Tài Liệu Thiết Kế Điện Nước Toàn Tập 2

Tài Liệu Thiết Kế Điện Nước Toàn Tập

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN

Một trang bị điện bắt đầu có đời sống của nó không phải từ lúc được lắp đặt xong và được đưa vào vận hành khai thác, nó có đời sống phôi thai ngay từ giai đoạn thiết kế

Để hình thành một trang bị điện, phải gồm có các pha như sau:

- Thiết kế sơ bộ (thiết kế cơ sở)

- Thiết kế chi tiết (thiết kế kỹ thuật thi công)

- Lắp đặt, nghiệm thu

- Khai thác sử dụng

Theo triết lý thiết kế hiện đại, muốn cho một thiết kế có khả năng tối ưu hóa của nó, phải đặt vấn đề tìm giải pháp cho công trình càng sớm càng tốt, nghĩa là phải tìm giải pháp sớm, ngay từ pha đầu tiên, tức là khi thực hiện Thiết kế sơ bộ

Để cho thiết kế sơ bộ cho một trang bị điện có thể đưa ra được một giải pháp tối ưu ngay từ ban đầu, người ta phải làm một công việc gọi là lựa chọn “CẤU TRÚC PHÂN PHỐI” hay còn gọi là

“THIẾT KẾ CẤU TRÚC” (Architect Design)

Trong giai đoạn này, người ta sẽ vẽ ra một sơ đồ đơn tuyến phác thảo, chỉ cần hình thái, không cần số liệu Sơ đồ phác thảo này gồm có:

- Phân phối nguồn chính Trung/Hạ thế

- Phân phối hạ thế

- Các phân phối đầu cuối (phân phối mạch tải cuối)

Sau dây là một sơ đồ đơn tuyến phác thảo:

tai lieu lop thiet ke dien

tai Tp.HCM

lopthietkedien@gmail.com

A QUY TRÌNH TỪ THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐẾN THIẾT KẾ CƠ SỞ:

Theo định nghĩa, “ Cấu trúc” của một hệ thống phân phối điện trong một công trình là: tất cả các sơ đồ đơn tuyến và các giải pháp kỹ thuật của nó, từ mạng nguồn cấp điện cho tới tất cả các mạch phụ tải

Sau đây là một quy trình để thiết kế nên cấu trúc cho một mạng phân phối cụ thể:

I.Các đặc điểm của trang bị điện:

Trước khi thực hiện bước 1, người ta phải xác định các đặc điểm của trang bị điện, bao gồm:

• Các công trình công nghiệp: công nghiệp chế tạo, công nghiệp thực phẩm thức uống, công trình hậu cần kho bãi,…

• Các công trình dân dụng: Tòa nhà văn phòng, Khu thương mại siêu thị, Nhà ở chung cư,……

trong tòa nhà: Tính mỹ thuật; Khả năng tiếp ận; Có những vị trí dành riêng; Dùng hành lang kỹ thuật (cho mỗi tầng); Dùng ống kỹ thuật (theo chiều dọc)

• Vĩ độ thấp: phải che dấu tất cả các thiết bị điện

Tai lieu lop thiet ke dien tai Tp.HCM

lopthietkedien@gmail.com

• Vĩ độ trung bình: phải che dấu một phần các thiết bị điện

• Vĩ độ cao: không khắt khe, vị trí các thiết bị điện bố trí theo tối ưu cho điện

d- Độ tin cậy cấp điện: khả năng của hệ thống cấp điện đáp ứng được chức năng cấp điện với

điều kiện xác định trong thời hạn xác định

• Độ tin cậy tối thiểu: có thể xảy ra rủi ro mất điện do hạn chế địa lý (mạng riêng, cách xa trung tâm, ), kỹ thuật (cáp treo, không có mạch vòng…), hay kinh tế (không đủ bảo dưỡng, phát điện dưới định mức, )

• Độ tin cậy chuẩn

• Độ tin cậy tăng cường: những biện pháp đặc biệt để giảm sác xuất mất điện (cáp ngầm, thiết lập mạch vòng,…)

e- Khả năng bảo dưỡng: những tính năng làm hạn chế sự ảnh hưởng của công tác bảo dưỡng

lên vận hành của hệ thống

* Khả năng bảo dưỡng thấp: hệ thống phải ngừng chạy khi can làm bảo dưỡng

* Khả năng bảo dưỡng chuẩn: có thể thực hiện việc bảo dưỡng không ảnh hưởng đến vận hành nếu có chuẩn bị sẵn Ví dụ : dùng vài MBA có máy dự phòng, tải ăn hai nguồn’…

* Khả năng bảo dưỡng cao: cho phép thực hiện bảo dưỡng mọi lúc, không ảnh hưởng vận hành Ví

dụ: dùng cấu hình cấp điện hai đầu

f- Độ linh hoạt của trang bị: khả năng dễ di chuyển thiết bị sử dụng điện, dể cho thêm điểm

cấp điện trong hệ thống phân phối

* Không có độ linh hoạt: vị trí của các tải phải cố định, không thay đổi được, do những hạn chế kết

cấu của toà nhà

* Linh hoạt trong thiết kế: số điểm cấp điện, công suất và vị trí của tải không biết trước

* Linh hoạt trong lắp đặt: tải có thể lắp đặt sau khi trang bị đã được nghiệm thu

* Linh hoạt trong vận hành: vị trí của tải có thể sẽ thay đổi, do tổ chức lại quy trình công nghệ

Ví dụ:

- Trong công trình công nghiệp: mở rộng, phân tách, chuyển đổi công năng,…

- Trong nhà văn phòng: phân tách

g- Nhu cầu điện năng: tổng công suất biểu kiến của phụ tải, có tính với hệ số sử dụng, có

tính cả khả năng quá tải ngắn hạn

Những dãi công suất liên quan đến giới hạn công suất của MBA:

tai lieu lop thiet ke dien tai Tp.HCM

lopthietkedien@gmail.com

< 630kVA

Từ 630 đến 1250 kVA

Từ 1250 đến 2500 kVA

> 2500 kVA

h- Phân bố phụ tải: tính thuần nhất của phân bố phụ tải (kVA /m2) trên khắp diện tích công

trình

* Phân bố thuần nhất: mật độ phụ tải đều, ví dụ: chiếu sáng, trạm làm việc cá nhân,…

* Phân bố trung gian: các phụ tải có công suất trung bình, đặt thành nhóm trãi đều mặt bằng tòa nhà Ví dụ: day chuyền sản xuất, băng tải, trạm làm việc,…

* Phân bố định vị: mật độ tải không đều, một vài tải có công suất cao được định vị tại vài điểm của công trình Ví dụ: máy ĐHKK tập trung,…

i- Tính nhạy cảm với gián đoạn điện năng: khả năng chấp nhận gián đoạn điện năng

của tải

* Tải được phép sa thải: có thể cắt nguồn bất kỳ lúc nào và trong thời hạn bao lâu cũng được

* Chấp nhận gián đoạn dài: cho phép mất nguồn trong thời hạn > 3 phút

* Chấp nhận gián đoạn ngắn: cho phép mất nguồn trong thời hạn < 3 phút

*Không chấp nhận mất nguồn

Người ta có thể phân loại các mức độ khác nhau theo mức hậu quả nặng nề của sự gián đoạn điện năng:

• Không có hậu quả đáng kể

• Thiệt hại sản xuất

• Phá hỏng phương tiện sản xuất, hay mất dữ liệu nhạy cảm

• Gây nguy hiểm chết người

Ví dụ:

- Máy nước nóng trong nhà vệ sinh mất điện bao lâu cũng được

- Máy sưởi, thông gió, ĐHKK, có thể mất điện trong một thới gian, có thể gây khó chịu cho dân

cư trong tào nhà, nhưng không gây thiệt hại tài chính

- Tủ lạnh thực phẩm, thang máy, mất điện lâu sẽ gây thiệt hại

- Bộ phận IT, an ninh báo cháy ,… Không được phép mất điện

Tai lieu lop thiet ke dien tai Tp.HCM

lopthietkedien@gmail.com

j- Tính nhạy cảm với nhiễu: nếu bị ảnh hưởng bởi nhiễu sẽ vận hành sai

k- Khả năng gây nhiễu: là nguồn gây ra nhiễu cho các thiết bị khác

II Bước 1: Lựa chọn Cơ sở Cấu trúc (architect fundamentals) :

Cần phải xác định:

d- Kết nối vào mạng điện lực

e- Cấu hình mạch trung thế

f- Số máy biến áp

g- Số lượng và phân bố các trạm biến áp

h- Máy phát điện

1 Kết nối với mạng điện lực:

Có 4 cách để kết nối với mạng lưới trung thế điện lực: a- Kết nối đơn tuyến hay rẽ nhánh trực tiếp b- Kết nối mạch vòng chính

c- Kết nối mạch nguồn kép

d- Kết nối mạch nguồn kép với thanh cái kép

Người thiết kế phải xem xét các đặc tính của trang bị điện để lựa chọn cách kết nào cho phù hợp Sau đây là bảng chỉ dẫn

lopthietkedien@gmail.com

Cấu hình kết nối Đặc tính

phải xem

Đơn tuyến (rẽ nhánh trực tiếp)

Mạch vòng chính

Mạch nguồn kép

Mạch nguồn kép với thanh cái kép

Lĩnh vực hoạt

động

Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Công nghệ cao,

Văn phòng nhạy cảm, Chăm sóc sức khỏe

Bất kỳ

Địa hình địa

điểm

Tòa nhà đơn Tòa nhà đơn Tòa nhà đơn Tòa nhà đơn Vài toà nhà

Độ tin cậy

cấp điện

Tối thiểu Tối thiểu Chuẩn Tăng cường Tăng cường

Nhu cầu điện

năng

< 630kVA ≤ 1250kVA ≤ 2500 kVA > 2500 kVA > 2500 kVA

Những hạn

chế khác

Bất kỳ Địa điểm lẻ

loi

Vùng đô thị mật độ thấp

Vùng đô thị mật độ cao

Vùng đô thị với hạn chế nguồn điện

2 Cấu hình mạch trung thế:

Có 3 cấu hình mạch trung thế để lựa chọn:

a- Lộ vào đơn

b- Mạch vòng mở 1 trạm

c- Mạch vòng mở nhiều trạm

tai lieu lop thiet ke dien

Cấu hình mạch trung thế Đặc tính phải xem

xét

trạm

Mạch vòng mở 2 trạm

Địa hình địa điểm Bất kỳ

< 25000m2

Một toà nhà hay vài tòa nhà ≤ 25000m2

Vài toà nhà >

25000m2 Khả năng bảo dưỡng Tối thiểu hay chuẩn Tăng cường Tăng cường

Nhạy cảm với gián

đọan điện năng

Chấp nhận gián đoạn dài

Chấp nhận gián đoạn ngắn

Chấp nhận gián đoạn ngắn

3 Số trạm biến thế cần thiết:

Cấu hình Đặc tính cần xem

xét

1 trạm vối n MBA n trạm với n MBA

(các trạm giống nhau)

n trạm với m MBA (công suất khác nhau)

Cấu hình tòa nhà < 25000m2 ≥ 25000m2

1 toà nhà với vài tầng

≥ 25000m2 Vài toà nhà Nhu cầu điện năng < 2500 kVA ≥ 2500 kVA ≥ 2500 kVA

Phân bố tải Tải định vị Tải thuần nhất Tải trung gian

II Bước 2: Lựa chọn Cấu trúc Chi tiết (architect details) :

Cần phải xác định:

- Mặt bằng

- Phân phối tập trung hay phân bố

- Cần thiết máy phát điện dự phòng

- Cần thiết UPS

- Cấu hình các mạch hạ thế

− Những kết hợp cấu trúc

1.Mặt bằng:

Người thiết kế có thể chọn mặt bằng theo các hướng dẫn sau:

Đặt các nguồn điện càng gần càng tốt với trung tâm phụ tải

Giảm những hạn chế khí quyển: xây dựng các nhà riêng cho trạm biến áp, nếu điều kiện nhà xưởng quá khắt khe (nhiệt độ, rung động, bụi bẩn,v.v…)

Đặt những thiết bị nặng (MBA, máy phát điện,v.v ) gần tường biên hay mạng hiện hữu, để dễ bảo dưỡng

2 Phân phối tập trung hay phân bố:

* Phân phối tập trung: các phụ tải nối với nguồn điện theo kiểu hình sao Cáp điện thích hợp với bố trí tập trung, nối từ điểm đến đểm tử tủ điện chính đến các tủ phân phối, rồi từ tủ phân phối đến các thiết bị Phân phối tập trung có nhược điểm là không có độ linh động trong lắp đặt, nhưng có ưu điểm là phù hợp với các tải lớn định vị Hệ thống phân phối tập trung với cấu hình tỏa tia có độ khả dụng cấp điện cao cho tải

* Phân phối phân bố: các phụ tải được nối với nguồn qua một busway Hệ thống hộp thanh dẫn

phù hợp với bố trí phân bố, đến các vị trí phụ tải phân tán, dể thay đổi, di chuyển và kết nối Phân phối phân bố có ưu đểim là linh động trong lắp đât, và phù hợp với phân bố tải thuần nhất gồm nhiều tải nhỏ Hệ thống phân phối phân bố với cấu hình rẽ nhánh có độ khả dụng cấp điện thấp hơn, do do một trở ngại của một tải nhỏ có thể gây ra mất điện cho tất cả các tải cùng dãy

3 Cần thiết MPĐ dự phòng:

Việc xem xét cần phải có máy phát điện dự phòng hay không tùy thuộc vào:

- Nháy cạm cụa tại ñoâi vôùi giaùn ñoán ñieôn naíng

- Ñoô khạ dúng cụa máng phađn phoâi cođng coông

- Nhöõng baĩt buoôc khaùc (beônh vieôn, cao oâc,…)

Maùy phaùt ñieôn döï phoøng nhaât thieât phại coù khi coù caùc tại thieât yeâu khođng theơ maât ñieôn lađu daøi ñöôïc MPÑ coù theơ döï phoøng cho toaøn boô phú tại hoaịc chư phúc vú cho tại thieât yeâu MPÑ döï phoøng phại cháy ñöôïc cheâ ñoô thöôøng tröïc (prime) neâu coù nhöõng tröôøng hôïp maât ñieôn keùo daøi, neâu khođng phại coù hai MPÑ cháy cheâ ñoô thay theâ

Neâu cô sôû hoaịc toaø nhaø lôùn, caăn phại coù nhieău MPÑ cöõng nhö khi xeùt caăn nhieău MBA

4 Caăn thieât UPS:

UPS laø boô nguoăn ñạo löu , bieân ñoơi ñieôn DC cụa caùc bình accu thaønh ñieôn xoay chieău taăn soâ cođng nghieôp Thôøi gian döï phoøng cụa moôt boô UPS coù theơ töø vaøi phuùt ñeân vaøi giôø, tuøy vaøo côõ lôùn cụa noù

Caăn thieât phại coù ñụ boô ñođi Maùynphaùt ñieôn vaø UPS cho nhöõng tại phại caâp ñieôn thöôøng tröïc, khođng chaâp nhaôn giaùn ñoán ñieôn naíng Thôøi gian döï phoøng cụa UPS phại lôùn hôn thôøi gian caăn thieât khôûi ñoông MPÑ vaø chuyeơn mách ATS laøm vieôc Vôùi nhöõng öùng dúng cao caâp ngöôøi ta coøn duøng boô UPS ñeơ caâp ñieôn “sách” cho nhöõng tại nháy cạm vôùi nhieêu

Toùm lái vieôc xem xeùt phại caăn UPS tuøy thuoôc vaøo:

- Nhöõng tại nháy cạm vôùi giaùn ñoán ñieôn naíng

- Nhöõng tại nháy cạm vôùi nhieêu

5 Caẫu hình caùc mách há theâ:

*Caâu hình toûa tia vôùi loô vaøo ñôn: caâu hình ñôn giạn nhaât, tại noâi vôùi moôt nguoăn Caâu hình naøy coù ñoô khạ dúng ñieôn naíng thaâp nhaât, vì khođng coù döï phoøng khi maât ñieôn

* Caâu hính hai nguoăn: nguoăn ñieôn ñöôïc caâp töø hai MBA keât noâi vaøo cuøng ñöôøng dađy trung theâ

Khi caø hai MBA ñoùng ñieôn, chuùng cháy ôû cheâ ñoô caâp ñieôn song song cho tại

* Caâu hình hai nguoăn cháy thay ñoăi vôùi tụ ñieôn phađn ñođi: ñeơ taíng ñoô khạ dúng caâp ñieôn khi coù hö hoûng thanh caùi, hay khi caăn phại bạo döôõng MBA, ngöôøi ta chia tụ ñieôn chính ra laøm hai phaăn, vôùi moôt keât noâi thanh

cái thưởng mở (NO) Cấu hình này thường đòi hỏi phải có Bộ chuyển nguồn tự động (ATS)

* Cấu hình sa thải phụ tải: các phụ tải có thể sa thải (cắt nguồn không điều kiện) được nối vào

một tử riêng Tủ này bình thường đuợc nối vào tủ điện chính, và có thể bị ngắt tự động ra khỏi tủ chính khi trường hợp khó khăn (quá tải, đang chạy MPĐ,…)

* Cấu hình nối liên kết tủ điện chính:

nếu hai MBA cách xa nhau, có thể dùng một busway (hộp thanh dẫn) để nối hai tủ điện chính với nhau Một tải quan trọng được cấp điện theo cấu hình hai nguồn chạy thay đổi, nhờ vào busway này Độ khả dụng điện

năng gia tăng vì tải quan trọng không bao giờ bị mất nguồn Có

thể kết hợp cấu hình sa thải phụ tải để việc cấp nguồn dự phòng

cho tải đầu xa theo chế độ toàn bộ hoặc một phần

* Cấu hình mạch vòng: là mở rộng của cấu hình nối liên kết tủ điện chính Bốn MBA được đấu nối từ cùng một đường dây trung thế, cấp nguồn cho một mạch vòng làm bằng hộp thanh dẫn (busway) Mỗi tải có thể được cấp điện từ một trong nhiều nguồn hay nhiều nguồn một lúc Cấu hình này thích hợp cho lắp đặt mở rộng, với mật độ tải cao Nếu tất cả phụ tải có thể cungt cấp bởi ba nguồn, ta có dự phòng toàn bộ trong trường hợp hỏng một MBA Nếu không đủ công suất, người ta hạ cấp vận hành (downgrading operation) bằng cách

sa thải các phụ tải không thiết yếu Cấu hình này đòi hỏi thiết kế đặc biệt về bảo vệ, để chắc chắn tính phân biệt trong mọi trường hợp sự cố

* Cấu hình cấp nguồn hai đầu: Cấu hình này được lắp đặ khi đòi hỏi độ khả dụng điện năng tối đa Nguyên tắc là phải có hai nguồn

điện độc lập, ví dụ: Hai MBA có đường dây TT khác nhau; Một

MBA và motä MPĐ; Một MBA và một UPS

Cấu hình này cần phải có bộ chuyển nguồn tự động (ATS)

* Những cấu hình kết hợp: một trang bị điện có thể cấu tạo từ nhiều cụm nhỏ, có cấu hình khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu độ khả dụng nguồn điện của các tải khác nhau

Sau đây là bảng hướng dẫn lực chọn cấu hình phân phối hạ thế:

Cấu hình mạch pp hạ thế

Các đặc

tính xem

xét Tỏa tia với

lộ vào đơn

Hai nguồn Sa thải phụ

tải

Nối liên kết tủ điện

Mạch vòng Cấp nguồn

hai đầu Địa hình

địa điểm

Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Đến

25000m2

Đến 25000m2

Bất kỳ

Vĩ độ mặt

bằng

Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ Trung bình

hay cao

Trung bình hay cao

Bất kỳ

Khả năng

bảo dưỡng

Tối thiểu Chuẩn Tối thiểu Chuẩn Chuẩn Nâng cao

Nhu cầu

điện năng

< 2500kVA Bất kỳ Bất kỳ ≥1250kVA >2500kVA Bất kỳ

Phân bố

phụ tải

hay thuần nhất

Thuần nhất Định vị

Độ nhạy

với gián

đoạn điện

năng

Chấp nhận

giàn đoạn

dài

Chấp nhận giàn đoạn dài

Sa thải phụ tải

Chấp nhận giàn đoạn dài

Chấp nhận giàn đoạn dài

Không hoặc Gián đoạn ngắn

Độ nhạy

với nhiễu

Các bắt

buộc khác

hai đầu

IV- Bước 3 - Lựa chọn thiết bị:

Sau bước 2, ta đã có một sơ đồ đơn dây phác thảo với các hình thái đầy đủ, mặc dù chưa có số liệu gì cả Trước khi đi vào tính toán ta cần phải xem xét việc lựa chọn thiết bị vật liệu cho toàn bộ trang bị điện, nghĩa là phải chọn tiêu chuẩn và/ hoặc chọn nhãn hiệu cho chúng

Các thiết bị vật liệu chính bao gồm:

- Trạm trung/hạ thế

- Tủ bảng trung thế

- MBA trung/hạ thế