XÁC ĐỊNH NHU CẦU PHỤ TẢI
ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một công trình, bước đầu tiên là xác định phụ tải điện, tùy thuộc vào quy mô và khả năng phát triển trong 5 đến 10 năm tới Việc tính toán phụ tải điện là cần thiết để lựa chọn thiết bị điện phù hợp như máy biến áp, dây dẫn và thiết bị bảo vệ, đồng thời giúp tính toán các tổn thất về công suất và điện áp.
Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất và số lượng máy móc, do đó việc xác định chính xác phụ tải tính toán là rất quan trọng Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế, thiết bị điện sẽ bị giảm tuổi thọ và có nguy cơ nổ Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn nhiều so với thực tế, thiết bị sẽ quá lớn so với yêu cầu, dẫn đến lãng phí.
PHỤ TẢI ĐIỆN SINH HOẠT
Mô hình dự báo phụ tải được xác định với năm cơ sở là năm hiện tại t0 = 0, áp dụng công thức Pt = P0 + P0α(t - t0) Theo đó, phương trình trở thành Pt = P0(1 + α(t - t0)), cụ thể là Pt = 1,36(1 + 0,03t).
Phụ tải tính toán được xác định là phụ tải vào năm cuối của chu kỳ thiết kế Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở thời điểm này là: p0-15 = 1,36(1 + 0,03.15) = 1,972 kW.
Để lựa chọn thiết bị phù hợp cho khu chung cư, ngoài việc tính toán phụ tải tổng, cần xác định phụ tải riêng của từng tầng Hệ số đồng thời của mỗi tầng được tính toán theo biểu thức n, và kết quả được trình bày trong bảng để dễ dàng tham khảo.
Công suất tính toán của mỗi tầng:
P tang = Max(P tan n g ;P tan d g ) = Max(16,659;27,513) = 27,513 (kW)
Hệ số đồng thời của toàn chung cư với tổng số n = 12.16 2 hộ
Phụ tải sinh hoạt ngày và đêm của toàn chung cư:
Tra bảng 3.plBT tr.455 sách BTCCĐ-NXBKH&KT
Ta có hệ số công suất trung bình của phụ tải sinh hoạt là cos tb = 0,91.
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC
Chọn hệ số tiếp điện = 0,8 cos tm = 0,54; công suất của mỗi thang máy P ntm = 7 (kW) n
Ptm = Pntm =7 0 , 8 6 , 26(kW) Đối với khu chung cư cao tầng có 6 thang máy với nhà cao 12 tầng, tra bảng 2 tr.732 sách CCĐ-NXBKH&KT ta có k nctm = 0,58
Suy ra tổng công suất của 6 thang máy là
Hệ số tham gia vào cực đại của thang máy trong các giờ cao điểm được coi là đồng nhất và bằng 1, dẫn đến công suất tiêu thụ của thang máy là P n tm = P d tm = 21,7848 kW.
Chọn công suất của mỗi máy bơm là 6,3 kW
Hệ số sử dụng ksd = 0,55 ; cos = 0,78 ;
Vì 4 máy bơm có công suất giống nhau nên hệ số nhu cầu của trạm bơm là: knc= ksd + b sd n
Công suất tính toán của trạm bơm là:
Pb = kncnbPnbom = 0,775.4.6,3 ,53 (kW) Chọn hệ số tham gia cực đại ngày = 1, hệ số tham gia cực đại đêm = 0,55 Công suất tính toán ở các thời điểm cực đại:
- Đêm Pbdem = 0,55 19,53 = 10,7415 (kW) áp dụng phương pháp số gia ta có:
Công suất tính toán của nhóm động lực là:
Hệ số công suất của nhóm động lực:
Cos dl b tm b b tm tm i i i
PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG
Khi chọn chiếu sáng cho không gian trong nhà, diện tích chiếu sáng cần chiếm 1,75% tổng diện tích mặt bằng Đồng thời, tổng chiều dài của hệ thống điện chiếu sáng nên bằng 4,5 lần tổng chiều cao của chung cư.
Suy ra tổng diện tích chiếu sáng là:
F cs1 = 0,0175.(180.200) = 630( m 2 ) Công suất chiếu sáng trong nhà
Pcs1 =p0cs1Fcs1 10 -3 630 ,6 (kW) b Chiếu sáng bên ngoài
Chiếu sáng ngoài với tổng chiều dài bằng nửa chu vi của khu chung cư
Lcs2=A +B= 180 +200 = 380 (m) Công suất chiếu sáng ngoài trời
TỔNG HỢP PHỤ TẢI
Ta có: tổng công suất chiếu sáng
Pcs= kdt(Pcs1 + Pcs2) = 1.(12,6+ 9,5) = 22,1 (kW)
Hệ số đồng thời của hai nhóm phụ tải chiếu sáng được xác định là 1 (kdt=1), từ đó suy ra rằng phụ tải tổng hợp của toàn chung cư có thể được tính toán theo phương pháp số gia n.
Bảng 1.1 Số liệu về phụ tải tính toán của các nhóm ở các giờ cao điểm
Công suất ở giờ cao điểm (kW)
Phụ tải sinh hoạt Động lực Chiếu sáng n
P sh P sh d P dl n P dl d P cs n P cs d
Công suất tính toán của hai nhóm động lực và chiếu sáng
& dl d cs d cs d d cs dl
Số gia của phụ tải và chiếu sáng ở các thời điểm cực đại:
P d cs d dl cs dl d cs dl 0,41 29,126
P n cs n dl cs dl n cs dl 0,41 23,054
Công suất tổng hợp của toàn chung cư:
Như vậy công suất tính toán là:
Ptt được tính bằng cách lấy giá trị lớn nhất giữa P n và P d, cụ thể là max(174,882 ; 306,657) = 306,657 kW Hệ số công suất của phụ tải chiếu sáng được xác định là 1, từ đó ta có hệ số công suất tổng là Cos cs n dl d sh tb cs tb n dl tb d sh i i i.
Vậy công suất biểu kiến là:
Qtt = Ptt tg 306,657.tg27,25 0 157,94 kVAr n
CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ TIẾT DIỆN DÂY DẪN
CHỌN DÂY DẪN TỪ TRẠM BIẾN ÁP (TBA) ĐẾN TỬ PHÂN PHỐI TỔNG
Tủ phân phối tổng được lắp đặt trong lồng thang máy với chiều dài 45 m Tổng hao tổn điện áp cho phép là 5%, được phân chia thành ba đoạn: từ TBA đến tủ phân phối là 2%, từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng và từ tủ phân phối tầng đến các hộ gia đình đều là 1,5% Cáp lõi đồng có độ dẫn điện 54 2 mm/km sẽ được chọn cho hệ thống này.
Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo công thức:
Tra bảng 2- 36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 120mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: x0 = 0,06 km
Hao tổn thực tế là:
Tra bảng pl4.15 Tr 371- sách HTCCĐ- NXBKH&KT ta có cáp ruột đồng có tiết diện 120 mm 2 thì dòng điện cho phép bằng 350 A
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng,vì mạng điện hạ áp được bảo vệ bằng áptômát nên ta có:
CHỌN DÂY DẪN ĐẾN CÁC TẦNG
Có thể thực hiện theo hai phương án:
Phương án 1: mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập
Phương án 2: chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng a Phương án 1 :
Tính toán cho tầng cao nhất là tầng 12
Chiều dài từ tủ phân phối đến tủ phân phối tầng 12 là: l 2 = 3,5.12 = 42 (m) Công suất phản kháng của mỗi tầng đã được xác định như ở trên
Q tang = P tang tg = 27,513.tg24,49 0 = 27,513.0,4555 = 12,535 (kVAr)
Thành phần hao tổn điện áp phản kháng:
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng:
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định n theo công thức:
Tra bảng 2 - 36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 16mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: x0 = 0,07 km
Hao tổn thực tế là:
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp b Phương án 2:
Chọn một tuyến đường dây dọc chung cho tất cả các tầng hình 3.2 Sơ đồ đường dây lên các tầng
Coi đường dây dọc lên các tầng có phụ tải phân bố đều như hình 3.2
Thành phần hao tổn điện áp phản kháng:
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng :
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo công thức:
Tra bảng 2 - 36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 70 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: x 0 = 0,06 km
Hao tổn thực tế là:
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp n
A2 Đ Ư ờn g dâ y dự p hò ng Đ Ư ờn g dâ y ch ín h
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho chung cư 12 tầng n c.So sánh 2 phương án :
Tổng chiều dài của tất cả các nhánh dây lên các tầng là
l 1 =3,5+7+10,5+14+17,5+21+24,5+28+31,5+35+38,5+42 '3 (m) Tổn thất điện năng trên các đoạn dây theo phương án 1
Giá thành tổn thất điện năng là c 00 đ
Chi phí do tổn thất là:
Tra tr.11 tạp chí thị trường giá cả vật tư số 47 ra ngày 7/3/2006
Suất vốn đầu tư của cáp XLPE -16 là v 01 q.811đ/m
Chi phí qui đổi theo phương án 1:
-Tính toán cho phương án 2:
Tổng chiều dài của dây dọc lên các tầng là:
Tổn thất điện năng trên đoạn dây theo phương án 2
Chi phí do tổn thất
Tra tr.11 tạp chí thị trường giá cả vật tư số 47 ra ngày 7/3/2006
Suất vốn đầu tư của cáp XLPE -70 là v 01 &0.812 đ/m
Chi phí qui đổi theo phương án 2:
Bảng 2.1 Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án đi dây lên các tầng
Cả hai phương án đều đáp ứng yêu cầu về chất lượng điện, tuy nhiên về mặt kinh tế, tổng chi phí quy đổi của phương án 1 thấp hơn so với phương án 2 Do đó, dây dẫn sẽ được lựa chọn theo phương án 1.
CHỌN DÂY DẪN CHO MẠCH ĐIỆN THANG MÁY
Chiều dài đến thang máy xa nhất là 50m
Theo sổ tay thiết kế các thang máy có hệ số: cos tb = 0,54;
Công suất phản kháng của thang máy là:
Thành phần hao tổn điện áp phản kháng:
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng:
Tiết diện dây dẫn được chọn là:
Tra bảng 2 - 36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 4 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: x0 = 0,09 (/km) r0 = 5 (/km)
Vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp.
CHỌN DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY ĐẾN TRẠM BƠM
Chọn chiều dài từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm là l4 em
Công suất phản kháng của máy bơm:
Qb = Pb.tg = 19,53.tg38,759 = 15,668 (kVAr)
Thành phần hao tổn điện áp phản kháng:
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng:
Tiết diện dây dẫn được chọn là:
Tra bảng 2 - 36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 10 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: x0 = 0,07 (/km); r0 = 2 (/km);
Vậy cáp đã chọn đạt yêu cầu về chất lượng điện áp
CHỌN DÂY DẪN CHO MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG
Do không có số liệu cụ thể nên tạm thời coi chiều dài của mạng điện chiếu sáng trong nhà bằng 4,5 lần chiều cao của chung cư
Chọn hệ thống chiếu sáng trong nhà là mạng điện 1 pha 220V Hao tổn điện áp cho phép là:
Hình 2.2.Sơ đồ mạng điện chiếu sáng trong nhà
Khi phụ tải chiếu sáng phân bố đều, có thể coi là mạng điện tương đương có phụ tải tập trung tại điểm giữa n
Tra bảng 4.plBt trang 455 sách BTCCĐ-NXBKH&KT có C 1 ( cáp đồng)
Chọn cáp lõi đồng có tiết diện 35mm 2
Tra bảng 2-26 trang 645 sách CCĐ- NXBKH&KT có: x0=0,06 (/km) r0 = 1,57 (mm 2 /km)
M b Mạng điện chiếu sáng ngoài trời
Hình 2.3 Sơ đồ mạng điện chiếu sáng ngoài trời
Chiều dài đoạn OA là l 1 = 0,655.55= 30m, đoạn AB có l 2 = 180m, đoạn
AC có l3 0m Suất phụ tải trên 1 đơn vị chiều dài là po2 = 0,025 kW/m, hao tổn điện áp cho phép là U cf =3 % n
Các đoạn dây trên đường trục từ nguồn O đến điểm B được thiết kế với 4 dây dẫn, trong đó các nhánh rẽ AC thuộc loại 2 pha và có dây trung tính Trước tiên, cần sơ bộ phân bố hao tổn điện áp cho phép trên các đoạn dây này.
Trên đoạn OA có U cf1 = 1,9% Trên đoạn AB,AC là U cf2 = U cf3
Công suất tính toán chạy trên các đoạn dây
POA = PAB+PAC = 4,5 + 5 = 9,5 (kW) Momen tải của các đoạn dây
M AC = P AC l 3 = 5.200 = 1000 (kWm) Tra bảng 5.plBT trang 455 sách BTCCĐ-NXBKH&KT có giá trị hệ số =1,39
Xác định Momen qui đổi
Tiết diện dây dẫn có ở đoạn OA là:
Tra bảng 2 -36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 25 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC ta có: r 0 = 0,8; x0 =0,07;
Hao tổn thực tế trên đoạn AO là:
Hao tổn điện áp trên các đoạn còn lại là
U cf2 = U AB = U AC =U CP - U CA =3 - 1,3498 = 1,6502% Tra bảng 4.pl.BT trang 455 sách BTCCĐ-NXBKH&KT có C7
Tiết diện dây dẫn ở các đoạn còn lại là:
Tra bảng 2 -36 trang 645 sách CCĐ - NXBKHKT
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 25 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC cho đoạn AC ta có: r 0 = 0,8; x 0 =0,07;
Chọn cáp vặn xoắn có tiết diện 16 mm 2 cách điện XLPE vỏ PVC cho đoạn AB ta có: r0 = 1,25; x0 =0,07;
Hao tổn thực tế trên đoạn AC,AB là:
Như vậy tổng hao tổn điện áp thực tế trong mạch chiếu sáng
U CS = 2,718% < 3% = U CP Vậy cáp được chọn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, kết quả tính chọn dây dẫn được thể hiện trong bảng 3.4 n
Bảng 2.2 Kết quả tính chọn dây dẫn Đoạn l(m) P(kW) Q(kVAr) Ucp% Ux% Ur% Fttmm 2 F c mm
Lên tầng 42 27,513 12,535 1,5 0,025 1,474 10,049 16 1,023 Thang máy 50 6,26 9,757 1,5 0,023 1,476 2,718 4 1,113 Trạm bơm 65 19,53 15,668 2 0,049 5,512 11,223 16 1,147 CS.trong nhà
CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong sơ đồ cấp điện, giúp biến đổi điện áp và truyền tải công suất Với sự đa dạng về kiểu dáng, kích thước và chủng loại, việc lựa chọn máy biến áp phù hợp cần căn cứ vào đặc điểm của đối tượng sử dụng điện Đặc biệt, đối với khu chung cư cao tầng, máy biến áp loại 2 rất quan trọng để đảm bảo hệ thống cung cấp điện hoạt động hiệu quả, đạt các tiêu chí kỹ thuật, kinh tế và an toàn.
Tính toán chọn máy biến áp
Phụ tải của khu chung cư cao tầng được coi là hộ tiêu thụ loại II, do vậy suất thiệt hại do mất điện là g th = 4000đ/kWh
Tổng công suất tính toán của toàn chung cư có kể đến tổn thất là:
Căn cứ vào kết quả phụ tải S tt ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 10/0,4 kV theo 2 phương án sau:
Phương án 1: dùng 2 máy 2x160 kVA;
Phương án 2: dùng 1 máy 1x315 kVA;
Theo tạp chí giá cả thị trường vật tư số 38, phát hành ngày 21/2/2006, các tham số của máy biến áp do công ty TNHH Nhật Linh, có địa chỉ tại 226 Đống Đa, Hà Nội, được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 2.2 Các tham số của máy biến áp
S BA (kVA) P 0 (kW) P k (kW) Vốn đầu tư.10 6 đ 2x160 0,28 1,95 121
Các phương án cung cấp điện có độ tin cậy khác nhau Phương án 1 cho phép máy biến áp còn lại gánh một phần phụ tải khi có sự cố xảy ra, trong khi phương án 2 buộc phải ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Để đảm bảo tính tương đồng về kỹ thuật, cần xem xét các thành phần thiệt hại do mất điện khi xảy ra sự cố ở một trong các máy biến áp.
Trước hết cần kiểm tra khả năng làm việc quá tải của máy biến áp
Hệ số điền kín đồ thị có thể xác định theo biểu thức: k đk = 0,43 0,75
Như vậy máy biến áp có khả năng chịu được quá tải 40% trong thời gian xảy ra sự cố
Ta xác định phụ tải tính toán của toàn chung cư qua các năm theo biểu thức:
& i dl cs d dk cs dl shi P k n p t P
Phụ tải các năm được xác định theo biểu thức:
Ta tính toán cho năm thứ nhất:
Để đảm bảo máy biến áp 1,318 kVA không quá tải 40% so với giá trị định mức khi xảy ra sự cố với một trong hai máy biến áp, cần phải cắt giảm một lượng công suất nhất định.
Thiệt hại do mất điện:
Y1 = Sth1 cos tf.gthg,318.0,889.24.4.10 3 = 5,74.10 6 (đồng) Xác định tổn thất điện năng trong máy biến áp
Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất :
Tổng chi phí ở năm thứ nhất là :
Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức:
Với hệ số quy đổi là:
=0,909 Chọn hệ số chiết khấu i=0,1 Đối với năm thứ nhất:
Tính toán tương tự cho các năm và cho phương án 2: kết quả ghi trong bảng 2.3 n
Bảng 2.3 Kết quả tính toán của phương án 1:dùng 2 MBA 2x160kVA
Bảng 2.4 Kết quả tính toán của phương án 2:dùng 1 MBA 1x315kVA
Bảng 2.5 Kết quả tổng hợp của cácphương án chọn máy biến áp
Tham số Phương án 1 Phương án 2
Dựa trên kết quả từ bảng 2.5, phương án 1 có chỉ số PCV nhỏ hơn phương án 2, cho thấy đây là phương án tối ưu Do đó, chúng ta quyết định chọn trạm biến áp với 2 máy có dung lượng 160 kVA loại TM.160/10.
2.8 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ
Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện trong hệ thống điện có thể hoạt động dưới ba chế độ cơ bản.
- Chế độ làm việc lâu dài (tức là chế độ làm việc bình thường)
- Chế độ quá tải (đối với một số thiết bị điện có thể cho phép quá tải đến 1,4 lần định mức)
- Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch;
Trong môi trường làm việc lâu dài, để đảm bảo độ tin cậy cho các thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện, cần chọn lựa chúng phù hợp với điện áp và dòng định mức.
Trong chế độ quá tải, dòng điện của thiết bị có thể lớn hơn dòng định mức mà vẫn đảm bảo hoạt động tin cậy nếu mức quá tải không vượt quá giới hạn cho phép Đối với tình trạng ngắn mạch, các khí cụ điện và bộ phận dẫn điện vẫn hoạt động ổn định nếu được lựa chọn đúng theo các thông số điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Tuy nhiên, khi xảy ra ngắn mạch, cần nhanh chóng loại bỏ tình trạng này để hạn chế tác hại.
Dòng điện ngắn mạch là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện Để tính toán dòng điện ngắn mạch, cần thiết lập sơ đồ thay thế và xác định điểm ngắn mạch tính toán tương ứng với tình trạng làm việc nguy hiểm nhất, đảm bảo phù hợp với điều kiện làm việc thực tế.
Tóm lại việc lực chọn đúng các thiết bị có ý nghĩa quan trọng đảm bảo cho hệ thống CCĐ vận hành an toàn tin cậy và kinh tế
2.8.1.Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp
Hình 2.4 Sơ đồ tính toán ngắn mạch
Hình 2.5 Sơ đồ thay thế tính toán trong đơn vị có tên
MBA hạ áp được xem là nguồn điện, kết nối với hệ thống cơ công suất lớn, do đó điện áp ở phía hạ áp sẽ không thay đổi khi xảy ra sự cố ngắn mạch.
Khi tính toán ngắn mạch trong mạng hạ áp, cần xem xét điện trở của tất cả các phần tử như máy biến áp (MBA), dây dẫn và cuộn sơ cấp của máy biến điện BU.
Ta có U cb =1,05.U đm = 1,05.0,38 = 0,4 (kV)
Máy biến áp có các thông số sau:
Xác định điện trở của các phần tử tính trong hệ đơn vị có tên
Xd2 = 0,07.42 = 2,94 (m) Điện trở ngắn mạch tại điểm N 1 là:
Thành phần chu kì của dòng điện ngắn mạch ba pha: n
Tra theo đường cong k xk Hình 7-21 Tr.228 sách CCĐ- NXBKH&KT
Ta có ứng với T a = 0,0071 thì k xk1 = 1,24
Dòng điện xung kích: ixk1 = 2.k xk 1 I ck 3 1 2.1,24.10261,7217,9952(kA)
Giá trị hiệu dụng cực đại của dòng điện ngắn mạch khi k xk < 1,3
Công suất ngắn mạch là:
Kết quả tính toán cho các điểm N2 và N3 được trình bày trong bảng 3.9 Bảng 2.6 cho thấy kết quả tính toán ngắn mạch 3 pha với các thông số Zk (mΩ), Ick (3) (kA), ixk (kA), I xk (kA), và Sk.
Tính toán ngắn mạch một pha
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch một pha là để kiểm tra độ nhạy của aptomat và các thiết bị bảo vệ khác Trong quá trình tính toán, cần xác định điện trở của mạch vòng bao gồm pha trung tính, điện trở máy biến áp ZBA, điện trở dây pha và điện trở dây trung tính Ztt Điện trở dây trung tính được xác định bằng điện trở dây pha, cùng với điện trở thứ tự không.
- của máy biến áp :X OBA = (0,31) .10 2,5( )
- của dây dẫn: Xodd1 = 2.Xdd1 = 2.2,7 = 5,4(m)
Tổng trở ngắn mạch một pha được tính như sau:
Z 1 P,547(m) Dòng ngắn mạch một pha tại điểm N 1 là:
( BA dd BA BA dd
Dòng ngắn mạch một pha tại điểm N3 là:
2.8.2 Chọn thiết bị phân phối phía cao áp Để chọn và kiểm tra thiết bị điện ta giả thiết thời gian cắt của bảo vệ là tk=0,5(s)
Chọn cầu chì cao áp
Chức năng của cầu chì là bảo vệ quá tải và ngắn mạch n Điều kiện chọn cầu chì cao áp là:
Theo bảng 2.25 tr.124 trong Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang (NXBKH&KT), chúng ta đã chọn kiểu cầu chì PK-10 với điện áp định mức Uđm = 10 kV và dòng định mức I đm 0(A) do công ty thiết bị điện Đông Anh sản xuất Như vậy, cầu chì cao áp đã được chọn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.
Dao cách ly, hay còn gọi là cầu dao, có chức năng chính là tách biệt phần có điện và phần không có điện, tạo ra khoảng cách an toàn cho các hoạt động sửa chữa, kiểm tra và bảo dưỡng.
CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI HẠ ÁP
Các thiết bị điện trong mạng điện áp thấp (U 21,768 = F ôđn
Thanh cái đã chọn thoả mãn yêu cầu n
Sứ đóng vai trò quan trọng trong việc làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện và cách điện giữa chúng với mặt đất Để đảm bảo an toàn, sứ cần có độ bền cao để chịu được lực điện động do dòng điện ngắn mạch và khả năng chịu đựng điện áp của mạng, bao gồm cả trường hợp quá điện áp.
Các điều kiện chọn và kiểm tra sứ:
Tra bảng 2-25 trang 640 sách CCĐ- NXBKH&KT chọn O-10-375 có
U đm = 10kV; lực phá huỷ F ph 75 (kg), do Liên Xô sản xuất
Lực cho phép lên đầu sứ:
Lực tính toán hiệu chỉnh
Sứ lựa chọn đảm bảo chất lượng
Cáp cần được chọn dựa trên điều kiện hao tổn điện áp để đảm bảo ổn định nhiệt Diện tích mặt cắt của các phần dẫn không được nhỏ hơn giá trị tối thiểu yêu cầu.
Tra bảng 8.pl.BT Tr.456 BTCCĐ -NXXBKH&KT n
Giá trị của hệ số C t của cáp lõi đồng là C t 9
Vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt Tương tự ta tính
Ta thấy Fmin2 = 19,5 mm 2 lớn hơn tiết diện đã chọn trước đây là 16mm 2
Để đáp ứng điều kiện xung lượng nhiệt cho dòng ngắn mạch, chúng ta cần chọn tiết diện cáp lớn hơn 16mm² Sau khi đối chiếu với F Min² đã tính, cáp 3x25mm² là lựa chọn phù hợp Ngoài ra, có thể sử dụng tiết diện cáp 3x16mm² đã được chọn trước, nhưng cần đặt cuộn kháng trên thanh cái 10kV của trạm biến áp (TBA).
Aptomát là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch, nổi bật với khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy và an toàn So với cầu chì, aptomat có ưu điểm vượt trội như khả năng đóng cắt đồng thời 3 pha và tự động hoá cao Mặc dù giá thành cao hơn, nhưng aptomat vẫn được sử dụng rộng rãi trong lưới điện sinh hoạt.
Dự định bố trí các aptomat bảo vệ cho các mạch như sơ đồ hình 3.1: Aptomat A0 bảo vệ lộ tổng
Aptomat A1 bảo vệ mạch điện sinh hoạt
Aptomat A2 bảo vệ mạch điện mạch điện động lực
Aptomat A3 bảo vệ trạm bơm
Aptomat A4 bảo vệ cho mỗi mạch gồm hai thang máy
Aptomat A5 bảo vệ mỗi mạch gồm hai tầng
Aptomat A6 bảo vệ cho mạch điện của mỗi tầng
Aptomat A7bảo vệ cho mỗi mạch chiếu sáng
Để bảo vệ lộ tổng, chúng ta chọn aptômat A0 loại SA603-G do Nhật Bản sản xuất, dựa trên dòng làm việc lớn nhất đã xác định ở I R4,1(A) Tham khảo bảng pl.36 trang 365 trong sách HTCCĐ - NXBKH&KT.
Với loại Aptomat loại SA603-G có dòng điện định mức là: 600(A) n
Aptomat A1 bảo vệ mạch điện sinh hoạt
Dòng điện làm việc lớn nhất của mạng điện sinh hoạt là
Tra bảng pl.3.6 Tr.356 sách HTCCĐ- NXBKH&KT ta chọn Aptomat loại SA603 - G có dòng điện định mức là 500(A)
Aptomat A2 bảo vệ mạch động lực
Theo yêu cầu ta thấy mạch động lực gồm 6 động cơ thang máy và 4 động cơ máy bơm
Trước hết ta xác định dồng định mức của các máy
Dòng định mức quy về chế độ làm việc dài hạn:
Như vậy dòng khởi động của Aptomat được xác định theo biểu thức:
Dòng mở máy lớn nhất của động cơ:
Với mạng động lực ta chọn = 3
Dòng khởi động cắt nhanh của Aptomat phải thoả mãn điều kiện:
Tra bảng pl3.5 Tr.356 sách HTCCĐ- NXBKH&KT ta chọn Aptomat loại
EA 203 -G có dòng định mức 125(A)
Aptomat A3 bảo vệ trạm bơm b b mm
Tra bảng 12.pl.BT Tr.457 sách BTCCĐ- NXBKH&KT chọn b = 2,5 (khởi động nhẹ)
Tra bảng pl3.5 Tr.356 sách HTCCĐ- NXBKH&KT ta chọn Aptomat loại EA103-G do Nhật chế tạo có dòng điện định mức là 75(A)
Chọn khởi động từ cho thang máy và trạm bơm tương tự như việc lựa chọn aptomat, với khởi động từ loại PME-211 do Nga sản xuất Tiến hành tính toán tương tự cho các mạch khác và ghi kết quả vào bảng 3.10.
Bảng 2.6 Kết quả tính toán chọn và kiểm tra thiết bị bảo vệ
Loại aptomat Dòng điện khởi động
Sinh hoạt A1 1 SA603-G 463,367 500 Động lực A2 1 EG203-G 110,78 125
Thang máy A4 3 PCB6C363 55,146 63 Nhánh lên tầng
Các tầng A6 12 PCB4C340 33,89 40 Chiếu sáng A7 2 PCB4C325 20,11 25 Khởi động từ thang máy 6 ME-231 18,32 25 Khởi động từ máy bơm 4 ME-231 16,22 25
Máy biến dòng có chức năng chuyển đổi dòng điện từ mức cao xuống mức thấp, phục vụ cho các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle và hệ thống tự động hóa Việc lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng được thực hiện dựa trên các tiêu chí ổn định điện động và khả năng chịu đựng khi có dòng điện ngắn mạch.
Biến dòng cho công tơ tổng Điều kiện chọn và kiểm tra máy biến dòng:
Dựa vào giá trị dòng điện I tổng là 4,1A, theo bảng 8-6 trong Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện 0,4 đến 500 kV của Ngô Hồng Quang, chúng ta lựa chọn máy biến dòng BD13 Máy này có điện áp định mức 0,5kV, dòng định mức phía sơ cấp 600 A, cấp chính xác 0,5% và công suất định mức phía thứ cấp là 6VA Hệ số biến dòng k i được tính là 600/5.
0 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 dòng thứ cấp khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 0,5% (I0,5% = 0,005.6 = 0,03 A)
Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất(25% phụ tải tính toán)
Dòng điện thứ cấp khi phụ tải cực tiểu là:
Vậy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu n
TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MẠNG ĐIỆN
TỔN HAO ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐOẠN DÂY TỪ TỦ PHÂN PHỐI TỔNG ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI CÁC TẦNG
Thời gian hao tổn cực đại
=(0,124+TM.10 4 ) 2 8760 = (0,124+3750.10 -4 ).8760 !81 (h) Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng
Tính toán tương tự cho các tầng 11,10,9,8,7,6,5,4,3,2 Kết quả được ghi trong bảng3.5
TỔN HAO ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐOẠN DÂY TỪ TỦ TỔNG ĐẾN CÁC THANG MÁY
Đối với thang máy thứ 6 :
Thời gian hao tổn cực đại
=(0,124+TM.10 4 ) 2 8760 = (0,124+3750.10 -4 ).8760 !81 (h) Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ tủ phân phối tổng đến thang máy thứ 6:
Tính toán tương tự cho các thang máy 5,4,3,2 Kết quả được ghi trong bảng 3.5 n
TỔN HAO ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐOẠN DÂY TỪ TỦ PHÂN PHỐI ĐẾN TRẠM BƠM
Thời gian hao tổn cực đại
=(0,124+T M 10 4 ) 2 8760 = (0,124+3750.10 -4 ).8760 !81 (h) Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm
TỔN HAO ĐIỆN NĂNG TỪ TỦ TỔNG ĐẾN MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG
Vì đường dây chiếu sáng có phụ tải phân bố đều nên tổn thất bằng 1 phần 3 so với đường dây có phụ tải tập trung a.Chiếu sáng trong nhà:
Do mạng điện chiếu sáng là một pha và có phụ tải phân bố đều nên tổn thất điện năng được xác định theo công thức sau:
Thời gian hao tổn cực đại
=(0,124+TM.10 4 ) 2 8760 = (0,124+3750.10 -4 ).8760 !81 (h) Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ tủ phân phối tổng đến mạng chiếu sáng trong nhà
Thời gian hao tổn cực đại
=(0,124+TM.10 4 ) 2 8760 = (0,124+3750.10 -4 ).8760 !81 (h) Tổn thất điện năng trên đoạn dây từ tủ phân phối tổng đến mạng chiếu sáng ngoài trời
Sau đây là bảng tính toán số liệu cụ thể n
Bảng 3.5 Kết quả tính toán tổn thất trong mạng điện
TT Đoạn dây l(m) P(kW) Q(kVAr) r 0 x 0
Tổng tổn hao công suất trong mạng điện P = 9,78438 (kW) và Q 2,40701(kVAr)
Tổng tổn thất điện năng trong tất cả các đoạn dây là A d !339,72 (kWh)
Tổn thất trong máy biến áp A BA 157,32(kWh)(Đây là kết quả tính toán ở năm cuối chu kì tính toán của phương án 1, bảng 3.7)
Tổng điện năng tiêu thụ trong năm :
Tỷ lệ tổn thất điện năng:
