TỔNG QUAN VỀ KHU ĐÔ THỊ
Các yêu cầu chung và tiêu chuẩn thiết kế
Mọi phương án hoặc dự án đều cần đáp ứng bốn yêu cầu cơ bản, trong đó yêu cầu đầu tiên là độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy này thể hiện mức độ đảm bảo liên tục cung cấp điện, phụ thuộc vào đặc điểm của từng hộ sử dụng điện.
Hộ loại 1 bao gồm những cơ sở rất quan trọng, nơi không thể xảy ra mất điện vì sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, chẳng hạn như sân bay và đại sứ quán.
Hộ loại 2 là những hộ mà việc mất điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế, tuy nhiên mức độ thiệt hại không nghiêm trọng bằng hộ loại 1 Các ví dụ điển hình cho hộ loại 2 bao gồm khách sạn và trung tâm thương mại.
- Hộ loại 3: Là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần thiết (như : khu sinh hoạt đo thị ,nông thôn ) b Chất lượng điện
Chất lượng điện được đánh giá qua hai tiêu chí chính là tần số (Hz) và điện áp (U) Để đạt được chất lượng điện tối ưu, cần đảm bảo rằng cả tần số và điện áp đều nằm trong giới hạn cho phép Điều này là cần thiết để các thiết bị sử dụng điện hoạt động một cách ổn định và hiệu quả.
Tính kinh tế của một phương án được xác định qua hai chỉ tiêu chính: vốn đầu tư và phí vận hành Phương án cấp điện tối ưu là phương án đạt được sự cân bằng giữa hai yếu tố này, với mục tiêu là có chi phí tính toán hàng năm thấp nhất.
Công thức Z=(a vh + a th) K + c ∆ A →min được sử dụng để tối ưu hóa hệ thống điện Trong đó, a vh là hệ số vận hành, với giá trị 0,04 cho đường dây trên không và 1 cho cáp cùng trạm biến áp Hệ số a th biểu thị mức thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn a tc.
= 1 với lưới cung cấp điện T = 5 năm →a =0,2
∆ A :Tổn thất điện năng trong 1 năm. c : Giá điện tổn thất điện năng (đ/kWh) d An toàn điện
An toàn điện là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết kế lắp đặt, vận hành công trình điện
A : Mạng trung áp 22kv , 35kv
Hình 1 : Sơ đồ cấu trúc nguồn trung áp
Hình 2 : Sơ đồ nguyên lý cấu trúc download by : skknchat@gmail.com
- Có ít nhất 2 trạm biến áp trung gian 22kv
- Trạm đặt nơi công cộng thoáng khí nhiều cây xanh
- Cáp đi ngầm dưới vỉa hè, lòng đường được luồn trong ống nhựa siêu bền
- Mạng hạ áp của TBA hệ thống cấp điện theo kiểu hình tia
- Tại tủ điện hạ áp tổng tại lô đất thì được cấp điện theo kiểu hình nhánh
- Mỗi tủ hạ áp được cấp tối đa 12 căn, thường đặt ở đầu lô đất
- Cáp đi ngầm dưới vỉa hè, lòng đường phải được luồn trong ống nhựa siêu bền
Hình 3 : Sơ đồ nguyên lý TBA
Hình 4 : Sơ đồ nguyên lý cấp tủ điện 2.3 Các tiêu chuẩn thiết kế download by : skknchat@gmail.com
(iii) Các tiêu chuẩn về điện
1 Quy phạm trang bị điện do Bộ Công nghiệp ban hành 11 TCN-2006
2 Cáp điện lực đi ngầm trong đất, phương pháp lắp đặt; TCVN 7997:2009
3 Quy chuẩn Quốc gia các công trình hạ tầng kỹ thuật QCVN07:2010/BXD đô thị
4 Tiêu chuẩn Quốc gia về đặt thiết bị điện trong nhà ở TCVN 9206:2012
5 Cáp điện lực đi ngầm trong đất, phương pháp lắp đặt; TCVN 7997:2009
6 Quy chuẩn Quốc gia về kỹ thuật điện, tập 7 Thi công QCVN.QTĐ.7:2009/BCT các công trình điện
7 Đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công TCVN 9207:2012 cộng - Tiêu chuẩn thiết kế;
8 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về kỹ thuật điện – tập 8 QCVN.QTĐ.8:2010/BCT – Quy chuẩn kỹ thuật điện hạ áp
9 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy hoạch xây dựng QCXDVN-01-2008/BXD
(iv) Các tiêu chuẩn về chiếu sáng
1 Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, TCVN 259:2001/BXD đường phố, quảng trường đô thị
2 Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công TCXDVN 333 : 2005 cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị – Tiêu chuẩn thiết kế
3 Đèn điện chiếu sáng đường phố - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 5828:1994 chung
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐÔTHỊ
Đặt vấn đề
download by : skknchat@gmail.com
Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một khu đô thị, bước đầu tiên và quan trọng nhất là xác định nhu cầu điện năng của các phụ tải trong công trình.
Phụ tải điện của mỗi công trình cần được xác định dựa trên quy mô và thực tế sử dụng, đồng thời xem xét khả năng phát triển trong tương lai Đối với khu đô thị, việc xác định phụ tải điện chủ yếu dựa vào diện tích sàn, diện tích mặt bằng, mục đích sử dụng và tính chất các hạng mục xây dựng Điều này giúp đảm bảo tính toán dự phòng hợp lý cho nhu cầu điện năng trong tương lai.
Xác định chính xác phụ tải tính toán là nhiệm vụ quan trọng và đầy thách thức, bởi vì nếu phụ tải tính toán thấp hơn thực tế, thiết bị điện sẽ bị giảm tuổi thọ và có nguy cơ gây cháy nổ nguy hiểm Ngược lại, nếu phụ tải tính toán cao hơn quá nhiều so với thực tế, sẽ dẫn đến việc chọn thiết bị điện quá lớn, gây lãng phí và không hiệu quả kinh tế.
2 Khái niệm chung về phụ tải điện
Phụ tải điện bao gồm công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q cần thiết tại một điểm cụ thể trong lưới điện với điện áp định mức, được gọi là điểm đặt hoặc điểm đầu phụ tải Thuật ngữ này dùng để chỉ chung các hộ tiêu thụ điện và các thiết bị điện.
- Khái niệm về phụ tải tính toán:
Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán.
A Công suất định mức: Pđ(Kw), Qđ(Kvar),Sđ(Kva) là công suất do nhà sản suất đưa ra, dựa vào cách tính toán phụ tải điện để xác định Công suất này có đặc điểm là công suất lớn nhất của phụ tải
B Công suất tính toán: Ptt(kW), Qtt(kVar),Stt(kVa) là công suất có tính đến hệ số đồng thời thiết bị sử dụng trong cùng một thời gian
Kđt : là hệ số đồng thời thiết bị sử dụng trong cùng một thời gian, tra ở TCVN9206
C Công suất thực tế : Là công suất chỉ có được khi phụ tải được đưa vào sử dụng download by : skknchat@gmail.com
Khái niệm chung phụ tải điện
3.1.Tiêu chuẩn cấp điện cho các đối tượng trong khu đô thị.
Tiêu chuẩn cấp điện khu đô thị
TT Loại công trình Đơn vị tính Chỉ tiêu cấp điện
1 Nhà liền kế kw/nhà 6.0
2 Nhà biệt thự kw/nhà 9.0
3 Nhà chung cư cao tầng kw/m 2 sàn 0.07
4 Nhà trẻ, mẫu giáo kw/m 2 sàn 0.02
7 Trung tâm thương mại,dịch vụ kw/m 2 sàn 0.08
8 Công trình dịch vụ văn hóa kw/m 2 sàn 0.08
9 Nhà hành chính kw/m 2 sàn 0.08
10 Công trình hỗn hợp kw/m 2 sàn 0.08
11 Chiếu sáng đường chính Cd/m 2 1,2
12 Chiếu sáng các đường khác Cd/m 2 0,6 đến 0,8
3.2.Phụ tải tính toán toàn khu quy hoạch.
Trong thiết kế cung cấp điện cho khu đô thị, chúng ta áp dụng phương pháp tính toán phụ tải dựa trên suất phụ tải trên một đơn vị diện tích, kết hợp với hệ số đồng thời Phương pháp này giúp đảm bảo việc phân bổ điện năng hiệu quả và tối ưu hóa nguồn cung cấp cho các khu vực khác nhau trong đô thị.
- Đối với đối tượng phụ tải tính toán được xác định theo suất phụ tải trên 1 m 2 Ta có công thức tính : download by : skknchat@gmail.com
P 0 : Suất phụ tải trên 1m 2 đơn vị diện tích (W/m 2 )
S : Diện tích lô đất công trình (m2)
P đ : Công suất đặt từng lô công trình
P tt : Công suất tác dụng của từng lô, từng hạng mục
Q tt : Công suất phản kháng
S tt : Công suất toàn phần
Giá trị P0 và Kđt được xác định dựa trên bảng dữ liệu, phụ thuộc vào đặc tính của phụ tải, số liệu thống kê và nhu cầu tiêu thụ thực tế, cũng như các tiêu chuẩn thiết kế liên quan.
3.2.2 Bảng chỉ tiêu về hệ số dự phòng phát triển.
Hệ số sử dụng đồng thời cho khu đô thị được xác định trong khoảng K sd = 0,6 đến 0,8 Đối với khu đô thị loại 2 gần trung tâm thành phố Hà Nội, chúng ta chọn K sd = 0,8 và Cos = 0,8.
-Tổn hao công suất trên mạng trung áp 22KV:10%.
-Dự phòng phát triển tương lai:20%
-Tính toán cụ thể cho “ nhà biệt thự 1 ” (C-TT1)
Q tt = Ptdxtg φ x 0.75= 60.75 (kVAR) download by : skknchat@gmail.com
S Tên phụ tải Số P o k sd cos φ tg φ Ptt Qtt Stt Pyc Qyc Syc tt lượng (kw Kw Kvar KVA Kw Kvar KVA
0 l.kề) 6 5 download by : skknchat@gmail.com
S Tên phụ tải Số P o k sd cosφ tg φ Ptt Qtt Stt Pyc Qyc Syc tt lượng (kw Kw Kvar KVA Kw Kvar KVA
THIẾT KẾ MẠNG TRUNG ÁP 22/0,4KV
Vị trí đặt trạm biến áp
Trạm biến áp là thiết bị quan trọng trong các khu vực có cây xanh, công trình công cộng, khu nhà liền kề và biệt thự, thường được lắp đặt ngoài trời để tối ưu hóa việc cung cấp điện và tiết kiệm chi phí đầu tư đường dây Đối với các tòa nhà cao tầng và chung cư, trạm biến áp thường được lắp đặt bên trong tầng hầm, và việc lựa chọn loại trạm này sẽ dựa trên thiết kế kỹ thuật cụ thể của từng công trình.
- Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:
+ An toàn và liên tục cấp điện.
+ Thao tác,vận hành,sửa chữa dễ dàng.
+ Phòng nổ,cháy,bụi bặm,khí ăn mòn. download by : skknchat@gmail.com
+ Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.
+Vị trí đặt trạm biến áp phải gần với vỉa hè đường đi để tiện cho việc cấp điện và di dây, cáp điện.
Số lượng máy biến áp, trạm biến áp
Máy biến áp là thiết bị thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện cho khu đô thị Việc lựa chọn máy biến áp cần phải đáp ứng các tiêu chí quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong hoạt động.
+ Đảm bảo liên lạc giữa nguồn và phụ tải.
+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải.
+ Đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thuật.
- Các trạm biến áp sẽ cấp điện cho các phụ tải liền kề, gần nhau theo từng cụm hoặc khu vực nhất định.
Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải
Chọn máy biến áp,trạm biến áp
- Lựa chọn máy biến áp: Với trạm 1 máy S dm S tt
Với trạm 2 máy S dm = S tt / 1,4
S dm : công suất định mức của máy biến áp nhà chế tạo cho.
S tt : công suất tính toán, nghĩa là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải.
1,4: hệ số quá tải Ứng với điều kiện sau: quá tải không quá 5 ngày mỗi đêm, mỗi ngày không quá tải 6 giờ.
Chọn cáp và dây dẫn
Các tiêu chuẩn chọn cáp ngầm ngoài trời:
Khi lắp đặt cáp điện dưới đất, cần đảm bảo cáp được đặt trong hào và dưới cáp phải có lớp đất mịn, không lẫn sỏi, đá hoặc rác Đồng thời, suốt chiều dài cáp cần có biện pháp bảo vệ để tránh tác hại từ môi trường Đối với cáp có điện áp dưới 35kV, nên phủ một lớp gạch trên mặt nền dọc theo tuyến cáp để tăng cường bảo vệ.
- Khi các cáp đặt song song nhau thì khoảng cách theo chiều ngang giữa các cáp phải là:
+100mm :giữa các cáp điện áp 10kV trở xuống.
+300mm:giữa các cáp điện áp trong khoảng 10kV đến 35kV.
Hệ thống cáp ngầm XLPE 0,4kV với sợi đơn được chôn trực tiếp trong đất ở độ sâu 0,7m Tiết diện dây trung tính tương ứng với dây pha Mương đất cho cáp có độ sâu 0,7m và rộng 0,4m Khi cáp băng qua đường, nó được bảo vệ bằng ống nhựa siêu bền HPE, với cấu trúc 3 pha (4 dây) nằm trong một ống Hệ thống này được tiếp địa ở một đầu bằng cọc thép mạ đồng có đường kính 18mm.
-Hệ thống đường dẫn điện phải được độc lập về cơ, điện đối với các hệ thống khác và đảm bảo dễ dàng thay thế, sửa chữa khi cần.
Chỗ nối đường hoặc rẽ nhánh dây dẫn, cáp điện cần phải đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn dẫn điện tương tự như một dây dẫn cáp điện liên tục Đồng thời, các điểm nối này phải được bảo vệ để không bị ảnh hưởng bởi các lực bên ngoài.
Đường dẫn điện cần phải phù hợp với điều kiện môi trường, tính chất sử dụng, đặc điểm kiến trúc của công trình, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật an toàn và phòng cháy.
Phương án cấp điện mạng trung áp cho khu đô thị mới
2.5.1 Chọn MBA TBA cho khu đô thị
Do độ dài của khu C Khu Đô Thị Kiến Hưng nên ta sẽ chọn 3 TBA tương đương với 3 phụ tải tính toán toàn đô thị
TBA T10 : dùng để cấp điện cho nhà liền kề và biệt thự , trường học , công viên , … TBA T 11 : cấp điện cho trung tâm thương mại (HH3)
TBA T12 : cấp điện cho tòa nhà hỗn hợp ( HH4) Để thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa và vận hành trạm biến áp lắp
Việc sử dụng 2 máy biến áp cùng công suất mang lại lợi ích trong việc vận hành đơn giản và giảm chi phí đầu tư ban đầu Đối với máy biến áp công suất lớn, việc lắp đặt thiết bị bảo vệ trung áp tốn kém và phức tạp Hơn nữa, việc lắp đặt 2 máy tại một trạm giúp đảm bảo cung cấp điện liên tục, ngay cả khi xảy ra sự cố hoặc trong quá trình bảo dưỡng định kỳ, tránh tình trạng mất điện trên diện rộng.
Lưới điện trung thế được cấu trúc theo dạng mạch vòng kín và vận hành hở, với điện áp định mức 22KV và tần số 50Hz Cáp trung thế 22KV được lắp đặt trong các tuy nen kỹ thuật hoặc chạy ngầm trong rãnh cáp, sử dụng ống thép chịu lực D100-D150 và có đánh dấu cáp 22KV Để đảm bảo an toàn, khoảng cách tối thiểu giữa các công trình xây dựng và hào cáp phải trên 1m Trong khu đô thị, toàn bộ các trạm biến áp được chia thành 6 mạch vòng, với hệ thống đường dây mạch vòng đi ngầm đất dẫn nguồn điện từ trạm trung gian 110/22KV, đảm bảo cấp điện theo sơ đồ mạch vòng kín và vận hành hở.
Dựa trên bảng tính toán phụ tải của khu đô thị, chúng tôi đã đưa ra phương án lựa chọn trạm biến áp phù hợp, đồng thời xác định vị trí đặt trạm dựa trên mặt bằng điện trung thế.
TBA Thông số kĩ thuật Kích thước (mm)
Sđm Tổn hao Dòng Tổn hao Điện áp Dài Rộng Cao không tải điện k ngắn ngắn mạch
Và chọn MBA các khu vực thuộc TBA T10 :
STT Tên phụ tải Stt ( kVA) Chọn MBA
11 C-LK6(nhà l.kề) 132 1x150 download by : skknchat@gmail.com
STT Tên phụ tải Stt Chọn MBA
2.5.2 Tính toán tổn thất công suất,tổn thất điện năng của các trạm biến áp. a.Tính toán tổn thất công suất
Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song được xác định :
Tổn thất công suất của trạm được ký hiệu là ΔP, trong đó P đại diện cho tổn thất công suất không tải và có tải của máy biến áp Để tính toán tổn thất điện năng, cần xem xét các yếu tố liên quan đến công suất của trạm và hiệu suất hoạt động của máy biến áp.
Tổn thất điện năng trong trạm có 2 máy làm việc song song :
Trong một năm, thời gian vận hành của máy biến áp là t = 8760 giờ Tổn thất công suất của trạm được tính bằng ΔP, trong đó τ = (0.124 + 10^-4 * Tmax) * 2 * 8760 với Tmax = 3500 giờ, cho kết quả τ = 1986.16 giờ Tổn thất công suất của trạm bao gồm tổn thất không tải và có tải của máy biến áp, ký hiệu là P0 và PN, cùng với tổn thất điện năng A.
V dụ:Áp dụng tính cho trạm biến áp 1 có 2 máy biến áp làm việc song song có S đm
= 1000KVA ΔP : tổn thất công suất của trạmP 0 = 2.7 kW ; ΔP : tổn thất công suất của trạmP N = 19.5kW ; S tt = 1712.27 kVA
= 33.99 (kW) Tổn thất điện năng :
2 TBA T11 và T12 được dử dụng kèm với công trình khép kín
Trạm T10 được thiết kế theo kiểu trạm kín, với trạm biến áp đặt tại trung tâm phụ tải để đảm bảo bán kính cấp điện chỉ khoảng 300m, giúp giảm thiểu tổn thất điện áp cuối đường dây Cửa trạm hướng ra đường, và vị trí của các máy biến áp được bố trí hợp lý để phù hợp với điều kiện mặt bằng, đồng thời đảm bảo an toàn cháy nổ và thuận tiện cho việc lắp đặt, sửa chữa và vận hành.
Trạm biến áp kiosk 4 ngăn bao gồm hai ngăn dành cho máy biến áp, một ngăn chứa tủ trung thế 4 ngăn và một ngăn để dãy tủ hạ thế Kích thước và chi tiết cụ thể được trình bày trong bản vẽ kiến trúc.
Trạm được xây dựng với tường bao quanh và mái bằng bê tông cốt thép, có cửa chớp xi măng để tăng cường thông gió, bên ngoài được lắp lưới thép chống chuột Trong trạm có công tắc, ổ cắm và đèn chiếu sáng phục vụ cho việc vận hành Khu vực đặt máy biến áp được thiết kế với hố ga thu dầu, trong buồng có tủ điện trung thế và hạ thế cùng với bình cứu hỏa để ứng phó kịp thời khi có sự cố cháy nổ Đặc biệt, buồng máy biến áp còn được trang bị thanh chắn cao 1,2m và cửa ra vào để đảm bảo an toàn Sơ đồ nguyên lý cấp điện của trạm biến áp T10 cũng được thiết lập rõ ràng.
Phía cao áp: Đặt tủ trung thế 24kV-630A-20kA/s cách điện SF6 hoặc chân không bao gồm
- 02 ngăn tủ cầu dao phụ tải 24kV-630A-20kA/s-lắp cho đầu cáp đến và đi.
- 02 ngăn tủ máy cắt 24kV-200A-20kA/s bảo vệ cho 2 MBA.
- Tủ trung thế có lắp thiết bị báo sự cố đầu cáp và thiết bị sấy tự động, có thiết bị chỉ thị áp lực khí.
Tại ngăn cáp đến và đi sử dụng 2 đầu cáp T-Plug 24kV-630A-300m2
Tại 2 ngăn cáp sang 2 máy biến áp sử dụng 02 đầu cáp Elbow 24kV-200A- 50mm2. b Máy biến áp:
Thông số kỹ thuật chính của MBA: sử dụng MBA 3 pha 2 cuộn dây - Máy biến áp kiểu làm mát bằng dầu
- Số lượng máy biến áp : 2 máy
- Công suất định mức : 1000kVA/ 1 máy
- Tổn hao không tải (Po) : ≤ 1190 (W)
- Tổn hao ngắn mạch định mức (Pk) : ≤ 8400 (W)
- Dòng điện ngắn mạch ( kA/3s) : 25
- Điện áp ngắn mạch ( Uk.%) : 6%
- Tổ đấu dây : Dn /Yo-11
- Máy biến áp được sản xuất theo tiêu chuẩn : TCVN-1984-1994, IEC-76
- Các thông số máy biến áp tuân thủ theo quy định của Tổng Công ty Điện lực
Chọn cáp trung áp
Đối với phụ tải điện tại khu đô thị, việc lựa chọn tiết diện dây dẫn cần dựa vào mật độ dòng kinh tế (Jkt), với giá trị Jkt = 3,1 (A/mm2) cho phụ tải điện sinh hoạt có Tmax = 3000 – 5000 (h) Điều kiện phát nóng là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn cho dây dẫn và dây cáp, do đó cần được xem xét kỹ lưỡng khi lựa chọn.
* Lựa chọn dây trung áp theo Jkt Đối với điện sinh hoạt Tmax = 3500h nên Jkt = 3.1
Vậy ta chọn Cáp CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 3x35mm 2 do hãng PURUKAW chế tạo: (Nhật bản) chế tạo, với:
Icp= 170(A) (đi dưới đất) r0 = 0.668 (Ω/km) x0 = 0.13 (Ω/km)
Để kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép, ta có công thức ΔP = tổn thất công suất của trạm Ubtcp = 5%Uđm = 5%*22 = 1,1 kV = 1100 V Trong đó, n là số dây đi song song và độ dài cáp từ trục vào trạm là 1km Với các giá trị R = 0.334 và X = 0.065, ta tính được ΔP = tổn thất công suất của trạm U max là 30.2 V.
Ta thấy: ΔP : tổn thất công suất của trạmUmaxbt = 30.2(V) ≤ ≤ ΔP : tổn thất công suất của trạmUbtcp = 1100 (V)
Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng:
=> I tt = 44.94 (A) Chọn Cáp CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 3x35mm 2 do hãng PURUKAW chế tạo: download by : skknchat@gmail.com
(Nhật bản) chế tạo, với:
Icp= 170(A) (đi dưới đất) r0 = 0.668 (Ω/km) x0 = 0.13 (Ω/km)
Vậy cáp đã chọn thỏa mản:
Ptt Qtt Stt Pyc Qyc Syc Itt Fkt Dây cáp
Ptt Qtt Stt Pyc Qyc Syc Itt Fkt Dây cáp
Tổn thất công suất và điện năng trên đường dây
+Tổn thất công suất trên các đường dây
ΔP : tổn thất công suất của trạmP d = 3.42 (kW)
+ Tổn thất điện năng dây dẫn
ΔP : tổn thất công suất của trạmA d = 6729.65 (KWh) Tương tự tính được tổn thất công suất và điện năng trên đường dây cho các khu còn lại ta có:
STT Syc(kVA) R(Ω)) KV) suất Tỏn thất điện năng
T10 download by : skknchat@gmail.com
4.Lựa chọn thiết bị bảo vệ.
Lựa chọn máy cắt và máy cắt liên lạc
Điều kiện để chọn máy cắt :
• Điện áp định mức : U đmMC ≥ U đm mạng
• Dòng điện định mức : I đmMC ≥ I lv max
• Dòng điện cắt định mức : i đmC ≥ i N
• Công suất định mức cắt : S đm MC ≥ S N
• Dòng điện ổn định động : i dđ MC ≥ i xk
• Dòng ổn định nhiệt trong thời gian ổn định nhiệt :
Ta có dòng điện định mức chạy trong dây trung áp là :
Máy cắt không khí 3 pha (ACB) do hãng Siemens của Đức sản xuất có các thông số kỹ thuật quan trọng như điện áp định mức U đm (kV), dòng điện định mức I đm (A), dòng ngắn mạch định mức I đmC (kA) và dòng ngắn mạch tối đa I Nmax (kA) Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn máy cắt phù hợp cho hệ thống điện.
Khi kiểm tra máy cắt đã chọn, cần đảm bảo rằng điện áp định mức (U đmMC) lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của mạng (U đm mạng) Đồng thời, dòng điện định mức (I đmMC) phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện tối đa của tải (I lv max) Cuối cùng, dòng điện cắt định mức (I đmC) cũng cần phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện danh nghĩa (i N).
Dòng điện ổn định động : i dđ MC ≥ i xk Điều kiện ổn định nhiệt không cần kiểm tra vì trong máy cắt đã có 4.2 Lựa chọn cầu dao phụ tải
Nhiệm vụ : cách ly đường dây trung áp và trạm biến áp phục vụ cho việc kiểm tra bảo dưỡng các thiết bị trong trạm phía sau
Cầu dao phụ tải và dao cách ly đều có chức năng ngắt mạch điện, nhưng cầu dao phụ tải được trang bị bộ phận dập hồ quang, cho phép thực hiện đóng cắt mạch điện cả khi có tải hoặc không tải Trong khi đó, dao cách ly chỉ có thể ngắt mạch khi không có tải hoặc khi tải rất nhỏ, do không có bộ phận dập hồ quang.
Nguyên lý dập hồ quang sử dụng cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng dao cắt phụ cao tốc trong buồng dập hồ quang hở Khi đóng mạch điện, dao cắt phụ sẽ đóng trước, sau đó mới đến dao chính Ngược lại, khi ngắt mạch điện, dao chính tách ra trước khi dao phụ vẫn còn đóng Khi dao chính tách đến một thời điểm nhất định, lò xo kết nối với dao phụ sẽ kéo tách dao phụ ra với tốc độ nhanh chóng, giúp ngăn chặn sự xuất hiện của hồ quang trên dao chính Phương pháp này không chỉ giảm thời gian cháy của hồ quang mà còn có buồng dập hồ quang, giúp dập tắt hồ quang một cách hiệu quả và nhanh chóng.
Ta chọn cầu dao phụ tải cho trạm có công suất lớn nhất là 2000kVA và dùng cho các trạm còn lại.
Chọn cầu dao phụ tải cho trạm T10 2000kVA :
I N = I ∞ = I” (kA) Điều kiện lựa chọn cầu dao phụ tải :
+Điện áp định mức : U đmCD ≥ U đl (kV)
+ Dòng điện định mức : I đmCD ≥ I đm (A)
+ Dòng điện cắt định mức : I dmC ≥ I’’ (kA) download by : skknchat@gmail.com
Tra sổ tay cung cấp điện ta chọn được cầu dao của SIEMENS có thông số sau : loại cầu dao phụ tải U đmCD (kV) I đmCD (A) I NmaxCD (kA)
Kiểm tra cầu dao đã chọn:
+Điện áp định mức : U đmCD ≥ U đl "(kV)
+ Dòng điện định mức : I đmCD ≥ I đm (A)
+ Dòng điện cắt định mức : I dmC ≥ I” (kA)
Vậy cầu dao đã chọn thỏa mãn.
4.3 Lựa chọn cầu chì trung áp :
Nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch cho biến áp và cáp tổng thường dung là cầu chì ống cát thạch anh. Điều kiện lựa chọn cầu chì:
+ Điện áp định mức : U dm.CC ≥ U dml (kV)
+ Dòng điện định mức: I dm.CC ≥ I dml (kA)
+ Dòng điện cắt định mức : I dm C ≥ I ” (kA)
+ Công suất cắt đinh mức : S dm.C ≥ S ” (MVA)
Ta chọn cầu chì cho trạm T10 có công suất là 2000 KVA
Chọn cầu chì cho trạm 2000 KVA:
I xk (kA) Tra sổ tay kỹ thuật chọn cầu chì do hãng SIEMENS chế tạo có các thông số sau:
Kiểm tra cầu chì đã chọn:
+ Điện áp định mức : U dm.CC (kV) ≥U dml = 22(kV)
+ Dòng điện định mức : I dm.CC (A) ≥ I dml (A)
+ Dòng điện cắt định mức ' : I dm C 3 (kAđ) ≥ I ” (kA) download by : skknchat@gmail.com
Ta thấy S dm.C ≥ S ” Kết luận: Cầu chì đã chọn thỏa mãn. loại cầu chì
U dmcc (KV) I dmcc (A) I Ncc (KA)
Khu 1 3GD1406-4B 24 32 31.5 loại cầu chì
U dmcc (KV) I dmcc (A) I Ncc (KA)
Ngắn mạch xảy ra khi mạch điện bị chập tại một điểm, dẫn đến giảm tổng trở và tăng đột ngột dòng điện Sự gia tăng dòng điện quá mức có thể gây ra hai hậu quả nghiêm trọng.
- Làm xuất hiện lực điện động rất lớn, có khả năng phá hủy kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ.
- Làm tăng nhiệt độ lên cao phá hủy các đặc tính cách điện, từ đó cũng gây ra cháy nổ cho các thiết bị điện.
Các số liệu về tình trạng ngắn mạch đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle, và xác định phương thức vận hành mạng điện.
Vì vậy tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu được trong thiết kế cung cấp điện.
Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện:
- Ngắn mạch 1 pha chạm đất.
Trong đó ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất Vì vậy người ta thường căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thiết bị điện.
5.2 Tính toán ngắn mạch phía trung áp. download by : skknchat@gmail.com
Dòng ngắn mạch sẽ lớn hơn khi gần nguồn, vì vậy để tính toán ngắn mạch, chúng ta chỉ cần xem xét các điểm có khả năng xảy ra ngắn mạch gần nguồn nhất.
Tại thanh cái trung áp của trạm biến áp 8, xác suất xảy ra ngắn mạch là cao nhất do đây là điểm gần nguồn nhất Điện kháng của hệ thống được tính toán theo công thức cụ thể.
Trong đó U Cdm - Công suất máy cắt đầu nguồn.
Với việc chọn máy cắt đầu nguồn là loại 8DC11 do SIEMENS chế tạo, ta có :
Từ trạm biến áp trung áp đến trạm chọn cáp CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 3x35(mm2) do hãng PURUKAWAthông số của cáp là:
I cp = 170 (A) Điện trở và điện kháng của cáp là:
R C = r 0 * 0,l = 0.13 * 0.1 = 0.013 (Ω) Điện kháng và điện trở khi xảy ra ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch : download by : skknchat@gmail.com
Đặt vấn đề
Ngắn mạch là hiện tượng xảy ra khi mạch điện bị chập tại một điểm, dẫn đến giảm tổng trở và tăng đột ngột dòng điện trong mạch Sự gia tăng dòng điện quá mức có thể gây ra hai hậu quả nghiêm trọng.
- Làm xuất hiện lực điện động rất lớn, có khả năng phá hủy kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ.
- Làm tăng nhiệt độ lên cao phá hủy các đặc tính cách điện, từ đó cũng gây ra cháy nổ cho các thiết bị điện.
Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là yếu tố then chốt trong việc lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle và xác định phương thức vận hành mạng điện.
Vì vậy tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu được trong thiết kế cung cấp điện.
Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện:
- Ngắn mạch 1 pha chạm đất.
Trong đó ngắn mạch 3 pha là nghiêm trọng nhất Vì vậy người ta thường căn cứ vào dòng điện ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thiết bị điện.
Tính toán ngắn mạch phía trung áp
download by : skknchat@gmail.com
Khi tính toán ngắn mạch, cần chú ý rằng dòng ngắn mạch sẽ lớn hơn khi gần nguồn Do đó, để xác định điểm xảy ra ngắn mạch, chỉ cần xem xét những vị trí gần nguồn nhất.
Tại thanh cái trung áp của trạm biến áp 8, điểm gần nguồn nhất có xác suất xảy ra ngắn mạch cao nhất Điện kháng của hệ thống được xác định bằng công thức.
Trong đó U Cdm - Công suất máy cắt đầu nguồn.
Với việc chọn máy cắt đầu nguồn là loại 8DC11 do SIEMENS chế tạo, ta có :
Từ trạm biến áp trung áp đến trạm chọn cáp CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 3x35(mm2) do hãng PURUKAWAthông số của cáp là:
I cp = 170 (A) Điện trở và điện kháng của cáp là:
R C = r 0 * 0,l = 0.13 * 0.1 = 0.013 (Ω) Điện kháng và điện trở khi xảy ra ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch : download by : skknchat@gmail.com
Dòng ngắn mạch siêu quá độ
Dòng ngắn mạch xung kích
Dòng ngắn mạch và dong xung kích dùng để kiểm tra trạng thái ổn định nhiệt và ổn định động của thiết bị.
THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN QUY HOẠCH HẠ TẦNG MẠNG HẠ ÁP 22/0,4KV
Đặt vấnđề
- Mạng trung áp là mạng có cấp điện áp lên đến 22 KV. download by : skknchat@gmail.com
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện mạng trung áp cho khu đô thị ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và đời sống xã hội Một sơ đồ cấp điện hợp lý cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của hệ thống.
+Đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
+Linh hoạt và đơn giản trong vận hành,bảo dưỡng,sửa chữa.
+Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
+Thỏa mãn các chỉ tiêu kinh tế.
+Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải điện.
Để nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện, lưới điện trung áp thường được thiết kế theo cấu trúc mạch vòng kín và vẫn hành hở Việc sử dụng đường dây đi ngầm không chỉ đảm bảo mỹ quan cho khu đô thị mà còn nâng cao tính an toàn của hệ thống điện.
- Để đáp ứng được các yêu cầu trên ta phải thực hiện thiết kế mạng cao áp cho khu đô thị theo các bước sau.
+Vạch các phương án cung cấp điện.
+Lựa chọn vị trí ,số lượng,dung lượng của các trạm biến áp và lựa chọn chủng loại,tiết diện các đường dây cho các phương án.
+Tính toán kinh tế-kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý nhất.
+Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn.
2.Yêu cầu thiết kế mạng lưới trung áp cho khu đô thị.
2.1 Vị trí đặt trạm biến áp.
Trạm biến áp là loại thiết bị quan trọng được lắp đặt ngoài trời tại các khu cây xanh, công trình công cộng, khu nhà liền kề và biệt thự, nhằm cung cấp điện cho các phụ tải một cách hiệu quả Việc bố trí trạm ở trung tâm giúp giảm thiểu tổn thất điện áp và tiết kiệm chi phí đầu tư cho đường dây Đối với các tòa nhà cao tầng và chung cư, trạm biến áp thường được lắp đặt bên trong tầng hầm, và việc lựa chọn loại trạm sẽ được thực hiện sau khi có thiết kế kỹ thuật cụ thể cho từng công trình.
- Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:
+ An toàn và liên tục cấp điện.
+ Thao tác,vận hành,sửa chữa dễ dàng.
+ Phòng nổ,cháy,bụi bặm,khí ăn mòn. download by : skknchat@gmail.com
+ Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành.
+Vị trí đặt trạm biến áp phải gần với vỉa hè đường đi để tiện cho việc cấp điện và di dây, cáp điện.
2.2 Số lượng máy biến áp, trạm biến áp:
Máy biến áp là thiết bị thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện cho khu đô thị Việc lựa chọn máy biến áp cần tuân thủ các yêu cầu quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong cung cấp điện.
+ Đảm bảo liên lạc giữa nguồn và phụ tải.
+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải.
+ Đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thuật.
- Các trạm biến áp sẽ cấp điện cho các phụ tải liền kề, gần nhau theo từng cụm hoặc khu vực nhất định.
Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải
2.3.Chọn máy biến áp,trạm biến áp.
- Lựa chọn máy biến áp: Với trạm 1 máy S dm S tt
Với trạm 2 máy S dm = S tt / 1,4
S dm : công suất định mức của máy biến áp nhà chế tạo cho.
S tt : công suất tính toán, nghĩa là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải.
1,4: hệ số quá tải Ứng với điều kiện sau: quá tải không quá 5 ngày mỗi đêm, mỗi ngày không quá tải 6 giờ.
2.4 Chọn cáp và dây dẫn.
Các tiêu chuẩn chọn cáp ngầm ngoài trời:
Khi lắp đặt cáp ngầm, cần phải đặt cáp trong hào và đảm bảo lớp đất dưới cáp là đất mịn, không chứa sỏi, đá hoặc rác Để bảo vệ cáp khỏi tác động bên ngoài, cáp điện áp dưới 35kV cần được phủ một lớp gạch trên bề mặt nền suốt toàn bộ tuyến cáp.
- Khi các cáp đặt song song nhau thì khoảng cách theo chiều ngang giữa các cáp phải là:
+100mm :giữa các cáp điện áp 10kV trở xuống.
+300mm:giữa các cáp điện áp trong khoảng 10kV đến 35kV.
Hệ thống cáp ngầm XLPE 0,4kV với sợi đơn được chôn trực tiếp trong đất ở độ sâu 0,7m Tiết diện dây trung tính bằng dây pha, và mương đất cho cáp có chiều sâu 0,7m và rộng 0,4m Khi cáp băng qua đường, nó được bọc trong ống nhựa siêu bền HPE, với cấu trúc 3 pha (4 dây) đi trong một ống Hệ thống được tiếp địa bằng cọc thép mạ đồng có đường kính 18mm tại một đầu.
-Hệ thống đường dẫn điện phải được độc lập về cơ, điện đối với các hệ thống khác và đảm bảo dễ dàng thay thế, sửa chữa khi cần.
Chỗ nối đường hoặc rẽ nhánh dây dẫn, cáp điện cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn dẫn điện tương đương với dây dẫn cáp điện liên tục Đồng thời, các điểm nối này phải được bảo vệ để không bị ảnh hưởng bởi lực bên ngoài.
Đường dẫn điện cần phải được lựa chọn phù hợp với điều kiện môi trường, tính chất sử dụng và đặc điểm kiến trúc của công trình Ngoài ra, cần đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật an toàn và phòng cháy.
2.5 Phương án cấp điện mạng trung áp cho khu đô thị mới
2.5.1 Chọn MBA TBA cho khu đô thị
Do độ dài của khu C Khu Đô Thị Kiến Hưng nên ta sẽ chọn 3 TBA tương đương với 3 phụ tải tính toán toàn đô thị
TBA T10 : dùng để cấp điện cho nhà liền kề và biệt thự , trường học , công viên , … TBA T 11 : cấp điện cho trung tâm thương mại (HH3)
TBA T12 : cấp điện cho tòa nhà hỗn hợp ( HH4) Để thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa và vận hành trạm biến áp lắp
Việc sử dụng 2 máy biến áp cùng công suất giúp đơn giản hóa quá trình vận hành và giảm chi phí đầu tư ban đầu Đối với máy biến áp công suất lớn, việc lắp đặt thiết bị bảo vệ trung áp rất tốn kém và yêu cầu nhiều loại bảo vệ khác nhau Hơn nữa, lắp đặt 2 máy trong cùng một trạm đảm bảo cung cấp điện liên tục, ngay cả khi có sự cố hoặc trong quá trình bảo dưỡng định kỳ, tránh tình trạng mất điện trên diện rộng.
Lưới điện trung thế được cấu trúc theo dạng mạch vòng kín với điện áp định mức 22KV và tần số 50Hz, sử dụng cáp điện chạy trong tuy nen kỹ thuật hoặc ngầm trong rãnh cáp Cáp 22KV được bảo vệ bằng ống thép chịu lực D100-D150 và có báo hiệu rõ ràng Để đảm bảo an toàn, các công trình xây dựng phải cách hào cáp tối thiểu 1m Trong khu đô thị, toàn bộ các trạm biến áp được chia thành 6 mạch vòng, với hệ thống đường dây ngầm dẫn nguồn điện từ trạm trung gian 110/22KV, hoạt động theo sơ đồ mạch vòng kín và vận hành hở.
Dựa vào bảng tính toán phụ tải của khu đô thị, chúng tôi đã đưa ra phương án lựa chọn trạm biến áp phù hợp Vị trí đặt trạm sẽ được xác định dựa trên mặt bằng điện trung thế, đảm bảo hiệu quả trong việc cung cấp điện cho khu vực.
TBA Thông số kĩ thuật Kích thước (mm)
Sđm Tổn hao Dòng Tổn hao Điện áp Dài Rộng Cao không tải điện k ngắn ngắn mạch
Và chọn MBA các khu vực thuộc TBA T10 :
STT Tên phụ tải Stt ( kVA) Chọn MBA
11 C-LK6(nhà l.kề) 132 1x150 download by : skknchat@gmail.com
STT Tên phụ tải Stt Chọn MBA
2.5.2 Tính toán tổn thất công suất,tổn thất điện năng của các trạm biến áp. a.Tính toán tổn thất công suất
Tổn thất công suất tác dụng của trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song được xác định :
Tổn thất công suất của trạm điện, ký hiệu là ΔP, bao gồm tổn thất không tải và có tải của máy biến áp Để tính toán tổn thất điện năng, cần xem xét các yếu tố như công suất tối đa và công suất tiêu thụ thực tế của trạm.
Tổn thất điện năng trong trạm có 2 máy làm việc song song :
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét thời gian vận hành của máy biến áp trong một năm, được tính là t = 8760 giờ Thời gian tổn thất công suất τ được xác định bằng công thức τ = (0.124 + 10^-4 * Tmax) * 2 * 8760, với Tmax là 3500 giờ, dẫn đến τ = 1986.16 giờ Đặc biệt, ΔP đại diện cho tổn thất công suất của trạm, bao gồm tổn thất không tải và có tải của máy biến áp, cùng với A là tổn thất điện năng.
V dụ:Áp dụng tính cho trạm biến áp 1 có 2 máy biến áp làm việc song song có S đm
= 1000KVA ΔP : tổn thất công suất của trạmP 0 = 2.7 kW ; ΔP : tổn thất công suất của trạmP N = 19.5kW ; S tt = 1712.27 kVA
= 33.99 (kW) Tổn thất điện năng :
2 TBA T11 và T12 được dử dụng kèm với công trình khép kín
Trạm T10 được thiết kế theo kiểu trạm kín, với trạm biến áp được đặt tại trung tâm phụ tải để đảm bảo bán kính cấp điện tối ưu khoảng 300m, giúp giảm thiểu tổn thất điện áp ở cuối đường dây Cửa trạm hướng ra phía đường, và vị trí của các máy biến áp được bố trí hợp lý, đáp ứng yêu cầu về mặt bằng cũng như đảm bảo an toàn chống cháy nổ, đồng thời thuận tiện cho việc lắp đặt, sửa chữa và vận hành.
Trạm biến áp kiosk 4 ngăn bao gồm hai ngăn để lắp đặt máy biến áp, một ngăn dành cho tủ trung thế 4 ngăn và một ngăn để chứa dãy tủ hạ thế Kích thước và chi tiết cụ thể được trình bày trong bản vẽ kiến trúc.
