đồ án nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư cao tầng castle plaza gồm tổ hợp khu nhà ở - văn phòng - dịch vụ cao cấp tại số 136 hồ tùng mậu, thị trấn cầu diễn hà nội

Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cầnphải thiết kế một hệ thống cung cấp điện đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, antoàn, tin cậy và phù hợp với mức độ sử dụng.. Khi xâydựng một khu công nghi

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế hội nhập qúa trình công nghiệp hóa hiện đạihóa được phát triển rất mạnh mẽ Trong những năm gần đây nước ta đã đạtđược rất nhiều các thành tựu to lớn, tiền đề cơ bản để đưa đất nước bước vàothời kì mới thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa Trong quá trình đó thìngành điện đã đóng một vai trò hết sức quan trọng, là then chốt, là điều kiệnkhông thể thiếu của ngành sản xuất công nghiệp Ngoài sự phát triển mạnh

mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân càng được nâng cao, nhucầu sử dụng điện của các ngành công nông nghiệp và dịch vụ tăng lên khôngngừng theo từng năm, nhu cầu đó không chỉ đòi hỏi về số lượng mà còn phảiđảm bảo chất lượng điện năng Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cầnphải thiết kế một hệ thống cung cấp điện đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, antoàn, tin cậy và phù hợp với mức độ sử dụng Do đó đồ án thiết kế hệ thốngcung cấp điện là yêu cầu bắt b uộc với sinh viên ngành hệ thống điện

Đồ án: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư caotầng Castle Plaza gồm tổ hợp Khu nhà ở - Văn phòng - Dịch vụ cao cấp tại

số 136 Hồ Tùng Mậu, thị trấn Cầu Diễn, huyện Từ Liêm, Hà Nội” là mộtbước làm quen của sinh viên ngành hệ thống điện về lĩnh vực thiết kế cungcấp điện vì nó là một đề tài mới và còn khá nhiều vấn đề phức tạp trong quátrình thiết kế Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy VũHải Thuận, đến nay, về cơ bản em đã hoàn thành nội dung đồ án môn họcnày Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rấtmong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được hoànthiện hơn Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm

vụ công tác sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Hải Thuận đã giúp em hoànthành đồ án này.

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về cung cấp điện

1.1.1.Sơ lược

Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước, nghành công nghiệpđiện luôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng ngày nay điện năng trở thànhdạng năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực Khi xâydựng một khu công nghiệp mới, một nhà máy mới, một khu dân cư mới thìviệc đầu tiên phải tính 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 hoá hiện đại hoá, nghành công nghiệpnước ta đang ngày một khởi sắn,các tòa nhà chung cư và cao tầng khôngngừng được xây dựng Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấpđiện được thiết kế và xây dựng Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó cùng vớinhững kiến thức đã học tại khoa Kĩ Thuật Điên - Trường Đại Học NôngNghiệp Hà Nội,em đã nhận được đề tài thiết kế đồ án môn học:Thiết kế hệthống cung cấp điện cho tòa nhà chung cư cao tầng

1.1 Giới thiệu về đối tượng cung cấp điện

Thủ đô Hà Nội là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa lớn nhất của miền Bắc nói riêng và của cả nước nói chung, do đó tốc độ đô thị hóa cao, dân số ngày một tăng nhanh nên nhu cầu về nhà ở, đi lại, sinh hoạt của người dân càng trở nên quan trọng Trên xu hướng

đó, việc xây dựng khu đô thị, khu thương mại, tòa nhà chung cư, khách sạn, được nhà nước ta triển khai một cách có hệ thống và nhanh chóng hoàn thành để đưa vào sử dụng

Toàn nhà chung cư cao tầngCastle Plaza gồm tổ hợp Khu nhà ở - Vănphòng - Dịch vụ cao cấp có tổng diện tích ha tại số 136 Hồ Tùng Mậu, thị trấn Cầu Diễn, huyện Từ Liêm, Hà Nội do Công ty TNHH Thương mại -

Quảng cáo - Xây dựng - Địa ốc Việt Hân làm chủ đầu tư.

Phía Bắc là đường giao thông và giáp khu đất dự án Công ty cổ phần Xây dựng số 7-VINACONEX 7 thực hiện; phía Nam giáp khu đất cơ quan Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Đầu tư và phát triển Nông nghiệp

Hà Nội; phía Đông giáp đường quy hoạch, Nghĩa trang Mai Dịch và công viên hồ điều hòa Mai Dịch; phía Tây giáp khu dân cư hiện có

từ cốt tới mái là 63 m,bao gồm 19 tầng nổi trong đó có chung khối đế cao 2 tầng ,2 tầng hầm,1 tầng lửng với diện tích xây dựng khoảng 3600 m2

- 2Tầng hầm : bao gồm các khu để xe,các phòng kĩ thuật,phòng tủ

điện,phòng rác

- Tầng 1 và tầng lửng : có diện tích như nhau sử dụng làm siêu thị

- Tầng 2 : sử dụng làm các căn hộ và khu dịch vụ cà phê ngoài trời

- Phụ tải phong phú, đa dạng (điện áp, công suất, số pha, …)

- Phụ tải tập trung trong không gian hẹp, mật độ phụ tải tương đối cao

- Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng (ắc quy, máy phát, …)

- Không gian lắp đặt bị hạn chế nên phải bố trí hợp lý đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu về mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng

- Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng

1.2.2 Phân loại hộ tiêu thụ điện trong tòa nhà cao tầng hỗn hợp:

Hệ thống cung cấp điện cho toà nhà phải đáp ứng đầy đủ các nhu cầu

điện năng và phải bảo đảm độ tin cậy về cấp điện cho từng loại hộ dùng điện

cụ thể

Độ tin cậy liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào hộ tiêu thụ Vì vậy ta cần phải phân loại các hộ tiêu thụ Trong tòa nhà cao tầng phụ tải rất đa dạngnhư: thang máy, bơm cứu hỏa, bơm nước sinh hoạt, các thiết bị chiếusáng sinh hoạt, chiếu sáng sự cố, các thiết bị dân dụng như: điều hòa, quạt thông gió, quạt treo tường, quạt trần, bếp điện, bàn là, bình nóng lạnh, lò vi sóng, tủ lạnh, máy giặt, ti vi

Căn cứ vào các phụ tải trên có thể phân loại các hộ tiêu thụ theo các tiêu chí sau:

- Hộ loại 1: Là thiết bị chiếu sáng sự cố những nơi tập trung đông

người như các sảnh chờ, hành lang công cộng,cầu thang thoát hiểm,các phòng kỹ thuật, tầng kỹ thuật, phòng sơ cứu, phòng phát thanh, phòng thông tin liên lạc

Yêu cầu: phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, thời gian mất điện không được quá thời gian để thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phòng Trong đồ

án dự định sử dụng các bộ đèn có ắcquy lưu làm thiết bị chiếu sáng sự

cố an toàn (thoát hiểm)

- Hộ loại 2: gồm nguồn cấp cho hệ thống thang máy, hệ thống phòng

cháy chữa cháy, các khu vực kinh doanh nhà hàng ăn uống, cửa hàng bán đồtiêu dùng, các khu vực bãi để xe dưới tầng hầm Đây là các phụ tải ưu tiên Yêu cầu: Phải đảm bảo cấp điện liên tục, thời gian mất điện không quá thời gian cần thiết để đóng nguồn điện dự phòng Trạm phát điện dự phòng ở trạng thái dự phòng nguội, được tự động khởi động và mang tải sau khi mất điện lưới

- Hộ loại 3: gồm những hộ dùng điện còn lại (hệ thống điều hoà không khí,

khu vực các căn hộ gia đình, …)

Yêu cầu: Thời gian mất điện cho phép không quá 12 giờ, không yêu cầu

có nguồn dự phòng

Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hoàn toàn cứng nhắc mà còn tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của hộ tiêu thụ được xét đối với các hộ tiêu thụ còn lại Mặt khác trong một nhà máy, một cơ sở dịch vụ, khu dân cư có nhiều loại hộ tiêu thụ xen kẽ nhau Vì vậy khi thiết kế hệ thống cung cấp điện phải khảo sát kỹ lưỡng đối tượng được cấp điện, nhằm đảm bảo việc cung cấp điện an toàn, tin cậy và linh hoạt

1.2.3 Những yêu cầu cấp điện cho nhà chung cư

Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn được các yêu cầu sau:

a) Độ tin cậy cung cấp điện:

Là khả năng cung cấp điện liên tục cho các thiết bị điện, ở đây độ tin cậy tùy thuộc vào tính chất quan trọng của các loại thiết bị cần phải hoạt động liên tục khi nguồn điện lưới bị mất, đảm bảo an toàn cho hoạt động của mọi thiết bị trong toà nhà như động cơ thang máy, thang cuốn, bơm nước, đèn chiếu sáng sự cố, …

Người thiết kế cần có phương án cung cấp điện cho tòa nhà khi không

có điện lưới, đảm bảo tòa nhà phải được cấp điện bằng 2 nguồn Ngoài độ tin cậy cấp điện, cần đặc biệt chú ý đến vấn đề an toàn, phòng chống cháy

nổ

b) Chất lượng điện năng:

Chất lượng điện rất quan trọng đối với những công trình có quy mô lớn, nhất là những tòa nhà cao cấp đa chức năng,

Chất lượng điện năng được đánh giá qua hai chỉ tiêu: Tần số f và điện

áp U

- Tần số: Do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Chỉ

có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế

độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện

- Điện áp: Là vấn đề cần phải quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành và tuổi thọ của thiết bị Vì vậy phải luôn đảm bảo độ lệch điện

áp nằm trong phạm vi ± 5% Uđm

c) An toàn cung cấp điện:

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị điện phải được chọn đúng tính năng sử dụng, đúng chủngloại, đúng công suất phù hợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc

Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến

độ an toàn cung cấp điện

Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng Những cán bộ kỹ thuật quản lí vận hành hệ thống và người sử dụng đều cần phải có ý thức chấp hành những quy định, những quy tắc vận hành

và sử dụng điện an toàn

d) Tính kinh tế cao:

Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án, các phương

án thường có những ưu và khuyết điểm riêng, có thể lợi về kinh tế nhưng xét

về kỹ thuật thì không được tốt Chỉ tiêu kinh tế được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo

Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá thông qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư

Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải bằng cách tính toán và so sánh tỷ mỉ giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu

Ngoài các yêu cầu trên, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến các yêu cầu khác như: thuận tiện cho công tác vận hành và sửa chữa, có điềukiện thuận lợi cho yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn được thời gianxây dựng, v.v

1.2.4 Một số vấn đề chung khi thiết kế cung cấp điện:

a) Các bước thực hiện thiết kế cung cấp điện:

Bước 1: Thu thập dữ liệu ban đầu

- Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện

- Đặc điểm quá trình công nghệ hay công năng của công trình sẽ được cung cấp điện

- Dữ liệu về nguồn điện: công suất nguồn, hướng cấp điện, khoảng cách đến hộ tiêu thụ

- Dữ liệu về phụ tải: công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ

Bước 2: Xác định phụ tải tính toán

- Danh mục các thiết bị điện

- Tính phụ tải động lực

- Tính phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải tính toán của toàn bộ công trình

Bước 3: Tính chọn trạm biến áp, trạm phân phối

- Dung lượng, số lượng, vị trí của trạm biến áp, trạm phân phối

- Số lượng, vị trí của tủ phân phối, tủ động lực ở mạng hạ áp

Bước 4: Xác định phương án cung cấp điện

- Sơ đồ đi dây và sơ đồ nguyên lý cấp điện mạng cao áp;

- Sơ đồ đi dây và sơ đồ nguyên lý cấp điện mạng hạ áp

- Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp, trạm phân phối

Bước 5: Tính toán ngắn mạch

- Tính toán ngắn mạch trong mạng cao áp

- Tính toán ngắn mạch trong mạng hạ áp

Bước 6: Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện

- Lựa chọn máy biến áp

- Lựa chọn và kiểm tra tiết diện dây dẫn, cáp

- Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện cao áp

- Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện hạ áp

Bước 7: Tính toán nối đất, chống sét

- Tính toán nối đất chống sét cho trạm biến áp

- Tính toán chống sét cho đường dây cao áp

- Tính toán nối đất trung điểm của máy biến áp hạ áp

- Tính toán nối đất lặp lại dây trung tính

Bước 8: Tính toán tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos 

- Các phương pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos tự 

nhiên

- Phương pháp bù bằng tụ điện: xác định dung lượng bù, phân phối tụ điện bù trong mạng cao áp và hạ áp

Bước 9: Bảo vệ rơle và tự động hoá

- Bảo vệ rơle cho máy biến áp, đường dây cao áp, các thiết bị điện có

công suất lớn, quan trọng

- Các biện pháp tự động hóa: tự động đóng lặp lại, đóng dự phòng

- Các biện pháp thông tin điều khiển

Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện

- Bảng thống kê các dữ liệu ban đầu

- Bản vẽ mặt bằng công trình và phân bố phụ tải

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý cung cấp điện mạng cao áp, mạng hạ áp, mạng chiếu sáng

- Bản vẽ mặt bằng và sơ đồ đi dây của mạng cao áp, mạng hạ áp, mạng chiếu sáng

- Bản vẽ chi tiết các bộ phận như bảo vệ rơle, đo lường, tự động hóa, nối đất, thiết bị chống sét

b) Về đảm bảo nguồn điện:

Do phụ tải của các tòa nhà tương đối lớn (lên đến cỡ hàng MVA) nên nguồn cấp từ lưới điện quốc gia thường là nguồn trung áp 22kV lộ kép và được chuyển đổi xuống điện áp 0,4kV cấp điện cho các tủ điện hạ áptổng của tòa nhà Đường cáp cung cấp điện từ cột đường dây trên không (điểm đấu điện) đến trạm biến áp thường dùng cáp ngầm khô XLPE/PVC có đặc tính chống thấm dọc Trước khi cung cấp điện cho toà nhà, từ trạm biến áp nguồn điện được đưa đến các tủ hạ áp tổng, các tủ này

có hệ thống đóng cắt và bảo vệ quá tải, ngắn mạch …Để đảm bảo độ tin cậy

cung cấp điện cho tòa nhà, thường dùng trạm tối thiểu có 2 máy biến áp 22/0,4kV đặt trong tầng hầm của tòa nhà và được thiết kế đảm bảo an toàn

về các lĩnh vực kỹ thuật như PCCC, an toàn điện … Khí cụ thao tác bảo vệ ngắn mạch cho mỗi máy sử dụng dao cách ly, máy cắt chân không điện áp

24 kV

Trong trường hợp mất điện lưới, để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho một số phụ tải quan trọng như: hệ thống điện chiếu sáng làm việc cho khu

c) Về bố trí kết cấu mạng phân phối điện:

Để đảm bảo tính mỹ quan cho toà nhà và của cả khu chung cư, thường chọn phương án đi dây từ lưới trung áp đến máy biến áp ở tầng hầm là dạng cáp đặt ngầm trong đất

Từ đầu ra máy biến áp có các đường cáp dẫn đến các tủ hạ áp chính,

tuyến cáp này có thể đặt ngầm trong đất hoặc đặt trên hệ thống các khay cáp

Từ các tủ này sẽ có các xuất tuyến dẫn đến các tủ tầng (tủ trung gian) để phân phối điện đến các tầng theo thứ tự từ thấp lên cao

Từ hệ thống tủ điện phân phối chính, các xuất tuyến cấp nguồn cho các tầng thường đi theo hệ thống khay cáp, thang cáp đặt trong hộp kỹ thuật (bám theo mặt tường và trần) và các máng cáp đi kín dưới sàn nhà đưa điện cấp cho các tủ tầng nằm trên một trục đứng

Mỗi tầng được cấp điện từ các tủ phân phối trung gian riêng của tầng

vàđược đặt trong các buồng kỹ thuật điện Các tủ này có kết cấu kiểu đặt đứng trên sàn nhà, áp sát vào tường hoặc loại bảng điện treo tường (đặt nổi hoặc âm tường) Cáp và dây dẫn đến bảng điện, công tắc, thiết bị, ổ cắm được đặt bên trong ống nhựa cứng PVC có đặc tính chống cháy đặt chìm trong tường, sàn hoặc trần giả

Các bảng điện tầng dùng tủ đặt đứng hoặc bảng điện treo tường, vỏ tôn sơn tỉnh điện bắt nổi hoặc âm tường, thiết bị đóng cắt dùng áptômát vỏ đúc(MCCB) 1 pha hoặc 3 pha có móc bảo vệ từ và nhiệt Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng nên có các thiết bị phát hiện dòng rò (RCD) lắp ở đầu tuyến dây cấp nguồn cho cả dây pha và trung tính

Hệ thống nối đất đến các bảng điện tầng, các thiết bị động lực, dùng cáp ruột đồng một lõi vỏ cách điện PVC làm dây nối đất; các mạch động lực nhưcác ổ cắm đặt chờ bếp, máy lạnh đều có dây nối đất đi kèm nối về vỏ bảng điện tầng

Trong mỗi khu văn phòng, căn hộ bố trí một tủ phân phối điện, trong đó lắp đặt các áptômat tổng, áptômat phân đoạn, áptômat nhánh có thông số phù hợp để bảo vệ và phân phối điện đến các thiết bị dùng điện Dây dẫn điện đi

trong nhà dùng dây lõi đồng, cách điện PVC đi theo máng cáp và được luồn trong ống nhựa cứng chôn ngầm trong tường, trần hoặc đi trên trần giả Mỗi khu vực sử dụng điện trong công trình tùy theo chức năng sử dụng được bố trí các công tơ đo đếm điện riêng để tiện tính toán, đánh giá việc sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả Các khu vực công cộng của tòa nhà được cấp điện từ tủ điện tổng cũng có thể bố trí công tơ đo đếm riêng Các đồng

hồ đo đếm điện năng thường có cấp chính xác cấp 1

Đường cáp và dây cáp điện trong công trình sử dụng cáp có từ ba đến năm lõi, có nhiều lớp cách điện, bảo vệ rất an toàn Riêng tuyến cáp cấp điệncho bơm cứu hỏa và thang máy cứu hoả thường bố trí đi trong tuyến cápriêng bằng cáp có đặc tính chống cháy

\

CHƯƠNG II : PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.1 Định nghĩa về phụ tải tính toán :

Việc xác định phụ tải tính toán giúp ta xác định được tiết diện dây dẫn(Sdd) đến từng tủ động lực, cũng như đến từng thiết bị, giúp ta có số lượngcũng như công suất máy biến áp của phân xưởng, ta chọn các thiết bị bảo vệcho từng thiết bị, cho từng tủ động lực, cho tủ phân phối

Để tính toán thiết kế điện, trước hết cần xác định nhu cầu tải thực tế lớnnhất Nếu chỉ dựa vào việc cộng số học của tổng tải trên lưới, điều này sẽ dẫn đếnkhông kinh tế Mục đích của chương này là chỉ ra cách gán các giá trị hệ sốđồng thời và hệ số sử dụng trong việc tính toán phụ tải hiện hữu và thiết kế.Các hệ số đồng thời tính đến sự vận hành không đồng thời của các thiết bịtrong nhóm Còn hệ số sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải.Các giá trị của các hệ số này có được dựa trên kinh nghiệm và thống kê từcác lưới hiện có

Tải được xác định qua hai đại lượng :

Với động cơ, công suất định mức là công suất đầu ra trên trục động

cơ Công suất đầu vào rõ ràng sẽ lớn hơn

Các đèn Huỳnh quang và phĩng điện cĩ chấn lưu cĩ cơng suất địnhmức ghi trên đèn Cơng suất này nhỏ hơn cơng suất tiêu thụ bởi đèn và chấnlưu.

Cơng suất biểu kiến (KVA):

Cơng suất biểu kiến thường là tổng số học (KVA) của các tải riêngbiệt Phụ tải tính tốn (KVA) sẽ khơng bằng tổng cơng suất đặt

Cơng suất biểu kiến yêu cầu của một tải (cĩ thể là một thiết bị) đượctính từ cơng suất định mức của nĩ (nếu cần, cĩ thể phải hiệu chỉnh đối vớicác động cơ) và sử dụng các hệ số sau:

KVAKWKW

VàoĐầu

RaĐầuSuất

+ Đối với một thiết bị: Ksd =

dm

tb

P P