Đồ án Cung cấp điện thiết kế mạng điện

Để đẩy mạnh sụ phát triển về kinh tế đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng ở khu vực nông thôn hiện nay thì yêu cầu đặt ra đối với ngành điện chúng ta là chúng ta phải thiết kế, cung cấp điện cho các khu vực đó một cách hợp lý, mang lại hiểu quả kinh tế cao và làm giảm chi phí việc đầu tư. ĐỒ án này đề cập đến việc thiết kế mạng điện ở một khu vực dân cư. Mời các bạn tham khảo .

Lời nói đầu

Hiện nay do nhu cầu sử dụng diện ngày càng tăng khôngchỉ đối với những khu có công nghiêp phát triển nh đô thị ,thànhphố ,thị xã mà ngay cả những khu vực nông thôn nhu cầu sử dụng

điện cũng ngày càng nhiều Để đẩy mạnh sự phát triẻn về kinh tế

đáp ứng nhu cầu sử dụng điên ở khu vực nông thôn hiện nay thìyêu cầu đạt ra đối với ngành điện chúng ta là chúng ta phải thiết

kế cung cấp điện cho các khu vực đó một cách hợp lý , mang lạihiệu quả kinh tế cao và làm giảm chi phí đầu t Viêc thiết kế ở

đây chính là chúng ta phải tiến hành lắp đặt một hoăc hai trạmbiến áp cho khu vực với số lợng máy phù hợp , tuỳ theo khu đặcdiểm về địa hình và dân c ở khu vực đó đảm bảo đủ côngsuất để có thể đáp ứng cung cấp điện cho toàn khu vực Sự cầnthiết của công trình này chính là nhằm phục vụ sản suất chocác nghành nh nông nghiệp , tiểu thủ công nghiệp , dịch vụ vàsinh hoạt của khu dân cự tại khu vực đó

Đối với nông nghiệp thì hiện nay do khoa học phát triẻn nênviệc ứng dụng các loại máy móc mới vào trong nông nghiệp ngàycàng tăng nh : Các trạm bơm nớc phục vụ cho viêc tới tiêu, các máychế biến nông sản , máy chế biến thức ăn gia súc kéo theo đó

là việc sử dụng điện vào trong nghành đó cũng ngày một giatăng

Đối với nghành tiểu thủ công nghiêp và dịch vụ thì điệnnăng cung cấp nhằm phục vụ cho các nhà máy, xởng cơ khí, xởngmộc …

Ngoài hai ngành chính trên thì việc cung cấp điện cho sảnsuất và sinh hoạt của nhân dân cũng là một nhu cầu thiết yếu

Do đời sồng nhân dân ngày càng đợc nâng cao nên các dịch vụ

và công trình công cộng cũng mọc lên ngày càng nhiều nh bệnhviện, trờng học , nhà văn hoá, uỷ ban nhà trẻ và thắp sáng sinhhoạt cho nhân dân

Việc thiết kế này phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, manglại hiệu quả kinh tế cao cho nghành điện Do vậy mà hiện nay sựphát triền của ngành điện cũng kéo sự phát triển của các nghànhkhác và ngợc laị các ngành khác có phát triển thì ngành điện mớiphát triền đợc

Đồ án này gồm bẩy chơng :

ChơngI: Khảo sát địa bàn thiết.

ChơngII: Tớnh toỏn tiết diện dõy d ẫn

ChơngIII: Tớnh toỏn bố trớ kết cấu đường dõy hạ ỏp

ChơngIV: Tớnh toỏn ngắn mạch và chọn thiết bị

ChơngV: Tớnh toỏn nối đ ất b ảo v ệ đo lường

ChơngVI: Tớnh toỏn cơ khi đường dõy

ChơngVII: Hạch toán giá thành mạng điện.

ChơngI

Khảo sát địa bàn thiết kế.

Trớc khi thiết kế ta cần tìm hiẻu về đặc điểm địa hình , khíhậu, kinh tế xã hội và điều kiện dân c của địa bàn thiết kếcần thiết kế Dới đây là một số nhận xét về phần thiết kế cungcấp điện cho cụm dân c

Cụm dân c cần thiết kế là hoàn toàn mới

+ Dân c tha thớt , phân bố rải rác đều ở các khu vực

+ Địa hình phức tạp gồm có ruộng ao, sông hồ và rừng trồng

đặc biệt là diện tích ruộng chiếm nhiều, đó là khu cực cầnthiết phải đặt nhiều máy bơm nên tiêu thụ một lợng điện năngtơng đối lớn so với các khu vực khác

+ Có nhiều truc đờng giao thông chính thuận tiên cho viẹc kéo

điện về khu vực này

Khu vực này có ba loại phụ tải: Bao gồm phụ tải dịch vụ, phụ tải

động lực, và phụ tải chiếu sáng Trong ba loai phụ tải đó thìphụ tải động lực chiếm nhiều hơn hai loại phụ tải kia

AO AO

+Díi ®©y lµ b¶ng tæng hîp phô t¶i cña khu vùc cÇn thiÕt kÕ

Phần II: Tí nh toán thiết kế.

1- Lập bảng công suất cho các phụ tải

Nhận xét:

Khu vực cần thiết kế có nhiều loại phụ tải khác nhau với tínhchất của các phụ tải khác nhau Măt khác đây lại là một khu vực códiện tích rộng lớn do vậy để đảm bảo cung cấp điện một cáchhợp lý cho cả khu vục thì ta nên phân chia khu vc thiết kế thànhhai khu vực khác nhau và tiến hành đặt mỗi khu vực một trạmbiến áp

Việc chọn số máy cho mỗi trạm phải dựa vào công suất tínhtoán của mỗi trạm đó Do vậy trớc tiên ta đi tính toán công suấtcủa các điểm tải ở từng khu vực nh sau:

Tính sơ bộ công suất ngày và đêm theo công thức sau:

KĐTN Là hệ số đồng thời ban ngày

N : là số hộ gia đình của phụ tải ban ngày

- Chọn một hệ truc toạ độ OXYnh hình vẽ dới đây, trong đó

ta lấy điểm O làm tâm toạ độ

- Giá trị công suất và phụ tải các nhánh đợc ghi nh bảng dới

đây:

Trong đó các nhánh (1+2+3) do trạm I cấp đến , nhánh(4+5+6+7) do trạm II cấp

a- Lập bảng công suất và vị trí phụ tải khu vực I

i i S

X S

1

1

* ; Yi =





n i

n

i i S

Y S

1

1

*

Trong đó : (Xi,Yi) là vị trí của trạm biến áp

Xi hoành độ các điẻm tải thứ i

Yi tung độ các điểm tải thứ i

Si công suất các điểm tải thứ i

Khi tính với giá trị phụ tải ban ngày ta đợc Xn , Yn Khi tính với giátrị phụ tải ban đêm ta đợc Xđ, Yđ Kết quả ghi trong bảng dới

3 21878 39507.5 17350.64 29892.58 48.55 36.086Tæng 172338 101448.8 110943.4 78887.79 171.4 121.944

B¶ng tæng hîp c«ng suÊt cña nh¸nh IV

Sau khi tính toán ta xác định đợc toạ độ dặt trạm biến áp khuvực II là:

317 

= 386,76

XII = 539,32 YII = 386,76

3 Tæng hîp c«ng suÊt c¸c tr¹m theo ph¬ng ph¸p sè gia.

Do S (S NI, S§I) = SNI = 94,47 (KVA) nªn ta lÊy Stt = SNI =94,37(KVA)

Bảng tính công suất của trạm II.

6.4 8 N4 1.5 2.94 4.45 7.02 7.00 1.95 1.20 4.16 2.64 N6 32.11 6.08 35.59 10.12 N4 1.5 2.94 5.26 8.69 N5 1.88 3.68 5.19 5.17 N4 1.5 2.94 36.40 11.79 N7 2.45 4.8 6.64 11.52 N3 1.20 2.35 5.83 6.48 N3 1.2 2.35 37.04 13.11 N7

6 15.2 29.8 19.19 36.98 Nh6 Stttn Stttn Stthn Stthđ N5 1.875 3.68 38.08 15.23 N6 2.1 4.12 20.36 39.38 9 30.50 2.50 N6 2.1 4.12 39.25 17.63 N3 1.2 2.35

21.0 0

40.6

1.6 7

30.9

4 3.41 N5

1.87 5

3.6 8

40.2 8

19.7 5

22.5 9

41.8

4.1 2

32.1

1 6.08 N8 2.6

5.1 0

41.7 5

22.7 6 N4 1.5 2.94 23.40 43.47

Công suất chiếu sáng đờng là So = 2,5 (KW/Km ).Vậy công suất

chiếu sáng đờng của khu vực II là: Scs = So* (l4 + l5 + l6 +l7)

4 Chọn máy biến áp cho các trạm.

4.1.1 Chọn máy biến áp cho khu vực I:

Ta thấy : Stt = SNI = 94,37(KVA) Để đảm bảo cung cấp

điện cho khu vực I ta nên ở khu vực I một trạm biến áp với 1 máybiến áp có công suất Sn> Stt/1,4 với các thông số nh sau:

+ Cấp điện áp của máy biến áp là: Un = 22/ 0,4 kv+ Công suất định mức của máy :

+Công suất của máy phảI thoả mãn điều kiện: Sđm ≥ Stt

+ Do đó ta chọn máy niến áp có công suất Sđm = 100 kva

điện áp 22/0,4 kv

+ Loại máy: 100-22/0,4

+ Nhà sản suất: Do ABB chế tạo

+ Kiểu trạm: Kiểu treo

+ Kích thớc: Dài – Rộng – Cao = 900 – 730 – 1365 mm

+ Trọng lợng: 630 kg

+ Ta có bảng các thông số của máy biến áp nh sau:

Sn(KVA) Điện áp(KV) Δpo(KW) ΔPk(KW) Uk% Ik%

Máy biến áp này thuộc loại máy biến áp ba pha hai cuộn dây,doABB chế tạo

4.1.2 Chọn máy biến áp cho khu vực II:

Tơng tự nh khu vực I với công suất tổng là 65,236(KVA) , tacũng nên đặt ở khu vực II một trạm biến áp với một máy biến áp cócông suất thoả mãn điều kiện Sn>Stt/1,4 để đảm bảo cung cấp

điện cho toàn khu vực Máy biến áp đợc chọn có các thông số cho

nh bảng trên

+ Cấp điện áp của máy biến áp là: Un = 22/ 0,4 kv+ Công suất định mức của máy :

+Công suất của máy phảI thoả mãn điều kiện: Sđm ≥ Stt

+ Do đó ta chọn máy niến áp có công suất Sđm = 100 kva

điện áp 22/0,4 kv

+ Loại máy: 100-22/0,4

+ Nhà sản suất: Do ABB chế tạo

+ Kiểu trạm: Kiểu treo

+ Kích thớc: Dài – Rộng – Cao = 900 – 730 – 1365 mm

+ Trọng lợng: 630 kg

+ Ta có bảng các thông số của máy biến áp nh sau:

+ Máy biến áp này thuộc loại máy biến áp ba pha haicuộn dây, doABB chế tạo

Sn(KVA

) Điệnáp(KV) Δpo(KW) ΔPk(KW) Uk% Ik%

Tổng vốn trạm(đ).

4.2.1 Chọn kiểu trạm và nguồn cung cấp cho hai trạm:

- Căn cứ vào địa hình và công suất của máy biến áp ta chọntrạm biến áp kiểu treo.Tất cả các thiết bị phân phối và máybiến áp đợc treo trên cột hình chữ vi, kiểu trạm này tiếtkiệm đợc diện tích và đảm bảo đợc an toàn trong vậnhành

- Thiết bị phân phối phía thứ cấp thờng đợc mắc trong các

tủ phân phối đợc chế tạo bằng thép tấm Trong tủ có bố trícác thiết bị nh : thanh cái ,áp tô mát , cầu dao máy biếndòng ,các thiết bị đo lờng, thiết bị bảo vệ , thiết bị điềukhiển

- Nguồn cung cấp cho trạm là thanh cái 22KV, thanh cái 22KVlại đợc cấp điện bởi một trạm trung gian phía trớc nó

- Chọn đờng dây nối từ máy biến áp cấp cho các lộ là đờngdây 3 pha 4 dây do phụ tải có cả phụ tải pha nh phụ tảisinh hoạt và phụ tải 3pha nh phụ tải động lực

Sơ đồ nguyên lý của trạm

Trong đó: 1- Đờng dây cao áp 7- Tủ điện 2- Chống sét van 8- Các đồng hồ đo 3- Cầu chì tự rơi 9- Aptômát tổng.

4- Máy biến áp 10- Thanh cái

5- Cáp 11- Aptômát nhánh.

6- Máy biến dòng 12- Dây ra

4.2.3 Xây dựng đờng dây tải điện trên không và cáp ngầm

Đặc điểm của đờng dây tảI điện:

Đờng dây truyền tảI hay phân phối điện năngtheo các dây dẫn

đặt trong không gianvà đợc cố định bằng các xà, các sứ cách

điện và phụ kiện với các trụ đỡ hoặc các công trình nh là cầu,cầu vợt vv… đợc gọi là đờng day tảI điện trên không Việc thiết kế , quy hoạch và xây dựng phảI tuân theo các quychuẩn quy phạm xây lắp trạm điện và đờng dây tải điện

Các thành phần cơ bản của đờng dây tải điện trên không : Bao gồm các kết cấu trụ đỡ (cột , tháp và móng ),xà ,dây dẫn ,

sứ cách điện và các phụ kiện cảu đờng dây Ngoài ra nó còn baogồm các thiết bị bảo đảm việc cấp điện liên tục cho các hộ dùng

điện và vận hành bình thờng đờng dây Những thiết bị đó làdây nối đất, các bộ chống sét, các phụ kiện cho phục vụ.Tại cáccột đầu ngõ ta đặt các cầu dao đầu tuyến dây mỗi ngõ ,mỗingõ dài 40m

Với Tmax = 4500h; Tra bảng Jkt = 1,1

Ta chọn tiết diện dõy dẫn khụng thay đổi trờn cả chiều dài đường dõy:

2 2 1

.3

L L

L S L S U

(02,35

,252,0

236,65

*52,0606,159

*5,222

3

mm F

Hao tổn điện ỏp thực tế trờn đường dõy:

Với cosφtbi =





n i

n

i i

S S

là hệ số công suất trung bình của máy biến áp

và cũng là hệ số công suất trên thanh cáI 22KV Ta tính đợc ở trạm

193,0.236,65.63,072,0.236,65.78,0925,0.606,159.65,045,3.606,159.76,0

V U

X Q R



= 40(V) > 24,5(V)Như vậy dõy dẫn ta chọn thỏa món

I- Phần hạ ỏp.

A- Phương phỏp chung tớnh toỏn ti ết di ện h ạ ỏp

Phần hạ ỏp ta chọn mỗi lộ ra của trạm biến ỏp cú cựng tiết diện Xỏc định tiết diện

dây dẫn theo hao tổn điện ỏp cho phộp:

acp U U

l P F



.7,31

mm

m A





+ Xác đinh công suấtt phản kháng trên các nhánh Qtti = P*tgφ

+ Xác định chiều dài các đoạn tải Li(km), sau đó tính tổng

n

i i

S S

là hệ số công suất trung bình của máy biến áp

và cũng là hệ số công suất trên thanh cáI 22KV Ta tính đợc ở trạm

+ Xác định ∆UP theo công thức sau:

∆UP =

n

i i o U

L Q x

a

Đối với mỏy biến ỏp của khực I ta cú :

\ Ua% =2,05* 100

100 = 2,05%

Up % = (42  2,052)= 3,43%

∆UBAI = 100

37,94(2,05*0,76+3,43*0,65) = 3,57(%) Tương tự ta tớnh được hao tổn trong mỏy biến ỏp ở trạm khu vực II là:

∆UBAII = 100 (2,05*0,78 3,43*0,63) 2,453

236,65





(%) Phõn chia hao tổn cho phộp của mạng 0,4KV và mạng 10KV

Thụ điện xa nhất là N5,cỏch mỏy biến ỏp một khoảng là 800(m), thụ điện gần nhất

là phụ tải 4 cỏch mỏy biến ỏp một khoảng là 80(m)

Ta cú : 0 , 4

22

CP

CP U

C H

n

n L U

L U

*10

8,0

*4,0

= 0,346 Mặt khỏc ta lại cú : ∆UCP22 + ∆UCP0,4 = ∆Vtc + ∆Vba + ∆Vt - ∆Ucpba

= 0+(-3,57)+5-(-7,5)=8,93(%)

Giải hệ phơng trình:∆UCP22 + ∆UCP0,4 =8,93

0 , 4

22

CP

cp U

U





= 0,346 => ∆UCP22 = 2,296(% ) ; ∆UCP0,4 = 6,634(%)

Kiểm tra độ lệch điện ỏp tại thụ điện xa nhất ứng với chế độ tải Min

=> ∆VTĐminI = ∆Vtc+∆Vba+ ∆Vt +∆Ucpba +∆Ucp10+∆Ucp0,4 = 0 - 0,893 - 0,574 + 0 + 5 = 3,533 (%)<7,5%

Thoả món điều kiện độ lệch cho phộp tại thụ điện xa nhất khi phụ tải đạt cựctiểu

Tớnh tương tự ta cú kết quả như bảng trờn với mỏy biến ỏp ở khu vục II Với thụ

điện xa nhất là phụ tải 1 cách biến áp 800(m) , phụ tảI gần nhấtcách biến áp là 640(m)

Kiểm tra độ lệch điện áp tại thụ điện xa nhất ứng với tảI min trạmII

+ Từ đó ta tính U acp [U cp] U cp

+ Vậy tiết diện của dây dẫn tính nh sau:

acp U U

l P F





Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn bằng cách tính ΔUtt, sau đó so sánh với ΔUcp.

Nếu ΔUtt< ΔUcpthì ta chấp nhân kết quả tính tiết diện trên , ngược lại ta phải tăng

tiết diện lên thêm một cấp nữa rồi lập lại bước tính như ban đầu và kiểm tra lại ΔUtt

22.2 65

20.8

2.501 4

N9 2.93 5.733 0.51 2.574 1.389 0.88 0.91 32.2 7.14 10 21.6 0.216

5 18.5 13 1.42 13.505 12.644 0.73 0.76 44.1 17.32 110 29.54 3.2494

1 N10 3.25 6.37 0.51

2.86 0

0.303 8

2.231 6

12.6

1.517 3

1.727 2

0.089 1

N2 0.85 1.666 0.51 0.748 0.404 0.88 0.91 2.32 4.59 100 1.09 0.109

6 14.5 5 2.90

10.5 85

3 2.8 2 1.40

2.12 8

1.82

0 0.76 0.8 33 21.2 70

21.0 6

1.474 2

2 3.9 2.8 1.39

2.96 4

3.373 5

1.32 0

0.71

2 0.88 0.93

5.26 3

10.5

65 85

2.75

4 0.234 0.394 N7 2.45 4.80

2 0.51 2.156 1.164 0.88 0.93 6.640 13.390 0 3.375 0.000 0.000N76 15.2 29.792 0.51 13.376 7.220 0.88 0.93 19.193 38.230 80 9.158 0.733 1.351 N6 2.1

4.11

6 0.51

1.84 8

0.99

7 0.88 0.93

20.3 61

40.6

27 50

9.68

4 0.484 0.896 N3 1.2 2.352 0.51 1.056 0.570 0.88 0.93 21.002 41.945 40 9.973 0.399 0.739

3 2.8 2 1.40 2.128 1.820 0.76 0.82 22.590 43.053 70 10.975 0.768 1.202 N4 1.5 2.94 0.51

1.32 0

0.71

2 0.88 0.82

23.4 04

44.7 26

21 0

11.3

42 2.382 4.325 N2 8.5

1.66

6 5.10

6.20 5

5.80

9 0.73 0.78

28.6 02

45.6 37

11 0

14.8

04 1.628 2.297 N4 1.5 2.94 0.51 1.320 0.712 0.88 0.82 29.416 47.310 25 15.171 0.379 0.647

5 9 30.5 2.5 12.20 22.265 20.845 0.73 0.78 50 1.042 12.281 N2 8.5

1.66

6 5.10

6.20 5

5.80

9 0.73 0.78

35.6 97

3.41 1

11 0

24.3

08 2.674 2.866 N6 2.1 4.116 0.51 1.848 0.997 0.88 0.93 36.865 6.077 20 24.834 0.497 0.649

1.33

3 0.73 0.78

4.15 8

2.64

2.82

3 0.056 0.061

1 0.88 0.93

5.19 3

5.16 7

12 0

3.28

9 0.395 0.548 N3 1.2

2.35

2 0.51

1.05 6

0.57

0 0.88 0.78

5.83 4

1.32 0

0.71

2 0.88 0.93

41.1 58

10.9

67 40

27.2

64 1.091 1.449 N3 1.2 2.352 0.51 1.056 0.570 0.88 0.93 41.799 12.285 60 27.553 1.653 2.207 N5 1.875 3.675 0.51 1.650 0.891 0.88 0.93 42.833 14.408 20 28.019 0.560 0.754 N6 2.1

4.11

6 0.51

1.84 8

0.99

7 0.88 0.93

44.0 01

16.8

05 10

28.5

45 0.285 0.387 N5 1.875 3.675 0.51 1.650 0.891 0.88 0.93 45.035 18.928 125 29.011 3.626 4.954 N8 2.6 5.096 0.51 2.288 1.235 0.88 0.93 46.502 21.938 75 29.673 2.225 3.069

Ví dụ tính tiết diện dây dẫn cụm dân c số I:

Trạm biến áp cung cấp cho cụm dân c đợc chia thành 3 ờng trục chính

%

]

H U cp U



=

100

10.38,0.634,

=26,54(V)Sơ bộ chọn xo = 0,35 Ω/km, tính đợc tổn thất điện ápphản kháng:

ΔUP =

H

i i o U

l Q

=5,2(V)Tổn thất điện áp tác dụng cho phép là:

ΔUacp= [ΔU]cp – ΔUp = 21,6(V)Tìm tiết diện dây dẫn trên trục đờng dây chính là :

F =

acp H

i i U U

L P

10.64,

= 93,6(mm2)Chọn dây quy chuẩn là: A120

Dựa vào tiết diện vừa tính đợc, tra bảng để chọn tiếtdiện tiêu chuẩn gần nhất căn cứ vào tiết diện vừa chọn, tìm đợc

ro = 0,27Ω, xo =0,394Ω Ta tính đợc tổn thất điện áp thực tế và

so sánh với giá trị cho phép [ΔU]CP

x l Q r

l P

 

Các đờng trục khác ta cũng làm tơng tự va đợc kết quả

nh trong bảng dới đây

Tớnh toỏn tiết diện dõy dẫn kết quả như trong bảng sau :

Trạm Nhỏnh ΣQiLi ΔUp(V) ΔUcp(V) ΔUacp(V) ΣPiLi F(mm Dõy

dẫn Ro(Ω) Xo(Ω) ΔUtt