Luận văn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư

Luận văn:THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN KHU DÂN CƯ ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 1 Chương 1 TỔNG QUAN I. Giới thiệu sơ lược về cung cấp điện: Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (như nhiệt năng, cơ năng, hóa năng......), dễ truyền tải và phân phối. Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân, công nghiệp điện lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng, vì điện năng là nguồn năng lượng được dùng rộng rãi nhất trong các lĩnh vực hoạt động của con người. Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư, do đó khi xây dựng chúng thì trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người. Khi cung cấp điện cho các đô thị và khu dân cư thì phức tạp hơn nhiều so với khu vực công nghiệp, vì phụ tải của đô thị và khu dân cư vừa khó xác định lại dao động nhiều trong một ngày đêm. Vì vậy khi thiết kế cung cấp điện cho các đô thị và khu dân cư ta cần chú ý tới các đặc điểm nêu trên để đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện làm việc an toàn, thỏa mãn không chỉ nhu cầu hiện tại mà còn phải tính tới khả năng phát triển của phụ tải trong tương lai, đáp ứng nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong 5, 10 năm hoặc có khi còn lâu hơn nữa. Nói chung, hệ thống cung cấp điện bao gồm các khâu phát điện, truyền tải và phân phối điện năng. Còn ở đây nhiệm vụ của thiết kế cung cấp điện chỉ là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho một khu dân cư nhất định. Nguồn của hệ thống cung cấp điện này được lấy từ lưới điện quốc gia. II. Giới thiệu đề tài: Những đặc điểm và yêu cầu thiết kế chung của khu dân cư. Đặc điểm: Khu dân cư gồm có: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 2 Khu A: Gồm 50 nhà liên kế, 45 biệt thự và một bãi đậu xe, 1 tòa nhà công cộng. Khu B: Gồm 64 nhà liên kế, 18 biệt thự; 1 khu vườn ở và 1 nhà trẻ. Khu C: Gồm 101 biệt thự và 18 nhà liên kế. Khu D: Gồm 16 biệt thự và 80 nhà liên kế. Khu dân cư gần đường dây trung thế. Yêu cầu thiết kế chung: Cung cấp điện cho khu dân cư theo mặt bằng hiện trạng ( bản vẽ kèm theo ). w w w . 4 t e c h . c o m . v n Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 3 B A Õ I Ñ A Ä U X E N H A Ø T R E Û KHU VÖÔØN ÔÛ A1 A2 A3 A4 A5 A6 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5 D1 D2 D3 D4 ÑÖÔØNG DAÂY 22 Kv w w w . 4 t e c h . c o m . v n Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 4 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 4 Chương 2 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN I. Một số yêu cầu chủ yếu cần quan tâm: A) Độ tin cậy cung cấp điện: Tùy thuộc cung cấp điện cho loại hộ nào (loại 1, loại 2 hay loại 3), phải cố gắng lựa chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt trong điều kiện cho phép. B) Chất lượng điện cung cấp: phụ thuộc hai chỉ tiêu tần số và điện áp. Tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh, chỉ có những hộ tiêu thụ hàng chục MW trở lên mới cần quan tâm tới chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý nhằm ổn định tần số của hệ thống. Vì vậy thiết kế hệ thống cung cấp điện ta chỉ cần đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng , thông thường dao động quanh giá trị 5± % của điện áp định mức, đặc biệt khi phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp thì chỉ cho phép dao động trong khoảng 5,2± % C) Thiết kế an toàn cung cấp điện: Nhằm đảm bảo vận hành an toàn cho người và thiết bị, phải lựa chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng để tránh được nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị được chọn phải đúng chủng loại và đúng công suất. Việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng, phải tuyệt đối chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện D) Các tính toán kinh tế (nếu có): Sau khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo thì chỉ tiêu kinh tế mới được xét đến. Các tính toán sao cho tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành là nhỏ nhất và thời gian thu hồi vốn đầu tư đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư. Phương án tối ưu được lựa chọn sau khi tính toán và so sánh giữa các phương án cụ thể II. Các bước thiết kế cung cấp điện: 1) Thu thập số liệu cần thiết (số liệu ban đầu). 9 Đặc điểm công trình được cung cấp điện. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 5 9 Dữ liệu về nguồn điện: công suất, hướng cấp điện, khoảng cách tới tải tiêu thụ. 9 Dữ liệu về phụ tải: Tổng công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ. 2) Xác định phụ tải tính toán cho hộ tiêu thụ - khu dân cư. 9 Danh mục các thiết bị tiêu thụ điện. 9 Phụ tải điện dân dụng: nhà liên kế, biệt thự . 9 Phụ tải tòa nhà công cộng, khu vườn, nhà trẻ, bãi đậu xe, chiếu sáng ngoài trời. 9 Phụ tải tổng của mỗi khu dân cư: khu A, B, C, D. 3) Chọn trạm biến áp. 9 Dung luợng, số lượng, vị trí đặt. 9 Số lượng, vị trí của tủ phân phối ở mạng hạ áp 4) Xây dựng phương án cung cấp điện. 9 Mạng cao áp; hạ áp. 9 Sơ đồ đi dây của trạm biến áp. 5) Chọn thiết bị điện. 9 Máy biến áp. 9 Tiết diện dây dẫn. 9 Thiết bị điện cao áp. 9 Thiết bị điện hạ áp. 6) Tính toán ngắn mạch. 9 Tính toán ngắn mạch mạng cao áp mạng hạ áp. 7) Tính toán bảo vệ an toàn. 9 Chống sét cho trạm biến áp. 9 Chống sét cho đường dây cao áp. 9 Nối đất trung tính máy biến áp hạ áp. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 6 Chương 3 LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CẦN THIẾT I. Xác định phụ tải điện: Nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị điện. Xác định tâm phụ tải: dựa vào công thức sau: X= ∑ ∑ = = n i đmi đmi n i i P PX 1 1 ; Y= ∑ ∑ = = n i đmi đmi n i i P PY 1 1 Với: n: Số thiết bị của nhóm. đmiP : Công suất định mức của thiết bị thứ i. Đặt tủ phân phối ở tâm phụ tải nhằm cung cấp điện với tổn thất điện áp và tổn thất công suất là nhỏ nhất, chi phí kim loại màu hợp lý hơn cả. Việc lựa chọn vị trí sau cùng phụ thuộc vào yếu tố mỹ quan, mặt bằng, thuận tiện thao tác và yếu tố an toàn….. A) Các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp: 1.Công suất định mức Pđm : 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, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ. P ñ m Ñ ö ô øn g d a ây c u n g c a áp ñ ie än c h o ñ o än g c ô ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 7 Đứng về mặt cung cấp điện, chúng ta quan tâm tới công suất đầu vào của động cơ gọi là công suất đặt. Công suất đặt được tính như sau: Pđ= đc đmP η trong đó: Pđm: Công suất định mức của động cơ, kW; Pđ: Công suất đặt của động cơ, kW; đcη :Hiệu suất định mức của động cơ. Vì hiệu suất động cơ tương đối cao (đối với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, đcη =0,8 95,0÷ ) nên để cho tính toán được đơn giản, người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất, lúc này lấy: đmđ pp ≈ 2.Phụ tải trung bình Ptb: Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dưới của phụ tải tính toán. Trong thực tế phụ tải trung bình được tính toán theo công thức sau: ptb= ;t PΔ qtb= ;t QΔ trong đó: QP ΔΔ , : điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr, t: thời gian khảo sát, h. Phụ tải trung bình của nhóm thiết bị được tính theo công thức sau: Ptb=∑ = n i ip 1 ; Qtb=∑ = n i iq 1 Biết phụ tải trung bình chúng ta có thể đánh giá được mức độ sử dụng thiết bị. Phụ tải trung bình là một số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán, tính tổn hao điện năng. Thông thường phụ tải trung bình được xác định ứng với thời gian khảo sát là một ca làm việc, một tháng hoặc một năm. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 8 3.Phụ tải cực đại Pmax : Phụ tải cực đại được chia ra làm hai nhóm: a) Phụ tải cực đại Pmax : là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 5, 10 hay 30 phút) ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại được xác định như trên để làm phụ tải tính toán. Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện,chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế v.v… b) Phụ tải đỉnh nhọn Pđn: là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian 1- 2 s. Phụ tải đỉnh nhọn được dùng để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ v.v… Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động ơ khởi động. Chúng ta không những chỉ quan tâm đến trị số phụ tải đỉnh nhọn mà còn quan tâm đến tần suất xuất hiện của nó. Bởi vì số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng tới sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác ở trong cùng một mạng điện. 4.Phụ tải tính toán Ptt: Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải tính toán Ptt: là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói khác đi phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn (về mặt phát nóng) cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành. Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được nêu trong bất đẳng thức sau: maxPPP tttb ≤≤ Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện được lắp đặt trong không khí, dưới đất và trong ống dao động xung quanh trị số 30 phút. Nên người ta ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 9 thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong khoảng 30 phút để làm phụ tải tính toán hay còn gọi là phụ tải nửa giờ. 5.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 được tính theo công thức sau: - Đối với một thiết bị: ksd= đm tb P P -Đối với một nhóm có n thiết bị: ksd= đm tb P P = ∑ ∑ = = n i đmi n i tb P P 1 1 Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc. Hệ số sử dụng là một số liệu để tính phụ tải tính toán. 6.Hệ số phụ tải kpt: Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là hệ số giữa công suất thực tế với công suất định mức. Thường ta phải xét hệ số phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Vì vậy: kpt đm tb đm thucte P P P P == Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác thiết bị điện trong thời gian đang xét. 7.Hệ số cực đại kmax: Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét: kmax tb tt P P= ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 10 Hệ số cực đại thường được tính ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số cực đại phụ thuộc vào hệ số thiết bị hiệu quả nhq, vào hệ số sử dụng ksd và các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm. Trong thực tế người ta tính kmax theo đường cong kmax =f(ksd, nhq). Hệ số kmax thường tính cho phụ tải tác dụng. 8.Hệ số nhu cầu knc: Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa phụ tải tính toán với công suất định mức. knc sd đm tb tb tt đm tt kk P P P P P P .. max=== Hệ số nhu cầu thường tính cho phụ tải tác dụng. Có khi knc được tính cho phụ tải phản kháng nhưng ít khi dùng. Trong thực tế hệ số nhu cầu thường do kinh nghiệm vận hành mà tổng kết lại. 9.Hệ số thiết bị hiệu quả nhq: Số thiết bị hiệu quả nhq là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc và công suất khác nhau). Công thức tính nhq như sau: ( )∑ = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∑ = = n i hq đmi n i đmiP n P 1 2 1 2 Trong thực tế người ta tìm nhq theo bảng hoặc đường cong cho trước. Trước hết tính: n* n n1= ; p* P P1= ; trong đó: n: số thiết bị trong nhóm; n1: số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất; P và P1 : Tổng công suất ứng với n và n1 thiết bị: Sau khi tìm được n* và P* thì dùng đường cong để tìm nhq* rồi từ đó tính nhq theo công thức: nhq = nhq* .n. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 11 Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán. B) Các phương pháp tính phụ tải tính toán: Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện, thường cho kết quả không thật chính xác. Ngược lại nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. Vì vậy tùy theo yêu cầu cụ thể mà lựa chọn phương pháp tính thích hợp. Một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất: 1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: Công thức tính: ∑ = = n i đinctt PkP 1 . ϕtgPQ tttt .= ( ) ϕcos22 tttttttt PQPS =+= một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm nên suy ra: ∑ = = n i đminctt PkP 1 . trong đó: Pđi, Pđmi: Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW; Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị, kW, kVAr, kVA; n: Số thiết bị trong nhóm. Nếu hệ số công suất cosϕ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau: n nn PPP PPP +++ +++ ... cos...coscos 21 2211 ϕϕϕ ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 12 Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện, vì vậy nó là một trong những phương pháp được dùng rộng rãi. Tuy nhiên phương pháp náy lại kém chính xác. Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra ở sổ tay là một số cố định cho trước không phụ thuộc chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy. Mà knc sdkk .max= tức là hệ số nhu cầu phụ thuộc vào các yếu tố kể trên nên kết quả tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu sẽ kém chính xác. 2.Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất: Công thức tính: Ptt=p0.F trong đó: p0: suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản suất, kW/m2; F: diện tích sản suất, m2, (diện tích dùng để đặt máy sản suất). Tra sổ tay p0 hay do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy thường dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hay trong các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều. 3.Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm: Công thức tính: max 0 T MwPtt = trong đó: M: số đơn vị sản phNm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng). w0: suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phNm, kWh/đơn vị sản phNm; Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h. Phương pháp này thường dùng tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi nghĩa là phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình nên kết quả khá chính xác. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 13 4.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả). Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên tính theo phương pháp này. Công thức tính: Ptt=kmax.ksd.Pđm; trong đó: Pđm: công suất định mức, W; kmax, ksd: hệ số cực đại và hệ số sử dụng. Hệ số sử dụng ksd của các nhóm máy có thể tra trong sổ tay. Hệ số cực đại kmax tính theo công thức (phần các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp). Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả nhq chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Khi tính phụ tải theo phương pháp này, ở một số trường hợp cụ thể ta dùng các công thức gần đúng sau: a) Trường hợp 3≤n và nhq<4 phụ tải tính toán được tính theo công thức: Ptt ∑ = = n i đmiP 1 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì: Stt 875,0 đmđmS ε= trong đó: Stt: công suất biểu kiến tính toán, kVA; Sđm: công suất biểu kiến định mức, kVA; đmε : các tham số định mức đã cho trong lý lịch máy. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 14 b) Trường hợp n>3 và nhq<4 phụ tải tính toán được xác định theo công thức: Ptt ∑ = = n i đmiptiPk 1 trong đó: kpt: hệ số phụ tải của từng máy. N ếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gấn đúng như sau: - kpt= 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. - kpt= 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. c) N ếu nhq > 300 và ksd < 0,5 thì hệ số cực đại kmax được lấy ứng với nhq= 300. Còn khi nhq > 300 và ksd ≥ 0,5 thì: Ptt=1,05.ksd.Pđm d) Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt nén khí, v.v… ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình: Ptt=ksd.Pđm II. Lựa chọn phương án cung cấp điện: Phương án cung cấp điện bao gồm những vấn đề: cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành v.v… Đó là những vấn đề rất quan trọng. Bởi vì xác định đúng đắn và hợp lý các vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện. Sai lầm phạm phải trong khi xác định phương án cung cấp điện sẽ gây hậu quả xấu lâu dài về sau, nhiều khi phải trả giá rất đắt để sữa chữa những sai lầm đó. Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau : a) Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. b) Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. c) Thuận tiện trong vận hành lắp ráp và sữa chữa. d) Có chỉ tiêu kinh tế hợp lý. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 15 Khi thiết kế những công trình cụ thể chúng ta phải xét tới những yếu tố để vận dụng đúng đắn các yêu cầu trên. N hững yếu tố đó là: yêu cầu cung cấp điện của phụ tải, khả năng cung cấp vốn đầu tư và trang thiết bị, trình độ kỹ thuật chuyên môn của lực lượng thi công. A) Có hai dạng sơ đồ nối dây cơ bản: sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh. ~ a) 3 3 1 2 3 1 2 1 1 b) 3 3 3 3 4 2 Sô ñoà cung caáp ñieän: a) Sô ñoà hình tia; b) Sô ñoà phaân nhaùnh; 1. thanh caùi traïm phaân phoái; 2. ñöôøng daây ñieän cao aùp; 3. bieán aùp khu vöïc (phaân xöôûng); 4. ñöôøng daây truïc chính) HÌNH 3.1 1. Sơ đồ hình tia có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản. Khuyết điểm của nó là vốn đầu tư lớn nên thường dùng cung cấp điện cho các hộ loại 1 và 2. 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. B) Các phương pháp lựa chọn dây dẫn và cáp: Dựa theo các điều kiện sau đây: - Lựa chọn theo điều kiện phát nóng. - Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện cho phép. N goài hai điều kiện nêu trên người ta còn lựa chọn theo kết cấu của dây dẫn và cáp như một sợi nhiều sợi, vật liệu cách điệnv.v… ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 16 1.Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện phát nóng: Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và cáp, vật dẫn bị nóng lên. N ếu nhiệt độ dây dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị hư hỏng, hay giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị giảm xuống. Vì vậy nhà sản xuất quy định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây dẫn và cáp. Trường hợp đơn giản nhất là sự phát nóng của dây trần đồng nhất. Dây dẫn trần đồng nhất là dây dẫn có tiết diện không thay đổi theo chiều dài và làm bằng vật liệu duy nhất. Khi không có dòng điện chạy trong dây dẫn thì nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trường xung quanh. Khi có dòng điện đi qua, do hiệu ứng Jun dây dẫn sẽ bị nóng lên. Một phần nhiệt lượng sẽ đốt nóng dây dẫn, phần nhiệt lượng còn lại sẽ tỏa ra môi trường xung quanh. Tùy theo mỗi loại dây dẫn và cáp nhà sản xuất cho trước giá trị dòng điện cho phép Icp dòng Icp ứng với nhiệt độ tiêu chuNn của môi trường là: không khí +250 C, đất +150 C. Khi nhiệt độ môi trường lắp đặt dây dẫn và cáp khác với nhiệt độ tiêu chuNn nêu trên thì dòng điện cho phép phải được hiệu chỉnh: Icp (hiệu chỉnh) = k.Icp, trong đó: Icp: dòng điện cho phép của dây dẫn và cáp ứng với điều kiện nhiệt độ tiêu chuNn của môi trường, A; k: hệ số hiệu chỉnh, tra trong sổ tay. Suy ra điều kiện phát nóng là: cplv II ≤max ; trong đó: Ilvmax: dòng điện làm việc lâu dài lớn nhất; Icp: dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh) của dây dẫn. 2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Mạng trung áp và hạ áp do trực tiếp cung cấp điện cho các phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất quan trọng. Do đó người ta lấy điều kiện tổn thất điện áp ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 17 cho phép làm điều kiện đầu tiên chọn tiết diện dây dẫn và cáp rồi kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng: Điều kiện tổn thất điện áp cho phép là: %;%max cpUU Δ≤Δ trong đó: maxUΔ : tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng; cpUΔ : tổn thất điện áp cho phép ( %5± hoặc %5,2± tùy loại phụ tải). Tổn thất điện áp trong mạng điện được tính theo công thức sau: '''% 2 UUU QXPR U Δ+Δ=+=Δ ∑ ∑ trong đó: 'UΔ : tổn thất điện áp gây nên bởi công suất tác dụng và điện trở đường dây; ''UΔ : tổn thất điện áp gây nên bởi công suất phản kháng và điện kháng đường dây. Giá trị điện kháng trên 1 km đường dây nằm trong khoảng x0 = 0,3 ÷ 0,43 km/Ω để đơn giản có thể lấy x0 = 0,3 km/Ω . Ta có thể tính được ''UΔ : 2 0 2 0 2'' đm jj đm ii U Lqx U lQx U QX U ∑∑∑ ===Δ Vì cpUΔ đã cho trước nên có thể tính: 2 0 2' ''' đm ii đm cp U lPr U PR U UUU ∑∑ ==Δ Δ−Δ=Δ Thay F r γ 1 0 = với γ : điện dẫn xuất của vật liệu dây dẫn; F: tiết diện dây dẫn, mm2. Dựa vào trị số tính toán F, tra bảng để chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuNn gần nhất. Từ đó xác định được r0 và x0 ứng với dây dẫn đã chọn, tính lại UΔ , so sánh với cpUΔ . N ếu chưa phù hợp với yêu cầu thì tăng tiết diện dây dẫn lên một cấp rồi tính lại lần nữa. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 18 Sau khi đã đạt cpUU Δ≤Δ max , thì kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng C)Kết cấu của mạng điện: Kết cấu của mạng cáp: Cáp được chế tạo chắc chắn, nên cách điện tốt, lại được đặt dưới đất hoặc trong hầm dành riêng cho cáp nên tránh được các va đập và ảnh hưởng trực tiếp của thời tiết. Điện kháng của cáp rất bé so với đường dây trên không cùng tiết diện nên giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện áp. Cáp được chôn dưới đất nên ít ảnh hưởng tới giao thông và đảm bảo mỹ quan hơn đường dây trên không. N hược điểm chính của mạng cáp là giá thành cao, thông thường là đắt gấp 2,5 lần so với đường dây trên không cùng tiết diện nên thường dùng ở những nơi tương đối quan trọng. Thực hiện việc rẽ nhánh cáp gặp rất nhiều khó khăn và chính tại nơi đó thường xảy ra sự cố nên khi thật cần thiết người ta mới thực hiện rẽ nhánh. Cáp được bọc kín lại chôn dưới đất nên khi xảy ra hư hỏng rất khó phát hiện được chính xác nơi xảy ra sự cố và việc sửa chữa tốn nhiều công sức và thời gian. Cáp thường được chôn dưới đất ở độ sâu m17,0 ÷ . Khi có nhiều đường cáp chúng được đặt trong hào hoặc hầm cáp. III. Trạm biến áp: Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng 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. Dung lượng của các 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 kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. Do đó việc lựa chọn các trạm biến áp bao giờ cũng phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện. Thông số quan trọng nhất của máy biến áp là điện áp định mức và tỷ số biến áp U1/U2. Các cấp điện áp đang sử dụng ở nước ta hiện nay: a) Cấp cao áp: - 500 kV: dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba miền Bắc, Trung, N am. - 220 kV: dùng cho mạng điện khu vực. - 110 kV: dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho các phụ tải lớn. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 19 b) Cấp trung áp: Do lịch sử để lại hiện nay ở nước ta cấp trung áp còn dùng 35, 15, 10, 6 kV. N hưng trong tương lai sẽ được cải tạo để dùng thống nhất cấp 22 kV có trung tính nối đất trực tiếp, dùng cho mạng điện địa phương, cung cấp cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp cho các khu dân cư. c) Cấp hạ áp: -380/220 V dùng trong mạng hạ áp. Trung tính nối đất trực tiếp. A) Phân loại trạm biến áp: Sự khác nhau giữa trạm phân phối điện và trạm biến áp. Trạm phân phối điện chỉ gồm các thiết bị điện như dao cách ly, máy cắt, thanh góp v.v… dùng để nhận và phân phối điện năng đi các phụ tải chứ không có nhiệm vụ biến đổi điện áp. Còn trạm biến áp không những có những thiết bị trên mà còn có các máy biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại. Phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ: 1. Trạm biến áp trung gian: Trạm có nhiệm vụ nhận điện của hệ thống điện ở cấp cao áp có U = 110 – 220 kV để biến đổi thành cấp trung áp 2. Trạm biến áp khu vực: Trạm nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi xuống các loại điện áp thích hợp để phục vụ cho các phụ tải khu vực. Phía sơ cấp có thể là 15, 22 hoặc 35 kV phía thứ cấp có thể là 660 V, 380/220 V. Phân loại trạm biến áp theo hình thức và cấu trúc của trạm: 1.Trạm biến áp ngoài trời: Các thiết bị điện như dao cách ly, máy cắt, máy biến áp, thanh góp v.v… đều đặt ngoài trời. Riêng phần phân phối phía hạ áp thì đặt trong nhà hay đặt trong các tủ sắt chuyên dùng. Trạm ngoài trời thích hợp cho các trạm biến áp trung gian công suất lớn. Sử dụng loại trạm đặt ngoài trời sẽ tiết kiệm nhiều kinh phí khi xây dựng nên đang được khuyến khích dùng ở những nơi có điều kiện đất đai phù hợp. N goài ra còn có loại trạm biến áp (có công suất nhỏ) mà máy biến áp đặt ngay trên các cột điện. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 20 2.Trạm biến áp trong nhà: Toàn bộ các thiết bị đều đặt trong nhà. Thường dùng làm trạm biến áp cho các khu vực trong thành phố. Ở một vài xí nghiệp muốn chống cháy nổ, chống ăn mòn hóa học, Nm ướt ảnh hưởng tới các thiết bị điện người ta phải đặt trạm biến áp ở một địa điểm thích hợp, trạm biến áp loại này gọi là trạm biến áp độc lập. B) Xác định vị trí, số lượng và công suất của trạm biến áp: 1. Vị trí và số lượng trạm biến áp: Các yêu cầu cơ bản cần thoả mãn khi xác định vị trí của trạm biến áp: - An toàn và liên tục cung cấp điện; - Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới; - Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng: - Phòng chống cháy nổ, bụi bặm, ăn mòn hóa học; - Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ. Chú ý đặt các trạm biến áp có công suất lớn ở gần trung tâm phụ tải. Máy biến áp có tỷ số biến đổi nhỏ nên đặt gần nguồn điện và ngược lại. Số lượng trạm biến áp trong một khu vực phụ thuộc vào mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải, phụ thuộc vào tính chất quan trọng của phụ tải về mặt liên tục cung cấp điện (loại phụ tải). 3. Xác định dung lượng trạm và dung lượng máy biến áp: Một vài phương pháp thường dùng để chọn công suất máy biến áp: a) Xác định dung lượng máy biến áp theo mật độ phụ tải 2/, mkVAσ . Phương pháp này khá đơn giản, chỉ cần tính mật độ phụ tải theo công thức dưới đây, sau đó tra bảng để tìm công suất cần thiết cho trạm biến áp cần tính toán. Mật độ phụ tải tính theo công thức: ϕσ cos.F P= trong đó: ∑= ;,. kWPkP đnc ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 21 F: diện tích khu vực phụ tải tập trung, m2; ∑ đP : tổng công suất đặt, kW; knc: hệ số nhu cầu; ϕcos : hệ số công suất trên thanh cái của trạm. b) Xác định dung lượng máy biến áp theo khả năng quá tải cho phép: Khi xác định được phụ tải tính toán phía hạ áp của biến áp có chú ý tới sự phát triển của phụ tải sau này và tính chất đồng thời của phụ tải là ta có đủ điều kiện để chọn dung lượng máy biến áp. Tuy nhiên các máy biến áp thường vận hành với điều kiện khác với những điều kiện tiêu chuNn đã chọn khi thiết kế chế tạo, vì vậy phải hiệu đính lại dung lượng của máy đã chọn. Máy biến áp được thiết kế chế tạo với tuổi thọ từ 17 tới 20 năm, vận hành trong điều kiện lớp dầu phía trên không quá 900C. Khi nhiệt độ tăng quá 80C thì tuổi thọ của máy giảm đi 50%. N hiệt độ trung bình lúc vận hành khoảng 70 – 800C. N hiệt độ phát nóng cục bộ cho phép lớn hơn nhiệt độ trung bình 150C. Tất cả các máy biến áp làm việc ở những nơi có nhiệt độ trung bình hàng năm lớn hơn 50C đều phải hiệu đính lại theo công thức sau: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−= 100 51' tbđmSS θ trong đó: S’: dung lượng đã hiệu đính theo nhiệt độ trung bình, kVA; Sđm: dung lượng định mức ghi trên biển máy, kVA; tbθ : nhiệt độ trung bình hàng năm của môi trường nơi đặt máy, 0C. Khi nhiệt độ môi trường nơi đặt máy có nhiệt độ cực đại lớn hơn 350C thì ta phải hiệu đính thêm một lần nữa: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−= 100 51 100 351' tbcđđmSS θθ trong đó: cđθ : nhiệt độ cực đại của môi trường đặt máy,0C. Sau hai lần hiệu đính theo nhiệt độ, dung lượng của máy biến áp giảm đi khá nhiều. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 22 Nhưng vì phụ tải mùa đông và mùa hè khác nhau khá xa, máy lại có khả năng quá tải nhất định nên người ta đưa ra hai khả năng quá tải cho phép sau: 1.Quy tắc quá tải 3% người ta quy định rằng nếu phụ tải vận hành thấp hơn phụ tải định mức 10% thì khi cần thiết có thể cho phép quá tải 3%. Quy tắc này chỉ áp dụng khi nhiệt độ không khí xung quanh không quá 350C. Công thức xác định mức quá tải cho phép 3%: %100. 10 100.3% km −= trong đó: k: hệ số điền kín phụ tải, ∑= tIk . /24Icđ. Trong đó I, t và Icđ xác định theo đồ thị phụ tải hàng ngày. 2.Quy tắc quá tải 1% nếu trong các tháng 6, 7 và 8 của mùa hè mà phụ tải trung bình cực đại hàng ngày nhỏ hơn công suất định mức thì khi cần thiết có thể cho phép quá tải với tỷ lệ tương ứng. N hưng mức quá tải tối đa không được quá 15%. Kết hợp cả hai quy tắc với máy biến áp đặt ngoài trời không cho phép quá tải lớn hơn 30%, với máy biến áp đặt trong nhà không cho phép quá tải lớn hơn 20%. C) Kết cấu trạm biến áp: Trạm biến áp hạ áp có cấp điện áp 10, 15, 22, 35/0,4 kV công suất tương đối nhỏ (hàng trăm đến hàng ngàn kVA). Loại trạm biến áp này thường dùng cung cấp điện cho khu dân cư hoặc dùng làm trạm biến áp phân xưởng. Căn cứ vào địa hình, vào môi trường, mỹ quan, kinh phí mà chọn loại trạm cho phù hợp(trạm treo, trạm cột, trạm kín, trạm trọn bộ). a)Trạm treo: Toàn bộ các thiết bị cao hạ áp và máy biến áp đều được đặt trên cột . Tủ hạ áp đặt trên cột hay đặt trong buồng phân phối xây dưới đất. Trạm này thường rất tiết kiệm đất nên thường được dùng làm trạm công cộng cung cấp cho một vùng dân cư. Trạm treo thường có công suất nhỏ dưới 400 kVA, cấp điện áp 10 ~ 22/0,4 kV. Tuy nhiên loại trạm này thường làm mất mỹ quan đô thị nên về lâu dài chúng không được khuyến khích sử dụng trong thành phố. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 23 c) Trạm cột (còn gọi là trạm bệt): Thường dùng ở những nơi có điều kiện đất đai như ở vùng nông thôn, cơ quan xí nghiệp vừa và nhỏ. Thiết bị cao áp được đặt trên cột, máy biến áp đặt trên bệ xi măng dưới đất , tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà. Xung quanh trạm có xây dựng tường rào bảo vệ. d) Trạm kín (trạm xây dựng trong nhà): Thường dùng ở những nơi cần độ an toàn cao, mỹ quan dô thị. Loại trạm này thường có ba phòng: phòng cao áp đặt thiết bị cao áp, phòng máy biến áp và phòng hạ áp đặt các thiết bị hạ áp. Trong trạm có thể đặt một hay hai máy biến áp. Dưới bệ máy biến áp cần có hố dầu sự cố. Cửa thông gió cho phòng máy và phòng cao hạ áp phải có lưới chắn đề phòng chim, rắn, chuột. e) Trạm trọn bộ: Thường dùng ở những nơi quan trọng như khách sạn lớn, khu văn phòng, cơ quan ngoại giao v.v…vì an toàn, chắc chắn, gọn đẹp. Loại trạm này được chế tạo, lắp đặt trọn bộ trong các tủ có cấu tạo vững chắc chịu va đập chống mưa, Nm ướt và ăn mòn hóa học. Công suất thông thường từ 1000 kVA trở xuống. IV. Lựa chọn các thiết bị điện trong hệ thống cung cấp điện: Các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống điện trong điều kiện vận hành có thể ở một trong ba chế độ cơ bản như sau: - Chế độ làm việc lâu dài (làm việc bình thường). - Chế độ quá tải. - Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch. Dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết bị điện. Lựa chọn đúng đắn các thiết bị điện có ý nghĩa quan trọng là đảm bảo cho hệ thống cung cấp điện vận hành an toàn, tin cậy và kinh tế. A) Tính toán ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện: N gắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu được của thiết kế cung cấp điện để lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ rơ le, định phương thức vận hành v.v… ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 24 Các dạng ngắn mạch thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch ba pha, hai pha và một pha chạm đất. Trong đó ngắn mạch ba pha là nghiêm trọng nhất. Vì vậy thường người ta căn cứ vào dòng điện ngắn mạch ba pha để lựa chọn các thiết bị điện. Tính toán ngắn mạch nói chung là phức tạp. Tuy nhiên các hệ thống cung cấp điện thường có cấp điện áp là trung và hạ áp và được coi là ở xa nguồn (qua nhiều cấp điện áp) đồng thời có công suất tương đối nhỏ so với hệ thống điện quốc gia, vì vậy cho phép dùng phương pháp đơn giản để tính dòng điện ngắn mạch. 1. Tính toán ngắn mạch phía cao áp: Phía cao áp của mạng điện khu dân cư, xí nghiệp thường thường là cấp trung áp. Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp vì không biết cấu trúc cụ thể của hệ thống điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệ thống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn. N HÌNH 3.2 TRAÏM BIEÁN AÙP TRUNG GIAN MC2 N ÑÖÔØNG DAÂY XddRdd MC1 XHT HT TRAÏM BIEÁN AÙP KHU VÖÏC Điện kháng của hệ thống điện được tính theo công thức sau: Ω= , 2 cdmMC tb HT S UX ; trong đó: ScdmMC: công suất cắt của máy cắt đầu đường dây trung áp, MVA; ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 25 Utb: điện áp trung bình của lưới điện, kV. Utb = 1,05.UđmLĐ Điện trở và điện kháng của đường dây: Ω= Ω= , , 0 0 lxX lrR đd đd trong đó: r0, x0: điện trở và điện kháng trên 1 km dây dẫn, km/Ω ; l: chiều dài dường dây, km. Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng điện ngắn mạch siêu quá độ ''I bằng dòng điện ngắn mạch ổn định ∞I , nên có thể viết là: ; 3 '' Σ ∞ === Z UIIIN trong đó: ΣZ : tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch, ,Ω U: điện áp của đường dây, kV. 2. Tính ngắn mạch phía hạ áp: Tính toán ngắn mạch phía hạ áp thì có thể coi máy biến áp hạ áp là nguồn (vì được nối với hệ thống có công suất vô cùng lớn), vì vậy điện áp phía hạ áp không thay đổi khi xảy ra ngắn mạch, do đó ta có: ∞== IIIN '' . Trong mạng hạ áp, khi tính toán ngắn mạch phải xét đến điện trở của tất cả các phần tử trong mạng như máy biến áp ,dây dẫn, cuộn dây sơ cấp của máy biến điện áp BU, máy biến dòng điện BI, cuộn dòng điện của áptômát (CB), điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm đóng cắt v.v... Điện trở và điện kháng của các phần tử trong mạng hạ áp được tính như sau: * Máy biến áp: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 26 Ω= ΩΔ= ,10. %. ,10. . 2 3 2 2 đm đmN B đm đmN B S UUX S UP R trong đó: NPΔ : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW, tra được trong lý lịch máy; UN %: Trị số tương đối của điện áp ngắn mạch của máy biến áp, tra trong sổ tay; Sđm: Dung lượng định mức của máy biến áp, kVA; Uđm: Điện áp định mức của máy biến áp, kV. * Đường dây: - Điện kháng của đường dây, một cách gần đúng có thể lấy như sau: Đường dây cáp: )/(/1,00 mmkmx ΩΩ= Đường dây trên không: )/(/3,00 mmkmx ΩΩ= - Điện trở của dây dẫn: Ω= ,1 F Rdd ρ ; trong đó: F: Tiết diện dây dẫn, mm2; ρ : Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn: Đồng: kmmmcu /8,18 2Ω=ρ N hôm: kmmmAl /5,31 2Ω=ρ Sắt: kmmmFe /140 2Ω=ρ l: chiều dài dây dẫn, km Điện kháng và điện trở của các phần tử khác có thể tra trong sổ tay. Tương tự như ở phần cao áp, dòng điện ngắn mạch ở mạng hạ áp tính như sau: ;, 3 '' 22 kA XR UIII đmN ΣΣ ∞ +=== trong đó: U: tính bằng V; :ΣΣvàXR Tính bằng Ωm ; B) Các điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 27 1. Chọn thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện theo điều kiện làm việc lâu dài: a) Chọn theo điều kiện điện áp định mức: Điện áp định mức của thiết bị điện (TBĐ) được ghi trên nhãn máy phù hợp đối với độ cách điện của nó. Mặt khác khi thiết kế chế tạo các TBĐ đều có dự trữ độ bền về điện, nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao hơn định mức 10 – 15% và gọi là điện áp làm việc cực đại của TBĐ. N hư vậy trong điều kiện làm việc bình thường, do độ chênh lệch điện áp không quá 10 - 15% điện áp định mức nên khi chọn TBĐ phải thỏa mãn điều kiện điện áp sau đây: ;.. mđmTBĐđm UU ≥ trong đó: :.TBĐđmU điện áp định mức của thiết bị điện; :.mđmU điện áp định mức của mạng điện. ;... mmđmTBĐđmTBĐđm UUUU Δ+≥Δ+ trong đó: :.TBĐđmUΔ độ tăng điện áp cho phép của thiết bị điện; :mUΔ độ lệch điện áp có thể của mạng so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành. b) Chọn theo dòng điện định mức: Dòng điện định mức của thiết bị điện Iđm.TBĐ là dòng điện đi qua TBĐ trong thời gian không hạn chế với nhiệt độ môi trường xung quanh là định mức. Lúc đó nhiệt độ đốt nóng của các bộ phận của thiết bị điện không vượt quá trị số cho phép lâu dài. Chọn TBĐ theo dòng điện định mức sẽ đảm bảo cho các bộ phận của nó không bị đốt nóng nguy hiểm trong tình trạng làm việc lâu dài định mức. Điều này là cần thiết để cho dòng điện làm việc cực đại của các mạch Ilv.max không vượt quá dòng điện định mức của thiết bị điện: TBĐđmlv II .max. ≤ Dòng điện làm việc cực đại được tính như sau: - Đường dây cáp không có dự trữ: tính khi sử dụng khả năng quá tải của nó. - Mạch máy biến áp: tính khi máy biến áp sử dụng khả năng quá tải của nó. Các TBĐ được chế tạo với nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh là +350C. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 28 N ếu nhiệt độ môi trường xung quanh xqθ khác nhiệt độ định mức thì phải hiệu chỉnh dòng điện cho phép của thiết bị điện như sau: N ếu Cxq 035>θ thì: 35 ' . − −= cp xqcp TBĐđmcp II θ θθ trong đó: cpθ : nhiệt độ cho phép nhỏ nhất đối với các phần riêng rẽ của TBĐ. N ếu Cxq 035<θ thì: dòng điện cpI ' có thể tăng lên 0,005đm.TBĐ mỗi khi nhiệt độ giảm xuống 10C so với +350C, nhưng tất cả không được vượt quá 0,20Iđm.TBĐ. C)Lựa chọn các thiết bị thao tác (đóng ngắt) trên lưới: Dao cách ly(DS): Dao cách ly dùng để tạo khoảng không nhìn thấy được giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận được được cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho các nhân viên sữa chữa thiết bị điện. Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không thể cắt được dòng điện phụ tải chỉ dùng đóng ngắt mạch không tải. Cầu chì tự rơi:FCO (Fuse Cut Out): Cầu chì là một thiết bị bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy kém. N ó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi ngắn mạch. Trong các thiết bị 10-35 kV cầu chì được dùng để bảo vệ cho mạng hình tia và các máy biến áp có công suất nhỏ. N goài ra nó còn sử dụng để bảo vệ các máy biến áp 35 kV trở lại. Cầu chì là thiết bị bảo vệ quá dòng trên lưới, vẫn có thể thao tác đóng ngắt trên lưới với dòng mang tải nhỏ (< 50A). ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 29 STT Thông số lựa chọn và kiểm tra Điều kiện Dao cách ly Cầu chì 1 Điện áp định mức, kV mđmTBđm UU .. ≥ X X 2 Dòng điện định mức, A max.. lvTBđm II ≥ X X 3 Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép, kA xkđm II ≥ X 4 Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian ổn định nhiệt tđm.nh nhđm qđ đm t t II . ∞≥ X 5 Công suất cắt định mức, MVA ''SSđm ≥ X 6 Dòng điện cắt định mức, kA ''. II cutđm ≥ X LBFCO (Load Break Fuse Cut Out): Tương tự như FCO nhưng dòng mang tải lớn hơn. Chỉ cho phép đóng cắt tải < 200A. LBS (Load Break Switch): Khi thao tác ta không thấy được trạng thái đóng cắt nên để cho an toàn thường đuợc gắn kèm với DS. Chỉ cho phép đóng cắt tải < Iđm (Iđm do nhà sản xuất qui định) VD:640A. D) Lựa chọn máy biến dòng điện BI và máy biến điện áp đo lường BU: Máy biến dòng điện BI: Máy biến dòng điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) thành dòng điện 5A (thứ cấp) để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le và tự động hoá. Máy biến dòng điện lựa chọn theo điều kiện điện áp, dòng điện, phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 30 STT Thông số lựa chọn và kiểm tra Điều kiện 1 Điện áp định mức, kV mđmBIđm UU .. ≥ 2 Dòng điện sơ cấp định mức, A 2,1 max . II BIđm ≥ 3 Phụ tải cuộn dây thứ cấp, VA ttBIđm SS ≥.2 4 Hệ số ổn định động BIđm xk đ I iK .2 ≥ 5 Hệ số ổn định nhiệt nhđmđmBI qđ nh tI tI K . ∞≥ Máy biến điện áp đo lường BU: Máy biến áp đo lường làm nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cao xuống thấp thường là 100V, để cung cấp cho thiết bị đo lường, bảo vệ rơ le và tự đông hoá. N guyên lý hoạt động của BU giống như máy biến áp điện lực thông thường nhưng có đặc điểm là tổng trở mạch ngoài của thứ cấp BU rất lớn, vì vậy có thể xem như BU thường xuyên làm việc không tải. STT Thông số lựa chọn và kiểm tra Điều kiện 1 Điện áp định mức (sơ cấp), kV mđmđmBU UU .≥ 2 Phụ tải một pha, VA phphđm SS 2.2 ≥ 3 Sai số cho phép %][% NN ≤ trong đó: S2ph: Phụ tải thứ cấp từng pha của BU phụ thuộc vào công suất và sơ đồ đấu dây của các dụng cụ đo phía thứ cấp. E) Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện có điện áp đến 1000 V: Các thiết bị điện ở mạng điện hạ áp như áptômát(CB), cầu dao, cầu chì v.v...được lựa chọn theo điều kiện điện áp, dòng điện, kiểu loại và điều kiện làm việc. Để thuận tiện, nhà sản suất đã tính toán để các thiết bị điện ở mạng hạ áp làm việc ổn định trong mạng do máy biến áp có S = 1000 kVA cung cấp. N hư vậy khi công suất của máy biến áp hạ áp không quá 1000 kVA thì các thiết bị điện dùng trong mạng hạ áp của máy biến áp đó không cần kiểm tra lại theo điều kiện ổn định động và ổn ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 31 định nhiệt nữa. Đối với CB và cầu chì chỉ phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và cần chỉnh định mức cắt dòng điện quá tải đối với CB. V. Nối đất và chống sét: Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ cung cấp điện năng đến các hộ tiêu thụ dùng điện. Do đó đặc điểm quan trọng của hệ thống cung cấp điện là phân bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với các thiết bị điện. Khi cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo các quy tắc an toàn v.v... đó là các nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn điện giật. Sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào thiết bị không những làm hư hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành. Biện pháp an toàn có hiệu quả và tương đối đơn giản là thực hiện việc nối đất và đặt các thiết bị chống sét nhất thiết phải có trong hệ thống cung cấp điện. A) Nối đất và trang bị nối đất: Biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện là nối đất. N ếu thiết bị hư hỏng vỏ cách điện thì nó sẽ mang điện áp và có dòng rò chạy từ vỏ thiết bị xuống thiết bị nối đất, khi đó nếu người vận hành chạm vỏ thiết bị điện thì điện trở của người Rng được mắc song song với điện trở nối đất Rđ, do đó dòng điện chạy qua người sẽ là: ;. đ ng đ ng IR RI ≈ trong đó: Iđ: dòng điện chạy qua điện trở nối đất. N ếu thực hiện nối đất tốt ta sẽ có: ngđ RR << thì dòng điện chạy qua người sẽ rất nhỏ tới mức không gây nguy hiểm cho người. Thông thường điện trở của người khoảng 800 – 500.000 Ω phụ thuộc vào lúc da Nm ướt hay khô ráo còn điện trở nối đất an toàn theo quy định phải nằm trong khoảng 4 – 10 Ω . Khi có trang bị nối đất, dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện của thiết bị điện với vỏ bị hỏng sẽ chạy qua vỏ thiết bị và theo dây dẫn nối đất xuống các điện cực và chạy tản vào trong đất. Mặt đất tại chỗ đặt điện cực có điện thế lớn nhất, càng xa điện cực thế suy giảm dần và có thể coi như bằng 0 khi ở nơi cách xa điện cực từ 15m đến 20m. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 32 N ếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối đất thì điện trở nối đất được xác định theo công thức: ; đ đ đ I UR = trong đó: Uđ: điện áp của trang thiết bị nối đất đối với đất. Trong hệ thống cung cấp điện có ba loại nối đất: - N ối đất an toàn: thiết bị nối đất loại này được nối vào vỏ thiết bị điện; - N ối đất làm việc: thiết bị nối đất loại này được nối vào trung tính của máy biến áp; - N ối đất chống sét: thiết bị nối đất loại này được nối vào kim thu sét. N ếu tay người hoặc bộ phận nào đó của cơ thể người chạm vỏ thiết bị thì điện áp tiếp xúc Utx giữa chỗ chạm nhau ở cơ thể người với chân người được xác định: ϕϕ −= dtxU trong đó: dϕ : điện thế lớn nhất tại điểm đặt điện cực nối đất; ϕ : điện thế trên mặt đất, chỗ chân người đứng. Khi người tới gần thiết bị hỏng cách điện thì xuất hiện điện áp bước giữa hai chân Ub là: 21 ϕϕ −=bU Để tăng độ an toàn có thể bố trí các điện cực thích hợp trên diện tích đặt thiết bị điện và đặt mạch vòng xung quanh thiết bị điện (khi Utx và Ub còn khá lớn có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con người). B) Tính toán nối đất: 1.Phân loại: N ối đất có 2 loại: nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. N ối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết cấu bằng kim loại của nhà cửa, công trình có nối đất v.v...làm trang bị nối đất. N ối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc dài 2 - 3 mét chôn sâu xuống đất sao cho đầu trên ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 33 của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 - 0,7 mét để giảm sự thay đổi của điện trở nối đất theo thời tiết. Đối với mạng có điện áp dưới 1000V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm không được lớn hơn 4Ω . N ối đất lặp lại của dây trung tính trong mạng 380/220V phải có điện trở không quá 10Ω . Trường hợp có nhiều thiết bị phân phối có điện áp khác nhau đặt trên cùng một khu đất nên thực hiện trang bị nối đất chung. Điện trở nối đất chung cần phải thoả mãn các yêu cầu của trang bị nối đất nào đòi hỏi điện trở nhỏ nhất. Trên các đường dây 3 pha 4 dây 380/220V có điểm trung tính trực tiếp nối đất, các cột sắt, xà sắt cần phải được nối với dây trung tính. Điện trở nối đất chủ yếu xác định bằng điện trở suất của đất, hình dạng, kích thước điện cực và độ chôn sâu trong đất. Điện trở suất của đất phụ thuộc thành phần, mật độ , độ Nm và nhịêt độ của đất và chỉ có thể xác định chính xác bằng đo lường. Các trị số gần đúng của điện trở suất của đất ).( cmΩρ Cát 7.10 4 Các lẫn đất 3. 10 4 Đất sét, đất sét lẫn sỏi 1. 10 4 Đất vườn, ruộng 0,4. 10 4 Đất bùn 0,2. 10 4 Trong tính toán phải lấy trị số lớn nhất trong năm ρmaxΚ=Ρtt ; trong đó: maxΚ : hệ số tăng cao, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của nơi sẽ xây dựng trang bị nối đất; maxΚ còn gọi là hệ số mùa. Đối với các ống và thanh thép góc dài 2 - 3 m, khi đầu trên cách mặt đất 0,5 - 0,8 m thì maxΚ = 1,2 – 2 còn với thanh thép dẹt đặt nằm ngang cách mặt đất 0,8 m thì maxΚ =1,5 – 7. 2.Tính toán nối đất tự nhiên: Điện trở nối đất tự nhiên được tính theo công thức: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 34 n tntntntn n tntntntn tn RRRR RRRRR ++++ ××××= ... ... 321 321 trong đó: ntntntntn RRRR ,,, 321 là điện trở khuếch tán của các vỏ cáp hoặc ống nước đặt riêng rẽ. 3.Tính toán nối đất nhân tạo: - Xác định điện trở nối đất Rđ theo quy định của quy trình quy phạm về nối đất. - Xác định điện trở của một cọc: Đối với một cọc bằng thép ống hoặc thép góc chôn thẳng đứng thì điện trở khuếch tán được tính. Ω⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − ++Κ= , 4 4lg 2 12lg366,0 max1 lt lt d l l R c ρ trong đó: ρ : điện trở suất của đất, cm/Ω ; kmax: hệ số mùa; d: đường kính ngoài của cọc, m; l: chiều dài cọc, m; t: độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc, cm Đối với thép góc, đường kính ngoài đẳng trị được tính theo: d= 0,95.b ( với b là bề rộng của cạnh thép góc). - Xác định sơ bộ số cọc: Số cọc thường được xác định theo kinh nghiệm, hay có thể xác định sơ bộ theo công thức: ;1 đc c R Rn η= trong đó: R1c: điện trở nối đất của một cọc, Ω (tính theo công thức ở trên); Rđ: điện trở nối đất theo quy định, Ω ; ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 35 cη : hệ số sử dụng của cọc. Theo quy định số cọc không được ít hơn hai. - Xác định điện trở của thanh nối nằm ngang: bt lk l Rt 2 max 2lg...366,0 ρ= , Ω ; trong đó: l: chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo bởi các thanh nối, cm; b: bề rộng của thanh nối, cm (thường lấy b bằng 4 cm); d: đường kính của thanh thép tròn . cm t: độ chôn sâu tính từ mặt đất đến giữa thiết diện ngang của thanh, cm (thường lấy t=0,8 cm) Điện trở của thanh nối thực tế còn cần phải xét tới hệ số sử dụng thanh tη : t t t RR η=' , Ω - Xác định điện trở (khuếch tán) của n cọ chôn thẳng đứng Rc : ηn RR cc 1= , Ω trong đó: R1c: điện trở của một cọc hay môt điện cực thẳng đứng; η : hệ số sử dụng của các điện cực chôn thẳng đứng. - Xác định điện trở (khuếch tán) của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và các thanh nối nằm ngang: tc tc nđ RR RRR += . ,Ω So sánh điện trở nối đất tính được Rnđ với điện trở nối đất theo quy định Rđ, nếu Rnđ>Rđ thì tăng số cọc lên và tính lại. C) Sét và thiết bị chống sét: Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây tích điện và đất hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Ta cần phải có biện pháp bảo vệ chống sét để tránh cho các công trình bị sét đánh trực tiếp. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 36 1) Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp: a) Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: Dùng cột thu sét, gồm kim thu sét bằng kim loại đặt trên cột cao hơn vật cần bảo vệ để thu sét và dây dẫn dòng sét xuống đất cùng với trang thiết bị nối đất để tản dòng sét xuống đất một cách an toàn. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét là hình nón cong tròn xoay có tiết diện ngang là những hình tròn ở độ cao hx có bán kính Rx - Khi ; 3 2 hhx < thì: ;.8,01.5,1 Ph hhR xx ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= - Khi ; 3 2 hhx > thì: ;.1.75,0 Ph hhR xx ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= trong đó: hx: chiều cao của đối tượng được bảo vệ nằm trong vùng được bảo vệ của cột thu sét; P: hệ số, khi 30≤h m thì P = 1, khi 30>h m thì h P 5,5= . b) Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm: Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện có nối với chúng đều phải chịu tác dụng của sóng sét truyền từ đường dây tới. Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị, dẫn tới chọc thủng cách điện, làm hư hỏng thiết bị. Do đó để bảo vệ thiết bị trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào thì phải dùng các thiết bị chống sét để hạ thấp biên độ sóng quá điện áp tới trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ (cách điện của máy biến áp và của các thiết bị khác đặt trong trạm). Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp là chống sét van (CSV) và khe hở phóng điện. Khe hở phóng điện là thiết bị chống sét đơn giản nhất gồm hai điện cực trong đó có một điện cực được nối với mạch điện còn điện cực kia nối với đất. Khi làm việc bình thường khe hở cách ly các phần tử mang điện (dây dẫn) với đất. Khi có sóng quá điện áp chạy trên dường dây, khe hở phóng điện sẽ phóng ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 37 điện và truyền xuống đất. Khe hở phóng điện đơn giản, rẻ tiền nhưng nó không có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc thì thiết bị bảo vệ rơle có thể sẽ cắt mạch điện nên khe hở phóng điện chỉ được dùng làm bảo vệ phụ. Chống sét van (CSV) gồm có hai phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở làm việc. Khe hở phóng điện của chống sét van là một chuỗi các khe hở có nhiệm vụ như đã nói ở trên. Điện trở làm việc là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế dòng điện ngắn mạch chạm đất qua chống sét van khi sóng quá điện áp chọc thủng các khe hở phóng điện. Dòng điện này được duy trì bởi điện áp định mức của mạng điện. Cần hạn chế dòng ngắn mạch chạm đất để dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện sau khi chống sét van làm việc. Điện trở của chống sét van (làm bằng chất vilit) sẽ giảm khi tăng điện áp đặt vào và sẽ tăng khi điện áp đặt vào giảm xuống bằng điện áp của mạng điện. Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm biến áp đạt được bằng cách đặt chống sét van và các biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm. c) Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp khu vực: Thường đặt van chống sét phía cao áp để bảo vệ cho trạm. Điều kiện chọn van chống sét là: Uđm CSV ≥ Uđm mạng điện Để đảm bảo van chống sét luôn sẵn sàng và làm việc tin cậy phải kiểm tra định kỳ và thử nghiệm các thông số kỹ thuật của van như: điện áp phóng điện, dòng điện rò v.v... d) Bảo vệ chống sét trong mạng hạ áp (mạng dân dụng): N hằm bảo vệ các thiết bị điện trong mạng hạ áp không bị sét đánh trực tiếp người ta dùng van chống sét hạ áp. Van chống sét hạ áp có thể đặt ở thanh cái hạ áp của trạm biến áp khu vực. Van chống sét hạ áp có cấu tạo gồm một khe hở phóng điện và điện trở phi tuyến bằng ZnO. Khi có điện áp sét lớn đặt lên van chống sét, điện trở của van giảm xuống rất nhanh, vì vậy dòng điện sét truyền thẳng xuống đất nên các thiết bị điện mắc sau nó sẽ được bảo vệ khỏi sự phá hủy của dòng điện sét. Van chống sét hạ áp thường đặt sau áptômát (CB). ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 38 Chương 4 THIẾT KẾ CHI TIẾT CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU DÂN CƯ 1. Các số liệu ban đầu: Khu dân cư gồm: Khu A: _ 50 nhà liên kế. _ 45 Biệt thự. _ 1 Bãi đậu xe và một toà nhà công cộng. Khu B: _ 64 nhà liên kế. _ 18 biệt thự. _ 1 Khu vườn ở và 1 nhà trẻ. Khu C: _ 101 biệt thự. _ 18 nhà liên kế. Khu D: _ 16 biệt thự. _ 80 nhà liên kế. Trong đó: • Phụ tải đặt của nhà liên kế: 3 kVA. • Phụ tải đặt của biệt thự: 5 kVA. • ∑ Phụ tải đặt của tải công cộng: 30%∑ (Phụ tải đặt của nhà liên kế + Phụ tải đặt của biệt thự). 2. Phương án cung cấp điện: Chi phí đầu tư cho lưới điện ngầm cao gấp ba lần lưới điện nổi nhưng so với lưới điện nổi thì lưới điện ngầm sẽ ổn định chất lượng, an toàn hơn để cung cấp điện và công tác vận hành, quản lý. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 39 Mặt khác, khi có sự cố xảy ra hay cần ngưng cung cấp điện để sửa chữa sẽ hạn chế được phạm vi mất điện trên diện rộng. Đối với lưới điện nổi thì trường hợp mất điện do xảy ra sự cố như sét đánh, cây ngã, tình trạng thả diều gây ra là bất khả kháng nhưng lưới điện ngầm sẽ hạn chế thấp nhất các sự cố đó. Ngoài ra, khi chọn phương án lưới điện ngầm thì trường hợp dây cáp chằng chịt như mạng nhện trên trụ điện sẽ không xảy ra góp phần làm tăng vẻ mỹ quan đô thị 3. Xác định phụ tải tính toán cho khu dân cư: Công suất tính toán toàn phần của mỗi khu: Stt = kđt.Sđặt kVA Chọn: kđt = 0,8 là hệ số đồng thời có tính đến khả năng các thiết bị điện làm việc đồng thời. Khu A: ( ) ( ) ( ) ( )[ ]{ } 390%305453505453508,0. =××+×+×+××=AttS kVA. Khu B: ( ) ( ) ( ) ( )[ ]{ } 28,293%305183645183648,0. =××+×+×+××=BttS kVA. Khu C: ( ) ( ){ } 2,44731851018,0. =×+××=CttS kVA. Khu D: ( ) ( ){ } 2563805168,0. =×+××=DttS kVA. Công suất tính toán cho 2 khu vực lớn AB và CD: • Stt.AB= Stt.A + Stt.B = 390 + 293,28 = 683,28 kVA. • Stt.CD= Stt.C + Stt.D = 447,2 + 256 = 703,2 kVA. 4. Chọn trạm biến áp phân phối: Chọn dung lượng máy biến áp cho trạm có 2 máy biến áp: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 40 Xét khi có sự cố ở một máy biến áp, thì máy còn lại phải có khả năng chạy quá tải trong thời gian 1 – 2 ngày để sửa chữa máy hỏng. Công suất máy biến áp xác định theo công thức kinh nghiệm sau: 4,1 tt đmBA SS = 1,488 4,1 28,683 4,1 . )( === ABttABđmBA SS kVA 286,502 4,1 2,703 4,1 . )( === CDttCDđmBA SS kVA Chọn 2 trạm biến áp mỗi trạm gồm hai máy có công suất 560 kVA để cung cấp cho 2 khu (khu AB; khu CD). 0,38 Kv 22 Kv HÌNH 4.1 Dùng máy biến áp ba pha 2 dây quấn do Việt Nam chế tạo (THIBIDI), điện áp 22kV, 22kV %5,22×± /0,4 kV. (Bảng 8.20 tài liệu [2]) Công suất định mức (kVA) Dòng điện định mức (A) Thông số kỹ thuật Trọng lượng (kg) Kích thước (mm) I1 I2 0PΔ (W) I0 (%) NPΔ (W) uN (%) cuộn dây và dầu tổng rộng dài cao 22 0,4 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 41 (kV) (kV) lõi thép 560 16,7 808,3 1300 1,4 7600 5,0 1477 644 2774 1200 1800 2240 5. Chọn thiết bị điện cho mạng trung áp, hạ áp: 1. Chọn thiết bị điện cho mạng trung áp: 1.1 Chọn chống sét van cho mạng trung áp 22 kV: Chọn chống sét van do Siemens chế tạo Bảng 8.2 trang 380 Tài liệu [3] Loại đặt ở hệ thống phân phối, thiết bị đóng cắt. Vật liệu Uđm (kV) Dòng điện phóng định mức, (kA) Vật liệu vỏ 3EG4 Cacbua silic (SiC) 24 5 sứ 1.2 Phân bố công suất tính toán cho các khu vực: Công suất tính toán toàn phần của mỗi khu: Stt = kđt.Sđặt kVA Chọn: kđt = 0,8 là hệ số đồng thời có tính đến khả năng các thiết bị điện làm việc đồng thời. *Khu AB1: Gồm khu A5, A6, ½ tải công cộng khu A. ( ) ( ) ( )[ ] 165%30545350 2 154968,01. =⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ ××+×++×=ABttS kVA. *Khu AB2: Gồm khu A3, A4, ½ tải công cộng khu A. ( ) ( ) ( )[ ] 169%30545350 2 170858,02. =⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ ××+×++×=ABttS kVA. *Khu AB3: Gồm khu A1, (B1, B2). { } 6,177192308,03. =+×=ABttS kVA. *Khu AB4: Gồm khu A2, B3, tải công cộng khu B. ( ) ( )[ ]{ } 68,171%3051836490408,04. =××+×++×=ABttS kVA. *Khu CD1: Gồm khu D1, C2. 6,185)15082(8,01. =+×=CDttS kVA. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 42 *Khu CD2: Gồm khu C1, D2. 164)55150(8,02. =+×=CDttS kVA. *Khu CD3: Gồm khu C3, C4 2,183)54175(8,03. =+×=CDttS kVA. *Khu CD4: Gồm khu C5, D3, D4. 4,170)998430(8,04. =++×=CDttS kVA. Dòng điện cực đại của các khu vực trong mạng hạ áp: 692,250 38,03 165 3 1. 1.max =×=×= đm ABtt AB U SI A. 769,256 38,03 169 3 2. 2.max =×=×= đm ABtt AB U SI A. 835,269 38,03 6,177 3 3. 3.max =×=×= đm ABtt AB U SI A. 841,260 38,03 68,171 3 4. 4.max =×=×= đm ABtt AB U SI A. 99,281 38,03 6,185 3 1. 1.max =×=×= đm CDtt CD U SI A. 172,249 38,03 164 3 2. 2.max =×=×= đm CDtt CD U SI A. 344,278 38,03 2,183 3 3. 3.max =×=×= đm CDtt CD U SI A. 896,258 38,03 170 3 4. 4.max =×=×= đm CDtt CD U SI A. 1.3 Chọn cầu chì tự rơi (FCO) cho mạng trung áp: Dòng điện lâu dài lớn nhất qua cầu chì tự rơi trung áp 22 kV là dòng quá tải của máy biến áp, với trạm đặt 2 máy biến áp thì IqtMBA = 1,4.Iđm.MBA = MBAđm MBAđm U S . . .3 .4,1 575,20 22.3 560.4,1.22max === MBAqtkV II A. Tương tự ta có dòng điện lâu dài lớn nhất phía hạ áp của máy biến áp: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 43 2,1191 38,0.3 560.4,1.4,0max === MBAqtkV II A. Các điều kiện chọn cầu chì: Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện 1. Điện áp định mức (kV) 2. Dòng điện định mức (A) 3. Dòng cắt định mức (kA) 4. Công suất cắt định mức (MVA) đmLĐđmcc UU ≥ cbđmcc II ≥ Icđm "I≥ Scđm "S≥ Trong đó: đmLĐU : Điện áp định mức của lưới điện. cbI : Dòng điện cưỡng bức, nghĩa là dòng làm việc lớn nhất đi qua thiết bị cần kiểm tra, xác định theo sơ đồ cụ thể. "I : Dòng ngắn mạch siêu quá độ. "S : Công suất ngắn mạch: "..3" IUS tb= tbU : Điện áp trung bình của lưới điện, kV: đmLĐtb UU .05,1= Coi ngắn mạch là xa nguồn, thành phần dòng ngắn mạch không chu kỳ đã tắt, khi đó: "IIIN == ∞ N tb N Z UI .3 = Trong đó: NZ : Tổng trở ngắn mạch, tức là tổng trở tính từ nguồn tới điểm tính ngắn mạch. Chọn cầu chì tự rơi trung áp do Chance (Mỹ) chế tạo: Bảng 2.1 Trang 104 tài liệu [3] Lọai Mã số Ulvmax (kV) Iđm (A) IN (kA) Khối lượng (kg) 27 kV có điện áp chịu đựng 125 kV C710 – 211PB 27 100 8 9,07 1.4 Chọn cáp ngầm cho lưới trung áp 22 kV: Lưới trung áp nói chung có khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn nên chọn cáp ngầm dẫn điện theo điều kiện Jkt: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 44 Chọn thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax > 5000 (h) Tra bảng 4.3 Trang 194 tài liệu [3]: Ta có: Jkt= 2,7 A/mm2. Dòng điện lớn nhất qua cáp cũng chính là dòng lớn nhất qua cầu chì vừa tính ở trên: 575,20 22.3 560.4,1.22max === MBAqtkV II A Tiết diện kinh tế của cáp 22 kV cần chọn . 62,7 7,2 575,2022.max === kt kV kt J IF mm2 Chọn cáp đồng 3 lõi, đai thép 12/20(24) kV cách điện XLPE có đai thép, do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo: Bảng 4.41 Trang 262 tài liệu [3] Tiết diện lõi F mm2 Điện trở ở 900C r0 km/Ω Điện kháng L0 kmmH / Điện dung C0 kmF /μ Dòng điện tải cho phép (A) ở vùng nóng dưới đất Icp 25 0,927 0,55 0,13 124 Giá trị điện kháng trên 1 km đường dây cáp nằm trong khoảng: x0 = km/)1,008,0( Ω÷ Chọn x0 = 0,1 km/Ω cho đơn giản, ta có Z0 = r0 + jx0 = 0,927 + j0,1 Z = r0.l + jx0.l = R + j.X Với l: chiều dài dây dẫn km; lCD = 42,07 m (Chỉ chọn chiều dài đọan CD để tính toán vì chiều dài AB rất nhỏ so với CD) Khu dân cư có tải sinh hoạt nên chọn 75,0cos =ϕ tt tt S P=ϕcos tttt SP ×=⇒ ϕcos 46,51228,68375,0 =×=ttABP kW 4,5272,70375,0 =×=ttCDP kW 882,075,0cos =→= ϕϕ tg ϕtgPQ tttt ×= ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 45 99,451882,046,512 =×=×= ϕtgPQ ttABttAB kVAr 167,465882,04,527 =×=×= ϕtgPQ ttCDttCD kVAr Kiểm tra điều kiện kỹ thuật đối với tiết diện cáp đã chọn : VkVkVUUU đmbtcpbt 11001,122%.5%.5 ====Δ<Δ (đối với lưới 35≤ kV) Trong đó: btUΔ : tổn thất điện áp của đường dây trong trường hợp làm việc bình thường btcpUΔ : tổn thất điện áp cho phép khi đường dây làm việc bình thường đm bt U XQRPU .. +=Δ V U XQRPU kV CDttCDCDCDtt btCD 1 22 1007,421,0167,4651007,42927,04,527 33 22 . =×××+×××= ×+×=Δ −− VUVU btcpbtCD 11001 =Δ<=Δ Vậy cáp đã chọn là thỏa mãn yêu cầu. Xác định dòng ngắn mạch: Điện kháng hệ thống điện được tính theo công thức sau: cdmMC tb H S UX 2 = Trong đó: tbU : Điện áp trung bình của lưới điện, kV: đmLĐtb UU .05,1= cdmMCS : Công suất cắt định mức của máy cắt dầu đường dây trung áp (MVA). Hiện nay trên hệ thống điện Việt Nam còn đang sử dụng nhiều máy cắt của Liên Xô, nếu không có bảng tra cứu thì có thể lấy công suất cắt của các máy cắt bằng 250÷300 MVA . Ở đây chọn cdmMCS = 275 MVA. Ω=×= 94,1 275 )2205,1( 2 HX Tổng trở đường dây cáp ngầm 22 kV (cung cấp cho khu CD): ZC = r0.lCD + jx0.lCD = RCD + j.XCD ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 46 = 0,927.42,07.10-3 + j0,1.42,07.10-3 = 0,003899 + j4,207.10-3 Ω Trị số dòng ngắn mạch: kA XXR U Z UI CHC tb N tb N 858,6 )10207,494,1(03899,03 2205,1 )(33 232 22 =×++× ×= ++×=×= − Kết quả kiểm tra cầu chì đã chọn cho theo bảng sau: Các đại lượng Kết quả kiểm tra 1. Điện áp định mức, (kV) 2. Dòng điện định mức, (A) 3. Dòng cắt định mức, (kA) 4. Công suất cắt định mức, (MVA) 2224 =>= đmLĐđmcc UU 575,20100 =>= cbđmcc II Icđmcc 858,6"8 ==>= NII Scđm 858,6.22.05,1.3"8.22.05,1.3 =>= S 2. Chọn thiết bị điện cho mạng hạ áp: Ta có dòng điện lâu dài lớn nhất phía hạ áp của máy biến áp (đã tính ở phần chọn cầu chì tự rơi): 2,1191.4,0max == MBAqtkV II A. 2.1 Chọn áptômát : Áptômát được chọn theo điều kiện: UđmA ≥ UđmLĐ IđmA ≥ Itt Với lưới hạ áp vì ngắn mạch xa nguồn nên không cần kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Sau khi chọn áptômát cần phải chỉnh định mức cắt dòng điện quá tải. 2.1.1. Chọn áptômát do Merlin Gerin sản xuất cho các tủ phân phối lớn trong trạm biến áp: 2.1.1.1 Chọn áptômát tổng hạ áp của mỗi máy biến áp và áptômát liên lạc giữa 2 máy biến áp: Chọn 6 cái cùng loại NS1250 của Merlin Gerin có Iđm = 1250A ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 47 Trạm đặt 2 máy biến áp, khi một máy bị sự cố cho phép máy còn lại quá tải 40%, ta có dòng quá tải máy biến áp là: 2,1191.4,0max == MBAqtkV II A. Để làm được chức năng bảo vệ quá tải máy biến áp, áptômát phải cắt khi có dòng lớn hơn 1191,2 A, nghĩa là phải hiệu chỉnh bộ phận cắt quá tải của mạch Micrologic 2.0A có hệ số khởi động: Ir(1250) > 1191,2 A 2.1.1.2 Chọn áptômát tổng cho các khu vực: AB1; AB2;AB3; AB4; CD1; CD2; CD3; CD4. Chọn 8 cái cùng loại NS400 của Merlin Gerin có Iđm = 400A Để làm được chức năng bảo vệ quá tải cho từng khu vực, áptômát phải cắt khi có dòng lớn hơn dòng cho phép lớn nhất, nghĩa là phải hiệu chỉnh bộ phận cắt quá tải của trip STR23SE có hệ số khởi động: Ir(AB1) = 250,692 A Ir(AB2) = 256,769 A Ir(AB3) = 269,835 A Ir(AB4) = 260,841 A Ir(CD1) = 281,99 A Ir(CD2) = 249,172 A Ir(CD3) = 278,344 A Ir(CD4) = 258,896 A 2.1.2. Chọn áptômát do Panasonic (National) sản xuất cho các tủ phân phối nhỏ đến từng căn hộ: Công suất đặt nhà liên kế là: 3kVA Công suất đặt biệt thự là: 5kVA Với hệ số đồng thời là 0,8 ta có công suất tính toán tương ứng: Với nhà liện kế là: 3.0,8 = 2,4 kVA Với biệt thự là: 5.0,8 = 4 kVA ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 48 Dòng tổng 1 pha của mỗi căn hộ tương ứng: Imax nhà liên kế = 91,1022,0 4,2 == đm tt U S A Imax biệt thự = 182,1822,0 4 == đm tt U S A Dòng tổng 3 pha của 9 căn hộ tương ứng trong tủ phân phối: Imax nhà liên kế = 82,32 38,0.3 9.4,2 == đm tt U S A Imax biệt thự = 696,54 38,0.3 9.4 == đm tt U S A Chọn áptômát tổng cho mỗi căn hộ cùng loại BD-63 của Panasonic (National) có Iđm = 20A Chọn áptômát tổng cho tủ phân phối đến 9 căn hộ loại BD-63 của Panasonic (National) có Iđm = 63A 2.2 Chọn cáp ngầm hạ áp theo điều kiện dòng điện phát nóng cho phép: Phương pháp này dùng chọn tiết diện dây dẫn lưới hạ áp công nghiệp và sinh hoạt đô thị (trang 209 tài liệu [3]) 2.2.1 Lựa chọn loại dây, tiết diện dây dẫn theo biểu thức k1.k2.Icp ≥ Itt Trong đó: k1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường đặt cáp. k2 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng cáp đi chung một rãnh. Icp – Dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện cáp định chọn lựa.(Tra bảng) 2.2.2 Thử lại theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ là áptômát: k1.k2.Icp ≥ IkđnhA/1,5 = 1,25.IđmA/1,5 trong đó: IkđnhA: Dòng điện khởi động nhiệt của áptômát (chính là dòng điện khởi động cắt quá tải). IđmA: Dòng điện định mức của áptômát. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 49 2.2.3 Kiểm tra tổn thất điện áp: đmbtcpbt UUU %.5=Δ≤Δ 2.2.4 Chọn cáp ngầm hạ áp từ các tủ phân phối đến các khu vực: Chọn nhiệt độ lớn nhất cho phép của dây cáp ngầm là 800C, từ nhiệt độ môi trường xung quanh là +300C tra bảng 4.73 trang 286 tài liệu [3] ta có: k1= 0,88 Chọn khoảng cách giữa các sợi cáp ngầm là 100 mm, tra bảng 4.74 trang 286 tài liệu [3] xác định k2 = 0,9 khi có 2 sợi cáp đặt chung một rãnh dưới đất. Chọn cáp XLPE 3, 4 lõi đồng điện áp 600/1000 V do DELTA chế tạo Bảng 4.31 trang 254 tài liệu [3] Fđm mm2 Iđm (A) của cáp 3, 4 lõi đai đứng, 600/1000 V 120 363 k1.k2.Icp = 0,88.0,9.363 = 287,496 A > Imax tt=ImaxCD1 = 281,99 A Thỏa mãn điều kiện 8 khu vực cần cung cấp Kiểm tra điều kiện kỹ thuật đối với tiết diện cáp đã chọn: Thử lại theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ là áptômát : k1.k2.Icp ≥ IkđnhA/1,5 = 1,25.IđmA/1,5 (IkđnhA= Imax tt=ImaxCD1 = 281,99 A ) 287,496≥ 281,99/1,5 =187,99 A Thỏa mãn điều kiện 8 khu vực cần cung cấp Kiểm tra tổn thất điện áp: 38,0%.5=Δ≤Δ btcpbt UU kV = 0,019 kV = 19 V Điện trở của cáp đã chọn: F r ρ=0 km/Ω với 8,18=cuρ kmmm /2Ω 1567,0 120 8,18 0 ==r km/Ω ; chọn x0 = 0,1 km/Ω Chiều dài dây cáp lớn nhất là đường dây cấp điện cho khu AB2. lAB2 = 222,43 m ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 50 Coi đường dây điện cung cấp cho khu vực là phân bố đều trên chiều dài 222,43 m. Để tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn ta thay thế phụ tải khu vực bằng phụ tải tập trung tại giữa đường dây: l / 2 l p t d + j q t d p i + j q i suy ra 215,111 2 43,222 2 ' 22 === ABAB ll m SttAB2 = 169 kVA. Khu dân cư có tải sinh hoạt nên chọn 75,0cos =ϕ tt tt S P=ϕcos tttt SP ×=⇒ ϕcos 75,12616975,0cos 22 =×=×= ttABttAB SP ϕ kW 882,075,0cos =→= ϕϕ tg ϕtgPQ tttt ×= 794,111882,075,12622 =×=×= ϕtgPQ ttABttAB kVAr CZ ' = r0. 2'ABl + jx0. 2'ABl = 2'ABR + j. 2'ABX 38,0 10.215,111.1,0.794,11110.215,111.1567,0.75,126 '' 33 2222 −− += ×+×=Δ đm ABttABABttAB bt U XQRPU = 9,085 V VUVU btcpbtAB 19085,92 =Δ<=Δ Vậy cáp đã chọn là thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật. Tính ngắn mạch hạ áp với sơ đồ thay thế như sau: ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 51 22 kV N AT400A XBRB AT1250A 0,38 kV AT400A Tổng trở biến áp quy về phía hạ áp: Ω=== Ω==Δ= m S UuX m S UPR đmB đmBN B đmB đmBN B 893,1210. 560 38,0.510.%. 499,310. 560 38,0.6,710.. 4 2 4 2 6 2 2 6 2 2 1567,0 120 8,18 0 ==r km/Ω ; chọn x0 = 0,1 km/Ω Dòng ngắn mạch có trị số: kA XRZ UI BB N 422,16 )893,12()499,3(.3 380 )()(.3 380 3 22 22 = += +== ∑ Dòng ngắn mạch qua AT1250A và AT400A gần như nhau khi bỏ qua điện trở tiếp xúc của áptômát và điện trở, điện kháng của cuộn dây bảo vệ quá dòng trong áptômát. Áptômát AT1250A và AT400A đã chọn là thỏa mãn yêu cầu. 2.3 Chọn máy biến dòng hạ áp (BI): Dòng điện lớn nhất qua biến dòng (Của khu CD1). 99,2811.max =CDI A. ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 52 Phụ tải thứ cấp của BI gồm: 1. Ampemét: 0,1 A 2. Công tơ hữu công: 2,5 VA Tổng phụ tải:0,1 + 2,5 = 2,6 VA Các đồng hồ có cấp chính xác 0,5 Chọn dùng máy biến dòng điện hạ áp 600≤U V do công ty thiết bị đo điện chế tạo tra bảng 8.6 trang 383 tài liệu [3] Mã sản phNm Dòng sơ cấp (A) Dòng thứ cấp (A) Số vòng dây sơ cấp Dung lượng (VA) Cấp chính xác Trọng lượng (kg) BD8 300 5 1 10 0,5 1,48 Chọn dùng 3 BI đặt trên ba pha đấu hình sao và dây dẫn dùng loại dây đồng có tiết diện 2,5 mm2 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 52 Chương 5 TỔNG KẾT THIẾT KẾ THEO DẠNG BẢNG SỐ LIỆU 1) Phụ tải tính toán cho khu dân cư dựa trên số liệu ban đầu: Phụ tải đặt của nhà liên kế: 3 kVA. Phụ tải đặt của biệt thự: 5 kVA. ∑ Phụ tải đặt của tải công cộng: 30%∑ (Phụ tải đặt của nhà liên kế + Phụ tải đặt của biệt thự). Khu Nhà liên kế Biệt thự Tải công cộng Stt (kVA) A 50 45 1 bãi đậu xe, tòa nhà công cộng 390 B 64 18 1 khu vườn ở, 1 nhà trẻ. 293,28 C 101 18 447,2 D 16 80 256 AB 114 63 1 bãi đậu xe, tòa nhà công cộng 1 khu vườn ở, 1 nhà trẻ 683,28 CD 117 98 703,2 2) Số lượng, dung lượng của máy biến áp: Số máy Công suất định mức (kVA) Dòng điện định mức (A) Thông số kỹ thuật Trọng lượng (kg) Kích thước (mm) 4 I1 I2 0PΔ (W) I0 (%) NPΔ (W) uN (%) cuộn dây và lõi thép dầu tổng rộng dài cao 22 (kV) 0,4 (kV) 560 16,7 808,3 1300 1,4 7600 5,0 1477 644 2774 1200 1800 2240 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 53 3) Chống sét van cho mạng trung áp 22 kV: Số lượng Loại đặt ở hệ thống phân phối, thiết bị đóng cắt. Vật liệu Uđm (kV) Dòng điện phóng định mức, (kA) Vật liệu vỏ 6 3EG4 Cacbua silic (SiC) 24 5 sứ 4) Cầu chì tự rơi trung áp do Chance (Mỹ) chế tạo: Số lượng Loại Mã số Ulvmax (kV) Iđm (A) IN (kA) Khối lượng (kg) 6 27 kV có điện áp chịu đựng 125 kV C710 – 211PB 27 100 8 9,07 5) Cáp ngầm trung áp 22 kV: Cáp đồng 3 lõi, đai thép 12/20(24) kV cách điện XLPE có đai thép, do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo: Tiết diện lõi F mm2 Điện trở ở 900C r0 km/Ω Điện kháng L0 kmmH / Điện dung C0 kmF /μ Dòng điện tải cho phép (A) ở vùng nóng dưới đất Icp 25 0,927 0,55 0,13 124 6) Cáp ngầm hạ áp từ các tủ phân phối đến các khu vực: Cáp XLPE 3, 4 lõi đồng điện áp 600/1000 V do DELTA chế tạo: Fđm mm2 Iđm (A) của cáp 3, 4 lõi đai đứng, 600/1000 V 120 363 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 54 7) Số lượng áptômát: Khu Stt (kVA) Imax (A) Số lượng áptômát AB1 165 250,692 1 NS 400 AB2 169 256,769 1 NS 400 AB3 177,6 269,835 1 NS 400 AB4 171,68 260,841 1 NS 400 CD1 185,6 281,99 1 NS 400 CD2 164 249,172 1 NS 400 CD3 183,2 278,344 1 NS 400 CD4 170,4 258,896 1 NS 400 AB 1191,2 3 NS 1250 CD 1191,2 3 NS 1250 8) Tủ phân phối tổng AB, CD: 2 tủ. 9) Tủ phân phối cho từng căn hộ: 61 tủ 10) Máy biến dòng hạ áp (BI): Chọn dùng máy biến dòng điện hạ áp 600≤U V do công ty thiết bị đo điện chế tạo. số lượng Mã sản phNm Dòng sơ cấp (A) Dòng thứ cấp (A) Số vòng dây sơ cấp Dung lượng (VA) Cấp chính xác Trọng lượng (kg) 12 BD8 300 5 1 10 0,5 1,48 ww w. 4te ch .co m. vn Thiết kế cung cấp điện khu dân cư 55 11) Bảng tổng hợp các loại áptômát, tủ phân phối dùng trong thiết kế: Khu vực Số lượng áptômát Số lượng tủ phân phối Hãng sản xuất Tủ phân phối tổng Tủ phân phối cho từng khu vực Merlin Gerin Panasonic NS 1250 NS 400 BD63 20A BD63 63A AB1 1 63 7 7 AB2 1 81 9 9 AB3 1 81 9 9 AB4 1 72 8 8 CD1 1 54 6 6 CD2 1 45 5 5 CD3 1 54 6 6 CD4 1 99 11 11 AB 3 4 297 33 1 33 CD 3 4 252 28 1 28 Toàn bộ 6 8 549 61 2 61