CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN SINH HOẠT I. Yêu cầu, đặc điểm của hệ thống cung cấp điện sinh hoạt 1.Yêu cầu Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện sinh hoạt bao gồm chiếu sáng và các thiết bị điện sinh hoạt khác đều phải thoả mãn các yêu cầu sau: - An toàn điện, bảo vệ mạch điện kịp thời tránh gây hoả hoạn. - Dễ sử dụng điều khiển và kiểm soát , dễ sửa chữa. - Đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật.
- Việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện là không yêu cầu cao vì thuộc hộ tiêu thụ loại 3 nhưng vẫn phải đẩm bảo được chất lượng điện năng tức là độ lệch về dao động điện áp là bé nhất và nằm trong phạm vi cho phép. Với mạng chiếu sáng thì độ lệch điện áp cho phép là ± 2. - Ngoài ra khi thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện sinh hoạt cũng cần phải tính đến đường dây trục chính nên tính dư thừa đề phòng phụ tải tăng sau này. - Đảm bảo độ an toàn điện bằng các khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ như aptomat, cầu chì, cầu dao, công tắc… - Ngày nay như chúng ta thấy điện năng để cung cấp cho sinh hoạt, công nghiệp, dịch vụ … còn thiếu rất nhiều nên thường xuyên phải cắt điện luân phiên vì thiếu điện.
Do đó khi thiết kế cũng cần tính toán kỹ để cho chi phí vận hành hệ thống điện là thấp nhất hay là để tiết kiệm điện.Đặc điểm - Hệ thống cung cấp điện sinh hoạt thuộc loại cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 3 là những hộ cho phép với mức độ tin cậy điện thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố nhưng thường không cho phép quá 1 ngày đêm bao gồm các khu nhà ở, nhà kho, trường học… - Để cung cấp cho mạng điện sinh hoạt ta có thể dùng một nguồn điện hoặc đường dây 1 lộ. GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG -7- http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN - Mạng điện sinh hoạt là mạng một pha nhận điện từ mạng phân phối 3 pha điện áp thấp để cung cấp cho các thiết bị, đồ dùng điện và chiếu sáng. - Mạng điện sinh hoạt thường có trị số điện áp pha định mức là 380/220 hoặc 220/127. Tuy nhiên do tổn thất điện áp trên đường dây tải nên ở cuối nguồn điện áp này bị giảm so với định mức.
Để bù lại sự giảm áp này các hộ tiêu thụ thường dùng máy biến áp điều chỉnh để nâng điện áp đạt trị số định mức. - Mạng điện sinh hoạt gồm mạch chính và mạch nhánh. Mạch chính giữ vai trò là mạch cung cấp còn mạch nhánh rẽ từ đường dây chính được mắc song song để có thể điều khiển độc lập và là mạch phân phối điện tới các đồ dùng điện. - Với hệ thống cung cấp điện cho sinh hoạt chiếu sáng được cấp chung với mạng điện cấp cho các phụ tải khác.
- Mạng điện sinh hoạt cần có các thiết bị đo lường điều khiển, bảo vệ như công tơ điện, cầu dao, aptomat, cầu chì, công tắc… - Mạng điện sinh hoạt thường có các phương thức phân phối điện sau: • Sơ đồ phân nhánh Đặc điểm : Mỗi căn hộ chỉ có 1 đường dây vào nhà được lắp công tơ điện, cầu dao, Aptomat có dòng điện và điện áp định mức phù hợp với cấp điện áp và dòng điện sử dụng trong căn hộ. Đường dây chính này đi suốt qua các khu vực cần cấp điện đến từng điểm thì rẽ nhánh. Những đồ dung điện có công suất cao thì đi một đường dây riêng biệt mỗi nhánh đều có khí cụ bảo vệ. GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG -8- http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN Ưu, nhược điểm: + Phương thức này đơn giản trong thi công, sử dụng ít dây và thiết bị bảo vệ nên chi phí kinh tế thấp.
+ Mạng điện dễ kiểm tra và sửa chữa. + Tuy nhiên do phân tán nhiều bảng điện nhánh nên ảnh hưởng đến yêu cầu về mỹ thuật của toàn bộ hệ thống điện. • Sơ đồ hình tia Đặc điểm : Đường điện chính sau công tơ và aptomat sẽ được phân ra thành nhiều nhánh khác nhau mỗi nhánh dẫn đến từng khu vực trong căn hộ. Trên mỗi đường dây nhánh đều phải đặt Aptomat riêng cho từng nhánh phù hợp với dòng điện chạy qua.
Ưu, nhược điểm : +Bảo vệ nhanh và có chọn lọc khi có sự cố chập mạch quá tải tránh gây hoả hoạn. + Sử dụng thuận tiện, dễ dàng kiểm tra, an toàn điện và đạt yêu cầu mỹ thuật. + Tuy nhiên phương thức đi dây này phải sử dụng nhiều dây và khí cụ điện nên chi phí kinh tế cao. GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG -9- http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN II.
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 1. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm. Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải không đổi hoặc thay đổi ít , phụ tải tính toán lấy bằng giá trị trung bình của ca phụ tải lớn nhất đó: Ptt=Pca=(Mca.W0)/Tca Trong đó : Mca: số lượng sản phẩm sản xuất trong 1 ca. Tca: thời gian của ca phụ tải lớn nhất (h) W0: suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm ( kWh/1 đơn vị sản phẩm) Ptt=(M.W0)/Tmax Trong đó : M: tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm.
Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h) 2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích.p0 Trong đó : F: diện tích bố trí nhóm hộ tiêu thụ (m2) p0: suất phụ tải trên 1 đơn vị diện tích sản xuất là 1m2(kW/m2) 3. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt (Pđ) và hệ số nhu cầu (Knc) Xác định: Lấy Pđ=Pđm n Ptt = k nc ∑ Pdmi i =1 Qtt = Ptt .tgϕ 2 2 Ptt S tt = Ptt + Qtt = cos ϕ 4. Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (Kmax) và công suất trung bình (Ptb) (phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq hay phương pháp sắp xếp biểu đồ) GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG - 10 - http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN n Ptt = k max .∑ Pdmi i =1 Qtt = Ptt .tgϕ Ptt S tt = P 2 tt + Q 2 tt = cos ϕ III.
Các phương pháp chọn tiết diện dây dẫn. Sau khi tính toán được phụ tải ta phải tính được loại dây và tiết diện dây sao cho phù hợp với mạng điện. Có 3 cách để tính tiết diện dây đó là : • Chọn tiết diện dây theo điều kiện phát nóng • Chọn tiết diện dây theo chỉ tiêu Jkt. • Chọn tiết diện dây theo tổn thất điện áp cho phép 1.
Chọn tiết diện dây theo điều kiện phát nóng. Phương pháp này áp dụng cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp và ánh sáng sinh hoạt. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và cáp thì vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây dẫn và cáp quá cao có thể làm cho chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ .Mặt khác, độ bền cơ học của kim loại cũng bị giảm xuống .Do vậy nhà chế tạo qui định đối với mỗi loại dây dẫn và cáp. Nhiệt độ cho phép của dây trần là θ cp = 70 0 C.
Nhiệt độ cho phép của dây bọc cách điện là : θ cp = 65 0 C. Nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường là : θ cp = 25 0 C. Khi thoả mãn các điều kiện trên thì Icp = [I] cp. Trong đó [I] cp là dòng điện lâu dài cho phép.
Với mỗi dòng điện lâu dài cho phép ứng với một tiết diện nhất định. * Khi nhiệt độ của môi trường khác nhiệt độ tiêu chuẩn ta tiến hành hiệu chỉnh - Dây dẫn. Biết nhiệt độ của môi trường tra bảng 2.10 phần phụ lục ta được K θ ( hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ). p Dòng điện thực tế trong dây dẫn là : Itt = 3.
cos ϕ GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG - 11 - http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN I tt Icp = Kθ Icp ≤ [I] cp .Từ [I] cp Tra bảng 2.55 trang 654 sách Cung cấp điện của Nguyễn Xuân Phú ta chọn được tiết diện dây - Dây cáp. Từ điện áp định mức tra bảng 3.9 phần phụ lục ta được θ ( nhiệt độ cho phép của cáp ) Từ θ và θ 1 (nhiệt độ môi trường ) tra bảng 2. Từ khoảng cách 2 khe của cáp tra bảng 2.13 ta được Kn. P Dòng điện phụ tải của mỗi cáp là : Itt = (n là số cáp ) n.
cos ϕ I tt Icp = K n .55 trang 654 sách Cung cấp điện của Nguyễn Xuân Phú ta chọn được tiết diện dây Kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. U dm Nếu ∆Utt ≤ [∆U] cp : Tiết diện dây chọn đúng. Nếu ∆Utt > [∆U] cp : Tăng tiết diện lên 1 cấp và kiểm tra lại cho đúng .Chọn tiết diện dây theo Jkt. Phương pháp này để chọn dây dẫn cho lưới có điện áp U ≥ 110 kV bởi vì trên lưới này không có thiết bị sử dụng trực tiếp đầu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nếu chọn dây theo Jkt sẽ có lợi về kinh tế, nghĩa là chi phí hàng năm thấp .Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp, nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn, cũng được chọn theo Jkt .Ta xét 2 trường hợp : Trường hợp 1 :Khi tiết diện thay đổi trên chiều dài đường dây.
GVHD: TRẦN VĂN CHƯƠNG - 12 - http://www.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN Xác định dòng điện truyền tải trên đường dây: S1 P1 Itt = = 3. cos ϕ Trong đó : P1, P2 …Pn công suất truyền tải trên các đoạn đường dây. cos ϕ 1, cos ϕ 2 …cos ϕ n hệ số công suất trên các đoạn đường dây. Căn cứ vào loại dây dẫn và Tmax tra bảng 3.10 ta được Jkt.
I tt Tính tiết diện dây dẫn F1 = (tiến hành qui chuẩn ). J kt Trường hợp 2 : Khi tiết diện không thay đổi trên suốt chiều dài đường dây.