MÔN CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG

THIẾT KẾ CHUNG CƯ 20 TẦNG DANH RIÊNG CHO SINH VIÊN ĐIỆN ĐIỆN TỬ VÀ TỰ ĐỘNG HÓATHẦY VŨ VĂN NAM ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Lớp: Điện Khoá:ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Số : 14Khoa: ĐiệnNỘI DUNG Một chung cư cao tầng gồm: 20 tầng Tầng 1, gồm nhà để xe: diện tích 40x60m, phòng máy bơm gồm có 2 máy, một máy chính 27,5kw, một máy dự phòng 11,6kw, những kỹ thuật đặt các tủ điện lấy điện từ trạm biến áp vào và lấy điện từ một máy phát dự phòng 320KVA Tầng 2: siêu thị diện tích 50x70m, công suất điều hòa 125kw Tầng 3 30 là chung cư, một tầng có 10 căn hộ, mỗi căn hộ có 1 phòng khách 18m, 2 phòng ngủ 15m, 1 phòng bếp 10m, 2 phòng vệ sinh 6m, công suất hành lang của tầng 5% công suất 1 tầng Thang máy gồm 2 buồng công suất 35kw Nguồn điện được lấy từ điểm đấu 22kV bên ngoài tòa nhà, rãnh cáp ngầm dẫn vào phòng kỹ thuật dài 160mNHIỆM VỤ THIẾT KẾ1. Xác định phụ tải tính toán của tòa nhà 2. Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 3. Lựa chọn phương án tối ưu 4. Lựa chọn thiết bị điện của phương án tối ưu: 5. Xác định các tham số chế độ của mạng điện: AU, AP, AA, U, ... 6 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha), 7. Tính toán dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos2= 0,95

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Đề số : 21

Họ và tên sinh viên:……….………

………

………

………

……… Lớp : ĐK và TĐH – K19

Khóa : 19

Khoa: Điện

Giáo viên hướng dẫn : Ninh Văn Nam

NỘI DUNG

Một chung cư cao tầng gồm : 20 tầng

- Tầng 1, gồm nhà để xe: diện tích 30x40m2, phòng máy bơm gồm có 2 máy , một máy chính 17,5kw, một máy dự phòng 11,6kw, phòng kỹ thuật đặt các tủ điện lấy điện từ trạm biến áp vào và lấy điện từ một máy phát dự phòng 180KVA

- Tầng 2 : siêu thị diện tích 40x50m2, công suất điều hòa75kw

- Tầng 3- 20 là chung cư, một tầng có 8 căn hộ, mỗi căn hộ có 1 phòng khách 18m2, 2 phòng ngủ 15m2, 1 phòng bếp 10m2, 2 phòng vệ sinh 6m2, công suất hành lang của tầng 5% công suất 1 tầng

- Thang máy gồm 2 buồng công suất 35kw

Nguồn điện được lấy từ điểm đấu 10kV bên ngoài tòa nhà, rãnh cáp ngầm dẫn vào phòng kỹ thuật dài 140m

Nhiệm vụ thiết kế

1 Xác định phụ tải tính toán của tòa nhà

2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện

3 Lựa chọn thiết bị điện : Máy biến áp, tiết diện dây dẫn , thiết bị phân phối , thiết

bị bảo vệ, đo lưêng vv

4 Xác định các tham số chế độ của mạng điện : U, P, A, U2…( bằng tay vàbằng phần mềm )

5 Tính toán nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha), ( bằng tay và bằng phầnmềm )

6 Tính toán dung lượng bự để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cos2 =0,95(bằng tay và bằng phần mềm )

7 Dự toán công trình điện

8 Thiết kế mạch điều khiển cho hai máy bơm

Bản vẽ:

1 Sơ đồ hai phương án – bảng chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật

2 Sơ đồ nguyên lí toàn mạng điện

LỜI MỞ ĐẦU

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước , nghành công nghiệp điệnluôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng ngày nay điện năng trở thành dạng nănglượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực Khi xây dựng một khucông nghiệp mới , một nhà máy mới , một khu dân cư mới thì việc đầu tiên phảitính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất

và sinh hoạt cho khu vực đó

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa , nghành công nghiệp nước

ta đang ngày một khởi sắc,các tòa nhà chung cư và cao tầng không ngừng đượcxây dựng.Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế

và xây dựng.Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó cùng với những kiến thức đó họctrên lớp,chúng em đó nhận được đề tài thiết kế đồ án môn học:Thiết kế hệ thốngcung cấp điện cho tòa nhà chung cư 20 tầng

Đồ án môn học này đó giúp chúng em hiểu rõ thêm về công việc thiết kế

hệ thống cung cấp điện cho chung cư là rất quan trọng Với sự hướng dẫn tận tìnhcủa thầy Ninh Văn Nam chúng em đó hoàn thành được đồ án môn học Mặc dù

đã cố gắng rất nhiều song do hiểu biết cũng hạn chế nên bản đồ án này không thểtránh khái những sai sót Kính mong các thầy cô giáo góp ý thêm cho em để bản

đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN

KHU CHUNG CƯ

1.1-Giới thiệu chung:

Khu chung cư là nơi sinh sống của người dân, vì vậy việc cung cấp điện antoàn và tin cậy sẽ góp phần vào việc nâng cao chất lượng phục vụ cuộc sống chocác hộ dân

Do đó , khi thiết kế phải tính toán được tổng công suất tiêu thụ điện của toànkhu chung cư, từ đó ta lựa chọn được dung lượng của máy biến áp, máy phátđiện và các thiết bị đóng cắt bảo vệ hợp lý Trong công tác thiết kế cung cấp điệnviệc đầu tiên của người thiết kế là phải thống kê các số liệu cần thiết để phục vụcho quá trình tính toán Đối với khu chung cư ta khảo sát được các số liệu có thểcủa từng phòng, từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của từng tầng, phụ tảitính toán của cả tòa nhà Từ đó ta lựa chọn phương án cung cấp điện hợp lý và lựachọn công suất máy biến áp, tính toán tiết diện dây dẫn cũng như các thiết bị đó

ng cắt bảo vệ sao cho đảm bảo kỹ thuật, an toàn, mỹ quan và tính kinh tế Sau đây,tiến hành thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư cao cấp 20 tầng

Khu chung cư : bao gồm 20 tầng, trong đó có các tầng như :

- Tầng 1 là khu vực để xe, phòng máy bơm và phòng kĩ thuật

- Tầng 2 là tầng dịch vụ siêu thị

- Tầng 3 đến tầng 20 là khu ở, mỗi tầng có 8 căn hộ

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó thì nhiệm vụ đầu tiên

là xác định phụ tải điện của công trình đó Tuỳ theo quy mô của công trình mà

phụ tải điện phải được xác định theo phụ tải thực tế hoặc cũn phải kể đến khả năngphát triển của công trình trong tương lai 5 năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa Như vậyxác định phụ tải điện là giải bài toán dựa vào phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn Người thiết kế thường chỉ quan tâm những phương pháp dự báo phụ tải ngắnhạn, cũn về dự báo phụ tải dài hạn đó là một vấn đề lớn, rất phức tạp Vì vậy tathường không quan tâm hoặc nếu có thì chỉ đề cập tới một số phương hướng chính

tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến sự cố, cháy nổ, Ngược lại, nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế, thì cácthiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổnthất, Cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác địnhphụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoànthiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì quá phức tạp, khối lượngtính toán và những thông tin ban đầu đũi hái quá lớn và ngược lại, những phươngpháp đơn giản, khối lượng tính toán ít hơn thì chỉ cho kết quả gần đãng Có thểđưa ra đây một số phương pháp thường được sử dụng nhiều hơn cả để xác địnhphụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện

Các phương pháp tính phụ tải dựng trong thiết kế hệ thống cung cấp điện nhưsau:

1.2 - Các phương pháp xác định phụ tải tính toán :

1.2.1.Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

P tt = k nc P đ

Trong đó :

knc- hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kỹ thuật

Pđ - công suất đặt của thiết bị

1.2.2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dán g của đồ thị phụ tải

và công suất trung bình:

Ptt = khd .Ptb

Trong đó :

khd - hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc những thiết bị, (kW)

Ptt = Ptb

Trong đó :

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc những thiết bị, (kW)

 - độ lệch của đồ thị phụ tải khái giá trị trung bình.

 - hệ số tán xạ của 

1.2.4 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại:

P tt = k max P tb = k max k sd P đ

Trong đó :

Ptb - công suất trung bình của thiết bị hoặc những thiết bị, (kW)

kmax - hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật theo quan hệ Kmax = f (nhq, ksd)

ksd - hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kỹ thuật

nhq - số thiết bị dựng điện hiệu quả

Pđ - công suất đặt của thiết bị, (kW)

1.2.5 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm:

Ptt =

a0M

Tmax

Trong đó :

a0 - suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, (kWh/đvsp)

M - số sản phẩm sản xuất được trong một năm

Tmax - thêi gian sử dụng công suất lớn nhất, (h)

1.2.6 Phương pháp xác định PTTT theo suất chiếu sán g trên đơn vị diện tích:

Ptt = p0 .F

Tuỳ theo yêu cầu tính toán và những thông tin có thể có được về phụ tải,người thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thớch hợp để xác định PTTT.Trong đồ án này với khu nhà chung cư, trên cơ sở mặt bằng kiến trúc , côngnăng sử dụng của căn hộ, xác định được những thiết bị điện sử dụng trong tòa nhà.Với công trình nhà ở cao tầng có các công thức tính phụ tải:

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

PCH = Pch x nTrong đó :

Pch:công suất phụ tải tính toán (KW) cho mỗi căn hộ xác định theobảng 1

n : số căn hộ trong ngụi nhà

Bảng 1 Suất phụ tải tính toán của căn hộ.

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

1 đến 3

Có bếp điện

Có các loại bếp khác

4 2,5

2,48 1,75

1,88 1,55

1,6 1,55

1,4 1,12

1,32 1,07

1,2 1,05

1,12 1,02

b Phụ tải tính toán cho nhà ở (gồm phụ tải tính toán các căn hộ và các thiết

bị điện lực) P NO tính theo công thức:

PNO = PCH + 0,9PĐL

Trong đó :

PĐL: phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực trong nhà, (KW)

c Phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực (KW) được tính như sau:

* Với các động cơ điện máy bơm, các thiết bị thông gió , cấp nhiệt và cácthiết bị vệ sinh khác, lấy tổng công suất đặt tính với hệ số công suất bằng 0,8 và hệ

số yêu cầu như sau:

1 - khi số động cơ điện từ 1 đến 3

0,8 - khi số động cơ điện lớn hơn 3

** Với các thang máy tính theo công thức:

PT = Kc ∑n T.(P ni√P v +P gi)

Trong đó :

PT: phụ tải tính toán của các thang máy (KW)

nT: số lượng các thang máy

Pni: công suất đặt của các động cơ điện của thang máy (KW)

Pgi: công suất lực húm điện từ của các khí cô điều khiển và các đốnđiện trong thang máy

Pv: hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lý lịch máy

Kc: hệ số yêu cầu, với nhà ở xác định theo bảng 2, với công trìnhcông cộng theo các trị số sau đây:

Từ 1 đến 2

Từ 3 đến 4

Từ 4 trở lên

10,90,80,6

Bảng 2: Hệ số yêu cầu với nhà có thang máy :

d Hệ số công suất tính toán lưới điện nhà ở lấy bằng 0,80 đến 0,85

e Khi thiết kế lưới điện những chiếu sán g công trình công cộng như:

Khách sạn, ký túc xá, các phòng sử dụng chung cho ngụi nhà (gian cầu thang,tầng hầm, tầng giáp mái, ) cũng như các phòng không dựng để ở như các cửahàng, gian hàng, kho, xưởng, các xớ nghiệp dịch vụ phục vụ sinh hoạt đêi sống,các phòng hành chính quản trị phải lấy phụ tải tính toán theo tính toán kỹ thuậtchiếu sán g với hệ số yêu cầu bằng 1

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

P0C (khi không có số liệu về các thiết bị điện được cấp điện cho các ổ cắmnày) với mạng điện hai những trở lên (những chiếu sán g, những ổ cắm), tính theocông thức sau:

P0C = 300.n (W)Trong đó :

n: số lượng ổ cắm điện

1.3 - Xác định phụ tải tính toán

1.3.1 Phụ tải tính toán của tầng 1:

Mặt bằng tầng 1 bao gồm các chức năng như: khu vực gara, phòng kỹ thuật điện,phòng kỹ thuật nước

 Khu vực gara

Dựa vào bảng 1.9 trang 230 sách giáo trình cung cấp điện của trường đại họccông nghiệp hà nội, ta có phụ tải trung bình của gara là p0 = 10 - 15 W/m2, và Ksd=0,8

Chọn P0=10W/m2,từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán của gara là :

PG=ksd.P0.F = 0,8.10.1200 = 9600 W = 9,6 kW

- Công suất tính toán phản kháng của gara là:

 Phòng kĩ thuật điện : diện tích F = 5x6 m2 ,P0 = 20, Ksd= 0,9

- Công suất tính toán của phòng kĩ thuật điện là :

- Công suất tính toán tác dụng của hệ thống máy bơm là:

Trong tòa nhà có : một bơm chính có P = 17,5 kW và một bơm phụ có

P = 11,6 kW

PB = KNC.(PT1.n1 + PT2.n2)Trong đó :

PT1,PT2: công suất đặt của máy bơm

1.3.2 Phụ tải tính toán của tầng 2:

Tầng 2 của tòa nhà là siêu thị bao gồm khu thương mại, dịch vụ, khu vực này

có diện tích 2000m2 Ngoài ra tầng này cũng có các phòng chức năng khác như:phòng trực, phòng quản lý Dựa vào bảng 1.6 trang 229 sách giáo trình cung cấp điện

của trường đại học công nghiệp hà nội, ta có phụ tải sinh hoạt trung bình siêu thịlà p0

= 20 - 27W/m2, và Ksd= 0,9

Chọn P0 = 20 W/m2 ,từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán chưa kể điều hòalà:

PTT = ksd.p0.F = 0,9.20.2000 = 45000 W = 36 kWTheo đầu bài ta có công suất điều hòalà 75 Kw,do vậy tổng công suấttính toán của tầng2 là : PT2 = 36 + 75 =111kW

- Công suất tính toán phản khỏng của tầng 2 là:

Từ tầng 3 đến tầng 20 của chung cư có mặt bằng giống nhau nên ta chỉ cần tính điển hình tầng 3 Tầng 3 có 10 căn hộ cao cấp, do đó để xác định được công suất tính toán 1 tầng, ta cần xác định được công suất của 1 căn hộ xong dựa vào đó ta có thể tính được công suất tính toán của toàn bộ 1 tầng và toàn bộ chung cư

1.3.3.1 Phụ tải tính toán của căn hộ

Theo đầu bài ta có diện tích của 1 căn hộ là : F = 18 + 2.15 + 10 + 2.6 = 70 m2

Dựa vào bảng 1.6 trang 229 sách giáo trình cung cấp điện của trường đại học côngnghiệp hà nội, ta có phụ tải sinh hoạt trung bình của căn hộ là p0 = 19 - 32 W/m2, và

Ksd= 0,8

Chọn P0 = 25W/m2,Từ đây ta có thể tính toán công suất tính toán tác dụng là :

1.3.4 Phụ tải tính toán cho cả khu căn hộ

Từ tầng 3 đến tầng 20 của tòa nhà có công năng giống nhau nên tính toáncông suất của tầng 3 chính là công suất điển hình của khu căn hộ

- Công suất tính toán tác dụng của phụ tải khu căn hộ là:

1.3.5 Phụ tải chiếu sán g khu vực hành lang và cầu thang:

 Theo đầu đề bài toán ta đã biết công suất chiếu sán g hành lang của tầngbằng 5% của một tầng :

* Công suất tính toán tác dụng của thang máy là:

PTM = PT.KNC.nTrong đó :

PT: công suất đặt của 1 thang máy

Tra tài liệu cung cấp điện ta có cos = 0,8

Với cos = 0,8 ta có sin = 0,6

1.4 - Xác định phụ tải của toàn bộ trung cư:

Công suất tính toán của chung cư là tổng công suất của phụ tải ưu tiên và không ưutiên

- Công suất tính toán tác dụng của chung cư là:

PTC = PT1 + PT2 + P3 20 + PHL + PCT + PTM = 321,1 kW

- Công suất tính toán phản khỏng của chung cư là:

1.5 - Dự báo phụ tải điện:

Chung cư là nơi sinh sống của những hộ dân có thu nhập vừa và ổn định, do đó trong tương lai sẽ phát triển thêm phụ tải để phục vụ nhu cầu cuộc sống ngày càng cao Vì vậy ta phải tính thêm phụ tải dự phòng cho phát triển

Lấy hệ số vượt trước K = 0,2

- Công suất dành cho dự phòng là:

Sdp = STC.K = 401,5 0,2 = 83,3 KVAVậy công suất tính toán toàn phần có tính đến dự phòng của đơn chung cư là:

STTA = PTC + jQTC + Pdp + jQdp = 481,8 KVA

Chương 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

2.1 : Các phương án cung cấp điện

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc công trình ta có thể đưa ra nhiều phương áncung cấp điện khác nhau Nhưng ta nhận thấy một phương án cung cấp điện đượccoi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu đặt ra sau đây:

- Vốn đầu tư xây dựng và phí tổn hàng năm thấp

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao

- An toàn tiện lợi cho vận hành và sửa chữa

Khi chúng ta cung cấp điện cho một khu nhà cao tầng thì phương án cungcấp điện bao gồm những vấn đề chính sau:

- Cấp điện áp

- Sơ đồ tuyến dây

- Vị trí đặt trạm biến áp

Đó là những vấn đề hết sức quan trọng bởi vì xác định đãng đắn và hợp lýnhững vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới vận hành, khai thác và phát huy hiệuquả của hệ thống cung cấp điện Vì vậy để xác định được phương án cung cấp

điện hợp lý nhất ta phải khảo sát toàn bộ mặt bằng thực địa của khu nhà cao tầng,các dữ liệu liên quan đến công việc thi công sau này Phải đưa ra các phương áncung cấp điện để chúng ta tiện so sán h và đưa ra một phương án tối ưu nhất để thicông.

- Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt TBA phải thoả mãn các yêu cầu; gần tâm phụ tải, thuận tiện choviệc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

2 Số lượng máy biến áp đặt trong các TBA được lựa chọn căn cứ vào yêucầu cung cấp điện cho phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt, chế độ làm việccủa phụ tải Trong mọi trường hợp TBA chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế vàthuận lợi cho vận hành Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II nên đặt 2 máybiến áp, hộ loại III có thể chỉ đặt 1 máy biến áp

Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất của khu nhà ta đưa ra các phương áncung cấp điện sau:

- Phương án 1:

+ Đặt một trạm biến áp với 1 máy biến áp cấp cho toàn bộ khu nhà chung

cư đồng thêi máy phát điện dự phòng cũng được đặt tại vị trí này để thuận tiệntrong công tác vận hành.Ta sẽ chọn phương án này vì phương án này thoả mãn cácđiều kiện như gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển lắp đặt, vận hành,sửa chữa, khi có sự cố xảy ra tại 1 máy biến áp hoặc máy phát sẽ không gây ảnhhưởng dễ sửa chữa.Vị trí đặt trạm biến áp sẽ gần tâm phụ tải và hợp lý về mỹ quan

- Phương án 2:

+ Lấy điện từ trạm biến áp rồi rẽ nhán h, mỗi nhán h có thể cấp điện cho 1 tầng haynhiều tầng, nếu cấp điện cho nhiều tầng bên trên sẽ được phừn thành nhiều nhán hnhá Sơ đồ được trình bầy như sau