Thiết kế cấp Điện cho khu dân cư cao tầng

Phần lớn nhà cao tầng thời gian này được các KTS Việt Nam thiết kế, có chiều cao khiêm tốn, cao nhất cũng chỉ khoảng 14 tầng nhưng đã đánh dấu sự xuất hiện của kiến trúc nhà cao tầng tại Việt Nam. Năm 1987 khách sạn Hà Nội cao 11 tầng được xây dựng tại Hà Nội là nhà cao tầng được xây dựng thí điểm ở miền Bắc. Từ những năm 1990, chính sách đổi mới kêu gọi đầu tư nước ngoài cùng với sự phát triển kinh tế đã tạo điều kiện đẩy mạnh xây dựng nhà cao tầng ở một số đô thị lớn ở Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng thể loại nhà này đã làm thay đổi bộ mặt đô thị của cả nước, đầu tiên là ở Hà Nội và TP HCM, sau đó lan rộng ra nhiều tỉnh, thành khác.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ

Giới thiệu chung

1.1.1 Tổng quan về kiến trúc nhà cao tầng

Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có những bước tiến rõ rệt, đời sống và nhu cầu của người dân ngày càng nâng cao Cùng với sự tăng trưởng đó, trên địa bàn các thành phố lớn đã xuất hiện các toà nhà cao tầng hiện đại dùng làm các văn phòng, trung tâm thương mại hay nhà ở cho người dân.

Việc ứng dụng và phát triển xây dựng nhà cao tầng sẽ đảm bảo điều kiện cho người sử dụng nâng cao dân trí và cải thiện chất lượng sống ( ăn, ở, mặc, đi lại, bảo vệ sức khoẻ, sinh hoạt văn hoá, làm việc, học tập ), Phát huy năng lực trí tuệ tiềm tàng của con người, tạo phong cách làm việc ngăn nắp, năng động, hiệu quả

Kiến trúc nhà cao tầng có những ưu việt nổi bật sau:

Tiết kiệm đất xây dựng :

Nhu cầu xây dựng nhà cửa ngày càng tăng tại các đô thị do kinh tế phát triển, dân số tập trung đông đúc, dẫn đến tình trạng thiếu hụt đất xây dựng Việc xây dựng nhà cao tầng chính là giải pháp hữu hiệu để tiết kiệm đất Theo thống kê tại một số đô thị Trung Quốc, việc xây dựng nhà cao tầng trong khu dân cư có thể tăng diện tích sàn lên 20 - 80% so với xây dựng toàn bộ nhà một tầng, trong khi các công trình thương mại cao tầng có thể tăng diện tích sàn gấp nhiều lần ở những khu vực đông đúc Điều này cho thấy hiệu quả tiết kiệm đất của việc xây dựng nhà cao tầng là rất đáng kể.

Có lợi cho công tác sản xuất và sử dụng:

Kiến trúc nhà cao tầng tạo ra không gian cho các hoạt động làm việc và sinh hoạt của con người, góp phần mở rộng kết nối theo chiều ngang và chiều dọc Giải pháp này mang đến lợi ích vượt trội về mặt xã hội, như tăng mật độ dân số trên cùng diện tích đất, giải quyết tình trạng khan hiếm đất đai, đồng thời tạo ra môi trường sống tiện nghi và hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dân đô thị.

Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện cho nhà cao tầng đứng có thể kết hợp lại với nhau, rút ngắn diện tích tương hỗ, tiết kiệm thời gian, nâng cao hiệu suất và làm tiện lợi cho việc sử dụng Ví dụ, đối với khách sạn nếu đem khối nhà ở, nhà ăn, các khu công cộng , các phòng hành chính quản trị làm việc, Gara ô tô phân bố vào nhiều toà nhà khác nhau và ít tầng, không những đã chiếm dụng một diện tích xây dựng lớn, mà còn đem lại rất nhiều điều bất tiện cho khách ở và công tác quản lý; nếu đem các thành phần trên gộp lại trong một công trình cao tầng thì sẽ rất thuận tiện Đối với ngành công nghiệp nhẹ và kỹ thuật cao, nếu đem các phân xưởng, kho vật liệu và thành phẩm, hệ thống sinh hoạt và quản lý xắp xếp trên mặt đất, thời gian trung chuyển phi sản xuất và chi phí quản sẽ chiếm tỷ trọng lớn; nếu tập trung vào một công trình cao tầng, có thể rút ngắn mạng lưới đường ống và khoảng cách vận chuyển của quá trình sản suất, giảm giá thành xây dựng.

Tạo điều kiện cho việc phát triển kiến trúc đa chức năng: Để giải quyết các mâu thuẫn giữa công tác sinh hoạt và cư trú của con người trong sự phát triển của đô thị đã xuất hiện các yêu cầu đáp ứng mọi loại sử dụng trong một công trình kiến trúc độc nhất Ví dụ : trong nhà ở ngoài những phòng ở còn phải có các phương tiện phục vụ và các yêu cầu mua bán các loại thương phẩm phục vụ hàng ngày, cho nên ngoài việc xây dựng nhà ở còn phải xây các công trình dịch vụ và thương nghiệp Nếu đem hai yếu tố trên kết hợp lại, ở các tầng dưới của nhà ở thiết kế các không gian lớn, để bố trí trong đó các dịch vụ thương nghiệp, dẫn tới tiết kiệm đất xây dựng và tiện nghi thêm cho cuộc sống cho con người

Làm phong phú thêm bộ mặt của đô thị.

Căn cứ vào đặc điểm của các thành phố và khu vực, chú ý thiết kế quy hoạch, bố trí các kiến trúc cao tầng có số tầng khác nhau và hình thức khác nhau, có thể tạo được những hình dáng đẹp cho thành phố Một số kiến trúc cao tầng kiệt xuất luôn luôn trở thành những cảnh quan và tiêu chí mới, chúng trở thành những bộ phận quan trọng của bộ mặt đô thị Kiến trúc nhà cao tầng có thể đưa đến những không gian tự do của mặt đất nhiều hơn, phía dưới có

Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện cho nhà cao tầng thể làm sân bãi nghỉ ngơi công cộng hoặc để trồng cây cối tạo nên những khung cảnh đẹp cho đô thị; ở trên đỉnh mái của những nhà cao tầng có thể bố trí những công trình quay được hoặc nhưng nơi để giải trí, dùng để cho khách tham quan, đẩy mạnh dịch vụ du lịch.

1.1.2 Đặc điểm và kiến trúc nhà cao tầng

Kiến trúc cao tầng không phải là việc giản đơn xếp chồng lên nhau các kiến trúc một tầng mà trong việc thiết kế kiến trúc, kết cấu, phòng hoả, thiết bị đều đề ra những yêu cầu khác nhau, cần thiết phải nghiên cứu giải quyết một cách thận trọng.

Do việc tăng độ cao phải sử dụng thang máy làm phương tiện giao thông thẳng đứng bên trong kiến trúc là chủ yếu và cũng dùng thang máy để tổ chức hệ thống giao thông công cộng cho tiện lợi an toàn và kinh tế, cho nên hệ thống thang máy có ảnh hưởng to lớn đến bố cục mặt bằng và tổ hợp không gian của kiến trúc cao tầng.

Do yêu cầu đặc biệt của thiết bị cao tầng, cần thiết phải bố trí tầng thiết bị ở tầng dưới cùng và ở những độ cao khác nhau, ở tầng trên cùng thường bố trí phòng thang máy và bể chứa nước Bố trí mặt bằng và mặt đứng kiến trúc phải đáp ứng các yêu cầu về quy phạm phòng hoả của nhà cao tầng.

Do yêu cầu đảm bảo độ vững chắc cho phần kết cấu phía trên của nhà cao tầng, cần bố trí tầng hầm để ăn sâu, bám chắc vào mặt đất Tầng hầm này có thể được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, bao gồm cả việc làm phòng để xe ô tô (gara) và phòng bảo vệ, góp phần tạo nên một môi trường sống an toàn và tiện nghi cho cư dân.

Do nhà cao hình khối lớn cho nên phải xử lý tạo hình và trang trí mặt ngoài thích đáng.

Nhà cao tầng có công năng phức tạp, thiết bị nhiều, nhân viên tập trung, có nhiều nhân tố gây hoả hoạn, khó dập tắt lửa và sơ tán, dòng người lại lớn cho nên phải rất coi trọng và giải quyết vấn đề phòng hoả trong kiến trúc cao tầng

Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện cho nhà cao tầng

1.1.3 Những yêu cầu cơ bản đối với thiết kế cấp điện

Một đồ án cấp điện dù cho đối tượng nào cũng cần thoả mãn những yêu cầu sau đây. Độ tin cậy cấp điện Mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Với những công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội trường Quốc hội, Nhà khách Chính phủ, Ngân hàng nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng v v phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không thể mất điện, tất cả các thiết bị làm việc trong hệ thống phải có độ tin cậy cấp điện cao Những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt máy phát điện dự phòng, khi mất điện lưới sẽ dùng điện máy phát cấp cho những phụ tải quan trọng như lò, phân xưởng sản xuất chính, Khách sạn cũng nên đặt máy phát dự phòng Tuy nhiên, quyền quyết định đặt máy phát dự phòng hoàn toàn do phía khách hàng quyết định Người thiết kế chỉ là cố vấn, gợi ý, giúp họ cân nhắc so sánh lựa chọn phương án cấp điện.

Chất lượng điện : Chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải đảm bảo điện áp cho khách hàng.

An toàn : Công trình cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cao:

An toàn cho người vận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình.

Tổng quan về khu dân cư cao tầng sông Nhuệ

Tên dự án: Chung cư Sails Tower – Chung cư Sông Nhuệ Đơn vị tài trợ vốn cho dự án: Ngân hàng Liên Việt Đơn vị phân phối: Hệ thống Siêu thị dự án bất động sản STDA

Vị trí: Phường Kiến Hưng, Quận Hà Đông, Hà Nội

Loại hình: Căn hộ chung cư

Chủ đầu tư: Công ty TNHH Khải Hưng

Quy mô: Gồm 2 tòa nhà cao 27-30 tầng, 2 tầng thương mại, 1 tầng hầm Đơn vị tư vấn thiết kế và thi công: Vinaconex Xuân Mai, Long Giang TSQ, Bắc Hà

Giá bán: Từ 15.3tr/m2, chưa VAT

- Quý IV/2013 là thời điểm hoàn thành công trình.- Quá trình giám sát do APAVE Việt Nam & Đông Nam Á đảm nhận.- Công trình được bảo hiểm bởi Bảo Hiểm Bảo Việt.- Hệ thống Siêu thị dự án bất động sản STDA là đơn vị phân phối.

Hình 1.1 Toàn cảnh khu chung cư sông Nhuệ

Chung cư Sails Tower sở hữu vị trí đắc địa, ngay cạnh bờ sông Nhuệ thơ mộng, mang đến không gian sống trong lành, hài hòa với thiên nhiên.

Phía Tây giáp sông Nhuệ

Phía Đông Nam giáp đường hiện hữu

Phía Đông Bắc giáp đường hiện hữu hướng ra đường 430

Từ dự án có thể di chuyển dễ dàng tới các trung tâm thương mại, bệnh viện, trường học và công viên….

Hình 1.2 Vị trí chung cư Sails Tower

Hình 1.3 Vị trí Sails Tower trên bản đồ

Sails Tower gồm 2 tòa tháp A & B cao 30 và 27 tầng, cung cấp 51 tầng căn hộ với 01 tầng hầm và 02 tầng dịch vụ thông nhau cùng nhiều tiện ích sống khác.

Chung cư Sails Tower có 2 tầng trung tâm thương mại liền kề nhau cung cấp đầy đủ các dịch vụ tiện ích cho cư dân, đáp ứng đủ nhu cầu mua sắm ngay tại toại tòa nhà Đồng thời, khu dịch vụ của tòa nhà ngay tại tầng 1 có rất nhiều tiện ích đa dạng và phong phú như: trung tâm thể dục thể thao, hồ bơi, khu vui chơi giải trí dành cho người gia, trẻ em, các câu lạc bộ…

Khuôn viên dự án rộng rãi và thoáng mát với nhiều cây xanh, sân vui chơi cho cộng đồng dân cư.

Diện tích xây dựng của Sails Tower chỉ chiếm 37,8%, phần diện tích còn lại dành cho không gian cây xanh, đất giao thông và bãi đỗ xe.

1.2.3 Mặt bằng tổng thể căn hộ

Chung cư Sails Tower được thiết kế vuông vắn, tận dụng tối đa các ưu điểm của kiến trúc tạo nên không gian sống thoáng mát, gần gũi với thiên nhiên.

Thiết kế tòa A: có 27 tầng căn hộ diện tích từ 77.2m2 - 107.8 m2

Thiết kế tòa B: Các loại diện tích: 46m2, 48m2, 61m2, 69m2, 78m2 và79m2.

Các tiêu chuẩn thiết kế điện

1.3.1 Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt điện công trình

1 TCVN 185:1986 Hệ thống tài liệu thiết kế - Kỹ thuật bằng hình vẽ trên sơ đồ điện-Thiết bị điện và dây dẫn trên mặt bằng.

2 TCXD 25:1991 Đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế.

3 TCXD 27:1991 Đặt thiết bị trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế.

4 TCVN 2328:1978 Môi trường lắp đặt thiết bị điện - Định nghĩa chung.

5 TCVN 2546:1978 Bảng điện chiếu sáng dành cho nhà ở - Yêu cầu kỹ thuật.

6 TCVN 7447-1:2004 Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà-Phần I- Nguyên tắc cơ bản – Đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa.

7 TCVN 7447-5-51:2004 Hệ thống lắp đăt điện của các tòa nhà, Phần 5-51: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện – Quy tắc chung.

8.TCVN 7447-5-55:2005 Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 5-55: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện-Các thiết bị khác.

9 TCVN 7447-5-53:2005 Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần5: 53: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện – Cách ly , đóng cắt và điều khiển.

10 TCVN 7447-5-54:2005 Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà, Phần 5-54 : Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Bố trí nốI đất – dây bảo vệ và dây liên kết bảo vệ.

11 TCXDVN 319:2004 Lắp đặt hệ thống nốI đất thiết bị cho các công trình công nghiệp – Yêu cầu chung.

12 11 TCN – 18-2006 Quy phạm thiết bị điện - Phần I-Quy định chung.

13 11TCN –19-2006 Quy phạm trang bị điện - Phần II- Hệ thống đường dẫn điện.

13 11TCN –20-2006 Quy phạm trang bị điện - Phần III- Trang bị phân phốI và trạm biến áp.

14 11TCN –21-2006 Quy phạm trang bị điện - phần IV - Bảo vệ và tự động.

15 TCVN 3715:1981 Trạm biến áp trọn bộ công suất đến 1000KVA, Điện áp đến 20KV- Yêu cầu kỹ thuật.

1.3.2 Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt chiếu sáng công trình

1 TCVN 4400:1987 Kỹ thuật chiếu sáng - Thuật ngữ và định nghĩa.

2 TCXD 29:1991 Chiếu sáng tự nhiên trong công trình dân dụng – Tiêu chuẩn thiết kế.

3 TCVN 3743:1983 Chiếu sáng nhân tạo các nhà công nghiệp và công trình công nghiệp.

4 TCVN 2062:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong nhà máy xí nghiệp dệt thoi sợ bông.

5 TCVN 2063:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong nhà máy cơ khí.

6 TCVN 3257:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong xí nghiệp may công nghiệp.

7 TCVN 3258:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong nhà máy đóng tàu.

8 TCVN 4213:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong xí nghiệp chế biến mủ cao su.

9 TCXDVN 253:2001 Lắp đặt thiết bị chiếu sáng cho các công tình công nghiệp – yêu cầu chung.

10 TCXD 16:1986 Chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng.

11 TCXDVN 333:2005 Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và - Hạ tầng đô thị - Tiêu chuẩn thiết kế.

12 TCXDVN 259:2001 Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường

- Đường phố - Quảng trường đô thị.

13 TCVN 5828:1994 Đèn điện chiếu sáng đường phố - Yêu cầu kỹ thuật chung.

1.3.3 Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt thiết bị thông gió và điều hòa không khí, sưởi ấm, âm thành

1 TCVN 5687:1992 Thông gió, Điều tiết không khí-SưởI ấm – Tiêu chuẩn thiết kế.

2 TCXD 232:1999 Hệ thống thông gió - điều hòa không khí và cấp lạnh - Chế tạo - lắp đặt - nghiệm thu.

3 TCVN 4510:1988 Studio âm thanh – Yêu cầu kỹ thuật về âm thanh kiến trúc.

4 TCVN 4611:1998 Studio âm thanh – Yêu cầu kỹ thuật về âm thanh xây dựng.

5 TCVN 4611:1988 Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng – Ký hiệu quy ước cho thiết bị nâng chuyển trong nhà công nghiệp.

1.3.4 Tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước công trình

Cấp nước - Thuật ngữ và định nghĩa

Thoát nước - Thuật ngữ và định nghĩa

Hệ thống tài liệu thiết kế - Ký hiệu đường ống

Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Ký hiệu đường ống trên hệ thống kỹ thuật vệ sinh

Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Ký hiệu quy ước trang thiết bị kỹ thuật vệ sinh

Cấp nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

Thoát nước bên trong - Tiêu chuẩn thiết kế

Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế 9.TCXDVN 33: 2006

Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế 10.TCVN 5576: 1991

Hệ thống cấp thoát nước - Quy phạm quản lý kỹ thuật

Quy trình quản lý kỹ thuật trong vận hành các hệ thống cung cấp nước 12.TCVN 6772-2000

Chất lưọng nứơc, nuớc thải sinh hoạt giới hạn ô nhiễm cho phép

Thoát nước - mạng lưới bên ngoài và công trình - tiêu chuẩn thiết kế 14.TCVN 7733 :2007

Chất lượng nước - Tiêu chuẩn nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn 15.TCVN 5002:2003

Nước cấp sinh hoạt - Yêu cầu chất lượng

1.3.5 Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt điện công trình

Hệ thống tài liệu thiết kế - Ký hiệu bằng hình vẽ trên sơ đồ điện - Thiết bị điện và dây dẫn trên mặt bằng

2.TCXD 25: 1991 Đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng - Tiêu chuẩn thiết kế

3.TCXD 27: 1991 Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - Tiêu chuẩn thiết kế 4.TCVN 2328: 1978

Môi trường lắp đặt thiết bị điện - Định nghĩa chung

Bảng điện chiếu sáng dùng cho nhà ở - Yêu cầu kỹ thuật

Hệ thống lắp đặt điện của các toà nhà - Phần 1: Nguyên tắc cơ bản, đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa

Hệ thống lắp đặt điện của các toà nhà - Phần 5-51: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Quy tắc chung

Hệ thống lắp đặt điện của các toà nhà - Phần 5-55: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Các thiết bị khác

Hệ thống lắp đặt điện của các toà nhà - Phần 5-53: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị.

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN KHU NHÀ

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên là xác định phụ tải điện của nó Tùy theo quy mô của công trình mà phụ tải điện được xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5 năm, 10 năm, hoặc hơn nữa Như vậy xác định phụ tải điện là giải bài toán dựa vào phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.

Theo các chuyên gia thiết kế lưới điện, họ chỉ quan tâm đến các phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn Ngược lại, dự báo phụ tải dài hạn được coi là một bài toán lớn và rất phức tạp Do đó, vấn đề này ít được quan tâm hoặc chỉ đề cập đến một số phương pháp chính.

Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đi vào vận hành Lấy phụ tải đó làm phụ tải tính toán.

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,… tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng,… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ,… Ngược lại, nếu phụ tải được tính toán lớn hơn phụ tải thực tế, thì các thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư

Việc xác định phụ tải tính toán giúp ta xác định được tiết diện dây dẫn đến từng tủ động lực, cũng như đến từng thiết bị, giúp ta có cứ liệu để lựa chọn số lượng cũng như công suất máy biến áp của toà nhà, tính chọn các thiết bị bảo vệ cho từng thiết bị, cho từng tủ động lực và tủ phân phối.

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Với công trình nhà ở cao tầng có các công thức tính phụ tải:

Phụ tải tính toán của toàn bộ các căn hộ trong nhà ở PCH tính theo công thức:

Pch: suất phụ tải tính toán (KW/1hộ) cho mỗi căn hộ xác định theo bảng 2.1 n: số căn hộ trong tòa nhà.

Bảng 2.1 Suất phụ tải tính toán của căn hộ P ch (KW/1hộ) Đặc điểm căn hộ

Suất phụ tải tính toán (KW) khi số căn hộ

Có các loại bếp khác 2,5 1,75 1,55 1,55 1,12 1,07 1,05 1,02

Phụ tải tính toán cho nhà ở (gồm phụ tải tính toán các căn hộ và các thiết bị điện lực) PNO tính theo công thức:

Trong đó: PĐL - phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực trong nhà, (KW) Phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực được tính như sau:

Với các động cơ điện như máy bơm, các thiết bị thông gió, cấp nhiệt và các thiết bị vệ sinh khác, lấy tổng công suất đặt tính với hệ số công suất bằng 0,85 và hệ số yêu cầu như sau:

1 – khi số động cơ điện từ 1 đến 3

0,8 – khi số động cơ điện lớn hơn 3 Đối với thang máy cho khu trung cư chúng ta áp dụng như sau:

Pt : là công suất đặt 1 thang máy

Knc : hệsố nhu cầu n : số thang máy

Bảng 2.2 hệ số yêu cầu của thang máy theo tiêu chuẩn Việt Nam

Hệ số yêu cầu khi số lượng thang máy bằng

Khi xác định phụ tải tính toán của các động cơ điện của thiết bị chữa cháy lấy hệ số yêu cầu bằng 1 với số lượng động cơ bất kì.

Hệ số đồng thời tính toán lưới điện nhà ở lấy bằng 0,80 ÷ 0,85.

Khi thiết kế lưới điện nhóm chiếu sáng công trình công cộng như:

Khách sạn, kí túc xá, các phòng sử dụng chung cho ngôi nhà ( gian cầu thang, tầng hầm, tầng giáp mái, ) cũng như các phòng không dùng để ở như các cửa hàng, gian hàng, kho, xưởng, các xí nghiệp dịch vụ phục vụ sinh hoạt đời sống, các phòng hành chính quản trị phải lấy phụ tải tính toán theo tính toán kĩ thuật chiếu sáng với hệ số yêu cầu bằng 1.

Phụ tải tính toán của lưới điện cung cấp cho các ổ cắm điện:

PÔC ( khi không có số liệu về các thiết bị điện được cấp điện cho các ổ cắm này) với mạng điện 2 nhóm trở lên ( nhóm chiếu sáng, nhóm ổ cắm), tính theo công thức sau:

Trong đó: n là số lượng ổ cắm điện.

Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà

Phụ tải tính toán tòa nhà B khu nhà cao tầng được phân thành 2 phần chính: Phụ tải ưu tiên.

Phụ tải không ưu tiên.

2.2.1 Xác định phụ tải ưu tiên

Tải trọng ưu tiên bao gồm các hạng mục như thang máy, hệ thống bơm cứu hỏa, bơm cấp nước sinh hoạt, bơm nước thải, hệ thống chiếu sáng hành lang, chiếu sáng cầu thang bộ các tầng, cấp điện cho tầng hầm, tầng 1, tầng 2 và tầng 3 khu vực dịch vụ Trong đó, phụ tải chiếu sáng khu vực hành lang cũng là một phần của nhóm phụ tải này, đảm bảo chiếu sáng an toàn cho không gian chung của tòa nhà.

Diện tích hành lang khu ở là 137,86m 2 / 1 tầng, suất phụ tải P0 = 10W/m 2 (tra bảng B.1.2 TKCĐ)

Công suất tính toán của hệ thống chiếu sang 1 tầng: PHL1= P0.S1T = 10 137,86 = 1378,6 (W)

Chọn đèn Led âm trần Philips công suất Pđ = 18W, cosđ = 0,85.

Số bóng cho hành lang 1 tầng: n1T = 76 (bóng)

Công suất tính toán của hệ thống chiếu sáng hành lang của tòa nhà ( 51 tầng )

Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng hành lang của tòa nhà:

Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sáng hành lang của tòa nhà:

SHL = 82,089 (KVA) b) Phụ tải chiếu sáng khu vực cầu thang

Một tầng cầu thang bộ cần 2 bóng Một đơn nguyên (lô) có thiết kế 2 cầu thang bộ 2 đầu hành lang.

Nên với 57 tầng ( 30 tầng của Lô A và 27 tầng của Lô B) , ta cần:

Chọn đèn Led âm trần công suất Pđ = 9W, cos đ =0,85

Phụ tải tính toán: PCT = 228 Pđ = 228 9 = 2052 (W) = 2,052 (KW)

Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng cầu thang là:

Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sáng cầu thang là:

SCT c) Phụ tải tính toán của thang máy:

PĐ _ công suất đặt của một thang máy PĐ = 11 ( KW ) Loại 750kg

KNC _ hệ số nhu cầu ( lấy KNC = 0,8 tra bảng B.1.3 TKCĐ) n _ số thang máy ( n = 8 )

Công suất tính toán phản kháng của thang máy là:

Theo TCVN ta có cosφ = 0,6 => tgφ Vậy QTM = PTM tgφ = ( KVAr )

Công suất tính toán toàn phần của thang máy:

STM = P TM 2 + Q TM 2 = 117,33 (KVA) d) Phụ tải tính toán của hệ thống máy bơm là:

Trong tòa nhà có: máy bơm nước cứu hỏa, máy bơm nước sinh hoạt, máy bơm nước thải.

PB = KNC ( PBCH n1 + PBSH n2 + PBNT n3 )

PBCH, PBSH, PBNT: là công suất đặt của máy bơm các loại

KNC: hệ số nhu cầu ( lấy KNC = 0,8 tra bảng B.1.3 TKCĐ) n1, n2, n3: số máy bơm

Công suất tính toán phản kháng của hệ thống máy bơm là:

Theo TCVN có cosφ = 0,6 → tgφ Vậy QB = PB tgφ = 99,6 = 132,8 ( KVAr )

Công suất tính toán toàn phần của hệ thống máy bơm là:

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà e) Phụ tải tính toán của tầng hầm

Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng tầng hầm

Mặt bằng tầng hầm bao gồm các chức năng như: khu vực gara, phòng trực với diện tích STH = 5978,93 m 2

Chọn suất phụ tải P0 = 15W/m 2 , tra bảng B.1.2 TKCĐ, ta có:

Công suất tính toán phản kháng của tầng hầm là:

Vậy QTH = PTH.tgφ = 89,68395 0,75 = 67,262 ( KVAr )

Công suất tính toán toàn phần của tầng hầm là:

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà f) Phụ tải tính toán của tầng 1

Hình 2.2 Sơ đồ mặt bằng tầng 1

Tầng 1 của tòa nhà là khu để xe máy, phòng bảo vệ Với diện tích ST1 3956,08 m 2

Chọn suất phụ tải P0 = 10 W/m 2 , tra bảng B.1.2 TKCĐ, ta có:

Công suất tính toán phản kháng của tầng 1 là:

Vậy QT1 = PCST1 tgφ = 39,5608 0,75 = 29,6706 ( KVAr )

Công suất tính toán toàn phần của tầng 1 là:

Chương 2: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà g) Phụ tải tính toán tầng 2 và tầng 3:

Hình 2.3 Sơ đồ mặt bằng tầng 2,3

Tầng 2 và tầng 3 của tòa nhà là khu thương mại dịch vụ, phòng trực với diện tích ST2+3 = 5728,4 m 2

Chọn suất phụ tải P0 = 90 W/m 2 , theo TCVN: chỉ tiêu cấp điện công trình công cộng, siêu thị, trung tâm thương mại, dịch vụ có điều hòa nhiệt độ, ta có:

Công suất tính toán phản kháng của tầng 2 và tầng 3 là:

Vậy QT2+3 = PT2+3 tgφ = 515,556 0,75 = 386,667 (KVAr)

Công suất tính toán toàn phần của tầng 2 và tầng 3 là:

Tổng công suất nguồn ưu tiên:

Phụ tải ưu tiên gồm có: Thang máy, bơm cứu hoả, bơm nước sinh hoạt, bơm nước thải, chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng, cấp điện tầng hầm và tầng 1 , tầng 2 và tầng 3 khu thương mại:

PƯT = PHL + PCT + PTM + PB + PTH + PT1 + PT2+3 = 69,768 + 2,052 + 70,4 + 99,6 + 89,68395 + 39,5608 + 515,556= 886,620 (KW)

QƯT = QHL + QCT + QTM + QB + QTH + QT1 + QT2+3 = 43,256 + 1,2722 + 93,86 + 132,8 + 67,262 + 29,6706 + 386,667 = 754,787 (KVAr)

2.2.2 Xác định phụ tải không ưu tiên

Các thiết bị điện sử dụng trong căn hộ chung cư được xếp vào nhóm phụ tải không ưu tiên gồm có: đèn chiếu sáng, bếp điện, bàn là, ấm đun nước, tủ lạnh, quạt, máy giặt, bình nóng lạnh, máy điều hòa, tivi, đài,

Từ tầng 4 đến các tầng còn lại của khu nhà có mặt bằng giống nhau nên ta chỉ cần tính điển hình tầng 4 Tầng 4 có 11 căn hộ cao cấp, do đó để xác định công suất tính toán, ta cần xác định được công suất của từng căn hộ

Căn cứ vào mặt bằng bố trí thiết bị điện, ta xác định được công suất đặt của từng căn hộ:

Pđ =6,5 (KW) lấy KNC = 0,8 tra bảng B.1.3 TKCĐ xác định được công suất tính toán một căn hộ là :

Công suất tính toán phản kháng của 1 căn hộ là :

Vậy QCH = PCH tgφ =5,2 0,75 = 3,9 ( KVAr)

Công suất tính toán toàn phần của 1 căn hộ là:

Phụ tải tính toán tầng 4:

Hình 2.4 Sơ đồ mặt bằng tầng 4 ( điển hình )

Công suất tính toán tác dụng của tầng 4 với 11 căn hộ là:

Công suất tính toán phản kháng của tầng 4 là:

Vậy QT4 = PT4 tgφ = 45,76 0,75 = 34,32 ( KVAr )

Công suất tính toán toàn phần của tầng 4 là:

Phụ tải không ưu tiên của tòa nhà:

Các tầng căn hộ của tòa nhà có thiết bị giống nhau nên tính toán công suất của tầng 4 chính là công suất điển hình của tòa nhà.

Công suất tính toán tác dụng của phụ tải của 27 tầng lô A từ tầng 4 đến tầng 30 :

Công suất tính toán phản kháng của phụ tải của 27 tầng lô A :

Công suất tính toán toàn phần của phụ tải của 27 tầng lô A :

Công suất tính toán tác dụng của phụ tải của 24 tầng lô B từ tầng 4 đến tầng 27 :

Công suất tính toán phản kháng của phụ tải của 24 tầng lô B :

Công suất tính toán toàn phần của phụ tải của 24 tầng lô B :

2.2.3 Xác định phụ tải của tòa nhà

Phụ tải của tòa nhà là tổng công suất phụ tải ưu tiên và không ưu tiên Công suất tính toán tác dụng của tòa nhà:

PTòa nhà = PƯT + P27A + P24B = 886,620 + 988,416 + 878,592 = 2753,628 (KW) Công suất tính toán phản kháng của tòa nhà:

QTòa nhà = QƯT + Q27A + Q24B = 754,787 + 741,312 + 658,944 !55,043 ( KVAr) Công suất tính toán toàn phần của tòa nhà:

Hệ số công suất của tòa nhà: Cos tòa nhà = = 0,78

THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN TRUNG ÁP

Chọn phương án cấp điện

Căn cứ vào kiến trúc công tình ta có thể đưa ra nhiều phương án cấp điện khác nhau Nhưng phải thoả mãn những yêu cầu sau đây :

- Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong mức cho phép.

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải.

- Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa.

- Có chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật hợp lí.

Thiết kế cung cấp điện cho 1 khu nhà cao tầng có những đặc điểm sau :

- Phụ tải phong phú, đa dạng ( điện áp, công suất, pha…)

- Phụ tải tập trung trong không gian hẹp, mật độ tương đối cao.

- Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng ( ác quy, máy phát…)

- Không gian lắp đặt hạn chế và phải thoả mãn các yêu cầu trong kiến trúc xây dựng.

- Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng. Đó là những vấn đề hết sức quan trọng bởi vì khi xác định đúng đắn và hợp lí những vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệu quả của hệ thống cung cấp điện Vì vậy để xác định được phương án cấp điện hợp lí nhất ta phải khảo sát toàn bộ mặt bằng thực của khu nhà cao tầng, các dữ liệu liên quan đến thi công sau này

Trạm biến áp (TBA) được lựa chọn theo nguyên tắc sau :

- Vị trí trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu : gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế…

- Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm 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

Chương 3: Thiết kế cấp điện trung áp

Dựa vào mặt bằng và công suất tính toán toàn phần, ta đưa ra phương án cấp điện sau: Đặt 1 trạm biến áp với 3 máy biến áp riêng biệt, cấp cho phụ tải ưu tiên của tòa nhà, 1 máy cấp cho các tầng căn hộ lô A và 1 máy cấp cho các tầng căn hộ lô B.

Vị trí đặt máy biến áp sẽ gần trung tâm phụ tải và hợp lí về mĩ quan Dự kiến sẽ đặt ở khuôn viên đằng sau của toà nhà, trung tâm cấp điện cho 3 đơn nguyên.

Xác định nguồn trung áp

Đặc điểm của khu nhà cao tầng là nằm trong khu đô thị mới, nên các hệ thống hạ tầng kĩ thuật đều được đi ngầm trong tuynel hoặc hào kĩ thuật, nên nguồn điện trung áp cấp cho các trạm biến áp sử dụng cáp ngầm chống thấm Đối với điện áp trung áp trước đây có điện áp Uđm = 35 KV, Uđm = 10 KV,

Uđm = 6KV Hiện tại theo qui định của ngành điện lực để đảm bảo an toàn, thống nhất lưới điện trung áp về điện áp định mức Uđm = 22 KV Vì vậy hệ thống lưới điện trung áp của khu nhà cao tầng có cấp điện áp 22KV

Mạng cáp ngầm trung áp và các trạm biến áp phải nối với nhau tạo thành mạch vòng kín vận hành hở ( mỗi trạm đều có một nguồn vào, đưa vào trạm biến áp và đưa một nguồn để ra trạm biến áp khác thông qua một dao cách li kèm cầu chì hoặc máy cắt phụ tải ).

Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp, máy phát

3.3.1 Sơ bộ về các loại trạm biến áp

Kết cấu trạm biến áp phụ thuộc vào công suất của trạm, số đường dây đến và số đường dây đi đến phụ tải, tầm quan trọng của phụ tải.

Trạm biến áp thường có dạng kết cấu sau:

- Trạm trọn bộ: các phần tử của trạm như biến áp, trung áp, hạ áp được đặt trong 1 khuôn viên kín có ngăn làm 3 khoang Trạm này an toàn, chắc chắn, gọn nhẹ và được bảo vệ bằng dao cách ly SF6 (vốn đầu tư cao).

- Trạm treo: toàn bộ các thiết bị biến áp, trung áp, hạ áp được đặt trên cột.

- Trạm bệt: các thiết bị trung áp được đặt trên cột, máy biến áp đặt dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặt trong nhà mái bằng, xung quanh được xây tường cao, cửa sắt khoá chắc chắn.

- Trạm kín: được dùng ở những nơi cần an toàn, tránh khói bụi hay hoá chất ăn mòn… được xây thành các phòng kín riêng biệt, an toàn.

Cần căn cứ vào điều kiện đất đai, môi trường, mĩ quan, kinh phí,… để lựa chọn kiểu trạm thích hợp cho từng công trình, đối tượng.

3.3.2 Chọn số lượng, dung lượng máy biến áp

Dung lượng và các tham số khác của MBA phụ thuộc vào phụ tải của nó và cấp điện áp của mạng và phương thức vận hành của MBA … vì thế để lựa chọn 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 MBA cấp cho một đơn nguyên được chọn theo điều kiện:

Trong đó: sđmba:là công suất định mức của máy biến áp.

S tt : là công suất tính toán của phụ tải cần cấp điện cho mỗi tòa nhà

Vì khu chung cư Sông Nhuệ có công suất tính toán phụ tải lớn nên ta sẽ dùng 3 máy biến áp cấp điện như sau:

Phụ tải ưu tiên của toàn bộ khu chung cư Sông Nhuệ

Công suất tính toán toàn phần của nguồn ưu tiên là:

Chọn máy biến áp có công suất SđmBA 50 KVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo.

Chọn máy phát dự phòng:

Dung lượng máy phát cấp cho phụ tải ưu tiên được chọn theo điều kiện:

Với SƯT = 1164,387 (KVA) ta chọn máy phát điện Mitsubishi 1300 KVA

Phụ tải của 27 tầng căn hộ lô A :

Công suất tính toán toàn phần của 27 tầng căn hộ lô A là:

Chọn máy biến áp có công suất SđmBA = 1250 KVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo.

Phụ tải của 24 tầng căn hộ lô B :

Công suất tính toán toàn phần của 24 tầng căn hộ lô B là:

Chọn máy biến áp có công suất SđmBA = 1250 KVA do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo.

Trong điều kiện mặt bằng cho phép của khu trung cư, để đảm bảo mỹ quan và kinh tế, ta chọn trạm biến áp kiểu kín.

Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ

3.4.1 Lựa chọn cáp phía trung áp

Nếu lựa chọn cáp và kiểm tra theo phụ tải sẵn có thì khi có một số phụ tải mới được hình thành và cần lấy điện từ đường cáp này, khi đó công suất của phụ tải sẽ tăng Nếu các điều kiện về phát nóng cho phép, về tổn thất điện áp tăng vượt quá mức cho phép thì buộc phải thay lại cáp với tiết diện lớn hơn thì sẽ gây lãng phí rất lớn. Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Trong trường hợp xấu nhất có thể xảy ra là khi một đoạn cáp đầu nguồn của mạch này bị sự cố thì đường cáp còn lại cần phải cấp điện cho toàn bộ phụ tải có trên mạch vòng Khi đó cáp phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo được điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp.

Với cáp nhôm tra được Jkt = 1,2 (A/mm 2)

Tiết diện kinh tế của cáp :

Tra B.9.12 TKCĐ với tiết diện F = 76,5 mm 2 , chọn cáp nhôm 3 lõi, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng ALCATEL chế tạo.

Bảng 3.1: Thông số cáp XLPE

Fđm 3 lõi Icp ngoài trời 30 0 C r0 C0 mm 2 A Ω / km  F/km

Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng xảy ra trong hệ thống cung cấp điện.

Các số liệu về tình trạng ngắn mạch là căn cứ quan trọng để giải quyết một loạt vấn đề như: lựa chọn thiết bị điện, thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành vì vậy tính toán ngắn mạch là một phần không thể thiếu được của thiết kế cung cấp điện.

Vì vậy các thiết bị điện trong hệ thống điện phải được tính toán lựa chọn sao cho không những làm việc tốt trong trạng thái bình thường mà còn có thể chịu được khi ngắn mạch xảy ra trong giới hạn cho phép Để lựa chọn được tốt các phần tử của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải chọn các điểm ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về ngắn mạch như dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch Ngắn mạch là hiện tượng nối tắt phần tử đang dẫn điện với đất qua một tổng trở vô cùng bé Trong thực tế ta thường gặp các dạng ngắn mạch như ngắn mạch ba pha, hai pha, một pha Khi điểm ngắn mạch

Chương 3: Thiết kế cấp điện trung áp xa nguồn và không có số liệu đặc trưng cho hệ thống được xem như nguồn có công suất vô cùng lớn và được thay thế bằng điện kháng của hệ thống.

Mục đích của tính toán ngắn mạch trong lưới điện là để kiểm tra:

Khả năng cắt, khả năng ổn định động, ổn định nhiệt của các thiết bị đóng cắt.

Khả năng chịu đựng dòng điện ngắn mạch của các thiết bị điện như dây dẫn, cáp, thiết bị cách điện, cầu dao phụ thuộc vào khả năng chịu ổn định động và ổn định nhiệt của những thiết bị này.

Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp điện.

Để đảm bảo an toàn thiết bị điện trong quá trình vận hành, kiểm tra ổn định động (hay kiểm tra ổn định điện động) là điều cần thiết, đặc biệt là trong trường hợp ngắn mạch ba pha, do dòng điện và lực điện động lớn nhất xảy ra Khả năng ổn định động được xác định dựa trên dòng điện ngắn mạch ba pha định mức, là dòng điện lớn nhất mà thiết bị có thể chịu được mà không bị lực điện động gây hư hỏng.

Dây dẫn và thiết bị điện khi có dòng điện đi qua sẽ bị nóng lên vì có tổn thất công suất Nguyên nhân gây ra các tổn thất công suất là do điện trở của dây dẫn, các đầu tiếp xúc do dòng điện xoáy trong mạch từ của thiết bị điện từ Tổn thất công suất trong thiết bị điện và dây dẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp, tần số… nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương dòng điện Khi nhiệt độ của thiết bị điện và dây dẫn quá cao sẽ làm cho chúng hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ, vì vậy cần tính toán kiểm tra ngắn mạch.

Tính toán ngắn mạch tại điểm N phía cao áp máy biến áp:

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch cao áp Điện kháng của hệ thống:

Vậy XHT = = 0,727 (Ω) Điện trở và điện kháng của cáp XLPE có chiều dài: l = 300 (m) = 0,3 (km) r0 = 0,247 Ω/km → R = r0 l = 0,247 0,3 = 0,0741 (Ω) x = x0.l = 0,123 0,3 = 0,0369 (Ω)

Dòng điện ngắn mạch là:

Z là tổng trở từ hệ thống tới điểm ngắn mạch N.

I” là dòng điện ngắn mạch siêu quá độ ( KA ).

I∞ là dòng điện ngắn mạch ổn định ( KA ).

Uđm là điện áp định mức đường dây

Dòng điện xung kích: xk xk N xk i = 2.K I = 2.K I"

Kxk là hệ số xung kích, chọn Kxk = 1,8

I” là dòng điện siêu quá độ.

Trị số IN và iXK được dùng để kiểm tra khả năng ổn định nhiệt và ổn định động của thiết bị điện trong trạng thái ngắn mạch.

3.4.3 Lựa chọn thiết bị bảo vệ phía trung áp

Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải:

Máy cắt phụ tải có thể đóng cắt mạch điện khi đang mang tải ở lưới trung áp nhưng không cắt được dòng điện ngắn mạch, cầu chì sẽ đảm nhận Máy cắt phụ tải thường kết hợp với cầu chì thành bộ MCPT-CC. Điều kiện chọn máy cắt phụ tải dựa trên cơ sở điện áp định mức và dòng điện định mức.

Chọn dao cắt phụ tải do ABB chế tạo Thông số kĩ thuật dao cắt phụ tải chọn cho ở bảng (tra B.3.4 TKCĐ).

Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật dao cắt phụ tải

Loại máy cắt phụ tải Uđm ( KV ) Iđm ( A ) INmax ( KA ) IN3s (KA)

Bảng 3.3: Kết quả kiểm tra MCPT Đại lượng chọn – kiểm tra Kí hiệu Kết quả Điện áp định mức ( KV )

Dòng ổn định động ( KA )

Dòng ổn định nhiệt ( KA )

Inh đm = 16 > qd nh.dm

Với : tqđ là thời gian qui đổi: tqđ = 0,3 ( s )

Vậy máy cắt phụ tải ( MCPT ) được chọn đạt yêu cầu.

Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cao áp:

Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện xoay chiều và một chiều khi quá tải hay ngắn mạch Thời gian cắt mạch của cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy Dây chảy cầu chì làm bằng chì, hợp kim chì với thiết, kẽm, đồng, bạc… chì, kẽm và hợp kim chì với thiết có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, điện trở tương đối lớn Vì vậy loại dây chảy này thường được chế tạo có tiết diện lớn và phù hợp với điện áp 500V trở lại Với điện áp cao hơn 1000V không thể dùng dây chảy có tiết diện lớn được vì lúc nóng chảy, lượng hơi kim loại tỏa ra lớn, khó khăn cho việc dập hồ quang Do vậy ở điện áp cao thường dùng dây chảy bằng đồng, bạc có điện trở suất nhỏ, nhiệt độ nóng chảy cao.

Cầu chì là một thiết bị bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy kém Nó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi ngắn mạch.

Cầu chì trong trường hợp này dùng để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức

Bảng 3.4: Lựa chọn cầu chì Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Điện áp định mức ( KV ) UđmCC > Uđm.mạng

Dòng điện lâu dài định mức ( A ) IđmCC > Ilvmax

Công suất cắt định mức ( MVA ) SđmCC > S”

Dòng điện cắt định mức ( KA ) Iđmcắt >I”

Từ những điều kiện trên tra bảng B.3.6 TKCĐ ta chọn được cầu chì cao áp loại 3GD1 420-3B do hãng SIEMENS chế tạo:

Bảng 3.5: Thông số của cầu chì

Loại Uđm ( KV ) Iđm ( A ) IcắtN ( KA ) IcắtNmin (A )

Bảng 3.6: Kết quả kiểm tra cầu chì ( CC ) Đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả Điện áp định mức ( KV ) UđmCC = 24 > Uđm.m = 22

Dòng điện định mức ( A ) IđmCC = 100 > Icb = 91,763 (A)

Dòng cắt định mức ( KA ) Icđm = 31,5 > IN = 16,56 (A)

Công suất cắt định mức(MVA) SđmCC Cầu chì cao áp 3GD1 420-4B đạt yêu cầu.

Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn:

Người ta thường dùng thanh dẫn đồng để làm các thanh góp trong các trạm điện Thanh dẫn đồng thường có tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ nhật được lắp đặt trên sứ cách điện.

Dòng điện tính toán của trạm biến áp là:

Tra B.10.9 ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước (25 x 3) mm 2 , mỗi pha một thanh, có Icp = 340 (A)

Bảng 3.7 Lựa chọn thanh dẫn Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) k1k2Icp > Ilvmax

Khả năng ổn định động kG/cm 2 σcp > σtt

Khả năng ổn định nhiệt mm 2 F α IN √tqd k1 = 1 khi thanh dẫn đặt đứng k1 = 0,95 khi thanh dẫn đặt ngang k2 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

Icb : là dòng điện cưỡng bức σcp : ứng xuất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng ( = 1400 kG/cm 2 ) σtt : ứng suất tính toán σtt = M/W (kG/cm 2 )

M : mômen muốn tính toán M = Ftt l/10 (kGm)

Ftt : lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch

Ftt = 1,76 10 -2 l/a.i 2 xk (kG) l ; khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liên tiếp của 1 pha (l = 50cm) a : là khoảng cách giữa các pha (a = 15cm)

W : mômen chống uốn của các loại thanh dẫn, kGm

W là mômen chống uốn của thanh dẫn (đặt đứng)

W = b 2 h/6 = 5 2 40.10 -3 /6 = 0,16 σtt = M/W = 26/0,16 = 162,5 (kG/cm 2 ) σtt = 162,5 < Scp = 1400 kG/cm 2

Chương 3: Thiết kế cấp điện trung áp vậy thanh cái chịu được lực điện động khi ngắn mạch nghĩa làm đảm bảo điều kiện ổn định động

Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:

F α IN √tqd α là hệ số nhiệt độ cáp đồng tqd ta lấy là 0,5s

THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN HẠ ÁP

Thiết kế cấp điện cho một căn hộ điển hình

Một tầng có thiết kế gồm 3 căn hộ loại A, 2 căn hộ loại B, 2 căn hộ loại C,

2 căn hộ loại D, 2 căn hộ loại E Các căn hộ có thiết kế tương đối giống nhau, ta chọn căn hộ B là căn hộ điển hình

Chương 4: Thiết kế cấp điện hạ áp

Hình 4.6 Sơ đồ mặt bằng căn hộ B ( điển hình )

4.3.1 Thiết kế đi dây, bố trí thiết bị cho căn hộ

Aptomat cấp cho căn hộ B:

Phụ tải tính toán căn hộ B:

Bảng 4.16 T hống kê thiết bị điện căn hộ B stt Tên thiết bị Đơn vị tính Số lượng Công suất (W) Knc

Tổng công suất đặt căn hộ B 6510,3

Công suất tính toán tác dụng của căn hộ B là: PCH-B = 6,5 ( KW ) lấy KNC = 0,8 xác định được công suất tính toán căn hộ B là :

Công suất tính toán phản kháng của căn hộ A là :

Vậy QCH-B = PCH-B tgφ =5,2 0,75 = 3,9 ( KVAr)

Công suất tính toán toàn phần của căn hộ B là:

Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ A là:

Tra B.4.3 TKCĐ ta chọn aptomat do Mitsubishi (Nhật Bản) chế tạo có các thông số kĩ thuật bảng 4.17.

Bảng 4.17 Thông số kỹ thuật của aptomat cấp cho 1 căn hộ

Aptomat Loại AP Uđm(V) Itt(A) Iđm(A) Số cực

Căn hộ tầng 4 NF30-CS 500 29,54 30 2 ÷ 4

4.3.2 Tính toán lựa chọn tủ, dây dẫn các thiết bi bảo vệ

Lựa chọn các thiết bị và aptomat nhánh cho một căn hộ điển hình :

Chọn dây dẫn cho các thiết bị theo điều kiện phát nóng cho phép.

K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1.

K2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rãnh có nhiều cáp, chọn K2 = 1.

Vậy tiết diện dây được chọn theo điều kiện Icp > Itt

Căn cứ vào dòng điện tính toán của các thiết bị ta chọn tiết diện dây. Tra bảng 10.2 TKCĐ chọn dây dẫn ruột đồng có cách điện cao su.

Bảng 4.18 Các thiết bị điện và dây dẫn trong căn hộ A stt Tên thiết bị Đơn tínhvị lượngSố

Chọn công tơ: mỗi hộ đặt một công tơ 1 pha 20A, đặt tập trung tại tủ điện tầng.

Chọn các đồng hồ đo: Trên tủ phân phối đặt 3 đồng hồ ampe, một đồng hồ vôn, một chuyển mạch.

Hình 4.7 Sơ đồ đi dây căn hộ B ( điển hình )

Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý cấp điện căn hộ B ( điển hình )

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT, CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ

Đặt vấn đề

Dông sét là một hiện tượng thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khổng lồ trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất Khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào nhà ở hay công trình không những làm hư hại nghiêm trọng cho các phương tiện vật chất mà còn gây nguy hiểm đến tính mạng con người.

Vì thế nhà ở và các công trình công cộng tùy theo mức độ nhất thiết phải có hệ thống các thiết bị chống sét và biện pháp bảo vệ khi có sét đánh.

Căn cứ vào đặt tính tác dụng của dòng điện sét, tầm quan trọng và quá trình sử dụng theo các yêu cầu công nghệ Toàn bộ các nhà và công trình được phân thành 3 cấp bảo vệ:

- Bảo vệ cấp 1: Những công trình, trong đó có tỏa ra các chất khí hoặc hơi cháy, cũng như các bụi hoặc sợi dễ cháy chuyển sang trạng thái lơ lửng và có khả năng kết hợp với không khí hoặc chất ôxi-hóa khác tạo thành các hỗn hợp nổ, có thể xảy ra ngay trong điều kiện làm việc bình thường kể cả điều kiện làm việc bình thường ngắn hạn ( mở hoặc đóng thiết bị, chứa hoặc rót các chất dễ bắt lửa hoặc các chất lỏng chảy qua các bình để hở ) Khi xảy ra nổ sẽ gây ra những phá hoại lớn và làm chết người.

- Bảo vệ cấp II: Những công trình, trong đó có tỏa ra các chất khí, hơi, bụi hoặc sợi cháy và có khả năng kết hợp với không khí hoặc các chất ôxi- hóa khác tạo thành các hỗn hợp nổ Nhưng khả năng này chỉ xảy ra khi có sự cố hoặc làm sai quy tắc, không thể xảy ra khi làm việc bình thường Khi xảy ra nổ chỉ gây ra những hư hỏng nhỏ và không làm chết người.

- Bảo vệ cấp III: Tất cả những công trình còn lại

Với chung cư là nơi sinh hoạt của nhiều hộ dân, để đảm bảo an toàn về con người và tài sản là việc làm cần thiết Do đó với công trình cần được bảo

Chương 5: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà vệ chống sét đánh thẳng và chống việc xuất hiện các vùng mang điện áp cao do các đường dây, đường ống bằng kim loại dẫn vào công trình.

Chống sét cho khu nhà cao tầng

Qua khảo sát thực tế, công trình không nằm trong vùng bảo vệ chống sét của công trình khác nên cần tính toán hệ thống chống sét riêng cho công trình Các công trình cao tầng hiện nay thường sử dụng thiết bị chống sét phát tia tiên đạo Trong công trình này ta sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo của hãng HELITA- Pháp.

5.2.1 Đầu thu sét phát xạ sớm tia tiên đạo PULSAR18 (the early STREAMER EMISION lightning (ESE) )

Sản phẩm PULSAR được thiết kế và chế tạo bởi hãng HELITA- Pháp. Đây là hệ thống chống sét trực tiếp tiên tiến nhất trên thế giới hiện nay với chứng nhận bản quyền phát minh sáng chế năm 1985 Năm 2003 phát triển công nghệ phát xạ sớm thế hệ IV Giải pháp thiết kế và kĩ thuật của hãng HELITA đã được ủy ban tiêu chuẩn an toàn của quốc gia Pháp chấp nhận thành tiêu chuẩn quốc gia chung NFC 17- 102/1995 và sản phẩm này đã được cấp chứng nhận chất lượng L.C.I.E của Pháp có giá trị trên toàn thế giới, BSI của Anh, KERI của Hàn Quốc và MINT của Malaysia kèm theo là các chứng nhận thử nghiệm tại nhà máy, tại phòng thí nghiệm Trung Tâm Công Nghiệp Điện Quốc Gia Pháp ( L.C.I.E ), tại phòng thí nghiệm Electricite De France

"Les Renardieres – EDF" và tại phòng thí nghiệm " DE PHYSIQUE DES DECHARGES " Hệ thống chống sét PULSAR gồm 3 bộ phận chính:

- Hệ thống nối đất chống sét và nối đất an toàn.

5.2.2 Đầu thu sét PULSAR18 a) Nguyên tắc hoạt động: Đầu thu sét PULSAR nhận năng lượng cần thiết trong khí quyển để tích trữ các điện tích trong bầu hình trụ PULSAR sẽ thu năng lượng từ vùng

Chương 5: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà điện trường xung quanh trong thời gian giông bão khoảng từ 10 tới 20.000 V/m đường dẫn chủ động bắt đầu ngay khi điện trường xung quanh vượt quá giá trị cực đại để bảo đảm nguy cơ sét đánh là nhỏ nhất.

Phát ra tín hiệu có hiệu điện thế cao với một biên độ, tần số nhất định tạo ra đường dẫn sét chủ động về phía trên đồng thời trong khi đó làm giảm điện tích xung quanh đầu thu sét tức là cho phép giảm thời gian yêu cầu phát ra đường dẫn sét chủ động về phía trên liên tục. Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm: thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng điện sét, do đó đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn.

PULSAR là thiết bị chủ động không sử dụng nguồn điện nào, không gây ra bất kì tiếng động, chỉ tác động trong vòng vài μs trước khi có dòng sét thực sự đánh xuống và có hiệu quả trong thời gian lâu dài. b) So sánh với các hệ thống chống sét cổ điển, phương pháp này có các ưu điểm sau:

Stt Đặc tính Hệ thống đầu thu sét công nghệ tiên tiến PULSAR

Năm 1985 nhận bằng sáng chế HELITA-CNRS về đầu thu sét PULSAR Năm 2003 phát triển công nghệ phát xung điện thế cao thế hệ IV.

Sử dụng công nghệ hiện đại phát ra xung điện thế cao để thu hút và bắt giữ từ xa tia sét phóng xuống từ đám mây giông (chủ động dẫn sét).

Cấu tạo và lắp đặt

- Thường chỉ cần một đầu thu sét PULSAR cho mỗi công trình thích hợp với mọi công trình đặc biệt là các trụ sở, văn phòng giao dịch, khách sạn, trung tâm công nghệ thông tin, bệnh viện, chung cư cao tầng

- Tạo thẩm mỹ cho kiến trúc công trình.

- Dễ dàng lắp đặt trong thời gian ngắn, không gây thấm dột

Chương 5: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà mái sau này khi đưa công trình vào sử dụng.

4 Độ an toàn Độ an toàn rất cao do vùng bảo vệ rộng lớn ( có bán kính bảo vệ tháp nhất là 55m và cao nhất là 130m ) Bảo vệ cho các vùng lân cận Chống sét đánh tạt, đánh xuyên.

- Chống được sét đánh trực tiếp có hiệu quả tốt cho các tòa nhà cao tầng, kho bạc, ngân hàng, trạm viễn thông, khách sạn, đài phát sóng, kho xăng dầu, khí đốt, khu công nghiệp, khu chế xuất

- Những nơi được trang bị các thiết bị điện, điện tử máy móc hiện đại có giá trị lớn, trung tâm công nghệ thông tin, các kho chứa tiền c) Vùng bảo vệ:

Bán kính bảo vệ Rp của đầu thu sét được tính theo tiêu chuẩn an toàn quốc gia Pháp NFC17-102 năm 1995. d) Đầu thu sét PULSAR18:

- Đầu thu sét PULSAR18 dài 72cm, đường kính dài 18mm.

- Đĩa PULSAR với đường kính 85mm.

- Bầu hình trụ 200mm chứa thiết bị phát tia tiên đạo tạo đường dẫn sét chủ động.

- Đường kính phía ngoài ống PULSAR 30 mm.

- Kẹp nối dây để đưa thoát sét xuống đất. Đầu thu sét PULSAR18 có chiều dài 2m là một khối bằng thép không gỉ siêu bền Kết cấu PULSAR này được liên kết với bộ ghép nối bằng Inox dài 2m do vậy chịu mọi hoàn cảnh thời tiết khắc nghiệt, cùng tồn tại với tòa nhà được đặt trên mái công trình có bán kính bảo vệ cấp III, Rbv = 55 m Đầu thu sét được đặt tại vị trí cao nhất của công trình trên cột tháp ăngten và có bán kính bảo vệ được tính theo công thức sau đây:

Chương 5: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà

Rp: bán kính bảo vệ mặt phẳng ngang tính từ chân đặt PULSAR18. h: chiều cao đầu thu sét PULSAR ở trên bề mặt được bảo vệ.

D: chiều cao ảo tăng thêm khi chủ động phát xung theo tiêu chuẩn cấp bảo vệ.

Thay vào công thức trên với: h = 2m

D = 75m ΔL = 10 6 ΔT ( đường dẫn chủ động ) ΔT của PULSAR18 = 18μs 10 -6 s

Mỗi tòa tháp của chung cư sẽ được lắp đặt một kim thu sét có bán kính bảo vệ Rbv = 55 m.

Hình 5.1 Mặt bằng phạm vi bảo vệ chống sét

Hình 5.2: Sơ đồ mặt đứng của tòa nhà B

Cáp dẫn sét bao gồm 2 đường cáp đồng bện thoát sét đảm bảo khả năng dẫn sét nhanh chóng an toàn cho công trình, cáp thoát sét với diện tích cắt ngang là 70mm 2 Cách 1,5m có một bộ kẹp định vị cáp thoát sét.

5.2.4 Tính toán hệ thống nối đất chống sét

+ Xác định điện trở của một cọc thép:

Ta có: ρ = 1 10 4 Ω/cm ρmax = Kmax ρ Ω/cm

Với Kmax là hệ số theo mùa tra PL6.4 (TL 1)

Cọc nối đất bằng thép góc L60 x 60 x 6 dài 2,5m có điện trở nối đất tính theo công thức:

Trong đó: ρ: là điện trở suất của đất, Ω/cm

Kmax: là hệ số theo mùa

+ Xác định sơ bộ số cọc:

1R1c: là điện trở nối đất của 1 cọc

Rd(yc): là điện trở của thiết bị nối đất theo quy định Rd = 10 Ω ηc: là hệ số sử dụng cọc.

Tra bảng PL6.6 (TL 1) ta chọn ηc = 0,78

(cọc) Xác định điện trở của thanh nối nằm ngang:

Trong đó: ρmax: là điện trở suất của đất ở độ sâu chân thanh nằm ngang. ρmax = K ρ với K là hệ số hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất, chọn K = 2 l: là chiều dài (chu vi) của mạch tạo trên bởi các thanh, cm. l = 5 5 = 25m = 2500cm. b: là bề rộng thanh nối b = 40mm = 4cm t: là chiều sâu thanh nối t = 0,8m = 80cm

Vậy thay vào công thức trên ta được:

(Ω) Điện trở của thanh nối thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng ηt

Tra bảng PL6.6 (TL 1) ta chọn ηt = 0,83

Vậy R't = (Ω) Điện trở khuếch tán của 6 cọc chôn thẳng đứng R'c

(Ω) Điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và các thanh nối nằm ngang.

(Ω) Vậy Rnd < Rd = 10 Ω - thỏa mãn yêu cầu đặt ra.

Như vậy ta dùng 6 cọc thép góc L60 x 60 x 6 mỗi thanh dài 2,5m chôn thành dãy dài 25m, nối với nhau bằng thanh thép dẹt 40x4mm đặt cách mặt đất 0,8m điện trở của hệ thống Rd < 10Ω.

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Khu Dân Cư Cao Tầng Sông Nhuệ Phường Kiến Hưng – Hà Đông – Hà Nội
Tác giả	Nguyễn Công Chính
Người hướng dẫn	THS. Nguyễn Thị Thu Hiền
Trường học	Trường Đại Học Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện Tự Động Công
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	6,21 MB