Đồ án cung cấp điện cho tòa nhà và khu dân cư

Đồ án cung cấp điện dành cho những bạn sinh viên tham khảo. Trên đó có tất cả các bước làm cụ thể như tính toán chọn máy, chọn khí cụ, chọn dây dẫn theo các phương pháp cụ thể. Các bước tính toán rất cần thiết cho sinh viên làm khóa luận tốt nghiệp.

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ

• Đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà GH4

• Địa điểm : Việt Hưng, Quận Long Biên, Thành Phố Hà Nội

• Nhóm : 01

• Sv thực hiện : Nguyễn Ngọc Hải 593770

Nguyễn Trung Kiên 597860

Mai Thanh Cường 593755

Lê Thị Dung 593758

Đỗ Đình Dụ 597802

Dương Văn Hiếu 597838

Nguyễn Mạnh Cường 597798

• Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN THỊ DUYÊN

LỜI NÓI ĐẦU

-Cung cấp điện là một ngành khá quang trọng trong xã hội loài người , cũng nhưtrong quá trình phát triển nhanh của nền khoa học kĩ thuật nước ta trên conđường công nghiệp hóa

hiện đạị hóa của đất nước vì thế , việc thiết kế và cung cấp điện là một vấn đềhết sức quang trọng và không thể thiếu đối với ngành điện nói chung và mỗi sinhviên đã và đang học tập nghiên cứu về lĩnh vực nói riêng

-Trong những năm gần đây , nước ta đã đạt được nhựng thành tựu to lớn trongphát triển kinh tế xã hội số lượng các nhà máy công nghiệp , các hoạt độngthương mại , dịch vụ, gia tăng nhanh chóng , dẫn đến sản lượng điện sản xuất

và tiêu dùng của nước ta tăng lên đáng kể và dự báo là sẽ tiếp tục tăng nhanhtrong những năm tới do đó mà hiện nay chúng ta đang rất cần đội ngũ nhữngngười am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng như vận hành , cải tạo sữachữa lưới điện nói chung trong đó có khâu thiết kế cung cấp điện lá quangtrọng Nhằm giúp sinh viên cũng cố kiến thức đã học ở trường vào việc thiết kế

cụ thể Chúng em chọn thiết kế cung cấp điện cho “Chung cư 282 Nguyễn HuyTưởng”

-Trong quá trình thực đồ án này dưới sự hướng dẫn tận tình của cô NGUYỄNTHỊ DUYÊN ,và các bạn trong lớp nhưng do trình độ kiến thức còn nhiều hạnchế , nên có đôi phần thiếu sót

chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến , phê bình và sữa chữa từ quý thầy cô

và các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN DỰ ÁN TOÀ NHÀ CHUNG CƯ.

1.Vị trí địa lý

2.Khí hậu

3.Điều kiện kinh tế - xã hội hiện tại

4.Định hướng phát triển trong tương lai

5.Giới thiệu về tòa nhà

6 Sơ đồ mặt bằng, thống kê phụ tải của tòa nhà

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ 2.1 Tính toán công suất của phụ tải động lực

2.2 Phụ tải chiếu sáng chung phục vụ tòa nhà

2.3 Tính toán phụ tải sinh hoạt

2.4 Tổng công suất phụ tải của tòa nhà

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ LỰA CHỌN TỤ BÙ 3.1 Ví trí đặt trạm.

3.2 Chọn số lượng, công suất máy biến áp

CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN.

4.1. Giới thiệu chung.

4.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị phía cao áp

4.3 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị phía hạ áp

CHƯƠNG I TỔNG QUAN DỰ ÁN TÒA NHÀ CHUNG CƯ 1.1.Vị trí địa lí:

Lô đất CT17, khu đô thị mới Việt Hưng, Quận Long Biên, Thành Phố Hà Nội 1.2.đặc điểm tự nhiên khí hậu

Với thiết kế mật đô diện tícḥ xây dựng 28% còn lại toàn bộ là khuân viên câyxanh, các căn hộ đc thiết kế hầu hết đều là căn góc đón đc nhiều ánh sáng tựnhiên tạo không khí thoáng mát trong lành, yên tĩnh

1.3.Sơ đồ mặt bằng của tòa GH4

Tòa nhà GH4 có diện tích có diện tích 803,88 m2 , cao 44,3 m.Tòa nhà cao 14tầng trong đó có có 13 tầng dành cho khu nhà ở ( chưa kể tầng thượng ) và mộttầng hầm để xe

Tầng 1-13: Diện tích mặt sàn là 803,88m2 dành cho nhà ở Một tầng bao gồm 8phòng Chiều cao của một tầng là 3,3m

Tầng hầm: Diện tích sàn là 1351,08 m2, là khu vực để xe cho tòa nhà Chiềucao của tầng hầm là 3m

Tầng thượng: Diện tích sàn là 803,88m2 Chiều cao của tầng thượng là 1m

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng tòa nhà GH4

Hình 1: Mặt bằng tầng điển hình (TL 1/100)

Hình 2: Mặt bằng tầng hầm (TL 1/100)

1.6.2 Thống kê phụ tải tính toán của tòa nhà

Dự án là hộ phụ tải loại III, trong đó có những phụ tải quan trọngphải được cung cấp điện từ hai nguồn, 1 nguồn chính và 1 nguồn dựphòng (máy phát điện)

Bảng 1 1: Các phụ tải điện trong tòa nhà

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ 2.1 Tính toán công suất của phụ tải động lực

 Phụ tải tính toán cho trạm bơm:

Bảng 2.1: Công suất của bơm

ST

Công suất (kW)

Tổng công suất (kW)

Phụ tải trạm bơm có 4 máy bơm chia làm 3 nhóm, phụ tải tính toán theo

(Tra trong bảng 3.2: Bảng quan hệ giữa hệ số nhu cầu và công suất

đặt_Giáo trình Cung cấp điện cho khu công nghiệp và dân cư_T33)

+ Nhóm 1: Cấp nước sinh hoạt

Hệ số nhu cầu của máy bơm knc1 = 0,8

Phụ tải động lực

Quạt thông gióBơm nước sinh hoạtBơm nước thải

Bơm chữa cháyThang máyPhụ tải chiếu sáng Đèn

Phụ tải sinh hoạt(Tầng 1÷14)

Ổ cắmĐènĐiều hòaQuạt

Ti vi

Tủ lạnhMáy giặtBình nóng lạnhNồi cơm điệnMáy hút mùi

Pbơm sh = knc1×n×Pbơm1 = 0,8×1×15 = 12 (kW)

+ Nhóm 2: Thoát nước

Hệ số nhu cầu của máy bơm knc2 = 0,85

Pbơm nước thải = knc2×n×Pbơm2 = 0,85×5,5 = 4,7 (kW)

+ Nhóm 3: Cứu hỏa

Hệ số nhu cầu của máy bơm knc3 = 0,76

Pbơm cứu hỏa = knc3*n*Pbơm3 = 0,76×44 = 33,44 (kW)

 Tổng công suất trạm bơm:

P∑bơm = Pbơm sh + Pbơm nước thải + Pbơm cứu hỏa = 12 + 4,7 + 33,44 = 50,14 (kW)

 Phụ tải tính toán cho quạt thông gió, thang máy

Bảng 2.2: Công suất quạt, thang máy

ST

Công suất (kW)

Tổng công suất (kW)

+ Quạt thông gió:

Hệ số nhu cầu của quạt thông gió hầm knc = 0,85

Ptt quạt thông gió = knc×n×Pquạt = 0,85×40 = 34 (kW)

Hệ số nhu cầu của thang máy knc = 0,76

Ptt thang máy = knc×Pthang máy = 0,76×45× = 26,5(kW)

 Tổng công suất phụ tải động lực:

PĐL= P∑bơm + Ptt quạt thông gió + Ptt thang máy = 50,14 +34 +26,5 = 110,64 (kW)

2.2 Phụ tải chiếu sáng chung phục vụ tòa nhà

a Phụ tải chiếu sáng khu vực hành lang.

Chiều dài khu vực hành lang 1 tầng: Lhành lang = 36.6(m)

Việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng hành lang ta dùng đèn LED gắn âm trầncông suất 50W khoảng cách giữa các bóng đèn l = 5 (m)

Số lượng đèn cần dùng là:

nđèn = = 7,32 (bóng đèn) ≈

8 (bóng đèn) Chiếu sáng khu vực cầu thang bộ ta cũng sử dụng đèn Compact gắn âmtrần có công suất 50W và mỗi nhịp cầu thang sử dụng 1 bóng đèn:

Pcshl = (nđèn hành lang × Pđèn hl ) + (nđèn cầu thang× Pđèn )

= (8×50×14)+(1×15×50) = 6350(W) = 6,35 (kW)

b Phụ tải chiếu sáng khuôn viên ngoài nhà.

Khuôn viên của tòa nhà để phục vụ nhu cầu cho cư dân của tòa nhà vui

chơi, hóng mát, đi lại có diện tích là 547m² … Ta sử dụng đèn Natri cao áp

có công suất 70W,khoảng cách giữa các đèn là 30m nên ta sử dụng 19 đèncho khu vực khuôn viên của tòa nhà

PKV = nđèn × Pđèn = 19×70 = 1330 (W) = 1,33 (kW)

c Phụ tải chiếu sáng của tầng hầm.

Diện tích tầng hầm S = 27,8 × 48,6 = 1351,08 m² Lắp đặt hệ thống chiếusáng tầng hầm dùng đèn LED có công suất 5W, khoảng cách giữa cácbóng l = 2,5m, vậy ta dùng 270 bóng đèn LED

PCSTH = nđèn × PLED = 270×5 = 1350 W =1,35 kW

 PCS = Pcshl + Pkv + PCSTH =6,35 + 1,33 + 1,35 = 9,03 (kW)



2.3 Tính toán phụ tải sinh hoạt

Khu dân sinh gồm 13 tầng từ tầng 1 tới tầng 13 Chung cư cao cấp cóhai mức sống khác nhau nên thiết kế căn hộ có hai loại gồm 52 căn hộ vớimức thu nhập trung bình có diện tích một căn hộ là 70,5m2 bao gồm 2

phòng ngủ,1 phòng khách, 1 nhà vệ sinh ,1 phòng bếp; căn hộ loại 2 có 52phòng với mức thu nhập khá giả, diện tích là 77,56m² bao gồm 3 phòngngủ, 1 phòng khách, 1 phòng bếp và 2 nhà tắm.

(Theo Phụ lục 1.4_Suất phụ tải sinh hoạt cho một gia đình_T49_Bài

giảng Đồ án Thiết kế Cung cấp điện cho khu CN và DC) Ta chọn:

- Công suất phụ tải cho một căn hộ có mức sống khá giả Posh1= 4 kW

- Công suất phụ tải cho một căn hộ có mức sồng trung bình Posh2= 2,5kW

 Xác định được công suất cần cấp cho tòa nhà

Pt = (P0sh1+ Posh2 )×nhộ=(4+2,5)× 52 = 338 kW

2.4 Tổng công suất phụ tải của tòa nhà

- Từ tủ phân phối tổng của toà nhà ta chọn 5 lộ ra, mỗi lộ ra ta sử dụng 1

tủ phân phối gồm: tủ phân phối tầng hầm, tủ phân phối tầng (1,2), tủ phânphối tầng (3,4)(,5,6,7),(8,9,10),(11,12,13)

- Tổng hợp tất cả các loại phụ tải của tòa nhà, phân pha các nhóm phụ tải

1 Tủ phân phối tầng

17 (1)

9

(2) Chiếu sáng tầng 1 0,45 0,45

Chiếu sáng tầng 2 0,45 0,45 Tầng 5 + Chiếu

sáng T5 26 + 0,45

26,4 5

2 Tủ phân phối tầng

(5,6,7)

Tầng 6 + Chiếu sáng T6 26 + 0,45

26,4 5

Tầng 7 + Chiếu sáng T7 26 + 0,45

26,4 5

(1) : gồm 2 phòng loại II + 3 phòng loại I của tầng (3,4) như tầng (1,2).(2) : gồm các phòng còn lại của cả 2 tầng

Các tủ phân phối của tầng (8,9,10),(11,12,13) như tầng (5,6,7)

2.4 Tổng hợp phụ tải cho toàn bộ tòa nhà(tổng hợp phụ tải theo phương

- Vị trí trạm biến áp nên gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cungcấp điện đưa đến.

- An toàn và liên tục trong cung cấp điện

- Thao tác vận hành và quản lý dễ dàng

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành hằng năm là bé nhất

- Sơ đồ nối dây trạm đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải saunày

Trong thực tế, việc đạt tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó, cầnxem xét và cân nhắc các điều kiện thực tế để có thể chọn phương án hợp

3.2 Chọn số lượng, công suất máy biến áp

- Phương án 1: Sử dụng 1 MBA Đối với các hộ tiêu thụ loại II và loại III,

ta có thể chọn phương án chỉ sử dụng 1 MBA Phương án này có ưu điểm

là chi phí thấp, vận hành đơn giản nhưng độ tin cậy cung cấp điện khôngcao

- Phương án 2: Sử dụng 2 MBA Phương án này có ưu điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao nhưng chi phí khá cao nên thường chỉ sử dụng cho những hộ tiêu thụ có công suất lớn hoặc quan trọng

Do đây là toà nhà chung cư, có thể quy vào hộ phụ tải loại III nên ta sửdụng một máy biến áp và một máy phát dự phòng

+ Ta có công suất cần cấp cho toàn tòa nhà là : S =527,053 (kVA) Điều kiện chọn dung lượng máy biến áp:

Với trạm một máy: khc SđmB ≥ Stt

Ta lựa chọn phương án 1 máy biến áp do công suất của toà nhà nhỏ,thuộc loại phụ tải loại 3 nên dùng một máy biến áp để giảm chi phí, đơngiản, nhỏ gọn và dễ vẫn hành cũng như sửa chữa

Công suất một máy: = = = 527,053 (kVA)

Ta chọn 1 MBA 3 pha 2 dây quấn do Công ty cổ phần chế tạo thiết bị

Tổn hao

có tải ΔPN (W)

Dòng điện không tải I0 (%)

Điện áp ngắn mạch

un %

+ Máy phát dự phòng cung cấp điện cho nhóm phụ tải ưu tiên bao gồmnhóm phụ tải chiếu sáng ( hành lang, khuôn viên, tầng hầm), phụ tải động lực

Công suất của phụ tải chiếu sáng là PCS = 9,03 (kW)

Công suất phụ tải động lực là PĐL = 110,64 (kW)

P∑ = 9,03 + 110,64 = 119,67 (kW)

= = 149,6 (kVA)

Với yêu cầu cấp điện liên tục nên ta chọn thêm 1 máy phát điện có thông

số như sau để làm máy phát dự phòng:

Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật của máy phát điện

Model Động cơ Công suất Điện áp

(V)

Tần số (Hz)

chọn tiết diện theo điện áp cho phép ∆Ucp, và chọn tiết diện dây dẫn theođiều kiện phát nóng lâu dài cho phép Jcp.

Bảng 4.1: Phạm vi áp dụng các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp

Cao áp Mọi đối tượng

Trung áp Đô thị ,công

nghiệp Nông thôn

nghiệp

Dựa vào đối tượng phụ tải ta lựa chọn là phụ tải dành cho khu đô thị,đây là phụ tải tập chung, khoảng cách ngắn và bảng 4.1 ta lựa chọn tiếtdiện dây dẫn và cáp theo phương pháp điều kiện phát nóng lâu dài chophép Jcp và kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt

Điều kiện chọn : và kiểm tra lại điều kiện ổn định nhiệt và hao tổn điện áp

F ≥ α

4.1.2 Ngắn mạch

Từ sơ đồ 1 sợi ta sẽ triển khai về sơ đồ thay thế bằng một điện kháng Xh

có trị số được xác định gần đúng theo công thức:

(mΩ)

Trong đó: Utb = 1,05Udm - điện áp trung bình đường dây

SCđmMC - công suất cắt định mức của máy cắt đầu đườngdây

Mặt khác coi ngắn mạch là xa nguồn, thành phần dòng ngắn mạchkhông chu kì đã tắt, khi đó IN = = I” = Ick

= (kA)

Trong đó: ZN là tổng trở ngắn mạch, tức là tổng trở tính từ nguồn đếnđiểm ngắn mạch.

Hình 4.1: Sơ đồ nối điện trạm biến áp tiêu thụ

Hình 4.2: Sơ đồ đi dây cho tầng hầm

Hình 4.3: Sơ đồ đi điện của tầng 1,2

Hình 4.4: Sơ đồ đi điện cho phòng loại II

Hình 4.5: Sơ đồ đi điện cho phòng loại I

4.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị phía cao áp

4.2.1 Lựa chọn cáp phía cao áp của trạm biến áp

Đối với lưới trung áp đô thị do có khoảng cách cấp điện ngắn, thờigian sử dụng công suất cực đại lớn= 5000h nên chọn tiết diện dây cáp lõiđồng theo phương pháp mật độ dòng điện kinh tế, chọn Jkt = 3,1 A/mm2

(Bảng 1- Mật độ dòng điện kinh tế- Sách mạng điện).

Ta có F sau đó kiểm tra lại ổn định nhiệt dòng ngắn mạch cho cáp

 Tiết diện cáp cấp cho máy biến áp Ftt = 4,46 mm2

Như vậy chọn cáp cho lộ tổng đầu vào máy biến áp có thông số trong

bảng 4.2, cáp XLPE lõi đồng loại BS6622 do DELTA chế tạo – Sổ tay lựa

chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV.

Bảng 4.2: Thông số lộ cáp đầu vào máy biến áp

F (mm 2 ) U đm (kV) R o (Ω/km) X o (Ω/km) I đm (kA) I N (kA)

4.2.2 Tính toán ngắn mạch.

Khi tính toán ngắn mạch phía cao áp vì không biết cấu trúc cụ thểcủa lưới điện quốc gia nên cho phép tính gần đúng điện kháng của hệthống điện quốc gia thông qua công suất ngắn mạch của máy cắt đầunguồn và coi hệ thống có công suất vô cùng lớn

Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch cao áp:

 Tại điểm đấu cáp cấp điện cho tòa nhà ta có:

Bảng 4.3: Điều kiện chọn của cầu chì

Đại lượng chọn và kiểm

tra

Điều kiện

Điện áp định mứcDòng điện lâu dài định mứcCông suất cắt định mứcDòng điện cắt định mức

 Chọn cầu chì tự rơi do Chance(Mỹ) chế tạo có thống số như sau:

(Tra Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV)

Bảng 4.4: Thông số của cầu chì 3GD1 403-4D

Loại U dm (kV) I dm (A) I cdm (kA) Khối lượng

C710

Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra của cầu chì 3GD1 403-4D

b,Chọn dao cách ly phân đoạn từ điểm đấu nối đến trạm biến áp

 Ta chọn dao cách ly như sau:

Bảng 4.6: Điều kiện chọn của dao cách ly

Đại lượng chọ và kiểm tra Điều kiện

Điện áp định mức Udmcc = 27 kV U luoi = 22 kV

Dòng điện định mức Idmcc = 100 A Icb = 13,83 A

Dòng cắt định mức Idmc = 8(kA) IN = 5,42 (kA)

 Chọn loại dao cách ly do Công ty Thiết bị điện Đông Anh chế tạo

có thông số như sau:

Bảng 4.7: Thông số dao cách ly

Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra ghi vào bảng

Đại lượng chọ và kiểm tra Điều kiện

Dòng điện lâu dài định mức IdmDCL = 630 A Icb = 13,83A

Dòng ổn định động Idd = 30(kA) Ixk= 13,8 (kA)

Bảng 4.8: Điều kiện chọn của chống sét van

Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức U dmCSV ≥U dmL

Bảng 4.9: Thông số chống sét van

Loại Vật liệu U dm (kV) I dm (kA) Vật liệu vỏ

Bảng 4.10:Kết quả kiểm tra ghi vào bảng

Đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện Điện áp định mức U dmCSV ≥U dmL

= 22

4.2.4 Lựa chọn cáp phía hạ áp của trạm biến áp

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng:

 Tính toán chọn cáp theo dòng điện cho phép và kiểm tra lại dòng ngắnmạch, nếu cần thiết (với thanh dẫn có chiều dài lớn và dòng đầy tải)

Ta có:

Ilvđm = 760,7 A

→ Tiết diện cáp được tính theo mật độ Jkt Ftt = = = 245,4 (mm2)

Ta chọn tiết diện cáp loại XLPE loại 4 lõi đồng do DELTA chế tạo - Sổ

tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV có thông số như sau :

Bảng 4.10: Thông số cáp phía hạ áp của trạm

F(mm 2 ) I cp (A) R (Ω/km) X (Ω/km)

 Kiểm tra điều kiện phát nóng lâu dài :

.kn.Icp Ilvđm

Trong đó :

Nhiệt độ cho phép cp =70 = 1

Nhiệt độ môi trường mt = 35 kn = 1

Khoảng cách giữa các sợi cáp là 100mm

Icp = = = 760,7 (A)

 Do đó ta chọn cáp lõi đồng bên trên có F = 400mm2 với

Icp = 830A > 760,7 ( A) thỏa mãn điều kiện.

4.2.5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp

- Diện tích của trạm S = 15m2: Chiều rộng 3m

+ Các cọc được đóng sâu dưới mặt đất 0,7m

+ Thép dẹt được hàn chặt với các góc ở độ sâu 0,8m

Theo quy phạm nối đất, nối không cho các thiết bị điện đối với các thiết

bị điện hạ áp (U = 380V) thì điện trở nối đất Rcp 4 (Ω)