Thiết kế mạng hạ áp

4.1 Lựa chọn Aptomat

Aptomat được lựa chọn theo những điều kiện sau:

Bảng 4.1 .Điều kiện lựa chọn aptomat Các điều kiện lựa chọn Điều kiện Điện áp định mức (V)

Dòng điện định mức (A)

Dòng cắt định mức (KA)

4.2 Lựa chọn dây dẫn

Đối với phụ tải phần hạ áp (hộ loại 2) lựa chọn dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép.

Công thức xác định tiết diện theo dòng điện lâu dài cho phép( ):

Điều kiện kết hợp dây dẫn và bảo vệ:

+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

( Mạch động lực , mạch sinh hoạt ) + Nếu bảo vệ bằng aptomat:

( là dòng khởi động nhiệt của aptomat; 1,25 là hệ số cắt quá tải của aptomat) Đối với những tải có dòng lớn nên dùng cáp lớn hơn 1 cáp ( gộp cáp ).

4.3 Tính toán lựa chọn aptomat và dây dẫn cho MBA cấp cho tủ hạ áp.

4.3.1 Chọn cáp tổng từ MBA cấp điện cho tủ hạ áp .

Đối với những tải có dòng lớn nên dùng cáp lớn hơn 1 cáp ( gộp cáp ) . Dòng điện tính toán:

Itt = Iđmba = =

√20003.0,4 = 2887 A

Lựa chọn cáp CU/XLPE/PVC 20(1x500mm2)+5E200mm2 có dòng cho phép của cáp là Icp = 998 (A)

Kiểm tra lại với: K1 = 1 ở 25℃, K2 = 0,7 .

Tra ở bảng PL.28 – Giáo Trình Cung Cấp Điện của T.s Ngô Hồng Quang k1k2Icp≥ Itt↔1.0,7 .998.5=3493≥2887 (thỏa mãn )

k1k2Icp≥1,25 1,5 I

đm↔1.0,7.998 .5=3493≥3200. 1,251,5 =2666,7 (thỏa mãn )

Vậy chọn cáp hạ áp là CU/XLPE/PVC 5(1x500mm2)+5E200mm2 là thỏa mãn.

4.4. Lựa chọn thanh cái hạ áp

Bảng 4.2 .Điều kiện lựa chọn thanh cái hạ áp Các đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Dòng phát nóng lâu dài cho phép

(A)

Khả năng ổn định động (KG/m2) Khả năng ổn định nhiệt (mm2) 4.4.1 Thanh cái tủ hạ áp.

Chọn thanh cái trong ngăn phân phối của tủ hạ áp :

+ Dòng điện lớn nhất qua thanh góp là dòng điện định mức máy biến áp:

Itt = Imbp = √3s.UmBAđ m

= 2000

√3.0,4=2887(A)

+ Chọn thanh cái tiết diện (120x8) mm2 , mỗi pha 2 thanh đồng đặt cách nhau 8cm, mỗi thanh đặt trên 2 sứ khung tủ cách nhau 70 cm.( theo tiêu chuẩn IEC 60439)

Bảng 4.3 .Thông số thanh cái hạ áp ĐN 1 Kích thước

(mm)

Tiết diện của một thanh

(mm2)

Khối lượng đồng (kg/m)

Dòng cho phép (A)

120x8 960 8900 3100

Tính toán dòng ngắn mạch để kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt.

Theo tính toán thì dòng ngắn mạch ở phía hạ áp là từ máy biến áp là:INB = 47,7 (KA)

+ Tính trị số dòng ngắn mạch xung kích ixk=1,8.√2.INB=1,8.√2.47,7≈121,42(KA)

+ Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch:

Ftt=1,76.10−2. la.ixk(kG)↔ Ftt=1,76.10−2.70

8 .121,42≈18,7(kG)

+ Mô men uốn tính toán:

Mtt=Ftt.l

10 =18,7.70

10 =132,9(kG .cm)

+ Mô men chống uốn của thanh đồng (120x8)mm đặt đứng: (tra bảng 57_tr135 giáo trình cung cấp điện )

W=b .h6 2=120. 86 2=1,28(cm2) σtt=WM=132,021,28 ≈103,14(kG/cm2)

Vớiα=6, tqd = tc = 0,5 (s) ta có kết quả kiểm tra thanh góp:

Bảng 4.4 .Kiểm tra thông số thanh cái hạ áp ĐN 1 Các đại lượng chọn và kiểm

tra Điều kiện

Dòng phát nóng lâu dài cho

phép (A) K1.K2.Icp=3100(A)>Icb=2887(A) Khả năng ổn định động

(KG/m2)

σcp=1400>σtt=103,14

Khả năng ổn định nhiệt (mm2) F=120x8=960>α .IN.√t=6.47,7.√0,5≈202,3

Các điều kiện chọn thanh cái là thỏa mãn vậy chọn thanh cái với kích thước:

120x8mm.

4.5. Lựa chọn busway - Cách tính chọn busway :

+ Dòng điện định mức của Busway phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện định mức của thiết bị bảo vệ đặt trước nó: .

+ Hệ thống busway gồm: Hệ thống busway cấp từ tủ điện hạ thế đến các tầng căn hộ.

- Tính toán busway cấp cho tầng 1 đến tầng 7:

Ta có : Ptt = 620,4 kW

 I =√3U .cosφPtt =√3 .0,38.0,8620,4 = 1178,3 (A)

Ta chọn thanh busway bằng nhôm có các thông số như sau:

I = 1250 A dòng định mức của thanh busway; R= 0,029 Ω km ;X= 0,009 Ω km Z= 0,030 Ω km; W= 610 mm; H = 1220 mm.

4.6 Tính toán ngắn mạch phía hạ áp

Ngắn mạch hạ áp là ngắn mạch xa nguồn. Để tính toán ngắn mạch hạ áp cho phép coi trạm TBAPP là nguồn. Khi đó tổng trở hệ thống chính là tổng trở của trạm biến áp.

Hình Sơ đồ ngắn mạch hạ áp và sơ đồ thay thế

Từ máy biến áp có S = 2000(KVA)-22/0,4 (KV) của ABB có tra sổ tay có

∆ PN=15600(W);UN=¿ 6% ta tính được:

ZB = ∆ Pn.SNUđmB2

đ mB2 .106+j .UNUđmB2

n.SđmB .104 (mΩ)

ZB = 15,6.0,420002 2.106+j .6.0,42

2000.104 (mΩ) = 0,624+j.4,8 (mΩ) ZB= √0,6242+4,82= 4,84 (mΩ)

Do ZCT, ZAT đều rất nhỏ so với ZB, vì thế, đôi khi trong tính toán thực tế, thường bỏ qua, khi đó tại tủ phân phối hạ áp của trạm chỉ cần tính 1 điểm ngắn mạch với tổng trở ZN =ZB để chọn và kiểm tra các thiết bị tủ.

Dòng điện ngắn mạch tại điểm N từ máy biến áp là:

IN= U

√3.ZB

= 400

√3.4,84≈47,7(KA)

4.7 Lựa chọn tủ động lực 4.7.1 Chọn vị trí tủ động lực

Nguyên tắc chung: Vị trí tủ động lực được xác định theo nguyên tắc sau.

- Gần phụ tải

- Thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành - Đẹp mỹ quan,xa khu vực nước và lửa

- Thông gió thoáng mát, không có chất ăn mòn và cháy chập.

Sơ đồ đi dây trên mặt bằng và phương thức lắp đặt cáp

Dẫn điện từ tủ điện tổng của tòa nhà cấp điện qua thanh busway đến các tủ điện tầng. Từ tủ điện tầng qua cáp đi ngầm trong tường đến các tủ điện phòng.

(Xem chi tiết trên bản vẽ cad) 4.7.2 Lựa chọn máy cắt hạ áp

Tủ hạ áp – trạm BA 1 ( tủ điện tổng 1 được cấp từ máy biến áp 1 ) cung cấp điện cho phụ tải có:

= 2000KVA Itt= Smba

√3.0.4=√20003.0.4=2887A Chọn loại máy cắt ACB 4P 3200A.

Thông số kỹ thuật và điều kiện kiểm tra máy cắt hạ áp.

Bảng4.7 .Thông số kỹ thuật máy cắt hạ áp ĐN 1 Mã sản phẩm Uđm (V) Iđm (A) IN (KA) IN3s (KA)

ACB 4P 3200A

690 3200 85 65

Bảng 4.8 .Kiểm tra thông số kỹ thuật máy cắt hạ áp ĐN 1 Đại lượng chọn và kiểm

tra

Điều kiện

Điện áp định mức (V) UdmMC=690 (V)

>UdmLD=400 (V) Dòng điện định mức (A) Iđ m=3200(A)>Icb=2887(A) Dòng cắt định mức (KA) Ic đm=85(KA)>IN=47,7(KA) 4.8 Lựa chọn thiết bị chuyển đổi nguồn ATS

- Điều kiện lựa chọn bộ chuyển đổi ATS:

- Ta có công suất tính toán phụ tải ưu tiên: Sttut=307,34KVA

Ittut= Sttut

√3.0,38.0.85= 307,34

√3.0,38 .0,85=550A

- Chọn ATS có thông số như sau :

Bảng Thông số bộ chuyển đổi ATS ĐN 1 Loại Udm(V) Idm(A) Số cực Icdm(KA)

NS100N4E2 600 630 4P 50

4.9 Lựa chọn máy phát

- Dùng để cấp điện cho các phụ tải ưu tiên sau:

+ Chiếu sáng tầng hầm

+ Chiếu sáng hành lang cầu thang.

+ Máy bơm (bơm cứu hỏa, bơm sinh hoạt, bơm nước thải).

+ Thang máy

+ Quạt thông gió tầng hầm + Cấp điện, tầng áp mái.

Đối với tòa nhà:

Ta có : Pttut= 307,34 kW ; cosφ= 0,85 Sttut=Pttut/cosφ= 329,03/0,85 = 361,5 kVA

Chọn máy phát điện với hệ số an toàn khoảng 1.1, nghĩa là chọn công suất máy phát điện bằng cách nhân công suất tải với hệ số an toàn.

Công suất máy phát điện cần trang bị là: S= 361,5 x 1,1 = 397,7 KVA Ta lựa chọn máy phát điện 400kVA 3 pha có thông số như sau:

Bảng 4.13.Thông số máy phát điện

Công suất liên tục 400kVA

Công suất dự phòng 440kVA

Số pha 3 Pha

Điện áp/ Tần số 380V/ 50Hz

Tốc độ vòng quay 1500 Vòng/phút

Dòng điện 576 A

Tiêu hao nhiên liệu 100% tải 60  lít/h

Độ ồn 75 dB(A) @7m

Kích thước máy trần (LxWxH) 4100x1400x2100 mm

Bình nhiên liệu 600l

Trọng lượng 7650 Kg

4.10 Tính toán bù công suất phản kháng 4.10.1 Đặt vấn đề

Nhu cầu dùng điện ngày một cao, ngày càng phải tận dụng hết các khả năng của các nhà máy điện. Vì vậy việc sử dụng hợp lý và khai thác hiểu quả TB điện có thể đem lại những lợi ích to lớn.

Một câu hỏi đặt ra là có thể bù để đạt được hệ số cos = 1 hay không? Để tìm câu trả lời ta xét mối quan hệ giữa hiệu quả bù với hệ số cos cần bù. Ta biểu thị hệ số cos qua công suất bù Qb.

cosϕ=P

S= P

√P2+(Q−Qb)2

Viết chương trình tính toán và vẽ đồ thị quan hệ phụ thuộc K= f(cos)

Phân tích biểu đồ phụ thuộc giữa hiệu quả bù và hệ số công suất cần bù (hình vẽ), ta thấy hiệu quả bù đạt giá trị cao nhất tại cosb = 0,92, khi giá trị yêu cầu của hệ số công suất lớn hơn 0,92 thì hiệu quả kinh tế sẽ bắt đầu giảm và nó đạt giá trị 0 khi cosb= 0,98. Nếu hệ số cosb cần bù cao hơn 0,98 thì việc tiến hành bù sẽ có hiệu quả âm, tức là việc bù sẽ bị lỗ vốn.

0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1

-4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

cosfib

K,tr.VND/nam

Do thi hieu qua bu cspk phu thuoc vao he so cosfi

Hình 4.2 :Sự phụ thuộc của hiệu quả kinh tế vào hệ số công suất bù

K = f(cosb)

4.10.2 Tính toán lựa chọn

Tính công suất bù cho máy biến áp

Để chọn tụ bù thì ta cần biết công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ):

Bảng Tính toán bù công suất MBA

PTT (KW) 1500

Hệ số CS trước khi bù cosφ1 = 0.83→ tgφ1=0,672 Hệ số CS sau khi bù cosφ2 = 0.92→ tgφ2 = 0.42

CSPK cần bù Qbù = P (tgφ1 – tgφ2) Qbù = 1500.(0,672–

0.42)

= 356,2 (KVAr)

Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù. Với công suất cần bù là 356,2 KVAR cho tòa nhà.

Lựa chọn 9 bộ tụ bù 3 pha có công suất 40 [kVAr]/1bộ cho MBA.

Bảng 4.16 .Thông số tụ bù