THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU PHỐ MỚI

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT
KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
---------------
BÀI TẬP DÀI
Bộ môn: Cung cấp điện
ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU PHỐ MỚI
Giáo viên hướng dẫn : Lê Minh Tiệp
Học sinh thực hiện : Nguyễn Thị Thảo Hiền
Lớp : Điện - Đ2TC
Ngày ra đề : 20/04/2010
Ngày hoàn chỉnh : 20/05/2010
Phú Thọ, ngày 15 tháng 05 năm 2010
2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, hiện nay điện năng
đóng vai trò rất quan trọng. Điện năng được áp dụng rộng rãi trong các nghành kinh
tế quốc dân, bởi vì điện năng là nguồn năng lượng có nhiều ưu điểm hơn so với các
nguồn năng lượng khác. Khi xây dựng các nhà máy, xí nghiệp, khu phố, đô thị.
Trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện năng
cho các thiết bị, máy móc hoạt động và cả nhu cầu dùng điện làm việc và sinh hoạt
của con người.
Việc thiết kế trang cung cấp điện cho một khu phố mới là rất cần thiết và
quan trọng, nhưng lại là một vấn đề tương đối mới mẻ đối với em. Do kiến thức
của bản thân còn nhiều hạn chế, mặc dù rất cố gắng trong việc thiết kế nhưng lại
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp,
giúp đỡ chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo.
3
I.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU PHỐ MỚI.
- Trong các khu phố có nhiều thiết bị sử dụng điện làm việc khác nhau để
tính toán phụ tải, thì người ta không tính toán riêng cho từng thiết bị mà tính toán

cho nhóm thiết bị hoặc hộ gia đình.
- Các thiết bị điện trong khu phố có thể chia ra làm nhiều nhóm, mỗi nhóm
có thể có n tùy theo người thiết kế. Nhưng thực tế người ta chon
b.8
≤
.
- Nếu chọn n quá lớn sẽ khó khăn cho việc thiết bị đóng cắt. Bảo vệ cho tải
việc đi dây sẽ trở nên chồng chéo hoặc khó khăn.
- Việc chia nhóm phải đảm bảo các yêu càu sau:
+ Các thiết bị phải được bố trí gần nhau.
+ Đi dây thuận tiện không chồng chéo.
+ Do chọn phương pháp đi dây trong ống nên góc độ của ống phải
0
120
≥
.
- Theo yêu cầu và căn cứ vào sơ đồ đã cho ta thực hiện xác định phụ tải tính
toán của khu dân cư. Chúng ta cần xác định công suất tác dụng chiếu sáng cho các
khu riêng. Khu chung cư 1, khu chung cư 2, khu nhà mặt phố, trường tiểu học và
vườn hoa.
Các khu sử dụng đèn sợi đốt nên cos
ϕ
=1
⇒
Q
cstt
=0.
1. Khu chung cư 7 tầng 1
Chọn công suất phụ tải trên một đơn vị m
2

là P
0
= 10(w/m
2
)
công suất chiếu sáng tính toán của một hộ gia đình:
P
cstt1hg1
= P
0
.S = 10.60.10
-3
= 0,6 (KW)
⇒
S
hgđttcs1
= S
hgđcstt1
= 0,6(KVA)
Công suất chiếu sáng tính toán của tầng 1
P
cstt1tầng
= P
hgđcstt1
.10 = 0,6.10 = 6 (KW)
⇒
P
ttcs1tầng
= P
cstt1tầng

= 12 (KVA)
Công suất chiếu sáng tính toán của 7 tầng:
P
cstt4tầng
= P
cstt1tầng
.7 = 6 . 7 = 42 (KW)
⇒ P
cstt7tầng
= P
cstt7tầng
= 42 (KVA)
2. Khu chung cư 5 tầng 2.
Chọn công suất phụ tải trên một đơn vị m
2
là P
o
= 10(w/m
2
)
công suất chiếu sáng tính toán của một hộ gia đình:
4
P
hgđcstt1
= P
0
.S = 10 . 80.10
3
−
= 0,8(KW)

⇒
S
hgđttcs1
= S
hgđcstt1
= 0,8 (KVA)
công suất chiếu sáng tính toán một tầng khu chung cư :
P
cstt1tầng
= P
hgđcstt1
.2 = 12 . 15 = 12 (KW)
⇒
P
ttcs1tầng
= P
cstt1tầng
= 12 (KVA)
Công suất chiếu sáng tính toán của 5 tầng:
P
cstt
= P
cstt1tầng
.5 = 12 . 5 = 60 (KW)
⇒
S
ttcs
=
P
cstt

= 60 (KVA)
3. Khu nhà mặt phố
Dùng toàn sợi đốt nên Cosϕ=1 ⇒ Q
tt
=0
Chọn công suất phụ tải trên một đơn vị m
2
là P
0
= 25(W/m
2
)
công suất chiếu sáng tính toán của một hộ gia đình:
P
hgđcstt1
= P
0
.S = 25 . 80.10
3
−
= 2(KW)
⇒
P
ttcs1tầng
= P
cstt1tầng
= 2 (KVA)
công suất chiếu sáng tính toán của 100 hộ gia đình:
p
cstt

= P
hgđcstt1
. 100 = 2 . 100 = 200(KW)
⇒
S
ttcs
=
P
cstt
= 200(KVA)
4. Trường tiểu học
P
tt
= P
0
.S
Ta chọn P
0
cho 1 phòng học là 30(W/m
2
)
P
cstt1 phòng
= P
0
.S = 30 . 80 . 10
-3
= 2,4(KW)
Tất cả phòng học đều dùng đèn tuýp nên cos
ϕ

= 8 ; tg
ϕ
= 0,75
⇒
Q
ptt1
= P
ptt1
. tg
ϕ
= 2,4 . 0,75 = 1,8(KVAR)
⇒
S
pttcs1
=
2
1
2
1
(
pcsttptt
PQ
+
) = 6,24(KVA)
Công suất chiếu sáng tính toán một tầng:
P
cstt1t
= P
cstt1p
. 10 = 2,4 . 10 = 24 (KW)

Q
tt1t
= Q
tt1p
. 10 = 1,8 . 10 = 18 (KVAR)
S
ttcs1t
= S
ttcs1p
. 10 = 6,24 . 10 = 62,4 (KVA)
Công suất chiếu sáng tính toán 2 tầng học:
P
cstt3t
= P
cstt1t
.2 = 24 . 2 = 48 (KW)
Q
tt3t
= Q
tt1t
. 2 = 18 . 2 = 36 (KVAR)
S
ttcs1t
= S
ttcs1t
. 2 = 62,4 . 2 = 124,48 (KVA)
5
* Nhà hành chính dùng đèn sợi đốt:
Cosφ = 1 ⇒ Qtt = 0
Chọn suất phụ tải trên một đơn vị m

2
là P
0
= 25 (W/m
2
)
Công suất chiếu sáng tính toán là:
P
cstt
= P
0
. 5 = 25 . 100 . 10
-3
= 2,5 (KW)
⇒ S
ttcs
= P
cstt
= 2,5 (KVA)
5. Vườn hoa
Dùng đèn sợi đốt nên Cosφ = 1; Q
ttcs
= 0
Chọn suất phụ tải trên 1 đơn vị m
2
là P
0
= 0,5 (W/m
2
)

Công suất tính toán chiếu sáng:
P
cstt
= P
0
. S = 0,5 . 3500 . 10
-3
= 1,75 (KW)
⇒ S
ttcs
= P
cstt
= 1,75 (KVA)
Ta có công suất tác dụng của cả khu phố mới:
ΣP
tt
= 352,25 (KW)
ΣQ
tt
= 36 (KVAR)
S
tt
Σ
tkp
= K
đt
. K
pt
.
∑∑

+
22
qttptt
Chọn K
đt
= 0,8
Kpt = 1,1 là hệ số phát triển kể đến khả năng phát triển của toàn khu phố mới.
S
tt
Σ
tkp
= 0,8 . 1,1 .
6,311)3625,352(
22
=+
(3,6KVA)
II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
1. Đặt vấn đề
Thiết kế mạng điện cho một khu phố mới là một phần quan trọng để đảm bảo
ổn định và phát triển đời sống của nhân dân. Việc lựa chọn và thiết kế mạng điện
phải đảm bảo các yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế, điều đó rất quan trọng.
(Để cung cấp điện cho một khu phố mới ta phải cung cấp 2 phần)
- Mạng điện khu phố gồm hai phần: Phần bên trong và phần bên ngoài.
+ Phần bên trong: Gồm các đường dây cung cấp điện cho các nhà chung cư,
nhà mặt phố, trường tiểu học, vườn hoa.
+ Phần bên ngoài: Các đường dây dẫn điện từ hệ thống điện đến khu tiêu thụ.
- Mạng điện của khu phố phải đảm bảo các yêu cầu:
+ Kỹ thuật:
6
Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện phù hợp với từng yêu cầu của các phụ

tải, đảm bảo chất lượng điện năng. Sơ đồ nối dây phải đảm bảo đơn giản, có tính
khoa học, thuận tiện cho việc vận hành, sửa chữa.
+ Kinh tế:
Vốn đầu tư ban đầu hợp lý. Chi phí vận hành hàng năm hợp lý, tiết kieemk.
- Trong thực tế thì hai yêu cầu trên luôn đối lập nhau. Khi chọn phương án
cung cấp điện tốt thì không lớn và ngược lại. Như vậy, ta phải tìm ra phương án
cung cấp điện hợp lý. Để thiết kế mạng điện cho khu phố, chúng ta có sơ đồ hình
tia, phân nhánh, kết hợp hình tia và phân nhánh.
Chọn sơ đồ cung cấp điện cho khu phố:
Để cấp điện cho từng khu vực trong khu phố, ta phải đặt một tủ phân phối,
dây cáp ngầm cấp điện cho tủ phân phối. Thanh cái của tủ này cấp điện cho 5 tủ
động lực, ta cấp điện cho từng khu vực.
Đặt aptomat (AB) ở đầu ra của trạm áp làm đầu AB đầu nguồn cho các phân
xưởng. Tủ phân phối của xưởng đặt một AB tổng và 6 AB nhánh cấp điện cho 5 tủ
động lực và 1 tủ chiếu sáng. Tủ động lực được cấp điện bằng đường cáp hình tia,
đầu vào đặt dao cách ly (CB) và cầu chì (CC), các nhánh ra đặt cầu chì.
Sơ đồ nguyên lý cấp điện
- Chọn sơ đồ đi dây cung cấp điện cho các thiết bị:
Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng của khu phố và sự bố trí thiết bị trong khu vực
tiêu thụ với công suất không bằng nhau. Trong mỗi nhóm các thiết bị phân phối
7
tương đối độc lập chúng ta chọn sơ đồ đi dây hình tia với mục đích đảm bảo về kỹ
thuật.
2. Lựa chọn các phần tử của hệ thống cung cấp điện.
a. Chọn cầu chì và cáp dẫn điện cho từng thiết bị.
*) Chọn dây chảy cầu chì
Để đảm bảo an toàn cho thiết bị, cho đường dây thì mỗi một thiết bị có
đường dây cung cấp điện, ta dùng một cầu chì bảo vệ.
Việc chọn dây chảy phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Dây chảy cung cấp không được chảy khi làm việc với I

đmmax
và cho phép
quá tải ngắn hạn.
- Dây chảy cung cấp phải chảy khi có dòng ngắn mạch đi qua hoặc dòng quá
tải lớn hơn giá trị cho phép.
I
dc
≥
Iđm
* Chọn dây dẫn và cáp
Cáp và dây dẫn hạ áp được lựa chọn theo điều kiện lâu dài cho phép nhằm
đảm bảo cho nhiệt của dây dẫn, của cáp không vượt quá nhiệt độ cho phép để đảm
bảo cách nhiệt cho dây dẫn. Ngoài ra việc lựa chọn cáp điện và dây dẫn liên quan
đến việc lựa chọn dây chảy cầu chì. Dây dẫn và cáp được lựa chọn theo hai điều
kiện dau:
321
đm
.K.KK
I
[I]
≥
K..K.KK
I
[I]
321
dc
≥
Trong đó:
[I]: Dòng làm việc lâu dài của dây dẫn.
K

1
: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của môi trường so với nhiệt độ tiêu chuẩn.
Chọn K = 0,93
K
2
: Là hệ số hiệu chỉnh kể đến số lượng cáp đặt trong một rãnh.
Trong phần này, số lượng cáp không nhiều nên chọn K2 = 1.
K
3
: là hệ số xét tới chế độ làm việc của thiết bị nếu làm việc dài hạn.
Chọn K
3
= 1
K: Là hệ số kể tới cấu trúc của đường dây, ta lấy là 3.
8
K = 1,25 → 1,5 cấp điện cho một nhóm thiết bị.
K = 0,8 cấp điện cho mạng lưới chiếu sáng.
* Tính chọn dây chảy cầu chì và dây dẫn cho từng thiết bị:
Khu chung cư:
I
dc
≥ I
đm
. 12A
I
dc
≥Kmm.
5,2
12.6
α

I
đm
=
= 2,28 A.
Chọn cầu chì D - 2.
30
100
I ≥
9,12
1.1.93,0
12
.K.KK
I
321
đm
==
A
I ≥
75,10
3.1.1.93,0
36
K..K.KK
I
321
đc
==

Chọn dây dẫn 5,5mm
2
π PTO (Liên Xô sản xuất)

Có I = 35A
+ Khu nhà mặt phố:
I
dc
≥
24A
2,5
6.10
α
I . K
đmmm
==
Chọn cầu chì ∩ P -
25
60.2
I
cáp
≥
75,10
1.1.93,0
10
.K.KK
I
321
đm
==
A
I
cáp
≥

96,8
3.1.1.93,0
25
K..K.KK
I
321
đc
==
(A)
Chọn dây dẫn 3,5mm
2
π PTO (Liên Xô sản xuất)
Có [I] = 35A
+ Trường tiểu học:
I
dc
≥ I
đm
= 13,5 A
I
dc
≥ I
đm
.
5,2
5,13
6
K
mm
−=

α
= 32,4
Chọn cầu chì P - 2.
35
60
I
cáp
≥
5,14
1.1.93,0
5,13
.K.KK
I
321
đm
==
A
9
I
cáp
≥
54,12
3.1.1.93,0
35
K..K.KK
I
321
đc
==
(A)

Chọn dây dẫn 4mm
2
π PTO (Liên Xô sản xuất)
Có [I] = 25 (A)
+ Vườn hoa
I
dc
≥ I
đm
= 5 A
I
dc
≥
12
5,2
5.6I . K
đmmm
==

α
A
Chọn cầu chì ∩ P-2 60/15
[I] ≥
37,5
1.1.93,0
5
.K.KK
I
321
đm

==
(A)
[I] ≥
dc
1 2 3
I
15
= =5,37(A)
K .K .K .K 0,92.1.1.3
Chọn dây dẫn 2,5mm2 πPTO (Do Liên Xô sản xuất)
Có [I] = 25 (A)
Chọn dây chảy của cầu chì ở đầu vào các tủ động lực (chọn cầu chì tổng cho phụ
tải). Cầu chì tổng của các nhóm thiết bị được tính theo các điều kiện:
I
dc
≥ I
tt
I
dc
≥
( )
mmmax tt sdđm
I + I -K .I
α
 
 
Cầu chì tổng lớn hơn ít nhất hai cấp so với cầu chì nhánh trong đó.
I
tt
là dòng điện tính toán của nhóm.

I
mmmax
: Là dòng điện mở máy của động cơ lớn nhất.
K
sd
, I
đm
: Ứng với động cơ có I
mmmax
Với phụ tải như vậy thì:
I
dc
≥ 28A
I
dc
≥
( )
6 . 13,5 28 15 . 43,5
42,79
2,5
+ − 
 
=
A
Do vậy chọn Idc > 60A (tra bảng ta có). Chọn lá kẽm làm dây chảy cho cầu chì
tổng, có bề rộng: 05mm, dày 0,5mm.
Dày . Rộng = 2,5mm
2
.
Có I

đm
= 100 A
b. Chọn cáp từ các tủ phân phối tới các tủ động lực:
10
Cáp từ tủ phân phối đến tủ động lực phải thỏa mãn:
U
đmcáp
≥ U
đmmạng
(380V)
[I
cáp
] ≥
tt
1 2
I
K .K
K
1
: Là hệ số tính đến sự sai khác giữa nhiệt độ môi trường với nhiệt độ tiêu chuẩn.
K
1
= 0,93
K
2
là hệ số kể đến số lượng cáp đặt trong một đơn vị, K
2
= 1
[I] ≥
tt

1 2
I
K .K
=
26,5
28,2
0,93.1
=
A
[I] ≥
dc
1 2
I
100
= =71,68
(K .K .K) (0,93.1.1,5)
A
Chọn cáp cu đặt trong mặt đất < M-10, [I] = 85 A
c. Chọn tủ phân phối
U
đmtủ
= U
đmmạng
I
đm
vào tủ ≥ I
ttkp
I
đm
ra tủ ≥ I

dctb
Số đầu ra của tủ phân phối ≥ 6, chọn tủ có 1 nguồn cấp.
Tra bảng chọn tủ phân phối loại πP - 9332 do Liên Xô chế tạo.
d. Chọn Áptômát AB theo điều kiện
U
đmAB
≥ U
đmlưới
I
đmAB
≥ I
đmlưới
3. Lựa chọn phương án cung cấp điện cho thành phố.
Dựa vào các yêu cầu trên và căn cứ vào sơ đồ mặt bằng khu phố.
I
đm
= 10 KV
Khu phố phụ thuộc hệ phụ tải tiêu thụ loại 3. Sau khi có các điều kiện chọn
phương án cấp điện, xây dựng một trạm biến áp một máy có:
S
đm
= 1000 KVA cung cấp cho khu phố.
4. Chọn thanh cái cho trạm biến áp
Thanh cái biến áp 10KV và hạ áp 0,4KV và hạ áp 0,4KV được chọn theo
điều kiện phát nóng.
I
cp
≥
lvmax
1 2

I
(K .K )
Trong đó:
11
K
1
: Hệ số hiệu chỉnh môi trường xung quanh khác với nhiệt độ quy chuẩn.
Vì nhiệt độ môi trường không khí đặt thanh cái là 25
0
C và nhiệt độ cho phép phát
nóng lớn nhất của thanh cái l,à 70
0
C nên K
1
= 1.
K
2
: Là hệ số hiệu chỉnh xét tới nhiều thanh cái trong một pha.
I
lvmax
: Dòng điện làm việc cực đại qua thanh cái.
a. Chọn thanh cái cao áp 10KV
Dòng điện làm việc cực đại của máy biến áp mang tải cực đại, bỏ qua tổn
thất công suất có:
I
lvmax
=
1,4.1000
3.10
= (A)

⇒ I = 82 (A)
Chọn thanh cái bằng nhôm kích thước 25 x 3 (mm
2
)
Mỗi pha một thanh, tiết diện 75mm
2
, [I] = 265 (A)
Khối lượng m = 0,203 (Kg/m).
b. Chọn thanh cái hạ áp máy biến áp
Dòng làm việc cực đại của thanh cái hạ áp máy biến áp là dòng thứ cấp của
MBA khi nó làm việc. Chế độ sự cố:
I
lvmax
=
1,4.1000
2020
3.0,4
=
(A)
Chọn một bộ thanh cái bằng nhôm, mỗi pha một thanh có tiết diện:
S = 120 . 10 = 1200 (mm
2
)
[I] = 2070 (A)
c. Chọn sứ cách điện khi thanh cái qua cao áp 10KV
* Chọn sứ xuyên:
Điều kiện chọn:
U
đmsứ
≥ U

đmmạng
= 10KV
Ta có I
lvmaxsứ
= I
lvmax
= 82 A
Chọn sứ xuyên kiểu HK -
10
160 180−
* Chọn sứ đỡ
* Chọn sứ xuyên:
Điều kiện chọn:
U
đmsứ
≥ U
đmmạng
= 10KV
12