Đồ án cung cấp điện THIẾT kế CUNG cấp điện CHO một CHUNG cư CAO TẦNG

Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng” là mộtbước 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

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế hội nhập qúa trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đượcphát triển rất mạnh mẽ Trong những năm gần đây nước ta đã đạt được rất nhiều cácthành tựu to lớn, tiền đề cơ bản để đưa đất nước bước vào thời kì mới thời kì côngnghiệp hóa, hiện đại hóa Trong quá trình đó thì ngành điện đã đóng một vai trò hếtsức quan trọng, là then chốt, là điều kiện không thể u của ngành sản xuất công nghiệp.Ngoài sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân càngđược nâng cao, nhu cầu sử dụng điện của các ngành công nông nghiệp và dịch vụ tănglên không ngừng theo từng năm, nhu cầu đó không chỉ đòi hỏi về số lượng mà cònphải đảm bảo chất lượng điện năng Để đảm bảo cho nhu cầu đó chúng ta cần phảithiết kế một hệ thống cung cấp điện đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, an toàn, tin cậy vàphù hợp với mức độ sử dụng Do đó đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện là yêu cầubắt buộc với sinh viên ngành hệ thống điện

Đồ án: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một chung cư cao tầng” là mộtbước 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 Saumột 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 khôngthể 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

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO

TẦNG

A.ĐỀ BÀI

Đề bài: Thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cư với các dữ liệu cho trong bảng

dl.2,lấy theo hai chỉ số cuối cùng mã số sinh viên của người thiết kế (46)

Chung cư có Ntầng tầng, mỗi tần có n căn hộ, công suất trung bình tiêu thụ mỗi hộ

với diện tích tiêu chuẩn 80m2 là p0sh, kW /hộ Chiều cao trung bình của mỗi tầng là

3,8m Chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài lcs lấy bằng năm 2,5 lần chu vi lch.c của

tòa nhà, công suất chiếu sang là: p0sh2=0.03 kW/m, Nguồn điện có công suất vô cùng

lớn, khoảng cách từ điểm đấu điện thứ nhất và thứ hai đến tường của tòa nhà là L1 và

L2 mét Toàn bộ chung cư có ntm thang máy gồm hai loại nhỏ và lớn với hệ số tiếp

điện trung bình là ε=0,6; hệ số cosφtm=0,65 Hệ số công suất trung bình của các máy

bơm cosφb=0,75 Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM, h/năm;Thời gian mất

điện trung bình trong năm là tf=24h;Suất thiệt hại do mất điện với phụ tải sinh hoạt là:

gth.sh=2500 đ/kWh, với phụ tải động lực là: gth.dl=4500 đ/kWh Suất vốn đầu tư trung

bình của trạm điện diesel là 4,5 triệu VNĐ/kVA, suất tiêu thụ nhiên liệu trung bình là

0,42 lít/kWh,giá dầu diesel là gdiesel=17000 đồng/lít

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=3,7% P0 là công suất tính toán năm hiện tại t0.Hệ

số công suất của phụ tải sinh hoạt là cosφsh=0.89 Hệ số chiết khấu i=0,1;

Giá thành tổn thất điện năng: cΔ=1500 đ/kWh; Giá mua điện gm=750 đ/kWh; Giá

bán điện trung bình gb=1250 đ/kWh.Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay

thiết kế cung cấp điện

Bảng dl.2: Số liệu thiết kế cung cấp điện khu chung cư cao tầng:

Công suất trạm bơm,

hộ

TM,h/năm

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 sinhhoạt (gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực, trong đó tỉ lệ phụ tải sinh hoạt luôn luônchiếm tỉ lệ lơn hơn so với phụ tải động lực Phụ tải còn phụ thuộc vào mức độ của cáctrang 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 cưđược xác định theo biểu thức sau:

∑

=

i hi i đt

cs

P

1 0

Trong đó:

kcs – 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.pl;

P0 – suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ ;

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 Ftc(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 biểuthức sau:

Pđl = knc.dl(Рtm ∑ + Pvs.kt) ,Trong đó:

Pđl – công suất tính toán của phụ tải động lực, kW;

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.Bao gồm máy bơm PbΣ

nc

P

1

Trong đó:

knc.tm – hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo [bảng 2.pl];

пct – số lượng thang máy;

Р tmi – công suất của thang máy thứ i, kW

Do thang máy làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại, nên công suất của chúngcần phải quy về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức:

ε

tm n

tm P

P = .

Trong đó:

Pn.tm – công suất định mức của động cơ thang máy, kW;

ε - hệ số tiếp điện của thang máy (ε = 0,6, theo đề bài)

Công suất tính toán của các máy bơm Pb,được xác định theo biểu thức:

∑

=

Σ

b i

n b b nc

P

1

Trong đó:

knc.b – hệ số nhu cầu của máy bơm,vì gồm 2 máy bơm nên knc.b=0,9;

пb – số lượng máy bơm =2;

Р bi – công suất của máy bơm thứ i, kW

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 =1,

áp dụng mô hình dạng:

Pt = P0×[1+α

(t-t0)]

(Các số liệu trên được tính toán trong bảng 1.1 )

Bảng 1.1 :Số liệu tính toán phụ tải trong 1 căn hộ của khu chung cư :

Từ đây ta có bảng thống kê sau 7 năm như sau :

Trong đó kh1,kh2 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 gas

kcs - hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức

kcs=1,05)

kh1=1 +(88,7-70).0.01= 1,187;

kh2=1+(105-70).0,01= 1,35;

Vậy: Psh=1,05.0,33 3,529125.(26.1,187+ 52.1, 35) = 123,583 (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 6 hộ nên ta có kđt = 0,47 theo [bảng 1.pl];

i k n

1

= 1,05.0,47.3,529125(2.1,187+4.1,35) = 13,54(kW)

Ta có:

Hệ số công suất cosφsh = 0,89 (tgφsh = 0,5123)

Qtầng = Ptầng.tgφsh = 13,54.0,5123 = 6,9365 (kVAr)

1.3 Phụ tải động lực

• 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.

ε

=7,5

6,0

=5,81 (kW) Thang máy có công suất lớn:

Ptm2=Pn.tm2 ε

=16

6,0

• 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 8 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 4 máy lấy bằng 0,8; bảng 3.pl

Pbơm1 = knc1.∑Pi ni

= 0,8.(2.30 + 2.5,6) = 56,96( kW) Nhóm 2 : Thoát nước :

Hệ số nhu cầu của 2 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]

Pbơm2 = knc2.∑Pi ni

= 1.2.6,3 = 12,6 (kW) Nhóm 3 : Bể bơi :

Hệ số nhu cầu của 1 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]

Pbơm3 = knc3.∑Pi ni

= 1.6,3 = 6,3 kW Nhóm 4 : Cứu hoả :

Hệ số nhu cầu của 1 máy lấy bằng 1; [bảng 3.pl]

Pbơm4 = knc4.∑Pi ni

= 1.1.16 = 16 kW

Bảng 1.2 Tổng hợp phụ tải động lực:

Nhóm knc Số máy x công suất Pbơmi ,kW

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 = 0,75

04 , 0

= 68,895 +

21,18.41,05

21,

Tổng chiều dài mạch chiếu sáng ngoài trời

lcs = 2,5.4.22,5 = 225 (m)

Công suất chiếu sáng ngoài trời

Pcs2 = p0cs2.lcs = 0,03.225 = 6,75 (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 = 123,583 (kW) > Pcs2 = 6,75 (kW)

Vậy : =∆Psh&cs= Psh +

2

04 , 0

75,

41,05

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

P

P cosϕ

=

895 , 68 21 , 18

75 , 0 895 , 68 65 , 0 21 , 18

dl dl

cs cs

sh sh

i

i i

P P P

P P

P P

P

++

++

, 80 75 , 6 583 , 123

7291 , 0 605 , 80 1 75 , 6 89 , 0 583 , 123

= +

+

+ +

Vậy công suất biểu kiến là:

579 , 173 6192

,

208 −

= 115,7256 (kVAr)

Do công suất của phụ tải động lực (Pđl) ,chiếu sáng (Pcs2) không thay đổi.Tính toán

tương tự các năm tiếp theo ta có bảng thống kê 7 năm tiếp theo như sau :

1 3,529125 123,5828 80,605 6,75 127,646

9

173,578 5

0,83203 6

0,83557

5 220,481 121,127

5 4,0514355 141,8731 80,605 6,75 145,9371 187,7927 0,836661 224,4551 122,9388

6 4,182013125 146,4457 80,605 6,75 150,509

7

191,363 9

0,83770 4

0,83870 7

232,431

Hệ số công suất qua các năm được cho như sau :

Cosϕđl Cosϕsh Cosϕcs

Tỉ lệ phụ tải động lực :

Pđl% = 100= 100 =41,348 (%)

Nhận xét :

Tỉ lệ phụ tải động lực chiếm khoảng trên 40%,điều này cho thấy mức độ trang bị điện

trong chung cư khá lớn

CHƯƠNG 2 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

1 2

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 vàphải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật theo tiêu chuẩn mức ồn cho phép trong công trình công cộng TCVN 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)

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 phốiđầu vào của tòa nhà Trong tủ phân phối đầu vào tòa nhà có trang bị các thiết bị đóngcắt, 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 thuộcvào 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 13 tầng có thể áp dụng sơ đồhình tia

Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu:

+ Độ tin cậy

+ An toàn

+ Tính kinh tế

1,2,3 - Đường dây cung cấp chính.

4,5,6 - Tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch

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 trongcác đường dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ được chuyển sang mạch củađường dây lành Như vậy các đường dây cung câp điện phải được lựa chọn sao chophù hợp với chế độ làm việc khi xảy ra sự cố Đối với tòa nhà 13 tầng có nhiều đơnnguyên, cần tăng thêm số đường dây cung cấp lên ba, thậm chí hơn ba lộ Ở sơ đồ nàyđường 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 vớicác đường trục đứng Đầu tiên là lựa chọn số lượng và vị trí lắp đặt các đường trụcđứng Sơ đồ trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng

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 kiệmđược chi phí dây dẫn nhưng khi có sự cố thì không đảm bảo cung cấp điện liên tục domất thời gian hay thế sang trạm phát diesel hoặc sửa chữa đường dây bị sự cố Vì thế

ta chọn sơ đồ mạng điện bên ngoài là phương án A

b. Sơ đồ mạng điện bên trong:

Sơ đồ tia (Các tầng được cung cấp điện bằng các tuyến độc lập)

2.3 Chọn số lượng và công suất máy biến áp và chọn tiết diện dây dẫn :

2.3.1 Chọn công suất và số lượng máy biến áp.

Việc lựa chọn máy biến áp phải đảm bảo các yêu cầu cung cấp điện liên tục, chấtlượng và an toàn Các trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải loại 1 và loại 2 nên dùngtrên hoặc bằng 2 máy Khi phụ tải loại 1 bé hơn 50% tổng công suất khu vực đó thì ítnhất mỗi một máy phải có dung lượng bằng 50% công suất của khu vực đó Khi phụtải loại 1 lớn hơn 50 % tổng công suất thì mỗi máy biến áp phải có dung lượng bằng100% công suất của khu vực đó Ở chế độ làm việc bình thường, cả hai máy biến áplàm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máykhông sự cố

Phụ tải của chung cư cao tầng được coi là loại II, suất thiệt hại do mất điện là :

gth = gth.sh + gth.đl = 4500+2500 = 7000đ/kWh;

Tổng công suất tính toán của toàn chung cư không kể đến tổn thất là :

Stt =232,4312 (kVA) Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải Stt ta chọn công suất máy biến áp 22/0,4 kV như sau :

*) Phương án 1 : Dùng 2 máy biến áp 2x180 (kVA);

*) Phương án 2 : Dùng 1 máy biến áp 250 (kVA).

Các tham số của máy biến áp do ABB sản xuất tra trong bảng 12.pl, được thể hiện như bảng sau :

SBA ,kVA Điện áp ∆P0,kW ∆Pk,kW Uk,% I0,%

So sánh hai phương án :

Ta căn cứ vào vốn đầu tư và độ tin cậy cung cấp điện đẻ lựa chọn phương án tối ưu

Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật :

*) Phương án 1 : Khi sự cố xảy ra ở 1 trong 2 máy biến áp,tất cả phụ tải sẽ dồn lên

máy biến áp còn lại với điều kiện cho phép quá tải không quá 40% công suất định mức của MBA trong thời gian 5 ngày, mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ

Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế :

*) Phương án 2 : Khi máy biến áp gặp sự cố thì ngừng cung cấp điện cho toàn

chung cư

-Xét hàm chi phí quy dẫn của TBA :

ZB = VB.pB + CB + Yth =pB.(m+n.Sn) + ∆AB.cΔ +Yth

Trong đó : _∆AB : Tổn thất điện năng;

_m,n : Hệ số kinh tế cố định và thay đổi của TBA;

_Yth : Chi phí tổn thất khi mất điện;

_VB : Vốn đầu tư của MBA;

_CB : Chi phí tổn thất điện áp = ∆AB.cΔ;

_ cΔ : Giá thành tổn thất điện năng =1500 (đ/kWh)

Với tuổi thọ của công trình, ta lấy Th =25 năm Từ đó ta có hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư là :

atc= = =0,11

Hệ số khấu hao kkh =0,064 (Tra bảng 5.pl-a)

_pB :Hệ số kinh tế của MBA được tính như sau :

pB =atc + kkh =0,11 +0,064 =0,174 _Chi phí tổn thất do mất điện là :

Yth =Ath.gth = Pth.tf.gth =7000.24.Pth Với: Pth : Là công suất thiếu hụt do mất điện

a. Phương án 1 : Dùng 2 MBA có công suất là 180 (kVA).

_Vốn đầu tư của phương án 1 : V1 =VB1 =152,7 (đồng) (Tra bảng 10.pl)

_Chi phí thường xuyên hàng năm của phương án 1 :

C1t = ∆AB1t cΔ +Ytht Trong đó tổn thất công suất trong máy biến áp ở năm thứ t của chu kỳ thiết kế :

AB1t = 2.0,53.8760 + 2756,956 = 16525,86 (kWh) _Để đảm bảo MBA không quá tải 40% so với giá trị định mức khi có sự cố 1 trong 2 MBA cần phải cắt bớt 1 lượng công suất là :

Sth1 = St1 – 1,4.SBA = 357,586 – 1,4.180 =105,586 (kVA) Thiệt hại do mất điện :

Yth1= Sth1. Cosφ tf.gth =105,586.24.7000.0,89 = 15,7872 (đ) Tổng chi phí quy đổi năm thứ nhất là :

Z1= 0,174.152,7 +15,7872 +16525,86.1500 =67,146 (đ)Các năm còn lại tính tương tự :

Vì việc đầu tư được thực hiện ở năm đầu tiên, nên các phương án được so sánh

dựa trên giá trị qui đổi về hiện tại của chi phí thường xuyên hàng năm

PVC=

=

= =0,5132

 PVC = 67,146 0,5132 = 34,46 (đ)Tương tự cho các năm tiếp theo, ta có bảng thống kê như sau :

b. Phương án 2 : Dùng 1 máy biến áp công suất 250 (kVA) :

Tính toán hoàn toàn giống như phương án 1:

_Vốn đầu tư : V2 = VB2 = 96,4 (đ) (Tra bảng 10.pl)

_Chi phí thường xuyên hàng năm :

C2t = ∆AB2t cΔ +Ytht Trong đó : Tổn thất công suất máy biến áp ở năm thứ t của chu kỳ thiết kế :

∆AB2t =∆P02.8760 +∆Pk2.(.τ

_Thiệt hại do mất điện do sự cố ở năm thứ t :

Ytht = Pttcc.t .tf.gth =Stt.tf.gth Trong đó : Pttcc.t : Là công suất tính toán toàn chung cư năm thứ t

Từ đó ta có bảng thống kê sau :

Năm S,kVA ΔA,kWh Y,10^6 đ C,10^6 đ C∑ βt C∑.βt

1 208,6191 13477,6

2

35,0480 1

55,2644 3

72,0380 3

0,90909 1

65,4891 2

2 212,5625 13778 35,7105 56,3775 73,1511 0,826446 60,45545

3 216,5167 14084,8

5

36,3748 1

57,5020 8

74,2756 8

0,75131 5

55,8044 2

4 220,481 14398,1

6

37,0408 1

58,6380 5

75,4116 5

0,68301 3

51,5071 7

62,1139 9

78,8875 9

*) Nhận xét :

Ta thấy chi phí quy dẫn của phương án 1 nhỏ hơn phương án 2 và phương án 1

đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao.Chính vì thế phương án 1 là phương án khả thi

và tối ưu nhất.Vậy ta chọn xây dựng TBA gồm 2 MBA có công suất 180 (kVA)

2.3.2 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.

2.3.2.1 Lựa chọn phương án đi dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp:

Ta sẽ dùng cáp ngầm đi từ lưới điện tới trạm biến áp và dùng 2 nguồn cùng cấp

Ta chọn thanh theo phương pháp mật độ dòng điện không đổi.

+ Tiết diện tính toán:

Ftt = (mm2)

Với Jkt tra trong bảng sau :

+ Dòng điện làm việc lâu dài của cáp là:

Bảng 2.3.2.1: bảng thông số của dây cáp

Kiểm tra lại cáp đã chọn:

+ Theo diều kiện hao tổn điện áp:

Hao tổn điện áp thực tế trên đường dây không được vượt quá giá trị cho phép:

∆U = L Trong đó:

P,Q – công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn cáp, (kW), (kVAr);

r0, x0 – suất điện trở tác dụng và phản kháng của đoạn cáp, (Ω/km);

L – chiều dài đoạn cáp (km);

Trong tổng số hao tổn điện áp cho phép 5% ta phân bố cho 3 đoạn như sau:

+ Theo dòng điện cho phép:

Ilv Icp ; Trong đó:

Giá trị dòng phụ tải cho phép của dây dẫn được xác định theo biểu thức:

Icp = khc.Icp.n = k1.k2.k2.Icp.n; Trong đó:

Khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế

Xác định các hệ số k1;k2;k3 như trong bảng sau :

Bảng 2.3.2.a Hệ số k1 phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn nn

Bảng 2.3.2.b Hệ số k2 phụ thuộc vào số lượng mạch cáp

Butyl polyethylene (XLPE),cao su có ethylene propylene

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 ápmất 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 cấpnguồn 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 ta chọn Lppt = 10 (m)

Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện

254m.mm /

Lppt x

.100 = 0,0866 (%)Thành phần hao tổn điện áp tác dụng

∆Ur1% = ∆Ucp1% - ∆Ux1% = 1,5 – 0.0866 = 1,4134 (%)

Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo biểu thức

F1 =

2 ' 1

5

10

U U

L P

10.10.194,9417

%14,1100.10.380

07,0.578,1268,0.9417,194100

2 2

x Q r P

Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp

2.3.2.3 Chọn dây 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

Tính toán cho tầng cao nhất là tầng 13:

Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 13 là:

L2 = 3,8.13 = 49,4m Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 6,9365 (kVAr)

Thành phần của hao tổn điện áp:

∆Ux2% =

2 2

0

U

L x

.100 = 0,0237 %Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:

∆Ur2% =∆Ucp2- ∆Ux2% = 2,5-0,0237 =2,4763 %Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là:

F2 =

2 2

5 2 tâng

10

U U

L P

10 4 , 49 54 , 13

2

01 tan 01 tan

380

09 , 0 9365 , 6 5 54 , 13 100

L U

x Q r

.49,4.100 = 2,34% < 2,5%

Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp

b Phương án 2: Chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng

Sơ đồ đường dây lên các tầngCoi đường dây lên các tầng có phụ tải phân phối đều

∆Ux2% =

2 2

0 .

U

L x

Qsh

Σ

.100Trong đó

0.

.

U

L x

.100 = 0,22 (%)Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:

∆ Ur2% = ∆ Ucp2- ∆ Ux2% = 2,5-0,22 =2,28 (%)Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

F2 =

2 2

5 2 .

10

U U

L Pr

10.4,49.583,123

= 34,34 (mm2)

Ta chọn cáp hạ áp XLPE-35 có tiết diện 35 mm2 có r01 = 0,4 và x01 =0,06 (Ω / km

).(Bảng 36.pl)

Hao tổn điện áp thực tế:

∆U2 =

2 2

01 01

380

06,0.3,634,0.583,123

P sh sh

.49,4.100 = 1,82% < 2,5%Vậy cáp đã chọn là thoả mãn

c. So sánh 2 phương án:

- Phương án 1.

Tổng chiều dài của tất cả các nhánh dây lên tầng là:

∑l1 = 3,8.(13+12+11+10+9+8+7+6+5+4+3+2+1) = 345,8 (m)

Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án :

∆A1=

2

2 tan

2 tan

38,0

9365,654,

13 +

.5.345,8.2756,956.10-6 = 7640,273 (kWh)

Chi phí do tổn thất là:

C∆A = c∆.∆A1 =1500.7640,273 = 11,46.106 (đ)Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-4 là v01 = 45,72.106 (đ/km) (tra bảng 7.pl)

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư:

h h

Với Th – tuổi thọ công trình Lấy Th = 25 năm

Tra bảng 5.pl.a với đường dây hạ áp kkh% = 3,6%

2 2

10.956,2756.4,49.4,0.38

,0

3,63

= 7273,587 (kWh)Chi phí tổn thất là:

C∆A = c∆.∆A2 =1500.7273,587 = 10,91.106 (đ)Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-35 là v02 = 124,8.106 đ/km (tra bảng 7.pl)

Chi phí quy đổi theo phương án 2 là:

dây dẫn được chọn theo phương án 2

2.3.2.4 Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy

- Với thang máy có công suất lớn (P =16 kW)

Chiều dài đến thang máy xa nhất là l3 = 50 (m), ta có hệ số tm

cosϕ =0,65

.Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp3% = 1 %

Công suất phản kháng của thang máy là

Qtm= Ptm.tgϕ

= 12,4.1,169 = 14,5 (kVAr)Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng

∆Ux3%=

05 , 0 100 380

50 1 , 0 5 , 14 100

2 2

3

U

l x

Qtm

%Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:

∆Ur3% =∆Ucp3- ∆Ux3% = 1-0,06 =0,94%

Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

)(46,8380.94,0.54

10.50.4,12

10

2

5

2 3

5

U U

Hao tổn điện áp thực tế:

899,0100.50.380

08,0.5,142.4,12100

2 3

2 03

tm

% < 1 %Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp

- Với thang máy có công suất nhỏ (P =7,5 kW)

Chiều dài đến thang máy xa nhất là l32 = 50m, ta có hệ số tm

cosϕ =0,65

.Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1 %

Công suất phản kháng của thang máy là

Qtm= Ptm.tgϕ

= 5,81.1,169 = 6,79189 (kVAr)Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng

∆Ux3%=

0235,0100.380

50.1,0.79189,6100

2 2

3

U

l x

Q tm

%Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:

∆Ur3% =∆Ucp3- ∆Ux3% = 1-0,0235 =0,9765%

Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

∆Ux3%=

)(815,3380.9765,0.54

10.50.81,5

10

2

5 2

3

5

U U

l P

r

∆γ

Ta chọn cáp hạ áp XLPE-6 có tiết diện 6 mm2 có r032 = 3,33 và x032 =0,09 (Ω / km

) (Bảng 20.pl)

Hao tổn điện áp thực tế:

68 , 0 100 50 380

09 , 0 79189 , 6 33 , 3 81 , 5 100

2 3

2 03

tm

< 1 %Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp

Với tổng số thang máy là 1x7,5 và 1x16 ta bố trí 1 thang máy có công suất 16 kWvới chiều dài dây là 50m; 1 thang máy có công suất 7,5 với chiều dài dây là 50m

2.3.2.5 Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm:

Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm là l4 = 25m

Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng

∆Ux4%=

100 2 4 0

U

l X

25.1,0.765,60100

2 2

4

U

l x

Q bom

%Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:

∆Ur4% =∆Ucp4- ∆Ux4% = 1-0,1052 = 0,8948 %Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức:

685,24380

.8948,0.54

10.25.895,68

10

2

5 2

l P F

x

bom bom

γ

(mm2)

Ta chọn cáp hạ áp XLPE-35 có tiết diện 35 mm2 có r04 = 0,57 và x04 =0,06 (Ω / km

)(Bảng 20.pl)

Hao tổn điện áp thực tế:

743,0100.25.380

06,0.765,6057,0.895,68100

2 4

2 04

bom

< 1%Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp

2.3.2.6 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng:

- Mạng chiếu sáng trong nhà:

Do không có số liệu cụ thể nên chọn chiều dài của mạng điện chiếu sáng trong nhà bằng 4,5 lần chiều cao của tòa nhà chung cư

 lcs.tr = 4,5.3,8.13 = 222,3 (m)

Ta có công suất chiếu sáng trong nhà lấy bằng 5% công suất phụ tải sinh hoạt

 Pcs.tr= 0,05.123,583 = 6,179 (kW)Chọn hệ thống chiếu sáng trong nhà là mạng điện 1 pha 220 (V) như hình vẽ trên Vớihao tổn điện áp cho phép

3,222.179,62

8 , 686 1

1

CP CS

U C

M F

19,62(mm2)Với C1 tra trong bảng sau :

Giá trị của hệ số C tính toán mạng điện chiếu sáng

Hệ thống điện áp lưới Vật liệu

380/220 Hai pha có dây trung tính 37 22

220 Một pha hoặc mạng một chiều 14 8,3

220/127 Ba pha có dây trung tính 28 16,5

Ta chọn cáp đồng 2 lõi PVC-25; r0 = 0,8(Ω/km), x0 = 0,07(Ω/km)

Tổn hao điện áp thực tế :

962 , 1 25 14

8 , 686

= = =

∆

C Tr

CS

F C

M U

< 2,5%

- Mạng điện chiếu sáng ngoài trời.

Do theo đầu bài ra tổng chiều dài mạng điện chiếu sáng ngoài trời bằng 2,5 lần chu

vi tòa nhà, do đó ta có:

lcsngoai=2,5.4.22,5=225(m)

Mạng chiếu sáng ngoài trời được bố trí như hình vẽ trên;chiều dài đoạn

OA=25(m),đoạn AB có lA-B=122,5(m) và đoạn AC có lA-C = 122,5(m).Suất phụ tải trênmột đơn vị chiều dài là Pocs2=0,03(kW/m),hao tổn điện áp cho phép là ∆Ucp=2,5% Cácđoạn dây trên đường trục từ nguồn O đến B được xây dựng với 4 dây dẫn,các rẽ nhánh AC thuộc loại 2 pha có dây trung tính

Công suất tính toán chạy trên đoạn dây là:

5,122.675,32

,2252

5,122.675,32

Giá trị của hệ số

Hệ thống điện áp Nhánh rẽ giá trị của α

3 pha không dây trung tính 2 pha 1,15

Xác định mômen quy đổi:

Mqd=MO-A+ α (MA-B+MA-C)=183,75+1,39( 225,09+225,9)=809,5 (kWm)

Tiết diện dây dẫn trên đoạn đầu:

FO-A =

qd cp

M

c U ∆

=

9 , 3 5 , 2 83

5 ,

5,809

=

∆

−A o

qd OA

F C

M U

M

−

. = 37.0,062

09 , 225

= 98,12 (mm2)Vậy ta chọn cáp PVC-120 có ro=5,55 Ω/km và xo=0,32 Ω/km

FAC = A C

AC

F C

M

−

. =

062 , 0 37

09 , 225

= 98,12 (mm2)

Ta chọn cáp PVC-120 có ro=8,35 Ω/km và xo=0,33 Ω/km

Hao tổn thực tế trên đoạn AB và AC là:

05,0120.37

09,225

M U

U

%< 0,062 %Tổng hao tổn thực tế trong mạch chiếu sáng ngoài trời là:

∆Ucs= ∆U0A+∆UAC= 0,05+2,438=2,488%<2,5%

Vậy dây dẫn chọn đáp ứng yêu cầu

CHƯƠNG 3 CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

3.1 Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp

N1

N3

Hệ thống có công suất vô cùng lớn nên :

Bỏ qua điện trở của các thiết bị phụ

Chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng : l1 = 10 m

Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 13 là :

l2 = 13.3,8=49,4 (m) Vậy ta có sơ đồ thay thế ngắn mạch như sau :