu dài qua cầu chì chính là dòng quá tải của máy biến áp, thường xảy ra trong giờ cao điểm và cho phép máy biến áp hoạt động quá tải lên đến 25% Dòng điện cưỡng bức là khái niệm liên quan đến dòng điện vượt quá giá trị bình thường của hệ thống, gây ra nguy cơ quá nhiệt và hư hỏng thiết bị Hiểu rõ về dòng điện cưỡng bức giúp đảm bảo an toàn và tối ưu hiệu suất cho hệ thống điện, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp và nhà máy điện.

Trị số dòng ngắn mạch sau cầu chì theo tính toán ở trên là:

Dòng xung kích: i xk = √ 2.1,8.19,199≈48,873kA

Các trạm còn lại tính toán tương tự kết quả dòng điện cưỡng bức và dòng xung kích cho trong bảng sau:

Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết quả dòng cưỡng bức và dòng xung kích các TBA

Trạm S (kVA) I cb (A) I N (kA) I xk (kA)

Chọn dao cắt phụ tải loại NPS 24 A2/A1 do ABB chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 4.7 Bảng thông số kỹ thuật dao cắt phụ tải NPS 24 A2/A1

Loại U đm (kV) I đm (A) I Nmax (kA) I N (kA)

Bảng 4.8 Bảng kiểm tra máy cắt phụ tải áp dụng cho trạm biến áp T1

Các đại lượng kiểm tra Kết quả Điện áp định mức (kV) U đm = 24 kV > U đmLĐ = 22 kV

Dòng điện định mức (A) I đm = 630 A > I cb = 18,37 A

Dòng ổn định nhiệt (kA) I nh.đm = 25 kA > I '' = 19,199 kA Dòng ổn định động (kA) I đ.đm = 50 kA > I xk = 48,873 kA

Dựa trên kết quả kiểm tra trong bảng 5.5 và các tính toán trong bảng 5.3, loại dao cắt phụ tải phù hợp đã được xác định cho cả 5 trạm biến áp trong khu đô thị Do đó, phương án chọn sử dụng dao cắt phụ tải NPS 24 A2/A1 do ABB sản xuất là tối ưu cho các trạm biến áp này, đảm bảo an toàn và hoạt động hiệu quả trong hệ thống điện khu đô thị.

4.6.1.2 Chọn thanh cái cao áp

Bảng 4.9 Bảng các điều kiện chọn và kiểm tra thanh góp: Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) k 1 k 2 I cp > I cb

Khả năng ổn định động (kG/cm 2 ) σ cp ¿σ tt

Khả năng ổn định nhiệt (mm

Trong đó: k 1 là hệ số hiệu chỉnh theo cách đặt thanh cái.

- k 1 = 1 với thanh cái đặt đứng

Hệ số k1 được đặt là 0,95, kết hợp với thanh cái đặt ngang, trong khi k2 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp được ký hiệu là σcp, trong đó đối với thanh góp nhôm là 700 kg/cm², còn đối với thanh góp đồng là 1400 kg/cm² Ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh cái do tác động của lực điện động được ký hiệu là σt, được xác định bằng công thức σ = Mtt / W, trong đó Mtt là moment uốn trong thanh, còn W là mô đun sức mạnh của tiết diện Trong các tình huống dòng ngắn mạch, các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và an toàn hệ thống điện.

- F tt : là lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch:

- l: là khoảng cách giữa các sứ của một pha, cm

- a: là khoảng cách giữa các pha, cm

- W: là mô men chống uốn của các loại thanh dẫn, kG.m có công thức tính toán phụ thuộc vào hình dạng thanh cái được dùng.

Xét trạm biến áp T1, dòng điện làm việc cưỡng bức là 18,37A, nên lựa chọn thanh đồng tiết diện hình chữ nhật M25x3 có khả năng chịu dòng Icp = 340A Kiểm tra theo điều kiện phát nhiệt lâu dài cho phép, với hệ số k1 và k2 lần lượt là 1.1, ta có Iđạt = 1.1 x 340 = 374A, vượt quá dòng làm việc cưỡng bức của trạm biến áp Đồng thời, cần kiểm tra điều kiện ổn định động để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành hệ thống.

Dự định đặt 3 thanh góp 3 pha cách nhau 25 cm, mỗi thanh được đặt trên hai sứ cách nhau 50 cm.

- Mô men chống uốn của thanh M25x3 đặt đứng

+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt

√ t qd =6.19,199 √ 0,5,45 > F TG = 75 nên không đảm bảo Vậy chọn thanh góp đồng hình chữ nhật tiết diện M30x3 có I cp = 405 A

Các điều kiện kiểm tra tổng hợp trong bảng sau:

Bảng 4.10 Bảng tổng hợp các điều kiện kiểm tra thanh góp Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép K 1 K 2 I cp = 405 > I cb = 18,37 Điều kiện ổn định nhiệt αI.I ∞ √ t qd ,45

F TG > Điều kiện ổn định động σ cp 00>σ tt 1

Vậy chọn thanh cái đồng M30x3 là thoả mãn

Thanh cái cao áp các trạm biến áp còn lại tính toán lựa chọn tương tự kết quả lựa chọn cho trong bảng sau :

Bảng 4.11 Bảng tổng hợp thanh cái cao áp các trạm biến áp αI I ∞ √

(kG/cm 2 ) Loại TG I cp (A)

4.6.2 Chọn tủ phân phối hạ áp [4]

Aptomat được chọn theo ba điều kiện sau:

+ U đmA , U đmLĐ là điện áp định mức của aptomat và điện áp định mức của lưới điện.

+ I đmA , I tt là dòng điện định mức của aptomat và dòng điện tính toán chạy qua aptomat.

+ I cđmA , I N là dòng cắt định mức của aptomat và dòng điện ngắn mạch.

Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối hạ áp của trạm biến áp T1 như sau:

Dòng điện lớn nhất đi qua aptomat khi máy biến áp đầy tải Giá trị dòng điện tính toán được xác định:

Chọn aptomat loại 1200AF kiểu ABS1203 do LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Điện áp định mức U đm = 600V

Dòng điện định mức I đm = 1000A

Dòng cắt định mức I cđm = 45kA

Aptomat tổng trong các tủ phân phối hạ áp của các trạm biến áp được tính toán và lựa chọn dựa trên các tiêu chí phù hợp, đảm bảo hiệu quả vận hành và an toàn Các kết quả chọn aptomat tổng đã được tổng hợp rõ ràng trong bảng, giúp dễ dàng đánh giá và lựa chọn phù hợp với từng trạm biến áp Quá trình này tuân thủ các quy trình kỹ thuật chặt chẽ nhằm đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện và đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ Lựa chọn aptomat tổng phù hợp góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện, giảm thiểu rủi ro gây sự cố Các bước lựa chọn không khác nhiều so với các trạm biến áp còn lại, đảm bảo tính đồng bộ và tối ưu trong phân phối điện năng.

Bảng 4.12 Bảng chọn các loai aptomat cho các trạm biến áp Trạm S (kVA) I tt (A) Loại aptomat I đm (A) I cđm (kA) U đm (V)

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ N1A1

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện chạy qua aptomat đạt giá trị 440,6A Vì vậy, nên chọn aptomat loại 800AF kiểu ABE-803a để đảm bảo khả năng chịu tải và an toàn cho hệ thống điện Việc chọn aptomat phù hợp giúp bảo vệ thiết bị, tránh quá tải và rơ le tự động hoạt động đúng chức năng khi có sự cố xảy ra Chọn loại aptomat phù hợp với dòng điện tính toán là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống điện trong công trình.

LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Điện áp định mức U đm = 600V

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ N1B1

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện chạy qua aptomat có giá trị 333,22A Do đó, chúng tôi đề xuất sử dụng aptomat loại 400AF kiểu ABS-403a do LG chế tạo, với các thông số kỹ thuật chính như điện áp định mức Uđm là 600V.

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ N1C1

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện tính toán chạy qua aptomat đạt giá trị 333,22A Vì vậy, chọn aptomat loại 400AF kiểu ABS-403a do LG chế tạo là phù hợp, với các thông số kỹ thuật chính gồm điện áp định mức U đm là 600V.

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ N1D1

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện chạy qua aptomat đạt giá trị 180,25A Do đó, lựa chọn aptomat loại 225AF kiểu ABH-203a do LG sản xuất là phù hợp, với các thông số kỹ thuật chính bao gồm điện áp định mức U đm = 600V.

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ N1E1:

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện tính toán chạy qua aptomat có giá trị 182,85A Do đó, lựa chọn aptomat loại 225AF kiểu ABH-203a do LG sản xuất là phù hợp, với điện áp định mức U đm = 600V, đảm bảo an toàn và đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Chọn aptomat cấp điện cho tủ CS1:

Dựa trên kết quả tính toán dòng điện trong phần chọn cáp hạ áp, dòng điện chạy qua aptomat có giá trị là 65,82A Do đó, việc lựa chọn aptomat loại 100AF kiểu ABL-103a là phù hợp để đảm bảo an toàn và hoạt động ổn định cho hệ thống điện của bạn.

LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau: Điện áp định mức U đm = 600V

Aptomat nhánh trong các tủ phân phối của các trạm biến áp còn lại được tính toán và lựa chọn dựa trên các tiêu chí kỹ thuật phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành Kết quả tổng hợp các thông số kỹ thuật và khả năng tải đã được trình bày rõ ràng trong bảng dưới đây, giúp dễ dàng so sánh và lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng vị trí cụ thể Việc lựa chọn aptomat nhánh phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo hệ thống phân phối điện hoạt động ổn định và đáng tin cậy.

Bảng 4.13 Bảng tổng hợp các loại aptomat cho các trạm biến áp Trạm Nhánh I tt (A) Loại aptomat I đm (A) I cđm (kA) U đm (V)

+ Chọn aptomat cho các tủ động lực:

Xét nhánh cáp cấp điện cho khu biệt thự BT9 xuất phát từ tủ phân phối hạ áp trạm biến áp T1.

Sơ đồ nguyên lý như sau:

Tủ N1A1 gồm 4 aptomat trong đó: 1 aptomat tổng (A1) chọn cùng loại với aptomat cấp cho tủ này trên tủ phân phối hạ áp, một aptomat cấp cho tủ N1A2

(A12), một aptomat cấp cho tủ N1A5 (A13) và một aptomat cấp cho 4 biệt thự gần nhất (A11).

+ Chọn aptomat cấp đến tủ N1A2 (A12):

Trong thiết kế mạng điện hạ áp khu đô thị, dòng điện tính toán chạy qua aptomat là 141,62A theo bảng 4.4 Để đảm bảo an toàn và hoạt động hiệu quả, chọn aptomat loại 225AF-ABH203a do LG sản xuất là phù hợp, với các thông số kỹ thuật đáp ứng yêu cầu tải điện của hệ thống.

Dòng điện định mức I đm = 150A Điện áp định mức U đm = 600V

+ Chọn aptomat cấp đến tủ N1A5 (A13):

Dựa vào bảng 4.4 dòng điện tính toán chạy qua aptomat là 198,27A Vậy chọn aptomat loại 225AF-ABH203a do LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

+ Chọn aptomat cấp đến 4 biệt thự (A11):

Dựa vào bảng 4.4 dòng điện tính toán chạy qua aptomat là 56,65A Vậy chọn aptomat loại 100AF-ABL103a do LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

Tủ N1A2 gồm 3 aptomat, một aptomat tổng (A2) chọn cùng loại với A12, một cấp cho tủ N1A3 (A22) và một cấp cho 4 biệt thự tiếp theo (A21) chọn cùng loại với A11.

Dựa vào bảng 4.4 dòng điện tính toán chạy qua aptomat là 84,97A Vậy chọn aptomat loại 100AF-ABH103a do LG chế tạo có các thông số kỹ thuật như sau:

- Chọn aptomat cho tủ N1A3 và tủ N1A4:

Tủ N1A3 gồm 3 aptomat, một aptomat tổng (A3) chọn cùng loại với A22, một cấp cho tủ N1A4 (A32) và một cấp cho 3 biệt thự gần đó (A31)

Tủ N1A4 gồm 1 aptomat cấp điện cho 3 biệt thự (A4)

Các aptomat A31, A32, A4 có dòng điện tính toán chạy qua bằng nhau nên chọn cùng loại Căn cứ vào bảng 4.4 dòng điện tính toán chạy qua aptomat là

44,72A Vậy chọn aptomat loại 100AF-ABH103a có các thông số kỹ thuật như sau:

Tủ N1A5 gồm 3 aptomat, một aptomat tổng (A5) chọn cùng loại với A13, một cấp cho tủ N1A6 (A52) và một cấp cho 4 biệt thự gần đó (A51)

Dựa trên bảng 4.4, dòng điện tính toán qua aptomat A52 đạt mức 141,62A, cho thấy cần chọn aptomat phù hợp để đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành Do đó, lựa chọn aptomat loại 225AF-ABH203a do LG sản xuất là phù hợp, với các thông số kỹ thuật đáp ứng yêu cầu dòng điện này Việc chọn đúng loại aptomat giúp bảo vệ hệ thống điện khỏi quá tải và ngắn mạch, đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định của hệ thống.

76 Đồ án tốt nghiệp Điện áp định mức U đm = 600V

Aptomat A51 cấp điện cho 4 biệt thự chọn cùng loại với A11

Tủ N1A6 gồm 3 aptomat, một aptomat tổng (A6) chọn cùng loại với A52, một cấp cho tủ N1A7 (A62) và một cấp cho 4 biệt thự (A61)

Dựa trên dữ liệu trong bảng 4.4, dòng điện tính toán chạy qua aptomat A62 là 84,97A, do đó, lựa chọn aptomat loại 100AF-ABH103a của LG là phù hợp để đảm bảo an toàn và hiệu suất hệ thống Aptomat này có các thông số kỹ thuật phù hợp với dòng điện tính toán, giúp bảo vệ hiệu quả mạch điện Việc chọn đúng loại aptomat là yếu tố quan trọng để duy trì độ bền và ổn định của hệ thống điện trong quá trình vận hành.

- Chọn aptomat cho tủ N1A7 và N1A8

Tủ N1A7 có aptomat tổng A7 chọn cùng loại với A62, các aptomat còn lại chọn giống như tủ N1A3 và N1A4

CHỌN CÁP DẪN ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI HẠ ÁP [4] 85 CHƯƠNG V :TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ BẢO VỆ CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP

Cáp được chọn theo điều kiện đốt nóng cho phép

Giả sử tính toán lựa chọn cáp cho trạm biến áp T5

Dòng điện lớn nhất chạy qua cáp là dòng định mức của máy biến áp, với trị số 909,33A theo tính toán tổng hợp trong bảng 4 Để đảm bảo an toàn, phù hợp với dòng điện này, nên chọn cáp đồng 1 lõi tiết diện 185mm², cách điện PVC do Lens chế tạo, có dòng chịu tải Icp là 506A Mỗi pha sử dụng 2 sợi cáp, riêng dây trung tính dùng 1 sợi, tổng cộng sử dụng 7 sợi cáp tiết diện 185mm² để đảm bảo khả năng truyền tải điện an toàn và hiệu quả.

Các trạm biến áp còn lại cáp được chọn tương tự Kết quả lựa chọn cáp cấp điện đến các tủ hạ áp cho trong bảng dưới đây:

Bảng 5.18 Bảng thống kê chọn cáp cấp điện cho tủ phân phối hạ áp các TBA

Trạm S (kVA) I đm (A) Loại cáp I cp (A) 1sợi

CHƯƠNG V :TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ BẢO VỆ CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP

KHU ĐÔ THỊ 5.1.1 Chọn máy biến dòng [4]

5.1.1.1 Các điều kiện chọn biến dòng Đối với máy biến dòng hạ áp chỉ có nhiệm vụ cấp nguồn dùng cho các thiết bị đo đếm

Máy biến dòng được chọn theo các điều kiện sau:

1 Sơ đồ nối dây và kiểu máy:

Cấp chính xác của máy biến dòng phải phù hợp với cấp chính xác của các dụng cụ nối vào phía thứ cấp

Z dc là tổng phụ tải các dụng cụ đo

Z dd là tổng trở của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo

Trường hợp giới hạn: ρl.l tt

Z đmBI - Z dc = Z dd ¿ R dd = F dd

Từ đây suy ra tiết diện dây dẫn

Điện trở của dây dẫn (F) được tính bằng công thức F = (dd × Z đmBI - Z dc) / ρ, trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu làm dây Chiều dài của dây dẫn (l) phụ thuộc vào sơ đồ nối dây của các máy biến dòng và chiều dài thực tế từ máy biến dòng (BI) đến dụng cụ đo Việc tính toán chính xác điện trở và chiều dài dây dẫn đảm bảo đo lường chính xác trong các hệ thống điện, góp phần nâng cao độ tin cậy của thiết bị đo và hệ thống điện.

Sơ đồ dùng 3 BI trên 3 pha nối hình sao: l tt = l

Sơ đồ dùng 2 BI trên 2 pha nối hình sao: l tt = √ 3

Sơ đồ dùng 1 biến tần (BI) trên 1 pha nối hình sao có lối tắt là l tt = 2.l Để đảm bảo độ bền cơ học và độ chính xác trong hệ thống, tiết diện dây dẫn không nên nhỏ hơn 1,5 mm² đối với dây đồng và 2,5 mm² đối với dây nhôm.

6 Điều kiện ổn định động:

K d là bội số ổn định động của BI

I dm1 là dòng định mức sơ cấp của BI

Riêng với BI kiểu sứ đỡ, điều kiện ổn định động là

F cp là lực tác động cho phép lên đầu sứ

F tt là lực tính toán đặt lên đầu sứ của biến dòng

7 Điều kiện ổn định nhiệt:

( I đm1 K nh đm ) 2 t nh đm ≥B

K nh.đm là bội số ổn định nhiệt định mức của BI t nh.đm là thời gian ổn định nhiệt định mức

5.1.1.2 Chọn biến dòng dùng cho các trạm biến áp

Chọn một trạm biến áp trong số 5 trạm để tính toán chọn máy biến dòng giả sử tính toán cho trạm biến áp T4 có công suất 630 kVA

Dòng điện lớn nhất đi qua máy biến dòng :

Phụ tải thứ cấp BI bao gồm:

+ Công tơ hữu công: 2,5 VA

+ Công tơ vô công: 2,5 VA Tổng phụ tải: 5,1 VA

Các đồng hồ có độ chính xác 0,5

Chọn biến dòng hạ áp do Công ty Đo điện Hà Nội chế tạo, với số lượng 3 chiếc đặt trên hệ thống 3 pha đấu hình sao Các thông số kỹ thuật của máy biến dòng được thể hiện rõ trong bảng dữ liệu, đảm bảo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dự án Việc sử dụng biến dòng chất lượng cao giúp đo lường chính xác dòng điện và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện Công ty Đo điện Hà Nội cam kết cung cấp các thiết bị biến dòng đạt tiêu chuẩn, hỗ trợ tối ưu hóa vận hành hệ thống điện của khách hàng.

Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng BD19

Loại U đm (V) I đm (A) I 2đm (A) Số vòng Dung lượng Cấp chính sơ cấp (VA) xác

Các trạm còn lại tính toán lựa chọn tương tự, kết quả lựa chọn máy biến dòng dùng trong 5 trạm biến áp được tổng hợp trong bảng sau:

Bảng 5.2 Bảng thống kê lựa chọn máy biến dòng cho các trạm biến áp

Trạm S (kVA) I cb (A) Loại BI Số lượng Sơ đồ nối

Các máy biến dòng được chọn dùng đều do Công ty Đo điện Hà Nội chế tạo. Thông số kỹ thuật cho trong bảng sau:

Bảng 5.3 Bảng thông số kỹ thuật của một số loại máy biến dòng

Loại U đm (V) I đm (A) I 2đm (A) Số vòng Dung lượng Cấp chính sơ cấp (VA) xác

Dây dẫn dùng dây M2,5 không cần kiểm tra điều kiện ổn định động và điều kiện ổn định nhiệt.

5.1.2 Chọn các thiết bị đo đếm [4]

Ampemet là thiết bị chuyên dùng để đo dòng điện các pha thông qua hệ thống máy biến dòng Mỗi trạm biến áp đều lựa chọn sử dụng 3 Ampemet do Công ty Đo điện Hà Nội chế tạo để đảm bảo chính xác và ổn định trong quá trình đo lường.

Mỗi trạm biến áp chọn dùng 1 Vonmet do công ty Đo điện Hà Nội chế tạo có kèm theo thiết bị chuyển mạch

Bảng 5.4 Bảng thông số kỹ thuật của Ampemet và Vonmet:

Tên TB Kiểu Cấp Giới hạn đo S 2đm (VA)

93 chính xác Trực tiếp Gián tiếp C dòng C.áp

5.1.2.3 Chọn công tơ đo điện năng

Mỗi trạm biến áp được trang bị một công tơ hữu công và một công tơ vô công do Công ty Đo Điện Hà Nội chế tạo, đảm bảo đo lường chính xác các tiêu chuẩn kỹ thuật Các công tơ này giúp kiểm soát mức tiêu thụ điện năng, hỗ trợ công tác quản lý và thu tiền điện hiệu quả hơn Với thông số kỹ thuật nổi bật, các công tơ này phù hợp với nhiều ứng dụng trong hệ thống điện, góp phần nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành của các trạm biến áp.

Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật của các công tơ đo đếm điện năng

Tên TB Kiểu chính xác Trực tiếp Gián tiếp

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện trung áp cho khu đô thị An Đồng – An Dương – Hải Phòng
Tác giả	Trần Việt Hoàng
Người hướng dẫn	PGS.TS Phạm Trung Sơn, PGS.TS Đỗ Như Ý
Trường học	Trường Đại học Mỏ Địa chất
Chuyên ngành	Hệ thống điện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	443,03 KB