THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 01

Trong thời kỳ đất nước đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá thì tự động hoá là một ngành vô cùng quan trọng, một ngành mũi nhọn trong công nghiệp. Những giải pháp đó nhằm mục đích giảm giá thành và nâng cao chất lượng hệ thống. Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, mặt khác còn dễ dàng truyền tải, phân phối. Chính vì vậy điện năng được sử dụng rất rộng rãi trong các hoạt động ứng dụng và đời sống của con người

∑1.n i đi nc

tt K PP

=

=

Chương 1: Xác định phụ tải tính toán của chung cư

1.1.Tính toán phụ tải cho tòa nhà:

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình (theo số thiết bị dùng điện có hiệu quả)

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì nó kể đến nhiều yêu tố ảnh hưởng như số thiết bị trong nhóm và chế độ làm việc của thiết bị Do đó ta chọn phương pháp này để xác định phụ tải tính toán cho nhà máy

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xác định phụ tải tính toán, thông thường thì những phương pháp đơn giản lại cho kết quả không thật chính xác, còn nếu muốn chính xác thì phương pháp tính toán lại quá phức tạp Do vậy tùy theo thời điểm và giai đoạn thiết kế

mà ta lựa chọn phương pháp tính cho phù hợp Dưới đây em xin đề cập một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất:

1.1.1 Xác định phụ tải theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

P Q

P

tt tt

tt= 2 + 2 =

(1-2)Trong đó: Ptt công suất tính toán

Knc hệ số nhu cầu

Nói một cách gần đúng có thể coi Pđ = Pđm

P

Trong đó:

Pđi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

Ptt, Qtt, Stt: Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất toàn phần tính toán của nhóm thiết bị (KW, KVAr, KVA)

n: Số thiết bị trong nhóm

Nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau, ta phải

tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:

n

n n

P P

P

P P

P Cos

+ + +

+ + +

=

cos

cos cos

2 1

2 2 1

φ

(1-4)

Hệ số nhu cầu của các loại máy khác nhau có trong các sổ tay

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản,thuận tiện Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác Bởi vì hệ số nhucầu Knc tra được trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế

độ vận hành và số thiết bị trong nhóm máy Nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu sẽ không chính xác

1.1.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

Công thức tính như sau: Ptt = P0.FTrong đó:

P0: Suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất, (KW/m2) Trị số của P0 có thể tra trong các sổ tay Trị số P0 của từng loại phân xưởng do kinh nghiệm vận hành thống

kê lại mà có

F: Diện tích sản xuất (m2)

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, nên nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều như phân xưởng dèn dập, lắp ráp v.v

1.1.3 Xét tầng 1 của tòa nhà(Siêu thị thực phẩm): 1500 m2 có:

- Phụ tải tính toán của tầng 1 (siêu thị) xác định theo phương pháp

- Mỗi tầng có diện tích : S = 1500 m2

- Phụ tải tính toán của tầng 2 xác định theo phương pháp :

P t 2= P0 S t 2

P0: suất phụ tải của tầng 2

Pvp =K dt n P t 2 = 0,53.4 127,5= 270,3 (KW)n: là số tầng

Pt2 : là phụ tải tính toán của tầng 2

- Công suất 1 căn hộ gồm là:

Mỗi tầng của chung cư gồm có 8 căn hộ:

- Phụ tải tầng 1 được xác định theo công thức:

P1T: là phụ tải tính toán của 1 tầng

Tổng diện tích của 8 căn hộ là: 1800m2 và 200m2 còn lại là hành lang và cầu thang

bộ

Hành lang và cầu thang là khu vực đi lại chỉ và khu vực này chỉ có các thiết bị chiếu sáng nên phụ tải hành lang và cầu thang được xác định theo công thức:

P CS1 T= P0 S HLCT

P0: suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

S HLCT: diên tích của hành lang

Chọn P0 = 15(W/m2)

Phụ tải chiếu sáng của hành lang và cầu thang của 1 tầng:

P CS1 T= P0 S HLCT= 15 140 =2100(W) = 2,1 (KW)Phụ tải chiếu sáng của hành lang và cầu thang của 10 tầng

1.1.8 Xác định phụ tải cho thang máy, bơm sinh hoạt

Theo đề tài trong chung cư có các thiết bị dùng để phục vụ chung cho cả tòa chung cư Trong đó bao gồm 4 thang máy và 3 máy bơm

- Xác định phụ tải cho thang máy

Trong chung cư có bao gồm 4 thang máy với công suất 1 thiết bị là 20 kW, phụ tảicủa 4 thang máy đươc xác định theo công thức sau:

- Xác phụ tải cho máy bơm sinh hoạt

Trong chung cư có 3 máy bơm với công suất 1 thiết bị là 22 kW, phụ tải của 3 máy bơm đươc xác định theo công thức sau:

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO CHUNG CƯ2.1 Đặt vấn đề

Mạng điện chung cư dùng để cấp và phân phối điện năng cho chung cư nó phải đảm bảo các yếu tối kinh tế kĩ thuật như sau: Đơn giản, tiết kệm về vốn đầu tư, thuận tiệnkhi vận hành sửa chữa, dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đảm bảo chất lượng điện năng giảm đến mức nhỏ nhất các tổn hao công suất phụ

Sơ đồ nối dây có 3 dạng cơ bản:

+ Sơ đồ nối dây hình tia

+ Sơ đồ nối dây phân nhánh

+ Sơ đồ hỗn hợp

Sơ đồ nối dây hình tia có ưu điểm là việc nối dây đơn giản, rõ rang, độ tin cậy cao,

dễ thực hiện các biện pháp tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản, sửa chữa, nhưng có nhược điểm là vốn đầu tư lớn 85

2.2 Chọn và thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho chung cư

* Sơ đồ hình tia.

Ưu điểm: Việc nối dây đơn giản, độ tin cậy cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ

và tự động hóa, dễ vận hành, bảo quản sửa chữa

Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn

Loại sơ đồ hình tia này thường được dùng ở các hộ loại I và loại II

(a)

ÐC ÐC

ÐC ÐC ÐC

(b)

12

22

Hình 2.1: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu hình tia.

* Hình 2.1a: Sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái của trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ động lực Từ thanh cái tủ động lực có các đường dây dẫn đến phụ tải Loại sơ đồ này có độ tin cậy cao

* Hình 2.1b: Là sơ đồ hình tia dùng để cung cấp điện cho các phụ tải tập trung Từthanh cái của trạm biến áp có các đường dây cung cấp thẳng cho các phụ tải Loại sơ đồ này thường được dùng trong các công trình có công suất tương đối lớn như: các trạm bơm, lò nung, trạm khí nén…

* Sơ đồ phân nhánh.

Ưu điểm: Sơ đồ này tốn ít cáp, chủng loại cáp cũng ít Nó thích hợp với các công trình có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều

Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp

Loại sơ đồ phân nhánh này thường dùng cho các hộ loại III

b )

a )

Hình 2.2: Sơ đồ mạng điện hạ áp kiểu phân nhánh a) Sơ đồ phân nhánh; b) Máy biến áp và đường trục phân nhánh.

Hệ thống cung cấp điện trong chung cư đảm bảo việc cung cấp điện bên trong chung cư

kể từ trạm biến áp nhà máy tới các thiết bị dung điện, vì số máy của mạng lớn, đường dâytổng cộng dài, số thiết bị nhiều nên cần phải chọn lựa được phương án tốt nhất

Căn cứ vào đặc điểm và yêu cầu cung cấp điện cho chung cư cơ khí ta thiết kế sơ đồ cung

cấp điện cho các sơ đồ phụ tải động lực là kiểu sơ đồ hình tia.

Cấu trúc sơ đồ hình tia mạng điện chung cư được mô tả như sau: Đặt 1 tủ phân phối điện từ trạm biến áp về và cấp cho 16 tủ động lực, 15 tủ động lực cấp cho 15 tầng chung cư, 1 tủ động lực cho phụ tải chiếu sáng chung cư

Tủ động lực đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Càng gần trung tâm phụ tải của nhóm máy càng tốt

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng

Tủ phân phối được đặt ở vị trí thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Gần trung tâm phụ tải các tủ động lực

+ Thuận tiện cho các hướng đi dây

+ Thuận tiện cho các thao tác vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng

Đi dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối trung gian bằng cáp 3 pha 4 lõi cách điện đặt trong hào cáp có nắp đậy bê tông.

Đi dây từ tủ phân phối tới tủ động lực bằng cáp bọc cách điện

Đi dây từ tủ động lực tới các máy bằng cáp 3 pha 4 lõi bọc cách điện tăng cường luồn trong ống thép chôn ngầm dưới nền nhà sâu khoảng 30cm, mỗi mạch đi dây không nên uốn góc quá 2 lần, uốn góc không được nhỏ hơn

2.3 Tính chọn thiết bị trong chung cư

2.3.1 Chọn máy biến áp

Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế thì số lượng và dung lượng của các MBAcần phải thoả mãn những yêu cầu sau:

- Về kỹ thuật

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

+ Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp

và tổn thất công suất Ta chọn càng ít loại MBA càng tốt điều này thuận tiện cho việc vậnhành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị

+ Có khả năng hạn chế dòng ngắn mạch

+ Có khả năng thiết lập hệ thống dự phòng và có thể phát triển mở rộng trong tương lai

- Về kinh tế

+Vốn đầu tư và chi phí vận hành hợp lý

* Điều kiện chọn MBA:

+ Khi làm việc bình thường:

1

n

S dmBAi ≥ S tt = 940,96Trong đó:

∑

1

n

S dmBAi: Tổng công suất định mức của các máy biến áp

S tt: Công suất tính toán của chung cư

S tt = 940,96 (kVA)Tra bảng 1.5 trang 29 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị - Ngô Hồng Quang, máy biến áp phân phối 2 cấp điện áp, ta đưa ra các phương án cung cấp điện sau:

chọn dùng máy biến áp 1000 – 22/0,4 KVA do Siemes chế tạo

3.2.2 Chọn tủ phân phối

- Vỏ tủ tự tạo có kích thước 2200 x 800 x 500 mm

Bảng 3 1: Thông số kĩ thuật của tủ phân phối

Chọn aptomat tổng AE1600-SW có I đm=1600 A ,do hãng Mitsubishi chế tạo

3.2.3 Chọn cáp từ tủ phân phối về tủ điện các tầng.

- Cáp được chọn theo điều kiện phát nóng, điều kiện chọn

UdmATM U dmmang

= 0,38 (kV)

K2 : Hệ số kể đến sự bố trí nhiều cáp trong hào.

K2 : Tuỳ thuộc vào số lộ cáp trong hào

K2 = 1: nếu số lộ cáp trong hào là 1 (n=1)

K2 = 0,85: nếu số lộ cáp trong hào là 2 (n=2,3)

K2 = 0,75: nếu số lộ cáp trong hào là 6 (n=6)

=> K2 = 1

K3 = 1 : Hệ số kể đến chế độ làm việc của cáp dài hạn

Ilvmax : Dòng điện lớn nhất cho phép,

Tra bảng 4-24 sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang NXB khoa học và kỹ thuật, ta chọn cáp đồng hạ áp do LENS chế tạo có thông số kỹ thuậtnhư sau:

Chọn aptomat đặt tại trạm BA để bảo vệ cáp về các tầng

Với I canho=7,47 A, chọn Aptomat có I đ m=15 A

3.2.5 Chọn Aptomat cho từng tầng và các thiết bị

a) Chọn tủ điện cho từng tầng

Uđmtủ ≥ Uđmmang

Iđmđầuvàotủ ≥ Itầng

Từ điều kiện trên ta chọn tủ động lực là loại do hãng Pháp sản xuất, tủ vững cứng,

đa chức năng, dễ tháo lắp linh hoạt với kích cỡ tùy thích của khách hàng, được đặt tiện lợi trên nền láng xi măng

Vì vậy ta có thể lắp đạt các ATM , tra sổ tay ta chọn 15 tủ điện cП62-8/1

cho 15 tầng với kích thước như sau: Cao 580mm ; Rộng 700mm

3.2.7 Kinh tế

- Vốn đầu tư ban đầu nhỏ

- Chi phí vận hành hàng năm hợp lý

- Tiết kiệm được kim loại mầu

3.2.8 Kỹ thuật

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo chất lượng điện năng

- Sơ đồ đi dây đơn giản, xử lý sự cố nhanh, chính xác

Trong thực tế thì 2 mặt kinh tế và kỹ thuật mâu thuẫn nhau Phương án tốt về mặt

kỹ thuật thì lại đắt về mặt kinh tế và ngược lại Do dó ta phải so sánh cả 2 mặt kinh tế và

kỹ thuật để tìm ra phương án kinh tế nhất là phương án dung hoà cả 2 yêu cầu trên

- Chiếu sáng hành làng

- Thang máy

- Máy bơm

- Máy bơm cứu hỏa

2 phương án chọn máy phát điện:

- Phương án 1: Chọn 2 máy phát điện có công suất bằng 2 máy biến áp đã chọn để cung cấp điện cho nhà máy lúc xảy ra sự cố

=> tốn kém kinh tế

- Phương án 2: Chọn 1 máy phát điện để cấp điện cho các chung cư phụ tải loại I khi xảy ra sự cố điện

=> thiết kế hợp lí

Vậy ta chọn phương án 2 “chọn 1 máy phát điện để cấp điện cho các chung cư

phụ tải loại 1 khi xảy ra sự cố điện.” là phương án chọn máy phát điện dự phòng cho nhà máy

S ttloai 1 = SCSHL + S 3 mb+ +S4tm

=21 + 77,66 + 94,13 = 192,79 (kVA)

Có tổng công suất tiêu thụ là 192,79 kVA nên ta có thể chọn máy phát điện có công suất

 Dòng khởi động của các thiết bị có dòng khởi động lớn như mô tơ, máy nén… ởnhà máy nước, nhà máy gỗ…

 Công suất tải thay đổi liên tục

 Các loại tải hay sinh ra công suất ngược như cần trục, mô tơ công suất lớn, thangmáy…

Máy phát điện 200 kva thương hiệu Mitsubishi

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO CHUNG CƯ

4.1 Chọn các thiết bị trong mạng điện

4.1.1 Chọn các thiết bị cao áp

4.1.1.1 Chọn dây dẫn tải điện từ nguồn tới đầu vào trạm MBA

Giả sử trạm biến áp cách nguồn 1 km nên ta phải thiết kế đường dây trên không đi hai lộ đơn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy

Ta chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng, điều kiện chọn như sau:

max K K K

K2 = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau

K3 = 1 :Hệ số xét đến điều kiện làm việc ở chế độ dài hạn

Ilv max : Dòng điện lớn nhất chảy qua dây dẫn xuất hiện khi một đường dây tải điện bị sự cố Khi đó đường dây còn lại sẽ mang tải của từng máy biến áp

[I] = 143 (A)

S = 25 (mm2)Trong đó S là tiết diện của phần đồng

4.1.1.2 Chọn sứ đỡ thanh cái cao áp

Sứ có nhiệm vụ làm giá đỡ, vừa làm bộ phận cách ly giữa bộ phận dẫn điện với đất

và các bộ phận không cho phép dẫn điện

Chọn sứ theo điều kiện điện áp:

Chọn sứ đỡ 0Ɵ-22-375 đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo có số liệu kỹ thuật UđmSứ=22KV,phụ tải phá hoại : 375kg, khối lượng : 7,1kg

4.1.1.3 Chọn dao cách ly đầu vào TBA: CD

Điều kiện chọn: UdmCL U dmmang

= 22 (kV)

IdmCL I lvmax(A)Trong đó:

Ilvmax: Dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua dao cách ly trong trường hợp sự cố một máy biến áp, các máy còn lại làm việc ở chế độ quá tải sự cố

Ilvmax = K qt S dmBA

√3 U dm = 1000.1.4

√3.22 = 36,74 (A)

Tra bảng 2-32 sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang

Ta chọn dao cách ly DN 24 /400 đặt ngoài trời do Nhà máy thiết bị điện Đông Anh chế tạo có thông số kỹ thuật Uđm=24KV, Iđm=200A

4.1.1.4 Chọn máy cắt đầu vào cho trạm biến áp: MC

Điều kiện chọn: UdmMC U dmmang

= 22 (kV)

IdmMC I lvmax(A)Trong đó:

Ilvmax: Dòng điện lớn nhất trong vận hành

Ilvmax = K qt S dmBA

√3 U dm = 1000.1.4

√3.22 = 36,74 (A)Tra bảng 5-9 sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang NXB khoa học và kỹ thuật Ta chọn máy cắt:

 24GI – E25 có thông số Udm= 24(kV), Idm= 630(A), INmax= 80(kA)

4.1.1.5 Chọn máy biến dòng phía cao áp

Điều kiện chọn: UdmBI U dmmang

Quang NXB khoa học và kỹ thuật Ta chọn máy biến dòng phía cao áp:

 Ta chọn máy biến dòng phía cao áp: 4MA74 có thông số Udm =24 (kV),

Idm=15-2500(A), khối lượng 25kg

Bảng 3.1: Thông số máy biến dòng hạ áp

Loại BI U dm (V) I dm (A)

Dung lượng (VA)

Cấp chính xác

Trọng Lượng (kg)

4.1.2.1 Chọn Aptomat đầu ra của các MBA

Aptomat là thiết bị bảo vệ tin cậy, có thể đóng cắt tự động cả 3 pha khi có sự cố hoặcquá tải

Điều kiện chọn: UdmATM = Udmmạng = 0,38 (kV)

IdmATM = Ilvmax = Trong đó:

√3 U dm = 1,4.1000

√3 0,38 = 2127,08 (A)

Tra bảng 3.8 (trang 150 – 151 - sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện tác giả Ngô Hồng Quang ) Chọn Aptomat có số liệu kỹ thuật:

Bảng 3.2: Thông số aptomat đầu ra máy biến áp loại ATM I đmATM (A) U đm (V) Số cực I Nmax (kA)

I lv



(A)Trong đó: K1: Hệ số kể đến nhiệt độ môi trường đặt cáp với nhiệt độ tiêu chuẩn (25o

C) Tra bảng 2-57 – trang 655-CCĐ - Nguyễn Xuân Phú, ta chọn K1 =1

K2 = 1: Hệ số hiệu chỉnh thanh cái khi xét đến trường hợp ghép nhiều thanh, ở đây thanh cái là nhiều thanh, ở đây thanh cái là 1 thanh

K3 = 0,95: Hệ số hiệu chỉnh kể đến cách lắp đặt thanh cái, ở đây thanh cái đặt nằm ngang

Ilvmax: Dòng điện lớn nhất của MBA khi đủ tải

Ilvmax = K qt S dmBA

√3 U dm = 1,4.1000

√3 0,38 = 2127,08 (A)[I] ≥ 1.1 0,952127,08 = 2239,04 (A)

Tra bảng 1- 71 (Trang 192- CCĐ của Nguyễn Xuân Phú, NXB khoa học và kỹ thuật)chọn được thanh cái hạ áp bằng đồng với các số liệu kỹ thuật cho trong bảng 4.9

Bảng 3.3: Thông số của thanh cái hạ áp