bài giảng cấp điện công trình

bài giảng cấp điện

Điện đóng một vai trò rất quan trọng trong đời sống và các hoạt động kinh tế của con người Điện không có thì sản xuất sẽ đình trệ, kinh tế chậm phát triển, đời sống tinh thần không thể nâng cao… Có thể khẳng định tất cả các nhà máy, xí nghiệp, các khu dân cư đều phải dùng đến điện năng Một khu dân cư, một khu đô thị đã xây dựng đầy đủ các hạng mục: giao thông, cấp nước, thoát nước… nhưng nếu không có điện thì người dân cũng không bao giờ đến ở và giá trị chuyển nhượng bất động sản này cũng sẽ giảm…

Môn học Cấp điện công trình xây dựng sẽ giúp sinh viên năm được những kiến thức cơ bản

về hệ thống điện bên trong công trình bao gồm các nội dung: xác định phụ tải điện, lựa chọn nguồn điện, lựa chọn thiết bị và bố trí chúng sao trong công trình sao cho hợp lý, an toàn, tiết kiệm và thẩm mỹ Sinh viên sẽ được thực hành nêu ý tưởng thiết kế hệ thống cấp điện công trình, tìm hiểu điều kiện thực tế về các thiết bị hiện có phù hợp với từng loại chức năng công trình Đồng thời thông qua môn học sẽ giúp sinh viên có thể giải quyết hài hòa giữa các giải pháp kỹ thuật về cấp điện trong nhà và giải pháp kiến trúc, đảm bảo mỹ quan cho công trình

Môn học nhằm giới thiệu một số khái niệm cơ bản về hệ thống cung cấp điện cho các công trình kiến trúc Các kiến thức chuyên sâu về hệ thống cấp điện trong nhà sẽ được trình bày theo

hệ thống từ sơ đồ đến cấu tạo, thiết kế Trong đó có đề cập đến mối quan hệ giữa hệ thống cấp điện và kiến trúc bên trong công trình

III. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo trình Chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo các công trình kiến trúc, PGS.TS Phạm Đức Nguyên;

2. Chiếu sáng trong kiến trúc: thiết kế tạo môi trường ánh sáng & sử dụng năng lượng có hiệu quá, PGS.TS Phạm Đức Nguyên, NXB Khoa học & Kỹ thuật (2011)

3. Giáo trình điện công trình, Trần Thị Mỹ Hạnh, NXB Xây dựng (2011);

4. Giáo trình kỹ thuật điện, Vương Song Hỷ;

5. Kỹ thuật chiếu sáng – Patrica VanDeplanque Người dịch Lê Văn Doanh - Đặng Văn Đào;

6. Chiếu sáng nhân tạo, Vương Song Hỷ;

7. Quy chuẩn hệ thống chiếu sáng công trình;

8. Các tạp chí kiến trúc chuyên ngành

*) Cấp điện áp của hệ thống điện Quốc gia

- Hệ thống điện Quốc gia có nhiều cấp khác nhau phù hợp với bán kính cấp điện và khả năng truyền tải điện: 500; 220; 110; 66; 35; 22; 15; 6; 0.4 kV

+ Cấp truyền tải điện áp 500; 220 kV có nhiệm vụ dẫn năng lượng từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu thụ điện năng

+ Cấp điện áp phân phối: là cấp điện áp từ 110 kV trở xuống, có nhiệm vụ cung cấp điện năng trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ điện hoặc các phụ tải điện

- Nhà máy phát điện: Nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử, phong điện

- Đường dây dẫn điện:

+ Đường dây trần: đi trên không, được dẫn bằng hệ thống sứ xà, cột Đường dây này có chi phí rẻ nhất nhưng độ an toàn kém nhất, thường dùng cho các vùng nông thôn có đất đai rộng, mật độ dân cư thưa thớt

+ Đường dây cáp bọc: dây dẫn được bọc cách điện (cao su, nhựa PVC,XLPE) đi trên không, được dẫn bằng hệ thống sứ xà, cột Đường dây này có chi phí đầu tư đắt hơn nhưng độ an toàn cao hơn, chiếm ít đất và thường dùng cho các đô thị

+ Đường cáp ngầm: chi phí đầu tư đắt nhất, an toàn nhất, mỹ quan nhất vì nó hoàn toàn nằm dưới mặt đất, chỉ dùng cho các tuyến phố chính đô thị

- Tần số: 50 Hz

*) Hành lang an toàn điện

- Đươc quy định trong Luật Điện lực và Nghị định số 106/2005/NĐ-CP

- Đường dây tải điện và trạm biến áp là những nguồn nguy hiểm cao độ nhất là khi đi qua khu dân cư

- Bề rộng hành lang =2b+D

- Không được xây dựng công trình trong hành lang đường dây 500kV

- Với đường dây 220kV trở xuống công trình được phép xây dựng trong hành lang nếu đảm bảo an toàn điện và khoảng cách sau:

1.2.Khái quát về hệ thống điện công trình

+ An toàn cung cấp điện: người và thiết bị

+ Cấp điện liên tục: phụ tải ưu tiên, không ưu tiên…

+ Kinh tế: chi phí đầu tư ít nhất

+ Mỹ quan: phù hợp với đặc điểm kiến trúc mỗi công trình

1.3 Khái niệm phụ tải điện công trình

- Tuy nhiên việc xác định độ lớn phụ tải điện rất phức tạp vì thiết bị điện rất đa dạng, thời gian hoạt động của từng thiết bị lại khác nhau, khó dự báo quy luật hoạt động nên công cụ hiệu quả để xác định phụ tải điện là xác suất thống kê

b) Phân loại

*) Theo quy mô sử dụng

- Phụ tải nhỏ: phụ tải có công suất P<100 kW; nguồn điện cung cấp cho các phụ tải này là các đường dây hạ áp 0.4kV

- Phụ tải trung bình: có công suất 100 kW≤P≤2000 kW; nguồn cung cấp cho các phụ tải này là trạm biến áp hạ áp 22/0.4kV, 35/0.4kV…

- Phụ tải lớn: có công suất P≥2000 kW hoặc P nhỏ hơn nhưng nằm ở rất xa lưới điện; nguồn điện cấp cho các phụ tải này là đường dây trung áp+ trạm biến áp hạ áp 22/0.4kV, 35/0.4kV…

*) Theo chức năng sử dụng điện

- Phụ tải điện chiếu sáng

+ Thiết kế phần quang: Tiêu chuẩn độ rọi, trang trí, tiện nghi, phù hợp công việc

+ Thiết kế phần điện: bố trí đèn, tủ điều khiển đèn, công tắc…

- Phụ tải điện sinh hoạt:

+ Là phụ tải của các thiết bị điện phục vụ sinh hoạt của con người (điều hòa, tivi, máy giặt…) chủ yếu là động cơ không đồng bộ và các thiết bị điện tử

+ Thiết kế điện: xác định vị trí thiết bị, ổ cắm điện

- Phụ tải điện sản xuất

+ Phụ tải cung cấp cho các máy sản xuất: máy tiện, máy may, băng tải…

+ Chủ yếu là động cơ 1 pha và 3 pha, có điển trở lớn…

+ Thiết kế điện: lập mặt bằng cung cấp điện cho các thiết bị

1.4 Các đại lượng dùng để xác định nhu cầu phụ tải điện

1.4.1 Công suất định mức của thiết bị (P đm )

- Pđm là công suất tác dụng đầu ra của thiết bị (chưa kể đến tổn hao)

- Với động cơ: Pđm là công suất trên trục cơ

- Với lò sấy, lò nung…: Pđm là công suất trên điện trở

- Đơn vị W hoặc HP (sức ngựa); theo quy định của Nhà nước về hệ thống đo lường Việt Nam, 1 Hp

- Trên nhãn mác của máy thường ghi Pđm do đó muốn có Pđ phải tra lý lịch của thiết bị kèm theo

- Hiệu suất của thiết bị điện η=Pđm/Pđ

Hiệu suất của thiết bị được ghi trên nhãn máy Trường hợp không có thì tạm thời chọn η=0.8÷0.95

b) Công suất đặt phản kháng

- Ký hiệu Qđ, đơn vị Var, kVar

- Là công suất vô công mà phụ tải điện trao đổi với lưới điện Thiết bị điện không tiêu thụ công suất này mà chỉ nhận từ lưới điện để làm nhiễm từ cho các lõi thép của động cơ, sau đó lại trả lại cho lưới điện

- Công thức tính

+ Thiết bị điện 1 pha Qd= Up.Ip.sinϕ

+ Thiết bị điện 3 phaQđ= √ 3 Ud.Id sinϕ

c) Công suất đặt biểu kiến

- Ký hiệu S, đơn vị VA, kVA

- Là công suất lớn nhất mà phụ tải điện có thể tiếp nhận từ nguồn điện, là căn cứ để xác định dung lượng của nguồn điện cung cấp

- Công thức tính: Sđ = √ Pđ2+ Qđ2

+ Phụ tải điện 1 pha: Sd= Up.Ip

+ Phụ tải điện 3 pha: Sđ= √ 3 Ud.Id

1.4.3 Suất phụ tải điện

- Trong thực tế một số trường hợp thiết kế cung cấp điện cho công trình xây dựng, ở giai đoạn ban đầu chưa có thiết kế chi tiết, không thể có số liệu về số lượng, chủng loại, cách bố trí của từng loại thiết bị điện sử dụng cho công trình Trong trường hợp đó người ta phải tính gần đúng phụ tải điện dựa vào suất phụ tải điện P0

- Suất phụ tải điện là đại lượng thống kê dùng để xác định công suất tác dụng phân bố trên một đơn

vị sản phẩm

- Đơn vị Po (W/m2, W/sản phẩm, W/giường bệnh, W/chỗ ngồi…)

- P0 thường cho trong tiêu chuẩn hoặc trong các sổ tay thiết kế tùy nhóm công trình

- Khi biết suất phụ tải điện thì việc xác định phụ tải điện sẽ đơn giản hơn rất nhiều

- Với các phụ tải điện dạng nhiệt (lò nung, lò sấy…) do Q=0 và cosϕ=1 nên

Phụ tải điện 1 pha Iđm= U P đ p

Phụ tải điện 3 pha Iđm=

cos ❑ (nếu các phụ tải khác cos ❑ )

- Công suất biểu kiến tính toán là căn cứ để chọn công suất của nguồn điện Sđm trong đó Sđm ≥

- Đây là tình trạng nghiệm trọng của lưới điện cần phải loại trừ

- Các dạng ngắn mạch: chạm đất, chập các dây pha, 2 pha chạm đất…

- Một số thiết bị điện như máy biến áp cho phép quá tải 40%

c) Hiện tượng rò rỉ điện

- Dòng điện chạm vỏ thiết bị, chạm đất, chạm vào cơ thể người nhưng do điện trở lớn nên dòng điện chạm nhỏ

- Nếu dòng điện lớn có thể gây cháy nổ, giật chết người khi thiết bị tự động không đóng cắt điện

1.5 Các phương pháp xác định phụ tải điện tính toán của công trình

- Nội dung: Tính theo công suất đặt

+ Chia phụ tải điện trong công trình thành các nhóm tương ứng với số liệu trong bảng

+ Thống kê công suất định mức Pđm, hiệu suất của từng nhóm thiết bị

+ Tính tổng công suất đặt mỗi nhóm thiết bị Pđ

+ Tra bảng tìm Kc cho mỗi nhóm

+ Tính Ptt, Qtt cho mỗi nhóm thiết bị

+ Tra bảng tìm Ks cho công trình, nếu không có số liệu thì Ks=1

+ Tính Ptt,Qtt, Stt cho cả công trình

+ Chọn máy biến áp có công suất thoả mãn Sđm ≥ Stt

- Hướng dẫn chia công trình thành các nhóm phụ tải

+ Công trình nhà ở riêng lẻ: coi toàn bộ thiết bị trong nhà là 1 nhóm

+ Công trình công nghiệp: chia thành các phân xưởng, khu văn phòng

+ Công trình công cộng: chia thành nhóm phụ tải sinh hoạt, nhóm thiết bị chuyên dùng,

Ptt = P0.S (S: diện tích)

Ptt = P0.m (m là quy mô sản phẩm tính theo tấn)

*Trường hợp tính theo suất phụ tải điện: Suất phụ tải được thống kê khá chi tiết theo từng nhóm thiết bị chứ không theo công trình

Ví dụ: Trong hệ thống cấp điện của 1 nhà thi đấu bóng rổ người ta thống kê chiếu sáng sân thi đấu theo diện tích và chiếu sáng khán đài theo số chỗ ngồi trong sân

Pttsân = P0sân x Diện tích sân

Pttkđ = P0kđ x số chỗ ngồi

 Ptt = Pttsân + Pttkđ

CHƯƠNG 2: NGUỒN ĐIỆN CẤP CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

2.1 Tổng quan về các loại nguồn điện cấp cho công trình xây dựng

- Nguồn điện là nơi cấp ra điện năng để cung cấp cho phụ tải

- Đối với cấp điện công trình thì nguồn điện có 3 loại

+ Máy biến áp

+ Máy phát điện (chủ yếu là máy phát điện chạy dầu diezen)

+ Các bộ lưu điện có công suất lớn (UPS)

- Trong 3 loại nguồn trên thì máy phát điện là nguồn điện phổ biến nhất, hiệu quả kinh tế , tin cậy, chi phí vận hành thấp, không cần bảo dưỡng…

- Máy phát điện: tiêu tốn một lượng lớn dầu, vận hành phức tạp, bảo dưỡng liên tục ngay cả khi không vận hành Do đó được dùng làm nguồn dự phòng khi mất điện lưới (trừ những trường hợp không thể cấp được điện lưới như hải đảo, vùng núi cao…)

+ Giá thành của một máy phát điện khá đắt nên chỉ những cơ quan quan trọng mới đầu tư máy phát điện chạy dầu diezen (bệnh viện, khách sạn cao cấp, Ủy ban tỉnh…)

- Bộ lưu điện có công suất lớn (UPS): thực chất là hệ thống ắc quy có trang bị bộ chuyển nguồn từ một chiều sang xoay chiều (gọi là bộ nghịch lưu)

+ Ưu điểm: độ tin cậy cao, khởi động ngay khi xảy ra mất điện

+ Nhược điểm: giá rất đắt, dung lượng có hạn, phải có phòng chứa ắc quy lớn và phải đầu tư hệ thống thông gió

+ Dùng làm nguồn dự phòng khi mất điện nhưng giá thành đắt hơn máy phát điện nên chỉ dùng cho những nơi đặc biệt quan trọng: phòng mổ bệnh viện, tổng đài viễn thông, trạm biến áp 110kV trở lên, phòng điều hành sân bay, nhà nghi lễ Chính phủ…

- Tùy vào tính chất quan trọng của công trình và yêu cầu của Chủ đầu tư mà lựa chọn sơ đồ kết nối nguồn khác nhau:

+ Phụ tải không quan trọng: máy biến áp

+ Phụ tải quan trọng: máy biến áp+ máy phát điện

2.2.1 Cấu tạo chung của máy biến áp cấp điện công trình

- Bao gồm: lõi thép, cuộn dây, cách điện và các bộ phận khác

- Lõi thép: gồm các thép lá kỹ thuật điện ghép cách điện lại với nhau, có nhiệm vụ dẫn từ trường từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp

- Cuộn dây: dây đồng tròn có bọc cách điện làm nhiệm vụ dẫn điện

2.2.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Cuộn sơ cấp W

1 được nối với nguồn điện có điện áp U1 Cuộn dây W1 tạo thành mạch

Lõi thép cũng xuyên qua vòng dây W

2 nên từ thông cũng xuyên qua nó Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông sẽ cảm ứng một điện áp e

2 trong cuộn dây W2 điện áp e2 được coi là nguồn điện do máy biến áp cung cấp đến phụ tải nhưng có điện áp đã biến đổi e

2.2.3 Các loại máy biến áp

a) Máy biến áp một pha

- Dùng để cung cấp điện cho phụ tải 1 pha

- Chủ yếu dùng ở các vùng nông thôn để cung cấp điện cho các cụm dân cư thưa thớt công suất bé

<75kVA

- Có thể lắp 3 MBA 1 pha vào 3 pha để tạo thành tổ máy biến áp 3 pha

2.2.4 Lựa chọn máy biến áp cấp điện cho công trình

- Việc lựa chọn máy biến áp phải căn cứ trên các thông số sau:

+ Điện áp định mức U1đm phù hợp với lưới điện

+ Điện áp U2đm phù hợp với phụ tải

+ Dung lượng định mức Sđm>Stt

Trong thực tế nên chọn theo thang công suất có sẵn của nhà sản xuất: 50,75, 100,150…kVA

+ Độ đầy tải phải đạt 80% để hệ số công suất cosϕ cao

+ Chọn tổ đấu dây phù hợp

+ Nếu chọn 2 MBA song song thì nên chọn 2 máy có các thông số giống nhau hoàn toàn

2.3 Máy phát điện diezen

- Máy phát điện diezen là thiết bị dùng để biến đổi nhiệt năng thành điện năng nhờ quá trình đốt cháy nhiên liệu diezen

Trong hệ thống điện quốc gia, chủng loại máy phát điện rất đa dạng, phong phú (thuỷ điện, nhiệt điện than, khí, điện gió, điện mặt trời,…) với dải công suất rất rộng (từ vài W đến hàng trăm nghìn kW) Thị trường có các loại máy phát điện 3 pha (công suất lớn), máy phát điện 1 pha (công suất bé hơn, dùng cho gia đình)

- Hệ thống cấp điện công trình thường sử dụng máy phát điện xoay chiều dùng nhiên liệu diezen hoặc xăng với công suất <1000 kVA

- Máy phát diezen dùng làm nguồn dự phòng để cấp điện công trình do những lý do sau:

+ Dầu diezen rẻ hơn so với xăng, vốn đầu tư ban đầu thấp hơn UPS, pin mặt trời,…

+ Kết cấu nhỏ gọn, công suất lớn

+ Có kết cấu chống rung, cơ cấu giảm thanh hoàn chỉnh

+ Có thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, tần số (tức là chất lượng điện năng đảm bảo) Không cần người trực thường xuyên

+ Khởi động nhanh Nếu kết hợp bộ ATS (tự động đóng nguồn dự phòng) thì việc khởi động máy phát hoàn toàn tự động khi điện lưới mất điện

*) Nguyên lý làm việc của máy phát điện

- Nhấn nút khởi động, động cơ diezen nổ, trục quay của nó kéo trục roto quay thay

- Lựa chọn máy phát điện: Trong thực tế chỉ những phụ tải quan trọng mới trang bị máy phát điện làm nguồn điện dự phòng hoặc theo yêu cầu của chủ đầu tư Tại những vùng xa xôi hẻo lánh cách

xa nguồn điện, các hải đảo không thể kéo điện lưới thì bắt buộc phải dùng máy phát điện diezen để phát điện

- Việc lựa chọn máy phát điện cho công trình cần căn cứ trên các yếu tố sau:

+ Điện áp định mức của máy phát Uđm phải phù hợp với phụ tải Thông thường giá trị này là 380/220V (điện áp dây/điện áp pha)

+ Công suất định mức Sđm (kVA)>phụ tải ưu tiên

+ Tần số định mức: 50Hz

2.4 Bộ lưu điện UPS (Uninterruptible Power Supply)

- UPS là thiết bị có thể cung cấp tạm thời điện năng nhằm duy trì sự hoạt động của thiết bị điện khi điện lưới gặp sự cố (mất điện, sụt giảm điện áp, sự cố khác…) trong một khoảng thời gian với công suất giới hạn theo khả năng của nó

- Ở Việt nam, UPS thường quen được gọi là bộ lưu điện, cục lưu điện

- Các loại UPS thông dụng hiện nay thường bao gồm hai loại chính theo nguyên lý làm việc của chúng: UPS offline và UPS online

- Nguyên lý làm việc của UPS

UPS ngoại tuyến (off-line)

Tên gọi UPS off-line có nghĩa là bình thường hệ thống UPS không nối đến phụ tải, nó làm việc độc lập và chỉ nhận điện từ lưới điện để nạp đầy cho hệ thống acquy

Loại UPS này gồm 2 đường điện: 01 đường cấp cho phụ tải, 01 đường cấp đến acquy

Bộ nạp AC/DC có chức năng chuyển dòng điện xoay chiều AC của lưới điện thành dòng điện một chiều DC để nạp vào acquy (vì dòng điện acquy là dòng điện một chiều)

Bộ nghịch lưu DC/AC có chức năng chuyển dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.+ Khi có điện, phụ tải nhận điện từ lưới điện, ắc quy được nạp điện, bộ nghịch lưu DC/AC không làm việc

+ Khi mất điện lưới hoặc lưới điện không ổn định, bộ nghịch lưu DC/AC hoạt động cấp điện cho phụ tải từ ắc quy

a) Trạm biến áp treo trên cột

- Máy biến áp và các thiết bị được bố trí trên cột điện

+ Bố trí trên 1 cột khi công suất ≤150 kVA

+ Bố trí trên 2 cột khi công suất ≥560 kVA

Trạm biến áp treo trên 1 cột Trạm biến áp treo trên 2 cột

- Đây là kiểu trạm biến áp bố trí ngoài trời, dùng phổ biến cho các khu dân cư, công trình công cộng, trụ sở cơ quan…

- Chi phí xây dựng ít nhất trong các loại trạm biến áp

- Nhược điểm: phải có đất trống để bố trí, phải có đất có hành lang an toàn bao quanh

b) Trạm biến áp đặt trên nền

- Máy biến áp được bố trí trên nền bê tông, cao hơn cốt nền 300mm, xung quanh móng có hố thu đâu bao quanh để thu dầu khi máy bị vỡ

- Được sử dụng khi công suất ≥560 kVA

- Có hàng rào bảo vệ cao >1,8m để đảm bảo an toàn và có cửa ra vào

- Hình thức bố trí rất đa dạng: máy biến áp, tủ điện hạ thế có thể bố trí trong nhà hoặc ngoài trời

c) Trạm biến áp trong nhà

- Toàn bộ thiết bị được bố trí trong nhà để đảm bảo tính thẩm mỹ của công trình

- Nhà trạm có thể xây riêng hoặc đặt dưới tầng hầm nhưng phải có lưới thép bao quanh máy biến áp

để bảo vệ

- Máy biến áp đặt trên móng cao hơn cốt nền 300mm, xung quanh móng có hố thu dầu

- Trong trạm phải bố trí chiếu sáng, có hệ thống thông gió

- Phải trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy theo quy định

- Cửa ra vào thiết kế đủ rộng để dễ dàng vận chuyển, sửa chữa thiết bị

d) Trạm biến áp Ki ốt

- Toàn bộ thiết bị được bố trí trong vỏ kín bằng thép, thường có 3 ngăn riêng biệt

+ Ngăn chứa máy biến áp

+ Ngăn chứa thiết bị cao thế (22 kV, 35kV,…)

+ Ngăn chứa thiết bị hạ thế (400)

- Thường dùng ở những địa điểm sau:

- Luôn có máy bơm dự phòng tự động hoạt động khi có nước ngập

- Tính toán làm mát và thông gió rất khó khăn

- Ưu điểm: Đảm bảo mỹ quan, an toàn cao, tiết kiệm đất đai

2.6 Các sơ đồ nối dây điển hình cho nguồn điện công trình

- Sơ đồ nối dây rất đa dạng, phong phú tùy thuộc quy mô công trình, tính chất của hộ tiêu thụ hoặc theo yêu cầu của Chủ đầu tư

2.6.1 Sơ đồ một nguồn cung cấp, không có dự phòng

- Sơ đồ này đơn giản, giá thành thấp

- Độ tin cậy không cao, thường dùng cho nhà dân dụng, công cộng, công trình không quá quan trọng

- Bất kỳ bộ phận nào gặp sự cố sẽ mất điện lâu dài

2.6.2 Sơ đồ 2 nguồn cung cấp kiểu mạch vòng, không có dự phòng

- Đây là sơ đồ điện được cung cấp từ 2 nguồn (2 lưới điện khác nhau) đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Máy biến áp chỉ nhận điện từ 1 trong 2 nguồn điện nhờ khóa liên tục Không thể nhận điện đồng thời từ 2 lưới điện vì cần có thiết bị hòa đồng bộ rất phức tạp

- Sơ đồ này sử dụng cho các phụ tải quan trọng như sân bay, bệnh viện, siêu thị…

- Các hộ tiêu thụ công suất >1000 kVA nên dùng 2 MBA song song

2.6.3 Sơ đồ 2 nguồn cung cấp kiểu mạch kép, không có dự phòng

- Sơ đồ này gần giống với sơ đồ 2 nguồn điện cung cấp kiểu mạch vòng, điểm khác ở chỗ nó có thể nhận điện đồng thời từ 2 đường dây cung cấp song song

- Sơ đồ này dùng khi xung quanh công trình không có điện lưới mà phải dẫn điện từ xa về khi đó đường dây mạch kép được xem như 2 nguồn điện giống nhau hoàn toàn nên có thể vận hành song song

- Độ tin cậy cao

- Sơ đồ này sử dụng cho các phụ tải quan trọng như sân bay, bệnh viện, siêu thị…

- Các hộ tiêu thụ công suất >1000 kVA nên dùng 2 MBA song song

2.6.4 Sơ đồ nguồn điện công trình có dự phòng

- Các nguồn điện dự phòng là máy phát diezen và bộ lưu điện UPS, các thiết bị này vận hành ở cấp điện áp hạ áp (380/220V)

- Loại sơ đồ này chỉ áp dụng cho các phụ tải quan trọng vì kèm theo chi phí đầu tư, chi phí vận hành khá lớn

a) Các sơ đồ nguồn điện dự phòng bằng máy phát diezen

- Sơ đồ này sử dụng khi công suất phụ tải nhỏ và công suất máy phát điện đủ sức cung cấp điện cho toàn bộ các phụ tải công trình

- Sơ đồ này được sử dụng khi công suất phụ tải rất lớn còn công suất máy phát rất nhỏ, không đủ cung cấp công suất cho toàn bộ công trình Khi đó phải tách phụ tải công trình thành 2 nhóm: ưu tiên và không ưu tiên Nhóm ưu tiên ngoài việc nhận điện từ điện lưới còn được dự phòng cấp điện

từ máy phát còn nhóm không ưu tiên chỉ được cấp điện từ điện lưới

- Trong cả 2 sơ đồ trên đều dùng tủ ATS có chức năng liên động, chỉ cho phép nhận điện từ điện lưới hoặc từ máy phát Nếu cả máy phát và điện lưới cùng đóng điện 1 lúc sẽ gây ra sự cố cháy nổ Còn muốn cả 2 thiết bị này hoạt động đồng thời thì đòi hỏi phải có thiết bị hòa đồng bộ rất đắt tiền

b) Sơ đồ nguồn điện dự phòng bằng UPS

- Lưới điện cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải không ưu tiên đồng thời cung cấp gián tiếp cho phụ tải ưu tiên qua bộ chỉnh lưu AC/DC- bộ nghịch lưu DC/AC Trong thời gian có điện, ăc quy luôn luôn được nạp đầy

- Khi điện lưới mất, phụ tải không ưu tiên mất điện Phụ tải ưu tiên nhận điện ngay tức thì do ăc quy phóng ra, do đó không gián đoạn nguồn điện cung cấp

c) Sơ đồ nguồn điện dự phòng bằng máy phát + UPS

-Phụ tải được phân thành 3 cấp

+ Cấp 1: gồm các phụ tải không ưu tiên mà chỉ nhận điện từ điện lưới, khi điện lưới mất nó ngừng hoạt động

+ Cấp 2: gồm các phụ tải quan trọng, bình thường nó nhận điện từ điện lưới, khi mất điện lưới nó nhận điện từ máy phát thông qua các tủ ATS

3.3 Cấu trúc của đường dây truyền tải điện năng

3.3.1 Mở đầu

Căn cứ cấu trúc của đường dây tryền tải điện năng có thể phân thành:

- Đường dây trên không

- Đường dây cáp ngầm

- Dây dẫn trong nhà

1 Đường dây trên không

Các phần tử chủ yếu của đường dây trên không là dây dẫn, dây chống sét, cột, cách điện, và phụ kiện của đường dây:

- Dây dẫn dùng để dẫn điện

- Dây chống sét để bảo vệ dây dẫn khỏi quá điện áp khí quyển

- Cột dung để treo (hoặc đỡ) dây dẫn và dây chống sét

- Sứ cách điện sử dụng để cách ly dây dẫn và dây chống sét với cột

- Phụ kiện đường dây dùng để kẹp dây dẫn vào cách điện và cách điện vào xà cột

2 Đường dây cáp ngầm

Với mạng lưới các đường dây điện lực có các cấp điện áp khác nhau và mạng lưới điện thoại thông tin phức tạp cần phải đặt hệ thống cáp ngầm để cung cấp và phân phối điện năng

Ưu điểm của đường dây cáp ngầm là vận hành an toàn tuy nhiên giá thành lại đắt hơn 6 8 ÷

lần so với đường dây trên không cùng cấp điện áp

3.3.2 Các vật liệu dẫn điện của dây dẫn và dây cáp

Các vật liệu dung để chế toạ dây dẫn và dây cáp là đồng, nhôm, các hợp kim của chúng và

dùng để tạo dây dẫn trần có thể đạt tới Dây cáp ngầm và dây bọc có ứng suất

Dây nhôm xét cả trên hai phương diện dẫn điện và độ bền cơ học đều kếm đồng Điện dẫn

của dây nhôm nhỏ hơn điện dẫn của đồng 1,6 lần Ta đã biết điện dẫn là nghịch đảo của điện trở suất:

1

ϒ =ρ

Điện dẫn suất của đồng

Tuy nhiên dây nhôm dẫn điện khá tốt (chỉ kém dây đồng) và được sử dụng làm dây dẫn và dây

cáp Điện trở suất của nhôm ρAL

Trong quá trình vận hành, có lớp oxit nhôm bao bọc quanh dây nhôm trần để bảo vệ dây nhôm khỏi bị môi trường xâm thực, tuy nhiên người ta không cho phhép đặt dây nhôm ở những vùng biển

và vùng có các nhà máy hoá chất

Nhôm dùng để chế tạo dây dẫn phải có độ nguyên chất cao, nếu không dây dẫn mau hỏng

Thép: Dẫn điện kém đồng và nhôm, nhưng độ bền cơ học của thép tốt hơn hẳn các kim loại

Khuyết điểm của dây thép là bị ăn mòn rất mạnh, để dây thép khỏi bị độ ẩm không khí ăn mòn người ta dùng dây tráng kẽm Lớp tráng kẽm phải nhẵn và bền

+ Lập sơ đồ nguyên lý mạng điện

+ Tính toán, lựa chọn các phần tử của mạng điện (dây dẫn, aptomat, cầu dao…)

+ Sơ đồ mặt bằng bố trí thiết bị

+ Sơ đồ đi dây dẫn trong công trình

- Khi thiết kế đường dây điện có thể đi gần hoặc giao cắt với các công trình khác nên cần đảm bảo

an toàn và tuân thủ pháp luật

3.2 Sơ đồ điện nguyên lý

3.2.1 Khái niệm

- Là sơ đồ thể hiện phương thức nối dây giữa nguồn điện và phụ tải

- Sơ đồ nguyên lý cho ta các thông tin sau:

+ Hướng truyền công suất đến phụ tải

+ Vị trí các điểm rẽ nhánh

+ Vị trí thiết bị đóng cắt và bảo vệ

+ Loại phụ tải (1 pha hay 3 pha)

3.2.1 Các loại sơ đồ nguyên lý

1 Đặc điểm

- Mạch điện 1 pha hay 3 pha đều được thể hiện bằng đường vẽ 1 nét

- Có thể phân biệt mạch điện 1 pha và 3 pha

- Có thế phân biệt phụ tải 1 pha đấu nối vào pha nào

- Không thể hiện được dây trung tính (N), dây nối không (PE)

- Sơ đồ này đơn giản, dễ hiểu -> dùng cho mạch điện trục chính, mạch điện 3 pha, mạch điện không cần thể hiện chi tiết số dây dẫn nối đến thiết bị

2) Phương pháp biểu diễn sơ đồ 1 nét bằng ký hiệu số pha

- Mạch điện 1 pha hay 3 pha đều vẽ cùng 1 nét có độ dày như nhau

- Mạch điện 1 pha ký hiệu bằng 1 gạch chéo

- Mạch điện 3 pha ký hiệu bằng 3 gạch chéo song song

- Để biết phụ tải 1 pha đấu vào pha nào của lưới điện, người ta dùng ký hiệu chữ cái A, B, C tại điểm đấu nối tương ứng với các pha của lưới điện

- Tên thiết bị được ghi ngay điểm cuối dây dẫn

2) Phương pháp biểu diễn sơ đồ 1 nét theo độ dày nét vẽ

- Mạch điện 1 pha vẽ bằng nét mảnh

- Mạch điện 3 pha vẽ bằng nét dày (gấp 7-10 lần nét vẽ 1pha)

- Để biết phụ tải 1 pha đấu vào pha nào của lưới điện, người ta dùng ký hiệu chữ cái A, B, C tại điểm đấu nối tương ứng với các pha của lưới điện

b) Sơ đồ nhiều nét

1 Đặc điểm

- Mỗi pha hay dây trung tính đều được thể hiện bằng 1 nét vẽ

- Loại sơ đồ này thể hiện đầy đủ, chi tiết mạch điện 1 pha, 3 pha cũng như số dây dẫn trong mạch điện đó (VD: mạch 3 pha 4 dây sẽ vẽ bằng 4 nét, 1 pha 2 dây sẽ vẽ bằng 2 nét, 1 pha 1 dây sẽ vẽ bằng 1 nét,…)

- Phân biệt rõ ràng phụ tải 1 pha đấu nối vào pha nào của mạch điện

- Sơ đồ nay phức tạo, khó quan sát -> ít được dùng, chỉ dùng khi cần thể hiện chi tiết số dây dẫn nối đến thiết bị

2 Quy tắc biểu diễn

-Tất cả các nét vẽ đều có độ dày như nhau

- Dây pha vẽ bằng nét liền, trên đó ghi rõ pha A, B, C hoặc L1, L2, L3

- Dây trung tính (N), dây nối không (PE) vẽ bằng nét đứt

- Trường hợp cấp điện 1 pha mà không cần phân biệt tên pha ta có thể thay ký hiệu bằng chữ L

3.3 Ký hiệu thiết bị điện chính trên sơ đồ nguyên lý

3.4 Phân loại mạng điện công trình

+ Dây nối không ký hiệu PE (Protection Earth) dùng để nối vỏ các thiết bị xuống đất.+ Nếu dây nối không và dây trung tính dùng chung thì ký hiệu PEN

a) Mạng điện TN-C

- Mạng 3 pha 4 dây, trung tính nguồn điện nối đất

- Dây không (PE) và dây trung tính (N) dùng chung gọi là dây PEN

- Vỏ thiết bị được nối đất ngay tại nơi đặt thiết bị, đồng thời nối với dây PEN Nối đất lặp lại càng nhiều điểm càng tốt

- Ưu điểm: tiết kiệm được 1 dây do dùng dây N và PE chung nên được dùng rất phổ biến Tuy nhiên nơi có nguy cơ hoả hạn thì không dùng

b) Mạng điện TN-S

- Mạng 3 pha 5 dây, trung tính nguồn điện ni đất

- Dây (PE) và dây trung tính (N) riêng biệt nhưng đều nối với trung tính của nguồn điện độ

an toàn cao

- Vỏ thiết bị được nối đất ngay tại nơi đặt thiết bị, đồng thời nối với dây PE riêng Nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt.

- Ưu điểm: tốn nhiều dây nên chỉ dùng cho công trình cần an toàn cao

c) Mạng điện TT

- Sơ đồ này gần giống sơ đồ TN-S nhưng dây PE không nối với trung tính của nguồn điện

mà chỉ nối đến các thiết bị điện

- Nếu các thiết bị đặt gần nhau (trong cùng 1 xưởng) thì có thể dùng dây PE liên kết, nếu thiết bị xa nhau thì chúng được nối vỏ PE riêng

- Sơ đồ này hầu như không sử dụng trong thực tế

d) Mạng điện IT

- Trung tính của nguồn cách ly với đất (hoặc nối đất qua điện trở hàng ngàn )

- Vỏ thiết bị điện được nối đất trực tiếp tại nơi đặt máy

Ghi chú: