Đồ án tốt nghiệp thiết kế cung cấp điện cho khu dân cư biệt thự long an

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU DÂN CƢ BIỆT THỰ LONG AN SINH VIÊN NGUYỄN NHÂN THẾ MSSV 14097311 LỚP DHDI10A GVHD THS NGUYỄN QUÂN TP HCM, NĂM 2018 Khóa luận tốt nghiệp SV Nguyễn Nhân Thế 2 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (1) Nguyễn Nhân Thế, MSSV 14097311 2 Tên đề tài THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU DÂN CƢ BIỆT THỰ LONG AN 3 Nội dung Tìm hiểu tổng quan quy mô dự án, chọn.

TỔNG QUAN

Tổng quát về công trình

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

Khu dân cư Biệt thự Long An tọa lạc tại xã Long An, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai, nằm ở phía nam Quốc lộ 51 Khu vực này cách trung tâm thành phố Biên Hòa khoảng 30km và cách TP Hồ Chí Minh 45km.

- Phía Bắc giáp Khu dân cƣ nông thôn khu vực

- Phía Đông giáp Khu dân cƣ nông thôn khu vực

- Phía Nam giáp đường đất đi QL51 về phía Tây khu đất

- Phía Tây giáp khu đất dự án Kh dân cƣ và trung tâm văn hoá xã Long An b Diện tích

Diện tích quy hoạch tổng thể quy mô: 20,63ha c Những đặc điểm của khu dân cƣ Đặc điểm: Khu dân cƣ gồm có:

Khu 1: Gồm 42 biệt thự, một nhà trẻ, một trạm y tế, 2 công viên A, B

Khu 3: Gồm 76 biệt thự và 3 khu công viên C, D, E

Và hệ thống chiếu sáng công cộng

Khu dân cư gần đường dây trung thế

Yêu cầu thiết kế chung:

Cung cấp điện cho khu dân cƣ theo mặt bằng hiện trạng ( bản vẽ kèm theo )

1.2.2 Đặc điểm của hệ thống điện hiện hữu

Nguồn điện cho Khu dân cư Biệt thự Long An sẽ được cung cấp từ tuyến đường dây trên không 22kV 476 - Long An, với dây dẫn 3xAC185-AC120 và Imax 18A Tuyến dây này kết nối với trạm Trung gian 110/22kV-2x40MVA Long Thành (3T), nằm cách Khu dân cư Biệt thự khoảng 1,3 km dọc theo Quốc lộ 51.

Thiết kế cung cấp điện là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau Đây là một chủ đề thực tiễn, rất phù hợp với trình độ và khả năng của sinh viên ngành Điện chuẩn bị tốt nghiệp.

Do hạn chế về kiến thức và thời gian, bài viết chỉ tập trung vào một số vấn đề chính như: tính toán phụ tải, thiết kế trạm biến áp, lựa chọn phương án và các thành phần trong hệ thống điện, tính toán ngắn mạch, và bù hệ số công suất.

Cuốn đồ án này có thể là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn sinh viên những khóa học sau này của ngành Kỹ thuật điện.

CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

Một số yêu cầu cần quan tâm

2.1.1 Độ tin cậy cung cấp điện:

Tùy thuộc vào loại hộ tiêu thụ điện (loại 1, loại 2 hay loại 3), việc lựa chọn phương án cung cấp điện cần đảm bảo độ tin cậy cao nhất có thể trong các điều kiện cho phép.

2.1.2 Chất lƣợng điện cung cấp:

Hệ thống cung cấp điện phụ thuộc vào hai chỉ tiêu chính là tần số và điện áp Tần số được điều chỉnh bởi cơ quan quản lý hệ thống điện, và chỉ những hộ tiêu thụ lớn (trên 10 MW) mới cần chú ý đến việc vận hành hợp lý để duy trì sự ổn định của tần số Do đó, trong thiết kế hệ thống điện, nhiệm vụ chính là đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng, với mức dao động thường là ±5% so với điện áp định mức Đặc biệt, đối với các phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp, mức dao động chỉ được phép trong khoảng ±5,2%.

2.1.3 Thiết kế an toàn cung cấp điện:

Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện rõ ràng và hợp lý là rất quan trọng, nhằm tránh nhầm lẫn trong quá trình vận hành Các thiết bị cần được chọn đúng chủng loại và công suất Quản lý và vận hành hệ thống điện phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn sử dụng điện.

2.1.4 Các tính toán kinh tế (nếu có):

Sau khi đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế sẽ được xem xét Cần tính toán để tổng vốn đầu tư và chi phí vận hành đạt mức tối thiểu, đồng thời thời gian thu hồi vốn đầu tư phải đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư Phương án tối ưu sẽ được lựa chọn dựa trên việc so sánh và tính toán giữa các phương án cụ thể.

Các bước thiết kế cung cấp điện

2.2.1 Thu thập số liệu cần thiết (số liệu ban đầu)

 Đặc điểm công trình đƣợc cung cấp điện

 Dữ liệu về nguồn điện: công suất, hướng cấp điện, khoảng cách tới tải tiêu thụ

 Dữ liệu về phụ tải: Tổng công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho hộ tiêu thụ - khu dân cƣ

 Danh mục các thiết bị tiêu thụ điện

 Phụ tải điện dân dụng: nhà liên kế, biệt thự

 Phụ tải trạm y tế, công viên, nhà trẻ, chiếu sáng ngoài trời

 Phụ tải tổng của mỗi khu: khu 1, 2, 3

 Dung luợng, số lƣợng, vị trí đặt

 Số lƣợng, vị trí của tủ phân phối ở mạng hạ áp

2.2.4 Xây dựng phương án cung cấp điện

 Mạng cao áp; hạ áp

 Sơ đồ đi dây của trạm biến áp

 Thiết bị điện cao áp

 Thiết bị điện hạ áp

 Tính toán ngắn mạch mạng cao áp mạng hạ áp

2.2.7 Tính toán bảo vệ an toàn

 Chống sét cho trạm biến áp

 Chống sét cho đường dây cao áp

 Nối đất trung tính máy biến áp hạ áp.

LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CẦN THIẾT

Xác định phụ tải điện

Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một công trình, việc đầu tiên là xác định nhu cầu điện của công trình đó Nhu cầu điện có thể được xác định dựa trên phụ tải thực tế hoặc dự kiến cho sự phát triển trong tương lai, tùy thuộc vào quy mô của công trình Do đó, việc xác định nhu cầu điện chính là giải quyết bài toán dự báo phụ tải, có thể là ngắn hạn hoặc dài hạn.

Dự báo phụ tải ngắn hạn là quá trình xác định mức tiêu thụ điện của công trình ngay sau khi đưa vào khai thác và vận hành Mức tiêu thụ này thường được gọi là phụ tải tính toán, là thông số quan trọng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện.

Xác định chính xác phụ tải điện là rất quan trọng vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn thực tế, tuổi thọ thiết bị sẽ bị giảm Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn nhiều so với thực tế, thiết bị 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 dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng hợp và đưa ra các hệ số tính toán Phương pháp này có đặc điểm là thuận tiện, nhưng chỉ mang lại kết quả gần đúng.

Nhóm thứ hai bao gồm các phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất và thống kê, với đặc điểm nổi bật là xem xét ảnh hưởng của nhiều yếu tố Mặc dù kết quả tính toán từ nhóm phương pháp này có độ chính xác cao hơn, nhưng quá trình tính toán lại khá phức tạp.

Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị điện

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

- Chọn số lƣợng, 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

Xác định tâm phụ tải: dựa vào công thức sau:

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

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về tọa độ X i và Y i của lô thứ i trên trục tọa độ đã được chọn Việc đặt tủ phân phối tại tâm phụ tải giúp giảm thiểu tổn thất điện áp và công suất, đồng thời tối ưu hóa chi phí kim loại màu Cuối cùng, vị trí lựa chọn còn phụ thuộc vào các yếu tố như mỹ quan, mặt bằng, sự thuận tiện trong thao tác và đảm bảo an toàn.

3.1.1 Các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp: a Công suất định mức P đm :

- Công suất định mức của các thiết bị điện thường được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch máy hoặc trên nhãn hiệu máy

- Đối với động cơ điện

Trong đó:  là hiệu suất của động cơ thường  (0,850,87)

- Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải qui đổi về chế độ làm việc dài hạn

Trong đó : % là hệ số đóng điện

- Đối với nhóm thiết bị thì công suất định mức đƣợc xác định nhƣ sau :

1 ủmi ủm ; ủm 2 ủm 2 ủm P Q

S   b Phụ tải tính toán P tt :

Phụ tải tính toán (Ptt) là số liệu quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, đại diện cho phụ tải giả thiết lâu dài và không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nó có khả năng làm nóng dây dẫn đến nhiệt độ tối đa mà phụ tải thực tế gây ra Việc lựa chọn thiết bị điện dựa trên phụ tải tính toán giúp đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong mọi trạng thái vận hành, tránh tình trạng quá nhiệt.

Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện trong không khí, dưới đất và trong ống dao động xung quanh mức 30 phút Do đó, người ta thường sử dụng giá trị trung bình của phụ tải lớn nhất trong khoảng thời gian này để xác định phụ tải tính toán, hay còn gọi là phụ tải nửa giờ.

- Quan hệ giữa công suất tính toán với các công suất khác :

P t P tt P max c Hệ số sử dụng Ksd:

Hệ số sử dụng là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị

Hệ số sử dụng là chỉ số phản ánh mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong chu kỳ làm việc, đồng thời là dữ liệu quan trọng trong việc tính toán phụ tải.

Ngoài ra, cần lưu ý các hệ số điều chỉnh như hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ cho môi trường lắp đặt dây cáp (k1) và hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ tính đến số lượng cáp đi chung rãnh (k2) Bên cạnh đó, dòng điện lâu dài cho phép cần được xác định dựa trên tiết diện dây hoặc cáp đã được chọn (Icp).

Nếu là một nhóm thiết bị thì:

Hệ số đồng thời là tỷ lệ giữa công suất tính toán cực đại tổng của một nút trong hệ thống cung cấp điện và tổng công suất tính toán cực đại của các nhóm thiết bị kết nối vào nút đó.

Hệ số đồng thời cho phân xưởng có nhiều nhóm thiết bị :

Hệ số đồng thời của trạm biến áp xí nghiệp cung cấp cho nhiều phân xưởng :

1 i tt pxi nm nm tt ủt P

3.1.2 Các phương pháp tính phụ tải tính toán:

Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán phụ tải, mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng Các phương pháp đơn giản thường dễ thực hiện nhưng có thể cho kết quả không chính xác, trong khi những phương pháp phức tạp hơn lại nâng cao độ chính xác nhưng khó khăn trong việc áp dụng Do đó, việc lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cần dựa trên yêu cầu cụ thể của từng trường hợp Một trong những phương pháp phổ biến nhất là xác định phụ tải tính toán dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu.

Một cách gần đúng, lấy P đ = P đm :

P đi , P đmi : Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW;

Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần của nhóm thiết bị được tính bằng kW, kVAr và kVA, với n là số thiết bị trong nhóm Nếu hệ số công suất cosϕ của các thiết bị không đồng nhất, cần tính hệ số công suất trung bình theo công thức quy định.

Phương pháp tính phụ tải theo hệ số nhu cầu được ưa chuộng vì tính đơn giản và thuận tiện, nhưng lại thiếu chính xác do hệ số nhu cầu cố định không phản ánh đúng chế độ vận hành và số lượng thiết bị Hệ số nhu cầu thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố, dẫn đến kết quả tính toán không chính xác Để cải thiện độ chính xác, cần xác định phụ tải tính toán dựa trên suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

P tt = p 0 F trong đó: p 0 : suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản suất, kW/m 2 ;

F: diện tích sản suất, m 2 , (diện tích dùng để đặt máy sản suất)

Tra sổ tay p 0 hay do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có

Phương pháp này mang lại kết quả gần đúng, thường được áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc tại các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố đồng đều Để xác định phụ tải tính toán, cần dựa vào suất tiêu hao điện năng cho mỗi đơn vị sản phẩm.

Công thức tính: trong đó:

M: số đơn vị sản phẩm đƣợc sản xuất ra trong một năm (sản lƣợng)

W 0 : suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phNm, kWh/đơn vị sản phẩm;

T max : Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h

Lựa chọn phương án cung cấp điện

Phương án cung cấp điện bao gồm nhiều yếu tố quan trọng như cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây và phương thức vận hành Việc xác định chính xác các vấn đề này có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và khai thác hệ thống cung cấp điện Sai lầm trong quá trình xác định phương án cung cấp điện có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng và tốn kém trong việc khắc phục sau này.

Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo chất lƣợng 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 của phụ tải

- Thuận tiện trong vận hành lắp ráp và sữa chữa

- Có chỉ tiêu kinh tế hợp lý

Khi thiết kế công trình, cần xem xét các yếu tố quan trọng như yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải, khả năng đầu tư vốn và trang thiết bị, cũng như trình độ kỹ thuật của đội ngũ thi công để đảm bảo thực hiện đúng các yêu cầu đề ra.

3.2.1 Có hai dạng sơ đồ nối dây cơ bản:

Sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh a Sơ đồ hình tia

Sơ đồ hình tia có nhiều ưu điểm như kết nối dây điện rõ ràng, mỗi hộ tiêu thụ điện được cung cấp từ một đường dây riêng, giúp giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau và nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện Hệ thống này cũng dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đồng thời thuận tiện trong việc vận hành và bảo trì Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của sơ đồ hình tia là yêu cầu vốn đầu tư cao, do đó thường được áp dụng cho các hộ loại 1 và 2.

Sơ đồ phân nhánh có ưu khuyết điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia nên thường dùng cung cấp điện cho các hộ loại 2 và 3

3.2.2 Các phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp:

Có ba phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp a Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt

Phương pháp chọn dây dẫn cho lưới điện áp 110 kV rất quan trọng, vì lưới này không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp, do đó vấn đề điện áp không cấp bách Việc lựa chọn dây theo tiêu chuẩn J kt sẽ mang lại lợi ích kinh tế, giúp giảm thiểu chi phí tính toán hàng năm.

Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp thường có khoảng cách tải điện ngắn và thời gian sử dụng công suất lớn, do đó cần lựa chọn theo tiêu chuẩn J kt Bên cạnh đó, việc chọn tiết diện dây dẫn cũng cần căn cứ vào tổn thất điện áp cho phép để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Lưới trung áp và hạ áp nông thôn, cùng với đường dây tải điện đến các trạm bơm nông nghiệp, thường gặp vấn đề tổn thất điện áp lớn do khoảng cách tải điện xa Để đảm bảo chất lượng điện năng không bị vi phạm, việc chọn tiết diện dây dẫn cần được thực hiện theo phương pháp xác định dòng điện phát nóng cho phép I cp.

Phương pháp này được sử dụng để lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp cho lưới điện hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp và hệ thống ánh sáng sinh hoạt Đây cũng là phương pháp được áp dụng trong bài thuyết minh.

3.2.3 Phương pháp lựa chọn theo dòng điện phát nóng cho phép Icp Đối với đường cáp hạ thế cấp điện cho các trạm biến áp tiêu thụ của khu đô thị do khoảng cách ngắn nên tiết diện cáp đƣợc chọn theo dòng phát nóng cho phép

Để xác định tiết diện dây dẫn, trước tiên cần tính toán dòng điện I tt (A) mà đối tượng cần cấp điện Sau đó, lựa chọn loại dây và tiết diện dây phù hợp dựa trên biểu thức đã được quy định.

Trong đó: k 1 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt dây, cáp k 2 – hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lƣợng cáp đi chung rãnh

I cp – dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn c Thử lại theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ

- Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

Với mạch động lực = 3, với mạch chiếu sáng sinh hoạt

- Nếu bảo vệ bằng CB:

- : dòng điện khởi động điện từ của CB

- : dòng điện khởi động nhiệt của CB d Kiểm tra theo điều điện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

√ Với I N = I CK – dòng ngắn mạch hạ áp lớn nhất qua cáp (kA)

= 11 với nhôm, với cáp đồng

√ thời gian cắt ngắn mạch (s) e Kiểm tra tổn thất điện áp

TỔNG QUAN QUY MÔ DỰ ÁN

Các số liệu ban đầu

Khu 1: Gồm 58 biệt thự, một nhà trẻ, một trạm y tế, 2 công viên 1, 2

Khu 3: Gồm 89 biệt thự và 1 khu công viên 3

Phụ tải đặt cho một căn biệt thự được xác định là 10 kW, theo Bảng 4.1 về suất phụ tải sinh hoạt cho một hộ gia đình trong giáo trình thiết kế cấp điện của Vũ Văn Tẩm và Ngô Hồng Quang.

Trong việc lựa chọn nhà trẻ, cần chọn P 0 W/m² và hệ số đồng thời Kđt = 0.75 theo bảng 12 Định mức tiêu thụ điện cho các dịch vụ công cộng được nêu trong trang 204 của giáo trình kỹ thuật chiếu sáng của Lê Thành Bắc.

Trạm y tế sử dụng công suất 0 0 W/m² với hệ số đồng thời K đt = 0.7, theo bảng 12 Mức tiêu thụ điện cho các dịch vụ công cộng được xác định trong trang 204 của giáo trình kỹ thuật chiếu sáng của Lê Thành Bắc.

Suất phụ tải chiếu sáng đường phố được xác định là P 0 = 1.8W/m, theo bảng 12 trong giáo trình kỹ thuật chiếu sáng của Lê Thành Bắc, trang 204, liên quan đến định mức tiêu thụ điện cho các dịch vụ công cộng.

- Chiếu sáng công viên, P 0 = 10 W/m trong bảng 1.2 Suất phụ tải chiếu sáng cho các khu vực, trang 269 giáo trình thiết kế cấp điện – Vũ Văn Tẩm & Ngô Hồng Quang

Hệ số công suất trung bình được chọn là cosφ = 0,85, theo tiêu chuẩn ngành về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng, cụ thể là Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN – 27-91, trang 732 trong sách “Cung cấp điện” của tác giả Nguyễn Xuân Phú.

Phương án cung cấp điện

Chi phí đầu tư cho lưới điện ngầm cao gấp ba lần so với lưới điện nổi; tuy nhiên, lưới điện ngầm mang lại sự ổn định và an toàn hơn trong việc cung cấp điện, cũng như trong công tác vận hành và quản lý.

Việc sử dụng lưới điện ngầm giúp hạn chế phạm vi mất điện khi xảy ra sự cố hoặc cần ngừng cung cấp điện để sửa chữa So với lưới điện nổi, lưới điện ngầm giảm thiểu các sự cố do thiên tai như sét đánh hay cây ngã Hơn nữa, lưới điện ngầm còn cải thiện mỹ quan đô thị bằng cách loại bỏ tình trạng dây cáp chằng chịt như mạng nhện trên các trụ điện.

Xác định phụ tải tính toán cho khu dân cƣ

- KHU VỰC MBA T1 o Chiếu sáng cho 1352 m đường o Lấy suất phụ tải chiếu sáng P 0 = 1.8W/m o Công suất chiếu sáng P1= 1.8 x 1352 = 2.433 kW

- KHU VỰC MBA T2: o Chiếu sáng cho 1511 m đường o Công suất chiếu sáng P2= 1.8 x 1511 = 2.719 kW

- KHU VỰC MBA T3: o Chiếu sáng cho 1301 m đường o Công suất chiếu sáng P3= 1.8 x 1301 = 2.341 kW

Công suất chiếu sáng của 3 khu vực là 15.2kw

4.3.1 Khu 1 a Hạ thế sau trạm biến áp T1

Phụ tải tính toán dựa trên phụ tải cần cấp điện gồm 58 biệt thự và chiếu sáng đường phố

- Công suất đặt 1 hộ : P đặt = 10 KW ( Bảng 4.1 Suất phụ tải sinh hoạt cho một hộ gia đình)

Kđt hệ số đồng thời giữa các thiết bị điện trong nhà lấy bằng 0,8( trang 146 sách

‘‘Giáo trình thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm ’’ )

Tủ hạ thế LA 1 – 1 đến LA 1 – 5, LA 1 – 11 đến LA 1 – 14 và LA 7 được phân phối đồng đều cho các hộ, với mỗi tủ phân phối phục vụ cho 5 hộ, đảm bảo công suất biểu kiến tính toán hiệu quả.

- là hệ số đồng thời cho tủ phân phối (bảng A12 , IEC)

- : công suất tính toán cho một hộ

- Hệ số công suất trung bình

Tủ hạ thế LA 1 – 8 và 1 – 9 phân phối đều cho các hộ, 1 tủ phân phối cho 4 hộ với công suất biểu kiến tính toán :

Từ tủ hạ thế LA 1-15 và LA 1- 16 cấp điện cho khu vực nhà trẻ và trạm y tế

Nhà trẻ S W x 48m Chọn P 0 W/m 2 , hệ số đồng thời K đt = 0.75

Trạm y tế S = 48x36m Chọn P 0 0 W/m 2 , hệ số đồng thời K đt = 0.7

Từ tủ hạ thế LA 1-10 cấp điện cho công viên 1 118 x 93m

Các khu vực công cộng trong đô thị, như lối đi công viên, bờ hồ, lối vào chung cư, bãi đỗ xe và khu cây xanh, cần được chiếu sáng hợp lý Để tính toán phụ tải chiếu sáng cho những khu vực này, có thể sử dụng suất phụ tải dựa trên chiều dài của khu vực được chiếu sáng.

Khu vực này có diện tích khoảng 10.974 m² và được trang bị hệ thống chiếu sáng dọc theo các lối đi trong công viên với tổng chiều dài lên đến 590m Mỗi công viên có 5 lối đi chạy dọc theo chiều dài của khu đất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và tham quan.

Suất phụ tải tính toán cho loại phụ tải này là P 0 = 10 (W/m)

P ttcv Tủ LA 1- 6 cấp điện cho công viên 2 với diện tích 113x48m Tổng chiều dài chiếu sáng là 340 m

Ta có : b Tính toán tâm phụ tải khu vực T1

Tâm phụ tải điện là vị trí tối ưu để lắp đặt máy biến áp và tủ phân phối điện, giúp giảm thiểu tổn thất công suất và điện năng Việc xác định tâm phụ tải điện đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn địa điểm lắp đặt các thiết bị điện này.

Khi lựa chọn vị trí lắp đặt máy biến áp hoặc tủ phân phối, cần xem xét mặt bằng thực tế và nhu cầu sử dụng điện Việc dịch chuyển vị trí các thiết bị phải đảm bảo hợp lý, thuận tiện cho lắp đặt, vận hành và sửa chữa, đồng thời không cản trở lối đi và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Công thức xác định tâm phụ tải :

+ X i , Y i : Hoàng độ và tung độ của lô thứ i trên trục toạ độ đã đƣợc chọn

Tâm phụ tải khu vực 1:

Chọn hệ trục tọa độ Oxy, gốc tọa độ O tại góc bên trái bản vẽ Toạ độ trọng tâm của các lô đƣợc cho trong bảng sau :

Bảng 4.1 Vị trí phân bố phụ tải khu 1 Điểm X(m) Y (m)

16 điểm ứng với vị trí 16 tủ phân phối của khu vực 1

Phụ tải tính toán dựa trên phụ tải cần cấp điện gồm 42 biệt thự và chiếu sáng đường phố

K s hệ số đồng thời giữa các thiết bị điện trong nhà lấy bằng 0,8( trang 146 sách

Từ tủ hạ thế LA 2 – 1 đến LA 2 – 8 phân phối đều cho các hộ, 1 tủ phân phối cho 5 hộ với công suất biểu kiến tính toán :

Tâm phụ tải điện là vị trí tối ưu để lắp đặt máy biến áp và tủ phân phối điện, nhằm giảm thiểu tổn thất công suất và tổn thất điện năng Việc xác định tâm phụ tải điện giúp xác định chính xác vị trí lắp đặt thiết bị điện, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao nhất.

Khi lựa chọn vị trí đặt máy biến áp hoặc tủ phân phối, cần xem xét mặt bằng thực tế và nhu cầu sử dụng điện để dịch chuyển thiết bị một cách hợp lý Việc này giúp thuận tiện cho lắp đặt, vận hành và sửa chữa, đồng thời không gây cản trở lối đi và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Phụ tải tính toán dựa trên phụ tải cần cấp điện gồm 89 biệt thự và chiếu sáng đường phố và 3 khu công viên 4, 5, 6

Từ tủ hạ thế LA 1-15 cấp điện cho công viên 3 54x73m

Dựa trên mặt bằng thực tế và việc phân vùng 2, hệ thống điện được cấp cho các phụ tải chiếu sáng tại công viên 1, có diện tích khoảng 3942 m² Hệ thống chiếu sáng được lắp đặt dọc các lối đi trong công viên với tổng chiều dài lên đến 340m.

Suất phụ tải tính toán cho loại phụ tải này là P 0 = 10 (W/m)

Tâm phụ tải điện là vị trí tối ưu để lắp đặt máy biến áp và tủ phân phối điện, nhằm giảm thiểu tổn thất công suất và tổn thất điện năng Việc xác định tâm phụ tải điện giúp xác định vị trí lắp đặt các thiết bị này một cách hiệu quả.

Khi lựa chọn vị trí đặt máy biến áp hoặc tủ phân phối, cần xem xét mặt bằng thực tế và nhu cầu sử dụng điện Việc dịch chuyển các thiết bị nên được thực hiện sao cho hợp lý, thuận tiện cho lắp đặt, vận hành và sửa chữa, đồng thời không gây cản trở lối đi và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

4.3.4 Phụ tải tính toán toàn dự án

CHỌN TRẠM BIẾN ÁP

Khái quát trạm biến áp

Trạm biến áp là thành phần thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện, có chức năng chuyển đổi điện năng giữa các cấp điện áp khác nhau Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện và nhà máy phát điện tạo thành một hệ thống phát điện và truyền tải điện năng đồng bộ Dung lượng, vị trí, số lượng và phương thức vận hành của các trạm biến áp ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Vì vậy, việc lựa chọn trạm biến áp luôn đi đôi với việc xác định phương án cung cấp điện hợp lý.

Dung lượng các tham số của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải, cấp điện áp của mạng và phương thức vận hành Do đó, việc lựa chọn trạm biến áp cần xem xét nhiều yếu tố và tiến hành tính toán so sánh kinh tế, kỹ thuật giữa các phương án khác nhau Trạm biến áp được chia thành hai loại.

Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây

500KV : Hệ thống điện quốc gia Nam – Bắc

220KV : Mạng điện khu vực

110 KV : Mạng phân phối , cung cấp cho các phụ tải lớn

6, 10, 15, 22, 35KV : Trung tính trực tiếp nối đất dùng cho mạng điện địa phương , cung cấp cho các nhà máy , xí nghiệp , khu dân cƣ …

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

5.1.1 Các thông số đặc trƣng của máy biến áp : a Công suất định mức P đm :

Công suất liên tục qua máy biến áp trong suốt thời gian hoạt động của nó được xác định theo các điều kiện tiêu chuẩn như điện áp định mức, tần số định mức và nhiệt độ môi trường làm mát Điện áp định mức U đm của cuộn dây sơ cấp là điện áp giữa các pha khi cuộn dây thứ cấp ở trạng thái hở mạch và có điện áp bằng điện áp định mức thứ cấp Hệ số biến áp cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

Hệ số biến áp K được tính bằng tỷ số giữa điện áp định mức của cuộn dây cao áp và điện áp định mức của cuộn dây hạ áp Dòng điện định mức cũng là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất của biến áp.

Dòng điện định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp được xác định dựa trên công suất và điện áp định mức tương ứng Điện áp ngắn mạch U N thể hiện tổng trở toàn phần Z của máy biến áp và thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm của điện áp định mức Ngoài ra, dòng không tải cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của máy biến áp.

Dòng không tải I kt là đại lượng liên quan đến công suất phản kháng tiêu thụ trên mạch từ hóa ΔQ Fe Thông thường, giá trị của dòng điện không tải được tính bằng phần trăm dòng điện định mức của máy biến áp.

Mức cách điện định mức được xác định dựa trên giá trị chịu quá áp của tần số thường trong thí nghiệm xung áp cao phỏng sét đánh Ở các mức điện áp này, quá áp do thao tác đóng cắt thường ít nghiêm trọng hơn so với quá áp khí quyển, vì vậy không cần thiết phải thử nghiệm khả năng chịu quá áp do đóng cắt.

Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành từ sự kết hợp giữa kiểu nối dây sơ cấp và thứ cấp, thể hiện góc lệch pha giữa các sức điện động của cuộn dây Góc lệch pha này phụ thuộc vào chiều cuốn dây, cách ký hiệu đầu dây và kiểu nối dây Các kiểu nối như hình sao (Y) hay tam giác (Δ) có thể tạo ra góc lệch pha từ 30° đến 360° Trong máy biến áp ba pha, cuộn dây điện áp thấp thường được nối theo hình tam giác để bù sống điều hòa bậc ba của dòng từ hóa, trong khi cuộn dây cao áp và trung áp được nối hình sao Việc nối dây hạ áp theo hình tam giác giúp giảm tiết diện dây dẫn do dòng trong các pha giảm đi 3 lần, đồng thời nối cao và trung áp theo hình sao cũng làm giảm số vòng dây, từ đó giảm khối lượng và tiết kiệm cách điện.

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

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

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

Các chữ cái thường được dùng cho cuộn thứ cấp và tam cấp : d : Tam giác y : Sao z : Zigzag n : Nối trung tính

Các trạm biến áp trung/hạ có cấu trúc đa dạng tùy thuộc vào công suất, loại nguồn hệ thống, số lượng đường dây vào ra và đặc điểm phụ tải Chúng có thể được xây dựng trong khu dân cư hoặc trong khuôn viên các xí nghiệp Trạm biến áp được chia thành hai loại: trạm ngoài trời và trạm trong nhà Trạm biến áp ngoài trời có thiết bị điện áp cao đặt ngoài trời, trong khi thiết bị điện áp thấp được bố trí trong nhà hoặc trong các tủ sắt chuyên dụng, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng Ngược lại, trạm biến áp trong nhà có tất cả thiết bị điện được lắp đặt trong nhà và được phân chia thành trạm trung gian (trạm khu vực) và trạm phân phối (trạm phân xưởng).

Thường có công suất lớn , cấp điện áp 110220/3522KV d Trạm phân phối :

Trạm biến áp có công suất tương đối nhỏ, từ hàng trăm KVA, cung cấp điện áp từ 15 đến 22KV Loại trạm này thường được sử dụng để cung cấp điện cho các khu dân cư hoặc các phân xưởng sản xuất.

Trạm biến áp có nhiều loại cấu trúc khác nhau, bao gồm trạm treo, trạm giàn, trạm nền, trạm kín (lắp đặt trong nhà) và trạm trọn bộ (nhà lắp ghép) Trong đó, trạm treo là một trong những loại phổ biến được sử dụng.

Trạm biến áp treo là loại trạm mà tất cả các thiết bị cao hạ áp và máy biến áp được treo trên cột, thường sử dụng máy biến áp một pha hoặc tổ ba máy biến áp một pha Tủ hạ áp cũng được lắp đặt trên cột, giúp tiết kiệm diện tích đất Loại trạm này thường được áp dụng để cung cấp điện cho các khu vực dân cư.

Trạm giàn là một loại trạm điện, nơi toàn bộ thiết bị và máy biến áp được lắp đặt trên các giá đỡ giữa hai cột Trạm này thường được trang bị ba máy biến áp một pha (≤3×75KVA) hoặc một máy biến áp ba pha (≤400KVA) với cấp điện áp từ 15 đến 22/0,4KV Việc đo đếm có thể thực hiện ở phía trung áp hoặc hạ áp, và tủ phân phối hạ áp được đặt trên giàn giữa hai cột Các đường dây kết nối có thể là đường dây trên không hoặc cáp ngầm Trạm giàn thường được sử dụng để cung cấp điện cho khu dân cư hoặc các phân xưởng.

Trạm biến áp thường được lắp đặt ở những khu vực có điều kiện đất đai như vùng nông thôn, cơ quan, và các xí nghiệp nhỏ và vừa Loại trạm nền thiết bị cao áp thường bao gồm tổ ba máy biến áp một pha hoặc một máy biến áp ba pha đặt trên bệ xi măng dưới đất, cùng với tủ phân phối hạ áp được đặt trong nhà Xung quanh trạm sẽ được xây dựng tường rào bảo vệ để đảm bảo an toàn.

Trạm kín là nơi lắp đặt thiết bị và máy biến áp trong nhà, được chia thành hai loại: trạm công cộng và trạm khách hàng Trạm công cộng thường được đặt tại các khu đô thị và khu dân cư mới nhằm đảm bảo mỹ quan và an toàn cho người sử dụng, trong khi trạm khách hàng thường nằm trong khuôn viên của khách hàng.

5.1.3 Chọn vị trí , số lƣợng công suất trạm biến áp :

Chọn vị trí đặt trạm biến áp cho khu quy hoạch

5.2.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp T 1 :

Tâm phụ tải có tọa độ M 1 (1192469.025 ; 606478.401)m Tâm này nằm gần ngay giữa Khu 1

Sau khi di dời cho hợp với điều kiện thực tế vị trí này là (1192460,213 ; 606417.401) Đặt TBAT 1 ở vị trí này có các ƣu điểm sau :

+ Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện từ tuyến dây trung thế 15-22KV

Đường dây hạ áp từ Trạm Biến Áp (TBA) đến các lô trong nhóm được thiết kế dễ dàng và đạt tiêu chuẩn mỹ quan Hệ thống này đảm bảo ít người qua lại, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và sửa chữa.

Tâm phụ tải có tọa độ M1 nằm giữa Khu 2, sau khi điều chỉnh vị trí thực tế, tọa độ mới là (1192403,811;606625,578)m Việc đặt TBAT1 tại vị trí này mang lại nhiều ưu điểm nổi bật.

+ Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện từ tuyến dây trung thế 15-22KV

Đường dây hạ áp từ trạm biến áp (TBA) đến các lô trong nhóm được thiết kế dễ dàng và đạt tiêu chuẩn mỹ quan Đồng thời, việc bố trí này cũng đảm bảo ít người qua lại, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận hành và sửa chữa.

Tâm phụ tải có tọa độ M1 ( ; )m nằm giữa Khu 3 Sau khi điều chỉnh vị trí cho phù hợp với thực tế, tọa độ mới là (1192515,775;606760,278)m Việc đặt TBAT1 tại vị trí này mang lại nhiều ưu điểm.

+ Thuận tiện cho nguồn cung cấp điện từ tuyến dây trung thế 22kV

Đường dây hạ áp từ trạm biến áp (TBA) đến các lô được thiết kế dễ dàng và đảm bảo tính mỹ quan Hệ thống này cũng đảm bảo ít người qua lại, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và sửa chữa.

Tính toán lựa chọn máy biến áp

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

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

Nếu chọn 2 máy, dung lƣợng định mức mỗi máy biến áp sẽ tính theo công thức :

S ủmBA ≥ Điều kiện này đảm bảo trạm biến áp cung cấp điện 100% ngay cả khi một máy gặp sự cố Tuy nhiên, trong quá trình vận hành bình thường, hai máy thường hoạt động ở mức công suất thấp Nếu có thể cắt giảm một phần phụ tải không quan trọng trong vài ngày, có thể lựa chọn máy biến áp có công suất nhỏ hơn Khi đó, máy biến áp cho trạm hai máy sẽ được chọn theo công thức phù hợp.

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

Phụ tải khu vực dân cư thường không tăng trưởng nhiều sau một thời gian sử dụng Do đó, tôi đã quyết định chọn mức phát triển phụ tải là 10% sau 5 năm.

5.3.1 Chọn Máy biến áp khu vực 1 :

Phụ tải lúc ban đầu là: S tt Mức phát triển của phụ tải sau 5 năm là 10%: S tt = 663,3 kVA

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

Phương án 1: Chọn 1 máy biến áp

Chọn 1 máy biến áp có dung lƣợng 750 kVA

Thông số máy biến áp 3 pha dung lƣợng 750 kVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, mức điều chỉnh điện áp ± 2 x 2,5%

Dòng điện không tải i o % = 1,4 Điện áp ngắn mạch

Tính tổn thất công suất máy biến áp

Tổn thất công suất phản kháng khi không tải:

Tổn thất công suất phản kháng khi ngắn mạch:

Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp:

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

Tính tổn thất điện năng trong máy biến áp

Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất

Với T max = 5000 giờ, ta có Tổn thất điện năng trong máy biến áp

Chi phí tổn thất điện năng :

Giá tiền điện sinh hoạt mua ở cấp điện áp 22kV là

Phương án 2 : Chọn 2 máy biến áp trong trạm

Thông số máy biến áp 3 pha dung lƣợng 560 kVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo

Dòng điện không tải i o % = 1,5 Điện áp ngắn mạch U N % = 4

Tổn thất công suất phản kháng khi không tải :

Tổn thất công suất không tải trong máy biến áp :

Tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp:

Chi phí tổn thất điện năng:

So sánh kinh tế, kỹ thuật hai phương án :

Nếu chọn 1 máy 750 kVA thì :

- Sẽ tiết kiệm đƣợc tiền mua máy : 2.262,500,000 - 349,100,000 = 175,900,000 đ

- Giảm chi phí tổn thất điện năng hằng năm: 57,439,500 – 38,541,090 14,164,727đ

- Về chi phí đầu tƣ cho xây dựng trạm 1 máy 750kVA sẽ thấp hơn trạm 2 máy 560kVA

Nếu chọn 2 máy 560kVA thì :

- Đảm bảo đƣợc 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 khả năng dự phòng 10% cho phụ tải phát triển sau này

Sử dụng một máy về mặt kinh tế sẽ tiết kiệm hơn so với việc dùng hai máy, nhưng về mặt kỹ thuật, hai máy lại đảm bảo độ tin cậy cao hơn trong cung cấp điện Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại vẫn hoạt động bình thường Hơn nữa, khu quy hoạch này có quy mô lớn, yêu cầu công suất máy phải đủ lớn để đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải trong tương lai.

Sau khi so sánh giữa hai phương án trên em quyết định chọn phương án 2 dùng 2 máy biến áp, mỗi máy có dung lƣợng 560 kVA

Phụ tải lúc ban đầu là: S tt Mức phát triển của phụ tải sau 5 năm là 10%: S tt = 474 kVA

Chọn máy biến áp có dung lƣợng 560 kVA

Dòng điện không tải i o % = 1,5 Điện áp ngắn mạch UK% = 4

Tổn thất công suất phản kháng gây ra :

Dòng điện không tải io% = 1,6 Điện áp ngắn mạch U N % = 4

Tổn thất công suất phản kháng khi không tải :

Tổn thất công suất phản kháng khi ngắn mạch :

- Giảm chi phí tổn thất điện năng hằng năm: 39,797,652 - 32,253,684 = 7,543,968đ

Sử dụng một máy về mặt kinh tế là lợi hơn so với hai máy, nhưng về mặt kỹ thuật, hai máy lại đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao hơn Khi một máy gặp sự cố, máy còn lại vẫn hoạt động bình thường Hơn nữa, khu quy hoạch này có quy mô lớn, yêu cầu công suất máy phải đủ lớn để đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải trong tương lai.

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 lƣợng 320 kVA

Phụ tải lúc ban đầu là: S tt = 698,3 kVA

Nhƣ vậy phụ tải sau này sẽ là: Stt = 768,13 kVA

Thông số máy biến áp 3 pha dung lƣợng 1000 kVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo, mức điều chỉnh điện áp ± 2 x 2,5%

Dòng điện không tải i o % = 1,3 Điện áp ngắn mạch

Dòng điện không tải io% = 1,5 Điện áp ngắn mạch U N % = 4

Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp :

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

Với T max = 5000 giờ, ta có Tổn thất điện năng trong máy biến áp :

- Giảm chi phí tổn thất điện năng hằng năm: 57,451,258 – 51,881,701 5,569,557đ

Về mặt kinh tế, việc sử dụng một máy sẽ tiết kiệm hơn so với hai máy Tuy nhiên, từ góc độ kỹ thuật, việc sử dụng hai máy đảm bảo độ tin cậy cao hơn trong cung cấp điện, vì khi một máy gặp sự cố, máy còn lại vẫn hoạt động bình thường Hơn nữa, khu vực này có quy mô tương đối lớn, yêu cầu công suất máy phải lớn để đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải trong tương lai.

Sau khi so sánh giữa hai phương án trên em quyết định chọn phương án 2 dùng 2 máy biến áp, mỗi máy có dung lƣợng 560 kVA.

CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CHO MẠNG HẠ ÁP

Lựa chọn phương án cấp điện cho khu quy hoạch

6.1.1 Chọn điện áp định mức :

Lựa chọn cấp điện áp định mức hợp lý là nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật như vốn đầu tư, tổn thất điện năng, chi phí kim loại màu và chi phí vận hành.

Xuất phát từ trị số phụ tải và điện áp đã chọn, chúng ta sẽ lựa chọn các thiết bị cho hệ thống cung cấp điện Việc chọn trị số điện áp định mức cao sẽ nâng cao khả năng tải của đường dây, giảm tổn thất điện áp và điện năng, cũng như giảm phí tổn thất kim loại màu Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc tăng giá thành công trình đường dây và các thiết bị liên quan.

Trị số điện áp định mức đƣợc xem là hợp lý nhất đó là trị số làm cho mạng điện có chi phí 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, việc lựa chọn nhiều cấp điện áp không được khuyến khích do làm tăng độ phức tạp của sơ đồ điện Do đó, điện áp của mạng điện cần được chọn sao cho phù hợp với điện áp của các thiết bị hiện có hoặc dễ dàng tìm mua trên thị trường.

Chọn cấp điện áp định mức cho phía trung thế , phía hạ thế cho hệ thống cung cấp điện trong khu quy hoạch :

Khu quy hoạch hiện đang sử dụng cấp điện áp 22KV, do đó hệ thống sẽ chọn cấp điện áp trung thế là 20KV Đối với phía hạ thế, phụ tải chủ yếu là sinh hoạt, nên cấp điện áp được chọn là 0,4KV, mức điện áp này rất phổ biến cho các hộ tiêu thụ điện sinh hoạt.

Trong hệ thống cung cấp điện , nguồn điện nói chung có quan hệ mật thiết với: + Phụ tải

+ Sơ đồ cung cấp điện

+ Bảo vệ thiết bị và chế độ vận hành

Khi xác định nguồn điện, cần xem xét một cách toàn diện và kỹ lưỡng Trong trường hợp có nhiều phương án, việc lựa chọn nguồn điện nên dựa trên các tính toán và so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

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

Dựa vào sơ đồ mặt bằng và hệ thống điện hiện có tại khu quy hoạch, chỉ có một tuyến dây trên không 22KV để cung cấp nguồn điện Do đó, lựa chọn nguồn điện trở nên hạn chế và tuyến dây trên không 22KV đã được xác định là nguồn cung cấp chính.

6.1.3 Chọn phương án cung cấp điện phía trung thế : a Chọn phương án đi dây : Để xây dựng phương án đi dây cho hệ thống ta có thể đưa ra hai phương án đi dây :

 Phương án 1 :Phương án đi dây nổi : Ƣu điểm :

- Dể thi công công trình

- Chi phí đầu tƣ xây dựng thấp

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

- Tính liên tục cung cấp điện không cao

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

- Mức độ an toàn không cao, nhất là khi có mƣa giong , cây đổ Cho nên phải kiểm tra thường xuyên

 Phương án 2 : Phương án đi dây cáp ngầm : Ƣu điểm :

- Tính liên tục cung cấp điện cao

- Đảm bảo về mặt mỹ quan

- Phù hợp với xu hướng phát triển của thành phố

- Mức độ an toàn cao

- Chi phí đầu tƣ cao

- Khó phát hiện sự cố

- Thời gian khắc phục sự cố lâu

Chọn phương án đi dây cho hệ thống cung cấp điện phía trung thế :

So sánh hai phương án cung cấp điện cho khu dân cư, mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, do hạn chế về diện tích, không gian và yêu cầu về mỹ quan, phương án đi cáp ngầm cho lưới điện trung thế được xem là lựa chọn phù hợp nhất.

Có nhiều sơ đồ đi dây nhƣng phổ biến nhất là 4 sơ đồ sau :

1 Sơ đồ phân phối hình tia:

Hình 6.1 Sơ đồ phân phối hình tia

Trong sơ đồ hình tia, các tủ phân phối phụ nhận điện từ tủ phân phối chính qua các tuyến dây riêng biệt Mỗi lô đất được cấp điện từ tủ phân phối phụ cũng thông qua các tuyến dây riêng Sơ đồ đấu dây hình tia có những ưu và nhược điểm riêng, trong đó ưu điểm nổi bật là tính linh hoạt và dễ dàng trong việc quản lý hệ thống điện.

- Vốn đầu tƣ và sụt áp thấp

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

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Đơn giản trong vận hành và sữa chữa

- 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

Sơ đồ hình tia thường được áp dụng để kết nối tủ phân phối chính, tủ phân phối phụ và các phụ tải lớn, giúp tối ưu hóa việc phân phối điện năng.

2 Sơ đồ phân phối hình tia phân nhánh :

Hình 6.2 Sơ đồ phân phối hình tia dạng phân nhánh

Trong sơ đồ đi dây phân nhánh, chúng ta có khả năng cung cấp điện cho nhiều phụ tải hoặc các tủ phân phối phụ Sơ đồ này mang lại nhiều ưu điểm, giúp tối ưu hóa việc phân phối điện năng.

- Giảm đƣợc chi phí xây dựng mạng điện

- Có thể phân phối công suất đều

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

- Phức tạp trong vận hành và sữa chữa

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

3 Sơ đồ phân phối hình tia có liên kết :

Hình 6.3 Sơ đồ phân phối hình tia có liên kết

Sơ đồ này được sử dụng để kết nối các tủ phân phối, nhằm nâng cao khả năng cung cấp điện Sự kết nối giữa các tủ phân phối có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, mang lại nhiều lợi ích cho hệ thống điện.

- 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

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

- Khó khăn cho việc chọn thiết bị và dây dẫn

- Khó phối hợp bảo vệ thiết bị

Sơ đồ mạch vòng có khả năng tách rời hoặc kết nối thành một vòng kín, giúp tăng cường tính linh hoạt trong quá trình vận hành, với điểm A có thể được mở hoặc đóng theo nhu cầu.

Hình 6.4 Sơ đồ phân phối dạng mạch vòng Ƣu điểm :

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

- Tổn th ất điện nằn và công suất thấp

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

- 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 cung cấp điện hạ thế cho thấy mỗi sơ đồ đều có ưu và nhược điểm riêng Để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và tính liên tục trong cung cấp điện, chúng tôi đã chọn sơ đồ mạch vòng cho phần hạ áp Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, sơ đồ hình tia được áp dụng Cả hai sơ đồ này đều được sử dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối.

Chọn CB tổng và CB các tuyến

Điều kiện để chọn Aptomat :

+ Điện áp định mức : UđmCB  U đmlưới

+ Dòng điện định mức : I đmCB  I lvmax

6.2.1 Chọn CB tổng : a Chọn CB tổng khu vực 1 :

- Dòng điện tính toán ứng với trạng thái làm việc nặng nề nhất của máy biến áp :

Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch ngay sau CB tổng:

Hình 6.5 Sơ đồ các thành phần tính toán ngắn mạch trạm T1

Tổng trở đoạn cáp đồng 3x800 +1x400 dài 10m:

Có x 0 = 0,0888 0,1 ( theo thông số cáp XLPE bảng 7.2)

Tổng trờ CB có I đm 00A

Với R 1 = 0,2 – điện trở tiếp xúc của CB tra bảng 3.9 giáo trình cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú

R 2 = 0,085 - điện trở cuộn dây bảo vệ quá dòng của CB tra bảng 3.9 giáo trình cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú

= 0,1 – điện kháng cuộn dây bảo vệ quá dòng của CB tra bảng 3.8 giáo trình cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú

Trị số dòng ngắn mạch tại điểm N:

Chọn CB không khí M12 của hãng Merlin Gerin với dòng định mức 50A, điện áp định mức 690V và dòng ngắn mạch tối đa 40kA theo bảng 3.8 trang 150 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang.

Có x 0 = 0,094 0,1 (theo thông số cáp XLPE bảng 7.2)

Tổng trờ CB có I đm c0 A

Chọn CB NS630N của hãng Merlin Gelin với dòng định mức I đm c0A, điện áp U đm = 690V và dòng ngắn mạch I N max 10kA, tham khảo bảng 3.5 trang 148 trong sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang Hãy lựa chọn CB tổng cho khu vực 3.

Có x0 = 0,0888 0,1 ( theo thông số cáp XLPE bảng 7.2)

Tổng trờ CB có I đm 00A

Chọn CB C1001N của hãng Merlin Gelin có I đm 00A , U đm = 690V, I N max 25kA bảng 3.5 trang 148 sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bi điện Ngô Hồng Quang

6.2.2 Chọn CB cho các tuyến dây a Khu 1: Lưới hạ thế xuất phát từ TBA T1 2x500 kVA gồm 3 lộ

Lộ 1: Trục chính đoạn từ TBA đến tủ phân phối LA 1 – 1

Tuyến này cung cấp điện cho 25 căn hộ và công viên 2 với tổng công suất tính toán là:

Dòng điện tính toán của tuyến dây:

Chọn CB NS400H của hãng Merlin Gelin có I đm @0A , U đm = 690V, I N max 20kA bảng 3.6 trang 149

Chọn CB NS250H của hãng Merlin Gelin có I đm %0A , U đm = 690V, I N max 10kA bảng 3.6 trang 149

Tuyến này cung cấp điện cho 20 căn hộ , trạm y tế và nhà trẻ với tổng công suất tính toán là

Với phụ tải chiếu sáng khu 1 P cs1 = kW

√ Để phù hợp cho phát triển phụ tải, chọn CB NS100H của hãng Merlin Gelin có Iđm

= 100A, U đm = 690V, I N max = 20kA bảng 3.6 trang 149 b Khu 2 Lưới hạ thế xuất phát từ TBA T2 2x320 kVA gồm 3 lộ

Tuyến này cung cấp điện cho 20 căn hộ với tổng công suất tính toán là

√ Để phù hợp cho phát triển phụ tải, chọn CB NS100H của hãng Merlin Gelin có

I đm 0A, U đm = 690V, I N max = 10kA bảng 3.6 trang 149 c Khu 3: Lưới hạ thế xuất phát từ TBA T3 2x500 kVA gồm 3 lộ

√ Chọn CB NS400H của hãng Merlin Gelin có Iđm @0A , Uđm = 690V, I N max 20kA bảng 3.6 trang 149

Lộ 3 : Trục chính đoạn từ TBA đến tủ phân phối LA 3 – 16

√ Để phù hợp cho phát triển phụ tải, chọn CB NS100H của hãng Merlin Gelin có Iđm

= 100A, U đm = 690V, I N max = 20kA bảng 3.6 trang 149

6.2.3 Chọn CB tổng cho mỗi tủ phân phối a Khu 1

Chọn CB tổng tủ LA 1-1

Tủ phân phối công suất cho 5 căn hộ với công suất tính toán

Bỏ qua tổng trở của CB và thanh góp, ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch:

Hình 6.8 Sơ đồ các thành phần tính toán ngắn mạch tại thanh cái tủ phân phối

Nhƣ cách chọn CB tổng, ta có:

Chọn CB NC100L của hãng Merlin Gelin có I đm 0A , U đm = 400V, I N max 20kA bảng 3.2 trang 148

6.2.4 Chọn CB cho các căn hộ đặt trong tủ phân phối

- Công suất tính toán 1 hộ là

Chọn CB G4CB2063C của Clipsal có I đm = 63 A, U đm = 230/400V, loại 2 cực Cho mỗi hộ

6.2.5 Kết quả lựa chọn CB a Khu 1

Bảng 6.1 Kết quả chọn CB khu 1

Tuyến dây I tt (A) Kiểu U đmCB (V) I đmCB

CB tổng LA 1-16 205,4 NS250H 690 250 10 b Khu 2

Tuyến dây I tt (A) Kiểu U đmCB (V) I đmCB (A) I N (KA)

CB tổng LA 2-13 36,68 NC100L 690 100 20 c Khu 3

Tuyến dây I tt (A) Kiểu U đmCB (V) I đmCB (A) I N (KA)

Chọn dây dẫn

Vì đây là lưới điện sinh hoạt khu dân cư nên em chọn dây theo phương pháp dòng phát nóng cho phép

Hệ thống 3 pha yêu cầu dây dẫn có tiết diện lớn hơn 16mm² (Cu), và dây trung tính cần được chọn bằng hoặc nhỏ hơn tiết diện dây pha, theo tiêu chuẩn IEC trang G42, mục 7.1 về kích cỡ dây trung tính.

6.3.1 Chọn cáp ngầm cho lưới hạ thế a Tính toán tiết diện cho cáp tổng từ MBA tới tủ phân phối chính Đây là đường dây đấu nối từ hạ thế máy biến áp tới tủ phân phối chính

Dòng hạ áp tổng của MBA T1 2x500 KVA bằng:

Vì t = và cáp đặt riêng 1 rãnh nên k 1 = k 2 = 1

(Bảng 4.73, 4.74 Hệ số k 1 , k 2 về nhiệt độ môi trường và số lượng dây cáp đặt chung một rãnh dưới đất)

Chọn cáp đồng 3x800 +1x600 cách điện XLPE điện áp 12/20 (24) kV do Alcatel chế tạo có dòng I cp = 1260 A ( bảng 4.41 trang 262)

Thỏa mãn điều kiện phát nóng cho phép

Vì đường dây từ máy biến áp đến tủ phân phối chính khá ngắn (chỉ 10m) nên không có tổn hao điện áp

Do khoảng cách từ máy biến áp đến tủ phân phối chính chỉ dài 10m, nên không xảy ra tổn hao điện áp Cần tiến hành tính toán để xác định diện tích cho phép của các tuyến dây nhánh rẽ.

Tuyến từ TBA T1 tới tủ phân phối LA 1-1, chiều dài tuyến 18,0m

√ Chọn dây theo điều kiện phát nóng và độ sụt áp cho phép:

Với K 2 : khả năng dẫn dòng điện của cáp đi trong đất khi nhiệt độ trong đất khác

K 3 : hệ số hiệu chỉnh theo tính chất của đất

K 4 : hệ số hiệu chỉnh cho cấu trúc của dây dẫn và cáp chôn trong đất

K 5 : hệ số hiệu chỉnh cho sóng hài dòng điện đối với cáp 4 lõi và 5 lõi

Chọn cáp 3x120+1x100 cách điện PVC loại nửa mềm do CADIVI chế tạo

+ Để kiểm tra tổn thất điện áp ta dựa vào điều kiện sau :

Về tổn thất điện áp :

Một hệ thống phân phối được thiết kế cho tổng sụt áp dưới 10% theo mục 1.4 Chất lƣợng điện áp nguồn cung cấp trang C15 IEC

Giá trị x 0 trên 1 km đường dây cáp ngầm được xác định là x 0 = 0,06, theo giáo trình “Cung Cấp Điện” của thầy Nguyễn Xuân Phú, cụ thể trong Phụ lục 4.7 về điện trở và điện kháng của dây dẫn cùng cáp lõi đồng và nhôm.

Vậy : I cplv > I cptt  Dây dẫn đƣợc chọn thoả điều kiện phát nóng

Kiểm tra tổn thất điện áp:

Vậy : Dây dẫn đƣợc chọn thoả điều kiện sụt áp cho phép

6.3.2 Kết quả lựa chọn tiết diện dây dẫn a Khu 1

Bảng 6.4 Kết quả lựa chọn tiết diện dây dẫn khu 1 Tuyến dây I cptt (A) I cplv (A) F (mm 2 ) L(m) r o (/km ) x o (/km )

Chọn thanh cái phía hạ áp

- Chọn thanh cái bằng đồng

Theo mật độ dòng kinh tế, thời gian sử dụng công suất lớn nhất của khu dân cư được xác định là TMax = 5000 giờ Để biết thêm chi tiết, bạn có thể tham khảo bảng 4.3 trang 194 trong sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện của Ngô Hồng Quang.

6.4.1 Chọn thanh cái tủ phân phối tổng : a Chọn thanh cái chính trạm T1 :

Tiết diện thanh cái cần chọn :

Theo bảng phụ lục 2-56 trong Giáo trình “Cung cấp điện” của Nguyễn Xuân Phú, thanh cái bằng đồng có tiết diện (606) mm² được chọn với dòng điện cho phép mỗi pha ghép hai thanh I CP = 1350A Đồng thời, cần chọn thanh cái chính cho trạm 2.

Theo bảng phụ lục 2-56 trong Giáo trình “Cung cấp điện” của Nguyễn Xuân Phú, thanh cái bằng đồng có tiết diện (505) mm² được lựa chọn với dòng điện cho phép mỗi pha ghép là 860A Do đó, thanh cái chính cho trạm 3 được xác định dựa trên các tiêu chí này.

Trong bảng phụ lục 2-56 của giáo trình "Cung cấp điện" của Nguyễn Xuân Phú, thanh cái bằng đồng có tiết diện 60x6 mm² được lựa chọn Dòng điện cho phép mỗi pha ghép hai thanh I CP là 1350A.

6.4.2 Chọn thanh cái cho tủ phân phối phụ a Tủ LA 1-1

Tủ phân phối LA 1-1 cung cấp cho tuyến với 25 căn hộ và công viên 2 với tổng công suất tính toán là

Dòng điện tính toán của tuyến:

Vì tuyến này đã chọn CB có dòng Iđm = 400 nên phải chọn thanh cái có I cp > I đm CB

Trong giáo trình “Cung cấp điện” của Nguyễn Xuân Phú, bảng phụ lục 2-56 đề xuất sử dụng thanh cái bằng đồng với tiết diện 30x3 mm² Dòng điện cho phép cho mỗi pha khi ghép một thanh I CP là 405A, và liên quan đến tủ LA 1-2.

Tính toán tương tự tủ LA 1-1

Vì tuyến này đã chọn CB có dòng Iđm = 400 nên phải chọn thanh cái có I cp > I đm CB

Theo bảng phụ lục 2-56 trong Giáo trình “Cung cấp điện” của Nguyễn Xuân Phú, thanh cái bằng đồng có tiết diện 30×3 mm² được chọn với dòng điện cho phép mỗi pha ghép là 405A.

6.4.3 Chọn thanh cái phụ cho tủ phân phối

Thanh cái phụ chịu dòng tải cho phụ tải gồm 5 căn hộ với tổng công suất tính toán là

Vì phí trên thanh cái đã chọn CB có dòng Iđm = 100 nên phải chọn thanh cái có I cp

Trong bảng phụ lục 2-56 của Giáo trình “Cung cấp điện” của Nguyễn Xuân Phú, thanh cái bằng đồng được lựa chọn có tiết diện 25x3 mm², cho phép dòng điện tối đa mỗi pha ghép là 340A.

6.4.4 Kết quả lựa chọn thanh cái

Tính toán tương tự ta có bảng chọn thanh cái a Khu 1

Bảng 6.8 Kết quả chọn thanh cái khu 1

Tủ phân phối I tt (A) F TD (mm 2 ) Kích thước (mm 2 ) I cp (A)

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Tiêu đề	Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Khu Dân Cư Biệt Thự Long An
Tác giả	Nguyễn Nhân Thế
Người hướng dẫn	THS. Nguyễn Quân
Trường học	Đại Học Công Nghiệp Tp.Hcm
Chuyên ngành	Công Nghệ Điện
Thể loại	Khóa Luận Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Tp. Hcm

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	1,17 MB