1.3.1. Mục đích của việc xác định tâm phụ tải
Việc xác định phụ tải tính tải tính toán là nhiệm vụ quan trọng để xác định các thông số kỹ thuật cho dây, cáp, thiết bị đóng cắt cũng như lựa chọn tủ điện động lực.
Nhóm phụ tải tính toán cho tòa nhà được chia làm thành 3 nhóm chính:
Nhóm phụ tải không ưu tiên :
Chỉ cấp một nguồn chính là lưới : Đó là phụ tải căn hộ hoặc một phần của căn hộ
Nhóm phụ tải ưu tiên thường:
Được cấp bởi 2 nguồn chính và dự phòng chính là lưới và máy phát chính là phụ tải khu dịch vụ công cộng, trung tâm thương mại, văn phòng cho thuê,…
Nhóm phụ tải ưu tiên sự cố :
Được cấp bởi 2 nguồn chính cà dự phòng, sử dụng cáp chống cháy và chỉ hoạt động khi sự cố cháy nổ xảy ra. Đó là nhóm phụ tải bơm chữa cháy, đèn sự cố, quạt tăng áp hút khói, bơm chất thải
3 nhóm phụ tải này sẽ quyết định sơ đồ cấp điện tổng thể cho tòa nhà cũng quy định việc xác định phụ tải tính toán
1.3.2. Phương pháp triển khai tính toán
Có nhiều cách phân chia nhưng có lẽ cụ thể và rõ nhất phân chia theo cách như sau:
Xác định phụ tải tính toán cho thiết bị dùng điện (Đèn chiếu sáng, ti vi,tủ lạnh, bếp từ, lò vi sóng, bình nóng lạnh, điều hòa…)
Xác định phụ tải tính toán cho tủ điện (Tủ điện căn hộ, tủ điện tầng, tủ điện động cơ, tủ điện tổng)
Xác định phụ tải tính toán lựa chọn máy biến áp, máy phát
Hệ số đồng thời được xác định theo bảng 9 TCVN 9206-2012 Bảng 1-3 Bảng hệ số cảu phụ tải
Chức năng của mạch
Hệ số Kdt cos
Chiếu sáng 1 0,86
Máy sưởi và máy
lạnh 1 0,8 Ổ cắm 0,5 đến 0,8 0,8 Thang máy 1 0,6 Động cơ máy bơm 0,9 0,8
1.3.3. Tính toán phụ tải cho công trình
Công suất tính toán cho công trình khách sạn
Theo TCVN 9206-2012 đưa ra biểu thức tính chọn công suất của tòa nhà như sau:
PNO = Ppn + 0.9PĐL+PDV
Trong đó:
Ppn – Công suất tính toán của phụ tải khối phòng nghỉ;
PĐL – Công suất tính toán phụ tải động lực
PDV – Là phụ tải tính toán khối dịch vụ
Công suất tính toán phụ tải khối phòng nghỉ:
Trong đó:
n – Số phòng trong tòa nhà;
KS – Hệ số đồng thời của phụ tải khối phòng nghỉ bằng 0,78
Công suất phụ tải động lực được tính theo công thức:
PĐL = PTM + PBT + PĐH
Trong đó:
PTM – Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy;
PBT – Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió;
PĐH – Công suất tính toán của nhóm phụ tải điều hòa trung tâm.
Công trình sử dụng 2 máy bơm 7,5HP, cột áp h = 50m, lưu lượng Q=10m3/h và 1 bơm tăng áp 0,8HP
Sử dụng 31 quạt thông gió công suất 30W cho các nhà vệ sinh
Công suất nhóm phụ tải bơm nước, thông gió: Trong đó:
Kyc – Hệ số sử dụng lớn nhất nhóm phụ tải bơm nước, thông gió, được xác định theo bảng 5-TCVN 9206:2012)
n – Số động cơ
Pbti – Công suất điện định mức (kW) của động cơ thứ i.
kw
Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy:
Trong đó
– Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy;
– Công suất điện định mức (kW) của động cơ kéo thang máy thứ i;
- 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 lấy giá trị của =0,1;
- Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lý lịch thang máy thứ i nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị bằng
- Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy, với nhà ở xác định theo bảng 6 mục 5.6.2.2 TCVN 9206-2012
kW
Khi tính toán phụ tải tính toán tổng cho tòa nhà phần công suất các phụ tải bơm chữa cháy ,quạt tăng áp hút khói hành lang ,cầu thang ,thang máy chữa cháy sẽ bỏ qua vì nó chỉ tham gia trong quá trình xảy ra sự cháy không tham gia vào quá trình vận hành thường xuyên của tòa nhà.
Bảng 1-4 Bảng liệt kê phụ tải
BẢNG LIỆT KÊ CÔNG SUẤT PHỤ TẢI
STT LOẠI PHỤ TẢI SỐ LƯỢNG
CÔNG SUẤT Ptt(kW) cosα Khối căn hộ Phòng nghỉ A 5 5,2 0,83 Phòng nghỉ B 5 5,6 0,83 Phòng nghỉ C 5 4,5 0,83 Phòng nghỉ D 5 4,7 0,83 Phòng nghỉ E 5 4,9 0,83 Căn hộ tầng 7 1 20,8 0,84 Khối dịch vụ Tầng hầm 1 1,5 0,83 Tầng 1 1 11,2 0,85 Tầng thượng 1 3,6 0,85 Ổ cắm hành lang tầng 2,3,4,5,6 5 0,48 0,8 Đèn hành lang tầng 2,3,4,5,6 5 0,0375 0,86 Đèn cầu thang, cầu thang
thoát hiểm 17 0,015 0,86 điện nhẹ 1 5,6 0,9 Khối động lực Thang máy 1 6,05 0,6
Bơm cấp nước sinh hoạt 2 5,6 0,8
Bơm tăng áp 1 0,6 0,8
Quạt hút âm tường 31 0,03 0,8
PNO = PCH + 0.9PĐL+PDV
= 114 + 0,9 (6,05+7,155) + (1,5+11,2+3,6+0,48) =150 kW
Nhân công suất cho hệ số phát triển 1,1 = 165,6 kW
1.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP1.4.1. Tính chọn máy biến áp 1.4.1. Tính chọn máy biến áp
Tổng công suất tác dụng tòa nhà: Ptt = 165,6 kW
Hệ số công suất trung bình của tòa nhà : Cos φ =
Tổng công suất biểu kiến tòa nhà: S = = 202 KVA
Công suất máy biến áp phải thỏa mãn:
Sđm MBA ≥ Stòa nhà=202KVA
1.4.2. Chọn kiểu máy biến áp
Vì là đặt máy biến áp ngoài nhà nên chọn máy biến áp khô vì mục đích là đảm bảo an toàn.
Máy biến áp được chọn có các thông số sau: Chọn biến áp khô của hãng THIBIDI với các thông số như sau:
Công suất: 250 kVA
Điện áp định mức Uđm: 22/0,4 kV
Tổn hao không tải: 700 w
Tổn hao ngắn mạch ở 75 Pn=3250W
Dòng điện không tải: 2%
Điện áp ngắn mạch: 4%
1.4.3. Chọn vị trí lắp đặt
Chọn vị trí đặt máy biến áp theo TCVN 9206-2012 mục 6.1 – 6.2
Đối với nhà ở, bệnh viện, trường học:
Cho phép đặt TBA ở trong nhà nếu TBA sử dụng máy biến áp khô và phải đảm bảo mức ồn cho phép theo tiêu chuẩn TCXD 175 - 1990, không trái với quy định ở điều I.1.13 của quy phạm trang bị điện 11 TCN-18-2006.
Cấm đặt TBA kề sát các phòng ở, phòng bệnh nhân, phòng học và các phòng làm việc.
Đối với công trình công cộng khác:
Được đặt trạm biến áp ở trong nhà hoặc kề sát nhà nhưng phải đảm bảo mức ồn cho phép theo tiêu chuẩn TCXD 175 - 1990, không trái với quy định ở điều I.1.13 của 11 TCN-18-2006, TBA phải có tường ngăn cháy với phòng kề sát và có lối ra thông trực tiếp với không gian bên ngoài.
Trạm biến áp nên đặt ở tầng trệt và phải có lối thông trực tiếp ra đường phố theo yêu cầu phòng cháy. Trong trạm có thể đặt máy biến áp (MBA) có hệ thống làm mát bất kỳ
Do điều kiện diện tích nên máy biến áp sẽ được đặt ngoài nhà trên trụ.
1.4.4. Bố trí trạm biến áp
Nơi đặt thiết bị phân phối điện áp đến 1000V mà người quản lý của hộ tiêu thụ điện tới được không cho phép thông với nơi đặt thiết bị điện phân phối cao áp và máy biến áp mà phải có cửa đi riêng có khóa.
Sàn đặt máy biến áp phải có độ cao trên mức ngập lụt cao nhất của khu vực.
Không được bố trí gian máy biến áp và thiết bị phân phối tại:
Dưới những nơi ẩm ướt như: phòng tắm, khu vệ sinh, khu vực sản xuất ẩm ướt. Khi thật cần thiết mà bắt buộc phải bố trí tại những nơi này thì phải có biện pháp chống thấm.
Ngay bên dưới và trên các phòng tập trung trên 50 người trong thời gian quá 1 giờ. Yêu cầu này không áp dụng cho gian máy biến áp khô hoặc máy biến áp làm mát bằng chất không cháy.
Bố trí và lắp đặt máy biến áp cần tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn 11TCN - 20 – 2006 "Quy phạm trang bị điện" phần III trang bị phân phối và trạm biến áp.
1.5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN
1.5.1. Mục đích của việc thiết kế máy phát điện
Việc lựa chọn máy phát điện nhằm mục đích sử dụng khi trường hợp khi có sự cố mất điện mà trạm biến áp không thể cung cấp điện cho tòa nhà thì lúc này máy phát điện sẽ có nhiệm vụ phát điện.
Với độ ưa tiên của phụ tải của các phụ tải ta có thể tính toán và chọn công suất của máy phát.
Dựa vào bản phụ tải ta có được phụ tải tính toán cần để máy phát
Cung cấp 100% công suất cho toàn nhà qua hệ thống tự động đổi nguồn ATS.
1.5.2. Tính toán máy phát điện
Máy phát chạy full tải Trong đó:
PTTG – Công suất tính toán của nhóm phụ tải;
Kdp – Hệ số dự phòng máy phát điện, chọn Kdp=1,1
cosφ – Hệ số công suất máy phát điện, cosφ = 0,8
Ptt=165,6 kW = KVA
Chọn công suất biểu kiến máy phát điện: SđmG ≥ STTG
SđmG 222,1KVA
1.5.3. Chọn kiểu máy phát
Chọn máy phát điện 3 pha của hãng Denyo có thùng cách âm model SP-250KVA có thông số như sau:
Công suất định mức: 250 KVA
Công suất dự phòng: 280 KVA
Điện áp : 220/380 V
Tần số : 50 Hz
1.5.4. Lựa chọn vị trí lắp đặt
Thiết kế vị trí đặt, đi cáp điện máy phát điện:
Lắp nơi có độ cao tránh ngập nước
Lắp nơi thông thoáng
Tham khảo mục 6.1-6.2 TCVN 9206-2012
Tham khảo mục: I.1.13 TCN 18-2006
Đặt máy biến áp trong phòng kỹ thuật dưới tầng hầm
1.6. TÍNH TOÁN TỦ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS
1.6.1. ATS là gì?
Hệ thống tủ điện ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động khi điện lướt mất và ngược lại nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống khi bị mất pha, sụt áp,..
1.6.2. Quy trình hoạt động của hệ thống ATS
Hệ thống điện đang hoạt động khi có sự cố xảy ra mắt nguồn, quá áp, mất pha trên nguồn điện lưới thi ATS có nhiệm vụ .
Đầu tiên ngắt cung cấp nguồn điện lưới cho phụ tải
Kích hoạt hệ thống máy phát điện dự phòng ( thường là máy diesel )
Tính thời gian chuẩn để đóng nguồn điện cung cấp từ máy vào từng khu phụ tải một cách tuần tự .
Duy trì hoạt động ổn định của máy phát điện cho doanh nghiệp
Khi có điện trong nguồn điện lưới trở lại trong tình trạng ổn định , nhiệm vụ hệ thống ATS
Ngưng nguồn cung cấp điện từ máy phát khỏi phụ tải
Sau đó đóng nguồn điện từ điện lưới vào tải
Điều khiển dừng cho máy phát điện sau một thời gian vận hành chạy không tải.
1.6.3. Tính toán thiết kế
Bộ điều khiển ATS sẽ được tích hợp trong tủ điện tổng MDB
Dòng điện qua thiết bị đóng cắt tại tủ:
Chọn 2 MCCB cho tủ ATS : Iđm=400 A
Sử dụng bộ chuyển nguồn ATS 3 pha 400A của SOCOMEC
Điện áp : 3 pha 230V hoặc 3 pha 400V
Dòng điện : 400A
Số cực : 3 cực hoặc 4 cực
Tiêu chuẩn : IEC 60947-3, EN 60947-3, NBN EN 60947-3, BS EN 60947-3
1.7. TÍNH TOÁN TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG1.7.1. Bù công suất phản kháng là gì 1.7.1. Bù công suất phản kháng là gì
Trong lưới điện tồn tại 2 công suất:
Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải.
P = SCosφ.
Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như: động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp.
Q = SSinφ.
Công suất phản kháng không sinh ra công nhưng gây ra ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật như tổn thất công suất trên đường dây. Để đánh giá ảnh hưởng của công suất phản kháng đối với hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất cosφ.
Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất:
Cải thiện hệ số công suất cho phép sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn…đồng thời giảm tổn thất diện năng và sụt áp trong mạng điện, gia tăng khả năng mang tải.
Khi có 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 suất cos của mạch được nâng cao.
Giữa P, Q và góc có quan hệ như sau:
Bù công suất phản kháng giúp giảm tiền phạt
Tiền phạt hay còn gọi là tiền mua điện năng phản kháng. Đây là lợi ích thiết thực nhất của việc nâng cao hệ số công suất Cos .
1.7.2. Tính công suất bù
Tổng công suất tác dụng tính toán của công trình: Ptt = 170kW
Hệ số công suất trung bình Cos φ = Tgφ = 0.7
Hệ số công suất sau khi bù của công trình: Cosφ = 0.95 Tgφ = 0.33
Công thức tính bù công suất:
Qbù = Ptt x (tgφtrước bù – tgφsau bù) = 187 x (0.7 - 0.33) = 69 kVAR
Theo quyết định số 4218/QĐ-EVN đối với trạm biến áp 250 KVA ta sử dụng tụ bù 100 KVAr
Chọn tụ bù của hãng Mikcro có các thông số sau:
Kí hiệu: MKC-385250KT
Kiểu chế tạo :tụ bù khô 3 pha, 50 Hz, 380 [V]
Qo = 25 [kVAR]
Điện dung danh định : Cn=551,1 [uF]
Dòng điện định mức: Iđm 38[A]
Kích thước tụ bù: D x H= 116 X 275 [mm]
Số lượng tụ bù: n = => chọn 4 tụ
Chọn bộ điều khiển tụ bù của mikro
Setup bù điều khiển cấp 1 ủa bộ điều khiển là bù nền luôn đóng vào lưới . Bộ điều khiển sẽ so sánh trị số cos của phụ tải với các giá trị ngưỡng đóng và ngưỡng cắt được lập trình sẵn để tiến hành đóng hoặc cắt tụ bù.
Các cấp tụ bù được đóng/cắt theo thứ tự xoay vòng.
1.7.3. Vị trí lắp tủ tụ bù
Các tụ bù được bố trí trong 1 tủ bù đặt phía hạ áp của máy biến áp.
Bù hạ áp sẽ bù được phần công suất phản kháng do tổng trở của MBA
Làm tăng khả năng mang tải của MBA.
Bù làm giảm sụt áp
Lắp đặt ở phía hạ áp sẽ giảm được sụt áp cung cấp đến tải.
Các tụ bù được mắc vào thanh cái trong tủ bù. Các tụ bù 3 pha mắc song song với nhau. Trước các tụ bù đều được lắp đặt các MCCB và mắc với contactor để đóng ngắt khi có dòng điện lưới. Khi mất điện lưới và chuyển sang chế độ máy phát thì các tụ bù ngắt ra khỏi thanh cái của tủ điện chính.
1.7.4. Tính toán thiết bị bảo vệ tụ bù
Chọn MCCB cho 1 tụ bù
Chọn 4 MCCB 40A cho 4 tụ bù
Chọn MCCB bảo vệ cho tụ bù
Chọn MCCB 160A bảo vệ cho 4 tụ bù
Chọn 4 Contactor 40A điều khiển cho 4 tụ bù
1.8. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BẢO VỆ
37 Hình 1.19 Bồ điều khiển tụ bù
1.8.1. Lựa chọn thiết bị bảo vệ
Chọn CB thoả các điều kiện;
Trong đó
UđmCB: điện áp định mức của CB;
UđmLĐ: điện áp định mức của lưới điện.
IđmCB: dòng điện định mức của CB;
Itt: dòng điện tính toán.
IcđmCB: dòng cắt định mức của CB;
IN: dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua
Đối với thiết bị 1 pha :
(U=220V)
Đối với thiết bị 3 pha
(U=380V)
Cần nhân Itt cho hệ số an toàn 1,2