Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực

Chia sẻ: tanlang

Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002 MỞ ĐẦU Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện. Bởi nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí đầu tư, vận hành của cả lưới điện khu vực. • Nội dung thiết kế TBA: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp...

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực

Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002


MỞ ĐẦU
Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung
cấp điện. Bởi nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất
lượng điện năng, ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi
phí đầu tư, vận hành của cả lưới điện khu vực.

• Nội dung thiết kế TBA:

1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA.

2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp.

3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn lựa.

4. Tính toán nối đất cho TBA

• Số liệu trạm biến áp cần thiết kế:

1. Công suất định mức: Sdm = 250 (KVA)

2. Điện áp định mức: 10/0,4 kV.

3. Điện trở suất của đất ρ = 0,4.104 Ω/cm.

4. Công suất ngắn mạch: SNM = 300 (MVA)

• Phương án dự kiến:

Với công suất của trạm đã cho dự kiến lắp đặt TBA kiểu treo. Là
kiểu trạm toàn bộ các thiết bị điện cao và hạ áp cùng với MBA được đặt
trên cột. Đối với tủ phân phối hạ thế có thể thiết kế ở trên giàn trạm hay
thiết kế trong buồng phân phối dưới đất là tùy theo điều kiện cụ thể.

Ưu điểm của TBA kiểu treo này là tiết kiệm được diện tích, giám
đáng kể về chi phí đầu tư.

Tuy nhiên, về lâu dài loại trạm này cùng với đường dây trên
không sẽ làm mất mỹ qua đô thị.


Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 116
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

- Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt 1 MBA có công
suất 250 KVA – 10/0,4 kV

- Phía cao áp lắp 1bộ cầu chì ngoài trời tự rơi để bảở vệ MBA khi
ngắn mạch và 1 bộ chống sét để chống sóng sét truyền từ đường dây vào
phá hoại MBA.

- Phía hạ áp đặt tủ phân phối hạ thế. Trong đó có các áptomát tổng
(AT), áptomát nhánh (AN) và 3 đồng hồ AMPE đo cường độ tiêu thụ
chung của toàn trạm. Một đồng hồ vôn, kèm 1 chuyển mạch để kiểm tra
điện áp pha. Một công tơ vô công và 1 công tơ hữu công để đo công suất
tiêu thụ của toàn trạm. Một bộ biến dòng (TI).




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 117
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

CHƯƠNG I:
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM
BIẾN ÁP
1- Chọn máy biến áp:

trạm có công suất thiết kế Sdm = 250 (KVA), ta chọn MBA 3 pha 2
dây quấn do ABB chế tạo có các thông số sau:

Sdm Udm ΔP0 ΔPN UN Trọng Kích thước

(KVA) (kV) % lượng (kg) (mm)
(W) (W)

250 10/0,4 640 4100 4,5 1130 1370-820-148



2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp:




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 118
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP

BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ TRẠM

1

STT TÊN THIẾT BỊ
1 Dây dẫn
2 Chống sét van
3 Cầu chì tự rơi
4 Máy biến áp
3 5 Hệ thống tiếp
2 địa
6 Cáp tổng
7 Bộ đo đếm
8 Tủ hạ áp
9 áptômát tổng
10 áptômát nhánh
11 Chống sét hạ thế
4 12 Cáp ra
5
6
7
A A A V



kWh kVArh
8 9




11

12 10




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 119
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

CHƯƠNG II:
CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP
I. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP:

Các thiết bị điện cao áp được chọn theo điều kiện sau:

Uđmtb ≥ Uđmt mạng C

Iđmtb ≥ Itt

S dmB 250
I tt = = = 14,43 ( A)
3.U dmC 3.10

1. Chọn cầu chì tự rơi:

Ta chọn cầu chì tự rơi loại 3 GD203 – 3B do hãng SIEMENS sản
xuất:

Udm Idm Icắt N Khối lượng Kích thước Đường

(kV) (A) (kA) (kg) dài (mm) kính (mm)


12 16 7,5 2,6 292 69

2. Chọn sứ cao thế:

Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo bảng thông số sau:

Kiểu Udm Upđk Upđư F Khối

(kV) (kV) (kV) (kG) lượng (kG)


OIIIH-10-2000 10 50 34 2000 12,1




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 120
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

3. Chọn chống sét van:

Chọn chống sét van loại PBΠ-10 do Liên Xô chế tạo có các thông số sau:

Loại Udmcsv UCdm Điện áp đánh ĐA đánh Điện áp dư trên csv khi có độ

(kV) (kV) thủng của csv thủng XK dài sóng 10μs với biên độ KV
khi f=50Hz khi không lớn hơn.
tp=2÷10s

Không
Không
PBΠ- nhỏ 1KA 2KA 5KA 10K
10 12,7 lớn hơn 50
10 hơn 4 47 50 A18
30,5
26

4. Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp:

Thanh dẫn được chọn theo Ilvmax, ta dùng loại thanh đồng tròn φ=8(mm).

Loại Đường kính (mm) ICP (A)

Thanh đồng tròn 8 235

II. CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP

Các thiết bị điện hạ áp được chọn theo điều kiện:

UdmtbH ≥ Udm mạngH = 0,4 (kV)

IdmtbH ≥ IH

S dmB 250
IH = = = 360,84 ( A)
3.U dmH 3.0,4




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 121
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

1. Chọn cáp từ MBA sang tủ phân phối:

Điều kiện: ICP ≥ IH

Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo:


Tiết diện dây Icp R0 X0

(mm2) (A) (Ω/km) (Ω/km)

3X150 + 1X70 395 0,124 0,06



2. Chọn áptômát tổng:

Chọn Áptômát tổng loại NS400E do Pháp chế tạo:

Udm (kV) Idm (A) Icđm (kA) Số cực
0,5 400 7,5 3



3. Chọn Áptômát nhánh:

Từ thanh cái hạ áp có 3 lộ ra cung cấp cho hộ tiêu thụ, coi công suất các lộ
như nhau
250
S1 = S 2 = S3 = = 83,3 ( KVA)
3
83,3
IH = = 120,23 ( A)
3.0,4

Chọn áptômát nhánh loại NC125H do Pháp chế tạo:

Udm (kV) Idm (A) Icđm (kA) Số cực
0,415 125 7,5 3



Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 122
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002



4. Chọn cáp xuất tuyến:
Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo:
Tiết diện dây ICP R0 X0

(mm2) (A) (Ω/km) (Ω/km)
3x70 + 1x35 246 0,268 0,56


5. Chọn thanh cái hạ áp
Chọn thanh cái bằng đồng mỗi pha một thanh và đặt trong tủ phân phối
0,4kV.
Kích thước Tiết diện một Trọng lượng ICP (A)
(mm) thanh (mm2) (kg/m)
40x5 200 1,7 700


6. Chọn sứ hạ áp:
Kiểu Udm Udm F Khối
(kV) (kV) (kg) lượng (kg)
Oφ -1- 375 1 11 375 0,7


7. Chọn biến dòng:
UdmBI ≥ Udm mạng = 0,4(kV)
IdmSC ≥ IH = 360,84(A)
Chọn BI do nhà máy thiết bị điện sản xuất
Loại Udm Idm Cấp chính S
(kV) (A) xác (VA)
TKM – 375 1 11 0,5 0,7


Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 123
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

8. Chọn các thiết bị đo đếm:
Tủ 0,4 kV đặt gồm:
- 3 đồng hồ (A) AMPE 400/5 (theo tỷ số biến của BI)
- 1 đồng hồ (V) Vôn kế 0 - 450V
- 1 công tơ hữu công 3 pha 3 phần tử
- 1 công tơ vô công 3 pha 3 phần tử
- 1 khóa chuyển mạch để kiểm tra điện áp
- Tất cả các thiết bị điện trên do nhà máy thiết bị đo điện sản xuất
9. Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo:
Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng 1 sợi bọc nhựa
PVC có tiết diện ≥ 2,5 mm2
10. Chọn chống sét van hạ áp:
Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH để bảo vệ quá điện áp cho
cách điện của thiết bị xoay chiều tần số 50 Hz.
Loại Uđmcsv UCpm Điện áp đánh thủng của ĐA đánh Điện áp dư trên
(kV) (kV) csv thủng XK csv khi ixk có độ
khi f=50Hz khi tp dài sóng 10μs
(giá trị hiệu dụng) =2÷10s với biên độ kV
không lớn hơn.
PBH- 0,5 0,5 Không nhỏ Không lớn 3,5 - 4,5 3,5 - 4,5
0,5 Y1 hơn 2,5 hơn 3
11. Chọn tủ phân phối hạ thế
Tủ tự tạo căn cứ vào thiết bị và chủng loại




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 124
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002




A B A T2



kVarh
kWh V
T1 T3




Khoá Cầu
CM chì




AT AT AT AT
nhánh nhánh nhánh tổng




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 125
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

CHƯƠNG III:
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ
ĐIỆN ĐÃ CHỌN
1/TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH:
Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ:


N1

CCTR




MBA



Cáp


AT N2




AN




.Điểm N1 : Kiểm tra cầu chì tự rơi phía cao áp
.Điểm N2, N3 : Kiểm tra các thiết bị hạ áp




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 126
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

* Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch ba pha đối xứng và coi nguồn
công suất vô cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn
mạch IN = I = I∞
Với IN: là dòng điện ngắn mạch
I’’: là dòng ngắn mạch siêu quá độ
I∞: Giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập
* Điện kháng của hệ thống
U 2 dm 102
X HT = = = 0,33 (Ω)
SN 300

* Tính ngắn mạch tại N1:
Sơ đồ thay thế



HT XHT ZD N1


XHT = 0,33 (Ω)
Udm = 10 kV
* Dòng ngắn mạch ba pha được xác định
ZD =ro. l +jxol ( l=2 km)


Z N = RD + ( X HT + X D ) 2 = 1,282 + (0,33 + 0,8) 2 = 1,7Ω
2




10
IN = = 3,4 kA
3.1,7
ZD = 0,64.2+j0,4.2 = 1,28 +j0,8


* Trị số dòng ngắn mạch xung kích
I xk = k xk . 2 .I N = 1,8. 2 .17,49 = 44,42 (kA)


Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 127
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002




*Tính ngắn mạch tại điểm N2
Sơ đồ thay thế


ZB Zc N2
(Với l =10m)


ΔPN .U 2 dm U %.U 2 dm
Z BA = 2
.10 6 + j N .10 4
S dm S DM
4,1.0,4 2 4,5.0,4 2
Z BA = 2
.10 6 + j .10 4 = 10,49 + j 28,8 (mΩ)
250 250
Z C = 0,124.10 + j 0,06.10 = 1,24 + j 0,6 (Ωm)
Z N 2 = Z B + Z C = (10,49 + 1,24) + j (28,8 + 0,6) = 11,73 + j 29,4 = 31,65 (Ω)


U dm 0,4
IN2 = = .10 3 = 7,3 (kA)
3.Z Σ 2 3.31,65




II. Kiểm tra thiết bị đã chọn:
1. Cầu chì tự rơi
- Điều kiện kiểm tra
Idmcắt = 7,5 (kA) > IN = 3,4 (kA)
Vậy: Sdmcắt ≥ SN1 cầu chì tự rơi chọn đạt yêu cầu


2. Kiểm tra cáp hạ áp
- Điều kiện ổn định nhiệt
F ≥ α .I N . tqd

Trong đó:


Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 128
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

α = 6 là hệ số nhiệt độ cáp đồng
tqd là thời gian qui đổi, lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch Vì coi
ngắn mạch trong hệ thống cung cấp điện là ngắn mạch xa nguồn nên
tqd=0,8(s)
IN = IN2 = 3,4 (kA)
α.IN. t qd = 6.3,4. 0,8 = 18,25 (mm 2 )

F = 3.150 + 1.70 (mm2) ≥ 18,25 (mm2)
Vậy cáp chọn thỏa mãn yêu cầu
3. Kiểm tra Áptômát
* Áptômát tổng
Điều kiện kiểm tra
Icđm ≥ IN
Icđm = 7,5(kA) ≥ IN = 7,3 (kA)
vậy áptômát tổng chọn đạt yêu cầu
* Áptômát nhánh
Icđm = 7,5(kA) ≥ IN = 7,3 (kA)
vậy Áptômát nhánh đạt yêu cầu
4. Kiểm tra sứ đỡ hạ áp
Điều kiện kiểm tra
Fcp ≥ Ftt
Fcp là lực tác dụng lên đầu sứ
Fcp = 0,6 Fph =0,6.375 = 225 (kG)
1 50 2
Ftt = 1,76. 10− 2 i 2 xk 3 = 1,76.10− 2. 15 = 79,8 (kG )
a 15
Trong đó:
l : Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liên tiếp l = 50 cm



Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 129
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

a: Khoảng cách giữa 2 pha a = 15 cm
Fcp = 225 (kG) ≥ Ftt = 79,8 (kG); sứ hạ áp chọn đạt yêu cầu
5. Kiểm tra thanh cái hạ áp
b




h




H’


H Sứ đỡ




Kiểm tra theo điều kiện ổn định động δcp ≥ δtt
Trong đó: δcp = 1400 kg/cm2 với thanh dẫn đồng
M
δ TT =
W
M: là mômen uốn tính toán
F .l
M = TT
10
Với l = 50 cm là khoảng cách giữa các sứ của 1 pha
FTT = 1,76.10-2.l/a.l2xk
Với a = 15 cm là khoảng cách giữa các pha
FTT = 1,76.10-2.50/15.15,372 = 13,85 kg




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 130
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

F TT .l 13 , 85 . 50
M = = = 69 , 25 kg / cm
10 10
W là mômen chồng uốn của thanh dẫn (đặt đứng)

b 2 .h 5 2 . 40 . 10 3
W = = = 0 ,166
6 6
Thay vào ta có:
M 69 , 25
δ TT = = = 417 ,15 kg / cm 2
W 0 ,166
* Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt.
Tiết diện thanh dẫn đã chọn phải đảm bảo điều kiện
F ≥ a. I tqd

40x5 ≥ 6.6,04. 0,5 200 ≥ 25,6
Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 131
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
Hệ thống nối đất của trạm biến áp có ba chức năng chính:
Nối đất làm việc
Nối đất an toàn
Nối đất chống sét.
Hệ thống nối đất bao gồm các thanh thép góc L×60×60×6 dài 2,5m
được nối với nhau bằng các thanh thép tròn φ12, tạo thành mạch vòng nối
đất bao quanh trạm biến áp. Các thanh thép góc được đóng sâu dưới mặt đất
0,7m, thép dẹt được hàn chặt với các cọc ở độ sâu 0,8m.
Điện trở nối đất yêu cầu của Trạm biến áp là Rndyc ≤ 4 Ω.
Điện trở suất của đất là 0,4.104 Ω/cm
Hệ số hiệu chỉnh theo mùa của điện trở cọc và thanh là
Hệ số mùa an toàn. Km = 1,5
Hệ số mùa sét Km = 1,3
Mặt bằng, mặt cắt hệ thống nối đất trạm biến áp:
6m
0,7m 0,8m
TBA
1 2 2,5m


a = 5m
1: Cọc
1 2 2: Thanh nối


1/ Điện trở nối đất của thanh nối đất
Điện trở suất lớn nhất ρ = k. ρ =1,5.0,2.104 = 0,3.104 Ωcm


Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 132
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002

Dự định dùng cọc nối đất bằng thép góc L 63.63.6 có điện trở nối đất tính
theo công thức R1c = 0,00298. ρ = 0,298.0,3.104 = 8 Ω
ρ1c = 0,00298. 0,4.104. 1,5 = 17,34 Ω (là điện trở suất của đất tính theo mùa
an toàn)
Sơ bộ xác định số cọc:
R1C 17,34
n= = = 5,4
η c .R yc 0,8.4
Lấy tròn số cọc là 6,trong đó ηc= 0,8 , tra bảng. Mạch vòng nối đất sẽ chôn
dưới trạm có chu vi (5+6).2= 22m. Thép dẹt 40.4 chôn ở độ sâu 80cm. Tính
điện trở suất của đất ở độ sâu này phải nhân với hệ số 3. Điện trở của thanh
thép nối :


0,366.ρ .k ⎛ 2.l 2 ⎞ 0,366.0,4.104.3 ⎛ 2.2200 2 ⎞
RT = lg⎜
⎜ bt ⎟=
⎟ . lg⎜
⎜ 4.80 ⎟ = 13,4 Ω

l ⎝ ⎠ 2200 ⎝ ⎠


Tra bảng tìm được ηT=0,45. Từ đây xác định được điện trở nối đất thực của


13,4
R 'T = = 28,77 Ω
0,45
thanh nối


Điện trở nối đất cần thiết của toàn bộ n cọc là

4 R 'T 4.28,77
RC = = = 4,6 Ω
R'T −4 28,77 − 4


Số cọc cần phải đóng là




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 133
Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa – Hà Nội - 2002


R1C 17,34
n= = = 4,7
η C .RC 0,8.4,6


Tóm lại , thiết kế hệ thống nối đất cho trạm như sau: Dùng 6 cọc thép góc
L60.60.6 dài 2,5m chôn thành mạch vòng 22m nối với nhau bằng thanh thép
dẹt 4.40 đặt cách mặt đất 0,8m
Điện trở nối đất thực tế của hệ thống Rđ< 4 Ω.
Cách nối các thiết bị của trạm biến áp vào hệ thống tiếp địa như sau: từ hệ
thống tiếp địa làm sẵn 3 đầu nối ( còn gọi là con bài ).
Trung tính 0,4 kV nối với con bài bằng một dây đồng mềm M-95.
Đáy của 3 chống sét nối với nhau và nối với con bài 2 bằng dây thép
φ10
Toàn bộ các phần sắt ở trạm nối với con bài thứ 3 bằng dây thép φ10.
Kết luận:
Hệ thống nối đất tiếp địa đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật.




Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế mạng lưới điện khu vực - K37 134
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản