GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 2 I Giới thiệu về công trình
Khái niệm về phụ tải điện
Phụ tải là thiết bị chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng để sưởi ấm và nấu nướng, quang năng cho chiếu sáng, hoặc cơ năng để vận hành máy bơm và quạt điện, phục vụ cho nhu cầu và mục đích đa dạng của con người.
❖ Mục đích xác định phụ tải tính toán
Việc xác định phụ tải điện không chính xác có thể dẫn đến nhiều vấn đề nghiêm trọng Nếu phụ tải điện được ước lượng quá lớn, sẽ dẫn đến việc chọn thiết bị có công suất lớn hơn cần thiết, từ đó làm tăng vốn đầu tư và chi phí vận hành, bảo trì Ngược lại, nếu phụ tải được xác định quá nhỏ, có thể gây ra tình trạng quá tải, dẫn đến nguy cơ cháy nổ và hư hại công trình Do đó, việc xác định phụ tải điện một cách chính xác và hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả sử dụng và an toàn cho hệ thống điện.
Xác định phụ tải điện là một nhiệm vụ phức tạp, vì công trình điện thường cần được thiết kế và lắp đặt trước khi có người sử dụng Chẳng hạn, việc thiết kế và lắp đặt trạm biến áp trung gian cho khu chế xuất cần được thực hiện ngay từ giai đoạn xây dựng hạ tầng, bao gồm đường giao thông và hệ thống điện nước.
Trong giai đoạn thiết kế hệ thống cung cấp điện, việc xác định phụ tải là rất quan trọng, được gọi là phụ tải tính toán Cần phân biệt giữa phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các thiết bị tiêu thụ điện bắt đầu hoạt động Phụ tải tính toán là một ước lượng để phục vụ cho việc thiết kế hệ thống, trong khi phụ tải thực tế là dữ liệu chính xác được ghi nhận qua đồng hồ đo trong quá trình vận hành.
❖ Phương pháp xác định phụ tải điện
Có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện, và việc lựa chọn phương án phù hợp cần dựa vào lượng thông tin thu thập được trong từng giai đoạn thiết kế Thông tin càng đầy đủ, người sử dụng càng có khả năng chọn được phương pháp chính xác hơn.
Phụ tải động lực
❖ Đặc điểm hộ tiêu thụ
Thiết bị hay còn gọi là thiết bị tiêu thụ là những thiết bị tiêu thụ điện năng như: động cơ điện, lò điện, đèn điện
Hộ tiêu thụ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cung cấp điện, chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác phục vụ cho sản xuất và tiêu dùng Phụ tải điện thể hiện công suất tiêu thụ của các thiết bị hoặc hộ tiêu thụ điện năng.
Xác định phụ tải là bước đầu tiên trong thiết kế hệ thống điện, nhằm lựa chọn và kiểm tra các phần tử mang điện cũng như máy biến áp theo điều kiện phát nóng, đồng thời lựa chọn các thiết bị bảo vệ phù hợp.
Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện cung cấp cho xí nghiệp chú ý 3 dạng cơ bản sau:
Tùy thuộc vào tầm quan trọng trong ngành kinh tế xã hội, các hộ tiêu thụ điện được cung cấp với mức độ tin cậy khác nhau, và được phân thành ba loại chính.
Hộ tiêu thụ loại 1 là những hộ mà việc ngừng cung cấp điện có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng đến tính mạng con người và thiệt hại lớn về kinh tế, bao gồm hư hỏng thiết bị và rối loạn công nghệ phức tạp, như xí nghiệp luyện kim hay xí nghiệp hóa chất Đối với loại hộ này, cần phải có hai nguồn điện độc lập hoặc nguồn dự phòng Trong khi đó, hộ loại 2 là những hộ mà việc ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến thiệt hại kinh tế do ngừng sản xuất, hư hỏng sản phẩm và lãng phí lao động, ví dụ như nhà máy cơ khí và nhà máy thực phẩm công nghệ nhẹ.
Hộ loại 3 bao gồm tất cả các hộ tiêu thụ còn lại, không thuộc hộ loại 1 và 2, với yêu cầu cung cấp điện tin cậy ở mức thấp Điều này có nghĩa là trong thời gian sửa chữa hoặc khắc phục sự cố, có thể xảy ra mất điện kéo dài từ 4 đến 5 giờ.
2 Những yêu cầu cần thiết trong cung cấp điện
❖ Trong thiết kế cung cấp điện, những yêu cầu cần thiết gồm có:
Chất lượng điện được đánh giá qua tần số và điện áp, trong đó tần số được điều chỉnh bởi cơ quan hệ thống điện Người thiết kế chủ yếu chú trọng đến chất lượng điện áp Thông thường, điện áp ở các cấp cao thế và trung thế chỉ dao động trong khoảng ± 5% so với giá trị định mức.
An toàn trong cung cấp điện là yếu tố quan trọng, yêu cầu hệ thống điện phải hoạt động hiệu quả với sự phối hợp giữa con người và thiết bị Do đó, việc lựa chọn hồ sơ cung cấp điện cần phải rõ ràng, mạch lạc và hợp lý để đảm bảo an toàn tối đa.
Kinh tế: so sánh đánh giá thông qua tính toán từ đó chọn phương án hợp lý ít tốn kém.
Xác định phụ tải tính toán
Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưng các phương pháp đơn giản thường cho kết quả không chính xác Ngược lại, những phương pháp có độ chính xác cao lại thường phức tạp Do đó, việc lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp là rất quan trọng.
❖ Nguyên tắc chung để tính toán phụ tải là tính thiết bị dùng điện trở ngược về nguồn
❖ Mục đích của việc tính toán phụ tải:
Chọn tiết diện dây dẫn của lưới điện cung cấp một cách kinh tế
Chọn số lượng và công suất máy biến áp hợp lý
Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối có tính kinh tế
Chọn các thiết bị chuyển mạch bảo vệ hợp lý
Sau đây là một số phương án tính toán:
Yêu cầu chung đối với hệ thống cung cấp điện chung cư
Mục tiêu chính của thiết kế cung cấp điện cho chung cư là đảm bảo cung cấp đủ điện năng với chất lượng cho phép Các yêu cầu cơ bản cần thỏa mãn bao gồm: đảm bảo độ tin cậy cao tùy theo tính chất phụ tải, duy trì chất lượng điện năng với độ lệch và dao động điện áp tối thiểu trong phạm vi cho phép, và đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như thiết bị.
Nguồn vốn đầu tư nhỏ, bố trí các thiết bị phù hợp với không gian hạn chế của nhà cao tầng, dễ sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng
Thiết kế cấp điện và chiếu sáng cho chung cư
Chi phí vận hành hàng năm thấp
Khi thiết kế, người thiết kế thường phải đối mặt với những yêu cầu mâu thuẫn Để đưa ra phương án tối ưu, họ cần tư vấn, cân nhắc và kết hợp hài hòa các yếu tố Đồng thời, cần chú ý đến các yêu cầu khác như tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển phụ tải trong tương lai và rút ngắn thời gian thi công.
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Tính toán phụ tải điện, từ tầng hầm đến tầng 3
1 Phương pháp tính toán phụ tải điện
1.1 Phương pháp tính toán chiếu sáng
❖ Hiện nay để thiết kế chiếu sáng có rất nhiều phương pháp khác nhau như là:
Xác định phụ tải tính toán theo hệ số sử dụng đồng thời (K ) dt và công suất đặt P d
Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu (K ) nc và công suất đặt P d
Xác định phụ tải tính toán dựa trên suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất là bước quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng Ngoài ra, việc tính toán phụ tải cũng cần dựa vào hệ số cực đại (K) max và công suất trung bình (P tb) để đảm bảo sự chính xác trong thiết kế hệ thống điện.
❖ Nhóm lựa chọn tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
Bước 1: Xác định suất phụ tải chiếu sáng P 0 , chọn theo tiêu chuẩn QCXD 05 -
Bước 2: Xác định công suất tính toán theo công thức: P cs P S 0 (W)
Pcs: Phụ tải tính toán (W)
P0: Suất phụ tải chiếu sáng (W/m 2 )
S: Diện tích (m 2 ) Bước 3: Chọn công suất đèn P d
Bước 4: Tính số bóng đèn d
1.2 Phương pháp tính toán ổ cắm
Bước 1: Xác định Kđt, chọn theo tiêu chuẩn 9206_2012 [2]
Bước 2: Xác định công suất định mức của ổ cắm theo công thức:
U: Điện áp định mức (V) I: Cường độ dòng điện (A)
Bước 3: Công suất tính toán ổ cắm P ttoc k k P sd dt oc (W)
1.3 Phương pháp tính toán điều hòa
Pđ: Công suất tính toán điều hòa trong phòng (W)
P0: Suất phụ tải điều hòa (W/m 2 ) S: Diện tích (m 2 )
Điều hòa cục bộ thích hợp cho nhà ở và văn phòng nhỏ, trong khi điều hòa phân tán là lựa chọn lý tưởng cho các văn phòng lớn Đối với văn phòng cho thuê và trung tâm thương mại, điều hòa trung tâm là giải pháp tối ưu nhất.
Ta có: Cứ 10000BTU tương ứng: 10m 2 đối với văn phòng (1kW)
Điều hòa 10000BTU phù hợp cho không gian 15m², với công suất làm lạnh đạt khoảng 2,93 kW (10000 BTU / 3412,14) Tuy nhiên, công suất tiêu thụ điện của máy chỉ khoảng 0,746 kW (1 HP), chưa bao gồm công suất của quạt gió ở mặt lạnh từ 0,2 đến 0,25 kW Thực tế, điều hòa 10000BTU thường tiêu thụ điện trong khoảng từ 0,9 đến 1 kW.
1.4 Phương pháp tính toán phụ tải thang máy
❖ Công suất tính toán các nhóm phụ tải thang máy được tính theo công thức ở TCVN
TM yc ni vi gi i
PTM: Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy
Pni: Công suất điện định mức của động cơ kéo thang máy thứ i
Công suất tiêu thụ của các khí cụ điện điều khiển và đèn điện trong thang máy thứ i có thể được ước lượng, ngay cả khi không có số liệu cụ thể.
Pvi: Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có số liệu cụ thể lấy Pvi =1
Kyc: Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy, với nhà ở Kyc=0,1 n: Số lượng thang máy
❖ Công suất tính toán của định mức thang máy:
Trong đó n: Số lượng thang máy
Kyc: Hệ số yêu cầu (tra theo bảng 7-TCVN – 9206 – 2012) [2]
Pđ: Công suất đặt của 1 thang máy
1.5 Phương pháp tính toán phụ tải máy bơm
❖ Quy chuẩn cấp thoát nước trong nhà và công trình
Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước bên trong T.C.V.N - 4513 - 88
Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước bên trong T.C.V.N - 4474 - 87
Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước bên ngoài công trình 20.T.C.N-33-2006
Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước bên ngoài công trình T.C.V.N 7957 - 2008
Văn bản hướng dẫn 317/CNMT ngày 27/2/1993 của bộ Khoa Học công nghệ và môi trường về hoạt động bảo vệ môi trường
TCXDVN 323 - 2004 - Nhà cao tầng - Tiêu chuẩn thiết kế
QNVN14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt
❖ Nước cấp cho dự án đáp ứng cho các nhu cầu sau đây:
Nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt của căn hộ và sinh hoạt cộng đồng
Nước cấp cho khu văn phòng
Nước cấp cho nhu cầu tưới cây, rửa sàn
Nước cấp cho nhu cầu cứu hỏa (phần thiết kế cứu hỏa không nằm trong phạm vi hồ sơ thiết kế)
❖ Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước được tính theo công thức ở TCVN
Tổng lượng khí lưu chuyển: n b yc bi i 1
Kyc: Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy n: Số động cơ
Pbi: Công suất điện định mức (kW) của động cơ nước bơm thứ i
1.6 Phương pháp tính công quất quạt thông gió
Công suất tính toán cho nhóm phụ tải quạt thông gió được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5-2008 Đối với tầng hầm, bội số tuần hoàn, tức số lần trao đổi không khí trong một giờ, được chọn là 7 lần.
Tổng lượng khí lưu chuyển: V 7 (m 3 /h)
2 Áp dụng tính toán hình tầng hầm Áp dụng các công thức tại mục 1 để tính toán
2.1 Tính toán chiếu sáng tầng hầm
❖ Sảnh A1 (tầng hầm), diện tích S# (m 2 )
Công suất chiếu sáng của cả sảnh A1:P cs P S 9 23 207 0 (W)
Chọn đèn led ốp trần IP (DLNCB03L 260/18W) của Công Ty Cổ Phần bóng đèn Rạng Đông có thông số kỹ thuật như sau: [4]
Bảng 2-1: Thông số kỹ thuật đèn ốp trần IP
Model Công suất Điện áp
Số đèn tính toán cần dùng cho phòng: d
Thử lại: Độ rọi của đèn d sd tt dt
So sánh Ett Eyc 0 (đạt yêu cầu) Dựa theo tiêu chuẩn TCVN 7114-2008 [5] Bảng 2-2: Một số độ rọi tiêu chuẩn lấy từ tiêu chuẩn TCVN7114-2008
STT Không gian chức năng Tiêu chuẩn chất lượng chiếu sáng Độ rọi (lux) UGR L R a
1 Lớp mẫu giáo, phòng chơi 300 19 80
8 Phòng giáo viên 300 22 80 Áp dụng các công thức chiếu sáng tại mục 2.1 để tính toán từ đó ta có được bảng tổng hợp
Bảng 2-3: Tổng hợp chiếu sáng tầng hầm
Phòng bồn dầu 33 9 Led dowlight 16 19 1280 0.30 349 300
Phòng quạt 178 9 Led ốp trần IP 18 89 1040 1.60 252 200
Sảnh A1 23.00 9 Led ốp trần IP 18 12 1040 0.21 252 200
Sảnh A2 23.90 9 Led ốp trần IP 18 12 1040 0.22 252 200
Sảnh B1 22.00 9 Led ốp trần IP 18 11 1040 0.20 252 200
Sảnh B2 20.50 9 Led ốp trần IP 18 10 1040 0.18 252 200
Thang bộ 61 6 Led ốp trần 18 20 1260 0.36 204 200
P kĩ thuật điện nhẹ 18 9 Led dowlight 16 10 1280 0.16 349 300
Phòng đệm 30 9 Led ốp trần IP 18 15 1040 0.27 252 200
Tổng đèn, công suất tầng hầm (đèn, KW) 25.5
2.2 Tính toán ổ cắm tầng hầm
❖ Nhà xe (tầng hầm), diện tích Se22m 2
Ta dùng ổ cắm đơn 3 chấu 10/16A/220V cho tầng hầm với cos 0,9
Pdmoc U I cos 220 16 0,9 1980 W Công suất tính toán ố cắm [2] ttoc sd dt dmoc
P K K P 0,2 0,7 1980 277,2 W Công suất toàn phần tính toán
Sttoc 308 VA cos 0,9 Áp dụng các công thức tính toán tại mục 2.2 từ đó ta có được bảng tổng hợp công suất phụ tải ổ cắm
Bảng 2-4: Tổng hợp công suất phụ tải ổ cắm
Tổng P ổ cắm từng khu vực (W)
Tổng công suất ổ cắm tầng hầm (kW) 21.78 3.0492 12
2.3 Tính toán điều hòa tầng hầm
❖ Phòng kỹ thuật điện nhẹ (tầng hầm), diện tích S,7 m 2
Công suất tiêu thụ thực tế của điều hòa 10000BTU = 1kW
Công suất làm lạnh của phòng: ll 0
Bảng 2-5: Tổng kết phụ tải điều hòa tầng hầm
Công suất Phụ tải Pdt(BTU/m2 )
Công suất làm lạnh kW
Công suất đặt điều hòa (kW)
Phòng Kỹ thuật điện nhẹ 17.7 1000 17700 1.77 2.2 1
2.4 Tính toán thang máy tầng hầm
❖ Thang máy thiết kế đặt ở các sảnh tầng hầm
Chọn thang máy chở khách Mitsubishi ACE-P-750-10CO để tính toán
Tốc độ lên xuống(m/ph) 750 Khả năng tải (kg) 750 Công suất (kW) 11 Kyc= 0,7 dựa vào Bảng 6 tiêu chuẩn TCVN9206
Bảng 2-6: Bảng tiêu chuẩn thang máy TCVN9206
❖ Chọn Kyc=0,75 vì có 8 thang máy và số tầng từ 20 – 24 theo tiêu chuẩn TCVN9206
Công suất tính toán định mức của thang máy:
P n K P 8 0,75 11 66 kW Công suất phản kháng của thang máy:
Bảng 2-7: Tổng kết tính toán thang máy
Công suất phản kháng Q=P tttm tgφ(kVar)
2.5 Tính toán máy bơm tầng hầm
Ta lựa chọn 2 máy bơm Pentax CM40-250 công suất đặt của một bơm 16kW, có thông số lưu lượng 21m 3 -60m 3
Công suất bơm sinh hoạt của chung cư:
Kyc: Tra bảng TL1.2 TCVN 9206 - 2012 sh yc b
Công suất phản kháng bơm sinh hoạt của chung cư chọn cos 0,8 tg 0.75 sh sh
Ta lựa chọn 2 máy bơm Tsurumi – Nhật KTZ45,5 công suất đặt của mỗi bơm là :1,5kW
Công suất bơm nước thải của chung cư:
Kyc: Tra bảng TCVN 9206 - 2012 nt yc b
Công suất phản kháng bơm nước thải của chung cư
Chọn cos 0,8 tg 0.75 sh sh
Bơm cứu hỏa được chia thành ba loại chính: bơm vách, bơm tự động và bơm bù áp Để thiết kế hệ thống hiệu quả, chúng ta lựa chọn ba máy bơm, mỗi máy có công suất định mức là 30 kW.
Công suất bơm sinh hoạt của chung cư:
Kyc: Tra bảng TL1.2 TCVn 9206 - 2012
Công suất phản kháng bơm cứu hỏa của chung cư
Chọn cos 0,8 tg 0.75 sh sh
Bảng 2-8: Tổng kết tính toán máy bơm
Công suất phản kháng Q=P tttm tgφ(kVar) công suất toàn phần
2.6 Tính toán quạt thông gió tầng hầm
Để tính toán công suất quạt thông gió, cần thông tin về công suất và thể tích cần thông gió Công suất dự trù cho quạt thông gió ở tầng hầm là 25kW, sử dụng điện áp 220V-380V với lưu lượng 52000m³/h.
2.7 Tổng hợp toàn bộ công suất tầng hầm
Tổng hợp từ Bảng 2-3, Bảng 2-4, Bảng 2-5, Bảng 2-7, Bảng 2-8, ta có bảng tổng hợp công suất tầng hầm
Bảng 2-9: Tổng hợp công suất tầng hầm
Khu vực Công suất chiếu sáng tính toán (kW)
Công suất phụ tải tính toán(kW)
Tổng Công suất tính toán (kW)
Tổng Công suất phản kháng (kVAr)
Tổng Công suất toàn phần (kVA)
Phòng kĩ thuật điện nhẹ 0.16 2.48 2.64 1.98 3.30
❖ Như vậy tổng công suất tầng hầm là 251.81 (kW)
3 Áp dụng tính toán tầng 1
Tại tầng 1, các công thức và phần tính toán được sử dụng giống như giới thiệu ở những mục 2.1, 2.2, 2.3, tính toán tầng hầm để tính toán
3.1 Tính toán chiếu sáng tầng 1 Áp dụng công thức tại mục 2.1 tính toán chiếu sáng tầng hầm (trang 9) để tính toán chiếu sáng cho tầng 1 từ đó ta có được bảng tổng hợp
Bảng 2-10: Tổng hợp công suất chiếu sáng tầng 1
Nhóm mẫu giáo 140 9 Âm trần M15 35 35 3000 1.26 374 300
Nhóm nhà trẻ 110 9 Âm trần M15 35 28 3000 0.99 374 300
Phòng quản lý 26 9 Âm trần M15 36 7 3300 0.234 400 400
Hành lang + P.MSB 102 9 Led ốp trần
P.MBA+ PCCC 90 9 Led ốp trần
Thương mại DV 04,02,01 63 9 Downlight DLN04L 16 35 1280 0.567 349 300
Sinh hoạt chung 67 9 Downlight AT04L 25 24 2000 0.603 349 300
Thương mại DV 03 159 10 Âm trần M15 36 44 3300 1.59 444 400
Hướng thoát hiểm, Sảnh đợi
Phòng giáo viên 20 9 Downlight DLN04L 16 11 1280 0.18 349 300
Phòng ăn, Kho 40 9 Downlight DLN04L 16 23 1280 0.36 349 300
Sân công cộng, đa năng 1200 9 Downlight AT04L 25 432 2000 10.8 349 300
Tổng công suất đèn tầng 1 (kW) 28.34
3.2 Tính toán ổ cắm tầng 1 Áp dụng công thức tại mục 2.2 tính toán ổ cắm tầng hầm (trang 10) từ đó ta được bảng tổng hợp
Bảng 2-11: Tổng hợp công suất ổ cắm tầng 1
Sân công cộng, đa năng 1200 6 1980 277.2 1663.2
Tổng công suất ổ cắm tầng 1 (kW) 29.7 4.158 19.404
3.3 Tính toán điều hòa tầng 1 Áp dụng công thức tại mục 2.3 tính toán điều hòa tầng hầm (trang 11) để tính toán từ đó ta có bảng tổng hợp
Bảng 2-12: Tổng hợp công suất điều hòa tầng 1
Khu vực Diện tích suất Phụ tải Pdt(BTU/m 2
Khu vực Diện tích suất Phụ tải Pdt(BTU/m 2
Công suất làm lạnh tầng 1 (kW) 109.5
3.4 Tổng hợp toàn bộ công suất tầng 1
Tổng hợp từ Bảng 2-10, Bảng 2-11, Bảng 2-12 ta có được bảng tổng công suất
Bảng 2-13: Tổng hợp công suất tầng 1
Khu vực Công suất chiếu sáng tính toán (kW)
Công suất phụ tải tính toán(kW)
Tổng Công suất tính toán
Tổng Công suất phản kháng (kVAr)
Tổng Công suất toàn phần (kVA)
Hướng thoát hiểm, Sảnh đợi 2.79 1.11 3.90 2.92 4.87
Sân công cộng, đa năng 10.80 1.66 12.46 9.35 15.58
Tổng công suất tầng 1 (kW) 28.34 128.90 157.24 117.93 196.55
❖ Như vậy tổng công suất tầng 1 là 157.24 (kW)
4 Áp dụng tính toán tầng 2
Tại tầng 2, các công thức và phần tính toán được sử dụng giống như giới thiệu ở những mục 2.1, 2.2, 2.3, tính toán tầng hầm, không có gì khác nhau
4.1 Tính toán chiếu sáng tầng 2 Áp dụng công thức tại mục 2.1 tính toán chiếu sáng tầng hầm (trang 9) để tính toán chiếu sáng cho tầng 2 từ đó ta có được bảng tổng hợp
Bảng 2-14: Tổng hợp công suất chiếu sáng tầng 2
Bãi đậu xe 4473.3 3 Âm trần M18L 36 373 3125 13.42 126 100
Tổng công suất đèn tầng 2 (kW) 16.1493
4.2 Tính toán ổ cắm tầng 2 Áp dụng công thức tại mục 2.2 tính toán ổ cắm tầng hầm (trang 10) từ đó ta được bảng tổng hợp
Bảng 2-15: Tổng hợp công suất ổ cắm tầng 2
Công suất ổ cắm tầng 2 (kW) 27.72 3.88 12.75
4.3 Tổng hợp toàn bộ công suất tầng 2
Tổng hợp từ Bảng 2-14, Bảng 2-15, ta có được bảng tổng hợp công suất
Bảng 2-16: Tổng hợp công suất tầng 2
Khu vực Công suất cs tính toán (kW)
Công suất phụ tải tính toán(kW)
Tổng Công suất tính toán
Tổng Công suất phản kháng (kVar)
Tổng Công suất toàn phần (kVA)
Khu vực Công suất cs tính toán (kW)
Công suất phụ tải tính toán(kW)
Tổng Công suất tính toán
Tổng Công suất phản kháng (kVar)
Tổng Công suất toàn phần (kVA)
Tổng công suất tầng 2 (kW) 16.15 12.75 28.90 21.68 36.13
❖ Như vậy tổng công suất tầng 2 là 28.9 (kW)
5 Áp dụng tính toán tầng 3
5.1 Tính toán chiếu sáng tầng 3 Áp dụng công thức tại mục 2.1 tính toán chiếu sáng tầng hầm (trang 9) để tính toán chiếu sáng cho tầng 3 từ đó ta có được bảng tổng hợp
Bảng 2-17: Tổng hợp công suất chiếu sáng tầng 3
Sân chơi 86 9 LED ốp trần
PQL bể bơi 8 9 LED ốp trần IP
Phòng rác 8 9 LED ốp trần IP
Phòng đệm 30 9 LED ốp trần IP
Hồ bơi 100 6 đèn hồ bơi 12 50 1560 0.60 378 200
Sảnh A1 23 9 LED ốp trần IP
Sảnh A2 24 9 LED ốp trần IP
Sảnh B1 22 9 LED ốp trần IP
Sảnh B2 21 9 LED ốp trần IP
Thang bô 61 6 led ốp trần 18 20 1260 0.36 204 200 Tổng công suất chiếu sáng tầng 3 (kW) 22.51
5.2 Tính toán ổ cắm tầng 3 Áp dụng công thức tại mục 2.2 tính toán ổ cắm tầng hầm (trang 10) từ đó ta được bảng tổng hợp
Bảng 2-18: Tổng hợp công suất ổ cắm tầng 3
Công suất tính toán p ttoc =k sd k đt P đm (W) Tổng công suất ổ cắm (W)
Tổng kết công suất ổ cắm tầng 3 là 23.76 kW với hệ số 3.3264 và 14.1 Để tính toán công suất điều hòa cho tầng 3, áp dụng công thức từ mục 2.3 trong phần tính toán điều hòa tầng hầm (trang 11), từ đó tạo ra bảng tổng hợp.
Bảng 2-19: Tổng hợp công suất điều hòa tầng 3
Công suất làm lạnh kW
Số số lượng điều hòa
5.4 Tổng hợp toàn bộ công suất tầng 3
Tổng hợp từ Bảng 2-17, Bảng 2-18, Bảng 2-19, ta có được bảng tổng hợp công suất tầng 3
Bảng 2-20: Tổng hợp toàn bộ công suất tầng 3
Khu vực Công suất chiếu sáng tính toán(kW)
Công suất phụ tải tính toán(kW)
Tổng Công suất tính toán(kW)
Tổng công suất phản kháng (kVar)
Phòng quản lí bể bơi 0.07 0.83 0.91 0.68 1.13
❖ Như vậy tổng công suất tầng 3 là 171.46 (kW)
Tổng hợp từ Bảng 2-9, Bảng 2-13, Bảng 2-16,Bảng 2-20 ta có được công suất tổng từ tầng hầm đến tầng 3
Công suất tác dụng: 609,41 (kW)
Công suất phản kháng: 456,96 (kVAr)
Công suất toàn phần: 761,8 (kVA)
Tính toán phụ tải điện, từ tầng 4 đến tầng 24
1 Áp dụng tính toán tầng 4 đến tầng 24
Cấu trúc công trình từ tầng 4 đến tầng 24 có các căn hộ giống hệt nhau, vì vậy bài tính toán chỉ cần thực hiện cho tầng 4, các tầng còn lại sẽ tương tự.
Trong việc tính toán chiếu sáng, điện áp cung cấp cho các đèn chiếu sáng cục bộ di động cần tuân thủ các quy định sau: a) Đối với đèn cầm tay, không được sử dụng điện áp cao hơn 42 V ở những khu vực nguy hiểm và rất nguy hiểm b) Trong các điều kiện làm việc đặc biệt bất lợi, như không gian chật chội có nguy cơ tiếp xúc với bề mặt kim loại lớn được nối đất, điện áp không được vượt quá 12 V c) Đối với đèn di động có móc treo, đèn để bàn hoặc đèn để trên sàn, có thể sử dụng điện áp tương đương với điện áp của đèn chiếu sáng cục bộ cố định.
❖ Khu vực hành lang diện tích S"8,7 (m 2 )
Công suất chiếu sáng của cả hành lang: P CSHL P S 7 228,7 1600,9(W) 0 (2.1)
❖ Chọn đèn led ốp trần IP (D LN03L 320/18W.DA) của Công Ty Cổ Phần bóng đèn Rạng Đông có thông số kỹ thuật như sau: [4]
Bảng 2-21: Thông số kỹ thuật đèn led ốp trần
Model Công suất Điện áp
Tính toán số lượng đèn cho hành lang: d
Thử lại: Độ rọi của đèn d sd tt dt
So sánh Ett Eyc00 (đạt yêu cầu)
2 Tính toán chiếu sáng cho căn hộ
Căn hộ 2PN là loại hình phổ biến với số lượng lớn và có thiết kế nội thất tương đồng với các căn hộ khác Do đó, cách bố trí và trang trí nội thất của căn hộ này có thể áp dụng cho những căn hộ tương tự.
Hình 2-1: Mặt bằng căn hộ 2PN
Lựa chọn loại đèn phù hợp cho từng phòng trong căn hộ không chỉ giúp tiết kiệm chi phí và điện năng mà còn nâng cao thẩm mỹ cho không gian sống Đèn Led downlight là sự lựa chọn phổ biến trong nhiều căn hộ Bằng cách áp dụng các công thức chiếu sáng được đề cập, ta có thể tạo ra bảng tổng hợp chiếu sáng cho căn hộ 2 phòng ngủ.
Bảng 2-22: Chiếu sáng của căn hộ 2PN (tầng 4)
S(m 2 ) Po(W/m 2 ) Loại đèn P(w) Lm/w SL đèn ∑P(w
Nhà vệ sinh 2 6.74 9 Led DL 6 390 10 60.6 307 200
Nhà kho 2 2.96 7 Đèn ốp trần 9 720 2 20.7 294 100
Tổng công suất căn hộ 2PN(W) 405,4
2.1 Công suất chiếu sáng của tầng 4:
Ta đã tính được công suất chiếu sáng của từng căn hộ xem tại Phụ lục 2
Tại Bảng 2-23, công suất chiếu sáng của từng loại căn hộ ở tầng 4 được xác định bằng cách nhân công suất chiếu sáng của từng căn hộ ở Phụ lục 2 với số lượng căn hộ có trên tầng này.
Bảng 2-23: Công suất của chiếu sáng của từng loại căn hộ trong tầng 4
Loại căn hộ Số lượng căn hộ P(W) ∑P(w)
Tổng công suất PCH(W) 21941.3 Tổng công suất chiếu sáng của tầng 4
2.2 Tính toán công suất cho phụ tải trong căn hộ
❖ 2 ổ cắm điện trong nhà, công trình công cộng
❖ Công tắc đèn phải đặt ở tường, gần cửa ra vào (phía tay nắm của cánh cửa) ở độ cao cách sàn nhà 1,25 m
+ Tính công suất phụ tải cho căn hộ
Bảng 2-24: Thống kê số liệu phụ tải của căn hộ loại 2PN
Bảng 2-25: Thống kê số liệu phụ tải của căn hộ loại STU
Loại căn hộ SLCH Thiết bị Số lượng Công suất(w) Cosφ
Căn hộ 2PN-G1 5 Ổ cắm bếp 1 2400 0,9
Căn hộ 2PN-G2 4 Ổ cắm phòng khách 1 1500 0,9
Căn hộ 2PN-G3 1 Ổ cắm p.ngủ 2 2400 0,9 ổ cắm bếp điện từ 1 4000 0,9
Tổng căn hộ 10 Tổng công suất đặt(w) 18244
Hệ số sử dụng đồng thời 0,4 Công suất tt 1 căn hộ (W) 18244 0,4 7297,6
Công suất tt 10 căn hộ (W) 7297,6 10 72976
Loại căn hộ SLCH Thiết bị P (W) cos𝝋
Căn hộ STU 1b CD A-981 1 Ổ cắm bếp 1920 0,9
Căn hộ STU 1 CD A-983 11 Ổ cắm phòng khách 2100 0,9
Căn hộ STU 3 CD A-987 1 ổ cắm bếp điện từ 4000 0,9
Căn hộ STU 2 CD A-985 7 Máy nước nóng 2500 0,8
Dàn nóng p khách 736 0,8 Dàn nóng p ngủ 736 0,8 Tổng công suất đặt(w) 11992
Hệ số sử dụng đồng thời 0,4 Công suất tính toán 1 căn hộ (W) 11992 0,4 4796
Công suất tính toán 20 căn hộ (W) 4796 20 95936
Bảng 2-26: Thống kê số liệu phụ tải của căn hộ loại 1PN dm tb
Công suất của tất cả các phòng trong tầng 4 dl 2PN STU 1PN
Công suất tác dụng tầng 4
Tổng công suất toàn phần của tầng 4
TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP, SƠ ĐỒ NỐI DÂY, TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, NGẮN MẠCH PHÍA TRUNG ÁP
Phân chia công suất và chọn máy biến áp
1 Tổng quan về chọn trạm biến áp
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác
Nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống cung cấp điện
Theo nhiệm vụ, người ta phân ra thành hai loại trạm biến áp:
Trạm biến áp trung gian, còn gọi là trạm biến áp chính, có chức năng nhận điện từ hệ thống 35 - 220kV và biến đổi thành các mức điện áp 15kV, 10kV, hoặc 6kV; trong một số trường hợp, điện áp có thể giảm xuống tới 0.4 kV.
Trạm biến áp phân xưởng là thiết bị nhận điện từ trạm biến áp trung gian, chuyển đổi thành các mức điện áp phù hợp cho nhu cầu của nhà máy, phân xưởng và hộ tiêu thụ Ở phía sơ cấp, các cấp điện áp thường gặp là 6kV, 10kV, 15kV và 24kV, trong khi phía thứ cấp có các mức điện áp như 380/220V, 220/127V hoặc 660V Về cấu trúc, trạm biến áp phân xưởng được chia thành hai loại: trạm trong nhà và trạm ngoài trời.
Trạm BA ngoài trời là nơi các thiết bị điện áp cao được lắp đặt bên ngoài, trong khi phần phân phối điện áp thấp được bố trí trong nhà hoặc trong các tủ sắt chuyên dụng Các trạm biến áp có công suất nhỏ (300 kVA) thường được gắn trên trụ, trong khi các trạm có công suất lớn hơn được đặt trên nền bê tông hoặc nền gỗ Việc xây dựng trạm ngoài trời giúp tiết kiệm chi phí so với trạm trong nhà.
Trạm BA trong nhà là nơi tất cả thiết bị điện được lắp đặt trong không gian kín Việc chọn vị trí, số lượng và công suất của trạm biến áp cần tuân thủ một số yêu cầu nhất định để đảm bảo hiệu quả và an toàn.
+ Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện đến
+ Thuận tiện cho vận hành, quản lý
+ Tiết kiệm chi phí đầu tư và chi phí vận hành, v.v…
+ Tuy nhiên, vị trí được chọn lựa cuối cùng còn phụ thuộc vào các điều kiện khác như:
Để đảm bảo không gian không cản trở các hoạt động khác và duy trì tính mỹ quan, dự án này sẽ được triển khai tại tầng hầm do yêu cầu về mặt bằng.
Để cung cấp điện cho tòa nhà, chúng ta sẽ lắp đặt trạm biến áp hạ áp 22/0,4kV, vì tòa nhà được cấp điện từ đường dây 22kV và chỉ sử dụng điện áp 220V và 380V cho các phụ tải.
❖ Chọn số lượng và công suất MBA
Khi chọn số lượng MBA, có ba phương án: 1 MBA, 2 MBA, hoặc 3 MBA Đối với các hộ tiêu thụ loại 2 và loại 3, phương án sử dụng 1 MBA là lựa chọn hợp lý Phương án này có ưu điểm là chi phí thấp và vận hành đơn giản, tuy nhiên, độ tin cậy trong cung cấp điện không cao.
Phương án 2 MBA mang lại độ tin cậy cao trong việc cung cấp điện, tuy nhiên, chi phí thực hiện lại tương đối lớn Do đó, phương án này thường được áp dụng cho những hộ tiêu thụ có công suất lớn hoặc những khách hàng quan trọng.
Phương án 3 MBA cung cấp độ tin cậy cấp điện rất cao, nhưng chi phí đầu tư lớn khiến nó ít được áp dụng Giải pháp này thường chỉ được sử dụng cho những hộ tiêu thụ có nhu cầu đặc biệt quan trọng.
Do vậy, tuỳ theo mức độ quan trọng của hộ tiêu thụ, cũng như các tiêu chí kinh tế mà ta chọn phương án cho thích hợp
Khi chọn máy biến áp ta chọn theo công thức sau: Với trạm 2 máy biến áp:
Trong đó 1,4 là hệ số phụ tải trong thời hạn quá tải 5 ngày, mỗi ngày không quá 6h + Sdm là công suất định mức của máy biến áp (kVA)
+ Stt là công suất tính toán toàn phần của phụ tải (kW)
2 Chọn máy biến áp cho tầng hầm đến tầng 3
Tầng hầm đến tầng 3 khu vực này có khu thương mại, dịch vụ, trung tâm mua sắm Nên đây được xem hộ loại 1 nên ta chọn 2 MBA
Công suất định mức của tầng hầm đến tầng 3
Suy ra từ tầng hầm đến tầng 3, chọn 2 máy biến áp Sbac0 (kVA) chạy song song với nhau [6]
Khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song thì tác dụng của nó trở nên rất hiệu quả
+ Đáp ứng được nhu cầu tổng tải mà một máy biến áp không thể thực hiện được + Giúp giảm công suất tiêu thụ của tải
Khi một máy biến áp gặp sự cố và cần bảo trì, máy biến áp còn lại vẫn có thể hoạt động hiệu quả, đảm bảo độ tin cậy trong việc cung cấp điện cho người tiêu dùng Với nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng, công suất của máy biến áp cần được nâng cao Do đó, việc ghép nối hai máy biến áp là giải pháp tối ưu để đảm bảo đủ công suất cung cấp cho người sử dụng.
Bảng 3-1: Thông số máy biến áp 630kVA
Tổn hao(W) Điện áp ngắn mạch (UN%)
Kích thước (mm) Trọng lượng (Kg)
Hình 3-1: Máy biến áp 630 kVA
3 Chọn máy biến áp cho tầng 4 đến tầng 24
Từ tầng 4 đến tầng 24 của chung cư, số lượng căn hộ và loại phòng thiết kế giống nhau Do đó, chúng ta chỉ cần lấy số liệu công suất của tầng 4 và nhân với tổng số tầng (21 tầng) để tính toán công suất tổng của chung cư.
❖ Lấy số liệu đã tính toán tại mục 2 Công suất từ tầng 4 đến tầng 24 (trang 27) Công suất tác dụng từ tầng 4 đến 24 t4 t24 t4
Công suất phản kháng từ tầng 4 đến 24 t4 t24 t4
Công suất toàn phần từ tầng 4-24
Chung cư có hai tháp A và B từ tầng 4 đến tầng 24, với tổng công suất gần 10 MVA Do đó, công suất được phân chia đều giữa hai tháp.
Công suất mỗi tháp A và B từ tầng 4-24 (hộ loại 3) t4 t24 thapA thapB
Mỗi tháp ta chọn 1 máy biến áp có công suất 5 MVA [7]
Bảng 3-2: Thông số máy biến áp 5 MVA
Dòng không tải Điện áp ngắn mạch Tần số
Hình 3-2: Máy biến áp 5000kVA
Phương án di dây
Máy biến áp từ trạm trung gian đi về máy biến áp trung tâm
MBA TT đến MBA từ tầng hầm đến tầng 3 là MBA1
MBA TT đến MBA tháp A từ tầng 4 đến 24 là MBA2
MBA TT đến MBA tháp B từ tầng 4 đến 24 là MBA3 Đi dây có 2 phương án: phương án đi dây hình tia và đi dây liên thông
1 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian về trạm phân phối trung tâm của chung cư
Với đường dây dài 8km sử dụng lộ kép trên không và dây lõi thép, hệ thống đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hộ loại 1 Đối với chung cư hạng trung, thời gian sử dụng công suất lớn nhất TmaxE00 là 5000h, và giá trị Tmax tương ứng với dây dẫn AC trên trang 194 PL2 cho mật độ dòng kinh tế Jkt là 1,1 (A/mm²).
I 135,1 A n 3 U 2 3 22 n: hệ số đường dây (lộ kép tương ứng với n=2)
Tiết diện kinh tế: max 2 kt kt
Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 120 mm 2 , 2AC-120 kiểm tra dây đã chọn theo điều kiện dòng sự cố
Ta chọn dây 2AC-120 có Icp80A (trang 369 PL1)
Khi có sự cố đứt 1 trong 2 dây, dây còn lại chuyển tải toàn bộ công suất sc ttcc
Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp:
Với dây AC-120 có khoảng cách trung bình hình học D=2m
Ta được r 0 0,27 / km,x 0 0,365 / km, Icp80A (trang 366 PL1) dm
Vậy thỏa mãn điều kiện yêu cầu nên ta chọn dây nhôm lõi thép AC-120
Bảng 3-3: Trị số Jkt theo Tmax và loại dây
❖ Ở đồ án này nhóm chọn TmaxI00h và chọn dây AC nên chọn Jkt=1,1 [8]
2.1 Chọn cáp từ trung tâm đến máy biến áp 1
Dòng điện cực đại trên tuyến cáp từ trung tâm về máy biến áp 1 (hộ loại 1) ham t3 max dm
I 10(A) n 3U 2 3 22 Khi sự cố đứt 1 dây trên đoạn
Tiết diện dây dẫn trạm trung tâm về MBA1 max 2 kt kt
Chọn dây dẫn AC-10mm 2 , tra bảng 2.2 giáo trình cung cấp điện a có: ICP = 110A, 2(XLPE 3X10)
Kiểm tra điều kiện phát nóng sc hc cp
20A 0,8 110A(thỏa mãn điều kiện cho phép)
2.2 Chọn cáp từ trung tâm về máy biến áp 2
Dòng điện cực đại trên tuyến cáp từ trung tâm đến MBA 2 thapA4 24 max dm
Tiết diệt dây dẫn kinh tế từ Trạm trung tâm về MBA 2
Chọn 1 dây dẫn AC-120mm 2 , Tra bảng 2,2 ta có: ICP = 380A, 1(XLPE 3X120) Kiểm tra điều kiện phát nóng
125A 0,8 380A(thỏa mãn điều kiện cho phép)
2.3 Chọn cáp từ trung tâm về máy biến áp 3
Dòng điện cực đại từ trạm trung tâm về MBA 3 thapB4 24 max dm
Tiết diệt dây dẫn trạm trung tâm về MBA tầng 4-24 max 2 kt kt
Chọn 1 dây dẫn AC-120mm 2 , Tra bảng 2,2 ta có: ICP = 380A, 1(XLPE 3X120) Kiểm tra điều kiện phát nóng sc hc cp
125A 0,8 380A(thỏa mãn điều kiện cho phép)
Bảng 3-4: Thống kê tiết diện dây dẫn phương án 1 Đường dây n L(km) Loại dây Tiết diện (mm 2 )
3.1 Chọn cáp từ trung tâm đến máy biến áp 1
Dòng điện cực đại trên tuyến cáp từ trung tâm về máy biến áp 1 ham t3 max dm
Khi sự cố đứt 1 dây trên đoạn
Tiết diện dây dẫn trạm trung tâm về MBA1
Chọn dây dẫn AC-10mm 2 , tra bảng 2,2 ta có: ICP = 110A, 2(XLPE 3X10)
Kiểm tra điều kiện phát nóng sc hc cp
20A 0,8 110A(thỏa mãn điều kiện cho phép)
3.2 Chọn cáp từ trạm trung tâm về máy biến áp 2
Cường độ dòng điện cực đại từ trạm trung tâm về MBA tháp A thapA4 24 thapB4 24 max dm
Tiết diệt dây dẫn Trạm trung tâm về MBA tháp A tầng 4-24 max 2 kt kt
Chọn 1 dây dẫn AC-240mm 2 , Tra bảng 2,2 ta có: ICP = 605A, 1(XLPE 3X2400) Kiểm tra điều kiện phát nóng sc hc cp
3.3 Chọn cáp từ MBA 2 về MBA 3
Cường độ dòng điện từ trạm MBA2 đến MBA3 thapB4 24 max dm
Tiết diệt dây dẫn trạm trung tâm về MBA tầng 4-24 max 2 kt kt
Chọn 1 dây dẫn AC-120mm 2 , Tra bảng 2,2 ta có: ICP = 380A, 1(XLPE 3X120) Kiểm tra điều kiện phát nóng sc hc cp
Bảng 3-5: Thống kê tiết diện dây dẫn phương án 1 Đường dây n L(km) Loại dây Tiết diện (mm 2 )
Tổn thất điện áp lúc làm việc bình thường, sự cố và tổn thất điện năng của
❖ Công thức tính toán tổn thất Điện áp trên đường dây làm việc lúc bình thường
(P l r ) (Q l x ) n.U x100 Điện áp làm việc lúc sự cố
Khi đường dây kép đứt 1 dây
R0 điện trở (/km), X0 điện kháng (/km)
1 Tổn thất điện áp phương án 1 (hình tia)
Bảng 3-6: Thông số các đường dây phương án 1 Đường dây L(km) n F(mm 2 ) r0 ( /km) x0( /km) R( ) X( )
1.1 Từ trạm trung tâm đến máy biến áp 1
Tổn thất điện áp trên đường dây lúc làm việc lúc bình thường
Khi sự cố đứt 1 dây trong đường dây bt sc U %
1.2 Từ trạm trung tâm đên trạm biến áp 2
1.3 Từ trạm trung tâm đến trạm biến áp 3
Vậy tiết diện dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp lúc làm việc ở chế độ sự cố và công suất cực đại
2 Tổn thất điện áp phương án 2 (liên thông)
Bảng 3-7: Thông số các đường dây phương án 2 Đường dây L(km) n F(mm 2 ) r0 ( /km) x0( /km) R ( ) X ( )
2.1 Từ trạm trung tâm đến máy biến áp 1 Điện áp làm việc lúc bình thường
Khi đứt 1 dây trong đường dây bt sc U %
2.2 Từ trạm trung tâm đến trạm biến áp 2
2.3 Từ trạm biến áp 2 về 3
Bảng 3-8: Thống kê tổn thất điện áp làm việc bình thường và sự cố của 2 phương án
TTĐA lúc bình thường: ΔUbtmax
TTĐA lúc sự cố: ΔUscmax % 0,392% 0,392%
3 Tính toán tổn thất điện năng 2 phương án
❖ Công thức ΔA: Tổn thất điện năng hằng năm
Với : Thời gian tổn thất công suất cực đại, tính theo công thức:
P: Tổn thất công suất trên đường dây
P Q r l n.U C: Giá thành 1kWh điện năng tổn thất (C = 800đ/kWh = 0,8x10 6 đ/MWh)
3.1 Tổn thất điện năng phương án 1
Tổng tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức:
P Q r l S r l n.U n U r0, x0 tra PL 4.6 điện trở và điện kháng dây nhôm lõi thép trang 366 (giáo trình cung cấp điện)
Thông số các đường dây phương án 1 ở Bảng 3-6
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ trung tâm về MBA 1
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ trung tâm về MBA 2
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ trung tâm về MBA3
Tổn thất điện năng hằng năm trong toàn mạng:
3.2 Tổn thất điện năng phương án 2
Tổng tổn thất công suất trên đường dây được tính theo công thức:
Thông số các đường dây phương án 1 ở Bảng 3-7 r0, x0 tra PL 4.6 điện trở và điện kháng dây nhôm lõi thép trang 366 (giáo trình cung cấp điện)
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ trung tâm về MBA1
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ trung tâm về MBA2
Tổn thất điện năng trên đườg dây từ MBA 2 đến MBA3
Tổn thất điện năng hằng năm trong toàn mạng:
Bảng 3-9: Bảng tổng kết tổn thất điện năng 2 phương án Phương án Tổn thất công suất kW
Tổn thất điện năng trong 1 năm
Sau khi phân tích, hai phương án không có sự khác biệt lớn về tổn thất điện năng, tổn thất công suất và hiệu quả kinh tế Về mặt kỹ thuật, phương án 1 (hình tia) cho thấy tính khả thi cao trong việc sửa chữa, vận hành và bảo trì Do đó, chúng tôi quyết định chọn phương án 1 làm phương án thiết kế.
Chọn máy cắt cho trạm phân phối trung tâm
Để đảm bảo an toàn và thuận tiện trong việc thay thế, sửa chữa cũng như vận hành các tủ hợp bộ của hãng SIEMENS, máy cắt 8DC11 sử dụng cách điện bằng SF6 Hệ thống thanh góp được thiết kế sẵn trong tủ với dòng định mức 1250A.
Bảng 3-10: Thông số máy cắt
Loại MC Udm (kV) Idm (A)
THIẾT KẾ PHẦN HẠ ÁP
Tính toán lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến các tủ phân phối hạ tổng và các khu vực điển hình
Việc chọn dây dẫn là rất quan trọng vì dây dẫn không phù hợp có thể gây ra sự cố chập mạch do quá nhiệt, dẫn đến hư hỏng cách điện và giảm độ tin cậy cung cấp điện Ngoài việc đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn dây dẫn cũng cần cân nhắc đến yếu tố kinh tế Cáp cho mạng điện cao áp và hạ áp có nhiều loại, bao gồm cáp đồng, cáp nhôm, và cáp với các cấu trúc một, hai, ba hoặc bốn lõi, được cách điện bằng dầu, cao su hoặc vật liệu tổng hợp Đối với điện áp từ 110kV đến 220kV, cáp thường được cách điện bằng dầu hoặc khí, trong khi cáp dưới 10kV thường có cấu trúc bọc chung Cáp điện áp trên 10kV thường được bọc riêng từng pha, và cáp từ 1000V trở xuống thường được cách điện bằng giấy tẩm dầu, cao su hoặc nhựa tổng hợp.
Dây dẫn ngoài trời thường là dây dẫn trần với một hoặc nhiều sợi, trong khi dây dẫn trong nhà thường được bọc bằng cao su hoặc nhựa cách điện Trong một số trường hợp, dây trần hoặc thanh dẫn có thể được sử dụng trong nhà, nhưng cần phải được treo trên sứ cách điện để đảm bảo an toàn.
Khi lựa chọn dây dẫn, cần xem xét các yêu cầu về cách điện, độ bền cơ, điều kiện lắp đặt và chi phí để đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật, an toàn và hiệu quả kinh tế.
Trong mạng điện chung cư, dây dẫn và cáp thường được lựa chọn hai điều kiện sau:
Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép
Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Mật độ dòng kinh tế theo Tmax và loại dây dẫn
Các thiết bị điện trong mạng điện hạ áp, bao gồm aptomat, contactor, cầu dao và cầu chì, được lựa chọn dựa trên các yếu tố như điện áp, dòng điện và kiểu loại hoạt động.
Để lắp đặt tủ phân phối hiệu quả trong chung cư, trước tiên cần phân khu vực phụ tải một cách hợp lý Dây điện sẽ được kéo từ trạm biến áp của chung cư đến các tủ phân phối, sau đó tiếp tục đến các tủ hạ áp của từng khu vực trong chung cư.
Dòng điện 3 pha tt tt dm
Stt: Công suất toàn phần tính toán (kVA) U: Hiệu điện thế (kV)
Itt: Cường độ dòng điện (A) Dòng điện 1 pha tt tt dm
I: Cường độ dòng điện (A) J: Mật độ dòng điện (A/mm 2 ) F: Tiết diệt dây dẫn (mm 2 )
1 Tính toán và chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến các tủ phân phối
1.1 Chọn dây dẫn, từ trạm biến áp 1 đến tủ tổng dành cho tầng hầm đến tầng 3 (tủ phân phối 1)
Công suất từ tầng hầm đến 3 là: tham t3 tham 1 2 3
Cường độ dòng điện từ máy biến áp 1 đến tủ phân phối 1
I 549,78 n 3U 2 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ máy biến áp 1 đến tủ phân phối 1 tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC từ hãng LENS, có tiết diện 300mm², kết nối từ MBA1 đến tủ phân phối 1, với dòng điện cho phép trong nhà là 565A (tham khảo PL4.29, trang).
380, giáo trình cung cấp điện), số lượng 2PVC(3x300mm 2 )
1.2 Chọn dây dẫn, từ trạm biến áp 2 đến tủ tổng dành tháp A (tủ phân phối 2)
Công suất từ tầng 4-24 tháp A: t4 t24 thapA
❖ Thiết kế tháp A có 7 tủ 1A đến 7A
Tháp A với 21 tầng có công suất lớn, do đó chúng tôi thiết kế 7 tủ tổng hạ áp, mỗi tủ phục vụ 3 tầng Hệ thống cấp điện được thiết kế từ tầng dưới lên, đảm bảo công suất của các tủ tổng hạ áp là bằng nhau.
Cường độ dòng điện từ máy biến áp số 2 đến 7 tủ của tháp A như nhau
Cường độ dòng điện từ máy biến áp 2 đến mỗi tủ phân phối
I 491,5(A) n 3U 2 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ máy biến áp 2 đến mỗi tủ phân phối tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng LENS, từ MBA2 đến tủ phân phối 1, với tiết diện 240mm² và dòng điện cho phép trong nhà là 501A (tham khảo PL4.29, trang).
1.3 Chọn dây dẫn, từ trạm biến áp 3 đến tủ tổng dành tháp B (tủ phân phối 3)
Công suất từ tầng 4-24 tháp B t4 t24 thapB
❖ Thiết kế tháp B có 7 tủ 1B đến 7B
Tháp B với 21 tầng có công suất lớn, vì vậy chúng tôi thiết kế 7 tủ tổng hạ áp, mỗi tủ phục vụ 3 tầng Hệ thống cấp điện được thiết kế từ tầng dưới lên, đảm bảo công suất của các tủ là bằng nhau.
Cường độ dòng điện từ máy biến áp 3 đến 7 tủ của tháp B
Cường độ dòng điện từ máy biến áp 3 đến mỗi tủ phân phối
I 491,5(A) n 3U 2 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ máy biến áp 3 đến mỗi tủ phân phối tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng LENS, từ MBA3 đến tủ phân phối 3.1, với tiết diện 240mm² và dòng điện cho phép trong nhà đạt 501A (tham khảo PL4.29, trang).
2 Tính toán và chọn tiết diện dây dẫn từ tủ tổng phân phối đến tầng và từng tủ phân phối tầng đến các khu vực trong tầng
2.1 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tầng hầm
Công suất tác dụng tầng hầm: P 251,81kW
Công suất phản kháng tầng hầm: Q 188,86 kVAr
Công suất toàn phần tầng hầm: S 314,8 kVA
Cường độ dòng điện từ tủ phân phối 1 đến tủ dành cho tầng hầm
I 454,4(A) n 3U 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tầng hầm tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng LENS với tiết diện 185 mm², từ tủ phân phối 1 đến tủ tầng hầm, cho phép dòng điện tối đa trong nhà là 464A (theo PL4.29, trang 380), số lượng dây PVC là 4x185 mm².
2.1.1 Chọn dây dẫn từ tầng hầm đến tủ điện nhà xe
Công suất tác dụng nhà xe: P 48,72(kW)
Công suất phản kháng nhà xe:Q 36,54 (kVar)
Công suất toàn phần nhà xe: S 60,91 (kVA.)
Cường độ dòng điện từ tầng hầm đến tủ điện nhà xe
Tiết diện dây dẫn từ tầng hầm đến tủ điện nhà xe tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng LENS với tiết diện 35mm², sử dụng từ tầng hầm đến tủ điện nhà xe, có khả năng chịu dòng điện lên đến 174A (theo PL4.29, trang).
380, giáo trình cung cấp điện), số lượng PVC(4x35mm 2 )
2.1.2 Tổng hợp tiết diện dây dẫn từ tầng hầm đến các khu vực trong tầng
Dựa vào dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-9 về công suất tầng hầm, chúng ta áp dụng công thức 4.1 và 4.2 để thực hiện các phép tính cần thiết, từ đó tạo ra bảng tổng hợp công suất.
Bảng 4-1: Tổng hợp tiết diện dây dẫn tầng hầm
2.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tầng 1
Công suất tác dụng tầng 1: P 157,24kW
Công suất phản kháng tầng 1: Q 117,93kVAr
Công suất toàn phần tầng 1: S 196,55 kVA
Cường độ dòng điện từ tủ phân phối 1 đến tủ dành cho tầng 1
Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức
Cường độ dòng điện vào dây dẫn (A)
Tiết diện tính toán mm 2
Tiết diện lựa chọn mm 2
Phòng kĩ thuật điện nhẹ 3.30 1 0.22 14.98 4.83 6
I 283,7(A) n 3U 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 1 tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng LENS với tiết diện 95mm², từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 1, có dòng điện cho phép trong nhà đạt 301A (theo PL4.29, trang 380), số lượng cáp PVC là 4x95mm².
2.2.1 Chọn dây dẫn từ tầng 1 đến tủ điện phòng nhóm mẫu giáo
Công suất tác dụng nhóm mẫu giáo: P 19,46kW
Công suất phản kháng nhóm mẫu giáo: Q 14,61kVAr
Công suất toàn phần tầng nhóm mẫu giáo: S 24,35 kVA
Cường độ dòng điện từ tầng 1 đến tủ điện phòng mẫu giáo
U 0,22 Tiết diện dây dẫn từ tầng hầm đến tủ điện phòng mẫu giáo tt 2 kt kt
Chọn dây cáp đồng cách điện PVC của hãng CADIVI với tiết diện 35mm², từ tủ điện tầng 1 đến tủ điện phòng mẫu giáo, có dòng điện cho phép trong nhà là 149A (theo nguồn internet) Số lượng dây cáp cần thiết là PVC (2x35mm²).
2.2.2 Tổng hợp tiết diện dây dẫn từ tầng 1 đến các khu vực trong tầng
Lấy dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-13: Tổng hợp công suất tầng 1 và áp dụng công thức tại mục 2.2.1 ta được bảng tổng hợp
Bảng 4-2: Tổng hợp tiết diện dây dẫn tầng 1
Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức (kV)
Cường độ dòng điện vào dây dẫn (A)
Tiết diện tính toán mm 2
Tiết diện lựa chọn mm 2
Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức (kV)
Cường độ dòng điện vào dây dẫn (A)
Tiết diện tính toán mm 2
Tiết diện lựa chọn mm 2
Căn hộ KH, TMDV (05,06,04) 50.04 3 0.4 72.23 23.30 25 Thương mại DV 04,02,01 10.66 1 0.22 48.47 15.63 16
Hướng thoát hiểm, Sảnh đợi 4.87 1 0.22 22.15 7.15 10
Sân công cộng, đa năng 15.58 1 0.22 70.81 22.84 25
2.3 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tầng 2
Công suất tác dụng tầng 2: P 28,9kW
Công suất phản kháng tầng 2: Q 21,68kVAr
Công suất toàn phần tầng 2: S 36,13 kVA
Cường độ dòng điện từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 2
I 52,14(A) n 3U 3 0,4 Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 2 tt 2 kt kt
Tính toán lựa chọn mccb từ trạm biến áp đến các tủ phân phối hạ tổng và các khu vực điển hình
I (1,2 1,5) I (A) (Đối với thiết bị điện chiếu sáng)
I (2 2,5) I (A) (Đối với thiết bị động cơ)
ITT: Cường độ dòng điện (A)
ITK: Cường độ dòng điện lắp MCCB (A)
Sau khi tính toán IKT, cần chọn aptomat có dòng định danh lớn hơn hoặc bằng giá trị tính toán cộng thêm 1 cấp Điều này đảm bảo an toàn cho gia đình và hỗ trợ cho các phụ tải có thể phát sinh trong tương lai.
1 Tính toán và chọn MCCB cho các tủ phân phối tổng hạ áp
1.1 Chọn MCCB cho tủ phân phối 1 (Từ tầng hầm đến tầng 3) tham t 3 tham t 3
Cường độ dòng điện vào tủ phân phối 1
Vậy tủ điện phân phối 1 ta dùng MCCB tổng 3P 2500A 70KA NS250N3M2
1.2 Chọn MCCB cho các tủ phân phối cấp điện tháp A
Công suất từ tầng 4-24 tháp A: t4 t24 thapA
1.2.1 Thiết kế tháp A có 7 tủ 1A đến 7A
Công suất của tháp A (21 tầng) khá lớn nên ta thiết kế 7 tủ tổng hạ áp cứ có 3 tầng là 1 tủ tổng hạ áp có công suất bằng nhau thapA
Cường độ dòng điện ở mỗi tủ phân phối tháp A
Vậy mỗi tủ phân phối cấp điện cho tháp A, ta dùng 1 MCCB tổng 3P 1600A 85kA NS16BH3M2
1.2.2 Trong mỗi tủ tổng phân phối tháp A, ta thiết kế cấp điện cho 3 tầng vì vậy nên ta thiết kế thêm 3MCCB con có dòng bằng nhau, tương ứng mỗi MCCB cấp vào 1 tầng tk1A
Vậy mỗi MCCB con trong tủ phân phối tổng, để cấp cho tủ điện từng tầng ta dùng MCCB 500A
1.3 Chọn MCCB cho các tủ phân phối cấp điện tháp B
Công suất từ tầng 4-24 tháp B t4 t24 thapA
1.3.1 Thiết kế tháp B có 7 tủ 1B đến 7B
Công suất của tháp B (21 tầng) khá lớn nên ta thiết kế 7 tủ tổng hạ áp cứ có 3 tầng là 1 tủ tổng hạ áp có công suất bằng nhau thapA
Cường độ dòng điện ở mỗi tủ phân phối tháp B
Vậy mỗi tủ diện phân phối cấp điện cho tháp B, ta dùng 1 MCCB tổng 3P 1600A 85kA NS16BH3M2
1.3.2 Trong mỗi tủ tổng phân phối tháp B, ta thiết kế cấp điện cho 3 tầng vì vậy nên ta thiết kế thêm 3MCCB con có dòng bằng nhau, tương ứng mỗi MCCB cấp vào 1 tầng tk1A
Vậy mỗi MCCB con trong tủ phân phối tổng, để cấp cho tủ điện từng tầng ta dùng MCCB 500A
2 Tính toán chọn MCCB cho các tủ từng tầng và khu vực điển hình
2.1 Chọn MCCB cho tầng hầm
Công suất toàn phần tầng hầm: S 314,76kVA
Cường độ dòng điện tủ tổng tầng hầm
Vậy tủ điện tổng tầng hầm ta dùng1 MCCB 3P 1000A 50kA NS100N3M2
2.1.1 Chọn MCCB cho tủ điện phòng bơm (tầng hầm)
Công suất toàn phần của phòng bơm.S 158,05 kVA
Cường độ dòng điện cho tủ phòng bơm
Vậy tủ điện dành cho phòng bơm ta dùng 1 MCCB 3P 500A 36kA NF630-C
2.1.2 Tổng hợp CB cho tầng hầm
Dựa vào dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-9, chúng ta tổng hợp công suất tầng hầm và áp dụng công thức ở mục 2.1.1 để thực hiện các phép tính, từ đó tạo ra bảng tổng hợp kết quả.
Bảng 4-6: Tổng hợp CB cho tầng hầm
Khu vực Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức
Phòng kĩ thuật điện nhẹ 3.30 1 0.22 14.98011 29.96 20
Tổng tầng hầm 314.76 3 0.4 454.32 908.64 1000 2.2 Chọn MCCB cho tầng 1
Công suất toàn phần tầng 1: S 196,55kVA
Cường độ dòng điện tủ dành cho tầng 1
Vậy tủ điện tổng tầng 1 ta dùng 1 MCCB tổng 3P 500A
2.2.1 Chọn CB cho tủ điện phòng sinh hoạt chung (tầng 1)
Công suất toàn phần của phòng bơm S 10,51kVA
Cường độ dòng điện cho tủ phòng sinh hoạt chung
Vậy tủ điện dành cho phòng sinh hoạt chung ta dùng 1 CB 1P 80A
2.2.2 Tổng hợp CB cho tầng 1
Dựa vào dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-13, tổng hợp công suất tầng 1, chúng ta áp dụng công thức tại mục 2.2.1 để thực hiện các phép tính, từ đó tạo ra bảng tổng hợp kết quả.
Bảng 4-7: Bảng chọn CB dành cho tầng 1
Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức (kV)
Hướng thoát hiểm, Sảnh đợi 4.87 1 0.22 22.15 33.23 40
Sân công cộng, đa năng 15.58 1 0.22 70.81 106.22 120
Công suất toàn phần tầng 2: S 36,13(kVA)
Cường độ dòng điện tủ dành cho tầng 2
Vậy tủ điện tổng tầng 2 ta dùng 1 MCCB tổng 3P 80A
2.3.1 Chọn CB cho tủ điện phòng KT bơm (tầng 2)
Công suất toàn phần của phòng bơm S 3,65kVA
Cường độ dòng điện cho tủ phòng KT bơm
Vậy tủ điện dành cho phòng KT bơm ta dùng 1 CB 3P 10A
2.3.2 Tổng hợp CB cho tầng 2
Dựa vào dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-16, tổng hợp công suất tầng 2 và áp dụng công thức tại mục 2.3.1, chúng ta có thể thực hiện các phép tính cần thiết để tạo ra bảng tổng hợp kết quả.
Bảng 4-8: Bảng chọn CB cho tầng 2
Khu vực Tổng Công suất toàn phần (kVA)
Pha điện sử dụng Điện áp định mức (kV)
Công suất toàn phần tầng 3: S 214,32kVA
Cường độ dòng điện tủ dành cho tầng 3
Vậy tủ điện tổng tầng 3 ta dùng 1 MCCB 3P 500A
2.4.1 Chọn CB cho tủ điện phòng quản lí bể bơi (tầng 3)
Công suất toàn phần của phòng bơm S 1,13kVA
Cường độ dòng điện cho tủ phòng sinh hoạt chung
Vậy tủ điện dành cho phòng quản lí bể bơi chọn 1 CB tổng 1P 10A
2.4.2 Tổng hợp CB cho tầng 3
Dựa vào dữ liệu công suất toàn phần từ Bảng 2-20, chúng ta tổng hợp toàn bộ công suất tầng 3 và áp dụng công thức ở mục 2.4.1 để thực hiện các phép tính, từ đó tạo ra bảng tổng hợp.
Bảng 4-9: Bảng chọn MCCB cho tầng 3
2.5 Chọn MCCB cho tủ điện các tầng của tháp A
Công suất toàn phần tầng 4 tháp A t4 t4 thapA
Cường độ dòng ở tủ điện tổng tầng 4
Khu vực Công suất toàn phần
Pha điện sử dụng Điện áp định mức
Cường độ dòng vào dây dẫn
Phòng quản lí bể bơi 1.13 1 0.22 5.15 7.72 10
Vậy tủ điện tổng cho tầng 4 tháp A ta dùng 1 MCCB tổng 3P 500A
2.5.1 Trong tủ điện tổng Tầng 4 tháp A, ta thiết kế thêm 3 MCCB con, để cấp điện vào đồng hồ từng căn hộ t4 thapA
Cường độ dòng điện từ MCCB tổng tầng 4 tháp A đến mỗi MCCB con
Vậy mỗi MCCB con trong tủ điện tầng 4 tháp A ta dùng MCCB 3P 200A
2.5.2 Chọn CB tủ điện căn hộ điển hình
Cường độ dòng điện căn hộ 1 phòng ngủ là dm
Vậy tủ điện cho căn hộ 1PN ta dùng 1CB tổng 1P 40A
Cường độ dòng điện căn hộ 1 phòng ngủ là dm
Vậy tủ điện cho căn hộ 2PN ta dùng 1CB tổng 1P 60A
Cường độ dòng điện căn hộ STU là dm
Vậy tủ điện tổng cho căn hộ STU ta dùng 1CB tổng1P 40A
Bảng 4-10: Bảng chọn CB tổng cho các khu vực tầng 4
2.6 Chọn MCCB cho các tủ phân phối (1B-7B) đến các tủ điện các tầng của tháp B
❖ Mọi thông số tính toán MCCB, CB tương tự như tháp A từ mục 2.5 trang 61
Sơ đồ tủ điện phân phối
1 Sơ đồ tủ điện sau máy biến áp đến tầng hầm, tầng 1, tầng 2, tầng 3
1.1 Tủ phân phối tầng hầm
Hình 4-2: Tủ điện phân phối của tầng hầm
Máy biến áp cung cấp điện từ tầng 4 đến tầng 24 của tháp A được chia thành 7 tủ phân phối tổng (1A đến 7A), mỗi tủ có công suất giống nhau và cấp điện cho 3 tầng.
❖ Tháp B cũng tương tự ta chia 7 tủ phân phối tổng (1B đến 7B có công suất như nhau), tương ứng mỗi tủ cấp điện cho 3 tầng
❖ Dưới đây là sơ đồ tủ điện điển hình
2.1 Sơ đồ tủ điện tầng 4 tháp A
❖ Từ tủ điện 1A Hình 4-3 cấp điện lên tầng 4, tầng 5, tầng 6, mỗi tầng có 1 tủ điện tổng như Hình 4-4
❖ Tủ điện tầng 4 tháp A là tủ điện điển hình cho các tầng còn lại từ tầng 4 đến tầng 24 cho cả tháp A và B
Hình 4-4: Tủ điện tầng 4 tháp A
THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO CHUNG CƯ
Đặt vấn đề
Dông sét, hay sự phóng điện dông, là một trong những nguồn điện từ mạnh nhất trong tự nhiên Sét hình thành do sự tích tụ điện tích lớn, chủ yếu từ các đám mây mưa dông với điện tích dương và âm phân bố ở các phần trên và dưới Sự chênh lệch này tạo ra một điện trường mạnh mẽ xung quanh đám mây.
Có 3 loại sét đánh đó là: Sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp và sét đánh cảm ứng Các giải pháp chống sét: Có 3 giải pháp chống sét đó là
Mô hình học về phương pháp cổ điển sử dụng cột thu sét Franklin cho thấy đây là một giải pháp hiệu quả trong việc hạn chế sét đánh trực tiếp, đặc biệt là cho các công trình có chiều cao từ 15-20m.
Tính toán chống sét cho chung cư
❖ Thiết kế chống sét cho tòa nhà
Tiêu chuẩn của thiết bị thu sét ESE
Hình 5-1: Tòa nhà và hệ thống chống sét bảo vệ
Để thiết kế hệ thống chống sét cho tòa nhà theo tiêu chuẩn, cần chú trọng đến việc lựa chọn thiết bị thu sét ESE Việc chọn thiết bị thu sét phù hợp yêu cầu thực hiện các tính toán dựa trên một số tiêu chuẩn nhất định.
+ Rp: bán kính nằm ngang tính từ chân đặt đầu kim ESE
+ h: chiều cao kim Pulsar tính từ đầu kim đến bề mặt được bảo vệ
+ D: 20m dùng cho bảo vệ cấp I (công trình: xăng dầu, kho đạn, khí gas)
+ 45m dùng cho bảo vệ cấp II (công trình: triển lãm, khu di tích lịch sử xếp hạng quốc gia; VP chính phủ; Toà nhà quốc hội….)
+ 60m dùng cho bảo vệ cấp III (công trình: tòa nhà VP, CT dân dụng, công nghiệp…)
Trong đó: ΔL: Là độ dài (quảng đường) của tia tiên đạo hay nó cách khác là độ dài phóng điện sớm của kim thu sét ESE (m) ΔT: Stormaster-ESE-15 = ΔT(μs) 15
Bán kính bảo vệ (Rp) của kim thu sét phóng điện sớm Stormaster được tính theo công thức áp dụng tiêu chuẩn của Pháp NF C17-102 (tháng 07/1995)
Ta có: kích thước nhà (143 x 81 x 84) m nên ta lựa chọn kim thu sét CTP-60
CIRPROTEC có h = 5m, cấp độ bảo vệ III, Rp = 107m
Nguyên lý làm việc của đầu kim thu sét CTP-60 CIRPROTEC
Sét hay tia sét là hiện tượng tự nhiên xảy ra khi các đám mây mang điện tích phóng điện giữa chúng hoặc giữa đám mây và mặt đất, thường là giữa các đám mây có điện tích trái dấu.
Kim thu sét CTP-60 CIRPROTEC tạo ra sự sai lệch điện tích giữa đầu kim và đám mây, hình thành một đường dẫn tiên đạo giúp phát xạ sớm từ đám mây xuống đầu kim, bảo vệ hiệu quả mà không ảnh hưởng đến các khu vực xung quanh.
Kim thu sét tia tiên đạo CTP-60 CIRPROTEC đã được đánh giá và kiểm định tại nhiều phòng thí nghiệm hiện đại trên toàn cầu, đạt tiêu chuẩn quốc tế.
Tòa nhà có chiều dài 143m, rộng 81m và cao 84m Để bảo vệ công trình, kim thu sét CTP-60 CIRPROTECP loại CTP-3 được lựa chọn, có bán kính bảo vệ Rbv = 107m và chiều cao kim thu sét so với mặt phẳng cần bảo vệ là 5m, thuộc cấp bảo vệ III.
Khái quát về hệ thống nối đất
Hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị điện là một phần thiết yếu trong việc cung cấp điện, đảm bảo truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Đặc điểm quan trọng của hệ thống này là phân bố rộng rãi và có nhiều người làm việc với thiết bị điện Hỏng cách điện và việc không tuân thủ quy tắc an toàn là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện giật Nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an toàn; khi cách điện bị hỏng, vỏ thiết bị có thể mang điện áp, tạo ra dòng rò từ vỏ xuống đất Nếu người chạm vào vỏ thiết bị, điện trở của người sẽ mắc song song với điện trở nối đất, dẫn đến dòng điện chạy qua người.
Dòng điện chạy qua điện trở nối đất (Id) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho người vận hành thiết bị điện Để đạt được mức độ an toàn cao trong hệ thống nối đất, yêu cầu về điện trở nối đất cần phải được duy trì ở mức Rnđ ≤ 4 Ω.
Hệ thống nối đất chống sét là yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị điện và an toàn cho người vận hành khỏi tác động của sét Sét có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị điện và đe dọa tính mạng con người Để đảm bảo an toàn cho tài sản trong tòa nhà, hệ thống nối đất cần đạt tiêu chuẩn với điện trở nối đất Rnđ ≤ 10 Ω.
Thiết kế hệ thống nối đất chống sét và nối đất an toàn điện cần tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 46-84 hiện hành của Việt Nam Tất cả vỏ kim loại của tủ điện và hộp aptomat phải được kết nối vào hệ thống nối đất an toàn điện Hệ thống nối đất an toàn điện phải hoàn toàn độc lập với hệ thống nối đất chống sét.
Nối đất chống sét
Nối đất chống sét là quá trình kết nối thiết bị chống sét như kim thu lôi, dây thu sét và lưới thu sét với hệ thống nối đất Mục đích là để tản dòng điện sét vào đất, giữ cho điện áp tại mọi điểm trong khu vực bảo vệ không vượt quá mức an toàn Việc này đảm bảo an toàn cho công trình, thiết bị và con người khi xảy ra hiện tượng sét đánh Để bảo vệ hiệu quả chống sét, cần chú ý đến hai vấn đề chính.
Phạm vi bảo vệ hay vùng bảo vệ là không gian xung quanh vật được bảo vệ, nơi có khả năng bị sét đánh rất thấp.
Trị số điện trở của hệ thống trang bị nối đất.
Hệ thống trang bị nối đất
Dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất
Khi thực hiện nối đất, cần tận dụng các vật nối đất tự nhiên như ống dẫn nước, ống kim loại trong đất, và các kết cấu kim loại của công trình Tránh sử dụng ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy Điện trở của các nối đất tự nhiên có thể được xác định qua đo thực tế hoặc tính toán theo công thức kinh nghiệm.
Nếu nối đất tự nhiên không đảm bảo được trị số điện trở Rđ theo yêu cầu thì phải dùng nối đất nhân tạo
Nối đất nhân tạo sử dụng các cọc thép tròn, thép ống, thanh thép dẹt hoặc thép góc dài từ 2 đến 3m, được đóng sâu xuống đất với đầu cọc cách mặt đất từ 0,5 đến 0,8m nhằm tránh ảnh hưởng của thời tiết đến Rđ Các cọc thép này được hàn nối với nhau bằng các thanh thép nằm ngang, cũng được chôn sâu với khoảng cách tương tự so với mặt đất.
Tùy theo cách bố trí các điện cực nối đất mà phân biệt nối đất tập trung hay nối đất mạch vòng
Trong xây dựng, thường sử dụng nhiều cọc đóng xuống đất và kết nối với nhau bằng các thanh ngang hoặc cáp Cu trần Khoảng cách giữa các cọc thường bằng 2 lần chiều dài cọc để loại trừ hiệu ứng màn che; nếu mặt bằng khó khăn, khoảng cách này không nên nhỏ hơn chiều dài cọc Để nối đất tập trung, nên chọn vị trí có đất ẩm, điện trở suất thấp và cách xa công trình.
Các điện cực nối đất được lắp đặt xung quanh công trình cần bảo vệ, cách mép ngoài từ 1 đến 1,5 mét, đặc biệt khi công trình có diện tích lớn Đối với các thiết bị có điện áp trên 1000 V và dòng điện chạm lớn, việc sử dụng nối đất mạch vòng trong khu vực công trình là cần thiết.
Khi thi công hệ thống nối đất cần chú ý các điểm sau:
Các cọc nối đất bằng sắt hoặc thép cần được làm sạch gỉ và không sơn trước khi đặt xuống đất Trong môi trường có khả năng ăn mòn kim loại, nên sử dụng sắt tráng kẽm hoặc cọc thép bọc đồng để đảm bảo độ bền và hiệu quả.
Đường dây nối đất chính cần được chôn sâu từ 0,5 đến 0,8 mét khi đặt ngoài nhà, trong khi đó, bên trong nhà nên được đặt trong rãnh hoặc theo tường để thuận tiện cho việc kiểm tra thiết bị.
Dây nối đất chính phải được kết nối với bảng đồng nối đất, trong khi các thiết bị điện khác được kết nối thông qua một đường dây nhánh Cần lưu ý rằng việc mắc nối tiếp các thiết bị điện vào dây nối đất chính là không được phép.
Tính toán hệ thống nối đất chống sét cho chung cư
❖ Nếu là cọc chôn sâu trong đất:
Hình 5-2: Cọc tiếp địa Khi đó điện trở tản của cọc xác định bởi:
Trong đó: l là chiều dài của cọc m ; d là đường kính của cọc m ; t’=t+ l
2:là độ chôn sâu của cọc từ mặt đất đến giữa cọc m ; tt là điện trở suất tính toán m d h’ h l
Nếu là cọc sắt góc: d = 0,95b
Với b là bề rộng của thanh
❖ Nếu là thanh chôn nằm ngang trong đất:
Hình 5-3: Thanh tiếp địa Khi đó điện trở tản của một thanh được xác định bởi:
L là chiều dài của thanh m ; h là độ chôn sau của thanh m ;
K là hệ số phụ thuộc hình dạng nối đất; ttlà điện trở suất tính toán và được xác định : tt= do Km m
Km là hệ số mùa ; do m (đo được) d là đường kính của thanh m ; + Với thanh tròn: d = 15 - 30 mm
1 Xác định điện trở nối đất của một hệ thống nối đất Điện trở của hệ thống nối đất gồm n cọc liên kết với nhau bằng thanh nằm ngang được xác định bởi công thức sau:
Rc là điện trở tản của một cọc
Rt là điện trở tản của thanh, n là số cọc, và c là hệ số sử dụng của cọc không tính đến ảnh hưởng của thanh T là hệ số sử dụng của thanh đối với tổ hợp cọc, có nghĩa là khi thanh có cọc được bố trí dọc theo thanh.
2 Trình tự tính toán nối đất an toàn
Bước 1: Tính toán điện trở nối đất tự nhiên
+ Nếu: Rtn 0,5 Thì ta phải thiết kế một hệ thống nối đất nhân tạo Rnt + Nếu: Rtn > 0,5 nt nt tn
Thì ta phải thiết kế một hệ thống nối đất nhân tạo Rnt
(Tuỳ theo điều kiện tự nhiên mà chúng ta thiết kế)
Bước 2: Thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo
Khi đó điện trở tản của thanh xác định bởi
L là chiều dài toàn bộ thanh nối (chu vi của trạm phân phối) m d là đường kính thanh nối m h là độ chôn sau m
K là hệ số phụ thuộc hình dạng của hệ thống nối đất ttlà điện trở suất tính toán và được xác định: l1 l2 tt= do Km m
Km là hệ số mùa ; do m
Nếu Rt 1 mà hệ thống nối đất nhan tạo có Rnt 0,5 thì hệ thống nối đất an toàn đạt yêu cầu kỷ thuật
Khi đó điện trở tản của cọc xác định bởi:
2 l d 2 4.h' l Trong đó: l là chiều dài của cọc m d là đường kính của cọc m h’=h+ l
2 :là độ chôn sâu của cọc từ mặt đất đến giữa cọc m tt là điện trở suất tính toán m
Chọn khoảng cách giữa các cọc a 1 l Tính số cọc
Nếu chọn hệ thống nối đất nhân tạo gồm nhiều cọc và thanh nối
Khi đó trị số điện trở của hệ thống nối đất gồm n cọc liên kết với nhau bằng thanh nằm ngang được xác định bởi công thức sau:
Rc là điện trở tản của một cọc
Điện trở tản Rt của thanh được xác định dựa trên số cọc n Hệ số sử dụng cọc c (không tính đến ảnh hưởng của thanh) và hệ số sử dụng thanh t (đối với tổ hợp cọc) đều có vai trò quan trọng trong tính toán này.
Thanh có cọc bố trí dọc theo thanh
Tra bảng xác định c , t (trong giáo trình kỹ thuật cao áp)
3 Tính toán hệ thống nối đất
Giả thiết bố trí mặt bằng nối đất theo dãy Điện cực nối đất là cọc thép góc L60 x
Dựa vào bảng tra điện trở suất của đất trong phụ lục PL32, trang 262, sách Kỹ thuật điện cao áp của Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, người đọc có thể tham khảo các giá trị điện trở suất cần thiết cho các ứng dụng trong ngành điện Bảng này cung cấp thông tin quan trọng giúp kỹ sư và sinh viên hiểu rõ hơn về tính chất điện của đất, từ đó áp dụng vào thiết kế và thi công hệ thống điện hiệu quả.
Do công trình xây dựng trên nền đất pha đất sét nên điện trở suất của đất đất = 100
Hệ số mùa an toàn: km = 1,6 dựa vào bảng tra hệ số Kmùa của hệ thống nối đất trang 97 của sách vật liệu điện thầy Phan Đình Chung d 0,95.60 57(mm) 0,057(m) t’=t+ l
Vậy điện trở suất tính toán của thanh là: tt = do Km0.1,60 m Điện trở tản của cọc
Rc= tt ln2.l 1 4.t' lln 160 ln 2.3 1 4.2,3 3ln 42,4
Sắt Thanh loại là thanh thép dẹt loại D20, chôn sâu m = 0.8 m
Chu vi của trạm phân phối được xác định:
Tra bảng Phụ lục PL19 trang 244 t được hệ số K = 6,42
Tra bảng Phụ lục PL03 trang 244 ta được:
Thanh ngang chôn sâu t= 0,8 (m), ta có hệ số mùa khô Km=1,6
Vậy điện trở suất tính toán của thanh là : ρ t tt =Km.ρđ =1,6.100 = 160(Ω.m) l1 l2 Điện trở tản của thanh là : t 2 2 tt t ρ K.L 6, 42.448
Số cọc kết hợp với nhau bằng thanh nằm ngang theo chu vi mạch vòng của trạm: n L 149,3 a 3
448 (cọc) nên ta chọn 150 (cọc)
Hệ số sử dụng cọc bố trí theo mạch vòng:
Tra bảng Phụ lục PL05 trang 245 với a l 1
Hệ số sử dụng của các thanh nối khi cọc bố trí dọc theo mạch vòng:
Tra bảng Phụ lục PL07 trang 245 với trường hợp : a 1 l với n = 150 (cọc) ηt = 0,19 Điện trở của hệ thống nối đất: c t t c
Vậy hệ thống nối đất thỏa mãn điều kiện an toàn
Hình 5-4: Phạm vi bảo vệ
Hình 5-5: Bố trí kim thu sét
CHƯƠNG MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM
Mô phỏng chiếu sáng bằng phần mềm DIALUX EVO 10.1
1 Từ tầng hầm đến tầng 3, lấy điển hình Nhóm mẫu giáo tại tầng 1
1.1 Thông số đèn sử dụng trong nhóm mẫu giáo
❖ Đèn được sử dụng tại Nhóm mẫu giáo là đèn Âm trần M15 của nhà sản xuất Rạng Đông [4]
Hình 6-1: Hình dạng đèn M15 Bảng 6-1: Thông số đèn M15L Rạng Đông
Dải điện áp có thể hoạt động
❖ Nhóm mẫu giáo mô phỏng trên DIALUX EVO
Hình 6-2: Mặt bằng 3D nhóm mẫu giáo và bố trí đèn
Hình 6-3: Mặt bằng 2D nhóm mẫu giáo và bố trí đèn
Hình 6-4: Mô phỏng 3D nhóm mẫu giáo trên DIALUX
Hình 6-5: Biểu đồ phân bố độ rọi nhóm mẫu giáo
1.3 Kết quả mô phỏng nhóm mẫu giáo
Bảng 6-2: kết quả tính toán nhóm mẫu giáo trên phần mềm DIALUX EVO Đặc tính Etb (Độ rọi trung bình)
Emin Emax Độ rọi đạt được 342 lx 0.88 lx 493 lx Độ rọi yêu cầu 300 lx
Kiểm tra kết quả Đạt
2 Từ tầng 4 đến tầng 24, lấy điển hình căn hộ 2PN
2.1 Thông số đèn sử dụng trong căn hộ 2PN
❖ Trong căn hộ 2PN đa số đều sử dụng đèn Led downlight có công suất từ 6W đến 12W
Hình 6-6: Hình dạng đèn Led downlight Bảng 6-3: Thông số đèn Led downlight
Dải điện áp có thể hđ
❖ Trong chung cư có các loại căn hộ như 1PN, 2PN, STU Ở đây nhóm mô phỏng cho căn hộ loại 2PN như hình
Hình 6-7: Mặt bằng 3D và bố trí đèn căn hộ 2PN
Hình 6-8: Mặt bằng 2D và bố trí đèn căn hộ 2PN
1.1.1 Phòng khách và phòng bếp căn hộ 2PN
Hình 6-9: Biểu đồ độ rọi của phòng khách và bếp
Hình 6-10 trình bày kiến trúc 3D của phòng khách và bếp, trong khi Bảng 6-4 thể hiện kết quả tính toán độ rọi của không gian này bằng phần mềm DIALUX EVO Đặc tính Etb cho thấy độ rọi trung bình đạt được là 318 lx, với độ rọi tối thiểu là 0.25 lx và tối đa là 401 lx, đáp ứng yêu cầu độ rọi là 300 lx.
Kiểm tra kết quả Đạt
1.1.2 Phòng ngủ cho căn hộ 2PN
Hình 6-11: Biểu đồ độ rọi phòng ngủ
Bảng 6-5 trình bày kết quả tính toán độ rọi của phòng ngủ bằng phần mềm DIALUX EVO, với độ rọi trung bình đạt được là 280 lx, trong đó độ rọi tối thiểu là 78.6 lx và tối đa là 357 lx Yêu cầu độ rọi cho phòng ngủ là 200 lx Hình 6-12 minh họa kiến trúc 3D của phòng ngủ.
Kiểm tra kết quả Đạt
1.1.3 Mô phỏng phòng WC căn hộ 2PN
Hình 6-13: Biểu đồ độ rọi phòng WC
Hình 6-14 minh họa kiến trúc 3D của phòng WC, trong khi Bảng 6-6 trình bày kết quả tính toán ánh sáng cho không gian này Độ rọi trung bình đạt được là 226 lx, với độ rọi tối thiểu là 57.5 lx và tối đa là 293 lx, đáp ứng yêu cầu độ rọi là 200 lx.
Kiểm tra kết quả Đạt
Theo kết quả mô phỏng chiếu sáng bằng phần mềm DIALUX EVO, số lượng đèn và độ rọi mà nhóm tính toán ở Chương 2 gần như hoàn toàn khớp với các thông số được mô phỏng trên phần mềm.
Mô phỏng etap cho hệ thống điện
❖ Nhóm chọn đi theo hình tia và tính toán đươc các thông số sau:
Bảng 6-7: Thông số đường dây phương án 1
Bảng 6-8: Thông số máy biến áp sử dụng
Máy biến áp Nhãn hiệu Số lượng Công suất (MVA)
Bảng 6-9: Thông số phụ tải của chung cư
Phụ tải P (kW) Q (kVAr) S (kVA)
❖ Thực hiện mô phỏng trong etap, kết quả thu được như sau: Đường dây n L(km) Loại dây Tiết diện (mm 2 )
Hình 6-15: Sơ đồ phân phối điện chung cư
Điện năng được truyền từ lưới qua máy biến áp đến phụ tải với hiệu suất đạt trên 90%, cho thấy công suất truyền tải đã đáp ứng yêu cầu mà không cần bù kỹ thuật.
Bảng 6-10: Thống kê các điểm phân bố công suất và tổn thất điện áp trên đường dây
Sau 3 tháng thực hiện đồ án “Thiết kế cung cấp điện, chiếu sáng, chống sét cho tòa chung cư 24 tầng” dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Lê Nhật Hoàng, em đã hoàn thành đề tài Qua quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện, em đã hiểu rõ hơn về kiến thức đã học Đề tài này rất phù hợp với những gì em đã tích lũy trong lĩnh vực thiết kế hệ thống cung cấp điện Tuy nhiên, do hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế, cùng với việc thiếu tài liệu tham khảo, em nhận thấy đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót.
Em rất mong nhận được những góp ý và sự chỉ bảo tận tình từ các thầy cô, giúp em hiểu rõ hơn và tiếp cận gần hơn với thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Lê Nhật Hoàng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong việc hoàn thành đồ án này Những kiến thức cơ bản mà thầy truyền đạt đã giúp em thực hiện tốt nhiệm vụ tốt nghiệp và xây dựng nền tảng vững chắc cho sự nghiệp tương lai của mình Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2022.
Nguyễn Văn Tài Nguyễn Công Chung Nguyễn Văn Trường
1 Mật độ công suất chiếu sáng theo qui chuẩn - Công ty Tư Vấn Thiết Kế Cơ Điện SDME Mật độ công suất chiếu sáng theo qui chuẩn - Công ty Tư Vấn Thiết Kế Cơ Điện SDME,
