Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng
- 65 trang
- file: .doc
đang tải dữ liệu....
Tài liệu bị giới hạn, để xem hết nội dung vui lòng tải về máy tính.
Tải xuống - 65 trangNội dung text: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong xu thế hội nhập qúa trình công nghiệp hóa hiện đại hóa được phát
triển rất mạnh mẽ. Trong những năm gần đây nước ta đã đạt được rất nhiều các thành tựu
to lớn, tiền đề cơ bản để đưa đất nước bước vào thời kì mới thời kì công nghiệp hóa, hiện
đại hóa. Trong quá trình đó thì ngành điện đã đóng một vai trò hết sức quan trọng, là then
chốt, là điều kiện không thể thiếu của ngành sản xuất công nghiệp. Ngoài sự phát triển
mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân càng được nâng cao, nhu cầu sử
dụng điện của các ngành công nông nghiệp và dịch vụ tăng lên không ngừng theo từng
năm, nhu cầu đó không chỉ đòi hỏi về số lượng mà còn phải đảm bảo chất lượng điện
năng. Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cần phải thiết kế một hệ thống cung cấp điện
đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, an toàn, tin cậy và phù hợp với mức độ sử dụng. Do đó đồ
án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành hệ thống điện.
Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng” là một bước
làm quen của sinh viên ngành hệ thống điện về lĩnh vực thiết kế cung cấp điện vì nó là
một đề tài mới và còn khá nhiều vấn đề phức tạp trong quá trình thiết kế. Sau một thời
gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh, đến nay, về cơ bản em
đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được
hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ
công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quang Khánh đã giúp em hoàn thành đồ
án này.
Hà Nội, tháng 3 năm2011
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Thanh
SVTH: PHẠM VĂN THANH 1 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO
TẦNG
A.ĐỀ BÀI
Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư thuộc khu vực nội thành của một thành
phố lớn. Chung cư có Nh tầng. Mỗi tầng có n căn hộ, công suất trung bình tiêu thụ mỗi hộ
với diện tích tiêu chuẩn 70m2 là p0sh, kW /hộ. Chiều cao trung bình của mỗi tầng là H, m.
Chiếu sang ngoài trời với tổng chiều dài lấy bằng năm lần chiều cao của tòa nhà, công
suất chiếu sang là: p0sh=0.03 kW/m, Nguồn điện có công suất vô cùng lớn, khoảng cách
từ điểm đấu điện đến tường của tòa nhà là L, mét. Toàn bộ chung cư có n tm thang máy
gồm hai loại nhỏ và lớn với hệ số tiếp điện trung bình là ε=0,6; hệ số cosφ=0,65. Thời
gian sử dụng công suất cực đại là TM, h/năm;
Hệ thống máy bơm bao gồm:
TT Loại bơm cosφ
1 Sinh hoạt 0,70
2 Thoát nước 0,78
3 Bể bơi 0,75
4 Cứu hỏa 0,75
Thời gian mất điện trung bình trong năm là tf=24h;
Suất thiệt hại do mất điện là: gth=5500 đ/kWh;
Chu kì thiết kế là 7 năm. Phụ tải gia tăng theo hàm tuyến tính Pt = P0.[1+a(t-t0)] với suất
tăng trung bình hàng năm là a=4,5%. P0 là công suất tính toán năm hiện tại t0. Hệ số chiết
khấu i=0,1;
SVTH: PHẠM VĂN THANH 2 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Giá thành tổn thất điện năng: cΔ=1000 đ/kWh; Giá mua điện gm=500 đ/kWh; Giá bán
điện trung bình gb=860 đ/kWh.Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay thiết kế
cung cấp điện.
Các dữ liệu thiết kế được thiết kế được lấy trong bảng 3 ứng với chữ cái đậu của họ, tên
và tên đệm của người thiết kế.
Bảng 1: Số liệu thiết kế cung cấp điện khu chung cư cao tầng
Họ Tên Tên đệm
al
p Tầng Nh theo diện tích Thang máy Trạm bơm Tham số khác
ha
b Cấp nước Bể Cứu
N 70 100 120 Nhỏ Lớn Thoát H, m TM, h L, m
sinh hoạt bơi hỏa
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
P 16 4 2 2 2x5,5 16 - - - - - - -
T - - - - - - 2x16+4x5,6 2x7,5 2x4,5 16 - - -
-
V - - - - - - - - - 3,7 4370 67
SVTH: PHẠM VĂN THANH 3 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
B.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI
1.1 Lý luận chung
Phụ tải của các khu chung cư bao gồm hai thành phần cơ bản là phụ tải sinh hoạt
(gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực, trong đó tỉ lệ phụ tải sinh hoạt luôn luôn chiếm
tỉ lệ lơn hơn so với phụ tải động lực. Phụ tải còn phụ thuộc vào mức độ của các trang bị
các thiết bị gia dụng, phụ tải của các căn hộ được phân thành các loại sau: loại có trang bị
cao, loại trung bình và loại thấp. Phụ tải sinh hoạt trong khu chung cư được xác định theo
biểu thức sau:
Trong đó:
kcc – hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong toà nhà (lấy bằng 5%, tức là
kcc=1,05);
kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1
P0 – suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ, xác định theo [bảng 10.pl], kW/hộ (phụ
lục);
N – số nhóm căn hộ có cùng diện tích;
ni – số lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau);
khi –hệ số hiệu chỉnh đối với căn hộ loại i có diện tích trên giá trị tiêu chuẩn F tc (tăng
thêm 1% cho mỗi m2 quá tiêu chuẩn): khi= 1+(Fi-Ftc).0,01
Fi – diện tích của căn hộ loại i, m2;
Phụ tải động lực trong các khu chung cư bao gồm phụ tải của các thiết bị dịch vụ
và vệ sinh kỹ thuật như thang máy, máy bơm nước, máy quạt thông thoáng v.v. Phụ tải
tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cư được xác định theo biểu thức sau:
Pđl = knc.dl(Рtm. + Pvs.kt) ,
Trong đó:
Pđl – công suất tính toán của phụ tải động lực, kW;
SVTH: PHẠM VĂN THANH 4 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
knc.dl – hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0,9;
Ptm - công suất tính toán của các thang máy;
Pvs.kt – công suất tính toán của các thiết bị vệ sinh-kỹ thuật.
Công suất tính toán của các thang máy Ptm , được xác định theo biểu thức:
Trong đó:
knc.tm – hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo [bảng 2.pl];
пct – số lượng thang máy;
Рtmi – công suất của thang máy thứ i, kW.
Do thang máy làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại, nên công suất của chúng cần
phải quy về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức:
Trong đó:
Pn.tm – công suất định mức của động cơ thang máy, kW;
- hệ số tiếp điện của thang máy ( = 0,6, theo đề bài)
1.2 Phụ tải sinh hoạt
Trước hết cần xác định mô hình dự báo phụ tải: Coi năm cơ sở là năm hiện tại t0 =
0, áp dụng mô hình dạng:
Pt = [1+ (t-t0)]
Trong đó:
P0-phụ tải năm cơ sở t0;
-suất tăng phụ tải hàng năm, ;
Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở mỗi năm của chu kỳ thiết kế được tính như bảng sau:
Stt P0 t P0-i
1 1,62 0,045 1 1,693
2 1,62 0,045 2 1,766
3 1,62 0,045 3 1,839
4 1,62 0,045 4 1,912
SVTH: PHẠM VĂN THANH 5 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
5 1,62 0,045 5 1,985
6 1,62 0,045 6 2,057
7 1,62 0,045 7 2,13
Bảng 1.1. Suất tăng phụ tải hàng năm
Ta có:
Tổng số căn hộ Nhộ=N.nh=16.(4 + 2 + 2) = 128 hộ;
Ứng với số hộ Nhộ=128, hệ số kđt=0,3244[bảng 1.pl];
Theo [bảng 10.pl] -Giáo trình Hệ Thống cung cấp điện - TS Trần Quang Khánh thì ứng
với nội thành thành phố lớn ,suất tiêu thị trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas là P0
=1,62 kW/hộ;
Xác định phụ tải sinh hoạt của toà nhà chung cư :
Psh= kcs.kdt.P0. = kcs.kdt.P0.(n1.kh1+n2.kh2+n3.kh3)
n1- số căn hộ có diện tích 70 m2 là 16.4 = 64 hộ;
n2- số căn hộ có diện tích 100 m2 là 16.2 = 32 hộ;
n3- số căn hộ có diện tích 120 m2 là 16.2 = 32 hộ;
Trong đó kh1,kh2,kh3 lần lượt là các hệ số hiệu chỉnh đối với các căn hộ diện tích trên 70 m2
tăng thêm 1% cho mỗi m2 đối với căn hộ dùng bếp điện.
kcs - hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức
kcs=1,05).
kh1=1 +(70-70).0.01= 1;
kh2=1+(100-70).0,01= 1,3;
kh3=1+(120-70).0,01=1,5;
Vậy: Psh=1,05.0,3244.1,62.(64.1+ 32.1,3+ 32.1,5) = 84.65 (kW);
Tính phụ tải riêng cho mỗi tầng.
Công suất tính toán của mỗi tầng được xác định như sau:
Ứng với mỗi tầng là 8 hộ nên ta có kđt = 0,502 theo [bảng 1.pl];
Ptang = kcs.kdt.P0. = 1,05.0,502.1,62(4.1+2.1,3+2.1,5) = 8,2 kW
Ta có:
Hệ số công suất cosφsh = 0,96 (tgφ = 0,29) theo [bảng 9.pl]
Qtang = Ptang.tgφsh = 8,2.0,29 = 2,38 kVAr.
1.3 Phụ tải động lực
SVTH: PHẠM VĂN THANH 6 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Phụ tải thang máy:
Trước hết ta cần quy giá trị công suất của các thang máy về chế độ làm việc dài hạn
Thang máy có công suất nhỏ:
Ptm1=Pn.tm1. =5,5. =4,26 kW
Thang máy có công suất lớn:
Ptm2=Pn.tm2. =16. =12,4 kW
Hệ số knc.tm xác định theo [bảng 2.pl] ứng với 3 thang máy nhà 16 tầng là knc.tm= 1.
Vậy knc.tm. =1.( 2x4,26 + 12,4)=20.92 kW
Phụ tải tính toán của trạm bơm:
+Phụ tải trạm bơm được coi là thuộc nhóm phụ tải vệ sinh kỹ thuật.
+Phụ tải trạm bơm có 11 máy bơm chia làm 4 nhóm :
Ta lần lượt tính phụ tải cho 4 nhóm này như sau
Nhóm 1: Cấp nước sinh hoạt
Hệ số nhu cầu của 9 máy lấy bằng 0,783; bảng 3.pl
Pbơm1 = knc1. = 0,783.(2.16 + 4.5,6) = 42,6 kW
Nhóm 2 : Thoát nước
Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm2 = knc2. = 1.2.7,5 = 7,5 kW
Nhóm 3 : Bể bơi
Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm3 = knc3. = 1.2.4,5 = 4,5 kW
Nhóm 2 : Thoát nước
Hệ số nhu cầu của 1 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm4 = knc4. = 1.1.16 = 16 kW
Bảng 1.2. Tổng hợp phụ tải động lực:
Nhóm knc Số máy x công suất Pbơmi ,kW
Nước sinh hoạt 0,783 2x16 + 4x5,6 42,6
Thoát nước 1 2x7,5 15
Bể bơi 1 2x4,5 9
Cứu Hoả 1 16 16
Tổng 82,6
Tổng hợp 4 nhóm này ta có phụ tải của trạm bơm:
Với 4 nhóm máy bơm nên theo bảng 3.pl ta có knc = 0,85
SVTH: PHẠM VĂN THANH 7 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Pbơm = knc. = 0,85.80,6 = 70,21 kW
Ta tổng hợp phụ tải trạm bơm và thang máy bằng phương pháp số gia
Vì Pbơm > và mạng điện đang xét là mạng hạ áp
Vậy nên phụ tải động lực:
Pđl = Pbơm + = 70,21 +
Pđl = 83,78 kW.
1.4 Phụ tải chiếu sáng
Tổng chiều dài mạch chiếu sáng ngoài trời
Lcs2 = 5.16.3,7 = 296 m.
Công suất chiếu sáng ngoài trời
Pcs2 = p0cs2.Lcs2 = 0,03.296 = 8,88 kW.
1.5 Tổng hợp phụ tải
Tổng hợp phụ tải phụ tải sinh hoạt và chiếu sáng bằng phương pháp số gia:
Ta có Psh = 84,65 kW > Pcs2 = 8,88 kW
Vậy =∆Psh&cs= Psh + = 84,65 +
=∆Psh&cs = 90,095 kW
Công suất tính toán của toà nhà chung cư:
Ptt = Pđl + = 83,78 +
Ptt = 147,983 kW.
Công suất và hệ số công suất của các nhóm phụ tải cho trong bảng 1.3 sau.
Bảng 1.3. Công suất và hệ số công suất của các nhóm phụ tải
Nhóm phụ tải Thang máy Bơm Sinh hoạt Chiếu sáng
Công suất ,kW 20,92 70,21 84,65 8,88
Hệ số công suất 0,65 0,8 0,70 1
Hệ số công suất của máy bơm nước công nghiệp,của hộ gia đình có sử dụng bếp gas lần
lượt tra [bảng 13.pl] và [bảng 9.pl] , hệ số công suất của phụ tải chiếu sáng lấy bằng 1.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 8 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Hệ số công suất của nhóm phụ tải động lực:
cos = = = 0,77
Hệ số công suất tổng hợp của chung cư:
cos =
=
Vậy công suất biểu kiến là:
S= = = 197,311 kVA.
Q= = = 130,51 kVAr.
CHƯƠNG 2
SVTH: PHẠM VĂN THANH 9 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN
2.1. Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA).
Như đã biết, vị trí của trạm biến áp cần phải đặt tại trung tâm phụ tải, tuy nhiên
không phải bao giờ cũng có thể đạt được điều đó, vì lý do về kiến trúc, thẩm mỹ và điều
kiện môi trường. Đã từng xẩy ra các trường hợp phàn nàn về tiếng ồn của máy biến áp
đặt bên trong tòa nhà. Đối với các tòa nhà nhỏ, vị trí của các trạm biến áp có thể bố trí
bên ngoài. Đối với các toàn nhà lớn với phụ tải cao, việc đặt máy biến áp ở bên ngoài đôi
khi sẽ gây tốn kém, bởi vậy người ta thường chọn vị trí đặt bên trong, thường ở tầng một,
cách ly với các hộ dân. Trạm biến áp cũng có thể đặt ở tầng hầm bên trong hoặc bên
ngoài tòa nhà. Phương án đặt trạm biến áp ở tầng hầm gần đây được áp dụng nhiều, tuy
nhiên ở đây cần đặc biệt lưu ý đến hệ thống thông thoáng và điều kiện làm mát của trạm.
Nhìn chung, để chọn vị trí lắp đặt tối ưu cần phải giải bài toán kinh tế - kỹ thuật, trong đó
cần phải xét đến tất cả các yếu tố có liên quan.
Cho phép đặt TBA trong khu nhà chung cư nhưng phòng phải được cách âm tốt và
phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật theo tiêu chuẩn mức ồn cho phép trong công trình công
cộng 20 TCN 175 1990. Trạm phải có tường ngăn cháy cách li với phòng kề sát và phải
có lối ra trực tiếp. Trong trạm có thể đặt máy biến áp (MBA) có hệ thống làm mát bất kì.
Chọn vị trí đặt trạm biến áp là tầng hầm. Vì những lý do sau:
+ Tiết kiệm được một diện tích đất nhỏ.
+ Làm tăng tính an toàn cung cấp điện đối với con người.
+ Tránh được các yếu tố bất lợi của thời tiết gây ra.
2.2. Lựa chọn các phương án (so sánh ít nhất 2 phương án)
SVTH: PHẠM VĂN THANH 10 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
2.2.1. Phương án A
a. Sơ đồ mạng điện bên ngoài:
Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng để cấp điện đến các tủ phân phối đầu
vào của tòa nhà. Trong tủ phân phối đầu vào tòa nhà có trang bị các thiết bị đóng cắt,
điều khiển, bảo vệ, đo đếm. Sơ đồ mạch điện của tủ phân phối phụ thuộc vào sơ đồ cấp
điện ngoài trời, số tầng của tòa nhà, sự hiện diện của cửa hàng, văn phòng, công sở, số
lượng thiết bị động lực và yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện. Phụ thuộc vào
những yếu tố trên mỗi tòa nhà có thể có một, hai, ba hoặc nhiều tủ phân phối.
Để cung cấp điện cho các tòa nhà có độ cao là 16 tầng có thể áp dụng sơ đồ hình
tia.
Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu:
+ Độ tin cậy
+ An toàn
+ Tính kinh tế
4 5 6
1
2
3
1,2,3 - Đường dây cung cấp chính.
4,5,6 - Tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch
SVTH: PHẠM VĂN THANH 11 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Trong sơ đồ này, một trong các đường dây, chẳng hạn đường 1 được sử dụng để
cấp điện cho các căn hộ và chiếu sáng chung (chiếu sáng hành lang, cầu thang, chiếu
sáng bên ngoài…) còn đường dây kia dùng để cung cấp điện cho các thang máy, thiết bị
cửu hỏa, chiếu sáng sự cố và các thiết bị khác Khi xảy ra sự cố trên một trong các đường
dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ được chuyển sang mạch của đường dây lành.
Như vậy các đường dây cung câp điện phải được lựa chọn sao cho phù hợp với chế độ
làm việc khi xảy ra sự cố. Đối với tòa nhà 16 tầng có nhiều đơn nguyên, cần tăng thêm số
đường dây cung cấp lên ba, thậm chí hơn ba lộ. Ở sơ đồ này đường dây thứ nhất sẽ đóng
vai trò dự phòng cho đường dây thứ hai, về phần mình, đường dây thứ hai - làm dự phòng
cho đường dây thứ ba và cuối cùng đường dây thứ ba làm dự phòng cho đường dây thứ
nhất.
b. Sơ đồ mạng điện trong nhà:
Việc xây dựng mạng điện phân phối trong tòa nhà thường được thực hiện với các
đường trục đứng. Đầu tiên là lựa chọn số lượng và vị trí lắp đặt các đường trục đứng. Sơ
đồ trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 12 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
2.2.2. Phương án B.
a. Sơ đồ mạng điện bên ngoài:
Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng trên một đường trục cung cấp cho cả
chung cư, động lực và chiếu sáng. Sơ đồ này có ưu điểm hơn sơ đồ trên là tiết kiệm được
chi phí dây dẫn nhưng khi có sự cố thì không đảm bảo cung cấp điện liên tục. Vì thế ta
chọn sơ đồ mạng điện bên ngoài là phương án A.
4 5 6
1
SVTH: PHẠM VĂN THANH 13 LỚP:
Đ4LT_H4 2
3
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
b. Sơ đồ mạng điện bên trong:
Sơ đồ tia (Các tầng được cung cấp điện bằng các tuyến độc lập).
SVTH: PHẠM VĂN THANH 14 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
CHƯƠNG 3
CHỌN SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP
VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN
SVTH: PHẠM VĂN THANH 15 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
3.1 Chọn tiết diện dây dẫn
Để tăng độ tin cậy của mạng điện sơ đồ được bố trí 2 đường dây hỗ trợ dự phòng
cho nhau được tính toán để mỗi đường dây có thể mang tải an toàn khi có sự cố ở một
trong 2 đường dây mà không làm giảm chất lượng điện trên đầu vào của các hộ tiêu thụ;
Các mạch điện sinh hoạt, chiếu sáng và thang máy được xây dựng độc lập với nhau.
Mạch chiếu sáng có trang bị hệ thống tự động đóng ngắt theo chương trình xác định.
3.1.1 Lựa chọn phương án đi dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp
Ta tiến hành so sánh giữa hai phương án
+ Phương án 1 dùng nguồn cấp là đường dây 22 kV.
+ Phương án 2 dùng nguồn cấp là đường dây 10 kV.
Dự định dùng dây cáp cách điện giấy hoặc chất dẻo, lõi nhôm có = 32Ω.m/mm2 .cho
trước một giá trị . Hao tổn điện áp cho phép là ΔUcp = 1,25%.
a) Phương án 1:
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
∆Ux1% = . 100 = .100 = 0,00072
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng là:
∆Ur1% = ∆Ucp1% - ∆Ux1% = 1,25 – 0,00072 = 1,24928 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu thức:
F1 = = = 0,51 mm2
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 22kV phải là 25 mm2
vậy ta chọn cáp 25mm2 có r01 = 1,24 và x01=0,135 theo [bảng 23.pl]
Hao tổn điện áp thực tế
∆U1% =
= .67.100 = 0,0028% < 1,25%
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp
b) Phương án 2:
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
SVTH: PHẠM VĂN THANH 16 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
∆Ux2% = .100 = .100 = 0,0035 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
∆Ur2% = ∆Ucp2% - ∆Ux2% = 1,25 – 0,0035 = 1,2465 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu thức
F2 = = = 2,5 mm2
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 10kV phải là 16 mm2
vậy ta chọn cáp cách điện giấy hoặc chất dẻo 16 mm2 có r0.2 = 1,94 và x0.2=0,113
[bảng 23.pl]
Hao tổn điện áp thực tế
∆U2% =
∆U2% = .67.100 = 0,02% < 1,25%
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp.
c) So sánh 2 phương án:
Phương án 1.
Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 1
∆A1 =
Trong đó
- thời gian tổn thất công suất cực đại.
h.
Vậy:
∆A1 = =
= 18,42 kWh
SVTH: PHẠM VĂN THANH 17 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Chi phí do tổn thất là
C∆A = c∆.∆A1 =1000.18,42 = 0,01842.106 đ
Trong đó:
- Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tư của cáp cao áp có tiết diện 25mm2 là v01 = 1321.106 đ/km (tra bảng 33.pl)
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
Với Th – tuổi thọ công trình. Lấy Th = 25 năm.
Tra bảng 31.pl với đường dây cao áp kkh% = 2,5%
Chi phí quy đổi theo phương án 1 là
Z1 = p.v0.l∑ + C∆A =0,135.1321.106.0,067 + 0,01842.106 = 11,967. 106đ
Phương án 2.
Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 2 là
∆A1 = =
= 89,174 kWh
Chi phí do tổn thất là
C∆A = c∆.∆A1 =1000.89,174 = 0,089174.106 đ
Trong đó: - Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tư của cáp cao áp có tiết diện 16mm2 là v01 = 735.106 đ/km [tra bảng 33.pl]
Vậy chi phí quy đổi theo phương án 2 là:
Z1 = p.v0.l∑ + C∆A =0,135.735.106.0,067 + 0,089174.106 = 6,74. 106đ
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án đi dây cao áp
Phương án L,m Vo.106đ ,kWh C.106đ Z.106đ
1 67 1321 18,42 0,01842 11,97
2 67 735 89,174 0,089174 6,74
SVTH: PHẠM VĂN THANH 18 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
So sánh kết quả tính toán ta thấy về kỹ thuật cả 2 phương án đều đảm bảo yêu cầu về
chất lượng điện, về kinh tế: tổng chi phí quy đổi của phương án 2 nhỏ hơn phương án 1
dây dẫn sẽ được chọn theo phương án 2
3.1.2 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối
Tủ phân phối trung tâm lấy nguồn từ trạm biến áp và máy phát dự phòng thông qua
bộ chuyển đổi nguồn tự động: máy phát tự khởi động khi nguồn chính từ máy biến áp
mất và tắt khi nguồn chính có trở lại.
Tủ phân phối trung tâm cấp nguồn cho các tủ phân phối trung gian ở các tầng. Thông
thường một tuyến dây nguồn cấp cho bốn năm tầng. Ngoài ra nó còn cung cấp nguồn cho
các phụ tải chính như máy điều hòa trung tâm, thang máy, hệ thống bơm…
Chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối l 1 = 32 m, trong tổng số hao tổn điện áp cho
phép 4,5% ta phân bố cho 3 đoạn như sau:
- Từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng.
- Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng.
- Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình.
Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện
Sơ bộ chọn , xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
∆Ux1% = .100 = .100 = 0,28 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
∆Ur1% = ∆Ucf1% - ∆Ux1% = 2 – 0.28 = 1,72 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo biểu
thức
F1 = = = 35,72 mm2
Vậy ta chọn cáp đồng(Cu) XLPE-50 mm2 có r0= 0,37 và x0= 0,063
Hao tổn điện áp thực tế
∆U1 =
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp
3.1.3 Chọn dây dẫn đến các tầng
Có thể thực hiện theo 2 phương án: phương án 1 – mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập;
phương án 2 – chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng.
a. Phương án 1:Mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 19 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Tính toán cho tầng cao nhất là tầng 16:
Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 16 là:
L2 = 3,7.16 = 59,2m
Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 2,38 kVAr
Thành phần của hao tổn điện áp:
∆Ux2% = .100 = .100 = 0,0098 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur2% =Ucp2- Ux2% = 1,25-0,0098 =1,2402 %
Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là:
F2 = = = 5,02 mm2
Ta chọn cáp hạ áp XLPE có tiết diện 10 mm2 có r01 = 1,84 và x01 =0,073
Hao tổn thực tế:
∆U2 = .59,2.100
SVTH: PHẠM VĂN THANH 20 LỚP:
Đ4LT_H4
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong xu thế hội nhập qúa trình công nghiệp hóa hiện đại hóa được phát
triển rất mạnh mẽ. Trong những năm gần đây nước ta đã đạt được rất nhiều các thành tựu
to lớn, tiền đề cơ bản để đưa đất nước bước vào thời kì mới thời kì công nghiệp hóa, hiện
đại hóa. Trong quá trình đó thì ngành điện đã đóng một vai trò hết sức quan trọng, là then
chốt, là điều kiện không thể thiếu của ngành sản xuất công nghiệp. Ngoài sự phát triển
mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân càng được nâng cao, nhu cầu sử
dụng điện của các ngành công nông nghiệp và dịch vụ tăng lên không ngừng theo từng
năm, nhu cầu đó không chỉ đòi hỏi về số lượng mà còn phải đảm bảo chất lượng điện
năng. Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cần phải thiết kế một hệ thống cung cấp điện
đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, an toàn, tin cậy và phù hợp với mức độ sử dụng. Do đó đồ
án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầu bắt buộc với sinh viên ngành hệ thống điện.
Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng” là một bước
làm quen của sinh viên ngành hệ thống điện về lĩnh vực thiết kế cung cấp điện vì nó là
một đề tài mới và còn khá nhiều vấn đề phức tạp trong quá trình thiết kế. Sau một thời
gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Quang Khánh, đến nay, về cơ bản em
đã hoàn thành nội dung đồ án môn học này. Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được
hoàn thiện hơn. Đồng thời giúp em nâng cao trình độ chuyên môn, đáp ứng nhiệm vụ
công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Quang Khánh đã giúp em hoàn thành đồ
án này.
Hà Nội, tháng 3 năm2011
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Thanh
SVTH: PHẠM VĂN THANH 1 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO
TẦNG
A.ĐỀ BÀI
Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư thuộc khu vực nội thành của một thành
phố lớn. Chung cư có Nh tầng. Mỗi tầng có n căn hộ, công suất trung bình tiêu thụ mỗi hộ
với diện tích tiêu chuẩn 70m2 là p0sh, kW /hộ. Chiều cao trung bình của mỗi tầng là H, m.
Chiếu sang ngoài trời với tổng chiều dài lấy bằng năm lần chiều cao của tòa nhà, công
suất chiếu sang là: p0sh=0.03 kW/m, Nguồn điện có công suất vô cùng lớn, khoảng cách
từ điểm đấu điện đến tường của tòa nhà là L, mét. Toàn bộ chung cư có n tm thang máy
gồm hai loại nhỏ và lớn với hệ số tiếp điện trung bình là ε=0,6; hệ số cosφ=0,65. Thời
gian sử dụng công suất cực đại là TM, h/năm;
Hệ thống máy bơm bao gồm:
TT Loại bơm cosφ
1 Sinh hoạt 0,70
2 Thoát nước 0,78
3 Bể bơi 0,75
4 Cứu hỏa 0,75
Thời gian mất điện trung bình trong năm là tf=24h;
Suất thiệt hại do mất điện là: gth=5500 đ/kWh;
Chu kì thiết kế là 7 năm. Phụ tải gia tăng theo hàm tuyến tính Pt = P0.[1+a(t-t0)] với suất
tăng trung bình hàng năm là a=4,5%. P0 là công suất tính toán năm hiện tại t0. Hệ số chiết
khấu i=0,1;
SVTH: PHẠM VĂN THANH 2 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Giá thành tổn thất điện năng: cΔ=1000 đ/kWh; Giá mua điện gm=500 đ/kWh; Giá bán
điện trung bình gb=860 đ/kWh.Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay thiết kế
cung cấp điện.
Các dữ liệu thiết kế được thiết kế được lấy trong bảng 3 ứng với chữ cái đậu của họ, tên
và tên đệm của người thiết kế.
Bảng 1: Số liệu thiết kế cung cấp điện khu chung cư cao tầng
Họ Tên Tên đệm
al
p Tầng Nh theo diện tích Thang máy Trạm bơm Tham số khác
ha
b Cấp nước Bể Cứu
N 70 100 120 Nhỏ Lớn Thoát H, m TM, h L, m
sinh hoạt bơi hỏa
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
P 16 4 2 2 2x5,5 16 - - - - - - -
T - - - - - - 2x16+4x5,6 2x7,5 2x4,5 16 - - -
-
V - - - - - - - - - 3,7 4370 67
SVTH: PHẠM VĂN THANH 3 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
B.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI
1.1 Lý luận chung
Phụ tải của các khu chung cư bao gồm hai thành phần cơ bản là phụ tải sinh hoạt
(gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực, trong đó tỉ lệ phụ tải sinh hoạt luôn luôn chiếm
tỉ lệ lơn hơn so với phụ tải động lực. Phụ tải còn phụ thuộc vào mức độ của các trang bị
các thiết bị gia dụng, phụ tải của các căn hộ được phân thành các loại sau: loại có trang bị
cao, loại trung bình và loại thấp. Phụ tải sinh hoạt trong khu chung cư được xác định theo
biểu thức sau:
Trong đó:
kcc – hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong toà nhà (lấy bằng 5%, tức là
kcc=1,05);
kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1
P0 – suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ, xác định theo [bảng 10.pl], kW/hộ (phụ
lục);
N – số nhóm căn hộ có cùng diện tích;
ni – số lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau);
khi –hệ số hiệu chỉnh đối với căn hộ loại i có diện tích trên giá trị tiêu chuẩn F tc (tăng
thêm 1% cho mỗi m2 quá tiêu chuẩn): khi= 1+(Fi-Ftc).0,01
Fi – diện tích của căn hộ loại i, m2;
Phụ tải động lực trong các khu chung cư bao gồm phụ tải của các thiết bị dịch vụ
và vệ sinh kỹ thuật như thang máy, máy bơm nước, máy quạt thông thoáng v.v. Phụ tải
tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cư được xác định theo biểu thức sau:
Pđl = knc.dl(Рtm. + Pvs.kt) ,
Trong đó:
Pđl – công suất tính toán của phụ tải động lực, kW;
SVTH: PHẠM VĂN THANH 4 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
knc.dl – hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0,9;
Ptm - công suất tính toán của các thang máy;
Pvs.kt – công suất tính toán của các thiết bị vệ sinh-kỹ thuật.
Công suất tính toán của các thang máy Ptm , được xác định theo biểu thức:
Trong đó:
knc.tm – hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo [bảng 2.pl];
пct – số lượng thang máy;
Рtmi – công suất của thang máy thứ i, kW.
Do thang máy làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại, nên công suất của chúng cần
phải quy về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức:
Trong đó:
Pn.tm – công suất định mức của động cơ thang máy, kW;
- hệ số tiếp điện của thang máy ( = 0,6, theo đề bài)
1.2 Phụ tải sinh hoạt
Trước hết cần xác định mô hình dự báo phụ tải: Coi năm cơ sở là năm hiện tại t0 =
0, áp dụng mô hình dạng:
Pt = [1+ (t-t0)]
Trong đó:
P0-phụ tải năm cơ sở t0;
-suất tăng phụ tải hàng năm, ;
Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở mỗi năm của chu kỳ thiết kế được tính như bảng sau:
Stt P0 t P0-i
1 1,62 0,045 1 1,693
2 1,62 0,045 2 1,766
3 1,62 0,045 3 1,839
4 1,62 0,045 4 1,912
SVTH: PHẠM VĂN THANH 5 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
5 1,62 0,045 5 1,985
6 1,62 0,045 6 2,057
7 1,62 0,045 7 2,13
Bảng 1.1. Suất tăng phụ tải hàng năm
Ta có:
Tổng số căn hộ Nhộ=N.nh=16.(4 + 2 + 2) = 128 hộ;
Ứng với số hộ Nhộ=128, hệ số kđt=0,3244[bảng 1.pl];
Theo [bảng 10.pl] -Giáo trình Hệ Thống cung cấp điện - TS Trần Quang Khánh thì ứng
với nội thành thành phố lớn ,suất tiêu thị trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas là P0
=1,62 kW/hộ;
Xác định phụ tải sinh hoạt của toà nhà chung cư :
Psh= kcs.kdt.P0. = kcs.kdt.P0.(n1.kh1+n2.kh2+n3.kh3)
n1- số căn hộ có diện tích 70 m2 là 16.4 = 64 hộ;
n2- số căn hộ có diện tích 100 m2 là 16.2 = 32 hộ;
n3- số căn hộ có diện tích 120 m2 là 16.2 = 32 hộ;
Trong đó kh1,kh2,kh3 lần lượt là các hệ số hiệu chỉnh đối với các căn hộ diện tích trên 70 m2
tăng thêm 1% cho mỗi m2 đối với căn hộ dùng bếp điện.
kcs - hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức
kcs=1,05).
kh1=1 +(70-70).0.01= 1;
kh2=1+(100-70).0,01= 1,3;
kh3=1+(120-70).0,01=1,5;
Vậy: Psh=1,05.0,3244.1,62.(64.1+ 32.1,3+ 32.1,5) = 84.65 (kW);
Tính phụ tải riêng cho mỗi tầng.
Công suất tính toán của mỗi tầng được xác định như sau:
Ứng với mỗi tầng là 8 hộ nên ta có kđt = 0,502 theo [bảng 1.pl];
Ptang = kcs.kdt.P0. = 1,05.0,502.1,62(4.1+2.1,3+2.1,5) = 8,2 kW
Ta có:
Hệ số công suất cosφsh = 0,96 (tgφ = 0,29) theo [bảng 9.pl]
Qtang = Ptang.tgφsh = 8,2.0,29 = 2,38 kVAr.
1.3 Phụ tải động lực
SVTH: PHẠM VĂN THANH 6 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Phụ tải thang máy:
Trước hết ta cần quy giá trị công suất của các thang máy về chế độ làm việc dài hạn
Thang máy có công suất nhỏ:
Ptm1=Pn.tm1. =5,5. =4,26 kW
Thang máy có công suất lớn:
Ptm2=Pn.tm2. =16. =12,4 kW
Hệ số knc.tm xác định theo [bảng 2.pl] ứng với 3 thang máy nhà 16 tầng là knc.tm= 1.
Vậy knc.tm. =1.( 2x4,26 + 12,4)=20.92 kW
Phụ tải tính toán của trạm bơm:
+Phụ tải trạm bơm được coi là thuộc nhóm phụ tải vệ sinh kỹ thuật.
+Phụ tải trạm bơm có 11 máy bơm chia làm 4 nhóm :
Ta lần lượt tính phụ tải cho 4 nhóm này như sau
Nhóm 1: Cấp nước sinh hoạt
Hệ số nhu cầu của 9 máy lấy bằng 0,783; bảng 3.pl
Pbơm1 = knc1. = 0,783.(2.16 + 4.5,6) = 42,6 kW
Nhóm 2 : Thoát nước
Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm2 = knc2. = 1.2.7,5 = 7,5 kW
Nhóm 3 : Bể bơi
Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm3 = knc3. = 1.2.4,5 = 4,5 kW
Nhóm 2 : Thoát nước
Hệ số nhu cầu của 1 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]
Pbơm4 = knc4. = 1.1.16 = 16 kW
Bảng 1.2. Tổng hợp phụ tải động lực:
Nhóm knc Số máy x công suất Pbơmi ,kW
Nước sinh hoạt 0,783 2x16 + 4x5,6 42,6
Thoát nước 1 2x7,5 15
Bể bơi 1 2x4,5 9
Cứu Hoả 1 16 16
Tổng 82,6
Tổng hợp 4 nhóm này ta có phụ tải của trạm bơm:
Với 4 nhóm máy bơm nên theo bảng 3.pl ta có knc = 0,85
SVTH: PHẠM VĂN THANH 7 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Pbơm = knc. = 0,85.80,6 = 70,21 kW
Ta tổng hợp phụ tải trạm bơm và thang máy bằng phương pháp số gia
Vì Pbơm > và mạng điện đang xét là mạng hạ áp
Vậy nên phụ tải động lực:
Pđl = Pbơm + = 70,21 +
Pđl = 83,78 kW.
1.4 Phụ tải chiếu sáng
Tổng chiều dài mạch chiếu sáng ngoài trời
Lcs2 = 5.16.3,7 = 296 m.
Công suất chiếu sáng ngoài trời
Pcs2 = p0cs2.Lcs2 = 0,03.296 = 8,88 kW.
1.5 Tổng hợp phụ tải
Tổng hợp phụ tải phụ tải sinh hoạt và chiếu sáng bằng phương pháp số gia:
Ta có Psh = 84,65 kW > Pcs2 = 8,88 kW
Vậy =∆Psh&cs= Psh + = 84,65 +
=∆Psh&cs = 90,095 kW
Công suất tính toán của toà nhà chung cư:
Ptt = Pđl + = 83,78 +
Ptt = 147,983 kW.
Công suất và hệ số công suất của các nhóm phụ tải cho trong bảng 1.3 sau.
Bảng 1.3. Công suất và hệ số công suất của các nhóm phụ tải
Nhóm phụ tải Thang máy Bơm Sinh hoạt Chiếu sáng
Công suất ,kW 20,92 70,21 84,65 8,88
Hệ số công suất 0,65 0,8 0,70 1
Hệ số công suất của máy bơm nước công nghiệp,của hộ gia đình có sử dụng bếp gas lần
lượt tra [bảng 13.pl] và [bảng 9.pl] , hệ số công suất của phụ tải chiếu sáng lấy bằng 1.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 8 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Hệ số công suất của nhóm phụ tải động lực:
cos = = = 0,77
Hệ số công suất tổng hợp của chung cư:
cos =
=
Vậy công suất biểu kiến là:
S= = = 197,311 kVA.
Q= = = 130,51 kVAr.
CHƯƠNG 2
SVTH: PHẠM VĂN THANH 9 LỚP: Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN
2.1. Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA).
Như đã biết, vị trí của trạm biến áp cần phải đặt tại trung tâm phụ tải, tuy nhiên
không phải bao giờ cũng có thể đạt được điều đó, vì lý do về kiến trúc, thẩm mỹ và điều
kiện môi trường. Đã từng xẩy ra các trường hợp phàn nàn về tiếng ồn của máy biến áp
đặt bên trong tòa nhà. Đối với các tòa nhà nhỏ, vị trí của các trạm biến áp có thể bố trí
bên ngoài. Đối với các toàn nhà lớn với phụ tải cao, việc đặt máy biến áp ở bên ngoài đôi
khi sẽ gây tốn kém, bởi vậy người ta thường chọn vị trí đặt bên trong, thường ở tầng một,
cách ly với các hộ dân. Trạm biến áp cũng có thể đặt ở tầng hầm bên trong hoặc bên
ngoài tòa nhà. Phương án đặt trạm biến áp ở tầng hầm gần đây được áp dụng nhiều, tuy
nhiên ở đây cần đặc biệt lưu ý đến hệ thống thông thoáng và điều kiện làm mát của trạm.
Nhìn chung, để chọn vị trí lắp đặt tối ưu cần phải giải bài toán kinh tế - kỹ thuật, trong đó
cần phải xét đến tất cả các yếu tố có liên quan.
Cho phép đặt TBA trong khu nhà chung cư nhưng phòng phải được cách âm tốt và
phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật theo tiêu chuẩn mức ồn cho phép trong công trình công
cộng 20 TCN 175 1990. Trạm phải có tường ngăn cháy cách li với phòng kề sát và phải
có lối ra trực tiếp. Trong trạm có thể đặt máy biến áp (MBA) có hệ thống làm mát bất kì.
Chọn vị trí đặt trạm biến áp là tầng hầm. Vì những lý do sau:
+ Tiết kiệm được một diện tích đất nhỏ.
+ Làm tăng tính an toàn cung cấp điện đối với con người.
+ Tránh được các yếu tố bất lợi của thời tiết gây ra.
2.2. Lựa chọn các phương án (so sánh ít nhất 2 phương án)
SVTH: PHẠM VĂN THANH 10 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
2.2.1. Phương án A
a. Sơ đồ mạng điện bên ngoài:
Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng để cấp điện đến các tủ phân phối đầu
vào của tòa nhà. Trong tủ phân phối đầu vào tòa nhà có trang bị các thiết bị đóng cắt,
điều khiển, bảo vệ, đo đếm. Sơ đồ mạch điện của tủ phân phối phụ thuộc vào sơ đồ cấp
điện ngoài trời, số tầng của tòa nhà, sự hiện diện của cửa hàng, văn phòng, công sở, số
lượng thiết bị động lực và yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện. Phụ thuộc vào
những yếu tố trên mỗi tòa nhà có thể có một, hai, ba hoặc nhiều tủ phân phối.
Để cung cấp điện cho các tòa nhà có độ cao là 16 tầng có thể áp dụng sơ đồ hình
tia.
Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu:
+ Độ tin cậy
+ An toàn
+ Tính kinh tế
4 5 6
1
2
3
1,2,3 - Đường dây cung cấp chính.
4,5,6 - Tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch
SVTH: PHẠM VĂN THANH 11 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Trong sơ đồ này, một trong các đường dây, chẳng hạn đường 1 được sử dụng để
cấp điện cho các căn hộ và chiếu sáng chung (chiếu sáng hành lang, cầu thang, chiếu
sáng bên ngoài…) còn đường dây kia dùng để cung cấp điện cho các thang máy, thiết bị
cửu hỏa, chiếu sáng sự cố và các thiết bị khác Khi xảy ra sự cố trên một trong các đường
dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ được chuyển sang mạch của đường dây lành.
Như vậy các đường dây cung câp điện phải được lựa chọn sao cho phù hợp với chế độ
làm việc khi xảy ra sự cố. Đối với tòa nhà 16 tầng có nhiều đơn nguyên, cần tăng thêm số
đường dây cung cấp lên ba, thậm chí hơn ba lộ. Ở sơ đồ này đường dây thứ nhất sẽ đóng
vai trò dự phòng cho đường dây thứ hai, về phần mình, đường dây thứ hai - làm dự phòng
cho đường dây thứ ba và cuối cùng đường dây thứ ba làm dự phòng cho đường dây thứ
nhất.
b. Sơ đồ mạng điện trong nhà:
Việc xây dựng mạng điện phân phối trong tòa nhà thường được thực hiện với các
đường trục đứng. Đầu tiên là lựa chọn số lượng và vị trí lắp đặt các đường trục đứng. Sơ
đồ trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 12 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
2.2.2. Phương án B.
a. Sơ đồ mạng điện bên ngoài:
Sơ đồ mạng điện ngoài trời được xây dựng trên một đường trục cung cấp cho cả
chung cư, động lực và chiếu sáng. Sơ đồ này có ưu điểm hơn sơ đồ trên là tiết kiệm được
chi phí dây dẫn nhưng khi có sự cố thì không đảm bảo cung cấp điện liên tục. Vì thế ta
chọn sơ đồ mạng điện bên ngoài là phương án A.
4 5 6
1
SVTH: PHẠM VĂN THANH 13 LỚP:
Đ4LT_H4 2
3
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
b. Sơ đồ mạng điện bên trong:
Sơ đồ tia (Các tầng được cung cấp điện bằng các tuyến độc lập).
SVTH: PHẠM VĂN THANH 14 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
CHƯƠNG 3
CHỌN SỐ LƯỢNG CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP
VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN
SVTH: PHẠM VĂN THANH 15 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
3.1 Chọn tiết diện dây dẫn
Để tăng độ tin cậy của mạng điện sơ đồ được bố trí 2 đường dây hỗ trợ dự phòng
cho nhau được tính toán để mỗi đường dây có thể mang tải an toàn khi có sự cố ở một
trong 2 đường dây mà không làm giảm chất lượng điện trên đầu vào của các hộ tiêu thụ;
Các mạch điện sinh hoạt, chiếu sáng và thang máy được xây dựng độc lập với nhau.
Mạch chiếu sáng có trang bị hệ thống tự động đóng ngắt theo chương trình xác định.
3.1.1 Lựa chọn phương án đi dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp
Ta tiến hành so sánh giữa hai phương án
+ Phương án 1 dùng nguồn cấp là đường dây 22 kV.
+ Phương án 2 dùng nguồn cấp là đường dây 10 kV.
Dự định dùng dây cáp cách điện giấy hoặc chất dẻo, lõi nhôm có = 32Ω.m/mm2 .cho
trước một giá trị . Hao tổn điện áp cho phép là ΔUcp = 1,25%.
a) Phương án 1:
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
∆Ux1% = . 100 = .100 = 0,00072
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng là:
∆Ur1% = ∆Ucp1% - ∆Ux1% = 1,25 – 0,00072 = 1,24928 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu thức:
F1 = = = 0,51 mm2
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 22kV phải là 25 mm2
vậy ta chọn cáp 25mm2 có r01 = 1,24 và x01=0,135 theo [bảng 23.pl]
Hao tổn điện áp thực tế
∆U1% =
= .67.100 = 0,0028% < 1,25%
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp
b) Phương án 2:
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
SVTH: PHẠM VĂN THANH 16 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
∆Ux2% = .100 = .100 = 0,0035 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
∆Ur2% = ∆Ucp2% - ∆Ux2% = 1,25 – 0,0035 = 1,2465 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu thức
F2 = = = 2,5 mm2
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đường dây 10kV phải là 16 mm2
vậy ta chọn cáp cách điện giấy hoặc chất dẻo 16 mm2 có r0.2 = 1,94 và x0.2=0,113
[bảng 23.pl]
Hao tổn điện áp thực tế
∆U2% =
∆U2% = .67.100 = 0,02% < 1,25%
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp.
c) So sánh 2 phương án:
Phương án 1.
Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 1
∆A1 =
Trong đó
- thời gian tổn thất công suất cực đại.
h.
Vậy:
∆A1 = =
= 18,42 kWh
SVTH: PHẠM VĂN THANH 17 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Chi phí do tổn thất là
C∆A = c∆.∆A1 =1000.18,42 = 0,01842.106 đ
Trong đó:
- Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tư của cáp cao áp có tiết diện 25mm2 là v01 = 1321.106 đ/km (tra bảng 33.pl)
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:
Với Th – tuổi thọ công trình. Lấy Th = 25 năm.
Tra bảng 31.pl với đường dây cao áp kkh% = 2,5%
Chi phí quy đổi theo phương án 1 là
Z1 = p.v0.l∑ + C∆A =0,135.1321.106.0,067 + 0,01842.106 = 11,967. 106đ
Phương án 2.
Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 2 là
∆A1 = =
= 89,174 kWh
Chi phí do tổn thất là
C∆A = c∆.∆A1 =1000.89,174 = 0,089174.106 đ
Trong đó: - Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tư của cáp cao áp có tiết diện 16mm2 là v01 = 735.106 đ/km [tra bảng 33.pl]
Vậy chi phí quy đổi theo phương án 2 là:
Z1 = p.v0.l∑ + C∆A =0,135.735.106.0,067 + 0,089174.106 = 6,74. 106đ
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án đi dây cao áp
Phương án L,m Vo.106đ ,kWh C.106đ Z.106đ
1 67 1321 18,42 0,01842 11,97
2 67 735 89,174 0,089174 6,74
SVTH: PHẠM VĂN THANH 18 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
So sánh kết quả tính toán ta thấy về kỹ thuật cả 2 phương án đều đảm bảo yêu cầu về
chất lượng điện, về kinh tế: tổng chi phí quy đổi của phương án 2 nhỏ hơn phương án 1
dây dẫn sẽ được chọn theo phương án 2
3.1.2 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối
Tủ phân phối trung tâm lấy nguồn từ trạm biến áp và máy phát dự phòng thông qua
bộ chuyển đổi nguồn tự động: máy phát tự khởi động khi nguồn chính từ máy biến áp
mất và tắt khi nguồn chính có trở lại.
Tủ phân phối trung tâm cấp nguồn cho các tủ phân phối trung gian ở các tầng. Thông
thường một tuyến dây nguồn cấp cho bốn năm tầng. Ngoài ra nó còn cung cấp nguồn cho
các phụ tải chính như máy điều hòa trung tâm, thang máy, hệ thống bơm…
Chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối l 1 = 32 m, trong tổng số hao tổn điện áp cho
phép 4,5% ta phân bố cho 3 đoạn như sau:
- Từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng.
- Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng.
- Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình.
Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện
Sơ bộ chọn , xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
∆Ux1% = .100 = .100 = 0,28 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
∆Ur1% = ∆Ucf1% - ∆Ux1% = 2 – 0.28 = 1,72 %
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo biểu
thức
F1 = = = 35,72 mm2
Vậy ta chọn cáp đồng(Cu) XLPE-50 mm2 có r0= 0,37 và x0= 0,063
Hao tổn điện áp thực tế
∆U1 =
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp
3.1.3 Chọn dây dẫn đến các tầng
Có thể thực hiện theo 2 phương án: phương án 1 – mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập;
phương án 2 – chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng.
a. Phương án 1:Mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập.
SVTH: PHẠM VĂN THANH 19 LỚP:
Đ4LT_H4
ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN GVHD: TS. TRẦN QUANG KHÁNH
Tính toán cho tầng cao nhất là tầng 16:
Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 16 là:
L2 = 3,7.16 = 59,2m
Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 2,38 kVAr
Thành phần của hao tổn điện áp:
∆Ux2% = .100 = .100 = 0,0098 %
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur2% =Ucp2- Ux2% = 1,25-0,0098 =1,2402 %
Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là:
F2 = = = 5,02 mm2
Ta chọn cáp hạ áp XLPE có tiết diện 10 mm2 có r01 = 1,84 và x01 =0,073
Hao tổn thực tế:
∆U2 = .59,2.100
SVTH: PHẠM VĂN THANH 20 LỚP:
Đ4LT_H4