BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO TẦNG CBHD Giảng viên Phạm Trung Hiếu Hà Nội – Năm 2022 ĐỀ TÀI SỐ 34 “THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO TẦNG” NỘI DUNG Một chung cư cao tầng gồm 30 tầng +Tầng 1, gồm nhà để xe diện tích 40x60m2, phòng máy bơm gồm có 2 máy, một máy chính 30kw, một máy dự phòng 15kw, phòng kỹ thuật đặt các tủ điện lấy điện từ trạm biến áp vào và lấy điện từ một máy phát d.
Xác định các tham số chế độ của mạng điện : U, P, A, U 2
6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha),
Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos φ2= 0,95
Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện
1 Xác định phụ tải tính toán của tòa nhà 2
2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 2
3 Lựa chọn phương án tối ưu 2
4 Lựa chọn thiết bị điện của phương án tối ưu: 2
5 Xác định các tham số chế độ của mạng điện : U, P, A, U 2 2
6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha), 2
7 Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos φ2= 0,95 2
8.Thiết kế chiếu sáng cho một phòng điển hình 2
1 Sơ đồ mặt bằng của mạng điện 2
2 Sơ đồ hai phương án – bảng chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật 2
3 Sơ đồ nguyên lý phương án tối ưu toàn mạng điện 2
CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN KHU CHUNG CƯ 6
1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán: 8
1.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu: 8
1.2.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dán g của đồ thị phụ tải và công suất trung bình: 8
1.2.3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khái giá trị trung bình: 8
1.2.4 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại: 8
1.2.5 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm: 9
1.2.6 Phương pháp xác định PTTT theo suất chiếu sán g trên đơn vị diện tích: 9
1.2.7 Phương pháp tính trực tiếp: 9
1.3 Xác định phụ tải tính toán 12
1.3.1 Phụ tải tính toán của tầng 1: 12
1.3.2 Phụ tải tính toán của tầng 2: 14
1.3.3 Phụ tải tính toán cho tầng 3: 15
1.3.4 Phụ tải tính toán cho cả khu căn hộ 16
1.3.5 Phụ tải chiếu sáng khu vực hành lang và cầu thang: 17
1.3.6 Phụ tải tính toán của thang máy : 18
1.4 Xác định phụ tải của toàn bộ chung cư: 18
1.5 Dự báo phụ tải điện: 19
Chương 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 20
2.1 Các phương án cung cấp điện 20
2.2 Chọn phương án cung cấp điện 22
CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀTHIẾT BỊ PHÂN PHỐI, BẢO VỆ CHO TÒA NHÀ 23
3.1.1 Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát: 23
3.1.2 Thiết kế trạm biến áp cho khu nhà : 24
3.2 Chọn thiết bị phân phối 25
3.2.1 Chọn cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối: 25
3.2.2 Lựa chọn dây dẫn từ tủ phân phối đặt tại trạm biến áp đến tủ của các tầng khu căn hộ: 26
3.2.3 Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tầng cấp tới các căn hộ: 27
3.2.4 Lựa chọn thanh dẫn cho tủ điện: 27
3.3 Chọn thiết bị bảo vệ 28
3.3.1 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 1 28
3.3.2 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 2 28
3.3.3 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 3 20 29
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CHO MẠNG ĐIỆN 30
4.1 Lựa chọn phương án nối dây 30
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 32
5.1 Mục đích, ý nghĩa của việc nối đất: 32
5.2 Tính toán nối đất cho trạm biến áp: 33
CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 36
6.1 Ý nghĩa của việc chọn bù công suất phản kháng 36
6.2 Các biện pháp bù công suất phản kháng 36
6.2.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng 36
6.3 Các thiết bị bù trong hệ thống cung cấp điện 37
6.4 Tiến hành bù công suất phản kháng 38
6.4.1 Xác định dung lượng bù 38
6.4.3 Tính toán dung lượng bù 38
6.5 Đánh giá hiệu quả bù công suất phản kháng 38
Trong quá trình xây dựng và đổi mới đất nước, ngành công nghiệp điện đóng vai trò quan trọng, vì điện năng là nguồn năng lượng thiết yếu trong hầu hết các lĩnh vực Khi hình thành khu công nghiệp, nhà máy hoặc khu dân cư mới, ưu tiên hàng đầu là thiết lập hệ thống cung cấp điện nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của khu vực.
Trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại hóa, ngành công nghiệp Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với nhiều tòa nhà chung cư và cao tầng được xây dựng Điều này đòi hỏi một hệ thống cung cấp điện được thiết kế và xây dựng đồng bộ Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này, chúng em đã chọn đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà chung cư 30 tầng trong đồ án môn học Qua quá trình thực hiện, chúng em đã hiểu rõ hơn về vai trò thiết yếu của hệ thống điện trong các công trình chung cư Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Trung Hiếu, chúng em đã hoàn thành đồ án, mặc dù vẫn còn một số sai sót do hạn chế về kiến thức Chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô giáo để hoàn thiện hơn bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN KHU CHUNG CƯ
Giới thiệu chung
Khu chung cư là môi trường sống của cộng đồng, do đó, việc đảm bảo cung cấp điện an toàn và ổn định là yếu tố quan trọng giúp nâng cao chất lượng cuộc sống cho cư dân.
Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu chung cư cao cấp 30 tầng, cần tính toán tổng công suất tiêu thụ điện để lựa chọn dung lượng máy biến áp, máy phát điện và thiết bị bảo vệ hợp lý Bước đầu tiên trong thiết kế là thống kê các số liệu cần thiết, khảo sát phụ tải từng phòng để xác định phụ tải tính toán cho từng tầng và toàn bộ tòa nhà Từ đó, người thiết kế có thể lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu, xác định công suất máy biến áp, tính toán tiết diện dây dẫn và các thiết bị bảo vệ, đảm bảo kỹ thuật, an toàn, mỹ quan và tính kinh tế cho toàn bộ hệ thống.
Khu chung cư: bao gồm 30 tầng, trong đó có các tầng như:
Tầng 1 của công trình bao gồm nhà để xe với diện tích 40x60m2, phòng máy bơm được trang bị hai máy: một máy chính công suất 30kw và một máy dự phòng 15kw Ngoài ra, còn có phòng kỹ thuật chứa các tủ điện, nơi kết nối điện từ trạm biến áp và máy phát dự phòng 320KVA.
+Tầng 2 : siêu thị diện tích 50x70m2, công suất điều hòa 150kw
+Tầng 3- 30 là chung cư, một tầng có 10 căn hộ, mỗi căn hộ có 1 phòng khách 18m2, 2 phòng ngủ 15m2, 1 phòng bếp 10m2, 2 phòng vệ sinh
6m2, công suất hành lang của tầng 5% công suất 1 tầng
+Thang máy gồm 2 buồng công suất 35kw
+Nguồn điện được lấy từ điểm đấu 22kV bên ngoài tòa nhà, rãnh cáp ngầm dẫn vào phòng kỹ thuật dài 160m.
Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một công trình, bước đầu tiên là xác định phụ tải điện Tùy thuộc vào quy mô của công trình, phụ tải điện cần được tính toán dựa trên nhu cầu thực tế và khả năng phát triển trong tương lai, có thể từ 5 đến 10 năm hoặc lâu hơn Do đó, việc xác định phụ tải điện là một bài toán quan trọng liên quan đến cả phụ tải ngắn hạn và dài hạn.
Các nhà thiết kế thường chú trọng đến các phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn, trong khi dự báo phụ tải dài hạn lại là một vấn đề phức tạp và quan trọng Do đó, ít khi được quan tâm đúng mức, và nếu có, chỉ được đề cập đến một số phương hướng chính.
Dự báo phụ tải ngắn hạn là quá trình xác định phụ tải của công trình ngay sau khi đi vào vận hành, thường gọi là phụ tải tính toán Phụ tải tính toán đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như máy biến áp, dây dẫn, và các thiết bị bảo vệ Nó còn ảnh hưởng đến việc tính toán tổn thất công suất, điện năng và điện áp, cũng như lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Yếu tố ảnh hưởng đến phụ tải tính toán bao gồm công suất, số lượng, chế độ làm việc của thiết bị, và phương thức vận hành hệ thống Nếu phụ tải tính toán thấp hơn thực tế, thiết bị sẽ giảm tuổi thọ và có nguy cơ gây sự cố; ngược lại, nếu cao hơn, sẽ dẫn đến lãng phí vốn đầu tư và tăng tổn thất Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán, chưa có phương pháp nào hoàn thiện Các phương pháp đáng tin cậy thường phức tạp và yêu cầu nhiều thông tin, trong khi các phương pháp đơn giản lại cho kết quả không chính xác.
Các phương pháp tính phụ tải dựng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện như sau:
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
1.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:
Trong đó: knc- hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật.
Pđ - công suất đặt của thiết bị.
1.2.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dán g của đồ thị phụ tải và công suất trung bình:
Trong đó: khd - hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật.
Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc những thiết bị, (kW).
A t 1.2.3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khái giá trị trung bình:
Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc những thiết bị, (kW).
- độ lệch của đồ thị phụ tải khái giá trị trung bình.
- hệ số tán xạ của .
1.2.4 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại:
P tt = k max P tb = k max k sd P đ
Ptb là công suất trung bình của thiết bị, đo bằng kilowatt (kW) Hệ số cực đại kmax được xác định thông qua mối quan hệ Kmax = f(nhq, ksd), trong đó ksd là hệ số sử dụng, cũng được tra cứu trong sổ tay kỹ thuật Ngoài ra, nhq là số thiết bị dựng điện hiệu quả, đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán công suất.
Pđ - công suất đặt của thiết bị, (kW).
1.2.5 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm:
Trong đó: a0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, (kWh/đvsp).
M - số sản phẩm sản xuất được trong một năm.
Tmax - thêi gian sử dụng công suất lớn nhất, (h).
1.2.6 Phương pháp xác định PTTT theo suất chiếu sán g trên đơn vị diện tích:
Trong đó: p0 - suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, (W/m 2 ).
F - diện tích bố trí thiết bị, (m 2 ).
1.2.7 Phương pháp tính trực tiếp:
Trong số các phương pháp, phương pháp 1, 5 và 6 dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT, mang lại kết quả gần đúng nhưng đơn giản và tiện lợi Ngược lại, các phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất thống kê, mặc dù cho kết quả chính xác hơn nhờ xem xét nhiều yếu tố, nhưng yêu cầu khối lượng tính toán lớn và phức tạp.
Tùy thuộc vào yêu cầu tính toán và thông tin về phụ tải, người thiết kế có thể chọn phương pháp phù hợp để xác định PTTT Trong đồ án này, với khu nhà chung cư, dựa trên mặt bằng kiến trúc và công năng sử dụng của căn hộ, chúng tôi xác định các thiết bị điện cần thiết cho tòa nhà.
Đối với các công trình nhà ở cao tầng, phụ tải tính toán cho toàn bộ các căn hộ được xác định theo công thức P CH.
Pch: công suất phụ tải tính toán (KW) cho mỗi căn hộ xác định theo bảng 1 n: số căn hộ trong ngôi nhà.
Bảng 1 Suất phụ tải tính toán của căn hộ. Đặc điểm căn hộ Suất phụ tải tính toán (KW) khi số căn hộ
Có các loại bếp khác
1,12 1,02 b Phụ tải tính toán cho nhà ở (gồm phụ tải tính toán các căn hộ và các thiết bị điện lực) P NO tính theo công thức:
PĐL: phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực trong nhà, (KW) c Phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực (KW) được tính như sau:
Đối với các động cơ điện sử dụng trong máy bơm, thiết bị thông gió, cấp nhiệt và các thiết bị vệ sinh khác, cần tính tổng công suất đặt với hệ số công suất là 0,8 và áp dụng hệ số yêu cầu phù hợp.
1 - khi số động cơ điện từ 1 đến 3
0,8 - khi số động cơ điện lớn hơn 3
** Với các thang máy tính theo công thức:
PT: phụ tải tính toán của các thang máy (KW) nT: số lượng các thang máy.
Pni: công suất đặt của các động cơ điện của thang máy (KW).
Pgi: công suất lực húm điện từ của các khí cô điều khiển và các đốn điện trong thang máy.
Pv: hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lý lịch máy.
Kc: hệ số yêu cầu, với nhà ở xác định theo bảng 2, với công trình công cộng theo các trị số sau đây:
Số thang máy đặt trong nhà Hệ số Kc
1 0,9 0,80,6 Bảng 2: Hệ số yêu cầu với nhà có thang má:
Hệ số yêu cầu khi số thang máy
Khi xác định phụ tải tính toán, không cần tính công suất của các động cơ điện dự phòng, trừ khi chọn khí cụ bảo vệ và mặt cắt dây dẫn Đối với các động cơ điện trong thiết bị chữa cháy, hệ số yêu cầu được lấy bằng 1, không giới hạn số lượng động cơ Hệ số công suất tính toán cho lưới điện nhà ở thường dao động từ 0,80 đến 0,85 Trong thiết kế lưới điện cho nhóm chiếu sáng công trình công cộng, cần chú ý đến các yếu tố cụ thể để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Khách sạn, ký túc xá và các phòng chung như gian cầu thang, tầng hầm, tầng giáp mái cần được tính toán phụ tải theo kỹ thuật chiếu sáng với hệ số yêu cầu bằng 1 Bên cạnh đó, các phòng không sử dụng để ở như cửa hàng, gian hàng, kho, xưởng và các dịch vụ sinh hoạt cũng phải được xem xét trong việc tính toán phụ tải cho lưới điện cung cấp cho các ổ cắm điện.
Khi không có số liệu về các thiết bị điện được cấp điện cho các ổ cắm, P0C sẽ được tính cho mạng điện có hai nhóm trở lên, bao gồm nhóm chiếu sáng và nhóm ổ cắm, theo công thức cụ thể.
P 0C = 300.n (W) Trong đó: n: số lượng ổ cắm điện.
Xác định phụ tải tính toán
1.3.1 Phụ tải tính toán của tầng 1:
Mặt bằng tầng 1 bao gồm các chức năng như: Khu vực nhà để xe, phòng kỹ thuật điện, phòng kỹ thuật nước
Khu nhà để xe (diện tích 40x60$00m2)
Dựa vào bảng 1.9 trang 230 sách giáo trình cung cấp điện của trường đại học công nghiệp hà nội, ta có phụ tải trung bình của gara là p0 = 10 - 15 W/m 2 , và Ksd 0,8.
Chọn P0W/m 2 , từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán của gara là :
- Công suất tính toán phản kháng của gara là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QG = PG tg = 19.2 0,75 = 14.4 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của gara là:
Phòng kĩ thuật điện: diện tích F = 6x 6,5 m 2 , P0 = 20, Ksd= 0,9.
- Công suất tính toán của phòng kĩ thuật điện là:
- Công suất tính toán phản kháng của phòng kĩ thuật điện là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QĐ = PĐ tg = 0,72.0,75 = 0,54 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của phòng kĩ thuật điện là:
- Công suất tính toán tác dụng của hệ thống máy bơm là:
Trong tòa nhà có: một bơm chính có P = 30 kW và một bơm phụ có
PB = KNC (PT1.n1 + PT2.n2) Trong đó:
PT1, PT2: công suất đặt của máy bơm
KNC: hệ số nhu cầu (lấy KNC= 0,8) n1, n2: số máy bơm
- Công suất tính toán phản kháng của hệ thống máy bơm là :
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QB = PB tg = 36 0,75 = 27 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của hệ thống máy bơm là :
- Công suất tính toán tác dụng của tầng 1 là:
PT1 = PG + PĐ + PB = 19,2 + 0,72 + 36= 55,92 kW
- Công suất tính toán phản kháng của tầng 1 là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QT1 = PT1 tg = 55.92 0,75 = 41,94 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của tầng 1 là:
1.3.2 Phụ tải tính toán của tầng 2:
Tầng 2 của tòa nhà là siêu thị bao gồm khu thương mại, dịch vụ, khu vực này có diện tích 3500m 2 Ngoài ra tầng này cũng có các phòng chức năng khác như: phòng trực, phòng quản lý Dựa vào bảng 1.6 trang 229 sách giáo trình cung cấp điện của trường đại học công nghiệp hà nội, ta có phụ tải sinh hoạt trung bình siêu thị là p0 = 20 - 27W/m 2 , và Ksd= 0,9
Chọn P0 = 20 W/m 2 , từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán chưa kể điều hòa là:
PTT = k sd p 0.F = 0,9.20.3500 = 63000 W = 63 kW Theo đầu bài ta có công suất điều hòa là 150 Kw, do vậy tổng công suất tính toán của tầng2 là: PT2 = 63 + 150 !3kW
- Công suất tính toán phản kháng của tầng 2 là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QT2 = PT2 tg = 213 0,75 = 159,75 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của tầng 2 là:
1.3.3 Phụ tải tính toán cho tầng 3:
Tầng 3 đến tầng 30 của chung cư có thiết kế mặt bằng giống nhau, vì vậy chỉ cần xem xét tầng 3 để tính toán Tầng 3 bao gồm 10 căn hộ, từ đó có thể xác định công suất tính toán cho toàn bộ tòa nhà.
Để tính toán công suất của toàn bộ tòa chung cư, trước tiên cần xác định công suất của một căn hộ Dưới đây là các bước cụ thể để tính công suất của một tầng và toàn bộ chung cư.
1.3.3.1 Phụ tải tính toán của căn hộ
Diện tích căn hộ được tính là 70 m², với phụ tải sinh hoạt trung bình dao động từ 19 đến 32 W/m² theo bảng 1.6 trong sách giáo trình cung cấp điện của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
Chọn P0 = 25W/m 2 , Từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán tác dụng là :
- Công suất tính toán phản kháng của 1 căn hộ là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QCH = PCH tg= 1,4 0,75 = 1,05 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của 1 căn hộ là:
1.3.3.2 Phụ tải tính toán cho tầng 3:
Vì một tầng có 10 căn hộ nên
- Công suất tính toán tác dụng của tầng 3 là:
Với 10 căn hộ 1 tầng chọn KNC= 0,8
- Công suất tính toán phản kháng của tầng 3 là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QT3 = PT3 tg= 11,2 0,75 = 8,4 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của tầng 3 là:
1.3.4 Phụ tải tính toán cho cả khu căn hộ
Từ tầng 3 đến tầng 30 của tòa nhà có công năng giống nhau nên tính toán công suất của tầng 3 chính là công suất điển hình của khu căn hộ.
- Công suất tính toán tác dụng của phụ tải khu căn hộ là:
PT3: Công suất tính toán tác dụng của tầng 3 (kW) n: số tầng (n= 28)
KNC: hệ số nhu cầu (KNC= 0,7)
- Công suất tính toán phản kháng của phụ tải khu căn hộ là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QT3 T30 = PT3 T30 tg = 219,52 0,75 = 164,64 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của phụ tải khu căn hộ là:
1.3.5 Phụ tải chiếu sáng khu vực hành lang và cầu thang:
Theo đầu đề bài toán ta đã biết công suất chiếu sáng hành lang của tầng bằng 5% của một tầng:
- Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng hành lang tầng
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
- Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sán g hành lang tầng 3 là:
- Hành lang từ tầng 3 -30 giống nhau lên ta có công suất tính toán phụ tải tính toán của hanh lang của toàn bộ chung cư:
- Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sán g hành lang:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
- Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sán g hành lang là:
Để đảm bảo chiếu sáng hiệu quả cho cầu thang, tại các chiếu nghỉ và sảnh thang, cần lắp đặt một bóng downlight compact công suất 20W cho mỗi bóng Với 2 cầu thang bộ trong tòa nhà, tổng số bóng đèn cần thiết cho việc chiếu sáng cầu thang là 120 bóng.
- Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng cầu thang là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QCT = PCT tg = 2,4 0,75 = 1,8 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sán g cầu thang là:
1.3.6 Phụ tải tính toán của thang máy :
* Công suất tính toán tác dụng của thang máy là:
PTM = PT.KNC.n Trong đó :
PT: công suất đặt của 1 thang máy
KNC : hệ số nhu cầu(lấy KNC= 0,8) n : số thang máy
- Công suất tính toán phản kháng của thang máy là:
Tra tài liệu cung cấp điện ta có cos = 0,8
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QTM = PTM tg = 56 0,75 = 42 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của thang máy là:
Xác định phụ tải của toàn bộ chung cư
Công suất tính toán của chung cư là tổng công suất của phụ tải ưu tiên và không ưu tiên
- Công suất tính toán tác dụng của chung cư là:
PCC = PT1 + PT2 + PT3 30 + PHL + PCT + PTM
- Công suất tính toán phản kháng của chung cư là:
Với cos = 0,8 ta có tg = 0,75
Vậy: QCC = PCC tg = 562,52 0,75 = 421,89 KVAr
- Công suất tính toán toàn phần của chung cư là:
Dự báo phụ tải điện
Chung cư là nơi cư trú của các hộ gia đình có thu nhập ổn định và vừa phải, vì vậy trong tương lai, sẽ có sự gia tăng phụ tải nhằm đáp ứng nhu cầu sống ngày càng cao của cư dân.
Vì vậy ta phải tính thêm phụ tải dự phòng cho phát triển.
Lấy hệ số vượt trước K = 0,2
- Công suất dành cho dự phòng là:
Sdp = SCC.K = 703,15 0,2 = 140,63 KVA Vậy công suất tính toán toàn phần có tính đến dự phòng của đơn chung cư là:
CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
Các phương án cung cấp điện
Dựa vào mặt bằng kiến trúc của công trình, có thể đề xuất nhiều phương án cung cấp điện khác nhau Tuy nhiên, một phương án hợp lý cần phải đáp ứng các yêu cầu đã được xác định trước.
- Vốn đầu tư xây dựng và phí tổn hàng năm thấp.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao.
- An toàn tiện lợi cho vận hành và sửa chữa.
Khi chúng ta cung cấp điện cho một khu nhà cao tầng thì phương án cung cấp điện bao gồm những vấn đề chính sau:
Vị trí đặt trạm biến áp là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và khai thác hệ thống cung cấp điện Để xác định phương án cung cấp điện hợp lý, cần khảo sát toàn bộ mặt bằng thực địa của khu nhà cao tầng cùng các dữ liệu liên quan đến thi công Việc đưa ra các phương án cung cấp điện sẽ giúp so sánh và chọn lựa phương án tối ưu nhất cho quá trình thi công.
- Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:
1 Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu; gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế.
2 Số lượng máy biến áp đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt, chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho vận hành Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 máy biến áp, hộ loại III có thể chỉ đặt 1 máy biến áp.
Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất của khu nhà ta đưa ra các phương án cung cấp điện sau:
Đặt một trạm biến áp với một máy biến áp phục vụ toàn bộ khu chung cư, đồng thời lắp đặt máy phát điện dự phòng tại vị trí này để thuận tiện cho việc vận hành Phương án này được chọn vì nó gần tâm phụ tải, thuận lợi cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành và sửa chữa Khi xảy ra sự cố với máy biến áp hoặc máy phát, việc khắc phục sẽ dễ dàng hơn và không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống Vị trí trạm biến áp cũng được xác định gần tâm phụ tải và đảm bảo tính mỹ quan cho khu vực.
Điện được lấy từ trạm biến áp và phân phối qua các nhánh, mỗi nhánh có khả năng cung cấp điện cho một hoặc nhiều tầng Khi cấp điện cho nhiều tầng, các nhánh sẽ được chia nhỏ để đảm bảo phân phối hợp lý Sơ đồ phân phối điện này được thể hiện rõ ràng trong tài liệu.
Chọn phương án cung cấp điện
Với 2 phương án này, em xin chọn phương án 1 để cấp điện cho chung cư cao tầng. Ưu điểm của phương pháp này:
- Các phụ tải có thể làm việc độc lập
- Khi xẩy ra sự cố ở 1 phụ tải thì các phụ tải khác sẽ hoạt đụng sẽ hoạt động bình thường không bị mất điện.
- Khi bố trí và lắp đặt dây dẫn
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀTHIẾT BỊ PHÂN PHỐI, BẢO VỆ CHO TÒA NHÀ
Chọn máy biến áp
3.1.1 Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát:
Trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, giúp biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác Các TBA, trạm phân phối, đường dây tải điện và nhà máy điện tạo thành một hệ thống thống nhất để truyền tải điện năng hiệu quả.
Dung lượng máy biến áp, vị trí lắp đặt, số lượng và phương thức vận hành của trạm biến áp (TBA) có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Do đó, việc lựa chọn dung lượng của các TBA cần được xem xét kỹ lưỡng, đồng thời phải gắn liền với phương án cung cấp điện phù hợp.
Dung lượng và các tham số của máy biến áp phụ thuộc vào tải của nó, cấp điện áp của mạng điện và phương thức vận hành Việc xác định đúng các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của máy biến áp trong hệ thống điện.
Vì thế, để lựa chọn được TBA tốt nhất ta phải dựa trên những yếu tố cơ bản sau:
*An toàn và liên tục cấp điện.
* Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất.
- Dung lượng máy biến áp cấp cho chung cư được chọn theo điều kiện( trạm một máy):
SđmBA là công suất định mức của máy biến áp
Stt là công suất tính toán của phụ tải cần cấp điện
Trong bảng PL2.2 về hệ thống cung cấp điện, chúng ta đã lựa chọn máy biến áp có công suất định mức 750 KVA, được sản xuất bởi Công ty Thiết Bị Điện Đông Anh, do không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.
Bảng thông số kỹ thuật của máy biến áp.
Công suất KVA Điện áp KV ΔPP 0 ,W ΔPP N ,W UN, %
Máy phát điện cần có dung lượng 320 KVA để cung cấp cho phụ tải, với thông số kỹ thuật Sđm = 320 KVA, tần số f = 50 Hz và điện áp Uđm = 400V Để chuyển đổi nguồn điện từ lưới sang máy phát, sử dụng tủ chuyển nguồn tự động ATS.
3.1.2 Thiết kế trạm biến áp cho khu nhà : a Sơ bộ về các loại trạm biến áp:
Kết cấu của trạm biến áp được xác định bởi công suất của trạm, số lượng đường dây vào và ra, cũng như tầm quan trọng của phụ tải.
Trạm biến áp có thể được phân loại thành các dạng như trạm trọn bộ, trạm treo, trạm bệt và trạm kớn Việc lựa chọn kiểu trạm phù hợp cần dựa vào các yếu tố như điều kiện đất đai, môi trường, mỹ quan và kinh phí của từng công trình cũng như nhu cầu của khách hàng.
Trạm trọn bộ là một hệ thống đã được chế tạo và lắp đặt hoàn chỉnh, bao gồm các phần tử như biến áp, thiết bị trung áp và hạ áp, tất cả được bố trí trong một container lớn với ba khoang riêng biệt: khoang biến áp, khoang hạ áp và khoang trung áp Với thiết kế an toàn, chắc chắn và gọn nhẹ, trạm trọn bộ đảm bảo rằng các thiết bị cao áp được cách điện hiệu quả.
Trạm SF6 không yêu cầu bảo trì, là lựa chọn lý tưởng cho khách hàng có vốn đầu tư lớn và điều kiện đất đai hạn chế Nó đáp ứng các tiêu chuẩn cao về mỹ quan, phù hợp cho các địa điểm như đại sứ quán, khách sạn sang trọng, khu văn phòng đại diện và nhà khách chính phủ.
Trạm treo là loại trạm điện mà tất cả thiết bị như máy biến áp và hệ thống trung áp, hạ áp được lắp đặt hoàn toàn trên cột Tủ hạ áp có thể được bố trí trên cột hoặc trong buồng phân phối xây dựng dưới đất, tùy thuộc vào điều kiện đất đai và nhu cầu của khách hàng Với ưu điểm tiết kiệm diện tích, trạm treo thường được sử dụng cho các trạm công cộng tại đô thị và các cơ quan.
Trạm bệt (trạm cột) là loại trạm phổ biến trong các khu vực nông thôn hoặc cơ quan với điều kiện đất đai thuận lợi Thiết bị trung áp được lắp đặt trên cột, trong khi máy biến áp được đặt trên bệ xi măng dưới đất và tủ phân phối hạ áp nằm trong nhà mái bằng Xung quanh trạm được xây dựng tường cao 2m với cửa sắt khóa chắc chắn Ngoài ra, cần có cửa thông gió bên trong có lưới mắt cáo để ngăn chặn sự xâm nhập của chim, chuột và rắn.
* Trạm kớn (trạm trong nhà, trạm xây): Được dựng ở những nơi cần an toàn, những nơi nhiều khỳi bụi, hỳa chất ăn mũn v.v Trạm thường được bố trí thành
Trạm biến áp có thể được thiết kế với 3 phòng: phòng trung áp chứa thiết bị trung áp, phòng máy biến áp và phòng hạ áp cho thiết bị phân phối hạ áp Trong một số trường hợp, máy biến áp và thiết bị trung áp có thể được đặt chung trong một phòng với lưới ngăn cách Đối với trạm có 2 máy biến áp, có thể bố trí 3 hoặc 4 phòng Ngoài ra, cần thiết kế hố dầu sự cố và lắp đặt cửa thông gió cho các phòng máy và phòng trung áp, hạ áp; cửa thông gió phải có lưới chắn để ngăn chặn chim và chuột.
Để tối ưu hóa mỹ quan và hiệu quả kinh tế trong khu chung cư, chúng ta lựa chọn trạm biến áp kiểu kớn với 6 buồng Các buồng được phân chia rõ ràng: buồng trung áp chứa thiết bị trung áp, buồng máy biến áp lắp đặt máy biến áp, buồng hạ áp dành cho thiết bị hạ áp, và buồng máy phát.
Chọn thiết bị phân phối
3.2.1 Chọn cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối:
Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Khi dòng điện chạy qua dây cáp, vật dẫn sẽ sinh nhiệt, và nếu nhiệt độ quá cao, có thể gây hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ của dây cáp Ngoài ra, độ bền cơ học của kim loại dẫn điện cũng bị ảnh hưởng Do đó, các nhà sản xuất quy định nhiệt độ tối đa cho từng loại dây cáp.
Do đó dây cáp được chọn phải thoả mãn điều kiện sau: k Icp> Ilv.max
Ilv.max là dòng điện làm việc cực đại của dây dẫn:
;Icp: dòng điện cho phép ứng với dây cáp đã chọn. k: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.
* Dòng điện làm việc cực đại của TBA là:
√ 3 0,4 82,5 (A) Với Sđm: Công suất định mức của máy biến áp cung cấp cho chung cư. Tiết diện kinh tế của dây dẫn:
F = I lvmax J kt = 1082,5 2.1 = 515.47(mm²) Dựa vào điều kiện k Icp > Ilv.max, theo PL 4.28 trong tài liệu hệ thống cung cấp điện, chúng ta đã chọn cáp đồng một lõi do hãng LENS sản xuất với các thông số kỹ thuật phù hợp.
3.2.2 Lựa chọn dây dẫn từ tủ phân phối đặt tại trạm biến áp đến tủ của các tầng khu căn hộ:
Khi chọn dây dẫn từ tủ phân phối tại trạm biến áp đến tủ điện cấp cho tủ, cần tuân thủ các tiêu chí kỹ thuật Đối với mạng hạ áp, việc lựa chọn dây dẫn phải dựa trên điều kiện phát nóng cho phép để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
Trong đó: K1 là hệ số kể đến mụi trường, chọn K1 = 1.
K2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rúnh có nhiều cáp, chọn K2 = 0,9.
Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện K2 Icp> Itt
Dòng điện tính toán là:
Dựa trên điều kiện k Icp > Ilv.max, chúng tôi đã tham khảo tài liệu PL 4.28 về hệ thống cung cấp điện và lựa chọn cáp đồng một lõi do hãng LENS sản xuất với các thông số kỹ thuật phù hợp.
3.2.3 Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tầng cấp tới các căn hộ:
Khi cấp điện cho các phòng, theo quy định, điện áp được sử dụng là 220V cho từng phòng Do đó, việc lựa chọn dây dẫn cấp điện cần được tính toán dựa trên điện áp pha 220V.
Tính chọn dây dẫn từ Aptomat nhán h cấp cho căn hộ Với mạng hạ áp ta chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép.
Trong đó: K1 là hệ số kể đến mụi trườn, chọn K1 = 1.
K2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rúnh có nhiều cáp, chọn K2 = 1.
Dòng điện tính toán căn hộ:
Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện Icp> Itt
Căn cứ vào dòng điện tính toán của các căn hộ ta chọn tiết diện dây cấp tới các căn hộ.
Trong tài liệu Thiết kế cấp điện PL V.12, chúng ta lựa chọn cáp ruột đồng 2 lõi do hãng Lens sản xuất, với cách điện được làm từ giấy tẩm nhựa thông và nhựa không cháy.
3.2.4 Lựa chọn thanh dẫn cho tủ điện:
Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng
ICP là dòng điện cho phépcủa thanh dẫn.
ICPTH là dòng điện cho phép thanh dẫn khi nhiệt độ thanh dẫn là
Khi thanh dẫn đặt đứng ở nhiệt độ 70°C và môi trường xung quanh có nhiệt độ 25°C, hệ số hiệu chỉnh k1 là 0,95 cho trường hợp thanh dẫn nằm ngang Đối với thanh dẫn được ghép từ nhiều thanh, hệ số hiệu chỉnh k2 sẽ bằng 1 nếu thanh dẫn nằm trên không Hệ số hiệu chỉnh k3 được áp dụng dựa trên nhiệt độ môi trường xung quanh.
Như đã tính ở phần trên ta có dòng điện tính toán là: 254.61A
Tra sổ tay lựa chọn thiết bị Hồng Quang ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước 95mm2 Có Icp&3A do DELTA chế tạo
Chọn thiết bị bảo vệ
3.3.1 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 1
Dòng điện lớn nhất qua Aptomat tổng tầng 1 là:
Dựa vào tính toán ở trên ta lựa chọn aptomat :
3.3.2 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 2
Dòng điện lớn nhất qua Aptomat tổng tầng 2 là:
Dựa vào tính toán ở trên ta lựa chọn aptomat
3.3.3 Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 3 30
Vì các tầng có công suất tính toán toàn phần giống nhau nên ta tính cho 1 tầng đặc trưng :
Aptomat tổng cấp cho tầng 3
Dòng điện lớn nhất qua Aptomat tổng là:
Dòng điện lớn nhất qua Aptomat căn hộ là:
Từ đây ta lựa chọn aptomat:
XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ CHO MẠNG ĐIỆN
Lựa chọn phương án nối dây
* Ta lựa chọn phương án 2: Lấy điện từ trạm biến áp rồi rẽ nhán h, mỗi nhán h có thể cấp điện cho 1 tầng hay nhiều tầng.
Ta có công suất tính toán của khu chung cư :
P TC = 448 Kw, Q TC = 336 KVAr, S TC = 560 KVA.
Tổn thất trên đương dây từ nguồn đến máy biến áp (có chiều dài 160m)
Dòng điện tính toán chạy trên mỗi đường dây.
Tiết diện cáp cao áp được lựa chọn dựa trên mật độ kinh tế của dòng điện Đối với cáp đồng ba pha, có thể tra cứu giá trị T_maxE00(h) từ Bảng Phụ Lục 4 trong giáo trình cung cấp điện ĐHCNHN.
Ta có tiết diện kinh tế của dây dẫn bằng:
Kết luận : Chọn cáp XLPE có tiết diện tối thiểu 16 mm 2 XLPE(3x25).
Có dòng cho phép Icp8A.
Kiểm tra: nếu có sự cố: Isc=2 Ilv=2.14.7 = 29.4A k 1 k 2 I cp = 0,96.0,93.128 = 114.27A
+: Dòng điện chạy trên dây cáp lúc làm việc bình thường
+: Dòng điện chạy trên dây cáp khi xảy ra đứt 1 dây: Isc=2.Ilvmax
+ Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trương, do tính toán sơ bộ nên chọn 0,96
+: Hệ số xét tới điều kiện toả nhiệt phụ thuộc số lộ cáp cùng đặt trong một hào cáp, do tính toán sơ bộ nên chọn = 0,93
Vì Isc).4A
