Thiết kế cung cấp điện cho cao ốc văn phòng – trung tâm thương mại Citilight Tower

Cần chú ý rằng chiều cao htt đối với đèn huỳnh quang không được vượt quá 4 m, nếu không độ sáng trên bề mặt làm việc không đủ.

Trang 1

CHƯƠNG 1

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG:

- Chiếu sáng làm việc: dùng để đảm bảo sự làm việc, hoạt động bình thường

của người, vật và phương tiện vận chuyển khi không có hoặc thiếu ánh sángtự nhiên.

- Chiếu sáng sự cố: cho phép vẫn tiếp tục làm việc trong một thời gian hoặc

đảm bảo sự an tồn của người đi ra khỏi nhà khi hệ chiếu sáng làm việc bị hưhỏng hay bị sự cố.

- Chiếu sáng an tồn: để phân tán người (trong nhà hoặc ngồi trời) cần thiết ở

những lối đi lại, những nơi trong xí nghiệp và công cộng có hơn 50 người, ởnhững cầu thang các tồ nhà có từ 6 tầng trở lên, những phân xưởng có hơn 50người và những nơi khác hơn 100 người.

- Chiếu sáng bảo vệ: cần thiết trong đêm tại các công trình xây dựng hoặcnhững nơi sản xuất.

1.1.1 LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ:a/ Chọn nguồn sáng:

ù chọn nguồn sáng theo các tiêu chuẩn sau đây: - Nhiệt độ màu được chọn theo biểu đồ Kruithof.- Chỉ số màu.

- Việc sử dụng tăng cường và gián đoạn của địa điểm.- Tuổi thọ của đèn.

- Quang hiệu đèn.

b/ Lựa chọn hệ thống chiếu sáng:

Để thiết kế chiếu sáng trong nhà, thường sử dụng các phương thức chiếu sáng sau:

- Hệ 1 (hệ chiếu sáng chung): - Hệ 2 (hệ chiếu sáng hỗn hợp):.

Trang 2

- Các phương án kinh tế.

d/ Chọn độ rọi E:

Việc chọn độ rọi phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Loại công việc, kích thước các vật, sự sai biệt của vật và hậu cảnh.- Mức độ căng thẳng của công việc.

- Lứa tuổi người sử dụng.

- Hệ chiếu sáng, loại nguồn sáng lựa chọn.

e/ Chọn hệ số dự trữ k (hệ số bù d):

Trong thiết kế chiếu sáng, khi tính công suất cần phải chú ý trong quá trình vận hànhcủa hệ chiếu sáng, giá trị độ rọi trên mặt phẳng làm việc giảm Những nguyên nhânchính làm giảm độ rọi E là: giảm quang thông của nguồn sáng trong quá trình làm việc,giảm hiệu suất của đèn khi TBCS, tường, trần bị bẩn Như vậy, khi tính công suất nguồnsáng để đảm bảo giá trị tiêu chuẩn trên mặt phẳng làm việc trong quá trình vận hành củaTBCS cần phải cho thêm một hệ số tính đến sự giảm độ rọi E Hệ số đó gọi là hệ số dựtrữ k (Liên Xô cũ) hay hệ số bù d (Pháp).

1.1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG:Có nhiều phương pháp tính tốn chiếu sáng như:

- Liên Xô có các phương pháp tính tốn chiếu sáng sau: + Phương pháp hệ số sử dụng.

+ Phương pháp công suất riêng.+ Phương pháp điểm.

- Mỹ có các phương pháp tính tốn chiếu sáng sau:+ Phương pháp quang thông.

+ Phương pháp điểm.

- Còn ở Pháp thì có các phương pháp tính tốn chiếu sáng sau:+ Phương pháp hệ số sử dụng.

+ Phương pháp điểm.

và cả phương pháp tính tốn chiếu sáng bằng các phầm mềm chiếu sáng.

Tính tốn chiếu sáng theo phương pháp hệ số sử dụng [2] gồm có các bước:1/ Nghiên cứu đối tượng chiếu sáng.

2/ Lựa chọn độ rọi yêu cầu.3/ Chọn hệ chiếu sáng.4/ Chọn nguồn sáng.

Trang 3

6/ Lựa chọn chiều cao treo đèn:

Tùy theo: đặc điểm của đối tượng, loại công việc, loại bóng đèn, sự giảm chói, bềmặt làm việc Ta có thể phân bố các đèn sát trần (h’=0) hoặc cách trần một khoảng h’.Chiều cao bề mặt làm việc có thể trên độ cao 0.8 m so với sàn (mặt bàn) hoặc ngay trênsàn tùy theo công việc Khi đó độ cao treo đèn so với bề mặt làm việc: htt= H - h’-0.8

Cần chú ý rằng chiều cao htt đối với đèn huỳnh quang không được vượt quá 4 m,nếu không độ sáng trên bề mặt làm việc không đủ Còn đối với các đèn thủy ngân caoáp, đèn halogen kim loại… nên treo trên độ cao từ 5m trở lên để tránh chói.

7/ Xác định các thông số kỹ thuật ánh sáng:

- Tính chỉ số địa điểm: đặc trưng cho kích thước hình học của địa điểm(1.2)Với: a,b – chiều dài và rộng của căn phòng; htt – chiều cao h tính tốn

- Tính hệ số bù: dựa vào bảng phụ lục 7 của tài liệu [2].

Trong đó: Etc – độ rọi lựa chọn theo tiêu chuẩn (lux)

Trang 4

(1.6)Trong thực tế sai số từ –10% đến 20% thì chấp nhận được.

10/ Phân bố các bộ đèn dựa trên các yếu tố:

- Phân bố cho độ rọi đồng đều và tránh chói, đặc điểm kiến trúc của đối tượng,phân bố đồ đạc.

- Thỏa mãn các yêu cầu về khoảng cách tối đa giữa các dãy và giữa các đèntrong một dãy, dễ dàng vận hành và bảo trì.

11/ Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc:

tường: Hệ số phản xạ tường ρtg= sàn: Hệ số phản xạ sàn ρlv= 3 – Độ rọi yêu cầu: Etc= (lx)

4 – Chọn hệ chiếu sáng:

5 – Chọn khoảng nhiệt độ màu: Tm= (0K) theo đồ thị đường cong Kruithof.6 – Chọn bóng đèn: loại: Tm= (0K)

Ra= Pđm= (w) Фđ= (lm)7 – Chọn bộ đèn: loại:

Cấp bộ đèn: hiệu suất:

Số đèn /1 bộ: quang thông các bóng/1bộ: (lm)Ldọcmax= Lngangmax=

8 – Phân bố các bộ đèn: cách trần h’= (m); bề mặt làm việc: (m) Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc: htt= (m)

Trang 5

11 – Tỷ số treo: =12 – Hệ số sử dụng: U=

1.2 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG:

Vì đặc trưng của tòa nhà Citilight Tower là cao ốc văn phòng nên tác giả chọntầng 2 là khu văn phòng để áp dụng tính tốn chiếu sáng với bài tốn cụ thể sau:

TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TẦNG 2 Văn phòng

1 – Kích thước: chiều dài a = 42.8 (m); chiều rộng b= 7.5 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 321 (m2)2 – trần: vàng creme Hệ số phản xạ trần ρtr= 0.7

tường: vàng nhạt Hệ số phản xạ tường ρtg= 0.5 sàn: gạch Hệ số phản xạ sàn ρlv= 0.2 3 – Độ rọi yêu cầu: Etc= 300 (lx)

4 – Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

5– Chọn khoảng nhiệt độ màu:Tm= 4000 (0K) theo đồ thị đường cong Kruithof.6 – Chọn bóng đèn: loại: Multiclaude optique haut rendement

Ra= 85 Pđm=36 (w) Фđ= 3450 (lm) Tm= 4000 (0K)7 – Chọn bộ đèn: loại: CFR 340

Trang 6

hiệu suất:100%

Số đèn /1 bộ:3 quang thông các bóng/1bộ:3x3450 (lm)8 – Phân bố các bộ đèn: cách trần h’= 0 (m); bề mặt làm việc: 0.8 (m)

Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc: htt= 2 (m)

16 – Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc:

= 298 (lx)

Do cách bố trí của mặt bằng xây dựng nên khu vực văn phòng chia ra làm nhiều khunhỏ Nhưng yêu cầu về chiếu sáng và cách bố trí của các phần hồn tồn tương tự nhaunên tính gần đúng ta có kết quả ở các khu vực nhỏ của văn phòng như sau:

1 – Kích thước: chiều dài a = 18.1 (m); chiều rộng b= 4.3 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 77.83 (m2)= > Số bộ đèn cần bố trí cho khu vực này là : Nbộ đèn= 5

1 – Kích thước: chiều dài a = 14.1 (m); chiều rộng b= 4.3 (m)

Trang 7

= > Số bộ đèn cần bố trí cho khu vực này là : Nbộ đèn= 3

1 – Kích thước: chiều dài a = 14.4 (m); chiều rộng b= 7.5 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 108 (m2)= > Số bộ đèn cần bố trí cho khu vực này là : Nbộ đèn= 6

Tổng số bộ đèn cung cấp cho khu vực văn phòng tầng 2 là Ntổngbộđèn = 42 bộ (3x36W)

TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TẦNG 2Khu vệ sinh

1 – Kích thước: chiều dài a = 6 (m); chiều rộng b= 6 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 36 (m2)2 – trần: vàng creme Hệ số phản xạ trần ρtr= 0.7

5– Chọn khoảng nhiệt độ màu:Tm= 2700 (0K) theo đồ thị đường cong Kruithof.6 – Chọn bóng đèn: loại: compact

Ra= 85 Pđm=18 (w) Фđ=1300 (lm) Tm= 4000 (0K)7 – Chọn bộ đèn: Số đèn /1 bộ:1 quang thông các bóng/1bộ:1300 (lm)8 – Phân bố các bộ đèn: cách trần h’= 0 (m); bề mặt làm việc: 0.8 (m)

Trang 8

Chọn số bộ đèn: Nboden= 8

15 – Kiểm tra sai số quang thông:

= 0.001Kết luận: thỏa yêu cầu

= 150.2 (lx)

TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TẦNG 2Khu vực hành lang

1 – Kích thước: chiều dài a = 21 (m); chiều rộng b= 4.5 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 94.5 (m2)2 – trần: vàng creme Hệ số phản xạ trần ρtr= 0.7

Trang 9

= 0.04Kết luận: thỏa yêu cầu

= 156 (lx)

Do cách bố trí của mặt bằng xây dựng nên khu vực hành lang chia ra làm nhiều khu nhỏ.Nhưng yêu cầu về chiếu sáng và cách bố trí của các phần hồn tồn tương tự nhau nên tínhgần đúng ta có kết quả ở các khu vực nhỏ của hành lang như sau:

1 – Kích thước: chiều dài a = 9 (m); chiều rộng b= 1.6 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 14.4 (m2)= > Số bộ đèn cần bố trí cho khu vực này là : Nbộ đèn= 5

1 – Kích thước: chiều dài a = 8 (m); chiều rộng b= 1.6 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 12.8 (m2)= > Số bộ đèn cần bố trí cho khu vực này là : Nbộ đèn= 5

Tổng số bộ đèn chiếu sáng cho khu vực hành lang là N∑bộđèn= 30

TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TẦNG 2Khu Lobby, cầu thang

1 – Kích thước: chiều dài a =11 (m); chiều rộng b= 4.5 (m) chiều cao H = 2.8 (m); diện tích S= 49.5 (m2)2 – trần: vàng creme Hệ số phản xạ trần ρtr= 0.7

Trang 10

9 – Chỉ số địa điểm: =1.610 – Hệ số bù: d =1.25

= 150.2 (lx).

Tính tốn tương tự cho các tầng hầm, tầng 1 và tầng mái Ta có bảng kết quả sau:

Trang 11

1/ CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ

Tầng chiếu sángVị tríDiện tích(m2)

Độ rọi Yêu

Tổngcông suất

(KW)Tm(0K)bóng đènLoại RaФđ(lm)máng đènLoạisản phẩmMã hiệu

Khu

Trang 12

Lobby,

Ghi chú: từ tầng 03 đến tầng 14 thì chiếu sáng tương tự như tầng 02.

Phòng gen

Phòng kỹthuật thang

Huỳnh quang

Tổng công suất chiếu sáng trong nhà của tòa nhà P∑ 102.5

Trang 13

Cột (3) – diện tích không gian chiếu sáng: được đo trên mặt bằng.Cột (4) – độ rọi yêu cầu Etc: tra bảng tiêu chuẩn trong tài liệu [2].Cột (5) – chọn nhiệt độ màu: dựa vào độ rọi yêu cầu, tra tài liệu [2] Cột (6), (7), (8) – tra tài liệu [2].

Cột (9), (10) – dựa vào catalogue Lighting của Comet [10].Cột (12) = cột (6) x cột (9) x cột (11)

Trang 14

CHƯƠNG 2

CHIA NHÓM PHỤ TẢI VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN2.1 LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TỐN PHỤ TẢI:

2.1.5 Xác định phụ tải tính tốn: a/ Một số khái niệm:

- Hệ số sử dụng Ksd: là tỉ số của phụ tải tính tốn trung bình với công suất đặt haycông suất định mức của thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngàyđêm,…)

Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị trongkhoảng thời gian cho xem xét.

- Hệ số đồng thời Kđt: là tỉ số giữa công suất tác dụng tính tốn cực đại tại nút khảosát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính tốn cực đại của cácnhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết bị) nối vào nút đó:

Trang 15

Kmax = (2.4)Hệ số cực đại thường được tính với ca làm việc có phụ tải lớn nhất.

Hệ số Kmax phụ thuộc vào số thiệt bị hiệu quả nhq (hoặc Nhq), vào hệ số sửdụng và hàng loạt các yếu tố khác đặc trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị điệntrong nhóm Trong thực tế khi tính tốn thiết kế người ta chọn Kmax theo đường congKmax= f(Ksd,nhq), hoặc tra trong các bảng cẩm nang tra cứu.

- Số thiết bị hiệu quả nhq:

Giả thiết có một nhóm gồm n thiết bị có công suất và chế độ làm việc khácnhau Khi đó ta định nghĩa nhq là một số quy đổi gồm có nhq thiết bị có công suất địnhmức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính tốn bằng với phụ tải tiêu thụthực do n thiết bị tiêu thụ trên.

- Hệ số nhu cầu Knc: là tỉ số giữa công suất tính tốn (trong điều kiện thiết kế)hoặc công suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với công suất đặt (công suấtđịnh mức) của nhóm hộ tiêu thụ.

b/ Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn:

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

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới1000V trở lên.

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp.- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối.- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

Sau đây là một vài phương pháp xác định PTTT thường dùng:

- Xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng theo đơn vị sản phẩm :

Trang 16

Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi, PTTT bằng phụ tảitrung bình và được xác định theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm khicho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một đơn vị thời gian.

Trong đó: Mca - Số lượng sản phẩm sản xuất trong một ca.Tca -Thời gian của ca phụ tải lớn nhất.

W0- Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

Khi biết W0 và tổng sản phẩm sản xuất trong cả một năm, PTTT được tính theocông thức sau:

(kW)(2.8)

Với Tlvmax[giờ]: thời gian sử dụng công suất lớn nhất trong năm.

- Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải tính trên một đơn vị sản xuất:

Nếu phụ tải tính tốn xác định cho hộ tiêu thụ có diện tích F, suất phụ tải trên mộtđơn vị là P0 thì

- Xác định phụ tải theo công suất đặt (Pđ ) và hệ sốâ nhu cầu (Knc):

Phụ tải tính tốn được xác định bởi công thức:

Trong công thức trên :

knc : hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật theo các số liệu thống kê củacác xí nghiệp, phân xưởng tương ứng.

Trang 17

Nếu hệ số cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì ta phải tính hệ sốcosφ trung bình của nhóm theo công thức sau:

thiết bị hiệu quả hay phương pháp sắp xếp biểu đồ):

Công thức tính tốn:

Ptt = Pca = Kmax.Ksd.Pđm

Các bước tính tốn:

- Tính số thiết bị hiệu quả theo công thức (2.5).

- Tính hệ số sử dụng của nhóm thiết bị theo công thức (2.2).- Xét các trường hợp:

+ Nếu nhq < 4 và n < 4 : Ptt = (2.14)+ Nếu nhq < 4 và n  4 : Ptt = Kpti (2.15)Với Kpti là hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Có thể lấy gần đúng:

Kpt = 0.75 (Chế độ làm việc ngắn hạn)Kpt = 0.90 (Chế độ làm việc dài hạn)+ Nếu nhq  4:

Trang 18

Trong đó Kđt là hệ số đồng thời, chọn theo số nhóm đi vào tủ.

Nếu có phụ tải chiếu sáng đi vào tủ thì phải cộng thêm các giá trị Pcs và Qcs ,vào Ptt vàQtt trong các công thức trên.

+ Xác định phụ tải đỉnh nhọn:

Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại xuất hiện trong thời gian ngắn (trong khoảngmột vài giây) Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dòng điện đỉnh nhọn (Iđn).Dòng điện này thường được dùng để kiểm tra sụt áp khi mở máy, tính tốn chọn các thiếtbị bảo vệ…

Đối với một máy móc, thiết bị thì dòng đỉnh nhọn là dòng mở máy Còn đối vớinhóm thiết bị thì dòng đỉnh nhọn xuất hiện khi máy có dòng điện mở máy lớn nhất trongnhóm khởi động, còn các máy khác làm việc bình thường Do đó dòng đỉnh nhọn đượctính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ = Kmm.Iđm (đối với một thiết bị).

= Ikđmax+ Itt –Ksd.Iđmmax (đối với một nhóm thiết bị) (2.21)Trong đó: Kmm là hệ số mở máy :

+Với động cơ KĐB, rotor lồâng sóc Kmm = 57

+ Động cơ DC hoặc KĐB rotor dây quấn Kmm = 2.5+ Đối với MBA và lò hồ quang thì Kmm  3.

Ikđmax và Ksd là dòng khởi động và hệ số sử dụng của thiết bị có dòngkhởi động lớn nhất trong nhóm.

Itt là dòng điện tính tốn của nhóm.

Trang 19

hệ số đồng thời kđt

Vì Citilight Tower là một cao ốc văn phòng – trung tâm thương mại nên phụ tảicủa nó có những điểm đặc trưng riêng và tác giả nhận thấy phương pháp tính tốn phụ tảitheo hệ số sử dụng Ksd và hệ số đồng thời Kđt phù hợp với yêu cầu về thiết kế cung cấp

điện cho tòa nhà đặt ra Chính vì vậy phương pháp tính công suất phụ tải tính tốn

trong luận văn là tính theo phương pháp hệ số sử dụng Ksd và hệ số đồng thời Kđt

2.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI

TÍNH TỐN ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM

(các số liệu diện tích đo được trên mặt bằng)

MÁY LẠNH: cosKsd = 0.7Điều hòa không khí trung tâm

Tầng điều hòaVị trí Diện tích (m2)Chiều cao(m)Tiêu chuẩn điều hòaCông suất (Hp)Tổng công suất(Hp)

Trang 20

Tầng NhómTuyến dâyChức năngThông số điệnHệ số Công suất VphacosφP(kw)KsdKsdnhómKđtP(kw) S(kva)

Cấp nguồn chohệ thống

Trang 21

ổ cắm đôiphòng quản lý

Đèn chiếu sángkhu vực trái

Đèn chiếu sángkhu vực

Đèn chiếu sángkhu vực phụ

Trang 22

Tầng NhómTuyến dâyChức năngVThông số điệnphacosφP(kw)KHệ số Công suất sdKsdnhómKđtP(kw)S(kva)

ổ cắm điện khuvực

Trang 23

Tầng NhómTuyến dâyChức năngVphaThông số điệncosφP(kw)KHệ số Công suất sdKsdnhómKđtP(kw)S(kva)

Đèn chiếu sáng khu vực

vực phải sau

Trang 24

Chiếu sángphòng kỹ thuật

Cấp nguồn chothiết bị

Cấp nguồn chomáy lạnhphòng kỹ thuật

tầng mái

Trang 25

Tầng NhómTuyến dâyChức năngVphaThông số điệncosφ P(kw)KHệ số Công suất sdKsdnhómKđtP(kw) S(kva)

ổ cắm điệnphòng kỹ thuật

TÍNH TỐN PHỤ TẢI TẦNG HẦM:- Nhóm 1:

 Ptt = P∑, Ksdnhóm Ksd = 4.359 KW Qtt = Ptt.tgφtb = 5.812 KVAr. Stt =

- Nhóm 2: tương tự như tính tốn nhóm 1, ta có kết quả sau:

 Ptt = P∑, Ksdnhóm Ksd = 27.993 KW. Stt = 38.34 KVA.

- Nhóm 3: tương tự như tính tốn nhóm 1, ta có kết quả sau:

Trang 26

costb = 0.8 P∑ = 16 KW Ksdnhóm = Kđt = 0.2 Ptt = P∑, Ksdnhóm Ksd = 2.56 KW.

Trang 27

NhómTuyến dâyChức năngThông số điệnHệ số Công suất Vpha cosφ P(kw)KsdKsdnhómKđtP(kw)S(kva)

1Cosφ=0.75

Trang 28

Tủ điện bơm chữa cháy

Tủ điện quạt hút tầng hầm

Tủ điện bơm nước sinh hoạt

Tủ điện bơm nước thải

4Cosφ=0.74

Trang 29

Tổng công suất tác dụng tính tốn Ptt = 1038.446 KW.Tổng công suất biểu kiến của tòa nhà: S∑= 1403.3 KVA.

Tổng công suất dự phòng: Sdp=240 KVA (P=180 KW, cosφ=0.74).Tổng công suất tính tốn của tồn bộ công trình: P∑tt = 1218.446 KW.Tổng công suất biểu kiến của tồn bộ công trình: S∑=1646.54 KVA.

Trang 30

CHƯƠNG 3

BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

3.1 TỔNG QUAN VỀ GIÁ TRỊ HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ BÙ CÔNG SUẤT:

Hệ số công suất cosφ (hoặc PF) là tỉ số giữa công suất tác dụng P(KW) và côngsuất biểu kiến S(KVA) Hệ số công suất lớn nhất bằng 1 và hệ số công suất càng lớncàng có lợi cho ngành điện lẫn khách hàng; vì khi đó P = S, tồn bộ công suất điện phátra sẽ được tiêu thụ bởi phụ tải điện mà không có bất kỳ tổn thất nào.

Hệ thống điện xoay chiều cung cấp hai dạng năng lượng:

- Năng lượng tác dụng đo theo đơn vị kilowatt.giờ(kw.h) Năng lượng nàyđược chuyển sang công cơ học, nhiệt, ánh sáng,…

- Năng lượng phản kháng Dạng năng lượng này được chia làm hai loại:

+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính cảm (máy biến áp, động cơ điện,…)

+ Năng lượng yêu cầu bởi mạch có tính dung (điện dung dây cáp, tụ côngsuất,…).

Theo thống kê ta có các số liệu sau[3]:

- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 – 65% tổng công suấtphản kháng của mạng.

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25%.

- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng10%.

Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụnhiều công suất phản kháng nhất Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơnăng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện; còn công suất phản kháng Q là côngsuất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công

Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các hộdùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụtải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng thì

góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, do đó hệ số công suấtcosφ của mạng được nâng cao, giữa P và Q và góc φ có quan hệ sau:

Trang 31

φ= arctg (3.2)Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đườngdây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên.

Hệ số công suất cosφ được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau đây:1/ Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện.

2/ Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện.

3/ Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp.

3.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSφ:

+ Mua tụ bù và mạch điều khiển ( contactor, relay, tủ hợp bộ).+ Lắp đặt và bảo trì.

+ Tổn thất trong tụ và tổn thất trên dây cáp, máy biến áp sau khi lắp đặt tụbù.

Từ những phân tích trên tác giả chọn phương án bù công suất phản kháng cho côngtrình.

Trang 32

3.4 TÍNH TỐN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:

Hệ số công suất của công trình trước khi bù: cosφ1=0.74.

Tổng công suất tác dụng tính tốn của công trình : Ptt=1218.446 KW.Công suất biểu kiến của công trình trước khi bù: S1=1646.54 KVA.Hệ số công suất của công trình sau khi bù: cosφ2=0.87.

Công suất phản kháng cần phải bù để đạt được cosφ2=0.87 là:

Qbù= Ptt.(tgφ1-tgφ2) = 1218.446 x [tg(arcos0.74) – tg(arcos0.87)]= 420 KVAr.Vậy Qbù= 420 KVAr.

Công suất biểu kiến của công trình sau khi bù: Ta có công suất phản kháng trước khi bù:

Q1= Ptt.tgφ1=1218.446 x tg(arcos0.74) = 1107.48 KVAr.Công suất phản kháng sau khi bù:

Q2 = Q1 – Qbù = 1107.48 – 420 = 687.48 KVAr.Công suất biểu kiến của công trình sau khi bù:

Chọn thiết bị bù là tụ điện bù do Liên Xô (cũ) chế tạo:

8 bộ x 50 KVAr + 1 bộ 20 KVAr

Loại 3: Loại tụ điện

Điện ápđịnh mứcUcđm (KV)

Công suấtđịnh mức

Trang 33

Tổng công suất tính tốn của tồn bộ công trình: P∑tt = 1218.446 KW.Tổng công suất tồn bộ công trình: S∑=1646.54 KVA.

Bù hệ số công suất lên Cosφ= 0.87 Qbù=420 KVAR.Công suất tồn bộ công trình sau khi bù: Ssaubù= 1400 KVA.

CHƯƠNG 4NGUỒN DỰ PHÒNG4.1 MÁY PHÁT DỰ PHÒNG

Các phụ tải cần được cung cấp điện từ máy phát dự phòng của tòa nhà Citilight Towerlà:

- Nhóm 1 (tủ điện tầng 1 –> 14 + thang máy số 1) 217.87 KVA.- Nhóm 3 (hệ thống bơm, quạt, tủ điện tầng hầm, tầng mái) 175.84 KVA- Hệ thống điều hòa không khí 242.16 KVA

636 KVA.

Cụ thể như sau:

- Vì đây là tòa nhà văn phòng – thương mại cao cấp nên hệ thống chiếu sángđòi hỏi phải được đảm bảo liên tục Mặt khác phụ tải chiếu sáng, hệ thống cấpnguồn cho mạng, điện thoại, ổ cắm của tồn bộ tòa nhà tiêu thụ một lượngcông suất không cao 175.78 KVA Chính vì vậy ta quyết định cung cấp điệncho tồn bộ cho tồn bộ hệ thống này từ máy phát dự phòng trong trường hợplưới điện quốc gia không thể cung cấp cho tòa nhà.

- Hệ thống quạt, bơm phục vụ cho những nhu cầu sinh hoạt thiết yếu của conngười Công suất mà phụ tải quạt và bơm tiêu thụ không cao 175.195 KVAnên ta quyết định cung cấp tồn bộ công suất quạt bơm từ máy phát dự phòng.- Hệ thống điều hòa không khí là một phụ tải tiêu thụ công suất cao nhất của

tòa nhà Chính vì điều này ta cần phải cân nhắc kỹ trong việc cung cấp điệncho hệ thống điều hòa không khí từ nguồn dự phòng Ta chỉ cho một chiller(công suất 242.16 KVA) hoạt động để điều hòa không khí ở những nơi thật sựcần thiết trong tòa nhà như các phòng hội nghị, phòng họp…

Trang 34

- Vì đây là tòa nhà 14 tầng nên việc di chuyển trong tòa nhà cần phải có sự trợgiúp của thang máy Chính vì vậy ta quyết định cung cấp điện cho 1 hệ thốngthang máy (công suất 50 KVA) từ nguồn điện của máy phát dự phòng

 Chọn máy phát dự phòng có công suất là 640 KVA.

Perkins 2800 – 640 KVA Generator.

Company Name: International Power Generation Ltd.

4.2 BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS – AUTOMATIC TRANSFER SWITCH

CHƯƠNG 5

THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP5.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP

5.2 TÍNH TỐN TRẠM BIẾN ÁP

5.2.1 Trường hợp trạm biến áp có 1 máy biến áp:

+ Tính tốn chọn máy biến áp dựa vào điều kiện kiểm tra quá tải bình thường:

Tính tốn quá tải bình thường:

Đẳng trị đồ thị phụ tải (đtpt) nhiều bậc về đồ thị phụ tải tương đương có 2 bậc saocho nhiệt lượng tảo ra trong máy biến áp (MBA) là như nhau:

Trình tự tính tốn:S (KVA)

Đồ thị phụ tải Citilight Tower

Trang 35

- Bước 2: Trong các vùng quá tải chọn vùng có ∑Si2Ti lớn nhất để tính S2đt.

Dựa vào trình tự tính tốn trên ta thực hiện việc chọn MBA cho tòa nhà Citilight Tower.

Ta có các vùng quá tải sau:

Vậy MBA đã chọn có thể vận hành ở điều kiện quá tải bình thường

Trang 36

Ta có các vùng quá tải sau:

- Vùng quá tải 1 (t = 8h – 12h): ∑S2T1= 11202 x 4 = 5017600.- Vùng quá tải 2 (t=14h-18h): ∑S2

2T2= 14002 x 4 = 7840000.Ta có : ∑S2

Vậy máy biến áp không thể vận hành ở điều kiện quá tải bình thường.

 Chọn máy biến áp có SB = 1250 KVA cho tòa nhà Citilight Tower.

Chọn máy biến áp có các thông số sau:

Máy biến áp ba pha hai cuộn dây quấn do Việt Nam chế tạo (THIBIDI).Điện áp 15 KV, 22 KV ±2 x 2.5% / 0.4 KV Tổ đấu dây Δ/Υ0 -11.Công

Dòng điện định mức

5.2.2 Trường hợp trạm biến áp có 2 máy biến áp:

+ Tính tốn chọn máy biến áp dựa vào điều kiện kiểm tra quá tải sự cố::

Trang 37

Dựa vào trình tự tính tốn trên ta thực hiện việc chọn MBA cho tòa nhà Citilight Tower.

Do máy biến áp được sản xuất với các thang cách xa nhau, chỉ có 2 loại máy gần với cấpcông suất 1076 KVA là 1000 KVA và 1250 KVA Vì vậy thử chọn máy biến áp có côngsuất SB = 1000 KVA để tính tốn thử.

- Kiểm tra điều kiện về T2: có 2 vùng quá tải, nhưng cả 2 đều có thời gian quá tảilà T2 =4h < 6h => thỏa điều kiện này.

- Kiểm tra điều kiện K1:S1đt =

K1 = 0.926 < 0.93 => thỏa điều kiện (*)

Vậy trạm biến áp của tòa nhà Citilight Tower gồm có 2 máy biến áp có côngsuất mỗi máy là 1000 KVA.

Chọn máy biến áp có các thông số sau:

Máy biến áp ba pha hai cuộn dây quấn do Việt Nam chế tạo (THIBIDI).Điện áp 15 KV, 22 KV ±2 x 2.5% / 0.4 KV Tổ đấu dây Δ/Υ0 -11.Công

Dòng điện

0.4(KV)

Trang 38

5.2.3 So sánh hai phương án:+ Về kinh tế:

● Phương án trạm có 1 máy biến áp:

- Tiền mua máy biến áp 1250 KVA: 270.226.000 đ- Số lượng dao cách ly: 4 cái.

- Số lượng máy cắt: 2 cái.

- Diện tích xây dựng trạm biến áp: 9 m2.● Phương án trạm có 2 máy biến áp:

- Tiền mua máy biến áp 1000 KVA: 249.180.000 đ x 2 = 498.360.000 đ.- Số lượng dao cách ly: 8 cái.

- Số lượng máy cắt: 4 cái.

- Diện tích xây dựng trạm biến áp: 16 m2.

+ Tốn kém về mặt kinh tế.

+ Khó khăn trong việc vận hành, sửa chữa và bảo trì.

+ Mặt dù phương án này đảm bảo tính liên tục và độ tin cây trong cungcấp điện rất cao nhưng ở trường hợp này, tòa nhà Citilight Tower không đòi hỏi quá caovề yêu cầu này.

Chính vì những lý do trên nên tác giả không liệt kê phương án 3 máy biến áp trong sosánh lựa chọn các phương án.

Trang 39

Trong đó: F – tiết diện dây dẫn (mm2).

Ilv – dòng làm việc của đường dây (A).

jkt – mật độ dòng kinh tế (A/mm2), giá trị mật độ dòng kinh tế được tratrong các tài liệu kỹ thuật.

- Chọn dây dẫn theo độ sụt áp cho phép:[6]

Trong đó: ρ – điện trở suất của dây dẫn (Ωm).

pi – công suất tác dụng truyền trên đoạn dây i (W).li – chiều dài đoạn dây i (m).

Trong đó: Icp: dòng cho phép của dây dẫn (A).

Ilvmax: dòng làm việc lớn nhất của phụ tải tính tốn (A).K: hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt.

* Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn:[1]

- XÁC ĐỊNH KÍCH CỠ CỦA DÂY PHATrình tự xác định tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn:

Trang 40

Trong đó: IB: dòng làm việc max, ở cấp cuối cùng mạch điện, dòng này tươngứng với công suất định mức KVA của tải.

In: dòng định mức của CB, đó là giá trị cực đại của dòng liên tục màCB với Relay bảo vệ quá dòng có thể chịu được vô hạn định ở nhiệt độ môi trường donhà chế tạo quy định, và nhiệt độ của các bộ phận mang điện không vượt quá giới hạncho phép.

IZ: dòng cho phép lớn nhất, đây là giá trị lớn nhất của dòng mà dâydẫn có thể tải được vô hạn định mà không làm giảm tuổi thọ làm việc.

Thủ tục được tiến hành như sau:

+ Xác định mã chữ cái: được tra từ các bảng H1-12 của tài liệu[1].- dạng của mạch (1 pha, 3 pha…)

CB => IZ = In

Xác định tiết diện dây có khả năng tải IZ1bằng cách dùng IZ’ có tính đến ảnh hưởngcủa các hệ số K (IZ’=), của mã chữ cái và vỏ bọc

Kiểm tra các điều kiện khác nếu cần theo bảng IB

In