Đồ án Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà chung cư 12 tầng

ất lợi của thời tiết gây ra. 2.2.Lựa chọn các phương án (so sánh ít nhất 2 phương án) Phương án A A.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng để cấp điện đến các tủ phân phối đầu vào của tòa nhà. Trong tủ phân phối đầu vào tòa nhà có trang bị các thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ, đo đếm. Sơ đồ mạch điện của tủ phân phối phụ thuộc vào sơ đồ cấp điện ngoài trời, số tầng của tòa nhà, sự hiện diện của cửa hàng, văn phòng, công sở, số lượng thiết bị động lực và yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện. Phụ thuộc vào những yếu tố trên mỗi tòa nhà có thể có một, hai, ba hoặc nhiều tủ phân phối. Để cung cấp điện cho các tòa nhà có độ cao trung bình (khoảng 9 16 tầng) có thể áp dụng sơ đồ hình tia hoặc sơ đồ đường trục phân nhánh. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu: + Độ tin cậy + Tính kinh tế + An toàn Hình 2.3.Sơ đồ cung cấp điện ngoài trời cho toà nhà 12 tầng 1,2-đường dây cung cấp chính 3,4-tủ phân phối cơ cấu chuyển mạch Trong sơ đồ này, một trong các đường dây, chẳng hạn đường 1 được sử dụng để cấp điện cho các căn hộ và chiếu sáng chung (chiếu sáng hành lang, cầu thang, chiếu sáng bên ngoài...), còn đường dây kia để cung cấp điện cho các thang máy, thiết bị cứu hỏa, chiếu sáng sự cố và các thiết bị khác. Khi xảy ra sự cố trên một trong các đường dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ được chuyển sang mạch của đường dây lành với sự trợ giúp của cơ cấu chuyển mạch, đặt ngay tại tủ phân phối đầu vào tòa nhà. Như vậy cung cấp phải được lựa chọn sao cho phù hợp với chế độ làm việc khi xảy ra sự cố. A.2 Sơ đồ mạng điện trong nhà Việc xây dựng mạng điện phân phối trong tòa nhà thường được thực hiện với các đường trục đứng. Đầu tiên là lựa chọn số lượng và vị trí lắp đặt các đường trục đứng Hình 2.4Sơ đồ trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng Phương án B B.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng trên một đường trục cung cấp cho cả chung cư, động lực và chiếu sáng. Sơ đồ này có ưu điểm hơn sơ đồ trên là tiết kiệm được chi phí dây dẫn nhưng khi có sự cố thì không đảm bảo cung cấp điện liên tục. Vì thế ta chọn sơ đồ mạng điện bên ngoài là phương án A Hình 2.5 Sơ đồ cung cấp điện ngoài trời cho toà nhà 12 tầng 1,2,3 -đường dây cung cấp chính 4,5,6-tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch B.2 Sơ đồ mạng điện bên trong Hình 2.6 Sơ đồ trục nhất cung cấp điện cho 4 tầng trên,trục thứ 2cung cấp điện cho 8 tầng phía dưới Nhận xét:Có rât nhiều phương án đi dây cho toà nhà trung cư nhưng tôi quyết định đưa ra hai phương án trên vì đây là toà nhà có độ cao trung bình nếu sử dụng phương án sơ dồ một trục đứng có thể gây ảnh hưởng khi sự cố xảy ra 3. CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN 3.1 Chọn tiết diện dây dẫn Để tăng độ tin cậy của mạng điện sơ đồ được bố trí 2 đường dây hỗ trợ dự phòng cho nhau được tính toán để mỗi đường dây có thể mang tải an toàn khi có sự cố ở một trong 2 đường dây mà không làm giảm chất lượng điện trên đầu vào của các hộ tiêu thụ; Các mạch điện sinh hoạt, chiếu sáng và thang máy được xây dựng độc lập với nhau. Mạch chiếu sáng có trang bị hệ thống tự động đóng ngắt theo chương trình xác định. Lựa chọn phương án đi dây cung cấp điện cho tòa nhà ( dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp) Ta tiến hành so sánh giữa ba phương án: + Phương án 1 dùng nguồn cấp là đường dây 35 kV + Phương án 2 dùng nguồn cấp là đường dây 22 kV + Phương án 3 dùng nguồn cấp là đường dây 10 kV Trước hết ta xác định giá trị dòng điện chạy trên đường dây theo các phương án: Ứng với giá trị dòng điện I35 = 3,909 A theo biều đồ kinh tế của đường dây 35 kV ta xác định được mã hiệu của dây dẫn là AC.35 ứng với suất chi phí quy dẫn là Z01 = 47.106 đ/km Xác định các hệ số: A1 = (U1-U2)( U1-U3) = (35-22).(35-10) = 325 A1 = (U2-U1)( U2-U3) = (22-35).(22-10) = -156 A1 = (U3-U1)( U3-U2) = (10-35).(10-22) = 300 Xác định hệ số Z*1 = Z01/ A1 = 47.106/325 = 0,145. 106 Tương tự ta có bảng tính toán 3.1 Phương án I, A F, mm2 Z0i, 106đ/km Ai Z*i 35 3,909 35 46 325 0,141 22 4,938 35 46,5 -156 -0,298 10 10,865 35 47 300 0,1566 Giá trị điện áp tối ưu: Ukt = Ukt =kV Vì điện áp Ukt=17,5kV nằm giũa với cấp điện áp chuẩn là 22kV và 10kV nên ta chọn hai cấp điện áp này 3.1.1 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối Tủ phân phối trung tâm lấy nguồn từ trạm biến áp và máy phát dự phòng thông qua bộ chuyển đổi nguồn tự động: máy phát tự khởi động khi nguồn chính từ máy biến áp mất và tắt khi nguồn chính có trở lại. Tủ phân phối trung tâm cấp nguồn cho các tủ phân phối trung gian ở các tầng. Thông thường một tuyến dây nguồn cấp cho bốn năm tầng. Ngoài ra nó còn cung cấp nguồn cho các phụ tải chính như máy điều hòa trung tâm, thang máy, hệ thống bơm… Chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối l1 = 20 m, trong tổng số hao tổn điện áp cho phép 5,5% ta phân bố cho 3 đoạn như sau: - Từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng. - Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng. - Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình. Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện Sơ bộ chọn xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng Thành phần hao tổn điện áp tác dụng Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo biểu thức Ta chọn cáp vặn xoắn tiết diện 25mm2 cách điện XLPE vỏ PVC của hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có r01 = 0,8 và x01 =0,06 Hao tổn điện áp thực tế Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp 3.1.2 Chọn dây dẫn đến các tầng Có thể thực hiện theo 2 phương án: phương án 1 –sơ đồ hai trục đứng cung cấp điện cho cac căn hộ qua tầng; phương án 2 – sơ đồ hai trục đứng trục thứ nhất cung cấp điện cho 4 tầng bên trên,trục thứ hai cung cấp điện cho 8 tầng dưới a-Phương án 1 Hình 3.1Sơ đồ đường dây lên các tầng phương án 1 Vì sơ đồ gồm 2 trục ta tính toán như sau: +Đối với trục thứ nhất m Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 22,617 kVAr; (theo 1.1) Thành phần của hao tổn điện áp: DUx11%= Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr11% =DUcp11- DUx11% = 1,25-0,177 =1,07% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có r0=0,74, x0=0,066 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. +Đối với trục thứ hai m Thành phần của hao tổn điện áp: DUx12%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr12% =DUcp2- DUx2% = 1,25-0,193 =1,056% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74và x01 =0,066 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. Tổng tổn thất điện áp thực tế của phương án này là DU1=DU11+DU12=1,04+1,12=2,16%<2,5% Thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp b)Phương án 2 Hình 3.2Sơ đồ đường dây lên các tầng phương án 2 Vì sơ đồ gồm 2 trục ta tính toán như sau: +Đối với trục thứ nhất m Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 22,617kVAr; (theo 1.1) Thành phần của hao tổn điện áp: DUx21%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr21% =DUcp21- DUx21% = 1,25-0,035 =1,215% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74 và x01=0,091 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. +Đối với trục thứ 2: m Thành phần của hao tổn điện áp: DUx22%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr22% =DUcp22- DUx22% = 1,25-0,023 =1,22% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74và x01 =0,091 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. Tổng tổn thất điện áp thực tế của phương án này là DU1=DU21+DU22=1,08+0,98=2,16%<2,5% Thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp c) So sánh 2 phương án Phương án 1. Tổng chiều dài của tất cả dây lên tầng là m Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 1 Trong đó - thời gian tổn thất công suất cực đại. Chi phí do tổn thất là đ Trong đó: - Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-25 là v01 = 377.106 đ/km (tra bảng 32.pl) Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: Với Th – tuổi thọ công trình. Lấy Th = 25 năm. Tra bảng 31.pl với đường dây hạ áp kkh% = 3,6% Chi phí quy đổi theo phương án 1 là đ Tính toán tương tự cho phương án 2 kết quả dược ghi trong bảng sau Phương án L,m Vo.106đ ,kWh C.106đ Z.106đ 1 87,4 377 6620 6620 11,041 2 76 377 4860 4860 7,346 So sánh kết quả tính toán ta thấy về kỹ thuật cả 2 phương án đều đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện, về kinh tế: tổng chi phí quy đổi của phương án 2 nhỏ hơn phương án 1 dây dẫn được chọn theo phương án 2 3.1.3 Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy - Với thang máy có công suất lớn (P =25 kW) Chiều dài đến thang máy xa nhất là l31 = 44m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là kVAr; Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx3%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr3% =DUcp3- DUx3% = 1,25-0,069 =1,181% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-10 có tiết diện 10 mm2 có r031 = 2 và x03 =0,08 Hao tổn điện áp thực tế: Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp - Với thang máy có công suất nhỏ (P =7,5 kW) Chiều dài đến thang máy xa nhất là l32 = 44m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là kVAr; Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx3%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr3% =DUcp3- DUx3% = 1,25-0,021 =1,229% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-4 có tiết diện 4 mm2 có r032 = 5 và x032 =0,09 Hao tổn điện áp thực tế: Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp Với tổng số thang máy là 3x7,5 và 2x25 ta bố trí 2 tháng máy có công suất 25 kW với chiều dài dây là 44m; 2 thang máy có công suất 7,5 với chiều dài dây là 44 và 1thang máy có công suất 7,5kW là thang máy dự phòng 3.1.4 Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm là l4 = 40m Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx4%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr4% =DUcp4- DUx4% = 1,25-0,246 =1,004% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-70 có tiết diện 70 mm2 có r04 = 0,26và x04 =0,06 Hao tổn điện áp thực tế: Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp 3.1.5 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng -Mạng chiếu sáng trong nhà Hình 3.3Mạng chiếu sáng trong nhà Do không có số liệu cụ thể nên tạm lấy chiều dài của mạng điện chiếu sáng trong nhà bằng 4 lần chiều cao của tòa nhà chung cư m Công suất chiếu sáng trong nhà bằng 0,05 lần công suất phụ tải sinh hoạt Chọn hệ thống chiếu sáng trong nhà là mạng điện 1 pha 220 V như hình vẽ trên. Với hao tổn điện áp cho phép Mô men tải M = kWm Tiết diện dây dẫn mm2 Với C1 = 14 -tra bảng 26.pl Ta chọn cáp đồng 2 lõi PVC-16; r0 =1,25 , x0 = 0,07 Tổn hao điện áp thực tế < 2,5% -Mạng điện chiếu sáng ngoài trời. Do theo đầu bài ra tổng chiều dài mạng điện chiếu sáng ngoài trời bằng 3 lần chiều cao tòa nhà do đó ta có lcsngoai =3.45,6=136,8m Hình 3.4Mạng điện chiếu sáng ngoài trời Mạng chiếu sáng ngoài trời được bố trí như hình vẽ trên;chiều dài đoạn OA=25m,đoạn AB có lA-B=86,8 m và đoạn AC có lA-C = 50 m.Suất phụ tải trên một đơn vị chiều dài là Po=0,03kW/m,hao tổn điện áp cho phép là DUcp=2,5% .Các đoạn dây trên đường trục từ nguồn O đến B được xây dựng với 4 dây dẫn,các rẽ nhánh AC thuộc loại 2 pha có dây trung tính. Công suất tính toán chạy trên đoạn dây là: PAB=Po.lA-B=0,03.86,8=2,604kW PAC=Po.lA-C=0,03.50=1,5kW POA=PAB+PAC=2,604+1,5=4,104kW Mô men tải của đoạn dây: Tra bảng 26.pl ta được C=83 và tra bảng 27.pl ta được a=1,39. Xác định mômen quy đổi: Mqd=MO-A+a(MA-B+MA-C)=102,6+1,39(94,76+49,78)=234,35kWm Tiết diện dây dẫn trên đoạn đầu: FO-A= = =1,345mm2 Ta chọn dây cáp đồng loại PVC-1,5 có ro=13,35W/km và xo=0,1W/km Hao tổn điện áp thực tế trên đoạn OA: < 2,5% Hao tổn điện áp trên các đoạn còn lại: DUAB =DUAC =DUcp -DU0A =2,5-1,93=0,627% Tiết diện dây dẫn trên các đoạn AB và AC là: FAB= (tra bảng 26.pl ta có C=37) Vậy ta chọn cáp PVC-4 có ro=5 W/km và xo=0,09 W/km FAC= Ta chọn cáp PVC-2,5 có ro=8 W/km và xo=0,09 W/km Hao tổn thực tế trên đoạn AB và AC là: DUAB=% DUAC=% Tổng hao tổn thực tế trong mạch chiếu sáng ngoài trời là: DUcs= DUAB+DUAC= 0,78+0,467=1,247%<2,5% Vậy dây dẫn chọn đáp ứng yêu cầu 3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp. 3.2.1.Tính toán ∆P,∆Q Việc lựa chọn máy biến áp phải đảm bảo các yêu cầu cung cấp điện liên tục, chất lượng và an toàn. Các trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải loại 1 và loại 2 nên dùng không ít hơn 2 máy. Khi phụ tải loại 1 bé hơn 50% tổng công suất khu vực đó thì ít nhất mỗi một máy phải có dung lượng bằng 50% công suất của khu vực đó. Khi phụ tải loại 1 lớn hơn 50 % tổng công suất thì mỗi máy biến áp phải có dung lượng bằng 100% công suất của khu vực đó. Ở chế độ làm việc bình thường, cả hai máy biến áp làm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máy không sự cố. Phụ tải của chung cư cao tầng được coi là loại II, suất thiệt hại do mất điện là gth = 2500đ/kWh; Tổng công suất tính toán của toàn chung cư có kể đến tổn thất là Tính toán Hao tổn công suất trên đường dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng = = Tính toán cho các phần tiếp theo được tính theo bảng3.1 sau: Stt Stt l,m P,kW Q,kVAr R0 X0 DP DQ 1 Đường trục 20 188,187 122,51 0,4 0,06 2,794 6,98 2 Lên tầng 76 9,935 2,881 0,8 0,07 0,045 0,06 3 Thang máy lớn 244 19,365 22,638 2 0,08 1,082 0,54 4 Thang máy nhỏ 244 5,809 6,791 3,33 0,09 0,162 0,05 5 Thang máy dự phòng 35 5,809 6,791 3,33 0,09 0,064 0,02 6 Trạm bơm 40 118,278 88,709 0,21 0,06 1,272 6,06 7 Chiếu sáng trong nhà 182,4 3,777 0 1,25 0,07 0,023 0,02 8 Chiếu sáng ngoài trời 25 4,104 0 13,35 0,1 0,039 0,00 9 Nhánh1 86,8 2,604 0 5 0,09 0,020 0,00 10 Nhánh2 50 1,5 0 8 0,09 0,006 0,00 11 5,506 13,73 Từ bảng 3.1ta có = 193,69 + j136,21 KVA kVA Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 10/0,4 kV theo 2 phương án sau: Phương án 1. dùng 2 máy 2x100 kVA; Phương án 2 dùng 1 máy 180 kVA; 3.2.2 So sánh các phương án Bảng 3.2 Các tham số của máy biến áp SBA, kVA , kW , kW Vốn đầu tư, 106 VNĐ 2x100 0,32 2,05 111,95 180 0,53 3,15 133,25 Vì máy biến áp có thể làm việc quá tải trong một thời gian nhất định nên ta chọn hai phương án trên để có thể tiết kiệm được chi phí nhưng dưới góc độ kỹ thuật các phương án ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện: đối với phương án 1, khi có sự cố ở 1 trong 2 máy biến áp máy còn lại sẽ phải gánh 1 phần phụ tải, còn ở phương án 2 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ khi có sự cố trong máy biến áp. để đảm bảo sự tương đồng về kỹ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra ở 1 trong các máy biến áp Phương án 1: Dùng 2 máy biến áp 2x100 kVA Trước hết cần kiểm tra khả năng làm việc quá tải của máy biến áp Hệ số điền kín đồ thị có thể xác định theo biểu thức < 0,75 Như vậy máy biến áp có khả năng chịu được quá tải 40% trong thời gian xảy ra sự cố. Tổng hợp phụ chung cư: Trước hết xác định phụ tải tính toán của toàn chung cư qua các năm theo biểu thức: Trong đó: Tính toán cho năm thứ nhất. t=1; kW kVAr Để đảm bảo máy biến áp không quá tải 40% so với giá trị định mức khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp cần phải cắt bớt 1 lượng công suất là kVAr Thiệt hại do mất điện đ tf =24h – thời gian mất điện trung bình trong năm Xác định tổn thất điện năng trong các máy biến áp kWh Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất: đ/năm Tổng chi phí ở năm thứ nhất đ Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức: với đ Tính toán tương tự cho các năm và các phương án, kết quả ghi trong bảng Bảng 3.2 Dùng 2 máy biến áp 2x100 kVA Stt Si Stt DA Y.106 C.106 Cå bt Cå.bt 0 0 0 15,159 1 13,795 1 264,2 124,4 8908,4 6,255 8,9084 15,657 0,91 13,899 2 267,84 127,81 9002,5 6,546 9,0025 15,789 0,826 14,243 3 269,56 129,63 9303 6,876 9,303 16,123 0,751 14,676 4 272,43 132,45 9634,8 7,023 9,6348 16,546 0,683 14,79 5 275,22 135,22 9866,5 7,355 9,8665 16,87 0,621 15,124 6 278,01 138,72 10540,77 7,455 10,54077 17,788 0,564 15,433 7 281,36 141,8 10345,77 7,809 10,34577 18,159 0,513 15,845 67686,8 46,134 112,75 102,456 Bảng 3.3 Dùng một máy biến áp 250 kVA Stt Si Sth ΔA Y.106 C.106 CΣ βt CΣ.βt 0 0 81,6 1 81,6 1 264,2 12,2 10433,67 8,9084 10,43367 19,464 0,91 17,6776 2 267,84 15,841 10867,54 9,0025 10,86754 19,837 0,826 17,78 3 269,56 17,56 11123,78 9,303 11,12378 20,212 0,751 18,43 4 272,43 20,427 11466,55 9,6348 11,46655 21,59 0,683 18,575 5 275,22 23,219 11898,56 9,8665 11,89856 25,971 0,621 18,890 6 278,01 26,012 12122,76 10,54077 12,12276 26,353 0,564 19,545 7 281,36 29,355 12547,278 10,34577 12,547278 26,738 0,513 20,77 77244,76 68,95576 154,844 126,788 Kết quả tổng hợp của các phương án chọn máy biến áp ta có trong bảng 3.4 Tham số Phương án 1 Phương án 2 Vốn đầu tư V, 106đ 115,95 133,25 , kWh 67686,8 77244,76 Thiệt hại Y, 106 đ 46,134 68,95576 PVC, 106đ 102,456 126,788 Từ kết quả tính toán ở bảng trên, ta thấy phương án 1 có PVC nhỏ nhất, nên đó chính là phương án tối ưu cần xác định. Tóm lại ta chọn trạm biến áp gồm 2 máy 100 kVA loại TM.100/10 Các thông số của MBA 100kVA SBA, kVA Điện áp ΔP0, kW ΔPk, kW Uk% I0% 100 10/0,4 0,32 2,05 4,5 7,5 SA403-H SA103-H SA103-H BI:400/5 BI:400/5 3PVC 1X200 3PVC 1X200 TM-2X100 10/0,4 XLPE 3X25 XLPE 3X25 3GD1 604-5B 3GD1 604-5B 3DC 3DC 2XLPE 3X25 SA403-H SA403-H Hình 3.5.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 4. Các tủ hạ áp Hình 3.6 Mặt cắt tram biến áp 7. Rãnh cáp 8. Thông gió 6. Thanh cái cao áp 5. Thanh cái hạ áp 3. Tủ cao áp 2. Đầu cao áp 1. Máy biến áp MẶT BẰNG MẶT CẮT ĐỨNG A-A Nhận xét:Việc chọn lựa máy biến áp sao cho hợp lý là một điều hết sức quan trọng vì máy biến áp có đặc tính chịu quá tải trong một giới hạn nhất định,một thời gian nhất định và đặc biệt khi quá tải như vậy là lúc máy biến áp hoạt động tốt nhất đảm bảo tuổi thọ của má biến áp va chi phí cho máy biến áp là nhỏ nhất.Ngoài ra để đảm bảo cung cấp điện an toàn khi có sự cố xảy ra cũng là một vấn đề quan trọng ttrong việc lụa chọn máy biến áp.Vì cac lí do như vậy mà chúng ta quyết định chọn hai máy biến áp làm việc song song với công suất là 2X100kVA 4.CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 4.1 Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp Hình 4.1Sơ đồ tính toán ngắn mạch Coi hệ thống có công suất vô cùng lớn (Xht = 0); bỏ qua điện trở của các thiết bị phụ. Máy biến áp có thông số: Sđm = 100 kVA, kW, Uk = 4,5%. : chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối - Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 12 là: 10 Hình 4.2Sơ đồ thay thế tính toán trong hệ đơn vị có tên Thiết lập sơ đồ thay thế tính toán: Xác định điện trở của các phần tử, tính trong hệ đơn vị có tên; Chọn điện áp cơ bản Ucb = 0,38 kV. Xác định điện trở của các phần tử: Điện trở ngăn mạch tại điểm N1 Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 Dòng điện ngắn mạch 3 pha Dòng xung kích Trong đó kxk là hệ số xung kích phụ thuộc vào tỷ số X/R.(tra bảng 6.pl) Giá trị hiệu dụng dòng xung kích: Trong đó qxk là hệ số phụ thuộc vào nơi xảy ra ngắn mạch. ( tra bảng 7.pl.BT) Công suất ngắn mạch: Điểm ngắn mạch Zk Ik(3), kA ixk Ixk Sk, MVA N1 0,036 6,145 10,428 6,698 4,045 N2 0,0452 4,854 8,238 5,291 3,195 N3 0,0812 2,702 4,585 2,945 1,778 Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N2 và N3 ta có bảng tổng kết 4.1 Tính toán ngắn mạch một pha tại điểm N3 Điện trở dây trung tín lấy bằng điện trở dây pha Điện trở thứ tự không của MBA Tổng trở ngắn mạch một pha được xác định như sau: Tại điểm N1 Dòng ngắn mạch một pha tại các điểm N1 và N3 4.2 Chọn thiết bị của trạm biến áp Để kiểm tra thiết bị điện ta giả thiết thời gian cắt bảo vệ là tk = 0,5 s 4.2.1 Cầu chảy cao áp Ta có kVA Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp A Theo bảng 19.b.pl ta chọn cầu chảy loại do Nga chế tạo có Un = 10 kV, dòng định mức In = 16 A theo bảng 19.b.pl 4.2.2 Dao cách ly Căn cứ vào dòng điện làm việc ta chọn dao cách ly PB-10/400 (bảng 26.pl – Sách Bài tập cung cấp điện) (hoặc loại 3DC do SIMENS chế tạo). 4.2.3 Chống sét Chọn chống sét van loại RA10 do Pháp sản xuất (bảng 35.pl - Sách Bài tập cung cấp điện ) hoặc loại AZLP501B.12 do hãng Cooper Mỹ chế tạo). 4.3 Chọn thiết bị của tủ phân phối phía hạ áp 4.3.1 Chọn thanh cái Điện áp định mức của thanh cái (Utc) không nhỏ hơn điện áp của mạng điện:UtcU Dòng làm việc chạy qua thanh cái là A Thanh cái dẹt bằng đồng tiết diện mm2 jkt = 2,1 (bảng 9pl.BT) Vật liệu thanh đồng, Tmax =3950 giờ/năm. Ta chọn thanh cái 50x5 = 250 mm2 theo bảng 24.pl Thanh cái được kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt theo điều kiện Trong đó Ct =171 hệ số của vật liệu tra bảng 8.plBT tk = 0,5s thời gian tồn tại ngắn mạch Thanh cái đạt yêu cầu về ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động: Chọn khoảng vượt của thanh cái là l=120 cm, khoảng cách giữa các pha là a = 70 cm; Mômen uốn: Mômen chống uốn: W = 0,167.b2.h=0,167.0,52.5=0,209 cm3 Ứng suất: Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo. 4.3.2 Chọn sứ cách điện Ta chọn sứ có U = 10kV; lực phá hủy Fph = 375 kG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp = 0,6.Fph = 0,6.375 = 225kG Lực tính toán Hệ số hiệu chỉnh k = H’/H = 17,5/15 = 1,17 Lực tính toán hiệu chỉnh k.Ftt = 1,17.3,696 = 4,325 < Fcp = 225 kG Vậy sứ chọn đảm bảo 4.3.3 Cáp điện lực Chọn theo điều kiện hao tổn điện áp cho phép như đã trình bày ở trên. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp đã chọn < Fc =50 mm2 tk = 0,5s thời gian tồn tại ngắn mạch Ct =159 là hệ số của vật liệu – cáp lõi đồng (Bảng 8.pl.BT – Sách BT Cung cấp điện) Vậy cáp đã chọn là đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt < Fc =25 mm2 Vậy cáp đã chọn là đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 4.3.4 Chọn aptomat và cầu chảy Dự định bố trí các aptomat bảo vệ cho các mạch như hình vẽ Aptomat A0 bảo vệ lộ tổng Aptomat A1 bảo vệ mạch điện sinh hoạt Aptomat A2 bảo vệ mạch điện động lực Aptomat A3 bảo vệ mạch điện trạm bơm Aptomat A4 bảo vệ cho mỗi mạch 1 thang máy dự phòng Aptomat A5 bảo vệ cho mỗi mạch gồm 2 tầng Aptomat A6 bảo vệ cho mỗi mạch gồm 1 tầng Aptomat C7 bảo vệ cho mỗi mạch chiếu sáng Aptomat A8 bảo vệ cho mạch 2 thang máy lớn Aptomat A9 bảo vệ cho mạch 2 thang máy nhỏ Bảo vệ lộ tổng (A0): Căn cứ vào dòng làm việc lớn nhất đã xác định ở trên = 314,104 A. Ta chọn aptomat loại SA403-H của Nhật với dòng điện định mức là 350A; (theo bảng 31.pl) Bảo vệ mạch điện sinh hoạt (A1): Dòng điện làm việc lớn nhất của mạng điện sinh hoạt Theo bảng 31.pl chọn aptomat loại EA103-G của Nhật với dòng định mức là 125A Bảo vệ mạch động lực (A2): Bảo vệ cho mạch động lực: Mạch động lực gồm 22 bơm, 5 thang máy. Ta xác định dòng định mức của các thang máy Với thang máy có công suất lớn: Dòng định mức quy về chế độ làm việc dài hạn Với P’=P.=P. Với thang máy có công suất nhỏ Dòng định mức quy về chế độ làm việc dài hạn Ta xác định dòng định mức của các máy bơm: Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức với (làm việc ngắn hạn ,bảng 12.pl.BT) Dòng mở máy của động cơ lớn nhất (là bơm có công suất 30 kW) Dòng khởi động cắt nhanh của aptomat phải thỏa mãn điều kiện Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A, có Icắt = 85>=6,145A Bảo vệ trạm bơm (A3): Vì máy bơm 30kW cũng là động cơ có công suất max nên ta có (làm việc ngăn hạn, tra bảng 5.5); Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A có Icắt = 85>=6,145A Bảo vệ cho mạch 1 thang máy dự phòng (A4): Dòng định mức của thang máy: Dòng tính toán của thang máy (dòng làm việc cưc đại chạy trong mạng ) Dòng mở máy của thang máy Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức αtm:tra bảng 12pl.BT Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat EA103-G có dòng định mức 100A; có Icắt = 14>Isc=6,145A Đây cũng là aptomat cho mạch hai thang máy nhỏ (A9) Bảo vệ cho mạch thang máy lớn (A8):Dòng định mức của thang máy: Dòng tính toán của thang máy(dòng làm việc cực đại chạy trong mạng) Dòng mở máy của thang máy Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A có Icắt = 85>Isc=6,145A . Bảo vệ cho mạch chiếu sáng (A7): Với mạch chiếu sáng ngoài ta có: Dòng làm việc