Thiết kế cung cấp Điện công trình hỗn hợp dịch vụ, văn phòng, lô 01 Đường lê văn lương, quận Thanh Xuân, tp Hà Nội

Thiết kế cung cấp Điện công trình hỗn hợp dịch vụ, văn phòng, lô 01 Đường lê văn lương, quận Thanh Xuân, tp Hà Nội

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ CAO TẦNG

Giới thiệu chung

Công trình hỗn hợp dịch vụ, văn phòng, Lô 01 đường Lê Văn Lương, Quận Thanh Xuân, Tp.Hà Nội là một trong những khu tổ hợp thương mại, chung cư cao cấp Vì vậy, vấn đề cung cấp điện cũng rất quan trọng, việc cung cấp điện an toàn và tin cậy sẽ góp phần vào công việc nâng cao chất lượng cuộc sống cho các hộ dân.

Do đó, khi thiết kế phải tính toán được tổng công suất tiêu thụ điện của toàn khu tổ thương mại, chung cư, từ đó ta lựa chọn được dung lượng của máy biến áp, máy phát điện và các thiết bị đóng cắt bảo vệ hợp lý Trong công tác thiết kế cung cấp điện việc đầu tiên của người thiết kế là phải thống kê các số liệu cần thiết để phục vụ cho quá trình tính toán Đối với công trình hỗn hợp dịch vụ, văn phòng, Lô 01 đường Lê Văn Lương, Quận Thanh Xuân, Tp.Hà Nội ta khảo sát các số liệu cụ thể của từng phòng, tầng từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của từng tầng, phụ tải tính toán cả tòa nhà Từ đó ta lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý và lựa chọn công suất máy biến áp, tính toán tiết diện dây dẫn cũng như các thiết bị đóng cắt bảo vệ sao cho đảm bảo kỹ thuật, an toàn, mỹ quan và kinh tế Sau đây tiến hành thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà cao tầng.

Tổng quan về kiến trúc công trình

- Tên dự án: Công trình hỗn hợp dịch vụ và nhà ở

- Chủ đầu tư: Công ty cổ phần dịch vụ và kinh doanh bất động sản Hà Nội

- Địa điểm: Lô số 01, ô đất 4.1- CC, Đường Lê Văn Lương, p Nhân Chính- q.Thanh Xuân- tp Hà Nội

- Diện tích sàn phần nổi: m2 (37 tầng)

- Diện tích sàn phần ngầm: 8003.47 m2 (5 tầng hầm)

- Chiều cao đến mái công trình: 149,85 m

- Tầng 1-5 làm sảnh, thương mại phục vụ tòa nhà

- Tầng 6-35 sử dụng làm nhà ở với căn hộ chung cư tiêu chuẩn

- Từ tầng 36-37 làm tầng kỹ thuật

Bảng 1.1 Dữ liệu công suất đặt của công trình

9 Quạt điều áp cầu thang khối

Các tiêu chuẩn thiết kế điện

- Tiêu chuẩn này được áp dụng để thiết kế đặt các thiết bị điện trong các loại nhà ở (nhà ở có căn hộ, nhà ở có sân vườn, nhà ở kiểu khách sạn, ký túc xá ), đồng thời cũng áp dụng cho các loại công trình công cộng khác.

- Việc thiết kế đặt các thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng còn phải thỏa mãn các yêu cầu quy định của các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành có liên quan Với các công trình công cộng còn phải tuân theo các yêu cầu quy định của các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành của mỗi loại công trình.

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

- TCXD 16 : 1986, Chiếu sáng nhân tạo công trình công cộng(1);

- TCXD 175 : 1990, Mức ồn cho phép trong công trình công cộng - Tiêu chuẩn thiết kế(1);

- TCXDVN 319 : 2004, Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho các công trình công nghiệp - Yêu cầu chung(1);

- TCXDVN 333 : 2005, Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng, và kỹ thuật hạ tầng đô thị - Tiêu chuẩn thiết kế(1);

- TCVN 2546 : 1978, Bảng điện chiếu sáng dùng cho nhà ở - Yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 9206 : 2012, Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 4400 : 1987, Kỹ thuật chiếu sáng - Thuật ngữ và định nghĩa;

- TCVN 6160, Phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng - Yêu cầu thiết kế;

- TCVN 7114-1 : 2008, Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Trong nhà;

- TCVN 7114-3 : 2008, Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 3: Yêu cầu chiếu sáng an toàn và bảo vệ tại những nơi làm việc ngoài nhà;

- TCVN 7447-1 (IEC 60364-1), Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 1: Nguyên tắc cơ bản, đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa;

- TCVN 7447-5-51 (IEC 60364-5-51), Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 5-51: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Quy tắc chung;

- TCVN 7447-5-53 (IEC 60364-5-53), Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 5-53: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Cách ly, đóng cắt và điều khiển;

- TCVN 7447-5-54 (IEC 60364-5-54), 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;

- TCVN 7447-5-55 (IEC 60364-5-55), Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 5-55: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Các thiết bị khác;

- TCVN 9207 : 2012, Đặt đường dây dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng(1);

- QTĐ 11 TCN 18 : 2006, Quy phạm trang bị điện - Phần I: Quy định chung;

- QTĐ 11 TCN 19 : 2006, Quy phạm trang bị điện - Phần II: Hệ thống đường dẫn điện;

- QTĐ 11 TCN 20 : 2006, Quy phạm trang bị điện - Phần III: Trang bị phân phối và trạm biến áp;

- QTĐ 11 TCN 21 : 2006, Quy phạm trang bị điện - Phần IV: Bảo vệ và tự động;

- Electrical Installation Guide According to IEC International Standards - Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC

GHI CHÚ: (1) Tiêu chuẩn đang được chuyển đổi thành TCVN

1.3.3 Thuật ngữ và định nghĩa

- Thiết bị đầu vào (ĐV) là tập hợp của các kết cấu, thiết bị và khí cụ điện đặt ở đầu dây cung cấp điện vào nhà hoặc vào một phần nhà

- Thiết bị phân phối đầu vào (PPĐV) là tập hợp các kết cấu, thiết bị và khí cụ điện đặt ở đầu đường dây cung cấp điện vào nhà hoặc một phần nhà, cũng như đặt ở đầu đường dây từ ĐV ra.

- Bảng (hộp, tủ) phân phối chính (PPC) là bảng (hộp, tủ) dùng để cấp điện năng cho nhà hoặc một phần nhà Có thể dùng PPĐV hoặc bảng (tủ) điện hạ áp của trạm PPC.

- Bảng (hộp, tủ) phân phối phụ (PPP) là bảng (hộp, tủ) phân phối điện năng từ PPC hoặc PPĐV và phân phối tới các bảng (hộp, tủ) điện nhóm và các bảng điện phân phối của nhà.

- Điểm phân phối, bảng (hộp, tủ) điện nhóm là các điểm (hộp, tủ) điện có đặt các khí cụ bảo vệ và phân phối điện cho các đồ dùng điện đặt riêng lẻ hoặc từng nhóm (động cơ điện, đèn điện ).

- Bảng điện căn hộ (BCH) là các bảng điện nhóm đặt trong căn hộ/phòng kỹ thuật.

- Bảng điện tầng (BĐT) là các bảng (hộp, tủ) điện nhóm đặt ở mỗi tầng để cấp điện cho các BCH và đặt ở phòng kỹ thuật hoặc hành lang mỗi tầng.

Trường hợp BĐT chỉ có các đồng hồ đếm điện và các khí cụ bảo vệ ở đường dây ra của các đồng hồ này thì BĐT được gọi là bảng (hộp, tủ) đồng hồ đếm điện (BĐH).

Phòng đặt bảng điện (tủ điện) là nơi lưu trữ các thiết bị điện như ĐV, PPĐV, PPP Để đảm bảo an toàn và bảo mật, phòng này phải được trang bị khóa và chỉ những người quản lý có thẩm quyền mới được tiếp cận nhằm tránh mọi rủi ro liên quan đến sự cố điện, nguy cơ cháy nổ và bảo vệ cả tính mạng con người lẫn tài sản.

- Lưới điện cung cấp là các đường dây từ hệ thống phân phối của trạm biến áp (TBA) hoặc các nhánh rẽ từ đường dây truyền tải điện đến PPĐV cũng như từ PPĐV tới PPC, PPP và tới điểm phân phối hoặc các bảng (hộp, tủ) điện nhóm.

- Lưới điện nhóm là các đường dây cung cấp điện cho các đèn, các ổ cắm.

- Lưới điện phân phối là các đường dây cung cấp cho các thiết bị điện động lực

- Đoạn đứng là đoạn lưới điện đặt thẳng đứng cung cấp cho các tầng nhà và đặt trong nhà đó.

- Đường dây đặt hở là đường dây đặt trên mặt tường, trần nhà, theo dầm, vì kèo hoặc các kết cấu xây dựng của tòa nhà và công trình.

- Đường dây đặt kín là đường dẫn điện đặt trong các kết cấu của tòa nhà và công trình (tường, nền, móng), cũng như trong khoảng không gian giữa trần giả và trần bêtông.

- Công suất đặt là tổng công suất điện định mức của các thiết bị tiêu thụ điện trong mạng.

- Hệ số sử dụng lớn nhất Ku là tỉ số giữa công suất yêu cầu lớn nhất Pyc với công suất điện định mức Pđm của mỗi thiết bị tiêu thụ điện Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt, nhất là cho các động cơ vì chúng ít khi chạy đầy tải.

- Hệ số đồng thời Ks được dùng để tính toán công suất của một nhóm thiết bị điện.

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Cơ sở tính toán phụ tải

- Khi thiết kế cấp điện cho nhà ở và công trình công cộng phải đảm bảo các yêu cầu quy định đối với mỗi loại hộ tiêu thụ điện về độ tin cậy cung cấp điện theo TCVN 9206 : 2012, Đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng - tiêu chuẩn thiết kế Phân loại các hộ tiêu thụ điện và thiết bị tiêu thụ điện theo độ tin cậy cung cấp điện xem phụ lục A.

- Điện áp phải tính toán để cấp điện cho các thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng (trừ cho các động cơ điện) không được lớn hơn 380/220 V Với những công trình hiện có điện áp lưới 220/110 V cần chuyển sang điện áp lưới 380/220 V nếu xét thấy phù hợp các yêu cầu kinh tế kỹ thuật.

- Cấp điện cho các động cơ điện (máy điện) phải lấy từ lưới điện 380/220 V trung tính nối đất trực tiếp.

Trong các tòa nhà dân cư và công trình công cộng, theo quy định bắt buộc phải dự phòng tối thiểu 5% tổng công suất điện của công trình để cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng quảng cáo, tủ kính quầy hàng, trang trí mặt tiền, biển hiệu và hệ thống tín hiệu hướng dẫn bằng ánh sáng, hệ thống tín hiệu âm thanh, phòng cháy chữa cháy cũng như hệ thống đèn báo chướng ngại vật.

Mức sụt áp chuẩn cho các bóng đèn và thiết bị động lực được đặt xa máy phát điện nhất không được vượt quá 5% so với điện áp định mức hoặc theo thông số kỹ thuật của thiết bị.

- Đối với chiếu sáng làm việc: 5%;

- Đối với chiếu sáng sơ tán người và chiếu sáng sự cố: 5%;

- Đối với các thiết bị có điện áp từ 12 V đến 42 V (tính từ nguồn cấp điện): 10%.

- Đối với động cơ điện:

+ Làm việc dài hạn ở chế độ ổn định: 5%;

+ Làm việc dài hạn ở chế độ sự cố: 10%.

+ Khi khởi động động cơ: 15%

CHÚ THÍCH 1: Các lưới điện, kể cả lưới điện điều khiển từ xa và điều khiển tự động cần phải được kiểm tra với chế độ khởi động các động cơ điện

CHÚ THÍCH 2: Các lưới điện chiếu sáng, khi ở chế độ sự cố, cho phép giảm điện áp tới 12% trị số điện áp định mức.

- Công suất tính toán cho nhà ở và công trình công cộng được xác định theo số lượng và công suất của thiết bị điện dự kiến lắp đặt trong công trình, áp dụng hệ số sử dụng lớn nhất Ku, hệ số đồng thời Ks và hệ số yêu cầu Kyc.

Phương pháp tính toán phụ tải

- Phụ tải điện là số liệu đầu tiên và quan trọng nhất để tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp điện Việc xác định chính xác phụ tải điện anh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới cung cấp điện sau này Nếu phụ tải điện tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị, nguy hiểm hơn có thể dẫn đến cháy nổ thiết bị, gây ra hậu quả khôn lường Còn nếu phụ tải điện tính toán lớn hơn nhiều so với phụ tải thực tế thì sẽ gây lãng phí, tốn kém Phụ tải điện dùng trong giai đoạn thiết kế tính toán lưới cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán với định nghĩa: phụ tải tính toán là phụ tải cực đại dài hạn không thay đổi theo thời gian và tương đương với phụ tải thực tế về hiệu suất phát nhiệt.

Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm:

Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện.

Chọn các thiết bị chuyển mạch, đóng cắt và bảo vệ.

Chọn dung lượng thiết bị bù.

Nguyên tắc chung để xác định phụ tải tính toán của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở về nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ cần tính toán tại các điểm nút của hệ thống cấp điện cho đối tượng Để thuận tiện cho quá trình tính toán và đảm bảo độ chính xác ta sẽ xác định phụ tải tính toán lần lượt theo từ các căn hộ, các phụ tải thuộc từng tầng rồi đến các tầng đến tổng thể tòa nhà từ các dữ liệu đã có Sau đó ta sẽ phân nhóm phụ tải và tính toán công suất tính toán tổng của nhóm phụ tải theo hệ số đồng thời để chọn các thiết bị điện liên quan như đường dây, trạm biến áp.

Sự đa dạng của các điều kiện và đặc điểm của bài toán xác định phụ tải ứng với các mục đích khác nhau dẫn đến có nhiều phương pháp khác nhau trong việc tính toán phụ tải Một số phương pháp thường sử dụng tham khảo tài liệu [5] (trang 80) gồm có:

- Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

- Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải tính trên một đơn vị sản xuất.

- Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

- Xác định phụ tải theo hệ số cực đại và công suất trung bình.

Các tiêu chuẩn TCVN 9206_2012 và các tài liệu khác cung cấp tham chiếu để tính toán công suất điện phù hợp với công trình thực tế theo quy chuẩn Những định nghĩa trong tiêu chuẩn tương đồng với các phương pháp trình bày trước Công suất tính toán cho nhà ở và công trình công cộng được xác định bởi số lượng và công suất thiết bị điện dự kiến lắp đặt, sử dụng hệ số sử dụng ksd, hệ số đồng thời kđt và hệ số yêu cầu kyc.

- Hệ số sử dụng Ksd là tỉ số giữa công suất yêu cầu lớn nhất Pyc với công suất điện định mức Pdm của mỗi thiết bị tiêu thụ điện Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt, nhất là cho các động cơ vì chúng ít khi chạy đầy tải:

- Hệ số đồng thời Kđt được dùng để tính toán công suất của một nhóm thiết bị điện.

Hệ số đồng thời Kđt của nhóm thiết bị điện là tỉ số giữa công suất tính to án Ptt của nhóm thiết bị điện với tổng công suất yêu cầu của từng thiết bị điện Pyci trong nhóm đó.

- Hệ số yêu cầu Kyc của nhóm thiết bị điện là tỉ số giữa công suất tính toán của nhóm thiết bị điện với công suất đặt của nhóm thiết bị điện đó.

Giá trị của các hệ số trên được tham khảo tại tài liệu Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9206_2012 và tài liệu hướng dẫn thiết kế "Electrical Instalation Guide 2009".

- Công suất tính toán của phụ tải động lực trong công trình được tính theo công thức:

P ĐL = P TM + P BT + P ĐH (kW) (2.4) Trong đó:

PĐL - Công suất tính toán (kW) của phụ tải động lực.

PTM - Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy trong

PBT - Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió trong công trình.

PĐH - Công suất tính toán (kW) của phụ tải điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm trong công trình.

+ Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy được tính theo công thức:

PTM - Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy;

Pni - Công suất điện định mức (kW) của động cơ kéo thang máy thứ i;

Pgi - Công suất (kw) tiêu thụ của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ i, nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị Pgi = 0,1Pni;

Pvi - Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị của Pvi = 1;

Kyc - Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy, với nhà ở xác định theo bảng dưới.

Bảng 2.1 Hệ số yêu cầu kyc của thang máy trong các công trình nhà ở.

Số tầng Hệ số yêu cầu khi số lượng thang máy bằng

+ Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió (động cơ bơm nước, quạt thông gió và các thiết bị khác) được tính theo công thức:

Kyc - Hệ số sử dụng lớn nhất của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió theo bảng. n - Số động cơ.

Pbti - Công suất điện định mức (kW) của động cơ bơm nước, quạt thông gió thứ i.

Bảng 2.2 Hệ số yêu cầu Kyc của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió.

K yc Số lượng động cơ

K yc Số lượng động cơ

CHÚ THÍCH: Con số trong ngoặc là cho loại động cơ có công suất lớn hơn 30 kW.

+ Công suất tính toán của phụ tải điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm sẽ được tính toán quy đổi từ yêu cầu công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm và các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống:

PTĐN - công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa (Btu, Hp)

Kqd - hệ số quy đổi từ công suất trao đổi nhiệt sang công suất điện (Btu= 0,09W;

 - hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa

Pyci - công suất yêu cầu của các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống điều hòa.

* Nhưng với công trình chung cư cao tầng đang thiết kế thì công suất hệ thống điều hòa trung tâm được cho dưới dạng công suất đặt nên ta không sử dụng công thức này Ta sẽ tính công suất của hệ thống điều hòa theo hệ số hệ số sử dụng K sd

(công thức 2.1) và hệ số đồng thời K đt (công thức 2.2).

- Tính toán hệ thống chiếu sáng chung: Khi thiết kế lưới điện nhóm chiếu sáng công trình công cộng như khách sạn, ký túc xá, các phòng sử dụng chung cho các 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 kỹ thuật chiếu sáng với hệ số yêu cầu bằng 1.

Công suất cung cấp cho ổ cắm điện Poc được quy định trong mục 5.3(b) TCVN 2906_2012, cụ thể:- Đối với nhà ở và công trình công cộng khác, công suất cho mỗi ổ cắm đơn không được nhỏ hơn 180 VA hoặc đối với mỗi đơn vị ổ cắm trên một giá kẹp.- Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ 4 đơn vị ổ cắm trở lên, công suất ổ cắm được tính toán không nhỏ hơn 90 VA trên mỗi đơn vị ổ cắm, theo điều 220.14 tiêu chuẩn NEC 2008.

- Hệ số đồng thời dùng cho các mạch cung cấp điện cho tải thông dụng được cho trong bảng:

Bảng 2.3 Hệ số đồng thời theo các chức năng của mạch.

Chức năng của mạch Hệ số Kđt

Lò sưởi và máy lạnh 1 Ổ cắm 0,5 đến 0,8

- Cho động cơ có công suất lớn nhất

- Cho động cơ có công suất lớn thứ 2

CHÚ THÍCH: (1) Dòng điện được lưu ý bằng dòng định mức của động cơ và tăng thêm 1 trị số bằng 1/3 dòng khởi động của nó.

- Công suất tính toán cho nhà ở riêng biệt, căn hộ trong nhà ở tập thể hoặc nhà chung cư được xác định theo công thức:

Kđt - Hệ số đồng thời của phụ tải nhà ở riêng biệt, căn hộ; Ks = 0,5  0,65.

Pyci - Công suất yêu cầu (kW) của thiết bị điện thứ i.

- Công suất tính toán của phụ tải khối căn hộ được xác định theo công thức:

Pchi - Công suất tính toán (kW) của căn hộ thứ i; n - Số căn hộ trong tòa nhà;

Kđt - Hệ số đồng thời của phụ tải khối căn hộ, được xác định

Bảng 2.4 Hệ số đồng thời trong nhà tập thể, chung cư STT Số hộ tiêu thụ Hệ số đồng thời Kđt

Chọn phương pháp tính toán phụ tải cho bài thiết kế

Phụ tải tính toán tòa nhà cao tầng được phân thành 2 phần chính:

- Phụ tải không ưu tiên.

Dựa vào các phương pháp tính toán đã nêu ở trên ta thống kê tính toán được công suất của nhóm phụ tải động lực theo số liệu đã cho như sau:

Bảng 2.5 Công suất phụ tải động lực của khu cao tầng.

Tổng cộng phụ tải động lực 658,15

-Ta có công suất toàn phần của phụ tải động lực là:

PĐLe8,15 (KW) có cosφ= 0,8 => tagφ= 0,75

2.3.1.2 Phụ tải chiếu sáng khu vực cầu thang và hành lang a) Phụ tải chiếu sáng khu vực hành lang

Hành lang khu ở có diện tích 300 m 2 / 1 tầng.

Tổng diện tích của hành lang ( 35 tầng ) là 300 35 = 10500 m 2

Dùng đèn compact để chiếu sáng hành lang.

Chọn suất phụ tải p0 = 20 W/m 2 ( Tra bảng 13-1 Trang 260 sách HTCCD của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch )

Sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích:

Trong đó: p0 : suất phụ tải trên một m2 diện tích, ( W/m2 )

• Công suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng hành lang là:

Vậy QHL1 = PHL1.tgφ = 6 0,62 = 3,72 ( KVAr )

• Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sáng hành lang là:

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

SHL= SHL1.35= 7.35= 245 (kVA) b) Phụ tải chiếu sáng cầu thang:

Mỗi tầng sử dụng 4 đèn LED chiếu sáng cho 2 bên cầu thang với công suất mỗi đèn là 20W => PCSCT = 35.4.20 = 2,8 (kW)

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

Vậy QCSCT = PCSCT.tgφ =2,8 0,75 = 2,1( KVAr )

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

2.3.1.3 Phụ tải tính toán của tầng hầm

Tầng hầm 1 đến tầng hầm 5 của tòa nhà là khu bãi để xe Ngoài ra tầng này còn có các phòng chức năng khác như: phòng bảo vệ

+ Công suất tính toán định mức của tầng hầm 1 là:

F: điện tích tầng hầm; diện tích: 7589 m 2 p0: suất phụ tải (p0 = 7(w/m 2 ), lấy theo TCVN: 9206 – 2012

+ Công suất phản kháng tầng hầm 1 là:

Qth = Pth1 tag = 53,123 0,62 = 32,93 (KVAR) + Công suất tính toán toàn phần:

- Ta có tầng hầm 2,3,4,5 đều có diện tích giống tầng hầm 1 như vậy :

Tầng lửng của tòa nhà là tầng có chức năng như 1 tầng kỹ thuật.

Hình 2.2 Mặt bằng tầng hầm lửng

+ Công suất tính toán định mức của tầng hầm lửng là:

F: điện tích tầng hầm; diện tích: 4362 m 2 p0: suất phụ tải (p0 = 7(w/m 2 ), lấy theo TCVN: 9206 – 2012

+ Công suất phản kháng tầng 1 là:

+ Công suất tính toán toàn phần:

2.3.1.4 Phụ tải tính toán của tầng thương mại

- Phụ tải thương mại tầng 1

F: diện tích tầng 1: 3644,03 m 2 p0 = 20(w/m 2 ) công suất phụ tải lấy theo bảng 12-3 trang 237 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch

- Công suất tính toán phản kháng của phụ tải thương mại tầng 1:

 Công suất tính toán toàn phần của phụ tải thương mại tầng 1:

- Phụ tải thương mại tầng 2

F: diện tích tầng 2: 4444 m 2 p0 = 20(w/m 2 ) công suất phụ tải lấy theo bảng 12-3 trang 237 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch

- Công suất tính toán phản kháng của phụ tải thương mại tầng 1:

 Công suất tính toán toàn phần của phụ tải thương mại tầng 1:

-Ta có diện tích tầng 3, tầng 4 bằng diện tích tầng 2 như vậy công suất phụ tải bằng nhau:

- Phụ tải thương mại tầng 5

F: diện tích tầng 5: 4356,9 m 2 p0 = 20(w/m 2 ) công suất phụ tải lấy theo bảng 12-3 trang 237 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch

- Công suất tính toán phản kháng của phụ tải thương mại tầng 1:

 Công suất tính toán toàn phần của phụ tải thương mại tầng 1:

- Công suất tính toán toàn phần khu thương mại:

SKTM = ST1 + ST2 + ST3 + ST4 + ST5

2.3.1.5 Tổng công suất nguồn ưu tiên

Phụ tải ưu tiên gồm có: Thang máy, bơm cứu hoả, bơm nước sinh hoạt, bơm nước thải, Quạt thông gió,chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng, cấp điện tầng lửng và tầng hầm 1 đến 5, tầng khu thương mại

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

SƯT = SĐL+ SHL + SCT + STHL + STH1-5 + SKTM

2.3.2 Phụ tải không ưu tiên

Phụ tải không ưu tiên bao gồm các thiết bị điện dùng trong các căn hộ chung cư như: chiếu sáng, bếp điện, bàn là, ấm đun nước, tủ lạnh, quạt, máy giặc, bình nóng lạnh, điều hòa nhiệt độ, tivi, đài,…

Khu căn hộ được bố trí từ tầng 6 đến tầng 33 Với 23 căn hộ mỗi tầng, chia làm nhiều nhóm, và phụ tải yêu cầu thiết kế khác nhau.

Bảng 2.6 Bảng thống kê căn hộ.

BẢNG THỐNG KÊ CĂN HỘ

LOẠI CĂN HỘ DT SL/01 TẦNG TỔNG DT

Dựa vào thiết kế chiếu sáng theo TCVN 7114-2008: Ecgônômi, thống kê thiết bị chiếu sáng (sử dụng phần mềm thiết kế chiếu sáng Dialux thiết kế chiếu sáng) Với các yêu cầu về độ rọi như sau.

Bảng 2.7 Yêu cầu chiếu sáng căn hộ chung cư theo tiêu chuẩn

STT Không gian chức năng Độ rọi (lux)

1 Phòng khách, sinh hoạt chung ≥ 300

4 Hành lang, sảnh, ban công, cầu thang ≥ 100

6 Phòng vệ sinh,rửa mặt ≥200

- Dựa vào bảng 2.6 ta chia ra làm 3 loại căn hộ chính: (FCH)

+ Loại 1 căn hộ nhỏ có 14 căn hộ FCH ≤ 120m 2

+ Loại 2 căn hộ vừa có 10 căn hộ 120m 2 ≤ FCH ≤ 200m 2

+ Loại 3 căn hộ lớn có 8 căn hộ FCH ¿200m 2

Từ tầng (6  33) được thiết kế giống nhau mỗi tầng 23 căn hộ được chia làm 2 loại căn hộ

Hình 2.6 Mặt bằng tầng điển hình 6-33

* Lọai 1 căn hộ nhỏ với 14 căn hộ trên 1 tầng

Hình 2.7 Mặt bằng căn hộ 120m 2

Một căn hộ có diện tích 120m 2

Chọn công suất phụ tải p0@ W/m 2 (dựa vào bảng 13-1 trang 260 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch)

Trong đó: p0: Công suất phụ tải trên một m 2 diện tích, ( W/m 2 )

Psh = Ptt Kđt n n: số tầng: 27

- Công suất tính toán phản kháng:

- Công suất toàn phần của phụ tải sinh hoạt:

* Lọai 2 căn hộ vừa với 9 căn hộ trên 1 tầng

Hình 2.8 Mặt bằng căn hộ 200m 2

Một căn hộ có diện tích 200m 2

Chọn công suất phụ tải p0@ W/m 2 (dựa vào bảng 13-1 trang 260 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch)

PCH=p0 F p0: Công suất phụ tải trên một m 2 diện tích, ( W/m 2 )

Psh = Ptt Kđt n n: số tầng: 27

- Công suất tính toán phản kháng:

- Công suất toàn phần của phụ tải sinh hoạt:

* Tầng 34, tầng 35 mỗi tầng 9 căn hộ được chia làm 2 loại căn hộ

* Lọai 2 căn hộ vừa với 1 căn hộ trên 1 tầng

Một căn hộ có diện tích 200m 2

Chọn công suất phụ tải p0@ W/m 2 (dựa vào bảng 13-1 trang 260 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch)

Trong đó: p0: Công suất phụ tải trên một m 2 diện tích, ( W/m 2 )

Psh = Ptt Kđt n n: số tầng: 2

- Công suất tính toán phản kháng:

- Công suất toàn phần của phụ tải sinh hoạt:

* Lọai 3 căn hộ lớn với 8 căn hộ trên 1 tầng

Hình 2.10 Mặt bằng căn hộ trên 270m 2

Một căn hộ có diện tích 270m 2

Chọn công suất phụ tải p0@ W/m 2 (dựa vào bảng 13-1 trang 260 GT - HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch)

Trong đó: p0: Công suất phụ tải trên một m 2 diện tích, ( W/m 2 )

Psh = Ptt Kđt n n: số tầng: 2

- Công suất tính toán phản kháng:

- Công suất toàn phần của phụ tải sinh hoạt:

* Tổng công suất tính toán của phụ tải sinh hoạt (phụ tải không ưu tiên) là:

Ssh= Ssh1 + Ssh2 + Ssh3 + Ssh4= SKƯT= 2926,44 (kVA)

2.3.3 Công suất tính toán toàn phần của cả khu nhà cao tầng

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN VÍ TRÍ, SỐ LƯỢNG, CÔNG SUẤT TRẠM BIẾN ÁP

Chọn phương án cấp điện

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc công trình ta có thể đưa ra nhiều phương án cung cấp điện khác nhau Nhưng ta nhận thấy một phương án cung cấp điện được coi là hợp lí phải thỏa mãn yêu cầu sau đây:

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

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung 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 lý.

Thiết kế cung cấp điện cho một khu nhà cao tầng bao gồm những vấn đề chính sau:

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

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

- Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng ( ắc quy, máy phát ).

- Không gian lắp đặt bị hạn chế và phải thỏa mãn các yêu cầu mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng.

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hệ thống cung cấp điện, cần đặt ra yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng Các yêu cầu này rất quan trọng vì ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và hiệu quả của hệ thống Do đó, để xác định phương án cung cấp điện tối ưu, cần khảo sát toàn bộ mặt bằng, dữ liệu liên quan và đưa ra nhiều phương án để so sánh và lựa chọn.

1 Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa MBA, an toàn và kinh tế.

2 Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp 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 Các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại 1 và loại 2 nên đặt 2 máy biến áp, hộ loại 3 có thể đặt 1 máy biến áp.

Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất của 2 khu khách sạn ta đưa ra các phương án cung cấp điện sau:

- Phương án 1: Đặt 1 trạm biến áp với 1 MBA cấp điện cho toàn bộ tòa nhà với 1 nguồn dự phòng khi có sự cố.

Để đảm bảo nguồn điện ổn định và dự phòng cho toàn bộ công trình, phương án 2 đề xuất lắp đặt một trạm biến áp với hai máy biến áp Ngoài ra, hệ thống sẽ được tích hợp thêm máy phát dự phòng nhằm đảm bảo nguồn điện liên tục trong trường hợp xảy ra sự cố.

So sánh phương án 1 và phương án 2, phương án 2 đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện hơn Vì đối với trạm biến áp có công suất tương đối lớn, phụ tải loại 1 chiếm phần quan trọng ta sử dụng máy phát dự phòng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

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 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 Khi xảy ra sự cố, sau khi cắt phần tử bị sự cố ra khỏi mạng, người ta nối điểm N lại để tiếp tục cung cấp điện. Với nguồn trung áp của công trình ta đưa ra 2 phương án cho sơ đồ cấp điện trung áp như sau: a) b)

Hình 3.1 Các phương án cấp điện cho trạm biến áp

Phương án 1( hình a): dùng dao cách ly và máy cắt.

Phương án 2 (hình b): dùng dao cách ly và máy cắt phụ tải (dao cắt phụ tải kết hợp với cầu chì).

So sánh giữa 2 phương án ta thấy: cả 2 phương án đều có các chức năng đóng cắt mạch điện bảo vệ máy biến áp Phương án 2 sử dụng dao cắt kết hợp cầu chì, đó là một giải pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí đầu tư hơn Tuy nhiên phương án 1 dùng máy cắt giúp bảo vệ tác động chính xác hơn, vốn đầu tư cao hơn nhưng xét về quá trình sử dụng thì máy cắt giảm được bảo trì và phụ tùng thay thế so với dao cắt kết hợp cầu chì Vì vậy ta chọn phương án thứ nhất để cấp nguồn trung áp.

3.3 Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện, TBA dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện làm thành một hệ thống truyền tải điện năng thống nhất.

Dung lượng của máy biến áp, vị trí đặt, số lượng và các phương thức vận hành của các TBA có ảnh hưởng rất lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của hệ thống cung cấp điện Vì vậy việc lựa chọn dung lượng các TBA bao giờ cũng gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện.

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:

Sđmba:là công suất định mức của máy biến áp.

S tt : là công suất tính toán toàn phần của khu nhà cao tầng.

Vì công suất tính toán toàn phần của cả khu cao tầng lớn lên ta sẽ sử dụng 4 máy biến áp để cấp điện cho tòa nhà như sau:

+ Phụ tải ưu tiên của toàn bộ khu nhà cao tầng :

Ta có công suất tính toán toàn phần của nguồn ưu tiên là: SƯT= 1921,45 (kVA)

Ta chọn 2 máy biến áp: SđmBA > SƯT/2 ( KVA ) => SđmBA > 960,72 (kVA)

Vậy ta chọn 2 MBA có có công suất SđmBA = 1250 (kVA) do công ty thiết bị điện

+ Phụ tải không ưu tiên của toàn bộ khu nhà cao tầng :

Ta có công suất tính toán toàn phần của nguồn ưu tiên là: SKƯT= 2926,44 (kVA)

Ta chọn 2 máy biến áp: SđmBA > SKƯT/2 ( kVA ) => SđmBA > 1463,22 (kVA)

Vậy ta chọn 2 MBA có có công suất SđmBA = 1600 (kVA) do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo.

Mặt khác, công trình bao gồm cả các phụ tải loại 1 nên đặt 4 MBA vận hành song song là điều cần thiết Sử dụng loại biến áp dầu của công ty cổ phần chế tạo thiết bị điện Đông Anh (EEMC) để không cần hiệu chỉnh thông số kỹ thuật do ảnh hưởng của môi trường Thông số của các loại máy biến áp được lựa chọn theo các phân tích sau:

- Ở chế độ vận hành bình thường thì cả hai máy biến áp sẽ được làm việc song song liên lạc với nhau bằng 1 máy cắt Đầu ra hạ áp máy biến áp sẽ cấp điện đến các tủ phân phối tổng (MSB) và từ đó điện năng sẽ được đưa đến các tủ phân phối tầng (DB) và các tủ phụ tải tương ứng.

- Khi phụ tải ưu tiên bị mất nguồn điện từ lưới thì máy phát dự phòng sẽ được khởi động và cấp điện cho phụ tải ưu tiên giảm thiểu tối đa thời gian mất điện của phụ tải Quá trình chuyển mạch nguồn cấp từ trạm biến áp sang nguồn máy phát thông qua thao tác chuyển đổi nguồn của thiết bị ATS.

Vậy ta chọn 2 máy biến áp có công suất 1600 (kVA) và 2 máy biến có công suất

1250 (kVA) Điện áp định mức phía sơ cấp là 22kV, điện áp định mức phía cuộn thứ cấp là 0,4kV

Nguồn điện lấy từ nguồn trung áp đến tủ hạ áp rồi đến máy biến áp,thông số kỹ thuật cụ thể của máy biến áp đã chọn bảng 3.1.

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật MBA của tòa nhà.

Ta chọn máy phát điện Diesel làm máy phát điện dự phòng Máy phát phải có khả năng tự bảo vệ trong các trường hợp ngắn mạch, quá tải, quá nhiệt…; được làm mát tự nhiên, buồng đặt máy phát được thiết kế chống ồn bằng các lớp cách âm. Để chọn được công suất của máy phát điện dự phòng ta phải biết chính xác công suất phụ tải ưu tiên để từ đó có thể chọn được máy phát có công suất hợp lý nhất. Tránh trường hợp chọn máy phát có công suất lớn hơn phụ tải yêu cầu quá nhiều sẽ tăng vốn đầu tư và tốn nhiên liệu khi vận hành làm máy phát làm việc không hiệu quả, còn công suất quá thấp sẽ dẫn đến máy phát điện không đủ công suất cần thiết, bị quá tải, giảm tuổi thọ trầm trọng Mặt khác, để tăng tuổi thọ và độ bền máy phát điện nên chọn công suất của máy phát điện lớn hơn công suất phụ tải yêu cầu 10%.

Các phụ tải được cung cấp từ máy phát điện là các phụ tải ưu tiên được thống kê ở chương 2 với tổng công suất tính toán là SƯT = 1921,45 (kVA) cosφ = 0,9 Ta dựa vào bảng báo giá và catalogue thông số kỹ thuật các model máy phát điện

Cummins ta chọn 2 máy phát 3 pha có Model C1400D5 có các thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật máy phát điện dự phòng.

Công suất định mức 1250 kVA

Kích thước 5105mm [L] x 2000mm [W] x 2238mm [H]

Trọng lượng Khô 9099 kg Ướt 10075 kg

Chọn dây dẫn và cáp

3.4.1 Phương pháp chọn dây dẫn và cáp

Cáp điện là dây dẫn có cấu trúc đặc biệt, được chế tạo thành nhiều lõi (1 lõi, 2 lõi, 3 lõi ) và chất liệu làm lõi là đồng hoặc nhôm Các lõi cáp được cách điện bằng nhựa PVC hoặc XLPE, tạo nên lớp bảo vệ và đảm bảo an toàn cho người sử dụng Tên gọi của cáp điện thường dựa trên chất liệu cách điện và vật liệu làm lõi Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cáp, mỗi loại có đặc tính kỹ thuật khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng và môi trường lắp đặt như cáp trong nhà, cáp ngầm, cáp ngoài trời, cáp chịu ăn mòn, chịu lực cơ học, chịu nhiệt

Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải được lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của mạng Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hưởng đến việc chọn tiết diện dây là:

• Phát nóng do dòng điện làm việc lâu dài (dài hạn).

• Phát nóng do dòng ngắn mạch (ngắn hạn).

• Tổn thất điện áp trong dây dẫn và cáp khi làm việc bình thường và sự cố.

• Độ bền cơ học của dây dẫn và an toàn.

Với 5 điều kiện trên ta xác định được 5 tiết diện, tiết diện dây dẫn nào bé nhất trong chúng sẽ là tiết diện cần lựa chọn thoả mãn điều kiện kỹ thuật Tuy nhiên có những điều kiện kỹ thuật thuộc phạm vi an toàn do đó dây dẫn sau khi đã được lựa chọn theo các điều kiện khác vẫn cần phải chú ý đến điều kiện riêng của từng loại dây dẫn, vị trí và môi trường nơi sử dụng để có thể lựa chọn được đơn giản và chính xác hơn Ví dụ:

• Yếu tố vầng quang điện và độ bền cơ học chỉ được chú ý nhiều khi chọn tiết diện dây dẫn trên không.

• Điều kiện phát nóng do dòng ngắn mạch chỉ được chú ý khi chọn cáp.

• Để đảm bảo độ bền cơ học người ta qui định tiết diện dây tối thiểu cho từng loại dây ứng với cấp đường dây (vật liệu làm dây, loại hộ dùng điện, địa hình mà dây đi qua…).

• Yếu tố vầng quang điện chỉ được đề cập tới khi điện áp đường dây từ 110kV trở lên Để ngăn ngừa hoặc làm giảm tổn thất vầng quang điện người ta cũng qui định đường kính dây dẫn tối thiểu ứng với cấp điện áp khác nhau.

Có 3 phương pháp chọn tiết diện dây dẫn và cáp:

- Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt (A/mm 2 ): Là số ampe lớn nhất trên 1 mm 2 tiết diện kinh tế Tiết diện theo phương pháp này sẽ có lợi về kinh tế Phương pháp này áp dụng với lưới điện áp có U ≥ 110 (kV), bởi vì trên lưới này không có thiết bị điện sử dụng trực tiếp đấu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa là yêu cầu không chặt chẽ Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn thời gian sử dụng công suất lớn cũng được chọn theo Jkt.

- Chọn thiết diện theo điện áp cho phép ∆U cp : Phương pháp lựa chọn tiết diện này lấy chỉ tiêu chất lượng điện làm điều kiện kiên quyết Chính vì thế, nó được áp dụng để chọn tiết diện cho lưới điện nông thôn, đường dây tải điện khá dài, chỉ tiêu điện áp rất dễ bị vi phạm.

- Chọn dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép I cp : Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho lưới hạ áp đô thị, công nghiệp và sinh hoạt.

Bảng 3.3 Phạm vi sử dụng của các phương pháp chọn tiết diện dây.

Lưới điện Jkt ∆Ucp Icp

Cao áp Mọi đối tượng - -

Trung áp Đô thị, KCN Nông thôn

Hạ áp - Nông thôn Đô thị, KCN

Tiết diện chọn theo phương pháp nào cũng cần thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật sau:

∆Ubt: Tổn thất điện áp trên đường dây khi vận hành bình thường

∆Usc: Tổn thất điện áp trên đường dây khi có sự cố.

∆Ubtcp:Tổn thất điện áp cho phép trên đường dây khi vận hành bình thường.

∆Usccp: Tổn thất điện áp cho phép trên đường dây khi có sự cố.

Isc: Dòng điện cực đại trên đường dây khi có sự cố.

Icp: Dòng điện cho phép của đường dây đã chọn.

Ngoài ra, tiết diện dây dẫn đường dây trên không phải thỏa mãn các điều kiện về độ bền cơ học và tổn thất vầng quang.

Riêng với cáp ở mọi cấp điện áp cần thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn

F ≥ α.I ∞ √ t qđ Trong đó: α - Hệ số nhiệt (Với cáp đồng chọn α = 6; Với cáp nhôm chọn α = 11). tqđ - Thời gian quy đổi, với lưới trung áp và hạ áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch (0,5÷1s).

3.4.2 Lựa chọn cáp phía trung áp

Chiều dài của các đoạn cáp trung áp được cho và chọn như sau:

Bảng 3.4 Chiều dài và công suất truyền tải trên mỗi đoạn cáp.

1 Trạm biến áp trung gian Điểm đấu nối

2 Điểm đấu nối 22Kv Tủ RMU 100

3 Tủ RMU Phía cao áp MBA 5

Sơ đồ các điểm ngắn mạch để tính ngắn mạch kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch các đoạn cáp.

3.4.2.1 Cáp từ nguồn 22kV đến tủ cao thế (RMU) của trạm biến áp trong tòa nhà

Dựa theo quy định số 4351/QĐ-BCT, từ nguồn 22kV đến tủ RMU sử dụng loại cáp đồng có tiết diện F$0mm 2 , có Z0=0,098+j0,096 Ω/km đã được kiểm tra ổn định nhiệt Để tránh sự cố gián đoạn cung cấp điện cho công trình, sử dụng sơ đồ nối điện liên thông 1 đường cáp đến 1 đường cáp đi Chọn cáp điện cho CADIVI sản xuất loại CXV/SE cáp trung thế 3 lõi, giáp 2 lớp băng thép, độn lót bằng sợi

PP, ruột dẫn bằng đồng; cách điện XLPE; vỏ PVC.

3.4.2.2 Cáp từ tủ RMU sang MBA

* Đối với MBA có công suất 1600 kVA

Cáp từ tủ RMU đến MBA trong phòng trạm biến áp tòa nhà dài 5m Thời gian hoạt động tối đa là 4000 giờ Do sử dụng cáp đồng nên hệ số Jkt=3,1 Công suất của mỗi máy biến áp MBA là 1600 kVA.

Chọn cáp điện do CADIVI sản xuất:

Chủng loại 3-lõi, giáp 2 lớp băng thép, độn lót bằng sợi PP, ruột dẫn bằng đồng, cách điện XLPE, vỏ PVC, Mã sản phẩm CXV/SE (cáp trung thế CADIVI).

Tiết diện chọn là Fc = 35mm 2 Cáp có tổng trở đơn vị là: Z0 = 0,524 +j0,13 (Ω/km)

Kiểm tra điều kiện kĩ thuật:

+ Kiểm tra tổn thất điện áp:

+ Kiểm tra dòng điện phát nóng lâu dài cho phép:

+ Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

Với đoạn từ trạm biến áp trung gian đến tủ RMU là lộ đơn, từ tủ RMU đến MBA là lộ đơn Máy cắt đầu đường dây trung áp phía trạm trung gian có Icdm= 20kA.

Sơ đồ thay thế tính toán điểm ngắn mạch N2 nằm trên đoạn cáp đang chọn là:

Tổng trở tính dòng ngắn mạch tại N2 là:

Ta có : XHT = S U tb 2 đmMC = √ 3.24.20 23,1 2 = 0,642 (Ω) (Utb là điện áp trung bình của đường dây trung áp = 1,05.22 #,1 kV)

Trị số dòng ngắn mạch là:

Ta thấy Fyc ≥ α.IN.√ t = 6.13,49 √ 0,5 = 57,23 mm 2 => cáp chọn không thỏa mãn.

Chọn lại cáp với Fc = 70mm 2 Cáp có tổng trở đơn vị là: Z0 = 0,268+j0,0832 (Ω/km).

Kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt:

Ta thấy Fyc ≥ α.IN.√ t = 6.13,5 √ 0,5 = 57,3 mm 2 => cáp chọn thỏa mãn.

* Đối với MBA có công suất 1250 kVA

Cáp từ tủ RMU sang MBA nằm trong phòng trạm biến áp tòa nhà có chiều dài là L=5m Đề bài cho Tmax= 4000 h Sử dụng cáp đồng nên Jkt=3,1 Công suất của mỗi máy biến áp là SMBA= 1250 kVA ta có:

Chọn cáp điện do CADIVI sản xuất:

Chủng loại 3-lõi, giáp 2 lớp băng thép, độn lót bằng sợi PP, ruột dẫn bằng đồng, cách điện XLPE, vỏ PVC, Mã sản phẩm CXV/SE (cáp trung thế CADIVI).

Tiết diện chọn là Fc = 35mm 2 Cáp có tổng trở đơn vị là: Z0 = 0,524 +j0,13 (Ω/km)

Kiểm tra điều kiện kĩ thuật:

+ Kiểm tra tổn thất điện áp:

Ta thấy ∆U2 (V) < ∆Ucp=5%.Udm00 (V) => thỏa mãn.+ Kiểm tra dòng điện phát nóng lâu dài cho phép:

+ Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN HẠ ÁP

Chọn dây dẫn phía hạ áp

4.1.1 Chọn cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối

Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

Khi có dòng điện chạy qua cáp vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây cáp quá cao có thể làm chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ Mặt khác độ bền cơ của kim loại dẫn điện bị giảm xuống Do vậy nhà chế tạo qui định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây cáp.

Do đó dây cáp được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: k Icp > Ilvmax

Ilvmax là dòng điện làm việc cực đại của cáp.

Dòng điện cho phép ứng với cáp đã chọn Icp phụ thuộc vào hệ số điều chỉnh nhiệt độ k Theo bảng PL 4.21 trang 374 trong sách "Giáo trình - Hệ thống truyền tải cung cấp điện" của Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạch Hoạch, giá trị của k thường được lấy bằng 0,63.

Với Sđm là công suất định mức của máy biến áp cung cấp cho một đơn nguyên. Dựa vào điều kiện k Icp ≥ Ilvmax → Icp ≥ 4619

0,63= 7331(A), ta tra PL4.28(TL1) ta chọn được 7 cáp đồng hạ áp một lõi do hãng LENS xản xuất

Bảng 4.1 Cáp tổng hạ áp

Min Max x0 = 0,0933 (Ω / km) Điện trở và điện kháng tương đương là: r 0 tđ = r 7 0 =¿ 0,0601 7 = 0,0086 (Ω/km) x 0tđ = x 7 0 =¿ 0,0933 7 = 0,013 (Ω/km) Đường cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối có chiều dài l m Do vậy điện trở và điện kháng của cả đoạn dây là:

4.1.2 Lựa chọn thiết bị điện hạ áp trong tủ phân phối

4.1.2.1 Lựa chọn aptomat tổng bảo vệ phía hạ áp

Aptomat là khí cụ điện tự động đóng, cắt mạch điện khi có quá tải

Yêu cầu chung đối với aptomat là độ tin cậy cao bảo vệ chọn lọc sử dụng an toàn, công suất ngắt lớn, kích thước nhỏ gọn.

* Điều kiện chọn aptomat tổng:

Tra PL 3.4 trang 355 GT- HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch ta chọn được aptomat do Merlin Gerin chế tạo

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật áptômát tổng.

Loại AP Uđm (V) Iđm (A) IN (KA) Số cực

IN : là dòng điện cắt ngắn mạch tối đa.

4.1.2.2 Lựa chọn máy biến dòng điện ( BI )

Máy biến dòng điện dùng để biến đổi dòng điện từ trị số lớn hơn xuống trị số thích hợp để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa Thường dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng điện là 5A (đặc biệt có trường hợp trị số là 1A hay 10 A), dù rằng dòng điện định mức sơ cấp có thể bằng bao nhiêu. Máy biến dòng điện lựa chọn theo điều kiện điện áp, dòng điện, phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Ngoài ra còn phải chọn loại máy biến dòng điện phù hợp với nơi lắp đặt như trong nhà, ngoài trời, lắp trên thanh cái, lắp xuyên tường.

* Việc lựa chọn máy biến dòng phải tuân theo điều kiện bảng 4.3

Bảng 4.3 Điều kiện chọn máy biến dòng. Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Điện áp định mức (KV) UđmBI > Uđm.mang

Dòng điện sơ cấp định mức ( A ) Iđm > Itt ( A )

Hệ số ổn định nhiệt

Hệ số ổn định động

Từ những điều kiện trên tra PL2.27 trang 350 GT- HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch chọn được máy biến dòng loại BD30/1 do công ty Thiết bị đo điện chế tạo.

Bảng 4.4 Thông số của máy biến dòng

Iđm (A) Iđm (A) thứ cấp Uđm (KV) Kơđn Kđ

4.1.2.3 Chọn thanh cái cho tủ phân phối hạ áp

Chọn tiết diện thanh cái theo chỉ tiêu kinh tế:

Ibt : dòng điện làm việc bình thường của thanh dẫn (A)

Jkt: mật độ dòng điện kinh tế của thanh dẫn (A/mm 2 )

Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào chất liệu thanh dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tiết diện lựa chọn phải đáp ứng điều kiện tản nhiệt trong điều kiện bình thường Đối với thanh dẫn bằng đồng, mật độ dòng điện kinh tế được chọn là Jkt = 2,5 (A/mm2), với Ibt bằng IđmBA.

Tra PL 4.20 trang 373 GT- HTCCĐ của Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Mạch Hoạch chọn loại thanh dẫn bằng đồng có các thông số bảng 4.5.

Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của thanh dẫn.

4.1.3 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái hạ áp

Sơ đồ tính toán ngắn mạch:

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại thanh cái

Tính toán ngắn mạch tại điểm N:

Vì ZC, ZA, ZTC, ZBI rất nhỏ so với ZB của máy biến áp 1600 KVA nên không cần tính đến.

Dòng điện ngắn mạch tại N:

√3 √ 0,24 2 + 2,75 2 = 83,6 (KA) Dòng điện xung kích:

4.1.4 Chọn cáp từ thanh cái hạ áp đến các tủ phân phối tầng

Phụ tải là các tủ phân phối căn hộ và khối dịch vụ Để thuận tiện cho quản lý từ trạm biến áp ta phân thành hai hệ thống cáp dẫn riêng biệt Hệ thống thứ nhất cấp điện cho khu căn hộ lấy nguồn từ thanh cái tủ MSB1 cho các phụ tải: , các tầng khu căn hộ Và hệ thống cáp thứ 2 cấp điện cho khối kỹ thuật lấy nguồn từ thanh cái tủ MSB2 cho các phụ tải: các tầng khu kỹ thuật, hệ thống thang máy, các hệ thống bơm, hệ thống chiếu sáng sự cố, hệ thống điều hòa thông gió tầng hầm, dự phòng, phụ trợ

Sơ đồ cấp điện được thực hiện theo phương án tòa nhà được 1 tuyến dây độc lập (hình tia) xuất phát từ tủ MSB đến tủ điện từng tầng Với phương án này độ tin cậy cấp điện cho phụ tải tại các tầng là rất cao, khả năng mất điện nhiều tầng cùng lúc là gần như không thể xảy ra Dễ dàng trong công tác vận hành, sửa chữa và bảo trì hệ thống Tuy nhiên số lượng áptômát và dây dẫn cùng các thiết bị khác đi kèm lại lớn gây tốn kém về chi phí đầu tư.

Thông số về chiều dài các đường cáp được tính theo khoảng cách giữa các tủ phân phối đặt tại phòng kỹ thuật điện của các tầng tương ứng, với khoảng cách từ trạm biến áp đến phòng kĩ thuật tầng 1 khối nhà là 52m, chiều cao của mỗi tầng là 3,1m.

* Tính toán chọn và tiết diện dây dẫn

Các hệ số hiệu chỉnh cho phép xác định điện trở của dây dẫn ở nhiệt độ làm việc thực tế Giá trị của các hệ số này phụ thuộc vào nhiệt độ tính toán theo bảng 4.21 và nhiệt độ làm việc cực đại của cáp (thường là 80℃) theo bảng 4.23 trong sách "Giáo trình - Hiệu chỉnh tiết diện cáp điện" của Nguyễn Công Hiền và Nguyễn Mạnh Hoạch.

5 cáp chung trên 1 máng cáp; khoảng cách giữa hai cáp đặt gần nhau là 100mm.Như vậy k1 = 1; k2 = 0,78.

Xác định dòng điện cho phép của cáp cần chọn như sau: Icp ≥ I k tt

1 k 2 n ; Với n=1 là số cáp song song tại mỗi pha.

- So sánh với các tiết diện và dòng điện cho phép trong catalog cáp hạ thế CXV của hãng CADIVI loại 3 lõi pha + 1 lõi trung tính, ruột đồng, cách điện XLPE, vỏ PVC và lựa chọn cáp có dòng điện cho phép lớn hơn gần nhất so với giá trị dòng điện cho phép vừa tính toán và thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật:

+ Kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch.

+ Tổn thất điện áp: ∆U = P tang r 0 L+Q U tang x 0 L dm (V) + Tính toán tổn thất công suất:

- Vốn đầu tư ban đầu cho đường dây: V = V0.L.10 -6 (Triệu VNĐ)

Tổng vốn đầu tư cho đường dây:

Tổng tổn thất công suất trên các đoạn cáp đến các tầng:

Tổn thất điện áp lớn nhất trên các đoạn cáp là: ΔUmax = Max{ΔU} = 12,7 (V).

Dòng ngắn mạch cực đại:

- Với khu căn hộ (phụ tải không ưu tiên):

Chiều dài cáp từ tủ phân phối chính đến tủ điện tầng áp mái khu căn hộ là L 191m.Phụ tải tính toán là Stt = 2926,44 kVA:

Do Itt lớn nên ta lựa chọn 3 cáp một lõi cho mỗi pha và 3 cáp trung tính tiết diện bé hơn cáp pha 1 cấp Đặt 3 cáp trên 1 máng cáp, nhiệt độ làm việc cực đại ta chọn 80℃; nhiệt độ môi trường đặt cáp lấy bằng 25℃; khoảng cách giữa 2 cáp cạnh nhau là 100mm Tra bảng 4.21 và 4.23 trang 374 GT-HTCCD của Nguyễn Công Hiền và Nguyễn Mạnh Hoạch ta có k1 = 1 và k2 = 0,85 Khi đó dòng điện cho phép của cáp theo tính toán là:

Tra bảng catalog cáp CXV cách điện XLPE, vỏ PVC, không có giáp bảo vệ, lắp trong không khí trên mặt phẳng đứng Chọn 3 cáp 1 lõi tiết diện 300mm 2 làm dây dẫn mỗi pha có Icp56,43 (A), Z0 = 0,0601 + 0,0933j (Ω/km) và 3 cáp 1 lõi tiết diện 240 mm 2 làm dây trung tính.

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật:

+ Ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

Trị số dòng ngắn mạch là:

Ta thấy: Fc= 300 ≥ 6.24,46.√ 0,5 3,77 => thỏa mãn.

Coi đường cáp này có phụ tải phân bố đều có công suất tổng là Stt)26,44 kVA, cosφtb=0,85, đặt giữa cáp từ tầng 7 lên tấng áp mái nên L’+358 m ta có:

Coi đường cáp này có phụ tải phân bố đều có công suất tổng là Stt = 2926,44 kVA, đặt tại điểm ⅓ từ tầng 7 đến tầng áp mái nên L’’= 83+23,36,3 m ta có:

- Với khu kỹ thuật, dịch vụ (phụ tải ưu tiên)

Chiều dài cáp từ tủ phân phối chính đến tủ điện tầng áp mái khu căn hộ là L 191m.Phụ tải tính toán là Stt = 1921,45 kVA:

Do Itt lớn nên ta lựa chọn 3 cáp một lõi cho mỗi pha và 3 cáp trung tính tiết diện bé hơn cáp pha 1 nấc Đặt 3 cáp trên 1 máng cáp, nhiệt độ làm việc cực đại ta chọn 80℃; nhiệt độ môi trường đặt cáp lấy bằng 25℃; khoảng cách giữa 2 cáp cạnh nhau là 100mm Tra bảng 4.21 và 4.23 trang 374 GT-HTCCD của Nguyễn Công Hiền và Nguyễn Mạnh Hoạch ta có k1 = 1 và k2 = 0,85 Khi đó dòng điện cho phép của cáp theo tính toán là:

Thiết kế cấp điện cho toàn tòa nhà

Hình 4.2 Sơ đồ phân phối điện hạ thế 0,4 kv

Sau khi điện áp được biến đổi từ 22 KV xuống còn 0,4 KV được đưa qua aptomat tổng 2500A, từ trạm biến áp có 2 đường cáp ngầm: một đường cấp cho phụ tải ưu tiên bằng máy phát, một đường cấp cho phụ tải không ưu tiên từ lưới Chuyển nguồn từ lưới sang nguồn máy phát cấp cho phụ tải ưu tiên sử dụng tủ ATS, chuyển nguồn tự động đặt tại trạm biến áp Trong phòng kĩ thuật điện tầng hầm có

2 tủ phân phối tổng của mỗi loại phụ tải Trong tủ phân phối đặt một aptomat tổng và các aptomát nhánh cấp điện cho các tầng

Hình 4.4 Tủ phân phối cho mỗi tòa tháp

Sơ đồ nối dây thường có 2 dạng cơ bản đó là: sơ đồ phân nhánh và sơ đồ hình tia.

+ Sơ đồ hình tia (hình 4.5) có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng nhau, độ tin cậy cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản.

+ Sơ đồ phân nhánh (hình 4.6) thì các hộ dùng điện được cung cấp chung một đường dây, do vậy độ tin cậy cung cấp điện không cao.

Vì vậy để cung cấp điện cho tòa nhà ta dùng sơ đồ mạng điện hạ áp hình tia cung cấp cho phụ tải để thuận tiện cho việc quản lí và vận hành.

Hình 4.6 Sơ đồ phân nhánh Đường dây từ tủ hạ áp của trạm biến áp ta dùng cáp đi ngầm dưới đất về tủ phân phối tổng, và từ tủ phân phối đến các tủ điện các tầng dùng cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do CADIVI chế tạo Đường cáp từ tủ phân phối đến các tủ điện tầng đi trong hộp đến tủ điện các tầng Từ tủ điện các tầng đi qua các aptomat đi dây về các tủ điện các hộ.

Thiết kế hệ thống cấp điện cho 1 tầng

Các căn hộ được bố từ tầng 6 đến tầng 35 với 639 căn hộ chia làm 18 loại xem bảng 2.6 Bảng thống kê căn hộ trang 32 Ta thiết kế cấp điện cho tầng 6 của tòa nhà.

Hình 4.7 Mặt bằng tầng 6 tòa nhà

- Với tổng công suất của 1 tầng gồm 23 căn có 2 loại căn hộ chính gồm căn hộ nhỏ và căn hộ vừa là P= 139,2 (KW) với công suất trung bình từng loại căn hộ là:

- Lựa chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn:

Ta có công suất của 1 tầng PT= 139,2 (KW) với cosφ= 0,8

+ Căn cứ vào công suất tính toán trên ta sẽ xác định được dòng điện làm việc cực đại qua aptomat: Ilvmax = √ 3 × U S tt đm = √ 174 3.0,4 = 251,14 (A) Tham khảo catalog sản phẩm MCCB MITSUBISHI 2014 ta chọn được NF400-CW với thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật MCCB NF400-CW

Loại Số cực Dòng điện định mức Dòng ngắn mạch

Loại kinh tế Icu/AC 400v

+ Dây dẫn thì ta chọn 3 cáp 1 lõi tiết diện 300mm 2 làm dây dẫn mỗi pha có

Icp3Avà 3 cáp 1 lõi tiết diện 240 mm 2 làm dây trung tính.

- Từ phân phối tầng đến các tủ điện hộ gia đình:

+ Ta chọn MCCB theo căn hộ có công suất lớn nhất với Pr KW ta tính được I4 A ta chọn MCCB MITSUBISHI loại NF125-HV số cực 2P loại cắt ngắn mạch cao.

+ Ta chọn dây đẫn loại Chọn dây dẫn đồng 2 lõi 2Cx10

Hình 4.8 Sơ đồ phân phối tủ điện theo tầng

Thiết kế cấp điện cho 1 căn hộ điển hình trong 1 tầng

* Ta cấp điện cho căn hộ loại 4BR ở tầng 6 của tòa nhà có diện tích 200m 2 :

Công suất lớn nhất cho căn hộ 4BR chưa tính đến hệ số đồng thời của nhà ở trong chung cư được tính ở chương 2 là: P4BR= 8 kW.

Căn cứ vào công suất của các phụ tải trong căn hộ và bảng 11, mục 7.9 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN9206_2012 ta có các kết luận sau:

- Phụ tải căn hộ là phụ tải 1 pha nên ta sẽ lựa chọn cáp hạ thế 2 lõi đồng cách điện PVC, vỏ bọc PVC của hãng cáp CADIVI để cấp điện từ tủ tầng đến tủ căn hộ. Chọn dây dẫn đồng 2 lõi 2Cx10; dây bảo vệ PE từ tủ tầng căn hộ đến tủ điện căn hộ A chọn loại 1Cx10.

- Dây dẫn đến các đèn có tiết diện là 1,5mm 2 ;

- Dây dẫn đến mạch điện ổ cắm và trục phân phối động lực có tiết diện 2,5mm 2

- Sử dụng dây 1 lõi đồng cách điện PVC

- Dây bảo vệ (PE) theo sơ đồ nối đất TN-C-S ta chọn bằng tiết diện dây pha

4.4.1 Thiết kế cấp điện đến các ổ cắm

Từ tủ điện căn hộ sẽ có dây trục chính chạy qua tất cả các ổ cắm sau đó rẽ nhánh và cấp điện đến ổ cắm Theo tiêu chuẩn IEC số ổ cắm trong 1 mạch không vượt quá 8 ổ nên căn hộ phải đi 3 mạch ổ cắm S1, S2, S3.

Tương tự với các điều hòa, bình nóng lạnh sẽ có các trục dây riêng để cấp điện. Các dây dẫn được đi trong ống dẫn PVC đường kính 16mm chuyên dụng đường ống dẫn cáp này sẽ được đặt chìm trong tường để đảm bảo mỹ quan.

Từ các phân tích trên ta có sơ đồ đi dây cho hệ thống ổ cắm và máy điều hòa không khí, bình nóng lạnh như sau:

Hình 4.10 Mặt bằng đi dây ổ cắm căn hộ 4BR

4.4.2 Thiết kế cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và quạt thông gió

Căn hộ được thiết kế chiếu sáng Tiêu chuẩn Việt Nam 7114:2008: Ecgônômi – Chiếu sáng vùng làm việc, với các chỉ tiêu ở Bảng 2.7 Yêu cầu chiếu sáng căn hộ chung cư theo tiêu chuẩn chương 2.

Sử dụng phần mềm thiết kế chiếu sáng chuyên nghiệp DIAlux để thiết kế hệ thống chiếu sáng cho căn hộ, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn về độ rọi, độ đồng đều và tránh chói theo tiêu chuẩn Việt Nam Kết quả thiết kế được trình bày trong Chương 2 với các thông số về loại đèn và số lượng đèn phù hợp.

Bảng 4.7 Đèn sử dụng trong căn hộ A

Khu vực Đơn vị Đèn LED panel 36W Đèn chụp downlight 7W Đèn LED panel 240, 18W Đèn LED panel F180, 12W

Vệ sinh 4 Cái 2 36 kho Cái 1 18

- Phòng khách có thể lắp thêm 1 đèn chùm trang trí

Do số lượng bóng đèn khá lớn nên từ tủ điện căn hộ sẽ có 3 trục dây L1,L2,L3 chính chạy xung quanh tường nhà đến gần các công tắc điều khiển đèn chiếu sáng.

Từ đây sẽ tiến hành rẽ nhánh trục chính và cấp điện đến các đèn qua công tắc điều khiển.

Các dây dẫn được đi trong ống dẫn PVC đường kính 16mm chuyên dụng.

Từ các phân tích trên và điều kiện chọn dây dẫn ta có sơ đồ đi dây trong căn hộ 4BR cấp điện đến các phụ tải chiếu sáng và quạt thông gió như sau:

Hình 4.11 Mặt bằng đi dây chiếu sáng căn hộ 4BR

4.4.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý và chọn thiết bị điện cho tủ điện căn hộ

Căn hộ 4BR có công suất Pmax= 8 kW, cosφ =0,85 => SCH4BR= 9,41 kVA.

Ta tính được dòng làm việc lớn nhất là :

Vậy aptomat tổng chọn loại MCB của hãng Fuji - 1P có dòng làm việc định mức

Aptomat nhánh chọn loại MCB - 1P có dòng làm việc định mức Idm A; Icdm 6kA, với các mạch chiếu sáng Và MCB - 1P có Idm % A; Icdm = 6kA cho các mạch khác.

Thiết kế 1 Aptomat nhánh dự phòng cho toàn căn hộ để thuận tiện trong việc thay thế khi có sự cố trên tủ phân phối căn hộ.

Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho căn hộ 4BR

THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ

Tổng quan chống sét

Sét là hiện tượng phóng điện trong không khí giữa các đám mây mang điện trái dấu hoặc giữa đám mây mang điện với mặt đất Điều kiện xuất hiện sét là sự hình thành các đám mây dông có tích điện.Với các máy ghi hiện đại, có thể tính được các thông số sau:

Cường độ điện trường của mây dông. Điện thế của mây giông.

Cường độ dòng điện sét

Tổng số điện tích chuyển dời…

Sự phân bố của sét phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và địa hình của từng vùng. Nước ta là vùng nhiệt đới ẩm, có nhiều dông sét Các vùng có nhiều sét ở nước ta là Thái Nguyên, Quảng Ninh, Hòa Bình

Sét có tác hại rất lớn, bao gồm tác hại đánh trực tiếp, cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ.

- Tác hại do sét đánh trực tiếp : Sét đánh trực tiếp hay sét đánh thẳng là do sự phóng điện trực tiếp hay một nhánh của nó xuống đối tượng bị đánh Sét thường đánh vào các nơi cao như cột điện, cột thu phát sóng viễn thông BTS, ống khói,nhà cao tầng, cây cao…vì ở đó do hiện tượng mũi nhọn nên các điện tích cảm ứng tập trung nhiều hơn, nhưng cũng có trường hợp sét đánh vào nơi thấp là vì ở đó đất hay các đối tượng dẫn điện tốt hơn nơi cao Nơi bị sét đánh không khí bị nung nóng lên tới mức làm chảy các tấm sắt dày 4mm, đặc biệt nguy hiểm đối với những công trình có vật liệu dễ cháy nổ như kho mìn, bể xăng dầu, và cả những công trình kiến trúc bằng gạch ngói , bê tông Có trường hợp sét phá vỡ ống khói bằng gạch một đoạn dài 30-40 m và mảnh vỡ văng xa tới 200-300 m Trong hệ vào nhà máy điện, máy biến áp, các đường dây cao áp làm mất điện Sét còn đánh vào người hay súc vật, tuy tỷ lệ ít hơn nhưng cũng cần chú ý nhất là nơi làm việc trống trải ở công trường, nông trường, mỏ lộ thiên…

- Tác hại gián tiếp của sét gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ

Cảm ứng tĩnh điện: Những công trình ở trên mặt đất nếu nối đất không tốt , khi có các đám mây dông mang điện tích ở bên trên thì phần trên của công trình sẽ cảm ứng nên những điện tích trái dấu với điện tích của đám mây Hoặc nếu sét đánh gần công trình thì làm cho các điện tích trên đó mất đi không kịp với điện tích đám mây, mà còn tồn tại thêm một thơi gian nữa, gây nên điện thế cao so với mặt đất. Điện thế này có thể ở ngay trong nhà hoặc từ ngoài nhà theo dây điện,dây mạng, ống kim loại truyền vào nhà tạo nên những tia lửa điện gây cháy nổ hoặc tai nạn cho người.

Cảm ứng điện từ: Khi sét đánh vào các dây dẫn sét nằm trên công trình hay ở gần công trình thì sẽ tạo ra một từ trường biến đổi mạnh xung quanh dây dẫn dòng điện sét Từ trường này làm cho các mạch vòng kín xuất hiện một sức điện động cảm ứng gây ra phóng điện thành tia lửa rất nguy hiểm.

Các phương pháp chống sét

Công trình là tòa nhà chung cư cao tầng, là khu vực sinh hoạt và làm việc của nhiều người nên cần có hệ thống chống sét.

- Biện pháp chống sét đánh thẳng dùng cột thu sét bằng kim loại( cột thu lôi ): Lợi dụng tính chất dễ phóng điện của mũi nhọn ở vị trí cao hơn để dẫn dòng điện sét xuống đất, người ta đặt các cột kim loại trên các vị trí cao và được nối đất cẩn thận Sét sẽ đánh vào các cột kim loại này, làm cho những đối tượng có chiều cao thấp hơn được bảo vệ khỏi sét đánh Cột thu sét chính là vật chịu sét đánh thay cho công trình cần được bảo vệ Khoảng không gian được cột thu sét chịu sét thay gọi là phạm vi bảo vệ của cột thu sét Phạm vi bảo vệ của cột thu sét giống như một cái ô, đỉnh ô là đỉnh cột thu sét, tất cả các công trình nằm ở dưới ô đều được bảo vệ.

Thiết bị chống sét đánh thẳng: Thiết bị chống sét đánh thẳng bao gồm bộ phận thu sét, bộ phận dẫn sét và bộ phận nối đất Bộ phận thu sét có thể là kim, đai, dây hay lưới được cố định chắc chắn trên cột hay trên công trình , đảm bảo chịu được tải trọng gió Bộ phận thu sét có thể mạ kẽm, mạ thiếc hoặc sơn dẫn điện, ở những nơi dễ bị ăn mòn phải được mạ kẽm Kích thước của kim , dây, lưới bằng thép ∅12

- ∅16 Bộ phận dẫn sét dùng thép ∅10 - ∅12, nên đặt theo đường ngắn nhất nối bộ phận thu sét với bộ phận nối đất và đặt cách xa lối đi và cửa vào lớn hơn 5m. Dây dẫn sét phải được cố định chắc chắn với công trình, và khi đặt bộ phận thu sét trực tiếp trên công trình thì nên đặt dây dẫn sét cách công trình 10m, phía ngoài công trình.

- Biện pháp chống sét gián tiếp: Đây là kỹ thuật chống sét cho các công trình có chứa các thiết bị điện tử như phòng máy vi tính, máy móc thiết bị công nghiệp, tổng đài điện thoại, nhà trạm BTS Để chống sét gián tiếp, ta thường dùng các loại thiết bị sau:

Thiết bị cắt sét cho mạch điện.

Thiết bị lọc sét cho mạch điện.

Các thiết bị cắt lọc sét cho đường tín hiệu.

Các thiết bị cắt lọc sét tích hợp.

Tính toán hệ thống nối đất chống sét

- Tính điện trở nối đất chống sét: Các thông số ban đầu:

- Điện trở nối đất yêu cầu: Rnđ ≤ 10 Ω

- Điện trở suất của đất:

Tòa nhà được xây dựng trên nên đất thuộc loại đất bồi phù sa ρđất = 20 – 100 Ωm. Lấy ρđấtmax = 100 Ωm để tính toán Hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu:

Bảng 5.1 Hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu

Loại nối đất Loại cực điện Độ chôn sâu Hệ số mùa K m

Nối đất chống sét Cọc thẳng 0,8 1,5

Hình 5.1 Cọc tiếp địa chống sét

Theo bảng 2 – trang 6 tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 46 năm 2007 có quy định kích thước tối thiểu của cực nối đất bằng thép mạ đồng là dmin = 14mm vậy ta chọn cọc tiếp đất chống sét cho công trình là cọc thép mạ đồng có đường kính d 20mm, cọc dài 3m, độ chôn sâu cọc: t0 = 0,8 m, khoảng cách giữa hai cọc gần nhau

Dây nối các cọc tiếp đất là dây đồng trần có tiết diện là 70mm 2

Hình 5.2 Hệ thống nối đất chống sét

Điện trở tản xoay chiều của một cọc tiếp đất R~c có thể được tính theo công thức: R~c = , Ω Trong đó, l là chiều dài cọc tiếp đất, d là đường kính cọc tiếp đất, t là độ chôn sâu của cọc tính từ giữa cọc Với các thông số cụ thể là l = 3 m, d = 0,02 m và t = 0,8 m, điện trở tản xoay chiều của cọc tiếp đất có thể được xác định bằng cách áp dụng công thức này.

R~c = Điện trở tản xung kích của một cọc nối đất: Rxk = kxk×R~c

Trong đó: kxk: hệ số xung kích của cọc.

R~c: điện trở tản xoay chiều của một cọc.

Rxk: điện trở xung kích của cọc.

Giả sử dòng sét Is = 20 kA => kxk= 0,7 => Rxk = 0,7 x 45,38 = 31,77 Ω.

Điện trở xung kích của hệ nối đất gồm n cọc giống nhau ghép song song và cách đều nhau một khoảng cách L có thể được tính toán bằng công thức: Điện trở xung kích = Điện trở xung kích của một cọc / n.

Rxk: điện trở xung kích của cọc.

Kxk: hệ số xung kích của tổ hợp. Ước lượng sơ bộ số cọc cần: n Giả sử hệ thống nối đất có 4 cọc nối đất, dây nối giữa chúng có điện trở không

Hệ số sử dụng xung kích cọc: = 0,8 Điện trở nối đất Rnđ =