Bài tập lớn thiết kế cấp điện cho một xã nông nghiệp mới

Hiện nay, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra rất mạnh mẽ ở nước ta. Muốn thực hiện được mục tiêu đó, chúng ta phải thúc đẩy và phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn: Cơ khí, Điện Điện tử, Công nghệ thông tin… Trong đó ngành Điện đóng một vai trò rất quan trọng trong ngành kinh tế quốc dân và đời sống của người dân . Nó đảm nhiệm việc cung cấp điện cho hầu hết các ngành trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế, ngoài ra sử dụng điện cùng với các thiết bị điện phục vụ nhu cầu cho cuộc sống của người dân, sẽ giúp nâng cao đời sống của người dân hơn.

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra rất mạnh

mẽ ở nước ta Muốn thực hiện được mục tiêu đó, chúng ta phải thúc đẩy và pháttriển một số ngành công nghiệp mũi nhọn: Cơ khí, Điện - Điện tử, Công nghệthông tin… Trong đó ngành Điện đóng một vai trò rất quan trọng trong ngànhkinh tế quốc dân và đời sống của người dân Nó đảm nhiệm việc cung cấp điệncho hầu hết các ngành trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế, ngoài ra sử dụng điệncùng với các thiết bị điện phục vụ nhu cầu cho cuộc sống của người dân, sẽ giúpnâng cao đời sống của người dân hơn

Sau thời gian học tập, nhóm em được giao nhiệm vụ thiết kế cấp điện chomột xã nông nghiệp Bằng kiến thức bài giảng của môn thiết kế cung cấp điện,cùng các môn học điện khác và sự hiểu biết thực tế, nhóm em đã cùng nhau cốgắng để lập ra phương án cấp điện hợp lí, phù hợp cho quá trình sinh hoạt và sảnxuất của một xã nông nghiệp

Mặc dù, đã cố gắng hết sức trong quá trình làm bài thiết kế, nhưng dokiến thức chưa vững và còn ít kinh nghiệm thực tế nên sẽ có nhiều thiếu sóttrong bài thiết kế này Vì vậy, nhóm em rất mong các thầy cô chỉ bảo và giúp đỡnhóm để nhóm bổ sung được những thiếu sót và hoàn thiện kiến thức ngành họchơn

Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã tạo điều kiện và giúp

đỡ nhóm em hoàn thành bài thiết kế này

Trang 2

PHẦN 1: THUYẾT MINH

Chương 1 : Phụ tải tính toán.

1.12 Phụ tải thủy lợi.

Lượng nước cần tiêu của trạm bơm trong 3 ngày (= 72 h) là 550.103 m3.Một giờ cần tiêu được lượng nước là:

550.10 3

72 = 7638.89 m3/h

Dự định đặt 3 máy bơm 75 kW với lượng nước bơm 3000 m3/h

Kiểm tra lại mức tiêu nước của 3 máy bơm trong 3 ngày

Trong 3 ngày 3 máy tiêu được :

3 3000 72 = 648.103 m3

¿ 550.103 m3.Vậy có thể đặt 3 máy 75 kW cho trạm bơm

Trong những ngày ngập úng các máy bơm làm việc hết công suất

Phụ tải tính toán của thủy lợi là:

kt = 0,85 : hệ số tải của từng máy bơm

Hệ số công suất của trạm bơm : cos α = 0.8

Công suất tiêu nước:

P tn= 1 0.85 (75 + 75 + 75) = 191,25 kW

Trang 3

1.13 Phụ tải chăn nuôi.

Trại chăn nuôi có 600 đầu lợn, diện tích chuồng trại S = 600 m2

Sử dụng 1 máy nghiền thức ăn công suất 14 kW

Sử dụng máy thái rau cỡ 1,7 kW mỗi máy phụ vụ được 200 đầu lợn

Sử dụng máy rửa chuồng trại công suất 2,8 kW mỗi máy phục vụ được

Trang 4

Phụ tải tính toán của chăn nuôi :

Phụ tải tính toán cho chăn nuôi đặt n máy

kt = 0,9 : hệ số tải của từng máy chăn nuôi

Công suất chiếu sáng : P cs = P0 S

Trạm xay xát có 2 máy , công suất mỗi máy là 10kW

Phụ tải tính toán cho trạm xay xát n máy

Trang 5

S xx = P xx

cos α = 0,8519 = 22,35 kVA

1.15 Phụ tải bách hóa.

Diện tích của khu bách hóa là : 250 m2

Hệ số công suất của bách hóa : P0 bh = 20 W/m2

Phụ tải cho bách hóa :

Trang 6

1.19 Phụ tải sinh hoạt của các thôn.

Hệ số công suất của thôn : P0 = 0,5 kW/ hộ

Phụ tải sinh hoạt cho làng xã :

Trang 8

Hệ số công suất chiếu sáng công cộng là : P0 = 5 W/m.

Chiều dài trục đường chính : 3150 m

Phụ tải chiếu sáng công cộng :

S tt ∑ = Stl + Scn+ Sxx+ Sbh+ Sxã+ Stx+ Strh+ Ssh+ Scs = 239,66 + 37,27 + 22,35 + 5,88 + 28,23 + 1,53 + 6,17 +764,71 +18,53

=1124,33 kVA

Chương 2 : Xác định sơ đồ cấp điện.

2.1 Đặt vấn đề.

Trang 9

Xác định phương án cấp điện là một vấn đề hết sức quan trọngtrong quá trình thiết kế, bởi nó ảnh hưởng đến quá trình vận hành ổn định

và thuận tiện cho việc sử dụng điện cho các thôn xóm Sự phân bố hợp lícủa các trạm biến áp sẽ giảm được chi phí trong truyền tải và phân phốiđiện cho khu vực yêu cầu

Một xã nông nghiệp thường có những đặc trưng phụ tải như sau :bơm tưới hoặc tiêu, trại chăn nuôi, trường học, trạm xá, trạm xay xát thócgạo hoặc nghiển thức ăn, cửa hàng bách hóa, các hộ dân cư Khi thiết kếcấp điện cho xã cần lưu ý mấy điểm sau:

+ Bán kính cấp điện trên các đường trục hạ áp l ≤ 500m để đảmbảo chất lượng điện áp

+ Trạm bơm nên đặt biến áp riêng, trường hợp công suất trạm bơmquá nhỏ có thể kéo điện hạ áp tới nhưng phải kiểm tra độ sụt ápkhi khởi động động cơ

+ Nên đặt công tơ 100% cho các hộ gia đình vả công tơ được tậpchung đặt trên các cột

+ Cần đảm bảo hành lang an toàn đường điện, tránh cây cối va đậpvào đường điện khi có mưa bão

+ Cần thực hiện nối đất lặp lại cho ĐDK – 0,4 kV

+ Cần chú ý khoảng cách cột, độ võng, khoảng cách an toàn và tiếtdiện dây tối thiểu theo quy phạm

Đề án thiết kế hệ thống cấp điện cho một xã nông nghiệp (có mặtbằng cho hình bên dưới ) Nguồn điện là đường dây trên không 35 kV củahuyện cách xã 3km

Trang 10

Hình 2.1 : Sơ đồ mặt bằng của xã nông nghiệp.

2.2 Phương án cấp điện.

Vì là khu vực nông thôn, mức cấp điện thuộc lại 3, chỉ cần mộttrạm biến áp trên một khu vực và căn cứ vào trị số công suất tính toáncho từng khu vực, vị trí mặt bằng địa lí ta có hai phương án cấp điện cho

Trang 11

 Chọn MBA của ABB hoặc Công ti thiết bị Điện Đông Anh sảnxuất với công suất 250 kVA, điện áp 35/0,4 kV.

+ Đặt 1 trạm biến áp T3 cho thôn 2, trại chăn nuôi, trạm xay xát

Têntrạm Loại

Trang 13

+ Đặt 1 trạm biến áp T3 cho thôn 1, bách hóa , trụ sở xã, trạm xá, trường học.

Têntrạm Loại

Trang 14

Đặt 1 trạm biến áp T5 cho

Hình 2.2.2 : Sơ đồ đặt trạm biến áp cho phương án 2

2.3 Đánh giá lựa chọn phương án cấp điện tối ưu.

Với phương án cấp điện 1 thì cần tới 5 trạm biến áp để phân phốicấp điện cho xã, phương án cấp điện 2 thì chỉ cần 4 trạm biến áp để phânphối cấp điện cho xã

Trang 15

I = S tt

√3 U= 1124,33

√3 35 = 18,54 (kA)Với dòng điện này, dù xác định tiết diện theo phương án nào đều rất bé Vậy chọn dây AC với tiết diện tối thiểu : AC – 35 có ro = 0,85 (Ω/km), xo = 0,4 (Ω/km)

- Tính tổn thất trên hệ thống đường dây

 Tổn thất trên cáp L1:

Công suất trên cáp L1: S = 941,97 + j 613,85 kVA

Cáp L1có chiều dài 600 m điện trở r0=0,85 Ω/km,km, x0 =0,4Ω/km,km

Tổn thất công suất tác dụng trên cáp:

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

= 941,972+ 613,852

35 2 0,4 0,6 = 247,66 VArTổn hao điện áp:

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 1031,93.0,85.0,6+247,66.0,4 0,635 = 16,73 V

Trang 16

Tổng công suất của cả hai trạm T2, T3 và T4 là: S = 801,22 + j 515,08 kVA

Chiều dài dây cáp L2 là 400 m có r0 = 0,85 Ω/km,km, x0 = 0,4 Ω/km,km

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

= 801,222+ 515,082

352 0,4 0,6 = 177,75 VArTổn hao điện áp:

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 801,22.0,85.0,4 +515,08.0,4 0,435 = 10,14 V

Tổng công suất của trạm T2 là: S = 185,55 + j 114,96 kVA

Chiều dài dây cáp L3 là 200 m có r0= 0,85 Ω/km,km, x0 = 0,4 Ω/km,km

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

Trang 17

= 185,55

2

+ 114,962

352 0,85 0,2 = 6,61 WTổn hao công suất phản kháng :

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

= 185,552+ 114,962

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 185,55.0,85.0,2+114,96.0,4.0,235 = 1,16 V

Tổng công suất của trạm T4 là: S = 125 + j 121,13 kVA

Chiều dài dây cáp L4 là 400 m có r0=0,85 Ω/km,km, x0 =0,4Ω/km,km

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 1252+ 121,132

35 2 0,85 0,4 = 8,4 WTổn hao công suất phản kháng :

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l = 125

2 + 121,13 2

352 0,4 0,4 = 3,95 VAr

Trang 18

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l = 415,67

2 + 276,18 2

Trang 19

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 191,852+ 143,432

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l = 191,85

2

+ 143,432

Tổng công suất phụ tải của trạm T1 là: S tt=174,06 kVA

Thông số của máy biến áp T1:

BA 180 – 35/0,4 180 35/0,4 0,58 3,15 4,5 8

Trang 20

Tổn hao công suất:

Tổn hao dọc trục ∆P0 = 0,58 (kW)

Tổn hao ngang trục:

∆P = ∆PN (Stt

Sđm)2= 3,15 (174,06180 )2 = 2,94 kWTổn hao công suất phản kháng:

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1008 180 = 14,4 kVAr

 Trên trạm T2:

Tổng công suất phụ tải của trạm T2 là: Stt= 218,28 kVA

Thông số của máy biến áp T2

BA 250 – 35/0,4 250 35/0,4 0,68 4,1 4,5 8Tổn hao công suất:

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1008 250 = 20 kVAr

Trang 21

BA 315 – 35/0,4 315 35/0,4 0,8 4,85 4,5 6,5Tổn hao công suất:

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1006,5 315 = 20,47 kVAr

Trang 22

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1008 250 = 20 kVAr

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1008 250 = 20 kVAr

Tổng tổn hao cho phương án 1 :

Trang 23

Tổng tổn hao trên dây cáp Tổng tồn hao trên máy biến áp

Công suất trên cáp L1: S = 941,97 + j 613,85 kVA

Cáp L1có chiều dài 700 m điện trở r0=0,85 Ω/km,km, x0 =0,4Ω/km,km

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 941,972+ 613,852

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

= 941,972+ 613,852

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 1031,93.0,85.0,7+247,66.0,4 0,735 = 19,52 V

Trang 24

Tổng công suất của cả hai trạm T2, T3 và T4 là:

S = 651,22 + j 422,12 kVA

Chiều dài dây cáp L2 là 500 m có r0 = 0,85 Ω/km,km, x0 = 0,4 Ω/km,km

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 651,222+ 422,122

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

= 651,222+ 422,122

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 651,22.0,85.0,5+ 422,12.0,4 0,535 = 10,31 V

Chiều dài dây cáp L3 là 400 m có r0= 0,85 Ω/km,km, x0 = 0,4 Ω/km,km

Trang 25

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 235,552+ 145,942

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l = 235,55

2

+ 14 5 ,9 42

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l

Trang 26

= 415,67

2

+ 276,182

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 415,67 0,85 0,5+276,18.0,4 0,535 = 6,62 V

∆P0 = P2U+2Q2 r0 l

= 191,852+ 143,432

∆Q0 = P2+Q2

U2 x0 l = 191,85

2

+ 143,432

∆U = P r0 l+Q x0.l

U

= 191,85.0,85 0,35+143,43.0,4 0,3535 = 2,2 V

Trang 27

- Tổn thất trên trạm biến áp.

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1006,5 400 = 26 kVAr

Tổng công suất phụ tải của trạm T2 là: Stt= 260,5 kVA

Loại máy Sđm, UC / UH P0 PN UN I0

Trang 28

(kVA) (kV ) (kW) (kW) (%) (%)

Tổn hao dọc trục ∆P0 = 0, 8 (kW)

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1006,5 315 = 20,47 kVAr

Tổng công suất phụ tải của trạm T3 là: S tt=277,1kVA

∆P = ∆PN (Stt

Trang 29

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1006,5 315 = 20,47 kVAr

Thông số của máy biến áp T4 :

∆P = ∆PN (Stt

∆Q = I0 %

100 Sđm = 1008 250 = 20 kVAr

Tổng tổn hao cho phương án 2 :

Tổng tổn hao trên dây cáp Tổng tồn hao trên máy biến áp

∆ P ∑ (kW) ∆ Q ∑ (kVAr) ∆ U ∑ (V) ∆ P0 (kW) ∆P (kW) ∆Q (kVAr)

 Ta thấy phương án hai có tổng tổn thất công suất nhỏ hơn phương

án một vậy ta lựa chọn phương án hai

Trang 30

Kết luận : lựa chọn phương án hai để cấp điện cho xã nông

nghiệp

Vì điều kiện nông thôn cho phép các TBA đều dùng loại bệt, MBAđặt trên bệ xi măng ngoài trời, tủ phân phối đặt trong nhà xây bằng mái,tramk có tường bao quanh

Phía cao áp các trạm dùng thiết bị bảo vệ là cầu chì tự rơi và chốngsét van, phía hạ áp đặt tủ phân phối trong đó có aptomat tổng và cácaptomat nhánh

Chương 3 : Lựa chọn các thiết bị cấp điện

3.1 Đặt vấn đề:

Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị trong sơ đồ cấp điện là mộtphần quan trọng của thiết kế hệ thống điện Dựa trên số liệu về tính toánngắn mạch, sẽ chọn được thiết bị phù hợp với mạng điện thiết kế, đảmbảo hệ thống hoạt động an toàn và chính xác

Mục đích của tính toán ngắn mạch là kiểm tra điều kiện ổn địnhđộng và ổn định nhiệt của thiết bị, dây dẫn được chọn khi có ngắn mạchtrong hệ thống Trong thực tế, ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất vìvậy người ta căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn các thiết

bị điện

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp, do không biết cấu trúc cụ thểcủa hệ thống điện quốc gia, nên cho phép tính gần đúng điện khángcủa hệ thống thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn vàcoi hệ thống có công suất vô cùng lớn Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn vàcác khí cụ điện cần tính toán hai điểm ngắn mạch sau :

Trang 31

N1, N2 : điểm ngắn mạch phía cao áp các trạm biến áp trung gian

để kiểm tra cáp và thiết bị cao áp của trạm

IN1 = U tb

√3√3,222+(0,54 +2,8)2 = 4,5 kA

Trang 32

- Lựa chọn dây dẫn theo Jkt

 Căn cứ vào trị số Tmax ta tra bảng tìm ra Jkt

 Nếu đường dây cáp cấp điện cho các phụ tải có Tmax khác nhau

ta phải tính giá trị Tmaxtb:

Trang 33

Chú ý: Phương pháp này chỉ áp dụng cho mạng cao áp và trung áp

ở đô thị và khu công nghiệp

+ Lựa chọn dây cáp theo tổn hao điện áp∆Ucp

 Cho một giá trị x0 xác định được tổn hao điện áp phản kháng:

∆Ux=x0.L.Q

Uđm

Trang 34

∆Ur = ∆Ucp - ∆Ux

 +Xác định tiết diện dây dẫn F:

+ Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện dòng phát nóng

 Xác định dòng điện tính toán của dây dẫn I tt

 Lựa chọn dây dẫn theo công thức:

Trang 35

k1 k2 Icp ≥ IkđnhA

1,25 IđmA1,5

+ Chọn dây dẫn loại AC – 35, tiết diện 35 mm2

Chiều dài của tuyến dây cao áp từ trạm biến áp trung gian 110/35

kV về đến trạm biến áp đầu tiên của xã là 5 km

 Kiểm tra theo tổn thất điện áp:

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	542,56 KB