Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
Nhận xét của giáo viên phản biện:
1
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Mụclục
2
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Lời cảm ơn
Lời đầu tiên cho phép chúng em được gửi lời cảm ơn đến thầy Trịnh Trọng
Chưởng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực
hiện đồ án .Và chúng em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo
trong khoa Điện ,các thầy cô đã tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình
học tập và rèn luyện trong suốt thời gian ngồi trên giảng đường,những kiến thức
quý báu và đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án một cách hiệu quả
nhất .Cuối cùng chúng em xin gửi lời chúc các thầy cô thật nhiều sức khỏe ,để
tiếp tục cống hiên hơn nữa cho sự nghiệp giáo dục
3
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Lời nói đầu
Trong công cuộc xây dựng và phát triển đatá nước ,theo hướng công nghiệp hóa
hiện đại hóa thì điện năng đóng một vai trò rất quan trọng .Khi xây dựng một khu
kinh tế ,một khu dân cư,xí nghiệp…thì vấn đề thiết kế hệ thống cung cấp điện
không thể không kể đến .
Để đảm bảo cho việc sử dụng an toàn và đạt hiệu quả cao về kinh tế ,thì đòi hỏi
người thiết kế cung cấp phải có đầy đủ kiên thức và kĩ năng về lĩnh vực cung cấp
điện .Để đào tạo ra đội ngũ lao động vừa nắm vững kĩ năng về chuyên môn và
vừa thành thạo kĩ năng thực hành ,thì giáo dục tại các trường Đại học ,Cao
đẳng hết sức quan trọng .
Trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội là một trong những trường đào tạo ra đội
ngũ đáp ứng được nhu cẫu về điện cho xã hội.
Với những kiến thức đã học ở nhà trường ,sự nỗ lực của bản thân và sự hướng
dẫn của thầy Trịnh Trọng Chưởng,các thầy cô trong khoa Điện đã giúp đơc
chúng em hoàn thành đề tài :Thiết kế cung cấp điện cho một khu vực dân cư .
Tuy nhiên trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này không tránh khỏi những sai
sót .Chúng em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn
để hoàn thiện tốt hơn.
4
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Chương 1 : T$ng quan
1.1 Giới thiệu về khu quy hoạch
1.1.1. Vị trí địa lý, diện tích đặc điểm của khu quy hoạch :
-Vị trí địa lý :
Khu quy hoạch nhà ở , khu dân cư được quy hoach tập trung ở nông thôn,các
hộ gia đình không tham gia hoạt động kinh doanh,không chăn nuôi., các hộ có
mức sông như nhau.
- Diện tích:100 hộ và diện tich của mỗi hộ
Chiều dài :20 (m)
Chiều rộng :5(m)
Chiều cao: 3 (m)
- Đặc điểm của khu quy hoạch :Khu dân cư gồm có 6 lô đất được đánh số từ (1-
6) với tổng số hộ là 100 hộ gia đình
1.1.2 Địa hình , hệ thống giao thông của khu quy hoạch
- Địa hình :địa hình của khu quy hoạch tương đối bằng phẳng , do công trình
đã qua giai đoạn san lấp mặt bằng
- Hệ thống giao thông :khu vực này nằm trong lưới giao thông chính của khu
dân cư hiện hữu được bao quanh bỡi các đường : đường giới 15m, do đó rất thuận
5
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
lợi cho việc di chuyển các phương tiện giao thông vận tải phục vụ tốt cho nhu cầu
sản xuất, đi lại của người dân.
1.2 Đặc điểm hệ thông nguồn điện
1.2.1 Nguồn điện :
+ Khu dân cư nhà ở hiện chưa được cấp điện do đang trong giai đoạn quy
hoạch xây dựng
+ Hiện tại xung quanh khu vực này được cấp nguồn từ trạm trung gian
1.2.2 Lưới điện :Trên đường trục chính có tuyến dây bởi băng trạm trung gian
1.2.3 Dạng sơ đồ :
Lưới điện hiện hữu tại khu quy hoạch sử dụng sơ đồ hình tia có liên kết với
các tuyến khác ( dạng mạch vòng ) . mục đích đảm bảo tính linh hoạt trong vận
hành và sữa chữa , để truyền tải khi có tuyến dây bị mất nguồn hay có nhu cầu
sữa chữa đường dây
1.2.4 Cáp ngầm trung thế :
Hiện tại lưới điện trung thế hiện hữu khu vực trên chỉ có dây bờ băng thuộc
tram trung gian đi qua, do điều kiện vị trí thuận lợi, thỏa mãn được các yêu cầu kỹ
thuật và an toàn, chọn phương án đấu nối cáp ngầm trung thế dây bờ băng thuộc
tram trung gian có các đặc điểm chính như sau :
1.2.5 Tình hình phát triển lưới trung thế và tốc độ gia tăng của phụ tải :
+Với tốc độ phát triển nhanh về kinh tế , xã hội ở các khu công nghiệp , nhà
máy tăng nhanh đòi hỏi phải xây dựng nhiều tuyến dây và trạm biến áp mới nhằm
đáp ứng được tốc độ phát triển của phụ tải . trong thời gian qua điện lực nhà bè
đưa vào vận hành thêm nhiều trạm biến áp mới và cải tạo một số tuyến dây đã
đáp ứng được nhu cầu gia tăng của phụ tải .
+Những điểm cần lưu ý khi thiết kế , lắp đặt hệ thống điện trong công trình :do
khu quy hoạch là các căn hộ biệt thự , căn hộ liên kế nên việc thiết kế phải đảm
bảo độ tin cậy cung cấp điện , tính thẩm mỹ và an toàn trong cung cấp điện khi
thiết kế cần chú ý đến tính kinh tế, an toàn , linh hoạt , dễ vận hành và sữa chữa ,
đáp ứng được hướng cung cấp điện của thành phố trong thời gian tới .
1.3 Giới hạn đề t6i
Thiết kế cung cấp điện là một việc làm khó, liên quan nhiều lĩnh vực. đây là
đề tài thực tế, phù hợp với trình độ và khả năng của sinh viên ngành điện sắp ra
trường.
Do kiến thức và thời gian có hạn nên em thực hiện đề tài chỉ trình bày một số
vấn đề như : tính toán phụ tải, trạm biến áp, chọn phương án và các phần tử trong
hệ thống điện, tính toán ngắn mạch
6
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Chương 2:Xác định phụ tải tính toán của khu vực
2.1.Khái quát chung
Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải
xác định được nhu cầu điện của công trình đó. tuỳ theo qui mô của công trình mà
nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về sau
này. do đó xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài
hạn.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đưa
công trình vào khai thác, vận hành. phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính
toán. như vậy phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện.
Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải
tính toán là một việc rất khó khăn và rất quan trọng. vì nếu phụ tải tính toán nhỏ
hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ của các thiết bị. nếu phụ tải tính toán lớn
hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn và gây lãng phí.
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính :
7
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
- Nhóm thứ nhất : là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết
và đưa ra các hệ số tính toán. đặc điểm của phương pháp này là thuận tiện nhưng
chỉ cho kết quả gần đúng.
- Nhóm thứ hai : là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sơ của lý thuyết xác xuất
và thống kê. đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều
yếu tố. do đó kết quả tính toán có chính xác hơn nhưng việc tính toán khá phức
tạp.
Mục đích của việc tính toán phụ tải nhằm
- Chọn lưới điện cung cấp và phân phối điện áp với tiết diện dây dẫn hợp lý.
- Chọn số lượng, vị trí và công suất máy biến áp.
- Chọn thiết bị thanh dẫn của thiết bị phân phối.
- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.
2.2.Các hệ số tính toán :
2.2.1. Hệ số sử dụng K
sd
Hệ số sử dụng của thiết bị điện k
sd
là tỷ số giữa công suất trung bình và công
suất định mức :
ñm
P
P
K
tb
sd
=
Nếu là 1 nhóm thiết bị thì:
∑
∑
=
=
⋅
=
n
ñmi
ñmi
1
1
i
n
i
sdi
sd
P
PK
K
2.2.2. Hệ số đóng điện K
đ
Hệ số đóng điện K
đ
của thiết bị là tỷ số giữa thời gian đóng điện trong chu kỳ với
toàn bộ thời gian của chu trình t
ct
Thời gian đóng điện t
đ
gồm thời gian làm việc mang tải t
lv
và thời gian chạy
không tải t
kt
như vậy :
ck
ktv
t
tt
K
+
=
1
ñ
8
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Trong đó : t
lv
là thời gian làm việc của máy
t
kt
là thời gian chạy không tải
t
ck
là thời gian của 1 chu kỳ
Hệ số đóng điện của 1 nhóm thiết bị được xác định theo công thức:
∑
∑
=
=
=
n
n
i
p
pK
K
1i
ñmi
ñmiñi
ñ
1
.
Hệ số đóng điện phụ thuộc vào quy trình công nghệ .
2.2.3.Hệ số phụ tải K
pt
Hệ số phụ tải công suất tác dụng của thiết bị còn gọi là hệ số mang tải là tỷ số
của công suất tác dụng mà thiết bị tiêu thụ trong thực tế và công suất định mức .
ñm
ñ
P
P
k
tp
pt
=
hay
ñ
k
k
k
sd
pt
=
Hệ số phụ tải của nhóm thiết bị :
ñ
K
K
K
sd
pt
=
2.2.4. Hệ số cực đại K
max
Hệ số cực đại là tỷ số của công suất tác dụng tính toán với công suất trung
bình với nhóm thiết bị trong khoảng thời gian khảo sát , thường lấy bằng thời gian
của ca mang tải lớn nhất .
tb
tt
P
P
K =
max
Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả n
hq
và hệ số sử dụng K
sd
9
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
),(
max hqsd
nKfK =
2.2. 5.Hệ số nhu cầu K
nc
Hệ số nhu cầu công suất tác dụng là tỷ số giữa công suất tác dụng tính toán
với công suất tác dụng định mức của thiết bị .
ñm
P
P
K
tt
nc
=
Hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị :
∑
∑
=
=
⋅
=
n
1i
ñmi
ñmi
P
n
i
nci
nc
PK
K
1
Quan hệ giữa hệ số sử dụng, hệ số cực đại và hệ số nhu cầu :
max
tt tt tb
nc sd
tb
P P P
K K K
P P P
×
= = = ×
×
ñm ñm
2.2.6.Hệ số đồng thời K
đt
Hệ số đồng thời là tỷ số giữa công suất tính toán cực đại tổng của một nút
trong hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tính toán cực đại của các
nhóm thiết bị có nối vào nút đó .
∑
=
=
n
i
tti
tt
P
P
K
1
ñt
Hệ số đồng thời cho phân xưởng có nhiều nhóm thiết bị :
∑
=
=
n
ttpx
P
P
K
1i
i nhoùmtt
ñtpx
Hệ số đồng thời của trạm biến áp xí nghiệp cung cấp cho nhiều phân xưởng :
10
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
∑
=
=
n
1i
tt pxi
nmtt
nmñt
P
P
K
2.2.7. Hệ số yêu cầu K
yc
Hệ số yêu cầu K
yc
là tỷ số công suất cực đại của nút hệ thống với tổng công suất
định mức của các phụ tải nối vào nút hệ thống này .
∑
=
Σ
=
n
1i
ñmi
max
P
P
K
yc
2.2.8.Hệ số tổn thất K
tt
Hệ số tổn thất K
tt
là tỷ số giữa tổn thất công suất trung bình với tổn thất công suất
lúc phụ tải đỉnh trong một khoảng thời gian đã định .
max
P
P
K
tb
tt
∆
∆
=
2.3 .Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán. Nhưng phương pháp
đơn giản tính toán thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác
cao thì phương pháp phức tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu
cụ thể mà chọn phương pháp thích hợp. Sau đây là một số phương pháp xác định
phụ tải tính toán thường dùng nhất.
2.3.1 Xác định phụ tải tính toán P
tt
theo công suất đặt P
đ
và hệ số nhu cầu k
nc
Theo phương pháp này thì :
tt
P
=
nc
K
∑
=
n
1i
ñi
P
tt
Q
=
tt
P
. tg
ϕ
tt
S
=
ϕ
cos
22
tt
tttt
P
QP =+
Vì hiệu suất của các thiết bị điện tương đối cao nên có thể lấy gần đúng: P
đ
= P
đm
,
khi đó phụ tải được tính toán là:
11
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
∑
=
=
n
1i
ñmi
PKP
nctt
P
đm
, P
đmi
: công suất đặt và công suất định mức của thiết bị điện thứ i.
P
tt
, Q
tt
, S
tt
: công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến của
nhóm thiết bị.
n : số thiết bị trong nhóm.
Trong một nhóm thiết bị nếu một hệ số
ϕ
cos
của thiết bị không giống nhau
thì phải tính hệ số trung bình :
n
nn
tb
PP
PP
++
++
=
cos cos
cos
1
1
ϕϕ
ϕ
Các thiết bị khác nhau thì thường có các hệ số nhu cầu khác nhau thường cho
trong các sổ tay.
Ưu điểm : đơn giản, tính toán thuận tiện, nên nó là một trong những phương
pháp được sử dụng rộng rãi.
Nhược điểm : kém chính xác vì hệ số nhu cầu kiểm tra trong sổ tay là một số liệu
cho trước cố định không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong
nhóm; thực tế là một số liệu phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong
nhóm.
2.3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng :
Phụ tải tính toán cho một đơn vị sản phẩm :
max
0
.
T
WM
P
tt
=
tt
Q
=
tt
P
. tg
ϕ
tt
S
=
ϕ
cos
22
tt
tttt
P
QP =+
Trong đó M - số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong một năm.
W
0
- suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, KWh/đơn vị sản
phẩm.
12
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
T
max
- thời gian sử dụng lớn nhất, h.
Ưu điểm : cho kết quả tương đối chính xác.
Nhược điểm : chỉ giới hạn cho một số thiết bị điện như : quạt gió, bơm nước,
máy nén khí, thiết bị điện phân …
2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo phương pháp K
max
và công suất trung bình
P
tb
(phương pháp số thiết bị hiệu quả n
hq
)
Khi cần phụ tải có độ chính xác cao và không có các số liệu cần thiết để áp
dụng các phương pháp đơn giản thì nên sử dụng phương pháp này.
Theo phương pháp này thì :
P
tt
= K
max
. K
sd
. P
đm
Trong đó P
đm
- công suất định mức, đơn vị W.
K
max
,K
sd
- hệ số cực đại và hệ số sử dụng.
Ưu điểm: phương pháp này cho kết quả có độ chính xác cao vì khi xác định số
thiết bị điện hiệu quả chúng ta đã xét đến một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh
hưởng của các thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như số
thiết bị khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Trong phương pháp này có thể
dùng công thức gần đúng để áp dụng cho một số trường hợp.
Trường hợp 1:
N
≤
3, n
hq
< 4 : phụ tải tính toán được tính theo công thức
∑
=
=
n
i
tt
PP
1
ñmi
;
∑
=
=
n
i
tt
tgPQ
1
.
ϕ
ñmi
Khi thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
875,0
ñmñm
ε
S
S
tt
=
Trường hợp 2 :
N > 3, n
hq
< 4 :
∑
=
=
n
i
ptitt
KPP
1
.
ñmi
;
∑
=
=
n
i
ptitt
tgKPQ
1
ϕ
ñmi
Với K
pt
là hệ số phụ tải của từng máy.
Hệ số phụ tải K
pt
có thể lấy gần đúng như sau
K
pt
= 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
K
pt
= 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
13
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Trường hợp 3: đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt
nén khí) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình.
ñm
PKP
sdtt
.=
Trường hợp 4: hệ số cực đại K
max
phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả n
hq
và hệ số
sử dụng K
sd.
( )
sdhq
KnfK ,
max
=
Khi
hq
n
>10 :
∑
=
=
n
max
1i
ñmi
PKKP
sd
tt
.
.
Khi
:104
≤≤
hq
n
Q
tt
= Q
tb
= P
tb
.tg
ϕ
∑
=
=
n
max
1i
ñmi
PKKP
sd
tt
.
.
; Q
tt
=1,1 Q
tb
= 1,1 P
tb
.tg
ϕ
2.3.4 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản
xuất
Côngthứctínhtoánphụtải :
SPP
tt
.
0
=
ϕ
tgPQ
tttt
.=
;
tt
S
=
ϕ
cos
22
tt
tttt
P
QP =+
Trong đó :
0
P
- suất phụ tải trên 1m
2
diện tích sản xuất.
S - diện tích sản xuất, m
2
.
Đối với từng loại nhà máy sản xuất thì giá trị
0
P
khác nhau và có thể tìm nó từ
các sổ tay do kinh nghiệm vận hành thống kê lại.
Phương pháp này cho kết quả gần đúng, nó được dùng trong giai đoạn thiết kế
sơ bộ và được dùng để tính toán phụ tải tính toán ở các phân xưởng có mật độ
máy móc sản xuất tương đối đều.
Cũng có thể xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải sinh hoạt cho hộ gia
đình P
osh
. Khi đó phụ tải tính toán của một khu vực dân cư là:
14
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
P
tt
= P
osh
.H
Trong đó H – số hộ gia đình trong khu vực.
2.4 Xác định phụ tải tính toán cho khu dân cư
Vì các hộ gia đình đều có mức sống như nhau nên ta chỉ cẩn tính phụ tải tính
toán cho 1 hộ gia đình .Phụ tải tính toán của toàn khu dân cư sẽ bằng tông số hộ
nhân với phụ tải tính toán của 1 hộ gia đình
Bảng liệt kê các phụ tải trong 1 hộ gia đình:
Stt Tên thiết bị P
đ
(W) Số lượng T
sd
K
sd
1 Đèn huỳnh
quang
40 4 8 0.33
2 Quạt trần 100 1 8 0.33
3 Quạt bàn 40 2 8 0.33
4 Ti vi 80 1 12 0.5
5 Tủ lạnh 150 1 20 0.83
6 Máy bơm
nước
250 1 1 0.042
7 Bình nóng
lạnh
2500 1 1 0.042
8 Nồi cơm điện 1500 1 2 0.083
Ta có số thiết bị của hộ sử dụng điện là 12 thiết bị ta tính theo số thiết bị làm việc
hiệu quả:
Gọi n là tổng số thiết bị của hộ sử dụng điện.
Gọi
1
n
là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa thiết bị có công suất lớn
nhất của nhóm.
P là công suất của toàn bộ các thiết bị trong hộ sử dụng điện.
Gọi
1
p
là công suất của các thiết bị của nhóm
1
n
.
Ta tính được =0.167
15
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Tính
( )
*
1
p (2500 1500)
p 0.83
p 40.4 100 40.2 80 150 250 2500 1500
+
= = =
+ + + + + + +
Tính hệ số K sử dụng trung bình:
Tính
*
hq
n
theo
*
n
và
*
p
:
Tra bảng 5.1. Bảng tính
*
hq
n
theo
*
n
và
*
p
.Trang 228 Giáo trình cung cấp điện.
Với
*
n
=0,167 và
*
p
=0,83 ta tra được
*
hq
n
=0,23
Số thiết bị làm việc hiệu quả:
(thiết bị).
Tính
max
K
:
Tra bảng 1.4. Bảng tính trị số
max
K
theo
hq
n
và
sd
K
. Trang 227. Giáo trình cung
cấp điện. Với
hq
n
=2,4 và
sdtb
K
=0,107. Ta được
max
K
=3,43
Công suất tính toán của 1 hộ sử dụng điện:
Từ công suất tính toán cho 1 hộ sử dụng điện ta tính được phụ tải tính toán cho cả
khu dân cư.
Bảng 1.1 Kết quả tính toán phụ tải khu dân cư.
STT Tên phụ tải Số liệu cos
tt
P
(KW)
tt
S
(Kva)
1 Ngõ số 1 20 hộ 0,85 35,4 41,65
2 Ngõ số 2 20 hộ
0,85
35,4 41,65
3 Ngõ số 3 20 hộ
0,85
35,4 41,65
4 Ngõ số 4 20 hộ
0,85
35,4 41,65
5 Ngõ số 5 20 hộ
0,85
35,4 41,65
16
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Tổng
177 208,25
2.5. Xác định phụ tải chiếu sáng đường
Mỗi ngõ dài 200 mét. Ta lắp 4 bóng đèn chiếu sáng, mỗi bóng cách nhau 50 mét.
Bóng đèn được lắp ngay trên cột cấp điện cho khu dân cư. Ta sử dụng thêm 1 dây
chiếu sáng đèn riêng. Bóng sử dụng là bóng compact 60 w.
Số bóng cần thiết cho 5 ngõ là: n=4.5=20 (bóng).
Công suất chiếu sáng cần thiết là:
( )
cs
P 20.60 1200 w= =
.
17
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Chương 3 .Trạm biến áp
3.1 .Khái quát trạm biến áp
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung
cấp điện . Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp
điện áp khác . Các trạm biến áp , trạm phân phối , đường dây tải điện cùng với
các nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát điện và truyền tải điện năng
thống nhất . Dung lượng của máy biến áp , vị trí , số lượng và phương thức vận
hành của các trạm biến áp có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu về kinh tế , kỷ
thuật của hệ thống cung cấp điện . Do đó việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ
cũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện .
Dung lượng các tham số khác của máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải của nó ,
vào cấp điện áp của mạng , vào phương thức vận hành của máy biến áp … Vì vậy
việc lựa chọn một trạm biến áp , cần phải xét tới nhiều mặt và phải tiến hành tính
toán so sánh kinh tế , kỷ thuật giữa các phương án được đề ra . Gồm có hai loại
trạm biến áp :
Hiện nay nước ta đang sử dụng các cấp điện áp sau đây
+ Cấp cao áp :
- 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
+ Cấp trung áp :
- 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 cư …
+ Cấp hạ áp :
380/220V : Dùng trong mạng hạ áp trung tính trực tiếp nối đất
18
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
3.1.1 Các thông số đặc trưng của máy biến áp :
3.1.1.1 Công suất định mức P
đm
: Là công suất liên tục đi qua máy biến áp
trong suốt thời gian phục vụ của nó ứng với các điều kiện tiêu chuẩn : Điện
áp định mức , tần số định mức và nhiệt độ môi trừng làm mát định mức .
3.1.1.2. Điện áp định mức U
dm
: Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp máy
biến áp là điện áp giữa các pha của nó khi cuộn dây thứ cấp bị hở mạch và
có điện áp bằng điện áp định mức thứ cấp
3.1.1.3. Hệ số biến áp: Hệ số biến áp K được xác định bằng tỷ số giữa điện
áp định mức của cuộn dây cao áp với điện áp định mức của cuộn dây hạ áp
K =
cdm
hdm
U
U
3.1.1.4. Dòng điện định mức: Dòng điện định mức của cuộn dây sơ cấp và
thứ cấp máy biến áp được xác định theo công suất và điện áp định mức phù hợp
với các cuộn dây của nó
3.1.1.5. Điện áp ngắn mạch : Điện áp ngắn mạch U
N
đặc trưng cho tổng trở
toàn phần Z của máy biến áp và thường được biểu diễn bằng phần trăm của điện
áp định mức :
U
N
% =
100
N
dm
U
U
3.1.1.6. Dòng không tải : Dòng không tải I
kt
là đại lượng dựa trên công suất
phản kháng tiêu thụ trên mạch từ hoá
Fe
Q∆
. Thường thì trị số của dòng điện
không tải cho bằng phần trăm dòng điện định mức của máy biến áp .
I
kt
=
3. .
.100 .100
o dm o o
dm dm dm
I U I S
I S S
= =
3.1.1.7. Mức cách điện định mức : Được cho bằng giá trị chịu quá áp của tần
số thường khi thí nghiệm xung áp cao phỏng sét đánh . Ở các mức điện áp nói ở
đây , quá áp do thao tác đóng cắt thường ít nghiêm trọng hơn do quá áp khí quyển
. Do đó không cần thí nghiệm khả năng chịu quá áp do đóng cắt .
3.1.1.8. Tổ nối dây : Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối
hợp kiểu nối dây sơ cấp với kiểu nối dây thứ cấp . Nó biểu thị góc lệch pha giứa
các sức điện động cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp của máy biến áp . Góc
lệch pha phụ thuộc vào chiều cuốn dây , cách ký hiệu các đầu dây , kiểu nối dây
19
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp . Cách nối dây hình sao Y hay tam giác
∆
với
những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha giữa các sức điện động của cuộn dây sơ
cấp và cuộn dây thứ cấp có thể là 30
o
, 60
o
,…360
0
. Trong máy biến áp ba pha
cũng như một pha thường cuộn dây điện áp thấp nối tam giác để bù sống điều hoà
bậc ba của dòng từ hoá . Cuộn dây cao áp và trung áp nối hình sao . Do cuộn hạ
áp nối tam giác nên tiết diện dây dẫn nhỏ hơn rất nhiều , vì khi đó dòng trong các
pha giảm đi
3
lần so với dòng dây . Cuộn dây cao và trung nối hình sao nên số
vòng dây giảm
3
lần , nên không những giảm được khối lượng mà còn tiết kiệm
được cả 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 :
D : Tam giác
Y : Sao
Z : Zigzag ( Sao liên kế )
N : Nối trung tính
Các chữ cái thường được dùng cho cuộn thứ cấp và tam cấp :
d : Tam giác
y : Sao
z : Zigzag
n : Nối trung tính
3.1.2 Kết cấu trạm :Các trạm biến áp trung / hạ có kết cấu khác nhau phụ thuộc
công suất của trạm , loại nguồn hệ thống , số đường dây đến , đường dây đi , đặc
điểm của phụ tải… Các trạm có thể được xây dựng trong khuôn viên , khu dân cư
các hộ phụ tải dân dụng công suất lớn , trong khuôn viên xí nghiệp . Về phương
diện cấu trúc người ta chia ra trạm ngoài trời và trạm trong nhà .
Trạm biến áp ngoài trời : Ở trạm này , các thiết bị phía điện áp cao đều đặt
ngoài trời , còn phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc đặt trong
20
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dùng để phân phối phần hạ thế . Xây dựng trạm
ngoài trời sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm
trong nhà .
Trạm biến áp trong nhà : Ở trạm này , tất cả các thiết bị điện đều đặt trong
nhà , về chức năng trạm biến áp được chia thành trạm trung gian ( Trạm khu
vực ), và trạm phân phối ( Trạm phân xưởng )
Trạm trung gian : Thường có công suất lớn , cấp điện áp 110
→
220/35
→
22KV
Trạm phân phối : Công suất tương đối nhỏ (hàng trăm KVA) cấp điện áp 15
→
22KV . Loại trạm biến áp này thường được dùng để cung cấp điện cho khu
dân cư hoặc cho phân xưởng .
Trạm biến áp loại này thường có kết cấu như sau : Trạm treo , trạm giàn , trạm
nền trạm kín ( lắp đặt trong nhà ) , trạm trọn bộ ( nhà lắp ghép )
• Trạm treo : Trạm biến áp treo là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị cao hạ áp và
máy biến áp đều được treo trên cột . Máy biến áp thường là loại một pha hoặc tổ
ba máy biến áp một pha , tủ hạ áp được đặt treo trên cột . Trạm này thường tiết
kiệm được diện tích đất nên được dùng trạm công cộng cấp điện cho một vùng
dân cư .
• Trạm giàn : Trạm giàn là loại trạm mà toàn bộ các trang thiết bị và máy biến áp
được đặt trên các giá đỡ bắt giữa hai cột . Trạm được trang bị ba máy biến áp một
pha (
≤
3
×
75KVA) hay một máy biến áp ba pha (
≤
400KVA) , cấp điện áp 15
→
22/0,4KV . Phần đo đếm có thể thực hiện phía trung áp hay phía hạ áp , tủ phân
phối hạ áp đặt trên giàn giữa hai cột đường dây đến có thể là đường dây trên
không hay đường cáp ngầm . Trạm giàn thường cung cấp điện cho khu dân cư
hay phân xưởng .
• Trạm nền : Thường được dùng ở những nơi có điều kiện đất đai như ở vùng nông
thôn , cơ quan, xí nghiệp nhỏ và vừa . Đối với loại trạm nền thiết bị cao áp đặt
trên cột , máy biến áp thường là tổ ba máy biến áp một pha hay một máy biến áp
ba pha đặt trên bệ xi măng dưới đất , tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà, xung
quanh trạm có xây tường rào bảo vệ .
• Trạm kín : Là loại trạm mà các thiết bị và máy biến áp được đặt trong nhà . Trạm
kín thường được phân thành trạm công cộng và trạm khách hàng. Trạm công
cộng thường được đặt ở khu đô thị hoá , khu dân cư mới để đảm bảo mỹ quan và
an toàn cho người sử dụng . Trạm khách hàng thường được đặt trong khuôn viên
của khách hàng
21
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
3.1.3 .Cách tính chọn máy biến áp
S
BA
>S
ttnm
=208.5 (kVA)
Chọn máy biến áp S
dm
=320 (kVA) do công ty Thiết Bị Điện Đông Anh chế tạo
Cấp điện áp 35 / 0.4KV
Tổn thất không tải
2.3
o
P KW∆ =
Tổn thất ngắn mạch
6.2
K
P KW∆ =
Dòng điện không tải i
o
% = 7
Điện áp ngắn mạch U
K
% = 6.5
Giá tiền 1 máy : 208600000 đồng
Chương 4.Xác định phương án về nguồn điện
4.1. Khái quát
Việc chọn phương án cung cấp điện gồm : Chọn cấp điện áp , nguồn điện sơ
đồ đi dây , phương thức vận hành…các vấn đề này có ảnh hưởng trực tiếp đến
quá trình vận hành , khai thác phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện .
Muốn thực hiện đúng và hợp lý ta phải đưa ra những phương án cấp điện và so
sánh về phương diện kinh tế kỷ thuật để chọn phương án tối ưu .
Phương án điện được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoả mản những yêu cầu
sau
• Đảm bảo chất lượng điện , tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong
phạm vi cho phép
• Đảm bảo độ tin cậy tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu
của phụ tải
• Thuận tiện trong vận hành , lắp đặt và sửa chữa
• Có các chỉ tiêu kinh tế và kỷ thuật hợp lý .
Ngoài ra khi thiết kế các công trình cụ thể ta phải xét thêm các yếu tố sau :
- Đặc điểm của phụ tải , tính chất của phụ tải
- Tính an toàn và thẩm mỹ
- Trình độ thi công của công nhân
- Yêu cầu cung cấp điện của phụ tải
- Phù hợp với địa hình của công trình
22
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
4.2 .Chọn phương án cung cấp điện phía ha thế :
4.2.1. Chọn phương án đi dây phía hạ thế:
Có hai phương án đi dây phía hạ thế :
Phương án 1 :
+ Phương án đi dây nổi :
Ưu điểm :
- Dễ thi công công trình
- Chi phí đầu tư xây dựng thấp
- Dễ phát hiện sự cố , thời gian khắc phục sự cố nhanh
Nhược điểm :
- Mức độ an toàn không cao, nhất là khi có mưa giong, nên phải kiểm
tra thường xuyên
- Tính liên tục cung cấp điện không cao
- Làm cản trở lối đi trên vỉa hè, không thẩm mỹ
Phương án 2 :
+ Phương án đi dây ngầm :
Ưu điểm :
- Mức độ an toàn cao
- Đảo bảo về mặt mỷ quan
- Tính liên tục cung cấp điện cao
- Phù hợp với xu hướng của thành phố
Nhược điểm :
- Chi phí đầu tư cao
- Khó phát hiện sự cố , thời gian khắc phục sự cố lâu so với đi dây nổi
Chọn phương án đi dây cho hệ thông cung cấp điện phía hạ áp :
So sánh hai phương án đã nêu trên , phương án nào cũng có ưu và nhược
điểm riêng , nhưng để đạt được vẽ mỷ quan , tính thẩm mỷ và xu hướng phát triển
của thành phố . Do đó chúng tôi chọn phương án đi dây cho phần hạ thế là
phương án đi cáp ngầm .
4.2.2. Chọn sơ đồ cung cấp điện :
Có nhiều sơ đồ đi dây nhưng phổ biến nhất là 3 sơ đồsau :
4.2.2.1. Sơ đồ phân phối hình tia:
23
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
Hình 4.12 :Sơ đồ phân phối hình tia
Trong sơ đồ hình tia các tủ phân phối phụ sẽ được cung cấp điện từ tủ phân phối
chính bằng các tuyến dây riêng biệt . Các phụ tải trong từng lô đất cung cấp điện
từ tủ phân phối phụ qua các tuyến dây riêng biệt . Sơ đồ đấu dây hình tia có
những ưu và nhược điểm sau :
Ưu điểm :
- Vốn đầu tư và sụt áp thấp
- Khi có sự cố trên một nhánh nào đó thì các nhánh khác vẫn hoạt
đông bình thường
- Độ tin cậy cung cấp điện cao
- Đơn giản trong vận hành và sữa chữa
Nhược điểm :
- Vốn đầu tư cao
- Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm
- Khi có sự cố trên đường trục chính thì tất cả các nhánh đều bị mất
điện
- Sụt áp ở các tuyến dây lớn. Nhất là ở cuối tuyến dây
Phạm vi ưúng dụng : Sơ đồ hình tia thường được sử dụng để cung cấp cho tủ
phân phối chính , các tủ phân phối phụ và các phụ tải có công suất lớn.
24
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa :Điện
4.2.2.2 Sơ đồ phân phối hình tia phân nhánh:
Hình 4.13 :Sơ đồ phân phối hình tia dạng phân nhánh
Trong sơ đồ đi dây theo kiểu phân nhánh ta có thể cung cấp cho nhiều phụ tải
hoặc các tủ phân phối phụ . Dạng sơ đồ này có những ưu và nhược điểm sau :
Ưu điểm :
- Giảm được chi phí xây dựng mạng điện
- Có thể phân phối công suất đều
- Sơ đồ nối dây đơn giản , dễ thi công lắp đặt
Nhược điểm :
- Phức tạp trong vận hành và sữa chữa
- Các thiết bị điện ở cuối đường dây sẽ có độ sụt áp rất lớn khi một
trong các thiết bị điện trên cùng tuyến dây khởi động .
4.2.3 Các phương pháp lựa chọn dây dẫn
4.2.3.1. Chọn cáp cho mạng cao áp :
4.2.3.1.1 Phương pháp mật độ J kinh tế :
Chọn tiết diện dây theo công thức
25
GVHD:TS .Trịnh Trọng ChưởngLớp :Điện 4 –K5