Đặt vấn đề: Việc tính toán xác định công suất các phụ tải trong xã,công suất tổng của toàn xã là việc hết sức quan trọng. Dựa vào tính toán để đưa ra phương án thiết kế cung cấp điện tối ưu nhất, chọn các thiết bị cao áp như đường dây, trạm biến áp, dây dẫn hạ áp và các thiết bị khác. Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện. Xác định phụ tải điện quá lớn so với thực tế sẽ dẫn đến chọn thiết bị quá lớn làm tăng vốn đầu tư.
Xác định phụ tải điện quá nhỏ dẫn tới chọn thiết bị điện quá nhỏ sẽ gây quá tải gây cháy nổ hư hại công trình, làm mất điện. Xác định chính xác phụ tải điện là việc làm khó. Công trình điện thường phải được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán.
Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dùng để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện .Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện. Căn cứ vào lượng thông tin thu nhận được qua từng giai đoạn thiết kế để lựa chọn phương án thích hợp. Để tính toán công suất của toàn xã ta cần tính toán chi tiết công suất cho từng thôn, trạm xá, trường học, trạm bơm, ủy ban xã.1 Tính toán công suất cấp cho toàn xã Tổng công suất cần cung cấp cho toàn bộ xã là: Ptt xã = kdt.(ptt1+ptt2+ptt3+ptt4+ptttb+pttub+ptttx+pttth) Trong đó: - Ptt1 : Công suất cần cấp cho thôn 1 - Ptt2 : Công suất cần cấp cho thôn 2 - Ptt3 : Công suất cần cấp cho thôn 3 - Ptt4 : Công suất cần cấp cho thôn 4 - Ptttb : Công suất cần cấp cho trạm bơm - Pttub : Công suất cần cấp cho ủy ban - Ptttx : Công suất cần cấp cho trạm xã - Pttth : Công suất cần cấp cho trường học - kdt: Hệ số đồng thời của các phụ tải (xã có 8 phụ tải, chọn kdt = 0.1 Công suất cần cấp cho thôn 1 Thôn 1 có 150 hộ dân , do xã thuần nông thôn nên chọn: - Suất phụ tải cho 1 gia đình là :P0=500W/hộ = 0,5kW/hộ - Hệ số công suất cos𝜑 = 0,85 10 Ptt1 = P0.150 =75 kW (Trong đó :H- số hộ dân trong thôn) 𝑃𝑡𝑡1 75 Stt1 = = = 88,24 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,85 Qtt1 = √𝑆𝑡𝑡12 − 𝑃𝑡𝑡12 = √88,242 − 752 = 46,49 kVAr 2.2 Công suất cần cấp cho thôn 2 Thôn 2 có 260 hộ dân, do xã thuần nông thôn nên ta chon: - Suất phụ tải cho 1 gia đình là :P0=500W/hộ = 0,5kW/hộ - Hệ số công suất cos𝜑 = 0,85 Ptt2 = P0.260 =130 kW (Trong đó :H- số hộ dân trong thôn) 𝑃𝑡𝑡2 130 Stt2 = = = 152,94 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,85 Qtt2 = √𝑆𝑡𝑡22 − 𝑃𝑡𝑡22 = √152,942 − 1302 = 80,56 kVAr 2.3 Công suất cần cấp cho thôn 3 Thôn 3 có 400 hộ dân , do xã thuần nông thôn nên chọn: - Suất phụ tải cho 1 gia đình là :P0=500W/hộ = 0,5kW/hộ - Hệ số công suất cos𝜑 = 0,85 Ptt3 = P0.29 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,85 Qtt3 = √𝑆𝑡𝑡32 − 𝑃𝑡𝑡32 = √235,292 − 2002 = 123,94 kVAr 2.4 Công suất cần cấp cho thôn 4 Thôn 4 có 300 hộ dân , do xã thuần nông thôn nên chọn: - Suất phụ tải cho 1 gia đình là :P0=500W/hộ = 0,5kW/hộ - Hệ số công suất cos𝜑 = 0,85 Ptt4 = P0.300 =150 kW (Trong đó :H- số hộ dân trong thôn) 𝑃𝑡𝑡4 150 Stt4 = = = 176,47 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,85 Qtt4 = √𝑆𝑡𝑡42 − 𝑃𝑡𝑡42 = √176,472 − 1502 = 92,96 kVAr 11 2.5 Công suất cần cấp cho trạm bơm Trạm bơm có diện tích 10x6m,mỗi phòng 2 máy bơm 32kW cos𝜑 = 0,78 Có Ptttb= Pcs+Pdl - Pcs = P0.32 = 64 kW - Ptttb = 0,48+64 = 64,48 kW ∑𝑛 1 𝑃 .0,78 - Cos𝜑 = ∑𝑛 = =0,78 1𝑃 0,48+64 𝑃𝑡𝑡𝑡𝑏 64,48 - Stttb = = =82,67 kVA 𝒄𝒐𝒔𝝋 0,78 - Qtttb = √𝑆𝑡𝑡𝑡𝑏 2 − 𝑃𝑡𝑡𝑡𝑏 2 = √82,672 − 64,482 = 51,74 kVAr 2.6 Công suất cần cấp cho ủy ban Ủy ban xã gồm 4 tầng , mỗi tầng 4 phòng, diện tích 10x16m Là nơi làm việc của ban quản lý,hội trường và giả thiết sử dụng đèn tuýp và quạt nên ta chon Công suất chiếu P0 = 20W/m2 Hệ số công suất cos𝜑 = 0,8 Từ đó ta tính được - Pttub = 4.16 =51200 W= 51,2 kW 𝑃𝑡𝑡𝑢𝑏 51,2 - Sttub = = = 64 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,8 - Qttub = √𝑆𝑡𝑡𝑢𝑏 2 − 𝑃𝑡𝑡𝑢𝑏 2 = √642 − 51,22 = 38,4 kVAr 2.7 Công suất cần cấp cho trạm xá Trạm xá gồm 2 tầng , mỗi tầng 6 phòng , diện tích 10x16m Là nơi điện năng chỉ cần chiếu sáng và quạt. Thổi nấu dung than, củi.
Trạm xá chỉ làm nhiệm vụ sơ cứu, không chữa bệnh bằng các máy móc thiết bị y tế sử dụng điện năng nên ta chọn: - Suất chiếu sáng: P0= 13W/m2 ( cả chiếu sáng và quạt ) - Hệ số công suất: Cosφ = 0.8 ( sử dụng đèn tuýp và quạt ) Do đó ta tính được: Ptttx = 2.16 = 24960 W = 24,96 kW 𝑃 24,96 Stttx = 𝑡𝑡𝑡𝑥 = = 31,2 kVA 𝑐𝑜𝑠𝜑 0,8 Qtttx = √𝑆𝑡𝑡𝑡𝑥 2 − 𝑃𝑡𝑡𝑡𝑥 2 = √31,22 − 24,962 = 18,72 kVAr 12 2.8 Công suất cho trường học Trường học có công suất đặt là Sttth = 150kVA và cos𝜑 = 0,8 Do đó: Pttth = Sttth.0,8 = 120 kW Qttth = √𝑆𝑡𝑡𝑡ℎ2 − 𝑃𝑡𝑡𝑡ℎ2 = √1502 − 1202 = 90 kVAr Ta có bảng thống kê công suất tính toán các phụ tải trong xã: Phụ tải Ptt (kW) Stt (kVA) Qtt (kVAr) Cos𝜑 Thôn 1 75 88,24 46,49 0,85 Thôn 2 130 152,94 80,56 0,85 Thôn 3 200 235,29 123,94 0,85 Thôn 4 150 176,47 92,96 0,85 Trạm bơm 64,48 82,64 51,74 0,78 Ủy ban xã 51,2 64 38,4 0,8 Trạm xá 24,96 31,2 18,72 0,8 Trường học 120 150 90 0,8 Từ đó ta tính được công suất tính toán cần cấp cho toàn bộ xã Ptt xã = 0,8. Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 2.1 Yêu cầu Phương án cung cấp điện bao gồm những vấn đề: cấp điện áp, nguồn điện, sơ đồ nối dây, phương thức vận hành 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 an toàn tuyệt đối cho người vận hành trong mọi trạng thái vận hành. b) Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép. c) Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải.
d) Thuận tiện trong vận hành lắp ráp và sữa chữa. e) Có chỉ tiêu kinh tế hợp lý. 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. Những 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 2.2 Xây dựng phương án Phương án 1: Căn cứ vào trị số công suất tính toán cho từng khu vự và vị trí đặt mặt bằng địa lý , phương án 1 cấp điện cho xã như sau: - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 1: Chọn máy BA -100-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 2: Chọn máy BA – 180-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 3 : Chọn máy BA – 250-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 4: Chọn máy BA –180 – 10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho trạm xá, ủy ban Do có cùng hệ số công suất cos𝜑 = 0,8 nên ta tính được 14 S∑ =kdt.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho trường học Chọn máy BA – 180-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho trạm bơm Chọn máy BA – 100 – 10/0.4 do Đông anh chế tạo Kết quả chọn máy biến áp trong bảng 2-1 Khu vực Stt,(kV SđmB,(kVA) Số máy Tên Loại Giá tiền A) trạm trạm Thôn 1 88,24 100 1 T1 Bệt 122.000đ Trường 150 180 1 T4 Bệt 158.000đ học trạm xá,ủy 85,68 100 1 T5 Bệt 122.000đ ban Trạm bơm 82,64 100 1 T7 Bệt 122.1: Kết quả chọn MBA cho toàn xã PA1 15 Hình 2-1.
Sơ đồ bố trị trạm biến áp trung áp toàn xã PA1 Hình 2-2. Sơ đồ kích thước của mặt bằng bố trị trạm biến áp PA1 Các trạm biến áp đặt vào trung tâm của các khu vực sao cho bán kính cấp điện là nhỏ nhất ( l < 500m ). Vì điều kiện nông thôn cho phép, các trạm đều dùng loại trạm bệt, máy biến áp đặt trên bệ xi măng ngoài trời, tủ phân phối đặt trong nhà xây mái bằng, trạm có tường bao quanh. 16 Phía cao áp các trạm dùng cầu trì tự rơi và đặt chống sét van, phía hạ áp đặt tủ phân phối trong có áptômát tổng và các áptômát nhánh.4kV đi ra là đường dây trên không nên trong các tủ phân phối cho các khu vực đề được đặt chống sét van.
Sơ đồ nguyên lý mạng trung áp cấp điện cho xã nông nghiêp PA1 Phương án 2: Căn cứ vào trị số công suất tính toán cho từng khu vự và vị trí đặt mặt bằng địa lý , phương án 2 cấp điện cho xã như sau: - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 1: Chọn máy BA -100-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 2: Chọn máy BA – 180-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 3 : Chọn máy BA – 250-10/0.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho thôn 4 : Chọn máy BA –180 – 10/0.4 do Đông anh chế tạo 17 - Đặt 1 trạm biến áp cho trạm xá, trường học và ủy ban xã: Do có cùng hệ số công suất Cos𝜑= 0.8 nên ta tính được S∑=kđt.4 do Đông anh chế tạo - Đặt 1 trạm biến áp cho trạm bơm : Chọn máy BA – 100 - 10/0.