Báo cáo thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà chung cư 11 tầng - Mễ Trì Hạ - Nam Từ Liêm - Hà Nội

LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ kĩ thuật điều khiển và tự động hóa nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Th.s Lê Thị Thu Huyền đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm báo cáo thiết kế hệ thống cung cấp điện. Trong thời gian làm việc với cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này.   LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ đất nước đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá thì tự động hoá là một ngành vô cùng quan trọng, một ngành mũi nhọn trong công nghiệp. Những giải pháp đó nhằm mục đích giảm giá thành và nâng cao chất lượng hệ thống. Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, mặt khác còn dễ dàng truyền tải, phân phối. Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong các hoạt động ứng dụng và đời sống của con người. Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là tiền đề để phát triển quy hoạch các khu công nghiệp và khu dân cư. Do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước. Nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trong những năm trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai. Trong những năm học tập ở trường, dưới sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong trường và sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, em đã trang bị cho mình những kiến thức cơ bản của ngành Tự động hóa. Nay em được giao đề tài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư 11” dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.S Lê Thị Thu Huyền đã giúp em hoàn thiện bản đồ án môn này. Đề tài này là cơ hội giúp em có thể áp dụng những kiến thức đã được học để áp dụng vào thực tế. Nhờ có sự hướng dẫn tận tình của cô Th.s Lê Thị Thu Huyền cộng với sự làm việc nghiêm túc em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Đến nay em hoàn thành được đề tài. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và kinh nghiệm còn non kém nên trong quá trình làm em đã gặp rất nhiều khó khăn vì vậy chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn. Thái Nguyên, ngày 4 tháng 4 năm 2021 Tác giả NỘI DUNG ĐỀ TÀI MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư 11 Nội dung thực hiện: Xác định phụ tải tính toán Tầng hầm: gara… Tầng 1-10: Chung cư, mỗi tầng 25 căn hộ, diện tích mỗi căn 50 m2 Thang máy: 2x18 KW Máy bơm sinh hoạt 2x15 KW Máy bơm cứu hỏa 2x19 KW Phương án cấp điện Tính chọn thiết bị Thiết kế cấp điện 1 căn hộ chung cư Đưa ra phương án tiết kiệm điện   Chương 1: Xác định phụ tải tính toán của chung cư Tính toán phụ tải cho chung cư: Xét tầng hầm của chung cư: 1400 m2 có: Công suất của nhà để xe là: S = 1050 m2, Lấy P0 = 15(W/m2) Pnhà xe = S. P0 = 1050 . 15 = 15,75(KW) Công suất của phòng kĩ thuật: 100 m2 , Vì có điều hòa nhiệt độ ,lấy P0 = 85(W/m2) Pkĩ thuật = P0 . S = 85. 100 = 8500 (W) = 8,5 (KW) Công suất của phòng để máy phát: 100 m2, lấy P0 = 10(W/m2) Pmáy phát= P0 . S = 10. 100 = 1000 (W) = 1 (KW) Công suất của phòng để máy biến áp: 100 m2, lấy P0 = 10(W/m2) Pmáy biến áp = P0 . S = 10. 100 = 1000 (W) = 1 (KW) Công suất của 2 phòng vệ sinh(mỗi phòng 10 m2): 20 m2, lấy P0 = 15(W/m2) Pnhà vệ sinh = P0 . S = 15. 20 = 300 (W) = 0,3 (KW) Công suất của phòng bảo vệ: 30 m2, lấy P0 = 15(W/m2) Pphòng bảo vệ = P0 . S = 15. 30 = 450 (W) = 0,45 (KW) Công suất của tầng hầm: P hầm = Pnhà xe + Pkĩ thuật + Pmáy phát + Pmáy biến áp + Pnhà vệ sinh + Pphòng bảo vệ = 15,75 + 8,5 + 1+ 1 + 0,3 + 0,45 = 27 (KW). Xác định phụ tải tính toán cho chung cư có mức sống chung bình từ 1 đến tầng 10: lấy P0 = 4(KW/hộ) Công suất 1 căn hộ gồm là: + 2 quạt điện 80W + 1 bếp điện 1200W + 2 điều hòa 1600W + 1 bàn là 950W + 1 nồi cơm 400W + 1 ti vi 40W + 1 máy giặt cửa trước 1240W + 1 máy sấy tóc 1000W + 12 bóng downlight 9w => P = 108 W + 4 bóng típ led 40w => 160 W + 1 tủ lạnh 80W + Bình nóng lạnh 1500 W Tổng công suất 1 căn hộ = 8358 (W) Công suất 1 căn hộ = Kđt . 8358 =0,85 . 8358 = 7104.3(W) = 7,1 (KW) Công suất của 1 tầng chung cư là: P1 tầng = Kđt. n số căn hộ . P căn hộ = 0,85 . 25 . 7,1 = 150,9 (KW) Công suất của 10 tầng chung cư(từ tầng 1 đến tầng 10) là: P10 tầng = 10 . 150,9 = 1509 (KW) Diện tích hành lang: Shl = S mặt sàn - S 25căn = 1400 -1250 = 150 (m2) Ta chọn 29 bóng cho mỗi từng hành lang của 1 tầng dùng loại bóng tuýp led có công suất là 36 KW => 36 bóng = 29 . 36 =1044 W => Pcshl10 tầng= 1044 . 10 = 10440W = 10,44 (KW). Xác định phụ tải cho thang máy, bơm sinh hoạt, bơm cứu hỏa Ptm, bsh, bch = Kđt. (2 .Pthang máy + 2. Pbơm sinh hoạt + 2. P bơm cứu hỏa) Ptm, bsh, bch = 0,85. (2 .18 + 2. 15 + 2. 19) = 88,4 (KW) Chiếu sáng sự cố Chọn bóng chiếu sáng sự cố cho hành lang loại YF-1058 bóng đôi có P = 6(W) Ta lấy 34 bóng cho 1 tầng => 1 tầng Pcssc 1 tầng = 34 .6= 204 W => Pcssc1 tầng = 0,204 (KW) Pcssc = 2,04 (KW) Xác định phụ tải cho chung cư: 1.2.1 Phụ tải sinh hoạt Công suất tiêu thụ sinh hoạt của một tầng là: ∑P1 tầng= P1 tầng + Pcshl 1tầng = 150,9 + 1,044 = 151,94 (KW) Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng sinh hoạt ∑Q1 tầng =P .tgφ = 0,62 . 151,94 = 94,02(KVAr) Công suất toàn phần sinh hoạt: S1 tầng = Kpt √(〖∑P〗_(1 tầng)^2 〖+∑Q〗_(1 tầng)^2 ) = 1.1 . √(〖151,94 〗^2+〖94,02 〗^2 ) = 196,27 (KVA) - Công suất tiêu thụ sinh hoạt của một tầng là: P hầm = 27 (KW). Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng sinh hoạt ∑Qhầm =P hầm .tgφ = 0,62 . 27 = 16,74 (KVAr) Công suất toàn phần tầng hầm Shầm = Kpt √(〖∑P〗_hầm^2 〖+∑Q〗_hầm^2 ) = 1.1 . √(〖27〗^2+〖16,74 〗^2 ) = 34,95 (KVA) Công suất tiêu thụ sinh hoạt Psh= P hầm+P10 tầng+Pcshl10 tầng = 27 +1509 +10,44 = 1546,14 (KW) Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng sinh hoạt Qsh =P .tgφ = 0,62 . 1543,5 = 956,97(KVAr) Công suất toàn phần sinh hoạt: Ssh = Kpt √(P_sh^2 〖+Q〗_sh^2 ) = 1.1 . √(〖1546,14 〗^2+〖956,97 〗^2 ) = 1997,7(KVA) Coscc = P_sh/S_sh = (1546,14 )/1997,7 = 0,77 (1.1) 1.2.2 Phụ tải động lực Công suất tiêu thụ động lực Pđl = 88,4 (KW) Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng động lực Qđl =P .tgφ = 0,62 . 88,4 = 54,8 (KVAr) Công suất toàn phần động lực: Sttcc = Kpt √(P_đl^2 〖+Q〗_đl^2 ) =1,1 . √(〖88,4〗^2+〖54,8 〗^2 ) = 114,4 (KVA) Coscc = P_đl/S_đl = 88,4/114,4 = 0,77 (1.2) 1.2.3 Phụ tải chiếu sáng sự cố - Công suất chiếu sáng sự cố: Pcssc = 2,04(KW) Bảng 1.1 Công suất toàn phần và hệ số Cos của chung cư Phụ tải sinh hoạt Phụ tải động lực Chiếu sáng sự cố Công suất toàn phần (KVA) 1997,7 114,4 2,04 Hệ số Cos φ 0,77 0,77 1 1.3 Công suất phụ tải của toàn chung cư: Tổng công suất tiêu thụ của tòa nhà: ∑Pcc = Psh + Pdl + Pcssc = 1546,14 + 88,4 + 2,04 = 1636,58(KW) Tổng công suất phản kháng của tòa nhà: ∑Qcc = Qsh + Qdl = 956,97+ 54,8 = 1011,77 (KVAr) Ta có công suất toàn phần của cả tòa nhà Sttcc = Kpt √(P_tt^2 〖+Q〗_tt^2 ) =1,1 . √(〖1636,58〗^2+〖1011,77 〗^2 ) = 2112,52 (KVA) Coscc = ∑▒P_cc/S_ttcc = 1632,35/2112,52 = 0,77 (1.3) CHƯƠNG 2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY VÀ TIẾT DIỆN DÂY DẪN 2.1. Đặt vấn đề Mạng điện phân xưởng dùng để cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nố phải đảm bảo các yếu tối kinh tế kĩ thuật như sau: Đơn giản, tiết kệm về vốn đầu tư, thuận tiện khi vận hành sửa chữa, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện năng giảm đến mức nhỏ nhất các tổn hao công suất phụ. Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản: Sơ đồ nối dây hình tia Sơ đồ nối dây phân nhánh Sơ đồ hỗn hợp Sơ đồ nối dây hình tia có ưu điểm là việc nối dây đơn giản, rõ rang, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa, nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn. 2.2. Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho chung cư * Sơ đồ hình tia. Ưu điểm: Việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chữa. Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn. Loại sơ đồ hình tia này thường được dùng ở các hộ loại I và loại II. Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia. Hình 2.1a: Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán. Từ thanh cái của trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ động lực. Từ thanh cái tủ động lực có các đường dây dẫn đến phụ tải. Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao * Hình 2.1b : Là sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải tập trung. Từ thanh cái của trạm biến áp có các đường dây cung cấp thẳng cho các phụ tải. Loại sơ đồ này thường được dùng trong các phân xưởng có công suất tương đối lớn như: các trạm bơm, lò nung, trạm khí nén… * Sơ đồ phân nhánh. Ưu điểm: Sơ đồ này tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều. Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp. Loại sơ đồ phân nhánh này thường dùng cho các hộ loại III. Hình 2.2: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh a) Sơ đồ phân nhánh; b) Máy biến áp và đường trục phân nhánh Hệ thống cung cấp điện trong phân xưởng đảm bảo việc cung cấp điện bên trong phân xưởng kể từ trạm biến áp nhà máy tới các thiết bị dung điện, vì số máy của mạng lớn, đường dây tổng cộng dài, số thiết bị nhiều nên cần phải chọn lựa được phương án tốt nhất. Căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí ta thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho các sơ đồ phụ tải động lực là kiểu sơ đồ hình tia. Cấu trúc sơ đồ hình tia mạng điện phân xưởng cơ khí được mô tả như sau: Đặt 1 tủ phân phối điện từ trạm biến áp về và cấp cho 4 tủ động lực, 3 tủ động lực cấp cho 3 nhóm phụ tải đã được phân nhóm ở trên, 1 tủ động lực cho phụ tải chiếu sáng phân xưởng. Đặt rải rác cạnh tường phân xưởng mỗi tủ động lực cũng cấp điện cho 1 phụ tải. Tủ động lực đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau: Càng gần trung tâm phụ tải của nhóm máy càng tốt Thuận tiện cho các hướng đi dây Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng Tủ phân phối được đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau: Gần trung tâm phụ tải các tủ động lực Thuận tiện cho các hướng đi dây Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng. Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha 4 lõi cách điện đặt trong hào cáp có nắp đậy bê tông. Đi dây từ tủ phân phối tới tủ động lực bằng cáp bọc cách điện. Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cường luồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng sâu khoảng 30cm, mỗi mạch đi dây không nên uốn góc quá 2 lần, uốn góc không được nhỏ hơn. 2.3. Tính chọn dung lượng các máy biến áp Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt máy biến áp của nhà máy: Máy B1 cấp điện cho tầng 3 lên tới tầng 6 Máy B2 cấp điện cho tầng 7 lên tới tầng 10 Máy B3 cấp điện cho tầng 1 lên tầng 2 + phụ tải động lực + tầng hầm + chiếu sáng sự cố. Xét 3 máy biến áp có: Máy B1: Cấp điện cho tầng 3 lên tới tầng 6: mỗi một tầng có S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 4 tầng = S 1 tầng . 4 = 196,27 .4 = 785,08 (KW) SttB1 = 785,08 (KVA) Chọn dùng 1 máy biến áp 800-22/0,4 có SđmB1 = 800 KVA Máy B2: Cấp điện cho tầng 7 lên tới tầng 10: mỗi một tầng có S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 4 tầng = S 1 tầng . 4 = 196,27 .4 = 785,08 (KVA) SttB2 = 785,08 (KVA) Chọn dùng 1 máy biến áp 800-22/0,4 có SđmB2 = 800 (KVA) Máy B3: Cấp điện cho tầng 1 lên tầng 2 + phụ tải động lực + tầng hầm + chiếu sáng sự cố. S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 2tầng = S 1 tầng . 2 = 196,27 .2= 302,54 (KW) SttB3 = S 2tầng+ Sdl + Scssc = 2,04 + 302,54 + 114,4 = 418,98 (KW) Chọn dùng 1 máy biến áp 500-22/0,4 có SđmB3 = 500 (KVA) Bảng 2.1 Tính máy biến áp của chung cư Thứ tự Số máy Stt máy biến áp(KVA) SđmB(KVA) Chọn loại máy (KVA) Tên máy biến áp 1 1 785,08 800 800 B1 2 1 785,08 800 800 B2 3 1 418,98 500 500 B3 Hình 2.3 Sơ đồ đi dây của chung cư 2.4 Phương án đi dây: Có thể thực hiện theo 2 phương án cho phụ tải tầng hầm và phụ tải sinh hoạt: Phương án 1 – mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập; Phương án 2 – chọn một tuyến dây dọc chung theo từng máy biến áp. Hình 2.4 Sơ đồ đi dây sinh hoạt của chung cư từ tầng 1 đến tầng 10 Đường dây cung cấp từ trạm đầu nguồn trung thế về trạm biến áp trung gian của chung cư dài 50m sử dụng cáp nhôm lộ kép đi ngầm. Tra bảng trong giáo trình thiết kế cấp điện trang 19 bảng 1-11, ta chọn dây nhôm lõi thép với Tmax = 4200h có Jkt = 1,1 A/mm2. IttNm = S_(tt chung cư)/(2√3.U_đm ) = (2112,52 )/(2√3 .22)= 27,7 (A) Fkt = I_ttNm/J_kt = (27,7 )/1,1 = 25,1 mm2 Tra bảng 9.10 giáo trình thiết kế cấp điện trang 295 ta chọn dây nhôm lõi tiết diện 35 mm2 có Icp = 124(A). 2.4.1 Phương án 1 Đầu tiên ta chọn thiết diện dây dẫn: Xét Tầng 1 Chọn cáp từ TBA tới Tầng 1 Chọn cáp đồng, Tmax = 4500h Tra bảng jkt = 3,1A/mm2 I tầng 1 = (SđmTầng 1)/(√3.Uđm) = (196,27 )/(√3.0,38) = 298,2(A) Fkt= I2/j_kt = 298,2/3,1 = 96,19 mm2 Chọn cáp tiết diện 95 mm2 => Chọn CuPVC(3x95+1x50). Từ tầng 2 đến tầng 10 tính tương tự bởi vì công suất của các tầng là bằng nhau Ta tính chọn chiều dài dây và tra bảng giá dây tại: Dây và dây cáp trần phú https://www.tranphucable.com.vn/tin-noi-bo-329/bang-gia-ban-cac-loai-cap-dong-luc-234-ruot-loi-dong-boc-xlpepvc Bảng 2.2 Thành tiền phương án 1 Đường cáp F, mm2 L, m Đơn giá, d/m Thành tiền, đ TBA- Tầng 1 95 9 580.200 5 221 800 TBA- Tầng 2 95 13 580.200 7 542 600 TBA- Tầng 3 95 17 580.200 9 863 400 TBA- Tầng 4 95 21 580.200 12 184 200 TBA- Tầng 5 95 25 580.200 14 505 000 TBA- Tầng 6 95 29 580.200 16 825 800 TBA- Tầng 7 95 33 580.200 19 146 600 TBA- Tầng 8 95 37 580.200 21 467 400 TBA- Tầng 9 95 41 580.200 23 788 200 TBA- Tầng 10 95 45 580.200 26 109 000 Tổng K1= 156 654 000 đ Tiếp theo, xác định tổn thất công suất tác dụng ∆P ∆P = S^2/〖 U〗^2 .R.10-3 (kW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 1: ∆PT1 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0017).10-3 = 0,45 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 2: ∆PT2= (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0025).10-3 = 0,67 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 3: ∆PT3 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0033).10-3 = 0,88 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 4: ∆PT4= (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,004).10-3 = 1,06 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 5: ∆PT5= (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0048).10-3 = 1,28 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 6: ∆PT6 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0056).10-3 = 1,49 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 7: ∆PT7 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0064).10-3 = 1,7 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 8: ∆PT8 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0071).10-3 = 1,89 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 9: ∆PT9= (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0079).10-3 = 2,1 (KW) Tổn thất ∆P trên đoạn cáp TBA-Tầng 10: ∆PT10 = (〖196,27〗^2/〖0,38〗^2 . 0,0087).10-3 = 2,32 (KW) Các thông số đường cáp và kết quả tính ∆P ghi trong bảng: Bảng 2.3 Tính ∆P

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông nói chung và cácthầy cô giáo trong khoa Công nghệ kĩ thuật điều khiển và tự động hóa nói riêng đãtận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trongsuốt thời gian qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Th.s Lê Thị Thu Huyền đã tận tình

giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm báo cáo thiết kế

hệ thống cung cấp điện Trong thời gian làm việc với cô, em không ngừng tiếp thuthêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiêncứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trongquá trình học tập và công tác sau này

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ đất nước đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá thì tự động hoá là một ngành vô cùng quan trọng, một ngành mũi nhọn trong công nghiệp Những giải pháp đó nhằm mục đích giảm giá thành và nâng cao chất lượng hệ thống Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp,điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, mặt khác còn dễ dàng truyền tải, phân phối Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong các hoạt động ứng dụng và đời sống của con người Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là tiền

đề để phát triển quy hoạch các khu công nghiệp và khu dân cư Do đó khi lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước.Nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không chỉ trong những năm trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai Trong những năm học tập ở trường, dưới sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong trường và sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, em đã trang bị cho mình những kiến thức cơ bản của ngành Tự động hóa Nay em được giao

đề tài: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư 11” dưới sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.S Lê Thị Thu Huyền đã giúp em hoàn thiện bản đồ án môn này.

Đề tài này là cơ hội giúp em có thể áp dụng những kiến thức đã được học để áp dụng vào thực tế

Nhờ có sự hướng dẫn tận tình của cô Th.s Lê Thị Thu Huyền cộng với sự

làm việc nghiêm túc em trong suốt thời gian thực hiện đồ án Đến nay em hoànthành được đề tài Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và kinh nghiệm còn non kémnên trong quá trình làm em đã gặp rất nhiều khó khăn vì vậy chắc chắn sẽ không thểtránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy cô vàcác bạn

Thái Nguyên, ngày 4 tháng 4 năm 2021

NỘI DUNG ĐỀ TÀI MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư 11Nội dung thực hiện:

1 Xác định phụ tải tính toán

- Tầng hầm: gara…

- Tầng 1-10: Chung cư, mỗi tầng 25 căn hộ, diện tích mỗi căn 50 m2

- Thang máy: 2x18 KW

- Máy bơm sinh hoạt 2x15 KW

- Máy bơm cứu hỏa 2x19 KW

2 Phương án cấp điện

3 Tính chọn thiết bị

4 Thiết kế cấp điện 1 căn hộ chung cư

5 Đưa ra phương án tiết kiệm điện

Chương 1: Xác định phụ tải tính toán của chung cư

1.1 Tính toán phụ tải cho chung cư:

1.1.1 Xét tầng hầm của chung cư: 1400 m 2 có:

- Công suất của nhà để xe là: S = 1050 m2, Lấy P0 = 15(W/m2)

 Công suất của tầng hầm:

P hầm = Pnhà xe + Pkĩ thuật + Pmáy phát+ Pmáy biến áp + Pnhà vệ sinh + Pphòng bảo vệ

+ 12 bóng downlight 9w => P = 108 W+ 4 bóng típ led 40w => 160 W

+ 1 tủ lạnh 80W

+ Bình nóng lạnh 1500 W

 Tổng công suất 1 căn hộ = 8358 (W)

 Công suất 1 căn hộ = Kđt 8358 =0,85 8358 = 7104.3(W) = 7,1 (KW)

- Công suất của 1 tầng chung cư là:

P1 tầng = Kđt n số căn hộ P căn hộ = 0,85 25 7,1 = 150,9 (KW)

- Công suất của 10 tầng chung cư(từ tầng 1 đến tầng 10) là:

P10 tầng = 10 150,9 = 1509 (KW)

- Diện tích hành lang: Shl = S mặt sàn - S 25căn = 1400 -1250 = 150 (m2)

 Ta chọn 29 bóng cho mỗi từng hành lang của 1 tầng dùng loại bóng tuýp led

có công suất là 36 KW => 36 bóng = 29 36 =1044 W => Pcshl10 tầng= 1044

10 = 10440W = 10,44 (KW)

1.1.3 Xác định phụ tải cho thang máy, bơm sinh hoạt, bơm cứu hỏa

Ptm, bsh, bch = Kđt (2 Pthang máy + 2 Pbơm sinh hoạt + 2 P bơm cứu hỏa)

Ptm, bsh, bch = 0,85 (2 18 + 2 15+ 2 19) = 88,4 (KW)

1.1.4 Chiếu sáng sự cố

- Chọn bóng chiếu sáng sự cố cho hành lang loại YF-1058 bóng đôi có P = 6(W)

- Ta lấy 34 bóng cho 1 tầng => 1 tầng Pcssc 1 tầng = 34 6= 204 W => Pcssc1 tầng = 0,204 (KW)

 Pcssc = 2,04 (KW)

1.2 Xác định phụ tải cho chung cư:

1.2.1 Phụ tải sinh hoạt

- Công suất tiêu thụ sinh hoạt của một tầng là: ∑P1 tầng= P1 tầng + Pcshl 1tầng =

- Công suất tiêu thụ sinh hoạt của một tầng là: P hầm = 27 (KW)

- Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng sinh hoạt ∑Qhầm =P hầm tgφ =

0,62 27 = 16,74 (KVAr)

- Công suất toàn phần tầng hầm Shầm = Kpt √∑ P hầm2 +∑Q hầm

2

- Công suất tiêu thụ động lực Pđl = 88,4 (KW)

- Lấy cosφ = 0,85 => Công suất phẩn kháng động lực Qđl =P tgφ = 0,62 88,4

- Công suất chiếu sáng sự cố: Pcssc = 2,04(KW)

Bảng 1.1 Công suất toàn phần và hệ số Cos của chung cư

Phụ tải sinh hoạt Phụ tải động lực Chiếu sáng sự

 Tổng công suất tiêu thụ của tòa nhà: ∑Pcc = Psh + Pdl + Pcssc = 1546,14 + 88,4+ 2,04 = 1636,58(KW)

 Tổng công suất phản kháng của tòa nhà: ∑Qcc = Qsh + Qdl = 956,97+ 54,8 = 1011,77 (KVAr)

Ta có công suất toàn phần của cả tòa nhà

2.1 Đặt vấn đề

Mạng điện phân xưởng dùng để cấp và phân phối điện năng cho phân xưởng nốphải đảm bảo các yếu tối kinh tế kĩ thuật như sau: Đơn giản, tiết kệm về vốn đầu tư, thuậntiện khi vận hành sửa chữa, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảmbảo chất lượng điện năng giảm đến mức nhỏ nhất các tổn hao công suất phụ

Sơ đồ nối dây của phân xưởng có 3 dạng cơ bản:

+ Sơ đồ nối dây hình tia

+ Sơ đồ nối dây phân nhánh

+ Sơ đồ hỗn hợp

Sơ đồ nối dây hình tia có ưu điểm là việc nối dây đơn giản, rõ rang, độ tin cậy cao,

dễ thực hiện các biện pháp tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa, nhưng cónhược điểm là vốn đầu tư lớn

2.2 Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho chung cư

* Sơ đồ hình tia.

Ưu điểm: Việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ

và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chữa

Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn

Loại sơ đồ hình tia này thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

12

(a)

ÐC ÐC

(b)

12

22

Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia.

Hình 2.1a: Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từthanh cái của trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ động lực Từ thanh cái tủđộng lực có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao

* Hình 2.1b : Là sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải tập trung Từthanh cái của trạm biến áp có các đường dây cung cấp thẳng cho các phụ tải Loại sơ đồ

này thường được dùng trong các phân xưởng có công suất tương đối lớn như: các trạmbơm, lò nung, trạm khí nén…

* Sơ đồ phân nhánh.

Ưu điểm: Sơ đồ này tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các phânxưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều

Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp

Loại sơ đồ phân nhánh này thường dùng cho các hộ loại III

b )

a )

Hình 2.2: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh a) Sơ đồ phân nhánh; b) Máy biến áp và đường trục phân nhánh

Hệ thống cung cấp điện trong phân xưởng đảm bảo việc cung cấp điện bên

trong phân xưởng kể từ trạm biến áp nhà máy tới các thiết bị dung điện, vì số máy củamạng lớn, đường dây tổng cộng dài, số thiết bị nhiều nên cần phải chọn lựa được

phương án tốt nhất

Căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí ta thiết kế

sơ đồ cung cấp điện cho các sơ đồ phụ tải động lực là kiểu sơ đồ hình tia

Cấu trúc sơ đồ hình tia mạng điện phân xưởng cơ khí được mô tả như sau: Đặt 1 tủphân phối điện từ trạm biến áp về và cấp cho 4 tủ động lực, 3 tủ động lực cấp cho 3 nhómphụ tải đã được phân nhóm ở trên, 1 tủ động lực cho phụ tải chiếu sáng phân xưởng Đặtrải rác cạnh tường phân xưởng mỗi tủ động lực cũng cấp điện cho 1 phụ tải

Tủ động lực đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Càng gần trung tâm phụ tải của nhóm máy càng tốt

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng

Tủ phân phối được đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Gần trung tâm phụ tải các tủ động lực

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng

Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha 4 lõi cách điệnđặt trong hào cáp có nắp đậy bê tông

Đi dây từ tủ phân phối tới tủ động lực bằng cáp bọc cách điện

Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cườngluồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà xưởng sâu khoảng 30cm, mỗi mạch đi dâykhông nên uốn góc quá 2 lần, uốn góc không được nhỏ hơn

2.3 Tính chọn dung lượng các máy biến áp

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng, quyết định đặt máy biến áp của nhà máy:

- Máy B1 cấp điện cho tầng 3 lên tới tầng 6

- Máy B2 cấp điện cho tầng 7 lên tới tầng 10

- Máy B3 cấp điện cho tầng 1 lên tầng 2 + phụ tải động lực + tầng hầm + chiếu sáng sự cố

Xét 3 máy biến áp có:

 Máy B1: Cấp điện cho tầng 3 lên tới tầng 6: mỗi một tầng có

S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 4 tầng = S 1 tầng 4 = 196,27 4 = 785,08 (KW)

 SttB1 = 785,08 (KVA)

Chọn dùng 1 máy biến áp 800-22/0,4 có SđmB1 = 800 KVA

 Máy B2: Cấp điện cho tầng 7 lên tới tầng 10: mỗi một tầng có

S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 4 tầng = S 1 tầng 4 = 196,27 4 = 785,08 (KVA)

 SttB2 = 785,08 (KVA)

Chọn dùng 1 máy biến áp 800-22/0,4 có SđmB2 = 800 (KVA)

- Máy B3: Cấp điện cho tầng 1 lên tầng 2 + phụ tải động lực + tầng hầm + chiếu sáng sự cố.

S 1 tầng = 196,27 (KW) => S 2tầng = S 1 tầng 2 = 196,27 2= 302,54 (KW)

 SttB3 = S 2tầng+ Sdl + Scssc = 2,04 + 302,54 + 114,4 = 418,98 (KW)

Chọn dùng 1 máy biến áp 500-22/0,4 có SđmB3 = 500 (KVA)

Bảng 2.1 Tính máy biến áp của chung cư

Thứ tự Số máy S tt máy biến

áp(KVA)

S đmB (KVA) Chọn loại máy

(KVA)

Tên máy biến áp

Hình 2.3 Sơ đồ đi dây của chung cư

2.4 Phương án đi dây:

Có thể thực hiện theo 2 phương án cho phụ tải tầng hầm và phụ tải sinh hoạt:

Phương án 1 – mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập;

Phương án 2 – chọn một tuyến dây dọc chung theo từng máy biến áp

Hình 2.4 Sơ đồ đi dây sinh hoạt của chung cư từ tầng 1 đến tầng 10

Đường dây cung cấp từ trạm đầu nguồn trung thế về trạm biến áp trung gian củachung cư dài 50m sử dụng cáp nhôm lộ kép đi ngầm

Tra bảng trong giáo trình thiết kế cấp điện trang 19 bảng 1-11, ta chọn dây nhôm lõi thép với Tmax = 4200h có Jkt = 1,1 A/mm2

IttNm = 2S√tt chung cư 3 U đm = 2112 ,522√3 22=¿ 27,7 (A)

Fkt = I J ttNm

kt = 27 ,7 1 ,1 = 25,1 mm2Tra bảng 9.10 giáo trình thiết kế cấp điện trang 295 ta chọn dây nhôm lõi tiết diện 35

mm2 có Icp = 124(A)

2.4.1 Phương án 1

 Đầu tiên ta chọn thiết diện dây dẫn:

Từ tầng 2 đến tầng 10 tính tương tự bởi vì công suất của các tầng là bằng nhau

Ta tính chọn chiều dài dây và tra bảng giá dây tại: Dây và dây cáp trần phú

ruot-loi-dong-boc-xlpepvc

∆ PT1 = (196 ,272

0 ,382 0,0017).10-3 = 0,45 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 2:

∆ PT4= (196 ,272

0 ,382 0,004).10-3 = 1,06 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 5:

∆ PT5= (196 ,27

2

0 ,382 0,0048).10-3 = 1,28 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 6:

∆ PT6 = (196 ,272

0 ,382 0,0056).10-3 = 1,49 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 7:

∆ PT7 = (196 ,27

2

0 ,382 0,0064).10-3 = 1,7 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 8:

∆ PT8 = (196 ,272

0 ,382 0,0071).10-3 = 1,89 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 9:

∆ PT9= (196 ,272

0 ,382 0,0079).10-3 = 2,1 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 10:

∆ PT10 = (196 ,272

0 ,382 0,0087).10-3 = 2,32 (KW)Các thông số đường cáp và kết quả tính ∆ P ghi trong bảng:

Xét Tầng 3,4,5,6

Chọn cáp từ TBA tới Tầng 3,4,5,6

Chọn cáp đồng, Tmax = 4500h

Từ tầng 3 đến tầng 10 tính tương tự bởi vì công suất của các tầng là bằng nhau

Ta tính chọn chiều dài dây và tra bảng giá dây tại: Dây và dây cáp trần phú

ruot-loi-dong-boc-xlpepvc

Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 1,2:

∆ PT1,2 = (392 ,542

0 ,382 .8,19.10-4).10-3 = 0,87 (KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 3,4:

∆ PT3,4,5,6= (785 , 082

0 ,382 1,8.10-3).10-3 = 7,68(KW)Tổn thất ∆ P trên đoạn cáp TBA-Tầng 5,6:

∆ PT7,8,9,10= (785 , 082

0 ,382 2,8.10-3).10-3 = 11,95 (KW)Các thông số đường cáp và kết quả tính ∆ P ghi trong bảng:

 Đi dây dễ dàng hơn khi thêm phụ tải

 Chi phí tiền dây rẻ hơn

 Tiền điện hàng năm sẽ thấp hơn

2.5 Tính chọn thiết bị bảo vệ động lực

- Với 2 thang máy có công suất mỗi thang máy P =18 kW => 2 thang máy = 36(KW)

Chiều dài đến thang máy xa nhất là lthang máy = 65m, ta có hệ số cosφ = 0,85

Công suất hiệu dụng của thang máy là Pthang máy = 36 (KW)

Công suất phản kháng của thang máy là

Qthang máy= Pthang máy tgφ = 36 0,62 = 22,32 kVAr

Ta có công suất biểu kiến

Stt = Kđt Kpt√P thang máy2 +Q thang máy2

Chọn khởi động từ cho máy loại S-N80 có P =45(KW); Iđmkđ = 135(A)

Chọn cáp từ tủ động lực tới thang máy:

Icp≥ I tt

K1 K2 K3 = 0 , 88.1.1 60 ,17 = 68,38 (A), chọn Icp =80(A)

Chọn cáp CuPVC(3x10+1x6)

Kiểm tra: Icp≥ 1 ,25 I đm At

1 ,5 K1 K2 K3 = 1 ,5.0 , 88 1 ,25.63 = 59,66 (A), thỏa mãn điều kiện(<Icp)

- Với 2 bơm sinh hoạt có mỗi bơm sinh hoạt công suất P =15 KW => 2 bơm sinh hoạt = 30(KW)

Chiều dài đến bơm sinh hoạt xa nhất là lBơm sinh hoạt = 20m, ta có hệ số cosφ = 0,85.Công suất hiệu dụng của bơm sinh hoạt là ∑P bơm sinh hoạt = 30 (KW)

Công suất phản kháng của bơm sinh hoạt là

∑Qbơm sinh hoạt = ∑Pbơm sinh hoạt tgφ = 30 0,62 = 18,6 kVAr

Ta có công suất biểu kiến

Stt = Kđt Kpt√∑ P bơm sinh hoạt2 +∑Q bơm sinh hoạt

1 ,5 K1 K2 K3 = 1 ,5.0 , 88 1 ,25.63 = 59.66 (A), thỏa mãn điều kiện(<Icp)

- Với 2 bơm cứu hỏa có công suất mỗi bơm cứu hỏa P =19 KW => 2 bơm cứu hỏa= 38(KW)

Chiều dài đến bơm cứu hỏa xa nhất là lbơm cứu hỏa = 20m, ta có hệ số cosφ = 0,85.Công suất hiệu dụng của bơm cứu hỏa là ∑Pbơm cứu hỏa= 38(KW)

Công suất phản kháng của bơm cứu hỏa là

∑Qbơm cứu hỏa = ∑Pbơm cứu hỏa tgφ = 38 0,62 = 23,56 (kVAr)

Ta có công suất biểu kiến

Stt =Kpt Kđt√∑ P bơm cứu hoả2 +∑Q bơm cứu hỏa2

Chọn cáp từ tủ động lực tới bơm cứu hỏa:

Icp≥ I tt

K1 K2 K3 = 0 , 88.1.1 63 ,5 = 72,16 (A), chọn Icp = 87(A)Chọn cáp CuPVC(3x10+1x6)

Kiểm tra: Icp≥ 1 ,25 I đm At

1 ,5 K1 K2 K3 = 1 ,5.0 , 88 1 ,25.80 = 75,76 (A), thỏa mãn điều kiện(<Icp)

Bảng 2.6 Tính toán thiết bị và dây dẫn cho phụ tải động lực

STT Tên thiết bị điện Công suất

Stt(KVA)

Thiết diệndây(mm2)

Aptomat(A)

Bộ khởiđộng

(3x10+1x6)

HW

NF63-S-N80

(3x6+1x4)

HW

NF63-S-N65

(3x10+1x6)

CW

NF75-S-N80

2.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ tầng hầm

2.6.1 Xét nhà để xe:

- Công suất tác dụng của nhà để xe: P = 15,75(KW), Cos φ =0,85

- Công suất phản kháng của nhà để xe: Qnđx = Pnđx tgφ = 15,75 0,62 = 9,58 (kVAr)

- Công suất toàn phần của nhà để xe: Snđx = Kpt Kđt√P nđx2 +Q nđx

Chọn Aptomat có IđmAt =30 (A) tên loại NF30-SW, do Mitsubishi sản xuấtChọn cáp từ tủ động lực tới nhà để xe:

Icp≥ I tt

K1 K2 K3 = 0 , 88.1.1 26 ,2 = 29,77 (A), chọn Icp = 33(A)Chọn cáp CuPVC(4x2,5)

Kiểm tra: Icp≥ 1 ,25 I đm At

1 ,5 K1 K2 K3 = 1 ,5.0 , 88 1 ,25.30 = 28,41 (A), thỏa mãn điều kiện(<Icp)

2.6.2 Xét phòng kĩ thuật:

- Công suất tác dụng của phòng kĩ thuật: P = 8,5 (KW), Cos φ =0,85

- Công suất phản kháng của phòng kĩ thuật: Qkt = Pkt tgφ = 8,5 0,62 = 5,27 (kVAr)

- Công suất toàn phần phòng kĩ thuật:Skt = Kpt Kđt√P kt2

Kiểm tra: Icp≥ 1 ,25 I đm At

1 ,5 K1 K2 K3 = 1 ,5.0 , 88 1 ,25.16 = 15,15 (A), thỏa mãn điều kiện(<Icp)

2.6.3 Xét phòng để máy phát :

- Công suất tác dụng của phòng để máy phát: Pmba = 1 (KW), Cos φ =0,85

- Công suất phản kháng của phòng để máy phát: Qmp = Pmp tgφ = 1 0,62 = 0,62 (kVAr)