đề tài :THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Các thông số chính bao gồm: + Diện tích lô đất: 3182m2 + Tổng diện tích sàn xây dựng (không bao gồm hầm, tum): 6847m2 + Tổng diện tích sàn tầng hầm: m2 + Mật độ xây dựng : 37,39% + Hệ số sử dụng đất: 2,15 lần + Tầng cao: 9 tầng (1 hầm, 7 tầng làm việc, 1 tầng mái)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ HỌC PHẦN: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN MẠNG HẠ ÁP

BÀI TẬP LỚN – NHÓM 2 -Ω Ω Ω -

Sinh viên thực hiện : HÀ MINH ĐÔ - 191500295

NGUYỄN TÙNG DƯƠNG - 191500251 PHẠM TRỌNG ĐẠT - 191504442 PHẠM HÀ DUY - 191512804

PHẦN 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP

ĐIỆN Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công trình

1.1 Tên, vị trí dự án

- Dự án: Trụ sở bảo hiểm xã hội tỉnh Bình Dương

- Công trình: Trụ sở bảo hiểm xã hội tỉnh Bình Dương

- Vị trí : TT chính trị - Hành chính tỉnh Bình Dương

- Các thông số chính bao gồm:

+ Diện tích lô đất: 3182m2+ Tổng diện tích sàn xây dựng (không bao gồm hầm, tum): 6847m2+ Tổng diện tích sàn tầng hầm: m2

+ Mật độ xây dựng : 37,39%

+ Hệ số sử dụng đất: 2,15 lần+ Tầng cao: 9 tầng (1 hầm, 7 tầng làm việc, 1 tầng mái)

1.2 Các yêu cầu chung và tiêu chuẩn thiết kế

1.2.1 Các yêu cầu chung

Bất cứ một phương án hay dự án nào cũng phải thỏa mãn 4 yêu cầu cơ bản sauđây:

a Độ tin cậy cung cấp điện

Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ dùngđiện

- Hộ loại 1: Là những hộ rất quan trọng không được để mất điện, nếu xảy ramất điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng (như : sân bay ,đại sứ quán ,… )

- Hộ loại 2: Là những hộ mà khi xảy ra mất điện sẽ gây thua thiệt về kinh tếcũng quan trọng nhưng không quan trọng nhiều lắm như hộ loại 1 (như:khách sạn, trung tâm thương mại )

- Hộ loại 3: Là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khicần thiết (như : khu sinh hoạt đo thị ,nông thôn )

b Chất lượng điện

Chất lượng điện được thể hiện ở 2 tiêu chí đó là tần số (Hz) và điện áp (U) Mộtphương án có chất lượng điện tối đa đó là phương án đảm bảo về tần số và điện ápnằm trong giới hạn cho phép

Để đảm bảo cho các thiết bị dùng điện làm việc bình thường thì cần yêu cầu đặt

∆ A :Tổn thất điện năng trong 1 năm.

c : Giá điện tổn thất điện năng (đ/kWh)

d An toàn điện

An toàn điện là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết kế lắpđặt, vận hành công trình điện

1.2.2 Các tiêu chuẩn thiết kế

- QCVN 06:2010/BXD Quy chuẩn quốc gia về an toàn cháy cho nhà và côngtrình

- QCVN 09:2017/BXD về “Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệuquả”

- Quy phạm trang bị điện 2006

- TCVN 7114-1:2008 Ecgônômi - Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Trong nhà

- TCVN 7114-3:2008 Ecgônômi - Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 3: Yêu cầuchiếu sáng an toàn và bảo vệ tại những nơi làm việc ngoài nhà

TCVN 9207:2012 Đặt đường dẫn điện trong nhà và công trình công cộng Tiêu chuẩn thiết kế

TCXD 9206:2012 Đặt thiết bị trong nhà ở và công trình công cộng Tiêuchuẩn thiết kế

- TCVN 7447:2010 Hệ thống lắp điện hạ áp

- TCVN 9385:2012 Chống sét cho các công trình xây dựng - Hướng dẫn thiết

kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống

- TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩnthiết kế

Chương 2:Tính toán phụ tải điện và phương án

cung cấp điện2.1 Phương pháp tính toán phụ tải sinh hoạt

2.1.1 Phương pháp tính toán chiếu sáng

Dựa vào công trình đang thực hiện thiết kế thì thiết kế theo phương pháp tính toán suất phụ tải theo P0 (W/đơn vị tính toán) là phù hợp nhất vì đây là công trình dân dụng chủ yếu là các căn hộ không cần có độ chính xác cao, nhưng vẫn đảm bảo được nhu cầu chiếu sáng.

- Bước 1: Xác định suất phụ tải chiếu sáng po, chọn theo tiêu chuẩn QCVN 09/2017 BXD

- Bước 2: Xác định công suất tính toán theo công thức: P cs = po S (W/m2 )

- Bước 3: Lấy bóng đèn huỳnh quang có công suất đặt của đèn: P đ=40(W)

- Bước 4: Tính số bóng đèn huỳnh quang cần dùng: n = P cs

P đ

- Bước 5 : Dựa vào số bóng đèn huỳnh quang, tính tổng quang thông của phòng

- Bước 6 : Lựa chọn loại đèn bố trí trên thực tế

- Bước 7 : Tính số bóng đèn cần dùng Lấy tổng quang thông của phòng chia cho quang thông của loại đèn được chọn n=∑∅

Chọn Po = 40 W/m2

Chọn công suất 1 ổ cắm đơn : P 1oc = 300 (W)

Công suất bộ ổ cắm đôi : Pocđ = 2x 300(W)

Số lượng ổ cắm đôi là:n oc = P oc

P 1oc (bộ)

⇒P oc = n oc xP ocđ x K sd(kW)Trong đó: K sd = số ổ cắm tínhtoán số ổ cắmthực tế

Cách bố trí :

 Thường bố trí ở góc phòng, khoảng cách giữa các ổ cắm là 5m

 Bố trí ổ cắm thuận tiện cho sử dụng

 Đối với phòng có diện tích lớn phải bố trí thêm ổ cắm sàn

+ Bố trí cách mặt hoàn thiện 0,4m, trong nhà vệ sinh là 1,25m

2.1.3 Phương pháp tính toán điều hòa

Khi lắp đặt điều hòa, cần lựa chọn công suất điều hòa phù hợp với diện tích phòng Điều này sẽ giúp điều hòa hoạt động hiệu quả với khả năng làm mát tối đa, giúp tiết kiệm điện và tăng tuổi thọ cho thiết bị

Các dòng sản phẩm điều hòa đều áp dụng công thức tính chủ yếu phụ thuộc vào diện tích phòng hoặc thể tích khoảng không gian mà bạn muốn làm lạnh Chúng ta

có thể áp dụng công thức sau ( theo hướng dẫn của hãng DAIKIN):

(Dài x Rộng) x 600BTU

Trong đó: BTU chính là đơn vị đo nhiệt của Anh với chức năng dùng để đo công suất của các thiết bị giúp làm lạnh hay sưởi ấm

Ví dụ: 15m2 x 600 BTU = 9000 BTU (9000BTU=1HP hay 1 ngựa)

Áp dụng công thức trên có thể tính được công suất để chọn mua được loại máy phù hợp

Bảng 2.1: Bảng lựa chọn công suất điều hòa của hãng DAIKIN

2.1.4 Phương pháp lựa chọn thang máy.

-Thang máy 750kg có công suất động cơ lần lượt là 7.5kw và 4.3kw.-Công suất thang máy tải trọng 1000kg là 11kw

2.2 Tính toán phụ tải điện:

2.2.1 Tầng 4.

a.Mặt bằng tầng 4.

Ta có đèn huỳnh quang 40W có quang thông là 1520( lm)

 Tổng quang thông của phòng là : 1520 x 85 = 129200 (lm)

Ta chọn đèn LED Đèn LED panel 0.6x0.6m 40W

Đối với các phòng khác tính tương tự ( kết quả theo bảng excel)

Tổng công suất chiếu sáng của Tầng 4 là 4,908 (KW )

P ôc= N¿P đ¿k sd= 26 x 600 x (22/26) = 13200 (W)

Đối với các phòng khác tính tương tự ( Bảng exel)

Tổng công suất ổ cắm của Tầng 4:

P ôc =57(kW )

e Tính toán điều hòa.

Phòng sử dụng 1 điều hòa cho các phòng:

Phòng làm việc 1:

Theo diện tích phòng là : S= 255 (m2)

Công suất điều hòa tính toán:

Pđh=255x 600 = 153000 (BTU )Chọn điều hòa công suất 24000 BTU với công suất điện Pđh ~ 2.5kW

(Tương tự ta tính toán phụ tải các phòng khác kết quả trong bảng excel )

Tổng công suất điều hòa của căn hộ A1:

P dh =2,5 x7 x 3+2,2 x2+2,2+0,9=60(kW )

f.Quạt thông gió.

Tầng 4 sử dụng 2 quạt thông gió cho 2 nhà vệ sinh:

2.2.2 Tính toán phần động lực

a Tính toán thang máy

Theo bản vẽ kiến trúc xây dựng ta sử dụng thang máy cho tòa nhà với thông số :

Bảng Công suất định mức của thang máy Thang máy Tải trọng( kg) P đm (KW) Số lượng

P TM=K yc.∑

i=1

n

P¿.√P vi + P gi

P TM- Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy

P¿- Công suất điện định mức của động cơ kéo thang máy thứ i

P gi- Công suất tiêu thụ của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ i, nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị P gi=0,1P¿

P vi- Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị của P vi= 1

K yc- Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy, với nhà ở K yc=1 (Theo bảng 6 – TCVN 9206 -2012 )

Công suất tác dụng tính toán của nhóm phụ tải thang máy :

P ttTM= (1x2x15x√1 + 0,1x15) = 31,5 (KW)Công suất tính toán phản kháng của thang máy là:

Tra PL1.2 TL1 chọn cos = 0,6  tag = 0,75

Vậy QTM = 31,5 x 0,75= 23,625(KVAr)

b Tính toán máy bơm

* Tính toán khối công tình :

Tiêu chuẩn dùng nước 1 người 1 ngày là q = 200L/ngày đêm

(Bảng 2.1 TCXDVN 33:2006)

Tổng số người sống căn hộ : 200 người

QSH = 200x 200 = 40000 L = 40 m3

Tổng lưu lượng nước cấp cho khối căn hộ:

QCH = 1,1 x QSH = 1,1 x 40 = 44 m3

(Với hệ số 1,1 là hệ số dự phòng thêm 10%)

* Khối tầng dịch vụ, để xe ta lấy bằng 5% lưu lượng nước cấp cho khối căn hộ

Tổng nhu cầu dùng nước trong một ngày: 44+2.2 = 46.2 m3/ngày

Tính toán máy bơm cấp nước sinh hoạt :

Lưu lượng máy bơm tính toán khi máy bơm hoạt động tự động được lấy bằnglượng nước sinh hoạt giờ lớn nhất

Lưu lượng giờ lớn nhất tính theo công thức:

max = max x max

max: hệ số kể đến mức độ tiện nghi của công trình

max: hệ số kể đến số dân trong khu dân cư

(max, maxl ấy theo TCVN 33-2006)

Ta sử dụng 1 máy bơm hoạt động và 1 máy bơm dự phòng có thông số như sau:

Máy bơm nước trục đứng MODEL CM40 - 200A dùng nguồn 3 pha 380V,Pđm= 7,5KW, cột áp H= 40(m), lưu lượng Q=42 (m3/h)

Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước theo TCVN 9206

P b=K yc.∑

i=1

n

P bi

Bơm nước sinh hoạt: sử dụng 1 bơm

Công suất tính toán của bơm nước sinh hoạt là:

Pb = 7.5 (kW) và có 1 bơm (n= 1),

Kyc = 1 (Tra bảng 5 TCVN9206_2012)

Psh =Kyc x n x Pb= 1.1.7,5= 7,5 (KW)

Công suất tính toán phản kháng của bơm nước sinh hoạt là:

Qsh = Psh x tag (Tra PL1.2 TL1 chọn cos = 0,7  tag = 1,02)

Qsh = 7,5 1,02 =7,65 (KVAr)

Bơm nước thải: sử dụng 3 bơm ( bố trí trên mặt bằng)

Công suất đặt của mỗi bơm: Pđ = 0,75 kW; Số lượng: n = 3; Kyc = 0,9 (Tra bảng 5TCVN9206_2012)

Công suất tính toán tác dụng: P ttnt = n.K yc P đ = 3.0,9.0,75 = 2,025 (kW)

2.3 Phương án cấp điện cho công trình

Đối với hộ tiêu thụ loại 2, điện được cấp từ 1 nguồn  đường dây lộ đơn  trạmbiến áp 1 máy hệ thống 1 thanh góp + máy phát điện dự phòng

Công suất máy biến áp đối với hộ tiêu thụ loại 2 được chọn theo công thức sau :

+ Với trạm 1 máy: S BA ≥ S tt (KVA)

+ Với trạm 2 máy: S BA ≥ S tt

2 (KVA)

2.3.1 Phương án cấp điện cho công trình.

Căn cứ vào công suất tính toán, ta có thể chọn số lượng và dung lượng máy biến ápcho trạm biến áp theo các phương án sau:

- Phương án 1: Sử dụng 1 MBA 2000KVA

- Phương án 2: dùng 2 máy, mỗi máy 1000 KVA

+ Máy 1 cấp điện cho tầng 3 đến tầng 7

+ Máy 2 cấp điện cho các tủ điện tầng từ tầng hầm, tầng 1, tầng 2, tầng kỹthuật , tầng áp mái, cấp điện bơm cứu hỏa, bơm sinh hoạt, bơm nước thải,quạt thông gió, nguồn chờ điều hòa khu trung tâm thương mại, thang máy, tủđiện chiếu sáng sự cố chung

Tra bảng PL6 Giáo trình Cung cấp điện TS Ngô Hồng Quang

Bảng 2.12 :Thông số máy biến áp.

S đm ( kVA) U đm ( kV ) ∆P o ( W ) ∆P N ( W ) U N % I o %

Phương án 1: MBA 1x2000KVA

Bảng 2.13 Tổn thất khi dùng 1 máy biến áp 2000KVA

Phương án 2: 2MBA (2x1000)KVA

Bảng 2.14 Tổn thất khi dùng 2 máy biến áp 1000KVA

Bảng 2.15 So sánh chi phí 2 phương án.

∆A B (KWh) Giá MBA(Đ) Z c (đ)

Phương án 2 100724 2x450,000,000 100.724 000

- Qua tính toán, ta thấy phương án 1 có chi phí máy móc và tổn thất điện năng

ít hơn phương án 2, vì vậy sử dụng phương án 1 làm phương án cấp điện cho tòanhà

Nguồn điện dự phòng: công trình được cấp điện dự phòng bằng các máy phát điện dầu Diesel, các máy phát điện làm việc theo chế độ tự khởi động và đóng điện khi mất điện lưới thông qua bộ chuyển nguồn tự động ATS.

Chương 3: Thiết kế trạm biến áp phân phối

3.1 Tủ trung thế 12kV

- Tủ trung thế : Loại 12kV-630A-20kA/3s 2 ngăn, cách điện khí SF6 bao gồm:

+01 ngăn cầu dao phụ tải lộ đi: 12kV-630A-20kA/3s.

+ 01 ngăn cầu dao phụ tải lộ đến: 12kV-630A-20kA/3s

Thông số kỹ thuật chung:

- Điện áp định mức : 12 KV

- Tần số định mức : 50 Hz

- Điện áp cách điện BIL : 125 kV

- Độ bền điện áp tần số công nghiệp trong 1 phút

+ Cách điện : 50 kV

+ Cách ly : 60 kV

- Thanh cái bằng đồng: Loại 3 pha, được bọc cách điện bằng epoxy resinhoặc Silicon rubber

- Dòng định mức của thanh cái : 630A, 200A

- Dòng điện ngắn mạch chịu đựng : 20 kA/3s

- Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch đỉnh : 50 kA

- Cấp bảo vệ : IP65(cho thùng chứa thiết bị), IP 2X(cho vỏ tủ và ngăn cáp)

3.2 Cáp trung thế

3.2.1 Lựa chọn và kiểm tra cáp trung áp

- Lựa chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện: Phương pháp chọn tiếtdiện dây J kt áp dụng với lưới điện trung áp trở lên (22kV) Bởi vì trên lưới nàykhông có thiết bị sử dụng điện trực tiếp nên vấn đề điện áp không cấp bách, nếuchọn dây theo J kt sẽ có lợi về kinh tế, nghĩa là chi phí tính toán hàng năm thấp nhất

Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp, nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian

sử dụng công suất lớn, cũng được chọn theo J kt

Chọn tiết diện cáp theo điều kiện mật độ dòng kinh tế:

Bảng Thông số kỹ thuật cáp trung áp 35mm2 do FUKUKAWA chế tạo

Tiết diện

(mm 2 )

Đường kínhngoàicùng(mm)

Trọnglượng(kg/km)

r o ở 20 0 C (Ω/km)

x o với 50 kg (Ω/km)

Tiết diện cáp trung áp ta dùng sẽ là CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 24KV- (4x 35)

mm2 do hãng FUKUKAWA chế tạo (Tra ở PL23 Giáo trình Cung cấp điện - Ngô Hồng Quang)

3.3 Lựa chọn MBA

Phương án lựa chọn trạm biến áp :

Công suất máy biến áp được chọn theo công thức sau :

+ Với trạm 1 máy: S BA ≥ S tt (KVA) + Với trạm 2 máy: S BA ≥ S tt

2 (KVA)Kết quả chọn 01 máy biến áp 2000 kVA cho tòa nhà

Lắp đặt 01 máy biến áp 2000kVA-22/0,4kV có các thông số kỹ thuật như sau:

+ Kiểu máy biến áp: Dầu Diesel

+ Tổ đấu dây: Dyn-11

+ Tổn hao không tải: 2500

3.4 Tính toán, kiểm tra ngắn mạch trung áp

Để lựa chọn, kiểm tra dây dẫn và các khí cụ điện ta cần tính toán điểm ngắnmạch N1- điểm ngắn mạch phía cao áp của trạm biến áp nhà máy để kiểm tra cáp

và thiết bị cao áp của trạm Điện kháng của hệ thống được tính theo công thưc sau:

XHT = (Ω)

Trong đó : SN – công suất cắt của máy cắt kVA.với SN =1,73 Icdm*Ucdm, căn cứvào máy cắt của liên xô cũ.ta lấy SN =250

Utb – điện áp trung bình đường dây (Kv)

Do ngắn mạch ở xa nguồn nên dòng ngắn mạch siêu quá độ I” bằng dòng điệnngắn mạch ổn định I∞ nên có thể viết:

Sơ đồ tính toán ngắn mạch và sơ đồ thay thế:

Hình Sơ đồ tính toán ngắn mạch trung áp và sơ đồ thay thế

- Điện áp trung bình của lưới điện:

0,524 ( Ω/km) và xo = 0,13( Ω/km) nên ta có :

- Tổng trở tính toán:

Z = R + j.X = 0,524.5+ j.0,13.5 =2.62+ 0,65.j (Ω)

- Do khoảng cách từ Tủ hạ thế đến MBA 1 không lớn nên ta có thể bỏ qua.

- Bỏ qua tổng trở của cầu chì tự rơi và chống sét van

Dòng ngắn mạch tại đi Dòng1:

I N 1= U tb

√3.Z❑= 23,1√3.√ ¿¿¿

Dòng điện xung kích: ixk = 1,8.√2 IN = 1,8.√2 3,495 =8,89 (kA)

Điều kiện ổn định nhiệt của tiết diện cáp: F ôdn ≥ α I N √t

Với cáp ở công trình được sử dụng là cáp đồng nên α=6;t qd=t c= 1

F= 35 mm2 ¿6.3,495.√1=20,97 mm2

Vậy chọn cáp là phù hợp với độ ổn định nhiệt

3.5 Lựa chọn và kiểm tra dao cắt phụ tải

3.5.1 Dao cắt phụ tải

Hình Dao cắt phụ tải

Dao cách ly là thiết bị cơ khí tạo ra khoảng hở cách điện để cô lập thiết bị theo tiêu

Dao cách ly có thiết bị chỉ thị vị trí các cực. Chỉ thị vị trí này phải được liên kếtchặt chẽ, tin cậy an toàn với bộ truyền động, hiện lên "Open" tại vị trí "OFF", khitất cả các tiếp điểm ở khoảng cách mở, và phải được kiểm tra qua qua thử nghiệm.Cũng theo tiêu chuẩn IEC 60947-3, dao cách ly chỉ được vận hành trong trạng tháikhông có dòng điện (không áp hoặc không dòng) hoặc đẳng thế (không có sự khácbiệt điện áp đáng kể giữathiết bị đầu cuối của mỗi cực)

3.5.2 Lựa chọn máy cắt trung thế

Bảng Điều kiện lựa chọn máy cắt trung thế Các điều kiện chọn và kiểm

tra

Điều kiện

Kiểm tra máy cắt:

Bảng Điều kiện kiểm tra máy cắt

Hình 3.3: Máy cắt trung thế

3.6 Tiếp địa trạm biến áp

Ta có điện trở suất của đất ρ=10(Ω/cm),hệ số mùa kmax = 1,5, điện trở nối đất đốivới trạm biến áp có Uđm = 0,4(kV) là Ryc ≤ 4Ω

Các điều kiện chọn và kiểm