Thiết kế cung cấp điện mạng hạ áp

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 1




Cho số liệu:
1. Trạm biến áp trung gian 110/22 KV cách 5 km.
2. Mặt bằng địa lý. Tỷ lệ 1cm = 50m.
3. Số liệu phụ tải.

Bảng phụ tải cho khu đô thị mới

Stt
Phụ tải
Số liệu
Ghi chú
1
Nhà chung cư 12 tầng
Mỗi tầng 8 căn
85mm
2
2
Nhà chung cư 24 tầng
Mỗi tầng 10 căn hộ
150mm
2
3
Nhà mặt phố

50 căn hộ
80mm
2
4
Trường tiểu học
Nhà học 3 tầng * 6 phòng học
Nhà hành chính 1 tầng, 20 phòng
học
100mm
2
5
4 đu quay 4*10 KW.

5000mm
2


Nhiệm Vụ:

1.Thiết kế phương án cấp điện.
2. Xác định phụ tải tính toán khu đô thị.

3. Thiết kế trạm biến áp.
4.Thiết kế cấp điện cho 1 phòng học với diện tích cho như trên: Vẽ mặt bằng
điện, sơ đồ phân phối điện và lựa chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn và cáp.

Sinh viên thực hiện

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 2

Ngu
yễn
Sĩ
Lon
g

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 3

1:Phụ Tải tính toán cho khu đô thị mới:

Phụ tải điện là số lỉệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ
thống điện.Xác định phụ tải quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị
quá lớn làm tăng vốn đầu tư.Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn đến thiết bị
điện quá nhỏ sẽ bị quá tải gây cháy nổ công trình làm mất điện.

Từ công thức tính phụ tải điện cho cả khu vực:Pk=P0×H.
Với H là số hộ dân của dãy phố,nhà chung cư,xóm chung cư.
P0 là phụ tải tính toán cho 1 căn hộ.

1.1:với nhà chung cư 12 tầng
Theo cách xác định phụ tải cho khu đô thị,với nhà chung cư và vì là chung
cư cao tầng ở khu đô thị mới nên có mực sống tương đối khá giả vì vậy ta
chọn P0=4(kw/hộ).
Như vậy với mỗi căn hộ ta lấy phụ tải tính toán là 4kw.

Phụ tải tính toán cho 1 tầng:
PT=Kdt×P0×n=0,75×4×8=24 (KW)

Công suất tính toán cho cả chung cư:
P1=Kdt×PT×n=0,7×24×12= 201,6 (KW)



Từ đó ta tính ra được thành phần công suất phẩn kháng và công suất biểu
kiến:

Công suất phản kháng :
Q1=P1×tag

=201,6×0,62=125 (KW)

Công suất biểu kiến:
S1=P1/ cos

=201,6/0,85=237 (KW)

1.2:Nhà chung cư 24 tầng:
Tương tự như nhà trung cư 12 tầng,ta cũng chọn mức phụ tải cho 1 căn hộ là
4kw.
Công suất tính toán cho 1 tầng:
PT=Kdt×P0×n=0,75×4×10=30 (KW)
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 4

Công suất tính toán cho cả chung cư:

P2=Kdt×PT×n=0,7×24×30=504 (KW)

Công suất phản kháng :
Q2=P2×tag

=504×0,62=312,5 (KW)

Công suất biểu kiến:
S1=P2/cos

=504/0,85=593 (KW)

1.3:Khu nhà mặt phố:
Vì ta chưa biết rõ các thiết bị sử dụng trong mỗi căn hộ nên ta xác định phụ
tải cho khu nhà theo công thức:Pk=P0×H
H=50 căn hộ.
P0=3(kw/hộ) ta chọn P0=3 với mức sống trung bình cho mỗi hộ.
Công suất tính toán cho cả khu nhà:

PK=P0×H=50×3=150(KW)
Công suất phản kháng :
Q=PK×tag

=150×0,62=93(KW)

Công suất biểu kiến khu nhà:
S3=Pp/cos

=150/0,85=176,5(KW)

1.4:Phụ tải trường học:
Với khu giảng đường,nhà hành chính văn phòng,phòng thí nghiệm,nhà thi
đấu thể thao,phụ tải được xác định theo công thức:
Ptt=P0×S

1.4.1:khu vực phòng học
Chọn suất phụ tải P0=20W/m2
Phụ tải một phòng học.
Pp=P0×S=20=20×100=2000W=2 (KW)

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 5

Phụ tải tầng gồm 6 phòng học.
PT=Kdt×Pp×n=2×1×6=12KW

Phụ tải cả toà nhà:
PN=Kdt×PT×n=12×1×3=36KW

1.4.2:Phụ tải khu nhà hành chính (Chọn suất phụ tải P0=25KW)
PH=P0×S=25×200=5000W=5KW

Tổng phụ tải điện toàn trường:
P4=36+5=41KW

Công suất phản kháng :
Q1=P4×tag


=41×0,62=25,4KW

Vì trường chủ yếu dùng đèn tuýp để chiếu sáng nên chọn cos

=0.85. Vậy
phụ tải toàn phần của trường là
S4=P4/cos

=40/0,85=47KW


1.5:Phụ tải chiếu sáng công viên:
Diện tích công viên 5000m
2
.Khi lựa chọn chiếu sáng cho công viên,các loại
đèn đã có sẵn thông số về quang thông dựa vào độ rọi cần thiết cho khu vực
ta có thể lựa chọn loại đèn hay số lượng cho phù hợp khu vực đó.
Chọn đèn cao áp 125W
Quang thông 6500LX

Theo tiêu chuẩn chiếu sáng công cộng,cần có độ rọi 40LX/m
2
.Vậy
F=E×S=5000×40=200000.(LX)

Số bóng đèn cần có:
200000/6500=31(bóng)

Vậy phụ tải chiếu sáng công viên:

Pcs=31×125=1000=3,9KW.

Phụ tải cần cấp cho đu quay:
Pdq=Kdt×p×n=4×10×0,8=32.

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 6

Tổng phụ tải cần cấp cho công viên:
P5=32+3,9=36KW

Công suất phản kháng:Q5=P5×tag

=33×0,6=19,8KW.
Phụ tải toàn phần:S5=P5/cos

=33/0,85=39KW

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 7

Bảng kê công suất tính toán cho phụ tải:

Tên
Công suất tác
dụng P

tt
(kW)
Công suất
biểu kiến S
tt

(kVA)
Công suất phản
kháng Q (KVA
r)
Nhà 12 tầng
201,6KW
237KW
125KW
Nhà 24 tầng
504KW

593KW
312,5KW
Khu nhà mặt phố
150
176,5KW
93KW

Trường tiểu học
41KW
48,2KW
25,4KW
Công viên
33KW

39KW
19,8KW.

Tổng
929,6KW
1093,7KW
575,7KW


2:Thiết kế cung cấp điện cho khu đô thị mới:

2.1:Nguồn điện và cách bố trí lưới điện khu đô thị:
Đường dây cao áp 110Kv.Có Tmax>=5000h
Đường dây trung áp 22kv,mức tổn thất cho phéo 5%.(đối với đường dây
bình thường)

Để tăng độ tin cậy cung cấp điện,lưới trung áp thành phố thường có cấu trúc
mạch vòng kín vận hành hở.Để đảm bảo an toàn và mĩ quan đô thị,lưới cung
cấp điện dùng cáp ngầm.
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 8

Ta dùng trạm Biến áp phân phối kiểu xây(hay còn gọi là trạm kín)
Chọn máy biến áp do nhà máy Đông Anh chế tạo.

Sơ đồ nguyên lý mạch vòng trung áp:

Theo hình vẽ,mạch cáp ngầm sẽ nhận điện từ hai phân đoạn thanh góp 22kv
của trạm biến áp trung gian và cấp điện cho các trạm biến áp phân phối đấu
vào mạch vòng.Để đảm bảo nếu xảy ra bất cứ sự cố nào trên mạch vòng,các
trạm biến áp phân phối vẫn không bị mất điện.

Tại các trạm biến áp phân phối sẽ có 2 trạm,1 trạm nhiệm vụ cấp điện cho
khu nhà 24 tầng,trạm còn lại sẽ có nhiệm vụ cấp điện cho khu nhà 12
tầng,trường học và khu nhà mặt phố.


2.2:Lựa chọn biến áp cho các trạm phân phối:
Tram biến áp B1 cung cấp điện cho tòa nhà 24 tầng:
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 9

Vì trạm có công suất biểu kiến lớn hơn 500kW nên ta chọn phương án sử
dụng 2 máy biến ap:
Sdm>=P2/1,4=593/1,4KW=423,6(KW)
Chọn máy Biến áp 500 KW do Đông Anh sản xuất:





Ta có công suất định mức của tất cả các phụ tải còn lại là:
Stong=501/1,4=357,6(KW)
Chọn máy biến áp 400kw do Đông Anh sản xuất:

công suất
định mức
(KVA)
U
dm
(kV)
Tổn hao(W)
Dòng
điện
không
tải
I
0
(%)
Điện áp
ngắn
mạch
U
N
(%)
Kích thước bao (mm)
Tâm bánh
xe
Trọng lượng


0 tải
Có tải

Dài
Rộng
cao

Dầu
Tổng


500
10/0.4
1100
6010
1.4
4.5
1790
980
201
0
820
680
2510
2.3Lựa chọn thiết kế phía hạ áp:
A:Áptomat:
1:Nhà 24 tầng:
Thoả mãn 3 điều kiên:
UdmA>=UdmL
công
suất

định
mức
(KVA)
U
dm
(kV
)
Tổn hao(W)
Dòng
điện
không
tải
I
0
(%)
Điện áp
ngắn
mạch
U
N
(%)
Kích thước bao (mm)
Tâm
bánh
xe
Trọng lượng


0 tải
Có tải

Dài
Rộng
cao

Dầu
Tổng

500
10/0.4
1100
6010
1.4
4.5
179
0
980
2010
820
680
2510
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 10

IdmA>=Itt
IcdmA>=In

a,Aptomat tổng:
Udma>udml=400V
Dòng định mức aptomat:Idma>Itt.
Itt=S/(
3
×0,4)=504/0,69=730,4A
chọn aptomat 800 A theo catalog(A không khí 4 cực 415 V,loại S do clípal
chế tạo)

b,Áptomat nhánh tới từng tầng:
Udma>400V
idma>St/0,69=30/0,69=43,5A
chọn aptomat 50A(aptomat loại G4CB 2 cực Idm=50A điện áp 230/400V do
clipsal chế tạo)

c,Aptomat phân phối tới từng căn hộ:
Điện áp định mức aptomat chịu được:Udma>udml=220V
dong điện định mức Idma>Itt
Itt=Sp/0,22=18A=>chọn aptomat: Tra catalog ta chọn được loại aptomat:
Aptomat G4CB2040C 2 cực - 400V - 20A của clipsal sản xuất.

Chọn thanh góp theo điều kiện Icb với K1K2Icp>=Icb
Chọn thanh cái tổng từ máy biến áp phân phối tới
nhà:VớiIdmB=730,4A.chọn thanh cái bằng đồng 50×5 tiết diện 250 mm
2
c ó
Icp=860A
Chọn thanh cái đến các tầng của tòa nhà.Với IdmB=43,5.chọn thanh cái
bằng đồng 25×3 tiết diện 75mm
2

có Icp=340A

Chọn dây và cáp:
Với lưới điện đô thị ta dùng cáp thay cho dây dẫn tuy đắt tiền nhưng mĩ
quan và an toàn.

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 11

Cáp tới từng căn hộ: qua kiểm tra điều kiện K1×K2×Icp≥ 1,25×I
đmA
/1,5
chọn được cáp đồng 2 lõi cách điện PVC tiết diện định mức 3,5mm
2
có phụ
tải dòng điên= 34A.

Cáp tới từng tầng: qua kiểm tra điều kiện K1×K2×Icp≥ 1,25×I
đmA
/1,5 chọn
được cáp đồng 2 lõi cách điện PVC tiết diện định mức 14mm
2
có Icp= 48A.

Cáp tới toà nhà: qua kiểm tra điều kiện K1×K2×Icp≥ 1,25×I
đmA
/1,5 chọn
được cáp đồng 4 lõi cách điện PVC

Với nhà chung cư 12 tầng và trường học ta sẽ có cách lựa chọn và tính toán
tương tự nhà chung cư 24 tầng.
Sơ đồ mặt bằng điện áp:


Sơ đồ nguyên lí:
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 12



3.Thiết kế trạm biến áp điển hình
Ở trên ta đã lựa chọn trạm biến áp kiểu xây và các máy biến áp cho
trạm.Trong phần này ta sẽ đi vào chi tiết.
Các bước tiến hành thiết kế trạm biến áp đó là.
1:Sơ đồ nguyên lí
2:kết cấu trạm
3.Tính nối đất cho trạm.

3.1Trạm biến áp được lựa chọn để thiết kế là trạm biến áp đặt 2 máy biến áp
500kw cấp điện cho tòa nhà 24 tầng.
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 13

Đây là trạm biến áp kiểu xây,được đặt gần tòa nhà 24 tầng. : Trạm xây là

kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và máy biến áp đều được
đặt trong nhà mái bằng. Nhà xây được phân thành nhiều ngăn để tiện thao
tác, vận hành cũng như tránh sự cố lan tràn từ phần này sang phần khác. Các
ngăn trong trạm được thong hơi, thoáng khí nhưng phải đặt lưới mắt cáo,
cửa sắt phải kín để đề phòng chim, chuột, rắn chiu qua các lỗ gây mất điện.
Mái phải đổ dốc ( 3-5
0
) để thoát nước. Dưới gầm bệ máy xây dựng hố dầu
sự cố để chứa dầu MBA sự cố, tránh gây nổ lan tràn.

Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện:
1:Đặt tại trung tâm phụ tải.
2:An toàn liên tục
3:Thao tác vận hành quản lí dễ dàng
4:Thuận lợi đối với nguồn cung cấp
5:Tiết kiệm vốn đầu tư.

Lựa chọn biến áp:Do nhà máy thiết bị đông anh chế tạo,có các thông số (như
trên)



4.1Sơ đồ nguyên lí trạm biến áp phân phối dặt 2 máy biến áp:

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 14

Phía cao áp đặt dao cách li,cầu chì và chống sét van,phía hạ áp đặt aptomat
tổng và các aptomat nhánh,ngoài ra còn các đồng hồ đo đếm.
Cáp tổng:làm nhiệm vụ dẫn điện từ máy biến áp vào tủ phân phối hạ áp của
trạm BAPP.
Apstomat tổng làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải cho biến áp và bảo vệ ngắn
mạch cho thanh cái hạ áp.
Thanh cái hạ áp(thanh góp hạ áp) làm nhiệm vụ nhận điện từ biến áp và
phân phối cho các tuyến hạ áp quá các aptomat nhánh.
Các áptomat nhánh làm nhiệm vụ đóng cắt đường dây,bảo vệ ngắn mạch
trên các tuyến dây hạ áp.
Chống sét van hạ áp làm nhiệm vụ chống sét đánh vào đường dây trên
không hạ áp truyền vào trạm.
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 15

Hệ thống nối đất:làm nhiệm vụ nối đất làm việc,nối đất an toàn và nối đất
chống sét.
ALL là máy biến áp liên lạc.


4.2:Sơ đồ ghép nối TBAPP 2 máy:

a,Sơ đồ bố trí các phần tử của trạm thẻ hiện cách sắp đặt và liên kết giữa các
phần tử.

b,Sơ đồ bố trí mặt bằng các thiết bị cho trạm


TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 16


1:Máy Biến áp 3 tủ cao áp 5 thanh cái 7 rãnh cáp 9 ống dẫn cáp
2:Đầu cao áp 4 tủ hạ áp 6 thanh cái cao áp 8 thông gió

3.3 tính toán nối đất cho trạm:
xây dựng trạm biến áp kiểu xây(9×12) m với p=0,4.10
4

Dự định thiết kế hệ thống nối đất cho trạm Biến áp bằng một mạch vòng kín
bao quanh trạm,cọc dung thép góc L 60*60*6 và thanh nối là thép dẹt 40×4
mm.

Lấy km=1,5 tính được điện trở nối đất 1 cọc:
R1c=0,00298.1,5.0,4.10
4
=17,34(ôm)
Xác định số cọc:n= R1c/(nc.Ryc)=17,34/(0,8.4)=5,4=6 cọc.

Tra sổ tay ta có nc=0,8.

Mạch vòng sẽ đi bên trong tường rào có chu vi c=2(a+b)=2(7+8)=30 m.thép
dẹt chon sâu 0,8 m.tính diện trở nối đất ở độ sâu này phải nhân 3. Điện trở

thanh ghép nối:
Rt=((0,366×0,4×1,5×10
4
×3)/3000)×log((2×3000
2
)/(4×80))=10,38.( ôm)

TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 17

nt=0,24.

điện trở nối đất thực tế của thanh nối :

Rt’=10,38/0,24=43,25(ôm)

Điện trở cần thiết của n cọc:
Rc=4.R’/(4R’-4)=4,4 (ôm)

=>số cọc là:n=R1c/(nc.Rc)=17,34/(4,4.0,8)=5



Căn cứ mặt bằng trạm,quyết định đặt 6 cọc.



TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 18

4.Thiết kế cấp điện cho 1 phòng học với diện tích 100mm2.
Với các trường phổ thông, điện chỉ dung để chiếu sang và quạt mát,vì thế
phụ tải được tính theo diện tích:
Phòng học chọn suất phụ tải 12w/m2.(thường chọn từ 10-15w/m2)
Phụ tải một phòng học là1200W.
Lựa chọn các thiết bị:
Với phòng học như vậy ta sẽ chọn 3 quạt trần vinaWind công ty điện cơ
Thống Nhất có các thông số 220v-50H
z
-77W.
Trong phòng dùng 6 đèn tuýp đôi dài 1,2m do công ty Rạng Đông sản suất
có công xuất 40W

Dùng 4 quạt treo tường có thông số Điện áp : 220V Công suất : 60W

Ổ cắm đôi có công suất 300W:cho các thiết bị phụ trợ.

Tổng công suất dung tới là:77×3+40×6
+60×4+300=231+240+240+300=1011W.

Chọn Aptomat bảo vệ:
Udma>UdmLD:
Ptt=Pd×Kdt=1011×0,8=809W
Itt=Ptt/(U×cos

)=809/(220×0,8)=4,6Ađèn tuyp + quạt cos


=0.8)
Tra bảng PL14 ( trang 198 ) ta chọn Ap do LG chế tạo có các thông số sau:
Loại
Kiểu
U
dm
(v)
I
dm

(kA)
I
C dm

(kA)
Kích thước bao (mm)
50AF
ABE 53a
600
10
2.5
Sâu
rộng
cao
64
75
130

Chọn dây dẫn điện: : chọn cáp đồng 2 lõi cách điện PVC ( 2x1mm

2
) có I
cp
=
15(A)
TBĐ-ĐT

Lidonky
Page 19

A


1:Bảng điện 2 Đèn tuýp 3 Quạt 4: Ổ cắm 5 Quạt treo tường