THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN HẠ THẾ NGẦM CHO KHU DÂN CƯ

1.2.4 Cáp ngầm hạ thế : Từ tủ điện chính đặt trong trạm sẽ xuất ra các lộ cáp ngầm hạ thế 3M95 + M50đến cung cấp cho các tủ điện điện phân phối, tủ điện chính của từng chung cư hoặc lênd

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ



NIÊN LUẬN

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN HẠ THẾ

NGẦM CHO KHU DÂN CƯ

Lớp: Điện – Điện Tử 12

GVHD: Nguyễn Duy Ninh

SV thực hiện: Hứa Nhật Gia Huy MSSV: 1652520201032

Cần Thơ 11/2020

Họ tên sinh viên: Hứa Nhật Gia Huy

MSSV : 1652520201032

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy Ninh

Tên đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN HẠ THẾ NGẦM CHO KHU DÂN CƯ Nhận xét:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày …Tháng …Năm 2020 Giáo viên hướng dẫn

Lời đầu tiên cho em xin phép bài tỏ long biết ơn đối với thầy Nguyễn Duy Ninh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện niên luận, để niên luận đạt được đúng tiến độ, bên cạnh sự nỗ lực của hai chúng

em và sự động viên của bạn bè là nguồn cổ vũ tin thần hết sức quý báu Em xin chân thành gửi đến toàn thể các thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử, các thầy cô đã tận tình dạy dỗ chúng em trong suốt thời gian qua lời cảm ơn chân thành nhất, vì đã dạy cho chúng em những kiến thức vô cùng quý báu và những điều hay ý đẹp trong cuộc sống Cuối cùng em xin chúc thầy cô có thật nhiều sức khỏe.

 Sinh Viên Thực Hiện

Hứa Nhật Gia Huy

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì điện năng đóng một vai trò rất quan trọng Khi xây dựng một thành phố, một khu kinh tế, một xí nghiệp và một khu dân cư… Thì vấn đề thiết kế hệ thống cung cấp điện không thể không kể đến.

Để đảm bảo cho việc sử dụng điện an toàn và đạt hiệu quả cao về kinh tế, thì đòi hỏi người thiết kế cung cấp điện phải có đầy đủ những kiến thức kỷ năng về lĩnh vực cung cấp điện Để đào tạo ra đội ngũ lao động vừa nắm vững kỹ năng chuyên môn vừa thông thạo kỹ năng thực hành, thì giáo dục tại các trường Đại học, Cao đẳng, Trung học… hết sức quan trọng.

Trường Đại Học Tây Đô là một trong những trường đào tạo ra đội ngũ đáp ứng được nhu cầu của xã hội Với những kiến thức được tiếp thu ở nhà trường, sự nổ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Duy Ninh, các thầy cô trong khoa Điện- Điện Tử đã giúp em hoàn thành đề tài này.

Tuy nhiên đây là lần đầu tiên thiết kế nên không tránh khỏi những sai sót,

em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để

đề tài hoàn thiện hơn.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ KHU QUY HOẠCH:

1.1.1 Vị trí địa lý, diện tích đặc điểm của khu quy hoạch:

-Vị trí địa lý:

Vị trí Dự án nằm đối diện với dự án khu dân cư lô 6A, cặp bến xe Trung tâm TPCần Thơ và trên tuyến cầu đường Trần Hoàng Na

- Diện tích:

Diện tích của khu dân cư lơ số 5C ( KDC Hưng Thạnh ) cĩ diện tích 14 ha

- Đặc điểm của khu quy hoạch :

Khu nhà ở Phú Mỹ bao gồm 15 lô ( A,B,C,D,E,F,G,H,I ) với tổng số căn nhà 180căn biệt thự

1.1.2 Địa hình, hệ thống giao thông của khu quy hoạch :

1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG ĐIỆN HIỆN HỮU :

+ Trên tuyến đường Quốc lộ 1A có tuyến dây bờ băng trạm trung gian

+ Lưới hạ thế ABC dọc trên đường Quốc lộ 1A

1.2.3 Dạng sơ đồ :

Lưới điện hiện hữu tại khu quy hoạch sử dụng sơ đồ hình tia có liên kết với cáctuyến khác ( dạng mạch vòng ) Mục đích đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành vàsữa chữa , để truyền tải khi có tuyến dây bị mất nguồn hay có nhu cầu sữa chữa đườngdây

1.2.4 Cáp ngầm hạ thế :

Từ tủ điện chính đặt trong trạm sẽ xuất ra các lộ cáp ngầm hạ thế 3M95 + M50đến cung cấp cho các tủ điện điện phân phối, tủ điện chính của từng chung cư hoặc lêndây nổi hạ thế ABC 95mm2 để cung cấp điện cho hộ sử dụng

1.2.5 Tình hình vận hành và phân phối :

Do tình hình sử dụng điện năng ngày càng cao nên các trạm thường đầy tải vàthường xảy ra quá tải trong giờ cao điểm , nên phải cắt một số phụ tải ở những trạmthường xuyên bị quá tải vượt quá quy định cho phép Mạng lưới trung thế tại khu vựchiện nay có tiến hành cải tạo và bổ sung , tổn thất công suất , điện năng , điện áp chưađược đảm bảo nhất là những phụ tải ở cuối đường dây

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :

Thiết kế cung cấp điện là một việc làm khó, liên quan nhiều lĩnh vực Đây là đề tàithực tế, phù hợp với trình độ và khả năng của sinh viên ngành Điện sắp ra trường

Do kiến thức và thời gian có hạn nên em thực hiện đề tài chỉ trình bày một số vấn

đề như : Tính toán phụ tải, trạm biến áp, chọn phương án và các phần tử trong hệthống điện, tính toán ngắn mạch, bù hệ số công suất

Cuốn đồ án này có thể là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn sinh viên nhữngkhóa học sau này của ngành Điện Công Nghiệp

1.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI :

Nội dung nin luận bao gồm :

Chương 6: Lựa chọn thiết bị khí cụ điện

Chương 7: Bù công suất phản kháng

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN2.1 KHÁI NIỆM CHUNG :

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xácđịnh được nhu cầu điện của công trình đó Tuỳ theo qui mô của công trình mà nhu cầuđiện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về sau này Do đóxác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa côngtrình vào khai thác, vận hành Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán Nhưvậy phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện

Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tínhtoán là một việc rất khó khăn và rất quan trọng Vì nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụtải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tảithực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và gây lãng phí

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính :

- Nhóm thứ nhất : là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết vàđưa ra các hệ số tính toán Đặc điểm của phương pháp này là thuận tiện nhưng chỉ chokết quả gần đúng

- Nhóm thứ hai : là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sơ của lý thuyết xác xuất vàthống kê Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố Do

đó kết quả tính toán có chính xác hơn nhưng việc tính toán khá phức tạp

Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm

- Chọn lưới điện cung cấp và phân phối điện áp với tiết diện dây dẫn hợp lý

- Chọn số lượng, vị trí và công suất máy biến áp

- Chọn thiết bị thanh dẫn của thiết bị phân phối

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ HỆ SỐ TÍNH TOÁN :

2.2.1 Các đại lượng cơ bản :

ñm

P

Trong đó:

η

là hiệu suất của động cơ thường

)87,085,0

;

2 ñm

2 ñm

2.2.1.2 Công suất trung bình P tb

- Công suất trung bình là đặc trưng của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát vàđược xác định bằng biểu thức sau :

T

A T

dt P

dt Q

T

; 2

2

tb tb

tb tb

2.2.1.3 Công suất cực đại P max

- Pmax dài hạn : là công suất cực đại diễn ra trong khoảng thòi gian dài (khoảng 5, 10hoặc 30 phút)

- Pmax ngắn hạn : là công suất cực đại diễn ra trong khoảng thời gian ngắn (khoảng 1,

2 giây)

2.2.1.4 Công suất tính toán

- Công suất tính toán tt

t

t t

ñ

Trong đó : tlv là thời gian làm việc của máy

tkt là thời gian chạy không tải

tck là thời gian của 1 chu kỳ

Hệ số đóng điện của 1 nhóm thiết bị được xác định theo công thức:

K 1

Quan hệ giữa hệ số sử dụng, hệ số cực đại và hệ số nhu cầu :

sd tb

tb tt tb

tb tt tt

P P

P P P P

P P

ñm

2.2.2.6 Hệ số đồng thời K đt

Hệ số đồng thời là tỷ số giữa công suất tính toán cực đại tổng của một nút trong hệthống cung cấp điện với tổng các công suất tính toán cực đại của các nhóm thiết bị cónối vào nút đó

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán Nhưng phương phápđơn giản tính toán thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác cao thìphương pháp phức tạp Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể màchọn phương pháp thích hợp Sau đây là một số phương pháp xác định phụ tải tínhtoán thường dùng nhất

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán P tt theo công suất đặt P đ và hệ số nhu cầu k nc

Theo phương pháp này thì : tt

P Q

Ptt nc

Pđm , Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị điện thứ i

Ptt , Qtt , Stt : công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến của nhómthiết bị

n : số thiết bị trong nhóm

Trong một nhóm thiết bị nếu một hệ số cosϕ

của thiết bị không giống nhau thìphải tính hệ số trung bình :

n

n n

P P

++

++

=

cos

Các thiết bị khác nhau thì thường có các hệ số nhu cầu khác nhau thường cho trongcác sổ tay.

Ưu điểm : đơn giản, tính toán thuận tiện, nên nó là một trong những phương phápđược sử dụng rộng rãi

Nhược điểm : kém chính xác vì hệ số nhu cầu kiểm tra trong sổ tay là một số liệu chotrước cố định không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm; thực tế

là một số liệu phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng :

Phụ tải tính toán cho một đơn vị sản phẩm :

P Q

P + =

Trong đó M - số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong một năm

W0 - suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, KWh/đơn vị sản phẩm

Tmax - thời gian sử dụng lớn nhất, h

Ưu điểm : cho kết quả tương đối chính xác

Nhược điểm : chỉ giới hạn cho một số thiết bị điện như : quạt gió, bơm nước, máy nénkhí, thiết bị điện phân …

2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp K max và công suất trung bình

P tb (phương pháp số thiết bị hiệu quả n hq )

Với Kpt là hệ số phụ tải của từng máy.

Hệ số phụ tải Kpt có thể lấy gần đúng như sau

Kpt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kpt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Trường hợp 3: đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt nénkhí) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình

P K

K

Khi

:10

P K

P Q

từ các sổ tay do kinh nghiệm vận hành thống kê lại

Phương pháp này cho kết quả gần đúng, nó được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ

bộ và được dùng để tính toán phụ tải tính toán ở các phân xưởng có mật độ máy mócsản xuất tương đối đều.Cũng có thể xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải sinhhoạt cho hộ gia đình Posh Khi đó phụ tải tính toán của một khu vực dân cư là:

Ptt = Posh .H

• Trong đó H – số hộ gia đình trong khu vực

2.4 Phụ tải khu vực : Gồm có Lô A, B, C, D, E, F, G, H, I

2.5 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO KHU QUY HOẠCH :

Để xác định phụ tải tính toán cho khu vực , dựa vào các phương pháp đã nêu ở trên ,nhưng do phụ tải là loại phụ tải sinh hoạt , số thiết bị cụ thể trong từng hộ không thểxác định được Công suất của những thiết bị tiêu thụ điện thường ở mức trung bình vànhỏ nên chúng tôi chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải sinhhoạt cho hộ gia đình Posh đối với từng phụ tải

Ptt = Posh .H

Suất phụ tải trung bình được lấy dưới đây dựa vào quy định của ngàng điện :

+ Đối với nhà biệt thự Posh = 5KW

+ Đối với nhà liên kế Posh = 3KW ( Sách ‘’Thiết Kế Cấp Điện “ của NgôHồng Quang – NXBKHKT )

Chọn hệ số công suất trung bình cosϕ

= 0,8 (Chọn theo tiêu chuẩn ngành đặtthiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN – 27-

91 phụ lục 13 trang 730 sách “Cung cấp điện” của thầy Nguyễn Xuân Phú).

Bảng 2.5.1 Phân bố hộ gia đình theo diện tích khu vực 1 :

Lô đất Diện tích(m2) Số hộ Pđm(Kw) Uđm (V)

Cosϕ

 Xác định phụ tải tính toán lô A :

Sau đây với phương pháp đã nêu trên , chúng tôi lấy một vài lô để tính toán làm minhhoạ , còn các lô khác tính toán tương tự, chúng tôi chỉ ghi lại kết quả cho từng lô màkhông ghi lại cách tính

Lô A gồm 19 căn biệt thự khi đó :

Qtt = Ptt tgϕ

= 95 0,75 = 71,25 KVAR Công suất biểu kiến :

Stt = Cosϕ

P tt

=

95 118,75 0,8 =

KVA

Itt =

3

tt dm

A

Bảng kết quả phụ tải tính toán khu vực :

Lô đất Ptt (KW) Qtt (KVAR) Stt (KVA) Itt (A)

Chọn cosϕ = 0,85 ⇒ tgϕ = 0,62 gồm có 2 loại đường :

+ Loại 1 : Có 8 con đường có bề rộng 12m , có tổng chiều dài là : L = 1080m+ Loại 2 : Có 3 con đường có bề rộng 16m , có tổng chiều dài là : L = 610mChúng tôi chọn loại đường rộng từ 10 →

12m bố trí 1 dãy đèn bên đường, khoảngcách giữa các trụ đèn là 30m Do đó số bộ đèn cần chọn là

1080

36

30 =

bộ đèn VậyCông suất tính toán chiếu sáng là : Pttcs1 = 250.36 = 9KW

Loại đường rộng từ 16 →

25m bố trí 1 dãy đèn ở giữa, khoảng cách giữa các trụ đèn

là 30m Do đó số bộ đèn cần chọn là

610 20

Tuy nhiên, tuỳ theo mặt bằng thực tế, nhu cầu sử dụng điện mà khi chọn vị trí đặtmáy biến áp hoặc tủ phân phối chúng ta có thể dịch chuyển vị trí các thiết bị sao chohợp lý, thuận tiện lắp đặt, vận hành sửa chữa, không gây cản trở lối đi và phải an toàncho người sử dụng

Công thức xác định tâm phụ tải:

S

S x

; = ∑ ∑ i

i iS

S y

Trong đó:

+ Si: Công suất biểu kiến tính toán của lô thứ i

+ Xi, Yi : Hoàng độ và tung độ của lô thứ i trên trục toạ độ đã được chọn Chọn hệ trục tọa độ Oxy, gốc tọa độ O tại góc bên trái lô D Toạ độ trọng tâm củacác lô được cho trong bảng sau

Bảng Toạ độ phụ tải khu vực:

1

87, 7( )1125

i i i

CHƯƠNG 3 TRẠM BIẾN ÁP

3.1 KHÁI QUÁT TRẠM BIẾN ÁP :

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấpđiện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện ápkhác Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy phátđiện làm thành một hệ thống phát điện và truyền tải điện năng thống nhất Dung lượngcủa máy biến áp, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp có ảnhhưởng rất lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế, kỷ thuật của hệ thống cung cấp điện Do đóviệc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương áncung cấp điện

Dung lượng các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó , vàocấp điện áp của mạng , vào phương thức vận hành của máy biến áp … Vì vậy việc lựachọn một trạm biến áp , cần phải xét tới nhiều mặt và phải tiến hành tính toán so sánhkinh tế , kỷ thuật giữa các phương án được đề ra Gồm có hai loại trạm biến áp: Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây

380/220V : Dùng trong mạng hạ áp trung tính trực tiếp nối đất

3.1.1 Các thông số đặc trưng của máy biến áp :

3.1.1.1 Công suất định mức P đm :

Là công suất liên tục đi qua máy biến áp trong suốt thời gian phục vụ của nó ứngvới các điều kiện tiêu chuẩn : Điện áp định mức , tần số định mức và nhiệt độmôi trừng làm mát định mức

3.1.1.2 Điện áp định mức U dm :

Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp máy biến áp là điện áp giữa các pha của

nó khi cuộn dây thứ cấp bị hở mạch và có điện áp bằng điện áp định mức thứcấp

U U

U U

3.1.1.8 Tổ nối dây:

Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu nối dây sơ cấpvới kiểu nối dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha giứa các sức điện động cuộn dây sơcấp và cuộn dây thứ cấp của máy biến áp Góc lệch pha phụ thuộc vào chiều cuốn dây,cách ký hiệu các đầu dây, kiểu nối dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp Cách nối dâyhình sao Y hay tam giác ∆

với những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha giữa các sứcđiện động của cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp có thể là 30o , 60o ,…3600 Trongmáy biến áp ba pha cũng như một pha thường cuộn dây điện áp thấp nối tam giác để

bù sống điều hoà bậc ba của dòng từ hoá Cuộn dây cao áp và trung áp nối hình sao

Do cuộn hạ áp nối tam giác nên tiết diện dây dẫn nhỏ hơn rất nhiều, vì khi đó dòngtrong các pha giảm đi 3lần so với dòng dây Cuộn dây cao và trung nối hình sao nên

số vòng dây giảm 3lần, nên không những giảm được khối lượng mà còn tiết kiệmđược cả cách điện

Các ký hiệu trong tổ nối dây hình sao, hình tam giác và hình sao liên kết , theo ký hiệuchữ , số quy định bởi IEC

Ký hiệu này đọc từ trái sang phải, chữ cái đầu chỉ cuộn áp lớn nhất , chữ cái thứ haichỉ mức kế tiếp

Các chữ cái viết hoa chỉ cuộn có áp lớn nhất :

D : Tam giác

Y : Sao

Z : Zigzag ( Sao liên kế )

N : Nối trung tính Các chữ cái thường được dùng cho cuộn thứ cấp và tam cấp :

 Trạm biến áp ngoài trời : Ở trạm này, các thiết bị phía điện áp cao đều đặt ngoài

trời , còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong các tủ sắtchế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế Xây dựng trạm ngoài trời sẽtiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà

 TRạm biến áp trong nhà : Ở trạm này, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà ,

về chức năng trạm biến áp được chia thành trạm trung gian ( Trạm khu vực ), vàtrạm phân phối ( Trạm phân xưởng )

 Trạm trung gian : Thường có công suất lớn, cấp điện áp 110→

220/35→

22KV

 Trạm phân phối : Công suất tương đối nhỏ (hàng trăm KVA) cấp điện áp 15→

22KV Loại trạm biến áp này thường được dùng để cung cấp điện cho khu dân cưhoặc cho phân xưởng

Trạm biến áp loại này thường có kết cấu như sau : Trạm treo, trạm giàn, trạm nềntrạm kín ( lắp đặt trong nhà ) , trạm trọn bộ ( nhà lắp ghép )

• Trạm treo : Trạm biến áp treo là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị cao hạ áp và máy

biến áp đều được treo trên cột Máy biến áp thường là loại một pha hoặc tổ ba máybiến áp một pha, tủ hạ áp được đặt treo trên cột Trạm này thường tiết kiệm được diệntích đất nên được dùng trạm công cộng cấp điện cho một vùng dân cư

• Trạm giàn : Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp được

đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột Trạm được trang bị ba máy biến áp một pha ( ≤3×75KVA) hay một máy biến áp ba pha (≤400KVA), cấp điện áp 15→

22/0,4KV Phần

đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp, tủ phân phối hạ áp đặt trên giàngiữa hai cột đường dây đến có thể là đường dây trên không hay đường cáp ngầm Trạmgiàn thường cung cấp điện cho khu dân cư hay phân xưởng

• Trạm nền : Thường được dùng ở những nơi có điều kiện đất đai như ở vùng nông

thôn, cơ quan, xí nghiệp nhỏ và vừa Đối với loại trạm nền thiết bị cao áp đặt trên cột ,máy biến áp thường là tổ ba máy biến áp một pha hay một máy biến áp ba pha đặt trên

bệ xi măng dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà, xung quanh trạm có xây tườngrào bảo vệ

• Trạm kín : Là loại trạm mà các thiết bị và máy biến áp được đặt trong nhà Trạm kín

thường được phân thành trạm công cộng và trạm khách hàng Trạm công cộng thườngđược đặt ở khu đô thị hoá, khu dân cư mới để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người

sử dụng Trạm khách hàng thường được đặt trong khuôn viên của khách hàng

3.1.3 Chọn vị trí, số lượng công suất trạm biến áp :

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tưcủa hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máybiến áp là việc làm rất quan trọng Để chọn máy biến áp cần đưa ra một số phương án

có xét đến tính ràng buộc và tiến hành tính toán so sánh kinh tế - kỷ thuật để chọnphương án tối ưu

3.1.3.1 Chọn vị trí trạm biến áp :

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét đến các yêu cầu :

- Vị trí trạm biến áp nên gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đưa đến

- An toàn và liên tục trong cung cấp điện

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm là bé nhất

- Sơ đồ nối dây trạm đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này

TRong thực tế , việc đạt tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó , cần xem xét

và cân nhắc các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp lý nhất

3.1.3.2 Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp :

• Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư :

- Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của phụ tải

- Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp hợp lý

- Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp Tuy nhiên để đơn giản trong vận hành, số lượng máy biến áp trong một trạm biến ápkhông nên quá ba máy và các máy biến áp này nên có cùng chủng loại và công suất

• Chủng loại máy biến áp trong một trạm biến áp nên đồng nhất (Hay ít chủng loại ) , đểgiảm số lượng máy biến áp dự phòng trong kho và thuận tiện trong lắp đặt , vận hành

 Bảo đảm an toàn và liên tục trong cung cấp điện :

Để đảm bảo yêu cầu này, ta có thể dự kiến thêm một đường dây phụ nối từ thanhcái điện áp thấp của một trạm khác Hoặc chúng ta có thể bố trí thêm một máy dự trữ,trong trường hợp có sự cố, máy này sẽ vận hành

Về phương diện công suất, ở chế độ bình thường thì cả hai máy biến áp làm việc,còn trong trường hợp sự cố một máy thì sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về một máy không

bị sự cố, khi đó ta phải sử dụng khả năng quá tải của máy biến áp hoặc ta sẽ ngắt các

hộ tiệu thụ không quan trọng

 Bảo đảm vốn đầu tư là bé nhất :

- Để vốn đầu tư bé nhất thì số lượng máy đặt trong trạm biến áp phải ít nhất Giá đầu tưcho 1KVA, lúc ấy trong điều kiện kỹ thuật tương đương nhau thì nên chọn loại máy cógiá đầu tư cho 1KVA (đồng/KVA) là bé nhất

- Việc sử dụng hợp lý dung lượng quá tải của máy biến áp cho phép ta giảm được côngsuất đặt và do đó thực hiện được việc tiết kiệm vốn đầu tư

- Về tuổi thọ đảm bảo làm việc 20 năm với các điều kiện sau :

• Khi vận hành lâu dài liên tục thì phụ tải không được quá phụ tải định mức ghi trênnhãn máy của máy biến áp

• Máy biến áp cần phải được vận hành ở môi trường định mức, nếu khác với giá trịđịnh mức thì ta cần phải hiệu chỉnh lại giá trị công suất Tất cả các máy biến áp làmviệc ở những nơi có nhiệt độ trung bình hằng năm lớn hơn 5oC đều phải hiệu chỉnhtheo công thức sau :

)100

51

S’- là dung lượng đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ trung bình

Sđm - là dung lượng định mức ghi trên nhãn máy

tb

θ

- là nhiệt độ trung bình hàng năm của môi trường đặt máy oC

Khi môi trường đặt máy có nhiệt độ cực đại lớn hơn 35oC thì ta phải hiệu chỉnh thêmmột lần nữa theo công thức :

)100

351

)(

100

51

S

S P P

: công suất phụ tải

Sđm : công suất định mức máy biến áp

 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây điện cần thiết để vận chuyển công suất phản kháng

K Q

i S

Q = ñm

∆

: là công suất phản kháng để từ hoá máy biến áp ở điện áp không đổi

io% : dòng điện không tải của máy biến áp ( cho trong nhãn máy)

100

%

K K

U S

: điện áp ngắn mạch của máy biến áp (cho trong nhãn máy)

KKT : đương lượng kinh tế của công suất phản kháng, giá trị này nằm trong phạm vi

từ 0,02 ÷ 0,15 ; có thể lấy giá trị trung bình 0,05 (KW/KVAR)

K P Q K P

P T =∆ T + KT ∆ =∆ o + KT ∆ o + ∆ K + KT ∆ K pt

∆

Q K P

K

o pt

P

P n

n S

S

∆

∆+

Với n là số lượng máy biến áp trong trạm

 Tổn thất điện năng trong máy biến áp :

τ

.)(

Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ)

Các trạm biến áp trong khu dân cư cung cấp cho phụ tải sinh hoạt, chiếu sáng đôthị nên có thể chọn Tmax = 5000 giờ

Khi có n máy biến áp giống nhau làm việc song song

τ

.)(

3.2 CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP CHO KHU QUY HOẠCH :

Tâm phụ tải có tọa độ M1 (197 ;87,7)m Tâm này nằm giữa lô E

Sau khi tiến hành xem xét toàn bộ khu dân cư Chúng tôi không chọn vị trí đặt TBAT1ngay toạ độ tâm phụ tải vì xa đường dây trung thế , bất lợi cho việc kéo dây hạ áp đếncác lô đất trong nhóm Chính những lý do đó chúng tôi quyết định chọn vị trí đặtTBAT1 nằm giữa lô E và lô G trên đường tuyến điện 110V - Hiệp Phước -Tân Thuận Đặt TBAT ở vị trí này có các ưu điểm sau :

+ Đường dây hạ áp từ TBA đến các lô trong nhóm dễ dàng và đạt được vẽ

mỷ quan+ Bảo đảm ít người qua lại , thuận tiện cho việc vận hành và sữa chữa

Hình 3.2 : Vị trí tâm phụ tải và vị trí đặt trạm biến áp

3.3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP :

Lựa chọn dung lượng máy biến áp theo hai hướng sau:

- Nếu chọn 1 máy, dung lượng định mức máy biến áp sẽ là:

Điều kiện này sẽ đảm bảo trạm biến áp cấp điện 100% ngay cả khi một máy bị sự

cố, nhưng quá trình vận hành bình thường hai máy thường quá non tải Nếu thấy phụtải có thể cắt bớt một phần nào đó không quan trọng trong thời gian vài ngày thì có thểchọn được máy biến áp cỡ nhỏ hơn Khi đó, máy biến áp trạm hai máy được chọn theocông thức sau:

S

SñmBA≥

Ssc – công suất phải cấp khi sự cố một máy biến áp

Thường thì phụ tải khu vực dân cư không phát triển nhiều sau một thời gian đưavào sử dụng Chúng em quyết định chọn mức phát triển của phụ tải sau 5 năm là 10%

Chọn Máy biến áp khu vực :

Phụ tải lúc ban đầu là: Stt = 1141,47 KVA

Mức phát triển của phụ tải sau 5 năm là 10%: Stt = 1255,62 KVA

Tiến hành tính toán lựa chọn máy biến áp theo 2 hướng như trên

3.3.1 Phương áp 1: Chọn 1 máy biến áp

KVA S

S dmBA≥ tt =1255,62

Chọn 1 máy biến áp có dung lượng 1500 KVA

Thông số máy biến áp 3 pha dung lượng 1500 KVA ( công ty thiết bị điện hiệuTHIBIDI) cung cấp, các máy biến áp này được sản xuất tại Việt Nam nên không cầnhiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ môi trường

 Giá tiền 1 máy : 203916000 đồng

 Tính tổn thất công suất máy biến áp

Tổn thất công suất phản kháng khi không tải :

% 1.1500 15

100 100

o o

Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể cả phần do công suất phản kháng gây ra:

2, 61 ( 1) 1500 1(1 1) 741

21,36

o pt

 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất

8760.)10.124

,0

Chi phí tổn thất điện năng : C∆A =∆A T.β

Chọn giá tiền điện sinh hoạt là β

62 , 1255 4

,

≥

Chọn 2 máy biến áp có dung lượng 1000 KVA

Thông số máy biến áp 3 pha dung lượng 1000 KVA ( công ty thiết bị điện hiệuTHIBIDI) cung cấp, các máy biến áp này được sản xuất tại Việt Nam nên không cầnhiệu chỉnh công suất theo nhiệt độ môi trường

 Giá tiền 1 máy : 163780000 đồng

 Tính tổn thất công suất máy biến áp

Tổn thất công suất phản kháng khi không tải:

% 1000.1,5 15

100 100

o o

2,12 ( 1) 1000 2(2 1) 924,8

14,87

o pt

 Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

 Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất

8760.)10.124

- Sẽ tiết kiệm được tiền mua máy :327560000 – 203916000 = 123644000 đồng

- Giảm được chi phí tổn thất điện năng :88248000 – 60966000 = 27282000 đồng

- Về chi phí đầu tư cho xây dựng trạm 1 máy 1500 KVA sẽ thấp hơn trạm 2 máy

1000 KVA

 Nếu chọn 2 máy 1000 KVA thì :

- Đảm bảo được liên tục cung cấp điện khi có sự cố 1 máy biến áp

- Thoả mản về kỷ thuật vì công suất MBA lớn hơn công suất làm việc max

- Phụ tải tương đối lớn để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải , ngoài khảnăng dự phòng 10% cho phụ tải phát triển sau này

Như vậy : Về mặt kinh tế thì dùng một máy có lợi hơn dùng 2 máy Tuy nhiên về mặt

kỷ thuật thì dùng hai máy đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện cao hơn Khi có sự

cố 1 máy thì máy kia làm việc bình thường Ngoài ra đây là khu quy hoạch tương đốilớn , đòi hỏi công suất máy phải lớn để cho việc phát triển phụ tải về sau

Sau khi so sánh giữa hai phương án trên chúng em quyết định chọn phương án 2 dùng

2 máy biến áp, mỗi máy có dung lượng 1000 KVA

2 ngăn cáp trung thế

 Trạm phòng 2 máy :

Trạm biến áp có kích thước lọt lòng 5,8 ×3,8m , tường gach dày 0,2m , trần đổ bê tôngcốt thép , cửa ra vào trạm kích thước 2,4 ×2,7m bằng sắt có ổ khoá mở ra phía ngoài ,các ô thông gió thoả mản kỷ thuật Trạm được thiết kế theo dạng 2 ngăn máy biến áp ,

2 ngăn cáp trung thế

 Loại máy biến áp :

Sử dụng 2 máy biến áp 3 pha 15-22/0,4KV : 1000KVA

Hệ thống chiếu sáng :

Bố trí một đèn ngay giữa trạm , lấy điện từ phía trên Aptomat tổng qua một cầu dao

 Biện pháp an toàn cho trạm :

+ Dùng một bình CO2 đặt trong phòng để bảo vệ chống cháy nổ cho trạm khi có

sự cố

+ Đặt một biển báo nguy hiểm trước phòng biến điện

Muốn thực hiện đúng và hợp lý ta phải đưa ra những phương án cấp điện và so sánh vềphương diện kinh tế kỷ thuật để chọn phương án tối ưu

Phương án điện được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoả mản những yêu cầu sau

• Đảm bảo chất lượng điện , tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm

vi cho phép

• Đảm bảo độ tin cậy tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu củaphụ tải

• Thuận tiện trong vận hành , lắp đặt và sửa chữa

• Có các chỉ tiêu kinh tế và kỷ thuật hợp lý

Ngoài ra khi thiết kế các công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố sau :

- Đặc điểm của phụ tải , tính chất của phụ tải

- Tính an toàn và thẩm mỹ

- Trình độ thi công của công nhân

- Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải

- Phù hợp với địa hình của công trình

4.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU QUY HOẠCH : 4.2.1 Chọn điện áp định mức :

Lựa chọn hợp lý cấp điện áp định mức là một trong những nhiệm vụ rất quan trọngkhi thiết kế cung cấp điện , bỡi vì trị số điện áp ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêukinh tế và kỷ thuật như vốn đầu tư, tổn thất điện năng, phí tổn kim loại màu chi phívận hành … Xuất phát từ trị số phụ tải đã cho , và điện áp được chọn , ta sẽ tiến hànhlựa chọn tất cả các thiết bị của hệ thống cung cấp điện Trị số điện áp định mức nếulựa chọn lớn sẽ nâng cao khả năng tải của đường dây , làm giảm tổn thất điện áp vàđiện năng , giảm phí tổn thất kim loại màu , song lại làm tăng giá thành công trìnhđường dây và các thiết bị khác

Trị số điện áp định mức được xem là hợp lý nhất đó là trị số làm cho mạng điện có chiphí tính toán bé nhất

Trong thực tế chọn cấp điện áp cần lưu ý những điểm sau :

+ Cấp điện áp có sẵn của hệ thống hoặc của những hộ tiêu thụ gần, chọn sao cho ta

dễ tìm nguồn dự phòng nhất

+ Trong một khu vực không nên chọn nhiều cấp điện áp vì sẽlàm sơ đồ phức tạp

+ Điện áp của mạng điện cần chọn phù hợp với điện áp của thiết bị có sẵn hoặc cóthể dễ dàng mua trên thị trường

Cấp điện áp khu quy hoạch này hiện nay đang sử dụng là 22KV Điện hạ thế phụtải chủ yếu là phụ tải sinh hoạt nên cấp điện áp được chọn là 0,4KV, cấp điện áp nàyđược sử dụng rộng rải đối với hộ tiêu thụ điện sinh hoạt

 Chọn nguồn cung cấp điện cho hệ thống điện trong khu quy hoạch :

Dựa trên sơ đồ mặt bằng và hệ thống điện hiện hữu tại khu quy hoạch Ta thấynguồn điện để cung cấp chỉ có một tuyến dây trên không 22KV từ trạm nhà bè đến.Nên việc lựa chọn không nhiều do đó nguồn điện được chọn là tuyến dây trên không22KV

4.2.3 Chọn phương án cung cấp điện phía ha thế :

4.2.3.1 Chọn phương án đi dây phía hạ thế :

Có hai phương án đi dây phía hạ thế :

Phương án 1 :

+ Phương án đi dây nổi :

 Ưu điểm :

- Dễ thi công công trình

- Chi phí đầu tư xây dựng thấp

- Dễ phát hiện sự cố, thời gian khắc phục sự cố nhanh

 Nhược điểm :

- Mức độ an toàn không cao, nhất là khi có mưa giong, nên phải kiểm trathường xuyên

- Tính liên tục cung cấp điện không cao

- Làm cản trở lối đi trên vỉa hè, không thẩm mỹ

Phương án 2 :

+ Phương án đi dây ngầm :

 Ưu điểm :

- Mức độ an toàn cao

- Đảo bảo về mặt mỷ quan

- Tính liên tục cung cấp điện cao

- Phù hợp với xu hướng của thành phố

 Nhược điểm :

- Chi phí đầu tư cao

- Khó phát hiện sự cố, thời gian khắc phục sự cố lâu so với đi dây nổi

 Chọn phương án đi dây cho hệ thông cung cấp điện phía hạ áp :

So sánh hai phương án đã nêu trên , phương án nào cũng có ưu và nhược điểmriêng , nhưng để đạt được vẽ mỷ quan , tính thẩm mỷ và xu hướng phát triển của thànhphố.Do đó chúng tôi chọn phương án đi dây cho phần hạ thế là phương án đi cápngầm

4.2.3.2 Chọn sơ đồ cung cấp điện :

Có nhiều sơ đồ đi dây nhưng phổ biến nhất là 3 sơ đồ sau :

a Sơ đồ phân phối hình tia

Hình 4.12 : Sơ đồ phân phối hình tia

Trong sơ đồ hình tia các tủ phân phối phụ sẽ được cung cấp điện từ tủ phân phối chínhbằng các tuyến dây riêng biệt.Các phụ tải trong từng lô đất cung cấp điện từ tủ phânphối phụ qua các tuyến dây riêng biệt Sơ đồ đấu dây hình tia có những ưu và nhượcđiểm sau :

 Ưu điểm :

- Vốn đầu tư và sụt áp thấp

- Khi có sự cố trên một nhánh nào đó thì các nhánh khác vẫn hoạt đôngbình thường

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Đơn giản trong vận hành và sữa chữa

 Nhược điểm :

- Vốn đầu tư cao

- Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm

- Khi có sự cố trên đường trục chính thì tất cả các nhánh đều bị mất điện

- Sụt áp ở các tuyến dây lớn Nhất là ở cuối tuyến dây

Phạm vi ưúng dụng : Sơ đồ hình tia thường được sử dụng để cung cấp cho tủ phânphối chính , các tủ phân phối phụ và các phụ tải có công suất lớn

b Sơ đồ phân phối hình tia phân nhánh :

Hình 4.13 : Sơ đồ phân phối hình tia dạng phân nhánh

Trong sơ đồ đi dây theo kiểu phân nhánh ta có thể cung cấp cho nhiều phụ tải hoặc các

tủ phân phối phụ Dạng sơ đồ này có những ưu và nhược điểm sau :

 Ưu điểm :

- Giảm được chi phí xây dựng mạng điện

- Có thể phân phối công suất đều

- Sơ đồ nối dây đơn giản , dễ thi công lắp đặt

 Nhược điểm :

- Phức tạp trong vận hành và sữa chữa

- Các thiết bị điện ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp rất lớn khi mộttrong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động

c Sơ đồ phân phối hình tia có liên kết :

Hình 4.14 : Sơ đồ phân phối hình tia có liên kết

Dạng sơ đồ này dùng để liên kết giữa các tủ phân phối để làm tăng độ cung cấp điện

sự liên kết các tủ phân phối có thể khác nhau

 Ưu điểm :

- Sơ đồ nối dây đơn giản

- Dể vận hành thi công , lắp đặt và sữa chữa

- Độ tin cậy cung cấp điện và tính linh hoạt cao hơn hai sơ đồ trên

 Nhược điểm :

- Sụt áp cao, khi có sự cố một đường dây thì đường dây còn lại sẽ bịquá tải

- Khó khăn cho việc chọn thiết bị và dây dẫn

- Khó phối hợp bảo vệ thiết bị

-Độ sụt áp nhỏ, có khả năng phát triển tải

- Tổn thất điện nằn và công suất thấp

- Sơ đồ nối dây đơn giản, dễ thi công , lắp đặt

 Nhược điểm :

- Khó phối hợp các thiết bị bảo vệ

- Khó vận hành so với các sơ đồ trên

 Chọn sơ đồ cung cấp điện phía hạ thế của hệ thống điện khu quy hoạch :

So sánh các sơ đồ đã đưa ra, mỗi sơ đồ đều có ưu và nhược điểm riêng Do phần cungcấp điện hạ thế phải đảm bảo mức độ an toàn , độ tin cây cung cấp điện cao, phải đảmbảo tính liên tục cung cấp điện Nên chúng tôi chọn sơ đồ phía hạ áp là sơ đồ mạchvòng Nhưnh vận hành là sơ đồ hình tia, các sơ đồ này được dùng rộng rãi cho lướiđiện phân phối

4.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN DÂY DẪN :

4.3.1 Phương pháp chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép :

Icptt

max

lv I K

≥

Trong đó :

Ilvmax : Là dòng điện làm việc lớn nhất đi qua dây dẫn

K : Là hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt thực tế :

+ Đối với dây cáp trên không :

K = K1.K2.K3

+ Đối với dây cáp ngầm:

K = K4.K5.K6.K7

Các hệ số này được cho trong bảng thiết kế

Icplv : Dòng điện cho phép làm việc lâu dài , điều kiện môi trường là 200 C

4.3.2 Chọn dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép :

• Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp

.

dm

P R Q X U

U

+

∆ =

P , Q : Công suất tác dụng và công suất phản kháng (KW) , (KVAR)

R , X : Điện trở và điện kháng trên tuyến dây (Ω

U

+

Chọn tiết diện dây dẫn hạ áp :

4.3.3 Chọn tiết diện dây dẫn từ TBAT đến lô A :

Tuyến này có chiều dài 190m , dẫn từ trạm biến áp T1 đến lô A cung cấp điện cho cácphụ tải gồm các căn hộ biệt thự

+ Chọn theo điều kiện phát nóng và kiểm tra tổn thất điện áp

Giá trị x0 trên 1 km đường dây cáp ngầm là x0 =

km

/08,

(giáo trình “ CungCấp Điện” của thầy Nguyễn Xuân Phú )