thiết kế cung cấp điện cho 1chung cư

Do đó, khi thiết kế phải tính toán được tổng công suất tiêu thụ điện củatoàn khu chung cư, từ đó ta lựa chọn được dung lượng của máy biến áp, máy phátđiện và các thiết bị đóng cắt bảo vệ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế trong nước.Đặc biệt nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước vàngày càng có nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất được xây dựng Đồng thời

để nâng cao mức sống, tiện nghi sinh hoạt của người dân thì việc xây dựng cáckhu chung cư mới để phục vụ nhu cầu cuộc sống là hết sức cần thiết Vì vậy việcthiết kế hệ thống cung cấp điện cho các khu chung cư là một vấn đề đang đượcngành điện quan tâm đúng mức, bởi vì mỗi đề tài thiết kế, mỗi nội dung tính toánđều vạch ra cho chúng ta những phương án, những hạn chế và những điểm mạnhcủa từng công trình Trong đó nổi bật lên hai chỉ tiêu cơ bản là chỉ tiêu kinh tế vàchỉ tiêu kỹ thuật

* Về kinh tế:

- Tiết kiệm vốn đầu tư

- Sử dụng ít nhất kim loại màu

- Đảm bảo chi phí vận hành nhỏ nhất

* Về kỹ thuật:

- Phải đảm bảo chất lượng điện năng

- Cung cấp điện phải liên tục và an toàn

- Phải linh hoạt dễ dàng trong vận hành và không gây nhầm lẫn khi sửdụng, khi sự cố

- Phải chú ý điều kiện phát triển trong tương lai

Để quá trình thiết kế tính toán và trình bày trình tự chặt chẽ về nội dung tachia ra các chương như sau:

Chương I: Giới thiệu phụ tải khu nhà cao tầng

Chương II: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà

Chương III: Chọn phương án cung cấp điện, trạm biến áp cho tòa nhà.Chương IV: Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho tòa nhà

Chương V: Thiết kế cung cấp điện cho một đơn nguyên của khu nhà.

Chương VI: Thiết kế chiếu sáng cho tầng 10 của tòa nhà

Chương VII: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà

Chương VIII: Hệ thống báo cháy

Trải qua quá trình tính toán thiết kế bài tập này đã được hoàn thành ngoài

sự nỗ lực của bản thân Tuy nhiên do trình độ và khả năng có hạn, vì vậy nội dungcủa bài tập không thể tránh khỏi những thiếu sót sai lầm, kính mong các thầy côchỉ bảo thêm bài tập được đầy đủ và hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy (cô) giáo !

CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU PHỤ TẢI CHUNG CƯ CAO TẦNG

I - Giới thiệu chung:

Khu nhà cao tầng của khu đô thị mới Văn Khuê là một trong những khuchung cư cao cấp, vì vậy vấn đề cung cấp điện cũng rất quan trọng, vì vậy việccung cấp điện an toàn và tin cậy sẽ góp phần vào công việc nâng cao chất lượngcuộc sống cho các hộ dân

Do đó, khi thiết kế phải tính toán được tổng công suất tiêu thụ điện củatoàn khu 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 CT-06 ta khảo sát các số liệu cụ thểcủa từng phòng, từ đó ta xác định được phụ tải tính toán của từng tầng, phụ tảitính toán của 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 bịđóng cắt bảo vệ sao cho đảm bảo kỹ thuật, an toàn, mỹ quan và kinh tế Sau đâytiến hành thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà cao tầng

II - Giới thiệu tổng quan nhà cao tầng: ( Bản vẽ mặt bằng )

Nhà cao tầng là khu chung cư cao cấp với 20 tầng, trong đó các tầng như:

- Tầng 1 là khu vực để xe Với diện tích 30x40m2

- Tầng 2 là khu vực siêu thị Với diện tích 40x50m2

- Tầng 3 đến tầng 20 là khu ở, mỗi tầng có 10 căn hộ

CHƯƠNG II:

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN KHU NHÀ

A Phương pháp xác định phụ tải tính toán.

I Đặt vấn đề:

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

là xác định phụ tải điện của nó Tùy theo qui mô của công trình mà phụ tải điệnđược xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn kể đến khả năng phát triển của côngtrình trong tương lai 5 năm, 10 năm, hoặc hơn nữa Như vậy xác định phụ tải điện

là giải bài toán dựa vào phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Người thiết kế chỉ quan tâm những phương pháp dự báo phụ tải ngắn hạn,còn về dự báo phụ tải dài hạn đó là một vấn đề lớn, rất phức tạp Vì vậy ta thườngkhông quan tâm hoặc nếu có thì chỉ đề cập tới một số phương pháp chính mà thôi

Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khicông trình đi vào vận hành Lấy phụ tải đó làm phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ,…tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dunglượng bù công suất phản kháng,… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ vàphương pháp vận hành hệ thống,… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơnphụ tải thực 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 được tính toán lớn hơn phụ tải thực tế, thìcác thiết bị được lựa chọn sẽ dư thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu tư… Cũng vìvậy đã có nhiều công trình nghiên cứu và phương pháp xác định phụ tải tính toán,song cho đến nay vẫn chưa có được phương pháp nào thật hoàn thiện Nhữngphương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì quá phức tạp, khối lượng tính toán vànhững thông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngược lại, những phương pháp đơn

giản, khối lượng tính toán ít hơn thì chỉ cho kết quả gần đúng Có thể đưa ra đâymột số phương pháp được sử dụng nhiều hơn cả để xác định phụ tải tính toán khiquy hoạch và thiết kế các hệ thống cung cấp điện.

Các phương pháp tính phụ tải điện dùng trong thiết kế hệ thống cung cấpđiện như sau:

II Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu:

Ptt = knc Pđ

Trong đó:

knc : Hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ : công suất đặt của thiết bị

2 Phương pháp xác định PTTT theo hệ số hình dáng 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 phụ tải, tra trong sổ tay kĩ thuật

Ptb: công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (KW)

t

0 tb

p(t)dt

A P

3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của

đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình:

Ptt = Ptb ± βσ

Trong đó:

Ptb: công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (KW)

σ: độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

β: hệ số tán xạ của σ

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

Ptt = kmax Ptb = ksd Pđ

Trong đó:

Ptb: công suất trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, (KW)

kmax: hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ kmax = f(nhq, ksd)

ksd: hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật

nhq: số thiết bị dùng điện hiệu quả

Pđ: công suất đặt của thiết bị, (KW)

5 Phương pháp xác định PTTT theo công suất tiêu hao điện năng cho một

đơn vị sản phẩm:

0 tt

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: thời gian sử dụng công suất lớn nhất, (h)

6 Phương pháp xác định PTTT theo công suất chiếu sáng trên đơn vị diện

Tùy 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 thích hợp để xác định PTTT.

Trong bài tập này với toàn nhà chung cư cao tầng nên cần xác định PTTTcủa tòa nhà, trên cơ sở mặt bằng kiến trúc, thiết bị sử dụng của căn hộ, xác địnhđược phụ tải tính toán của tòa nhà

Với công trình nhà ở cao tầng có các công thức tính phụ tải:

7.1 Phụ tải tính toán của toàn bộ các căn hộ trong nhà ở P CH tính theo công thức: PCH = Pch n

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

7.3 Phụ tải tính toán của các thiết bị điện lực được tính như sau:

a) Với các động cơ điện như máy bơm, các thiết bị thông gió, cấp nhiệt vàcác thiết bị vệ sinh khác, lấy tổng công suất đặt tính với hệ số công suất bằng 0,85

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

b) Với các thang máy tính theo công thức sau:

T c t ni v gi

P = k n (P P S + P )

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 hãm điện từ của các khí cụ điều khiển và các đèn điệntrong thang máy

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

Kc: hệ số yêu cầu, với nhà ở xác định theo bảng 2.3, với công trình côngcộng bảng 2.2

Bảng 2.2 Hệ số yêu cầu với công trình công cộng

Số thang máy đặt trong nhà Hệ số kc

Từ 1 đến 2

Từ 3 đến 4

Từ 4 trở lên

10,90,8 ÷ 0,6 Bảng 2.3: hệ số yêu cầu với nhà có thang máy

Số tầng Hệ số yêu cầu khi số thang máy1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,700,750,800,850,97

0,550,650,700,730,85

0,550,600,630,650,75

0,450,550,560,580,70

0,450,500,520,550.66

0,420,450,480,500,60

0,400,420,450,470,58

0,380,400,420,440,56c) Khi xác định phụ tải tính toán không tính công suất của các động cơ điện

dự phòng Khi xác định phụ tải tính toán của các động cơ điện của thiết bị chữa

7.4 Hệ số đồng thời tính toán lưới điện nhà ở lấy bằng 0,80 ÷ 0,85.

7.5 Khi thiết kế lưới điện nhóm chiếu sáng công trình công cộng như:

Khách sạn, kí túc xá, các phòng sử dụng chung cho ngôi nhà ( gian cầuthang, tầng hầm, tầng giáp mái, ) cũng như các phòng không dùng để ở như cáccửa hàng, gian hàng, kho, xưởng, các xí nghiệp dịch vụ phục vụ sinh hoạt đờisống, các phòng hành chính quản trị phải lấy phụ tải tính toán theo tính toán kĩthuật chiếu sáng với hệ số yêu cầu bằng 1

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

PÔC ( khi không có số liệu về các thiết bị điện được cấp điện cho các ổ cắmnày) với mạng điện 2 nhóm trở lên ( nhóm chiếu sáng, nhóm ổ cắm), tính theocông thức sau:

PÔC = 300 n (W)

Trong đó: n là số lượng ổ cắm điện

B Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà:

Phụ tải tính toán đơn nguyên A khu nhà cao tầng được phân thành 2 phầnchính:

- Phụ tải ưu tiên

- Phụ tải không ưu tiên

I Xác định phụ tải ưu tiên.

Phụ tải ưu tiên gồm có: Thang máy, bơm cứu hoả, bơm nước sinh hoạt,bơm nước thải, chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng, cấp điện tầng hầm vàtầng 1 khu dịch vụ

Phụ tải này ngoài nguồn điện nối từ lưới điện còn có nguồn dự phòng.Nguồn dự phòng ở đây sử dụng máy phát điện dự phòng

Công suất, số lượng của thang máy và các loại bơm của phụ tải ưu tiênđược cho trước ở dạng công suất đặt

1.1 Phụ tải tính toán của các thiết bị:

a) Công suất tác dụng tính toán của thang máy là:

PTM = PT KNC n

Trong đó:

PT _ công suất đặt của một thang máy PT = 15 ( KW )

KNC _ hệ số nhu cầu ( lấy KNC = 0,8 )

Trong tòa nhà có: máy bơm nước cứu hỏa, máy bơm nước sinh hoạt, máybơm nước thải

PB = KNC ( PBCH n1 + PBSH n2 + PBNT n3 )

Trong đó:

PBCH, PBSH, PBNT: là công suất đặt của máy bơm các loại

KNC: hệ số nhu cầu ( lấy KNC = 0,8 )

1.2 Phụ tải chiếu sáng khu vực cầu thang và hành lang:

Hành lang khu ở có diện tích 156,45 m2 / 1 tầng

Tổng diện tích của hành lang ( 20 tầng ) là 156,45 20 = 3129m2

Dùng đèn compact để chiếu sáng hành lang

٭ Phụ tải chiếu sáng cầu thang:

Hệ thống chiếu sáng hành lang đặt bóng compact có công suất Pb = 20W/bóng, tòa nhà có 2 cầu thang bộ Tổng số bóng đèn cần lắp đặt cho chiếu sángcầu thang là n = 80 (bóng)

• Công suất tính toán toàn phần của hệ thống chiếu sáng cầu thang là:

SCT = 2 2 2 2

CT CT

P + Q = 1, 6 + = 1 1,9 ( KVA )

1.3 Phụ tải tính toán của tầng 1:

Mặt bằng tầng hầm như trên hình vẽ bao gồm các chức năng như: khu vựcgara, phòng trực, phòng kĩ thuật điện, phòng kĩ thuật nước Sau đây ta xác địnhphụ tải tính toán của tầng hầm bảng 2.4

Bảng 2.4 thống kê thiết bị điện tầng 1

stt Tên thiết bị Đơn vị

tính

Sốlượng

Công suất( W )

• Công suất tính toán tác dụng của tầng hầm là: PTH = 7,5 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của tầng hầm là:

1.4 Phụ tải tính toán của tầng 2:

Tầng 2 của tòa nhà là khu thương mại dịch vụ, khu vực này có diện tích40x50 m2 Ngoài ra tầng này còn có các phòng chức năng khác như: phòng trực,

phòng quản lí Căn cứ vào mặt bằng bố trí thiết bị điện ta xác định công suất tínhtoán của tầng 2 bảng 2.5

Bảng 2.5 thống kê thiết bị điện tầng 2

vị tính

Sốlượng

Côngsuất (W)

• Công suất tính toán tác dụng của tầng 1 là: P1 = 65,92 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của tầng 1 là:

1.5 Tổng công suất nguồn ưu tiên:

Phụ tải ưu tiên gồm có: Thang máy, bơm cứu hoả, bơm nước sinh hoạt,bơm nước thải, chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng, cấp điện tầng hầm vàtầng 1 khu dịch vụ.

• Công suất tính toán tác dụng của nguồn ưu tiên là:

Vậy QƯT = PƯT.tgφ = 215,52 0,62 = 133,62 ( KVAr )

• Công suất tính toán toàn phần của nguồn ưu tiên là:

UT UT

P + Q = 215,52 + 133,62 = 253,58( KVA )

II Xác định phụ tải không ưu tiên:

Phụ tải không ưu tiên bao gồm các thiết bị điện dùng trong các căn hộchung cư như: chiếu sáng, bếp điện, bàn là, ấm đun nước, tủ lạnh, quạt, máy giặc,bình nóng lạnh, điều hòa nhiệt độ, tivi, đài,…

Từ tầng 3 đến tầng 20 của khu nhà có mặt bằng giống nhau nên ta chỉ cầntính điển hình tầng 3 Tầng 3 có 10 căn hộ cao cấp, do đó để xác định công suấttính toán, ta cần xác định được công suất của từng căn hộ Căn cứ vào mặt bằng

bố trí thiết bị điện, ta xác định được công suất tính toán của từng căn hộ

2.1 Phụ tải tính toán căn hộ A :

Bảng 2.6 thống kê thiết bị điện căn hộ A

vị tính

Sốlượng Công

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ A là: PCH-A = 8,4 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ A là:

QCH-A = PCH-A.tgφ

Với cosφ = 0,85 → tgφ = 0,62

Vậy QCH-A = PCH-A.tgφ = 8,4 0,62 = 5,2 ( KVAr )

• Công suất tính toán toàn phần của căn hộ A là:

2.2 Phụ tải tính toán căn hộ B:

Bảng 2.7 thống kê thiết bị điện căn hộ B

Stt Tên thiết bị Đơn vị

tính

Sốlượng Công suất

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ B là: PCH-B = 8,08 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ B là:

Bảng 2.8 thống kê thiết bị điện căn hộ C

stt Tên thiết bị Đơn vị

tính

Sốlượng Công suất

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ C là: PCH-C = 7,3 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ C là:

2.4 Phụ tải tính toán căn hộ D:

Bảng 2.9 thống kê thiết bị điện căn hộ D

stt Tên thiết bị Đơn vị

tính

Sốlượng Công suất

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ D là: PCH-D = 8,39 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ D là:

2.5 Phụ tải tính toán căn hộ E:

Bảng 2.10 thống kê thiết bị điện căn hộ E

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ E là: PCH-E = 7,18 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ E là:

QCH-E = PCH-E.tgφ

Với cosφ = 0,85 → tgφ = 0,62

Vậy QCH-E = PCH-E.tgφ = 7,18 0,62 = 4,45 ( KVAr )

• Công suất tính toán toàn phần của căn hộ E là:

CH E CH E

P - + Q - = 7,18 + 4, 45 = 8, 45 ( KVA )

2.6 Phụ tải tính toán căn hộ F:

Bảng 2.11 thống kê thiết bị điện căn hộ F

vị tính

Sốlượng Công suất

( W )

Knc Công suất từng

nhóm (W)

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ F là: PCH-F = 9,66 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ F là:

2.7 Phụ tải tính toán căn hộ G:

Bảng 2.12 thống kê thiết bị điện căn hộ G

stt Tên thiết bị Đơn vị

tính

Sốlượng Công suất

• Công suất tính toán tác dụng của căn hộ G là: PCH-G = 6,13 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của căn hộ G là:

2.8 Phụ tải tính toán tầng 3:

• Công suất tính toán tác dụng của tầng 3 là:

PT3 = (PCH-A + PCH-B + PCH-C + PCH-D + PCH-E + PCH-E’ + PCH-F + PCH-F’ + PCH-G + P G’)KNC

CH-Với 10 căn hộ trong 1 tầng ta chọn KNC = 0,78

PT3 = (8,4 + 8,08 + 7,3 + 8,39 + 7,18 x2 + 9.66 x2 + 6,13 x2).0,78 = 60,93 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của tầng 3 là:

2.9 Phụ tải không ưu tiên của tòa nhà:

Từ tầng 3 đến tầng 20 của tòa nhà có thiết bị giống nhau nên tính toán côngsuất của tầng 3 chính là công suất điển hình của khu nhà cao tầng

• Công suất tính toán tác dụng của phụ tải không ưu tiên là:

PT3…T20 = PT3 n KNC

Trong đó:

PT3 :công suất tính toán tác dụng của tầng 3 (KW)

KNC : hệ số nhu cầu ( lấy KNC = 0,7 )

n : số tầng ( n = 18 )

PT3 = PT3…T20.KNC n = 60,93 x 18 x 0,7 = 767,72 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng của phụ tải không ưu tiên là:

QT3…T20 = PT3…T20 tgφVới cosφ = 0,85 → tgφ = 0,62

Vậy QT3…T20 = PT3…T20 tgφ = 767,72 0,62 = 475,97 ( KVAr )

• Công suất tính toán toàn phần của phụ tải không ưu tiên là:

III Xác định phụ tải của 1 đơn nguyên:

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

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

PCC-CT = PƯT + PT3…T20

P = 215,52 + 767,72= 983,24 ( KW )

• Công suất tính toán phản kháng chung cư là:

IV Dự báo phụ tải điện:

Khu nhà cao tầng là nơi sinh sống của những hộ dân có thu nhập cao, do đótrong tương lai sẽ phát triển thêm phụ tải để phục vụ nhu cầu cuộc sống ngàycàng cao Vì vậy ta tính thêm phụ tải dự phòng cho phát triển

- Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trongphạm vi cho phép

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu củaphụ tải.

- Thuận tiện trong vận hành lắp ráp và sửa chữa

- Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lý

Thiết kế cung cấp điện cho một khu nhà cao tầng bao gồm những vấn đềchính sau:

- Phụ tải phong phú, đa dạng ( điện áp, công suất, 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 và phải thỏa mãn các yêu cầu mỹ thuậttrong kiến trúc xây dựng

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

Đó là những vấn đề hết sức quan trọng bởi vì xác định đúng đắn và hợp línhững vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huy hiệuquả của hệ thống cung cấp điện Vì vậy để xác định được phương án cung cấpđiện hợp lí nhất ta phải khảo sát toàn bộ mặt bằng thực của khu nhà cao tầng, các

dữ liệu liên quan đến công việc thi công sau này Phải đưa ra nhiều phương áncung cấp điện để so sánh và chọn phương án tối ưu

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

1 Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiệncho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa MBA, an toàn và kinh tế

2 Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp 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 Các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại 1 và loại 2 nên đặt 2 máy biến

áp, hộ loại 3 có thể đặt 1 máy biến áp

Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất của 2 đơn nguyên khu nhà ta đưa racác phương án cung cấp điện sau:

Để hạn chế dịng ngắn mạch và làm đơn giản việc bảo vệ, bình thườngngười ta cho 2 máy biến áp làm việc độc lập ( áptơmát liên lạc của 2 thanh cái hạ

áp cắt ra) Chỉ khi nào một máy biến áp bị sự cố người ta mới đĩng áptơmát phânđoạn để cung cấp cho phụ tải của máy biến áp bị sự cố

Cịn phương án 1, đường dây vào trạm phải qua một cầu dao và cầu chì cao

áp Cầu dao dùng để cách ly máy biến áp khi cần sửa Cầu chì dùng để bảo vệngắn mạch trong máy biến áp Ưu điểm của sơ đồ này là kết cấu đơn giản, dùng

Nguồn dự trữ b

Nguồn đến

a

Hình 3.1

Nguồn dự trữ

các thiết bị rẻ tiền dễ kiếm Khuyết điểm là cầu dao cao áp không cắt được dòngphụ tải Khi muốn cắt cầu dao thì phải cắt áptômát phía điện áp thấp trước Mặtkhác, sau mỗi lần cầu chì cao áp tác động việc thay thế khá phiền phức Do đó độtin cậy cung cấp điện thấp.

Vị trí đặt trạm biến áp sẽ gần tâm phụ tải và hợp lí về mỹ quan Dự kiếntrạm biến áp sẽ đặt ở phía sau của 2 đơn nguyên và nằm trong khu vực cây xanhcảnh quan của tòa nhà

II Xác định nguồn trung áp:

Đặc điểm của khu nhà cao tầng là nằm trong khu đô thị mới, nên các hệthống hạ tầng kĩ thuật đều được đi ngầm trong tuynel hoặc hào kĩ thuật, nênnguồn điện trung áp cấp cho các trạm biến áp sử dụng cáp ngầm chống thấm Đốivới điện áp trung áp trước đây có điện áp Uđm = 35 KV, Uđm = 10 KV, Uđm = 6KV.Hiện tại theo qui định của ngành điện lực để đảm bảo an toàn, thống nhất lướiđiện trung áp về điện áp định mức Uđm = 22 KV Vì vậy hệ thống lưới điện trung

áp của khu nhà cao tầng có cấp điện áp 22KV Mạng cáp ngầm trung áp và cáctrạm biến áp phải nối với nhau tạo thành mạch vòng kín vận hành hở ( mỗi trạmđều có một nguồn vào, đưa vào trạm biến áp và đưa một nguồn để ra trạm biến ápkhác thông qua một dao cách li kèm cầu chì hoặc máy cắt phụ tải ) Hình 3.1 Vớimục đích tạo điều kiện vận hành đơn giản, thông thường người ta cắt đôi mạchvòng thành 2 nhánh riêng rẽ ( ví dụ tại điểm N ) Khi xảy ra sự cố, sau khi cắtphần tử bị sự cố ra khỏi mạng, người ta nối điểm N lại để tiếp tục cung cấp điện

III Sơ đồ nguyên lí của mạch vòng kín vận hành hở:

Trạm biến áp là nơi trực tiếp nhận điện năng từ hệ thống về để cấp điện chophụ tải, do đó sơ đồ nối dây của trạm có ảnh hưởng lớn và trực tiếp tới vấn đề antoàn, cung cấp điện liên tục cho khu nhà Vì vậy sơ đồ nối dây của trạm phải thỏamãn các điều kiện sau:

1 Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

2 Sơ đồ nối dây rõ ràng.

3 An tồn lúc vận hành và lúc sửa chữa

4 Chú ý đến yêu cầu phát triển

5 Hợp lí về mặt kinh tế dựa trên cơ sở đảm bảo yêu cầu về mặt kĩ thuật,

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cấp điện

IV Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện trung áp:

3.1 Sơ đồ lựa chọn:

3.2 Lựa chọn phương án:

Phương án A: dùng máy cắt phụ tải và cầu chì

Phương án B: dùng dao cách ly và máy cắt

Phương án C: dùng dao cách ly và cầu chì

So sánh 3 phương án để lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo an tồn thuậntiện cho sơ đồ cung cấp điện

* Phương án A:

PHƯƠNG Á N A PHƯƠNG Á N B PHƯƠNG Á N C

MCPT CC

BA

BA

AT BA

Do dùng máy cắt phụ tải nên cĩ thể đĩng cắt mạch điện cĩ tải và bảo vệngắn mạch cho máy biến áp bằng cầu chì, vì vậy an tồn và thuận tiện cho vậnhành.

* Phương án B:

Phương án này dùng dao cách ly và máy cắt, dao cách ly làm nhiệm vụcách ly và tạo khoảng cách nhìn thấy được để đảm bảo an tồn Cho phép đĩngcắt và bảo vệ khi cĩ dịng điện ngắn mạch, tuy nhiên phương án khơng kinh tế

* Phương án C:

Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp và dao cách ly cách ly antồn Phương án đơn giản, rẻ tiền, nhưng khơng cho phép thực hiện các thao tácđĩng cắt khi mang tải

* Chọn phương án:

Qua các phương án trên hình 3.4, ta so sánh và thấy rằng mỗi phương án cĩnhững ưu nhược điểm khác nhau Việc ứng dụng sơ đồ nào, ở đâu thì phụ thuộcvào tầm quan trọng và yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện của phụ tải Ở đây phụ tảicung cấp điện là khu chung cư cao cấp, vì vậy ta chọn phương án A để đảm bảo

an tồn và thuận lợi cho vận hành, sửa chữa, kinh tế

V Sơ đồ nguyên lí trạm điện: hình 3.5

Từ trạm biến áp kéo cáp hạ áp vào khu nhà cao tầng Đặt một tủ điện hạ ápriêng cho mỗi đơn nghuyên để cấp điện cho các tầng của đơn nguyên Trong mỗi

tủ điện đặt một áptơmát tổng và hai áptơmát nhánh để cung cấp điện cho phụ tải

ưu tiên và phụ tải khơng ưu tiên, hình 3.5

AT

TỦ ĐIỆ N HẠ Á P

TỪ TRẠM BIẾ N Á P

ĐƠN NGUYÊ N 1 ĐẾ N

VI Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát:

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống

cung cấp điện, TBA dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện

áp khác Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhàmáy điện làm thành một hệ thống truyền tải điện năng thống nhất

Dung lượng của máy biến áp, vị trí đặt, số lượng và các phương thức vậnhành của các TBA có ảnh hưởng rất lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của hệ thống

cung cấp điện Vì vậy việc lựa chọn dung lượng các TBA bao giờ cũng gắn liềnvới việc lựa chọn phương án cung cấp điện.

Dung lượng và các tham số khác của MBA phụ thuộc vào phụ tải của nó vàcấp điện áp của mạng và phương thức vận hành của MBA … vì thế để lựa chọnTBA tốt nhất ta phải dựa trên những yếu tố cơ bản sau:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất

- Dung lượng MBA cấp cho một đơn nguyên được chọn theo điều kiện:

SđmBA > Stt

Trong đó:

sđmba:là công suất định mức của máy biến áp

Stt : là công suất tính toán của phụ tải cần cấp điện cho mỗi đơn nguyên

Điện ápđịnh mức(KV)

Tổn thất, (W) Un ,(%)

của

Uđm

iD,(%)của

Iđm

Caoáp

Hạáp

Không tảikhi Uđm

Ngắn mạchkhi Uđm

VII Thiết kế trạm biến áp cho khu nhà:

1 Sơ bộ về các loại trạm biến áp:

Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào công suất của trạm, số đường dâyđến và số đường dây đi tới phụ tải, tầm quan trọng của phụ tải

Trạm biến áp thường có dạng kết cấu sau: trạm trọn bộ, trạm treo, trạm bệt,trạm kín Cần căn cứ vào điều kiện đất đai, môi trường mỹ quan, kinh phí,… lựachọn kiểu trạm thích hợp cho từng công trình, từng đối tượng khách hàng

* Trạm trọn bộ: Là trạm đã chế tạo lắp đặt toàn bộ các phần tử của trạm( biến áp, thiết bị trung áp, hạ áp ), tất cả được đặt trong container kín Có ngănchia thành 3 khoang ( khoang biến áp, khoang trung áp, khoang hạ áp ) Trạm trọn

bộ an toàn, chắc chắn, gọn nhẹ, thiết bị cao áp được cách điện bằng SF6 khôngcần bảo trì Trạm này thích hợp cho khách hàng có vốn đầu tư cao, điều kiện đấtđai chật hẹp, yêu cầu cao về mỹ quan ( như các đại sứ quán, khách sạn sangtrọng, khu văn phòng đại diện, nhà khách chính phủ… )

* Trạm treo: Là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị máy biến áp, trung áp, hạ

áp đặt toàn bộ trên cột Riêng tủ hạ áp có thể đặt trên cột hoặc đặt trong buồngphân phối xây dưới đất, tùy theo điều kiện đất đai và yêu cầu khách hàng Trạm

loại này có ưu điểm tiết kiệm đất đai nên thường được dùng cho các trạm côngcộng, cơ quan Hình 3.6.

* Trạm bệt (trạm cột): Là kiểu trạm được dùng phổ biến ở nông thôn hoặc cơquan, những nơi điều kiện đất đai cho phép Với loại trạm này các thiết bị trung

áp, đặt trên cột, máy biến áp đặt trên bệ xi măng dưới đất, tủ phân phối hạ áp đặttrong nhà mái bằng Xung quanh trạm xây tường cao 2m, có cửa sắt khóa chắcchắn Phải làm cửa thông gió phía trong có đặt lưới mắt cáo để đề phòng chim,chuột, rắn… Hình 3.7

* Trạm kín (trạm trong nhà, trạm xây): Được dùng ở những nơi cần antoàn, những nơi nhiều khói bụi, hóa chất ăn mòn v.v… trạm thường được bố tríthành 3 phòng : - Phòng trung áp đặt các thiết bị trung áp, phòng máy biến áp vàphòng hạ áp đặt các thiết bị phân phối hạ áp, nhưng cũng có thể chia 2 phòng :Trong đó, máy biến áp và các thiết bị trung áp đặt chung một phòng có lưới ngăncách Với trạm có 2 máy biến áp có thể bố trí 3 hoặc 4 phòng, với trạm này cần có

hố dầu sự cố, cần đặt cửa thông gió cho phòng máy và các phòng trung áp, hạ áp,cửa thông gió phải có lưới chắn đề phòng chim chuột Hình 3.8

2 Chọn kiểu trạm biến áp:

Trong điều kiện mặt bằng cho phép của khu chung cư, để đảm bảo mỹ quan

và kinh tế ta chọn trạm biến áp kiểu kín, có 5 buồng, buồng trung áp đặt các thiết

bị trung áp, hai buồng máy biến áp đặt máy biến áp, và buồng hạ áp đặt các thiết

bị hạ áp, buồng đặt máy phát.

3 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp:

a Mục đích, ý nghĩa của việc nối đất:

Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện Nếu cách điện

bị hư hỏng vỏ thiết bị điện sẽ mang điện áp và có dòng rò chạy từ vỏ thiết bị điệnxuống thiết bị nối đất Lúc này nếu người vận hành chạm phải vỏ thiết bị điện thì

điện trở của người Rng được mắc song song với điện trở nối đất Rđ, do đó dòngđiện qua người sẽ bằng:

Iđ : dòng điện chạy qua điện trở nối đất

Từ biểu thức trên thấy rằng, nếu thực hiện nối đất tốt để có Rđ << Rng thìdòng điện chạy qua người sẽ rất nhỏ đến mức không gây nguy hại cho con người.Thông thường điện trở của người khoảng 800 đến 500000Ω tùy thuộc vào tìnhtrạng của da ẩm ướt hay khô ráo Còn điện trở nối đất an toàn theo quy định phảinằm trong khoảng 4-10Ω

Khi có trang bị nối đất, dòng điện ngắn mạch xuất hiện do cách điện củathiết bị điện với vỏ bị hư hỏng sẽ chạy qua vỏ thiết bị theo dây dẫn nối đất xuốngcác điện cực và chạy tản vào trong đất

Mạng trung áp 22KV và mạng hạ áp 380/220 V có trung tính trực tiếp nốiđất Do đó khi có ngắn mạch một pha, dòng điện ngắn mạch đủ lớn để rơle bảo vệcắt pha bị sự cố ra đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Như vậy nối đất là biện pháp kỹ thuật rất quan trọng trong hệ thống cungcấp điện góp phần vận hành an toàn cung cấp điện

Sét đánh trực tiếp vào đường dây và trạm biến áp là sự cố nghiêm trọnglàm hư hỏng thiết bị và gây nguy hiểm đến tính mạng con người Vì vậy trong hệthống cung cấp điện phải có biện pháp chống sét nhằm bảo vệ cho đường dây vàtrạm khỏi bị sét đánh trực tiếp và giảm nhẹ ảnh hưởng của sét

Tóm lại, trong hệ thống cung cấp điện có ba loại nối đất:

- Nối đất an toàn : thiết bị nối đất này được nối vào vỏ thiết bị điện

- Nối đất làm việc: thiết bị nối đất loại này được nối vào trung tính của máybiến áp

b Phương thức nối đất: hình 3.10

Có hai loại nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo

Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loạikhác ( trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy) đặt trong đất, các kết cấubằng kim loại của nhà cửa, các công trình nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặttrong đất làm trang bị nối đất

Khi tính toán trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật nối đất tự nhiên cósẵn Điện trở nối đất tự nhiên của các vật nối đất tự nhiên được xác định bằngcách đo lường thực tế tại chỗ hay lấy theo các tài liệu thực tế

Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, ống thép, thanhthép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc dài 2-3 m chôn sâu xuống đất sao cho đầutrên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,7m Nhờ vậy giảm được sự thay đổicủa điện trở nối đất theo thời tiết

Các ống thép hay thanh thép đó được nối với nhau bằng cách hàn với thanhthép nằm ngang đặt ở độ sâu 0,5 – 0,7m

Để chống ăn mòn, các ống thép đặt ttrong đất phải có bề dày không đượcnhỏ hơn 3,5mm các thanh thép dẹt, thép góc không được nhỏ hơn 4mm Tiết diệnnhỏ nhất cho phép của thanh thép là 48mm2

Dây nối đất cần có tiết diện thỏa mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịuđược dòng điện cho phép lâu dài Dây nối không được bé hơn 1/3 tiết diện dâydẫn pha, thường dùng thép có tiết diện 120mm2, nhôm 35mm2 hoặc đồng 25mm2

Hình 3.10 Mặt bằng, mặt cắt hệ thống nối đất TBA

c Tiêu chuẩn nối đất:

Đối với mạng điện cĩ điện áp dưới 1000V, điện trở nối đất tại mọi thờiđiểm trong năm khơng được vượt quá 4Ω

Nối đất lặp lại của dây trung tính trong mạng 380/220 V phải cĩ điện trởkhơng quá 10Ω

Trường hợp cĩ nhiều thiết bị phân phối cĩ điện áp khác nhau đặt trên cùngmột khu đất nên thực hiện trang bị nối đất chung Điện trở nối đất chung cần phảithỏa mãn yêu cầu của trang bị nối đất nào địi hỏi điện trở nhỏ nhất

Đối với thiết bị điện cĩ điện áp cao hơn 1000V cĩ dịng điện chạm đất bé

và các thiết bị điện cĩ điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên cĩ sẵn Nếutrị số của điện trở nối đất tự nhiên nhỏ hơn trị số tính tốn đã nĩi trên thì khơngcần thực hiện nối đất nhân tạo

d Tính tốn nối đất nhân tạo cho trạm biến áp:

+ Xác định điện trở của một thanh thép gĩc 1 cọc

Theo số liệu địa chất điện trở suất của khu vực đường dây đi qua cĩ điệntrở suất vào mùa mưa là: ρ = 1.104 (Ω.cm)

= h

Trong đó:

R1c là điện trở nối đất của một cọc

Rđ là điện trở nối đất theo quy định Rđ ≤ 4Ω lấy Rđ = 4Ω

ρmax :là điện trở suất của đất ở độ sâu chân thanh nằm ngang

ρmax = K ρ : Với K là hệ số hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất chọn K

= 2

l : là chiều dài (chu vi ) của mạch vòng tạo nên bởi các thanh (cm)

l = ( 14 + 5 ) 2 = 38 (m) =3800 (cm)

b : là bề rộng thanh nối b = 40 (mm) = 4 (cm)

t : là chiều sâu của thanh nối t = 0,8 (m) = 80 (cm)

Thay vào công thức trên ta được:

2 4

Vậy Rnd < Rd = 4Ω thỏa mãn yêu cầu đặt ra

Tóm lại, thiết kế hệ thống nối đất cho trạm như sau: dùng 14 cọc thép góc

L 63 x 63 x 6 dài 2,5 m chôn thành mạch vòng ( 14 + 5 ) 2 = 38 m nối với nhaubằng thanh thép dẹt 40x4 mm đặt cách mặt đất 0,8 m (hình 3.10)

Điện trở nối đất thực tế của hệ thống Rđ < 4Ω

Cách nối các thiết bị của trạm biến áp vào hệ thống nối đất như sau: Từ hệthống tiếp địa làm sẵn 2 đầu nối

- Trung tính 0,4 KV của máy biến áp nối vào đầu số 1 bằng dây đồng mềmM-95

- Toàn bộ các phần bằng sắt ở trạm: cổng trạm, vỏ máy biến áp, vỏ tủ phânphối nối với đầu nối thứ 2 bằng dây thép Ф10

CHƯƠNG IV:

CHỌN DÂY DẪN VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ CHO TÒA NHÀ

I Lựa chọn cáp phía trung áp:

Theo tiêu chuẩn và qui định của ngành điện, việc lựa chọn cáp cho khu nhàcao tầng này có tiết diện: F = 240 mm2, bởi vì tiết diện cáp này có ưu điểm trong

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Trong trường hợp xấu nhất có thể xảy

ra là khi một đoạn cáp đầu nguồn của mạch này bị sự cố thì đường cáp còn lại cầnphải cấp điện cho toàn bộ phụ tải có trên mạch vòng Khi đó cáp phải có tiết diện

đủ lớn để đảm bảo được điều kiện phát nóng và tổn thất điện áp

- Đảm bảo tính kinh tế : Rẻ hơn so với sơ đồ mạch vòng kín vận hành kín.Tra PL 4.26 TL 1với tiết diện F = 240 mm2, tra bảng chọn cáp đồng 3 lõi,cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo Có cácthông số của cáp cho ở bảng 4.1

Trong các tình trạng ngắn mạch các khí cụ điện và các bộ phận dẫn điệnkhác vẫn đảm bảo sự làm việc tin cậy Nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông

số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Tất nhiên khi xảy ra sự cố,ngắn mạch, để hạn chế tác hại của nó cần phải nhanh chóng loại bỏ bộ phận hưhỏng ra khỏi mạng bằng các thiết bị bảo vệ

Đó là các máy cắt điện, máy cắt phụ tải và cầu chì … khi lựa chọn chúngcần thêm điều kiện khả năng cắt của chúng khi có ngắn mạch

Việc lựa chọn các khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác phải thỏa mãnyêu cầu về kinh tế và kĩ thuật

2 Sự phát nóng của khí cụ điện và dây dẫn.

Tất cả các khí cụ điện và dây dẫn khi có dòng điện chạy qua đều có hiệntượng phát nóng

Nguyên nhân: do tổn thất công suất tác dụng trong các phần tử dẫn điệnbiến thành nhiệt, tổn thất chỗ tiếp xúc, tổn thất do dòng điện xoáy trong mạch từcủa thiết bị xoay chiều

Tổn thất công suất trong các khí cụ điện và dây dẫn phụ thuộc vào nhiềuyếu tố như dòng điện, áp, tần số và được chia ra làm 3 chế độ phát nóng

Sự phát nóng lâu dài do dòng điện làm việc lâu dài chạy qua các khí cụđiện và dây dẫn gây ra Sau một thời gian nhiệt độ của các khí cụ điện và dây dẫn

ổn định và nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh