ĐỒ ÁN Công trình được thiết kế và thi công theo công nghệ và tiêu chuẩn tiêntiến đáp ứng nhu cầu

Hiện nay để thiết kế chiếu sang có rất nhiều phương pháp khác như như là : Xác định phụ tải tính toán theo hệ số sử dụng đồng thời đ và công suất đặt ?đ - Xác định phụ tải tính toán the

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ phát triển và hội nhập mạnh mẽ với thế giới Các tòa nhà cao tầng mọc lên phục vụ các nhu cầu của con người, nhất là nhà ở đâyvấn đề lớn nhất mà Hà Nội phải đối mặt do dân nhập cư từ các tỉnh khác đổ về Vìvậy các công trình này được thiết kế và thi công theo công nghệ và tiêu chuẩn tiêntiến đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người sử dụng tận dụng các tầng dướilàm văn phòng và khu dịch vụ rất phổ biến các tầng trên là căn hộ Đi cùng với sựhiện đại và đa năng đó là một hệ thống cung cấp điện rất phức tạp yêu cầu tính hiệu quả cũng như độ tin cậy và an toàn rất cao Hệ thống điện có đặc điểm như sau:

- Phụ tải phong phú, đa dạng

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

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

Do kiến thức có hạn và công trình lớn với nhiều loại phụ tải, nên việc thiết kế củachúng em còn có thiếu sót Mong quý thầy (cô ) giáo góp ý cho đề tài của chúng emđược hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THIẾT KẾ

1.1 Các yêu cầu chung về thiết kế

Bất cứ một phương án hay dự án nào cũng phải thỏa mãn 4 yêu cầu cơ bản sau đây

a Độ tin cậy cung cấp điện

Đó là mức đảm bảo liên tục cung cấp điện tùy thuộc vào tính chất của hộ dùng điện

- Hộ loại 1: Là những hộ rất quan trọng không được để mất điện ,nếu xảy ra mất

điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng (như : sân bay ,đại sứ quán ,… )

- Hộ loại 2: Là những hộ mà khi xảy ra mất điện sẽ gây thua thiệt về kinh tế cũng quantrọng nhưng không quan trọng nhiều lắm như hộ loại 1 (như: khách

sạn ,trung tâm thương mại ,….)

- Hộ loại 3 : Là những hộ không quan trọng cho phép mất điện tạm thời khi cần thiết(như : khu sinh hoạt đo thị ,nông thôn )

b Chất lượng điện

Chất lượng điện được thể hiện ở 2 tiêu chí đó là tần số (Hz) và điện áp (U) Mộtphương án có chất lượng điện tối đa đó là phương án đảm bảo về tần số và điện ápnằm trong giới hạn cho phép

Để đảm bảo cho các thiết bị dùng điện làm việc bình thường thì cần yêu cầu đặt ra

= (𝑏((((((((((((((( 𝑏ℎ + 𝑏ℎ + →) ∆ ) ∆

Trong đó :

𝑏𝑏ℎ ∶ Hệ số vận hành , với (đường dây trên không ), các cấp điện áp đều lấy 0,04 vớicáp và trạm biến áp là 1

𝑏𝑏ℎ: Hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn

với lưới cung cấp điện 𝑏𝑏𝑏= 5 năm a𝑏𝑏=0,2

K : Vốn đầu tư

:

∆

∆ Tổn thất điện năng trong 1 năm c :

Giá điện tổn thất điện năng (đ/kWh)

d An toàn điện

An toàn điện là vấn đề quan trọng , thậm chí phải đặt lên hàng đầu khi thiết kế lắp đặt ,vận hành công trình điện

1.2 Các tiêu chuẩn cần khi thiết kế

- TCVN 9206-2012: Tiêu chuẩn lắp đặt thiết bị điện

- TCVN 9207-2012: Tiêu chuẩn đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng– Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXDVN 46-2007: Tiêu chuẩn chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết

kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống

- 11 TCN 18-2006: Quy phạm Trang bị Điện - Phần I: Quy định chung

- 11 TCN 19 - 2006: Quy phạm Trang bị Điện - Phần II: Hệ thống đường dẫn điện

- 11 TCN 20 - 2006: Quy phạm Trang bị Điện - Phần III: Trang bị phân phối và trạmbiến áp

- Sử dụng “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kv “ của Ngô HồngQuang

I: Giới thiệu tổng quan về công trình thiết kế

Dự án thiết kế hệ thống cung cấp diện cho văn phòng 4 tầng.

- Địa chỉ:

- Tổng diện tích khu đất :500 𝑏 2

- Tổng diện tích sàn : 38817 𝑏2

-Tòa nà bao gồm 4 tầng làm việc, 2 tầng phụ,1 tầng áp mái.

GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ CÔNG TRÌNH

Bảng 1: Chi tiết công trình thiết kế.

tiền, phòng đệm,bộ phận kinh tế giao dịch,c.s.h.d.k,lễ tân,

toán,phó pgdd2, trưởng p tín dụng, phòng tín dụng kinh doanh,

đốc,phòng họp, phòng pgđ3, dịch

vụ makettinh, phòng hậu kiềm, kho,

trường,kho lưu trữ

hồ sơ, phòng truyền

thống,phòng họp

54 chỗ,phòng nghỉ giải lao,

bếp phụ

thang

II: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN.

A Tính toán phụ tải điện.

1 Phương pháp tính phụ tải điện.

2 1.1 Phương pháp tính toàn chiếu sáng

Hiện nay để thiết kế chiếu sang có rất nhiều phương pháp khác như như là :

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số sử dụng đồng thời (((((((((((((((đ) và công suất đặt 𝑏đ

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu (((((((((((((((𝑏𝑏) và công suất đặt 𝑏đ

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

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

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại (((((((((((((((𝑏𝑏𝑏) và công suất trung bình 𝑏𝑏𝑏

- Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng và công suất trung bình

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tảikhỏi giá trị trung bình

- Xác định tính toán theo độ rọi

Dựa vào công trình đang thực hiện thiết kế thì thiết kế theo phương pháp tính toánsuất phụ tải theo 𝑏0 (W/đơn vị tính toán) là phù hợp nhất vì đây là công trình dândụng chủ yếu là văn phòng cần có độ chính xác cao ,ánh sáng phải đảm bảo trongquá trình công tác làm việc

Bước 1 : Xác định suất phụ tải chiếu sáng 𝑏0 , chọn theo tiêu chuẩn QCXD 09

-2005

- Bước 2 : Xác định công suất tính toán theo công thức : 𝑏𝑏𝑏 = 𝑏0 S (W/m2 )

Trong đó :

Gọi H1 là độ cao từ bóng đèn tới trần

Gọi H2 là độ cao làm việc

Gọi H là khoảng cách từ H1 tới H2

Gọi quang thông đèn là:đ

Gọi chỉ số của phòng là: Φt

LG:

H=h-h1-h2=3.9-0,8-0,8=2.8m

Φt= (a.b)/(H.(a+b)) = 0,686168 tra bảng ra ksd=0,37

S=19,575m2 ;d=1,3 ;a=5 ;b=3,915 ;E=300 ; Φt= 0,686168 ;ksd=0,37;quang thông đèn=3250

Công suất đặt của 1 lộ ổ cắm (khi không có số liệu về các thiết bị điện được cấp điện

do các ổ cắm này) với mạng điện từ 2 nhóm trở lên (nhóm chiếu sáng, nhóm ổ cắm)tính theo công thức sau :

Poc = P0oc x S

Poc : là công suất tính toán ổ cắm của phòng (W)

P0oc ∶ là công suất ổ cắm trên 1m2 sàn (W/m2 )

S : là diện tích phòng (m2 )

Theo TCXD 27 năm 1991 ta có :

Công suất 1 ổ cắm đơn : P1oc = 300 (W)

Công suất bộ ổ cắm đôi : Pocđ = 2x300 (W)

𝑏𝑏Số lượng ổ cắm là: Noc = Poc / P 1oc (bộ)

Poc = N oc x P đ x K sd (kW)

Hệ số đồng thời ổ cắm Ksd: với Ksd= 0,4÷0,5

Chú ý: Với những trường hợp đặc biệt như phòng chỉ có từ một đến hai ổ cắm,… thì

hệ số đồng thời của ổ cắm có thể thay đổi theo phụ tải

1.3 Phương pháp tính toán điều hòa:

Công thức tính công suất điều hòa

𝑏đ = 𝑏đℎ S

Trong đó :

𝑏đ ∶ Công suất tính toán điều hòa của phòng (W)

𝑏đℎ : Công suất điều hòa (W/1m2 sàn)

S : Diện tích phòng (m2)

Chú ý : Cứ 10000BTU/h = 15𝑏 2

Ta chọn điều hòa phù hợp với công suất và số lượng tương ứng Theo tài liệu “ Hệthống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng – Nguyễn CôngHiền “ có bảng suất phụ tải (W/m2 sàn)

𝑏𝑏Bảng kết quả tính toán điều hòa được thể hiện ở bảng Excel

𝑏đ ℎ = 2073,4) (((((((((((((( ( (Tính toán trong bảng excel )

1.4 Phương pháp tính toán phụ tải thang máy

Công suất tính toán nhóm phụ tải thang máy được tính theo công thức(TCVN-9206) 𝑏𝑏𝑏 =𝑏𝑏𝑏 Σ 𝑏 𝑏𝑏 𝑏=1.√ 𝑏 𝑏 + 𝑏𝑏 𝑏

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy

𝑏𝑏𝑏 : Công suất điện định mức của động cơ kéo thang máy thứ i

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tiêu thụ của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ

i, nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị 𝑏𝑏𝑏=0,1𝑏 𝑏𝑏

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có sốliệu cụ thể có thể lấy giá trị của 𝑏𝑏𝑏=1

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số yêu cầu của nhóm phị tải thang máy, với nhà ở 𝑏𝑏𝑏=1

Tính chọn thang máy

Thang máy chở khách Mitsubishi ACE-P-750-10CO

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy

𝑏𝑏𝑏 : Công suất điện định mức của động cơ kéo thang máy thứ i

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tiêu thụ của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ

i, nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị 𝑏𝑏𝑏=0,1 𝑏𝑏

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có số liệu cụthể có thể lấy giá trị của 𝑏𝑏𝑏=1

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số yêu cầu của nhóm phị tải thang máy, với nhà ở 𝑏𝑏𝑏=1

𝑏𝑏Công suất tác dụng tính toán của nhóm phụ tải thang máy

=

>> 𝑏𝑏𝑏𝑏1=1.4.15 √1 + 0,1.15=61,5(kw)

=

>>𝑏𝑏𝑏𝑏2=1.1.25 √1 + 0,1.25=27,5(kw)

1.1 Phương pháp tính toán phụ tải máy bơm nước

Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước theo TCVN 9206

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số sử dụng lớn nhất của nhóm phụ tải bơm

n : Số động cơ

𝑏𝑏 𝑏 : Công suất diện định mức (kW) của động cơ bơm nước thứ i

2 Áp dụng tính toán ( Ví dụ ).

2.1 Tính toán 1 số phụ tải tầng

 Phòng điều hành trung tâm (S=240m2)

𝑏 Tính toán chiếu sáng phòng điều hành trung tâm

Bảng 2 : Thông số kỹ thuật đèn tán quang âm trần

Thông số kỹ tuật Công suất (W) Màu ánh sáng Nguồn điện (V/Hz)

Thông số kỹ thuật máng đèn

𝑏 Tính toán ổ cắm phòng điều hành trung tâm

Theo tiêu chuẩn TCVN 9206-2012:

Bảng 3 : Thông số kỹ thuật đèn Led Downlingt

Chú ý : Ta sẽ quy đổi công suất đèn neong sang đèn Led Downlight nhằm mục đích

tiết kiệm hơn

Chú ý : Lấy bên nhà cung cấp thang máy hoặc lấy như sau:

700 đến 900 Kg = 15Kw

1000 Kg đến 1600 Kg = 25 Kw

Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy được tính theo công thức

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy

𝑏𝑏 𝑏 : Công suất điện định mức của động cơ kéo thang máy thứ i

𝑏𝑏 𝑏 : Công suất tiêu thụ của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ

i, nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị 𝑏𝑏𝑏=0,1 𝑏𝑏

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lí lịch thang máy thứ i nếu không có sốliệu cụ thể có thể lấy giá trị của 𝑏𝑏𝑏=1

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số yêu cầu của nhóm phị tải thang máy, với nhà ở 𝑏𝑏𝑏=1

𝑏 Công suất tác dụng tính toán của nhóm phụ tải thang máy

=>

𝑏𝑏𝑏𝑏1=1.4.15 √1 + 0,1.15=61,5(kw)

+ 0,1.25=27,5(kw)

b Tính chọn máy bơm

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

Áp dụng công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước theo TCVN 9206

Trong đó :

𝑏𝑏𝑏 : Hệ số sử dụng lớn nhất của nhóm phụ tải bơm

n : Số động cơ

𝑏𝑏𝑏 : Công suất diện định mức (kW) của động cơ bơm nước thứ i

- Bơm nước sinh hoạt: sử dụng 2 bơm

Ta lựa chọn máy bơm Tentax mã CM 40 -250B công suất đặt của bơm: Pđ =

30kW có thông số như sau lưu lượng 21-60 m3/h ,cột áp 103-60,5 m Với dung tích

bể chứa trên mái 40m3 (1thùng chưa nước )

- Bơm nước thải: sử dụng 2 bơm

Ta lựa chọn bơm nước thải Tsurumi –Nhật KTZ 45,5 công suất đặt của mỗi bơm:

Pđ = 5,5kW

Số lượng: n = 2

Kyc = 1 (Tra bảng 5 TCVN9206_2012)

Công suất tính toán tác dụng Pttnt = n.Kyc.Pđ = 2x1x5,5 = 11 (kW)

- Bơm chữa cháy: sử dụng 2 bơm chính

Ta lựa chọn máy bơm nước chữa cháy Hyundai CA100/90KW có công suất đặt của

Tổng lượng khí lưu chuyển : V 7 =62762,7 m3/h (CMH)

Ta lựa chọn quạt thông gió ly tâm nối ống hút khói tầng hầm DWCP-6-NOL

Có thông số kỹ thuật : P = 25 (kW) ,điện áp 220-380V ,lưu lượng =65000 m3/h , ápsuất=100-820𝑏𝑏 ; 𝑏𝑏𝑏= 25 (kW)

𝑏 Bảng kết quả tính toán điều hòa được thể hiện ở bảng Excel

đ ℎ = 2073,4 )(((((((((((((( ( (Tính toán trong bảng excel )

 Tổng công suất của chiếu sáng ổ cắm thang máy bơm là:

Nguồn điện cung cấp cho công trình là lưới điện 3 pha 110/22 KV của thành phố

đi trên không Được lấy vào theo đường cáp ngầm đưa vào trạm biến áp 22/0,4 (kV)

của toà nhà

Điểm đấu nối phụ thuộc vào kết cấu lưới điện trung thế bên trong toà nhà

Nguồn điện dự phòng cấp cho cả toà nhà Thông qua bộ chuyển đổi nguồn ATS Sau 5s phải có nguồn dự phòng cấp cho phụ tải của công trình

2 Phương án cụ thể

• Xây dựng 1 trạm biến áp (trạm xây) cho công trình Theo kết cấu của công

trình thì trạm biến áp này sẽ đặt ở khu đất được bố trí sẵn

• Máy phát điện dự phòng cũng được đặt ở khu đặt trạm biến áp sẽ cung cấp

điện cho các phụ tải ưu tiển gồm có :

- Hệ thống chiếu sáng, ổ cắm

- Hệ thống bơm nước sinh hoạt và chữa cháy

- Hệ thống thang máy

• Cáp điện từ trạm biến áp vào tủ điện tổng toà nhà

• Nguồn từ tủ điện tổng cấp điện cho các tủ điện tầng dùng Busway đi dọc theothang cáp trong hộp kỹ thuật Từ tủ điện tầng cấp điện cho các bảng điệnphòng đi theo máng cáp kết hợp với ống gen Bảng điện phòng cấp điện cho

chiếu sáng ,ổ cắm đi theo ống gen

• Dây dẫn đến các thiết bị dùng loại lõi đồng, hai lớp bọc, đi trong ống PVC, đi

ngầm trong trần giả, tường, trần, sàn nhà

• Hệ thống điện cho chiếu sáng, ổ cắm, đèn, bơm nước, … độc lập với hệ thốngđiện cho điều hòa Ta chỉ tính toán và để đầu chờ nguồn cho điều hòa Trongmỗi đơn vị dùng điện bố trí một bảng phân phối điện, trong đó lắp cácAptomat để bảo vệ và phân phối điện đến các thiết bị dùng điện nhằm đảmbảo an toàn và tăng sự linh hoạt trong công việc điều khiển hệ thống điện Từcác tủ điện phân phối đi các phụ tải phải tính toán và bố trí sao cho công suất

của các phụ tải ở các pha cân bằng nhau

• Tiết diện tối thiểu của dây dẫn như sau:

Dây dẫn từ công tắc ra đèn: 1,5mm2

Dây dẫn cho mạch ổ cắm: 2,5mm2

• Hệ thống điện chiếu sáng được bảo vệ bằng các Aptomat lắp trong các bảngđiện, điều khiển chiếu sáng bằng các công tắc lắp trên tường cạnh cửa ra vào,lối đi lại, ở những vị trí thuận lợi nhất

• Ngoài ra còn bố trí các ổ cắm điện nhằm phục vụ cho chiếu sáng cục bộ và cácmục đích khác

𝑏 Quy tắc lắp đặt thiết bị điện trong công trình:

• Tủ điện tổng, tủ điện sự cố đặt ở dưới sàn nhà có giá đỡ

• Hộp công tơ của các tầng lắp ở độ cao 1,5m trong phòng kỹ thuật

• Hộp phân phối điện các phòng, công tắc lắp ở độ cao: 1500mm so với sànnhà

• Các ổ cắm điện lắp trong công trình ở độ cao 0,4m so với sàn nhà, riêng các ổcắm điện dành cho bếp điện và máy giặt lắp ở độ cao 1,5 m so với sàn nhà

• Toàn bộ dây dẫn được luồn trong ống nhựa chôn ngầm trần, tường, sàn và đitrong hộp kĩ thuật

• Cấp điện từ tủ điện tầng đến các phòng đi trong máng PVC (60 x 40) mm lắp nổisát trần

• Các bóng đèn huỳnh quang một bóng lắp gắn tường có độ cao +2,6m, các đènhắt tường có độ cao +2,4m

PHẦN II: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT

1 Phương pháp lựa chọn máy biến áp (MBA)

Mục đích của trạm biến áp (TBA)

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấpđiện, TBA dùng để trao đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác CácTBA, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện tạo thành một

hệ thống truyền tải điện năng thống nhất

• Công suất máy biến áp được chọn theo công thức sau :

Với trạm 1 máy: 𝑏𝑏 ≥ 𝑏𝑏𝑏 (KVA)

Với trạm n máy: n 𝑏𝑏𝑏 ≥𝑏𝑏𝑏 (KVA)

Điều kiện kiểm tra sự cố một số máy biến áp trong trạm biến áp

(n -1) 𝑏𝑏 𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑏

Trong đó :

𝑏𝑏𝑏 : Phụ tải mà trạm cần chuyển tới khi có sự cố (KVA)

𝑏𝑏𝑏 : Công suất định mức của máy biến áp nhà chế tạo cho

𝑏𝑏𝑏 : Công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải)

𝑏𝑏𝑏 = 1,4 : Hệ số quá tải ứng với máy làm việc không quá 5 ngày 5 đêm ,mỗi ngàyquá tải không quá 6 giờ

 Phương án lựa chọn trạm biến áp

Phương án 1: Lựa chọn trạm gồm 3 máy biến áp Máy biến áp B1(𝑏đ = 1600kVA) cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và ổ cắm tòa nhà , phụ tảithang máy, máy bơm cứu hỏa Máy biến áp B2, B3 (𝑏đ = 1600kVA) cấpđiện cho phụ tải điều hòa

Phương án 2: Chọn trạm biến áp gồm 2 máy biến áp Máy biến áp B1(𝑏đ = 1600kVA) cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và ổ cắm tòa nhà , phụ tảithan máy, máy bơm cứu hỏa Máy biến áp B2 (𝑏đ = 3200kVA) cấp điện chophụ tải điều hòa

 So sánh 2 phương pháp

Phương án 1 : Lựa chọn trạm biến áp gồm 3 MBA

Tòa nhà được chia phụ tải ưu tiên nên khi sảy ra sự cố trên 1 MBA máy biến

áp còn lại chỉ cần cấp điện cho phụ tải ưu tiên của tòa nhà Mà SdmB2 > SdmB1 nênkhi lựa chọn MBA ta không cần tính đến hệ số quá tải mà MBA phải chịu

- Máy biến áp B1(Sđm = 1600kVA) cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và ổ cắm tầng 1 – 25,phụ tải thang máy, máy bơm cứu hỏa các phụ tải điện nhẹ có Stt = 1350,25(kVA)

- Máy biến áp B2( Sđm = 1600kVA) cấp điện cho phụ tải điều hòa tầng 1-9 có Stt =1034,2kVA

- Máy biến áp B3( Sđm = 1600kVA) cấp điện cho phụ tải điều hòa tầng 10-25 có Stt =1039,2kVA

Thông số MBAB1 1600KVA-22/0,4KV:

Bảng 4 : Thông số máy biến áp 1600KVA -22/0,4KV

UN

(%)

Trọng lượng (kg)

Kích thước (mm) Dài Rộng Cao

1600 22/0,4 2100 15700 1 5,5 5320 2470 1070 1650

Tính tổn thất trong máy biến áp

Với tải là điện sử dụng trong khu đô thị nên: thời gian sử dụng công suất lớn nhấtTmax = 4500 (h), với Cosα = 0,85 ta có:

t : Thời gian vận hành thực tế của trạm biến áp Bình thường máy biến áp được đóngđiện suốt 1 năm nên lấy t = 8760 (h)

Giá tiền tổn thất điện năng 1 năm: 𝑏𝑏1=∆AB1 1435 = 72707518,1(đồng)

𝑏 Tính toán tương tự cho MBA (B2,B3 ) ta có:

∆AB3 = 50667,24(kWh)

ZC3 = 7270518,1 (đồng)

𝑏 Tổng tổn thất điện năng của 3 MBA trong trạm là:

∆AT = ∆AB1 + ∆AB2 + ∆AB3 = 152001,72 (kWh)

ZCT = ZC1 + ZC2 +ZC3 = 218122554,3 (đồng)

- Tính tổn thất điện năng trên đường dây

Đường dây từ TBA trung gian về TBA phân phối của công trình dài 5km sử dụng cápCu/XPLE/DSTA/PVC (3x35) 𝑏𝑏2 có:

𝑏𝑏𝑏= ∆𝑏𝑏2 1435 = 57395219,77(đồng) Tổng tổn thất điện năng đường dây từ TBA trung gian về TBA phân phối:

∆AD = 119990,07 (kWh) => ZD = 172185659,3(đồng)

𝑏 Tổng tổn thất điện năng của trạm biến áp là:

∆A1=∆AT+∆AD=271991,79(kWh) => Z1= 390308213,6 (đồng)

Phương án 2: Chọn trạm biến áp gồm 2MBA có công suất 16000KVA và 3200KVA

Thông số MBA -3200 KVA-22/0,4KV do ThiBiDi phân phối: Theo tài liệu- Sổ tay lựachọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500KV”

Bảng 5 : Thông số máy biến áp 3200KVA -22/0,4KV

UN

(%)

Tần số (Hz)

Đơn giá(nghìnđồng)

Tính tổn thất trong máy biến áp

t : Thời gian vận hành thực tế của trạm biến áp Bình thường máy biến áp được đóngđiện suốt 1 năm nên lấy t = 8760 (h)

Giá tiền tổn thất điện năng 1 năm: 𝑏𝑏1=∆AB2 1435 = 118677758,5(đồng)

Theo phương án 1 thì t có tổn thất điện năng và giá tiền cho máy biến áp 1600kva ∆AB1 = 50667,24(kWh)

ZC1 = 7270518,1 (đồng)

𝑏 Tổng tổn thất điện năng của 2 MBA trong trạm là:

∆AT = ∆AB1 + ∆AB2 =82702,27+50667,24=58937,51 (kWh)

ZCT = ZC1 + ZC2 = 118677758,5 (đồng)

Tính tổn thất điện năng trên đường dây

Đường dây từ TBA trung gian về TBA phân phối của công trình dài 5km sử dụng cápCu/XPLE/DSTA/PVC (3x35) 𝑏𝑏2 có:

𝑏0=0,524 (Ω/km)

𝑏0=0,13 (Ω/km)

Với mục đích xác định tổn thất điện năng, đường dây chỉ cần thay thế bằng điện trở:

R= 𝑏0 l = 0,524.5 = 2,62(Ω)Tmax = 4500 (h), ta có:

Tổn thất điện năng 1 năm trên một đường dây :

∆𝑏𝑏2= ∆∆ τ = 55,431.2886,21= 159986,68 (kWh) Giá tổn thất điện năng 1 năm trên đường dây:

𝑏𝑏𝑏2= ∆𝑏𝑏2 1435 = 229580879,1 (đồng) Tổng tổn thất điện năng đường dây từ TBA trung gian về TBA phân phối:

∆AD = 39996,69 + 159986,68 = 199983,4 (kWh) => ZD =229580879,1 +57395219,77 = 286976099(đồng)

𝑏 Tổng tổn thất điện năng của trạm biến áp là:

∆2=∆AT+∆AD=58937,51 + 199983,4 = 387823,91 (kWh)

=> 2= 286976099+ 118677758,5 = 405653858 (đồng)

Bảng 6 : So sánh 2 phương pháp cung cấp điện cho tòa nhà

Tổng tổn thất điện năngcủa trạm biến áp ( ∆∆ )(đv : kWh )

Giá tổn thất điện năng 1 năm (Z ) đv:đồng

2 Lựa chọn loại máy biến áp

Có 2 loại máy biến áp đó là máy biến áp ngâm dầu và máy biến áp khô

Ta sẽ chọn loại máy biến áp ngâm dầu vì :

- Công trình đã thiết kế khu vực đặt trạm biến áp bên ngoài

- Sử dụng máy biến áp dầu có khả năng tự làm mát máy biến áp

- Tiết kiệm năng lương ,tiếng ồn thấp

- Độ tin cậy cao , các hệ thống đảm bảo chất lượng

- Khả năng chịu nhiệt , chịu ẩm ,độ ổn định ,khả năng tương thích hóa chất ,

- Công suất lớn đáp ứng nhu cầu của mỗi người dung

3 Lựa chọn kết cấu trạm biến áp

Trạm biến áp loại này thường có kết cấu như sau: Trạm treo, trạm cột (hay còngọi là trạm bệt), trạm kín (lắp dặt trong nhà), trạm trọn bộ Căn cứ vào địa hình, vàomôi trường, mỹ quan và kinh phí đầu tư mà chọn loại trạm cho thích hợp

𝑏 Qua việc phân tích ưu nhược điểm cũng như địa hình công trình thiết kế của các trạm ta sử dụng trạm xây cho công trình

Trạm kín thường được dùng ở những nơi cần độ an toàn cao

Trong trạm có thể đặt một hay hai máy biến áp hoặc nhiều hơn Dưới bệ máy biến

áp cần có hố dầu sự cố Cửa thông gió cho phòng máy và phòng cao, hạ áp phải

có lưới chắn đề phòng chim, rắn, chuột

Ưu điểm: An toàn cho người sử dụng, dung lượng công suất của MBA lớn, giáthành hợp lý

Nhược điểm: Tốn diện tích

4 Trình tự thiết kế

Bảng 7 : Trình tự thiết kế

Lựa chọn và kiểm tra cáp Lựa chọn và kiểm tra cáp

Tính toán ngắn mạch trung áp Tính toán ngắn mạch hạ áp

Lựa chọn và kiểm tra chống sét van Lựa chọn máy cắt hạ áp

Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải Lựa chọn thanh cái hạ áp

4.1 Phần trung áp

a Lựa chọn và kiểm tra cáp trung áp

Lựa chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện: Phương pháp chọn tiết diệndây 𝑏𝑏𝑏 áp dụng với lưới điện trung áp trở lên (22kV) Bởi vì trên lưới này không cóthiết bị sử dụng điện trực tiếp nên vấn đề điện áp không cấp bách, nếu chọn dây theo

𝑏𝑏𝑏 sẽ có lợi về kinh tế, nghĩa là chi phí tính toán hàng năm thấp nhất Lưới trung áp

đô thị và xí nghiệp, nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng côngsuất lớn, cũng được chọn theo 𝑏𝑏𝑏

Các bước lựa chọn tiết diện dây cáp

Bước 1 : Căn cứ vào loại dây định dung (dây dẫn hoặc cáp ) và vật liệu làm dây (nhômhoặc đồng ) và trị số 𝑏𝑏𝑏𝑏 tra bảng chọn trị số 𝑏𝑏𝑏

Bảng 8: Bảng trị số 𝑏𝑏 (A/mm2) theo 𝑏𝑏𝑏𝑏 và loại dây

Vật dẫn điện

Mật độ dòng điện kinh tế (A/mm2)

Số giờ sử dụng phụ tải cực đại trong năm 𝑏 𝑏𝑏𝑏 (h) Đến 3000 Từ 3000 đến 5000 Trên 5000

Thanh và dây trần:

+ Đồng

+ Nhôm

2,5 1,3

2,1 1,1

1,8 1,0

Cáp cách điện giấy, dây bọc

cao su, hoặc PVC:

+ Ruột đồng

+ Ruột nhôm

3,0 1,6

2,5 1,4

2,0 1,2 Cáp cách điện cao su hoặc

nhựa tổng hợp:

+ Ruột đồng

+ Ruột nhôm

3,5 1,9

3,1 1,7

2,7 1,6

Với phụ tải điện sinh hoạt của đô thị thì 𝑏𝑏𝑏𝑏= 3000 ÷ 5000 (ℎ) Tra bảng trênđồng thời xem trong tài liệu cung cấp điện của Ngô Hồng Quang thì ta chọn cápđồng có 𝑏𝑏𝑏= 3,1(h)

Bước 2: Xác định dòng điện lớn nhất chạy trên các đoạn dây:

I = Trong đó :

S : Công suất biểu kiến định mức của phụ tải ,(KVA)

n : Số lộ đường dây ( lộ đơn n=1, lộ kép n=2 )

𝑏đ: Điện áp lưới ( KV)

Bước 3 : Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn cáp

F=J/Jkt=125.97/3.1=40.63

Trong đó : F : Tiết diện dây dẫn [mm2]

I : Dòng điện làm việc của đường dây [A]

𝑏𝑏𝑏 : Mật độ dòng kinh tế [ A/m2] giá trị mật độ dòng kinh tế

Từ F tra bảng thông số tiết diện cáp tiêu chuẩn gần nhất bé hơn

Vậy ta chọn tiết diện cáp trung áp theo tiết diện tiêu chuẩn gần nhất: Cáp đồng 3 lõiđiện áp 24kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC (do hãng FURUKAWA chế tạo) Bảng 9 : Thông số kỹ thuật cáp trung áp 35mm2 do FURUKAWA chế tạo

Tiết

Diện

Đường Kính 1 Lõi

Độ dày Lớp XLP

E

Độ Dày lớp PVC Bên trong

Đường Kính Ngoài PVC Bên trong

Đường Kính sợi dây thép mạ

Độ Dày PV

C

Trọng Lượng

𝑏𝑏

ở nhiệt

độ

DC

𝑏𝑏

Với 50kg

/

𝑏𝑏

Ω/

𝑏𝑏

35 7,0 5,5 1,5 49,4 2,5 2,8 5880 0,524 0,130 Bước 4 : Kiểm tra tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật :

∆𝑏𝑏 ≤ ∆∆ ∆𝑏𝑏𝑏𝑏

∆𝑏𝑏 ≤ ∆∆ ∆𝑏𝑏𝑏𝑏

𝑏𝑏𝑏 ≤ 𝑏𝑏

Trong đó :

- ∆𝑏𝑏; ∆∆∆𝑏𝑏 : là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và khi đường dây gặp sự

cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép ,đứt đoạn dây trong mạch kín )

- ∆𝑏𝑏𝑏𝑏; ∆∆∆𝑏𝑏𝑏𝑏 : trị số ∆U cho phép lúc bình thường và lúc có sự cố

+ Với U 110(kv) : ∆ ∆𝑏𝑏𝑏𝑏 = 10% % đ ; ∆𝑏𝑏𝑏𝑏 = 20% %đ

+ Với U 35 (kv) : : ∆∆∆𝑏𝑏𝑏𝑏 = 5%% %đ ; ∆𝑏𝑏𝑏𝑏 = 10% %đ

- 𝑏𝑏𝑏; 𝑏𝑏 : dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu dài cho phép

Ngoài ra cần phải kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch của tiết diện :

F

Trong đó :

– hệ số nhiệt , với cáp đồng 𝑏 = 6 ,với cáp nhôm 𝑏 = 11

𝑏𝑏𝑏 – thới gian quy đổi,với lưới trung và hạ áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch (𝑏𝑏𝑏

= 𝑏𝑏) thường tc = 0,5÷ 1( )

Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật:

- Tổng trở 5 km đường dây trên không AC-35:

Hình 1 : Sơ đồ tính toán ngắn mạch hạ áp Ngắn mạch tại lưới trung áp được coi là ngắn mạch xa nguồn, tại đó dòng ngắnmạch thành phần không chu kỳ đã tắt, chỉ còn dòng ngắn mạch chu kỳ Dòng ngắnmạch chu kỳ còn gọi là dòng ngắn mạch siêu quá độ hoặc dòng ngắn mạch vô cùng:

𝑏𝑏𝑏 = 𝑏∞ = I’’ =𝑏𝑏

Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia cho nên không thể tính được tổng trở của hệthống cung cấp điện.để tính ngắn mạch trung áp cho phép coi nguồn công suất cấpcho điểm ngắn mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu đường dây đặt tạitrạm biến áp trung gian

- Điện áp trung bình của lưới điện:

𝑏𝑏𝑏= 1,05 𝑏𝑏𝑏 𝑏Đ= 1,05 22 = 23,1 (KV)

𝑏đ : Công suất cắt định mức của máy cắt đầu nguồn đặt tại trạm BATG cấp điện chođiểm ngắn mạch giả thiết máy cắt ở trạm trung gian sử dụng 𝑏đ = 250 (MVA) (máycắt của Liên Xô)

Điều kiện ổn định nhiệt của tiết diện cáp :

Với cáp ở công trình được sử dụng là cáp đồng nên = 6; 𝑏 𝑏𝑏 =𝑏𝑏 = 0,5

F

Vậy chọn cáp là phù hợp với độ ổn định nhệt

c Lựa chọn và kiểm tra chống sét van

Chống sét van là thiết bị chống sét từ ngoài đường dây trên không truyền vàotrạm biến áp và trạm phân phối Chống sét van gồm có 2 phần tử chính là khe hởphóng điện và điện trở làm việc Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở chốngsét van có trị số vô cùng lớn không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trởgiảm xuống tới không, chống sét van tháo dòng sét xuống đât Trong tính toán thiết

kế chọn chống sét van dựa vào đ≥ đ Đ

Trạm biến áp được cấp điện từ đường dây ĐDK 22kV nên ở phía cao áp ta đặtchống sét van do simens chế tạo loại 3EG4 Kết quả thống kê cho trong bảng dưới: Bảng 10 : Thông số kỹ thuật chống sét van

Loại Vật liệu vỏ Uđmcsv (KV) Dòng điện kháng định

mức kA

Vật liệu chế tạo

d Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải bao gồm cầu dao phụ tải (CDPT) và cầu chì (CC): CDPT có thểđóng cắt mạch điện khi đang mang tải ở lưới trung áp nhưng không cắt được dòngđiện ngắn mạch, CC sẽ đảm nhiệm Bảng 11: Điều kiện kiểm tra máy cắt phụ tải Các điều kiện chọn và kiểm tra Điều kiện

𝑏đ Đ: Điện áp định mức của lưới điện (kv)

𝑏𝑏 : dòng cưỡng bức ,dòng làm việc lớn nhất đi qua máy cắt

𝑏𝑏 ; ′′ : dòng ngắn mạch vô công và siêu quá độ trong tính toán ngắn mạch lướicung cấp điện, coi ngắn mạch là xa nguồn, các trị số này bằng nhau và bằng dòngngắn mạch chu kỳ

𝑏𝑏𝑏 : Dòng điện ngắn mạch xung kích, là trị số tức thời lớn nhất của dòng ngắn mạch

𝑏𝑏𝑏 = 1,8.√2 𝑏𝑏

S’’ : Công suất ngắn mạch : ′′ = √3 𝑏𝑏𝑏.𝑏′′

𝑏ô : Thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo

𝑏𝑏𝑏 : Thời gian quy đổi , xác định bằng cách tính toán và tra đồ thị Trong tínhtoán thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy 𝑏𝑏𝑏 bằng thời gian tồn tại ngắnmạch, nghĩa là bằng thời gian ngắn mạch

𝑏 Khi đó dòng điện lâu dài lớn nhất qua cầu chì, cầu dao phụ tải là dòng quá tảicủa công trình : 𝑏𝑏𝑏 = 𝑏đ

Vậy

Chọn dao cắt phụ tải do Siemen chế tạo thông số kỹ thuật dao cắt phụ tải chọn tra ở

“ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500KV của Ngô Hồng Quang ” Bảngthông số kỹ thuật cầu dao phụ tải SF6 do ABB chế tạo

Bảng 12: Thông số kỹ thuật máy cắt phụ tải

Loại dao cắt phụ tải 𝑏đ [kv] 𝑏đ [A] 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 [kA] 𝑏3 [kA]

Bảng thông số kỹ thuật cầu chì ống do Siemens chế tạo

Loại cầu chì 𝑏đ [kv] 𝑏đ [A] 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 [kA]

4.2 Phần Hạ Áp

Các điều kiện chọn,kiểm tra Điều kiện

o

cắt

Điện áp định mức (kV) Dòng điện định mức ( A) Dòng ổn định động (kA)

Icđm =31,5 ≥ I’’=6,03

Dòng cắt định mức của cầuchì ( KA )

Công suất định mức của cầu chì ( MVA)

𝑏1 : là hiệu số chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo

và môi trường đặt dây dẫn và thường được lấy =1 ở 25

2 : là hiệu chỉnh nhiệt độ ,kể đến số lượng đặt dây chung trong một rãnh 𝑏𝑏𝑏

: là dòng phát nóng cho phép ,nhà chế tạo cho ứng với từng loại dây ,từng tiếtdiện

𝑏𝑏𝑏 : dòng làm việc lớn nhất qua dây

Sau khi tìm được dòng cho phép rồi thì ta cần thử lại bằng cách :

Nếu thỏa mãn thì là dây chọn đã đạt tiêu chuẩn còn nếu không thì phải chọn lại dây

Chú ý : Đối với những tải có dòng lớn nên dùng cáp lớn hơn 1 cáp ( gộp cáp )

Lựa chọn tiết diện cáp hạ thế cụ thể sau :

𝑏 Từ máy biến áp B1 (B2, B3) có S = 1600KVA tới tủ phân phối 1

Itt = IđmB1

Lựa chọn gộp 7 cáp CU/XLPE/PVC 0,6/1KV – (3x240+1x95)mm2 do LENS chếtạo có dòng cho phép của cáp 3 lõi cộng với lõi trung tính là Icp =538 (A) (Theo Sổtay tra cứu và lựa chọn thiết bị từ 0.4 – 500 kv của Ngô Hồng Quang bảng 4.23)

Kiểm tra lại với

b Tính toán ngắn mạch phía hạ áp

Ngắn mạch hạ áp là ngắn mạch xa nguồn Để tính toán ngắn mạch hạ áp cho phép coitrạm TBAPP là nguồn Khi đó tổng trở hệ thống chính là tổng trở của trạm biến áp

Dòng điện ngắn mạch tại điểm N từ máy biến áp B1 là

c Tính toán lựa chọn máy biến dòng

Máy biến dòng điện là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp I1 trongmạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp I2 tương ứng với thiết bị đo lườngthông qua tỷ số nBI , để cung cấp cho các dụng cụ đo lường ,role

Chú ý :

- Với máy biến dòng có dòng sơ cấp lớn hơn 1000 (A) trở lên không cần kiểm tra ổn

định nhiệt

- Máy biến dòng kiểu thang dẫn không cần kiểm tra ổn định động vì thanh dẫn đã được

kiểm tra đảm bảo ổn định

Ta có dòng điện định mức (dòng lớn nhất) qua máy biến dòng :

Ta chọn máy biến dòng TI 3000/5A do công ti Thiết bị đo điện chế tạo có U

600 (V) với các thông sô sau

Bảng 13 : Thông số kỹ thuật máy biến dòng

Số vòng dây

sơ cấp

Cấp chính xác

lượng (kg) Đường

kính

Dài Rộng Cao

d Tính toán lựa chọn máy cắt hạ áp (aptomat tổng )

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện ,có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điên Máy cắt điện nói chung và máy cắt hạ thế nói riêng nó có nhiệm vụ bảo vệ thanh cái của các tủ phân phối hạ thế

Dòng điện cưỡng bức chính là dòng điện qua máy biến áp có S =1600KVA

𝑏𝑏𝑏= Itt = IđmB1

Chọn loại máy cắt 3AF do hãng ABB chế tạo có dòng làm việc định mức 2500(A) ( Bảng 5.7 Sổ tay tra cứu và lựa chọn từ 0,4 -500 kv của Ngô Hồng Quang )

Bảng 14 : Thông số kỹ thuật và điều kiện kiểm tra máy cắt hạ áp

Bảng 15 : Lựa chọn và kiểm tra thanh cái hạ áp

Các đại lượng chọn và kiểm tra Điều kiện

Dòng phát nóng lâu dài cho

𝑏2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (tra sổ tay )

𝑏𝑏𝑏 : ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh góp

Với thanh góp nhôm = 700kg/𝑏𝑏 2 ; với thanh góp đồng = 1400kg/𝑏𝑏2

𝑏𝑏𝑏: ứng suất tính toán xuất hiện trong thanh góp do tác động của lực điện động dòngngắn mạch

Với M : momen uốn tính toán M = l (kGm)

𝑏𝑏𝑏 :Lực tính toán do tác động của dòng ngắn mạch

l: khoảng cách giữa các sứ của 1 pha ,cm

a : khoảng cách giữa các pha ,cm

W : momen chống uốn của thanh góp ,tính theo công thức tương ứng với từngkiểu dáng ,cho trong bảng 5.7_tr135 (Giao Trình Cung Cấp Điện _T.s Ngô HồngQuang )

- Máy biến áp B1 có S =1600 (KVA)

- Dòng điện lớn nhất qua thanh góp là dòng điện định mức máy biến áp B1