Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho chung cư cao tầng

g các khu nhà chung cư bao gồm phụ tải của các thiết bị dịch vụ và vệ sinh kỹ thuật như máy bơm nước,thang máy, máy quạt, thông thoáng….Phụ tải tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cư được xác định theo biểu thức: Pđl = knc.đl(Рtmå. + Pvs.kt) Trong đó: Pđl- công suất tính toán của phụ tải động lực, kW; knc.đl- hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0,9; - công suất tính toán của các thang máy; - công suất tính toán của thiết bị vệ sinh - kỹ thuật; Công suất tính toán của trạm bơm: Bảng 1.5.số liệu kỹ thuật bơm STT Chức năng Số lượng Công suất (kW) Tổng 1 Cấp nước sinh hoạt 2 30 100,8 6 5,6 6 1,2 2 Thoát 4 4,8 19,2 3 Bể bơi 2 10 20 4 Cứu hỏa 1 20 45 1 25 Pbơm = knc. nb- tổng số bơm sử dụng knc: Hệ số nhu cầu của các thiết bị vệ sinh kỹ thuật (bơm), được xác định theo bảng 3.pl; Tổng số máy bơm là 22, chia làm 4 nhóm; Tiếp tục dùng nội suy lagrange ta có : Kncl(14) = (14 – 10).(0,65 – 0,7)/(15 – 10) + 0,7 = 0,66 Bảng 1.6 Hệ số nhu cầu vệ sinh Số lượng động cơ Knc.vs 2 1 4 0,85 14 0,66 15 0,65 + Nhóm 1. Cấp nước sinh hoạt(có 14 máy bơm): Pbơm 1 = knc1. = 0,66.(2.30+6.5,6+6.1,2) = 66,528 kW + Nhóm 2. Thoát nước(có 4 máy bơm): Pbơm 2 = knc2. = 0,85.4.4,8 = 16,32 kW + Nhóm 3. Bể bơi: Pbơm 3 = knc3. = 1.2.10 = 20 kW + Nhóm 4. Cứu hỏa: Pbơm 4 = knc4. = 1.(20 + 25) = 45 kW Tổng hợp kết quả tính toán ta có bảng sau: Bảng 1.7 Công suất cua bơm Nhóm Pbơmi, kW Cấp nước sinh hoạt 66,528 Thoát nước 16,32 Bể bơi 20 Cứu hỏa 45 Tổng 147,848 Tổng hợp 4 nhóm này ta sẽ có phụ tải tính toán của trạm bơm: Ta có số nhóm máy bơm là n = 4 vậy tra bảng 4.pl có knc = 0,8 Pbơm = knc. = 0,8.147,848 = 118,278 kW Công suất tính toán của thang máy: Công suất tính toán của thang máy được xác định theo biểu thức: Trong đó: knc.tm- hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo bảng 2.pl; nct- số lượng thang máy; Ptmi- 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 (chọn = 0,6); Chung cư có 3 thang máy nhỏ và 2 thang máy lớn. Công suất định mức tương ứng là: 3x7,5 và 2x25. Ptm1 = Ptm2 = Ptm3 = 7,5.= 5,809 Ptm4 = Ptm5 = 25.= 19,365 Công suất tính toán của thang máy: Ptm = knc.tm.Ptm.i Trong đó: knc.tm: Xác định theo bảng 2.pl (phụ lục): ứng với 5 thang máy; nhà 12 tầng. knc.tm = 0,65 Ptm =0,65.(19,365.2+5,809.3) = 36,50kW; Phụ tải động lực: Theo bảng 4.pl Giá trị hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm tải. Ở đây chúng ta có 2 nhóm tải, mạng hạ áp knc.đl = 0,9 Pđl = knc.đl(Рtmå. + Pvs.kt) =knc.đl.(Ptm + Pbơm ) = = 0,9.(36,503 + 118,278) = 139,303 kW; Tra bảng 9.pl ta có đối với các thiết bị động lực như: máy bơm, máy hút bụi… thì cosφ = 0,8. Với thang máy cosφ = 0,65 1.3 Phụ tải chiếu sáng Chiếu sáng trong chung cư bao gồm chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài trời. Chiếu sáng trong nhà đã được tính toán gộp vào phần tính toán phụ tải sinh hoạt, đã có nhân với hệ số kcc (lấy bằng 5% tổng công suất sinh hoạt). Chiếu sáng bên ngoài: Theo đề bài thiết kế chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng ba lần chiều cao của tòa nhà, suất công suất chiếu sáng là pocs2=0,03 kW/m. Pcs = pocs.l Trong đó: + p0 là suất phụ tải chiếu sáng [W/m] (đã cho pocs2=0,03 kW/m) + l Tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời. [m] Công suất cần cho chiếu sáng: Pcs = 136,8.0,03 = 4,104 kW; 1.4 Tổng hợp phụ tải Như vậy, phụ tải của chung cư được phân thành 3 nhóm: nhóm phụ tải sinh hoạt được xác định theo phương pháp hệ số đồng thời; phụ tải của nhóm động lực được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu; phụ tải của nhóm chiếu sáng. - Phụ tải tính toán của toàn điểm chung cư sẽ được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu. Trong đó: Knc. Hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm phụ tải (tra bảng 4.pl) rồi nội suy lagrange ta có knc = 0,85 (ứng với n = 3) Nhóm Sinh hoạt (kW) Động lực (kW) Chiếu sáng (kW) Ptt 77,99 139,303 4,104 Công suất toàn phần của tòa nhà: , kVA; Trong đó: Pch-Phụ tải tính toán của tòa nhà; -hệ số công suất scủa phụ tải trong tòa nhà; Với Các ký hiệu: sh-sinh hoạt; ct-cầu thang máy; vs- thiết bị vệ sinh kỹ thuật; Hệ số công suất của phụ tải chung cư được xác định theo bảng 9.pl + Hộ gia đình dùng bếp gas hoặc bếp than: =0,96 + Các thiết bị động lực (máy bơm, quạt hút bụi...): =0,765 + Chiếu sáng ngoài trời: =1 , kVA; kVAr; Nhận xét:Từ kết quả tính toán ta thấy công suất của phụ tải dộng lực lớn hơn rất nhiều so với phụ tải chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt.Hệ số công suất của phụ tải động lực nhỏ nhất vì chúng tiêu thụ một lượng công suất phản kháng lớn.Phụ tải chiếu sáng có công suất tiêu thụ rất nhỏ. 2.XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN Hình 2.1.sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho chung cư 12 tầng Hình 2.2 Sơ đồ mạng điện tòa nhà 12 1-cáp vào nhà,dự phòng tương hỗ nhau;2-cơ cấu chuyển mạch;3-áptomat tổng;4-đường dây cung cấp điện cho căn hộ;5-điểm đấu dây của các thiết bị dịch vụ chung;6-đường dây cung cấp cho các thiết bị tự động và chiếu sáng cầu thang;7-đường dây cung cấp chomạng điên bên ngoài;8-đường dây cung cấp cho mạng điện chiếu sáng ki thuật tâng hầm và kho;9-đuòng dây cung câpcho các thiết bị động lực,thang máy;10-công tơ điện năng tác dụng;11-cung cấp điện cho mạng điện chiếu sáng sự cố;12-tủ phân phối tầng;13-dương trục đứng;14-cầu dao;15-công tơ;16-aptốmat mạch điên căn hộ;17-áptomat đường trục đứng;18-đèn hiệu;19-cơ cấu chuyển mạch;20-tụ chống nhiễu;21-mạng điện điều khiển ánh sáng cầu thang;22-tế bào quang điện;23-role thời gian;24-bảng điện chiếu sáng 2.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA) 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) Phương án A A.1 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 trung bình (khoảng 9 16 tầng) có thể áp dụng sơ đồ hình tia hoặc sơ đồ đường trục phân nhánh. Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu: + Độ tin cậy + Tính kinh tế + An toàn Hình 2.3.Sơ đồ cung cấp điện ngoài trời cho toà nhà 12 tầng 1,2-đường dây cung cấp chính 3,4-tủ phân phối 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 để cung cấp điện cho các thang máy, thiết bị cứu 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 với sự trợ giúp của cơ cấu chuyển mạch, đặt ngay tại tủ phân phối đầu vào tòa nhà. Như vậy cung cấp phải được lựa chọn sao cho phù hợp với chế độ làm việc khi xảy ra sự cố. A.2 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 Hình 2.4Sơ đồ trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng Phương án B B.1 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 Hình 2.5 Sơ đồ cung cấp điện ngoài trời cho toà nhà 12 tầng 1,2,3 -đường dây cung cấp chính 4,5,6-tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch B.2 Sơ đồ mạng điện bên trong Hình 2.6 Sơ đồ trục nhất cung cấp điện cho 4 tầng trên,trục thứ 2cung cấp điện cho 8 tầng phía dưới Nhận xét:Có rât nhiều phương án đi dây cho toà nhà trung cư nhưng tôi quyết định đưa ra hai phương án trên vì đây là toà nhà có độ cao trung bình nếu sử dụng phương án sơ dồ một trục đứng có thể gây ảnh hưởng khi sự cố xảy ra 3. CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN 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. Lựa chọn phương án đi dây cung cấp điện cho tòa nhà ( dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp) Ta tiến hành so sánh giữa ba phương án: + Phương án 1 dùng nguồn cấp là đường dây 35 kV + Phương án 2 dùng nguồn cấp là đường dây 22 kV + Phương án 3 dùng nguồn cấp là đường dây 10 kV Trước hết ta xác định giá trị dòng điện chạy trên đường dây theo các phương án: Ứng với giá trị dòng điện I35 = 3,909 A theo biều đồ kinh tế của đường dây 35 kV ta xác định được mã hiệu của dây dẫn là AC.35 ứng với suất chi phí quy dẫn là Z01 = 47.106 đ/km Xác định các hệ số: A1 = (U1-U2)( U1-U3) = (35-22).(35-10) = 325 A1 = (U2-U1)( U2-U3) = (22-35).(22-10) = -156 A1 = (U3-U1)( U3-U2) = (10-35).(10-22) = 300 Xác định hệ số Z*1 = Z01/ A1 = 47.106/325 = 0,145. 106 Tương tự ta có bảng tính toán 3.1 Phương án I, A F, mm2 Z0i, 106đ/km Ai Z*i 35 3,909 35 46 325 0,141 22 4,938 35 46,5 -156 -0,298 10 10,865 35 47 300 0,1566 Giá trị điện áp tối ưu: Ukt = Ukt =kV Vì điện áp Ukt=17,5kV nằm giũa với cấp điện áp chuẩn là 22kV và 10kV nên ta chọn hai cấp điện áp này 3.1.1 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 l1 = 20 m, trong tổng số hao tổn điện áp cho phép 5,5% 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 Thành phần hao tổn điện áp tác dụng Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác định theo biểu thức Ta chọn cáp vặn xoắn tiết diện 25mm2 cách điện XLPE vỏ PVC của hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có r01 = 0,8 và x01 =0,06 Hao tổn điện áp thực tế Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp 3.1.2 Chọn dây dẫn đến các tầng Có thể thực hiện theo 2 phương án: phương án 1 –sơ đồ hai trục đứng cung cấp điện cho cac căn hộ qua tầng; phương án 2 – sơ đồ hai trục đứng trục thứ nhất cung cấp điện cho 4 tầng bên trên,trục thứ hai cung cấp điện cho 8 tầng dưới a-Phương án 1 Hình 3.1Sơ đồ đường dây lên các tầng phương án 1 Vì sơ đồ gồm 2 trục ta tính toán như sau: +Đối với trục thứ nhất m Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 22,617 kVAr; (theo 1.1) Thành phần của hao tổn điện áp: DUx11%= Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr11% =DUcp11- DUx11% = 1,25-0,177 =1,07% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có r0=0,74, x0=0,066 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. +Đối với trục thứ hai m Thành phần của hao tổn điện áp: DUx12%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr12% =DUcp2- DUx2% = 1,25-0,193 =1,056% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74và x01 =0,066 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. Tổng tổn thất điện áp thực tế của phương án này là DU1=DU11+DU12=1,04+1,12=2,16%<2,5% Thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp b)Phương án 2 Hình 3.2Sơ đồ đường dây lên các tầng phương án 2 Vì sơ đồ gồm 2 trục ta tính toán như sau: +Đối với trục thứ nhất m Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 22,617kVAr; (theo 1.1) Thành phần của hao tổn điện áp: DUx21%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr21% =DUcp21- DUx21% = 1,25-0,035 =1,215% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74 và x01=0,091 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. +Đối với trục thứ 2: m Thành phần của hao tổn điện áp: DUx22%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr22% =DUcp22- DUx22% = 1,25-0,023 =1,22% Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-25 có tiết diện 25mm2 có r01 = 0,74và x01 =0,091 Hao tổn thực tế: Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. Tổng tổn thất điện áp thực tế của phương án này là DU1=DU21+DU22=1,08+0,98=2,16%<2,5% Thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp c) So sánh 2 phương án Phương án 1. Tổng chiều dài của tất cả dây lên tầng là m Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án 1 Trong đó - thời gian tổn thất công suất cực đại. Chi phí do tổn thất là đ Trong đó: - Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-25 là v01 = 377.106 đ/km (tra bảng 32.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 hạ áp kkh% = 3,6% Chi phí quy đổi theo phương án 1 là đ Tính toán tương tự cho phương án 2 kết quả dược ghi trong bảng sau Phương án L,m Vo.106đ ,kWh C.106đ Z.106đ 1 87,4 377 6620 6620 11,041 2 76 377 4860 4860 7,346 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 được chọn theo phương án 2 3.1.3 Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy - Với thang máy có công suất lớn (P =25 kW) Chiều dài đến thang máy xa nhất là l31 = 44m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là kVAr; Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx3%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr3% =DUcp3- DUx3% = 1,25-0,069 =1,181% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-10 có tiết diện 10 mm2 có r031 = 2 và x03 =0,08 Hao tổn điện áp thực tế: 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 = 44m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là kVAr; Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx3%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr3% =DUcp3- DUx3% = 1,25-0,021 =1,229% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-4 có tiết diện 4 mm2 có r032 = 5 và x032 =0,09 Hao tổn điện áp thực tế: Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp Với tổng số thang máy là 3x7,5 và 2x25 ta bố trí 2 tháng máy có công suất 25 kW với chiều dài dây là 44m; 2 thang máy có công suất 7,5 với chiều dài dây là 44 và 1thang máy có công suất 7,5kW là thang máy dự phòng 3.1.4 Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm là l4 = 40m Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx4%=% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr4% =DUcp4- DUx4% = 1,25-0,246 =1,004% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-70 có tiết diện 70 mm2 có r04 = 0,26và x04 =0,06 Hao tổn điện áp thực tế: Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp 3.1.5 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng -Mạng chiếu sáng trong nhà Hình 3.3Mạng chiếu sáng trong nhà Do không có số liệu cụ thể nên tạm lấy chiều dài của mạng điện chiếu sáng trong nhà bằng 4 lần chiều cao của tòa nhà chung cư m Công suất chiếu sáng trong nhà bằng 0,05 lần công suất phụ tải sinh hoạt Chọn hệ thống chiếu sáng trong nhà là mạng điện 1 pha 220 V như hình vẽ trên. Với hao tổn điện áp cho phép Mô men tải M = kWm Tiết diện dây dẫn mm2 Với C1 = 14 -tra bảng 26.pl Ta chọn cáp đồng 2 lõi PVC-16; r0 =1,25 , x0 = 0,07 Tổn hao điện áp thực tế < 2,5% -Mạng điện chiếu sáng ngoài trời. Do theo đầu bài ra tổng chiều dài mạng điện chiếu sáng ngoài trời bằng 3 lần chiều cao tòa nhà do đó ta có lcsngoai =3.45,6=136,8m Hình 3.4Mạng điện chiếu sáng ngoài trời Mạng chiếu sáng ngoài trời được bố trí như hình vẽ trên;chiều dài đoạn OA=25m,đoạn AB có lA-B=86,8 m và đoạn AC có lA-C = 50 m.Suất phụ tải trên một đơn vị chiều dài là Po=0,03kW/m,hao tổn điện áp cho phép là DUcp=2,5% .Các đoạn 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: PAB=Po.lA-B=0,03.86,8=2,604kW PAC=Po.lA-C=0,03.50=1,5kW POA=PAB+PAC=2,604+1,5=4,104kW Mô men tải của đoạn dây: Tra bảng 26.pl ta được C=83 và tra bảng 27.pl ta được a=1,39. Xác định mômen quy đổi: Mqd=MO-A+a(MA-B+MA-C)=102,6+1,39(94,76+49,78)=234,35kWm Tiết diện dây dẫn trên đoạn đầu: FO-A= = =1,345mm2 Ta chọn dây cáp đồng loại PVC-1,5 có ro=13,35W/km và xo=0,1W/km Hao tổn điện áp thực tế trên đoạn OA: < 2,5% Hao tổn điện áp trên các đoạn còn lại: DUAB =DUAC =DUcp -DU0A =2,5-1,93=0,627% Tiết diện dây dẫn trên các đoạn AB và AC là: FAB= (tra bảng 26.pl ta có C=37) Vậy ta chọn cáp PVC-4 có ro=5 W/km và xo=0,09 W/km FAC= Ta chọn cáp PVC-2,5 có ro=8 W/km và xo=0,09 W/km Hao tổn thực tế trên đoạn AB và AC là: DUAB=% DUAC=% Tổng hao tổn thực tế trong mạch chiếu sáng ngoài trời là: DUcs= DUAB+DUAC= 0,78+0,467=1,247%<2,5% Vậy dây dẫn chọn đáp ứng yêu cầu 3.2 Chọn công suất và số lượng máy biến áp. 3.2.1.Tính toán ∆P,∆Q Việc lựa chọn máy biến áp phải đảm bảo các yêu cầu cung cấp điện liên tục, chất lượng và an toàn. Các trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải loại 1 và loại 2 nên dùng không ít hơn 2 máy. Khi phụ tải loại 1 bé hơn 50% tổng công suất khu vực đó thì ít nhất mỗi một máy phải có dung lượng bằng 50% công suất của khu vực đó. Khi phụ tải loại 1 lớn hơn 50 % tổng công suất thì mỗi máy biến áp phải có dung lượng bằng 100% công suất của khu vực đó. Ở chế độ làm việc bình thường, cả hai máy biến áp làm việc, còn trong trường hợp sự cố một máy thì ta sẽ chuyển toàn bộ phụ tải về máy không sự cố. Phụ tải của chung cư cao tầng được coi là loại II, suất thiệt hại do mất điện là gth = 2500đ/kWh; Tổng công suất tính toán của toàn chung cư có kể đến tổn thất là Tính toán Hao tổn công suất trên đường dây từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng = = Tính toán cho các phần tiếp theo được tính theo bảng3.1 sau: Stt Stt l,m P,kW Q,kVAr R0 X0 DP DQ 1 Đường trục 20 188,187 122,51 0,4 0,06 2,794 6,98 2 Lên tầng 76 9,935 2,881 0,8 0,07 0,045 0,06 3 Thang máy lớn 244 19,365 22,638 2 0,08 1,082 0,54 4 Thang máy nhỏ 244 5,809 6,791 3,33 0,09 0,162 0,05 5 Thang máy dự phòng 35 5,809 6,791 3,33 0,09 0,064 0,02 6 Trạm bơm 40 118,278 88,709 0,21 0,06 1,272 6,06 7 Chiếu sáng trong nhà 182,4 3,777 0 1,25 0,07 0,023 0,02 8 Chiếu sáng ngoài trời 25 4,104 0 13,35 0,1 0,039 0,00 9 Nhánh1 86,8 2,604 0 5 0,09 0,020 0,00 10 Nhánh2 50 1,5 0 8 0,09 0,006 0,00 11 5,506 13,73 Từ bảng 3.1ta có = 193,69 + j136,21 KVA kVA Căn cứ vào kết quả tính toán phụ tải ta chọn công suất và số lượng máy biến áp 10/0,4 kV theo 2 phương án sau: Phương án 1. dùng 2 máy 2x100 kVA; Phương án 2 dùng 1 máy 180 kVA; 3.2.2 So sánh các phương án Bảng 3.2 Các tham số của máy biến áp SBA, kVA , kW , kW Vốn đầu tư, 106 VNĐ 2x100 0,32 2,05 111,95 180 0,53 3,15 133,25 Vì máy biến áp có thể làm việc quá tải trong một thời gian nhất định nên ta chọn hai phương án trên để có thể tiết kiệm được chi phí nhưng dưới góc độ kỹ thuật các phương án ngang nhau về độ tin cậy cung cấp điện: đối với phương án 1, khi có sự cố ở 1 trong 2 máy biến áp máy còn lại sẽ phải gánh 1 phần phụ tải, còn ở phương án 2 sẽ phải ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ khi có sự cố trong máy biến áp. để đảm bảo sự tương đồng về kỹ thuật của các phương án cần phải xét đến thành phần thiệt hại do mất điện khi có sự cố xảy ra ở 1 trong các máy biến áp Phương án 1: Dùng 2 máy biến áp 2x100 kVA Trước hết cần kiểm tra khả năng làm việc quá tải của máy biến áp Hệ số điền kín đồ thị có thể xác định theo biểu thức < 0,75 Như vậy máy biến áp có khả năng chịu được quá tải 40% trong thời gian xảy ra sự cố. Tổng hợp phụ chung cư: Trước hết xác định phụ tải tính toán của toàn chung cư qua các năm theo biểu thức: Trong đó: Tính toán cho năm thứ nhất. t=1; kW kVAr Để đảm bảo máy biến áp không quá tải 40% so với giá trị định mức khi có sự cố 1 trong 2 máy biến áp cần phải cắt bớt 1 lượng công suất là kVAr Thiệt hại do mất điện đ tf =24h – thời gian mất điện trung bình trong năm Xác định tổn thất điện năng trong các máy biến áp kWh Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất: đ/năm Tổng chi phí ở năm thứ nhất đ Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức: với đ Tính toán tương tự cho các năm và các phương án, kết quả ghi trong bảng Bảng 3.2 Dùng 2 máy biến áp 2x100 kVA Stt Si Stt DA Y.106 C.106 Cå bt Cå.bt 0 0 0 15,159 1 13,795 1 264,2 124,4 8908,4 6,255 8,9084 15,657 0,91 13,899 2 267,84 127,81 9002,5 6,546 9,0025 15,789 0,826 14,243 3 269,56 129,63 9303 6,876 9,303 16,123 0,751 14,676 4 272,43 132,45 9634,8 7,023 9,6348 16,546 0,683 14,79 5 275,22 135,22 9866,5 7,355 9,8665 16,87 0,621 15,124 6 278,01 138,72 10540,77 7,455 10,54077 17,788 0,564 15,433 7 281,36 141,8 10345,77 7,809 10,34577 18,159 0,513 15,845 67686,8 46,134 112,75 102,456 Bảng 3.3 Dùng một máy biến áp 250 kVA Stt Si Sth ΔA Y.106 C.106 CΣ βt CΣ.βt 0 0 81,6 1 81,6 1 264,2 12,2 10433,67 8,9084 10,43367 19,464 0,91 17,6776 2 267,84 15,841 10867,54 9,0025 10,86754 19,837 0,826 17,78 3 269,56 17,56 11123,78 9,303 11,12378 20,212 0,751 18,43 4 272,43 20,427 11466,55 9,6348 11,46655 21,59 0,683 18,575 5 275,22 23,219 11898,56 9,8665 11,89856 25,971 0,621 18,890 6 278,01 26,012 12122,76 10,54077 12,12276 26,353 0,564 19,545 7 281,36 29,355 12547,278 10,34577 12,547278 26,738 0,513 20,77 77244,76 68,95576 154,844 126,788 Kết quả tổng hợp của các phương án chọn máy biến áp ta có trong bảng 3.4 Tham số Phương án 1 Phương án 2 Vốn đầu tư V, 106đ 115,95 133,25 , kWh 67686,8 77244,76 Thiệt hại Y, 106 đ 46,134 68,95576 PVC, 106đ 102,456 126,788 Từ kết quả tính toán ở bảng trên, ta thấy phương án 1 có PVC nhỏ nhất, nên đó chính là phương án tối ưu cần xác định. Tóm lại ta chọn trạm biến áp gồm 2 máy 100 kVA loại TM.100/10 Các thông số của MBA 100kVA SBA, kVA Điện áp ΔP0, kW ΔPk, kW Uk% I0% 100 10/0,4 0,32 2,05 4,5 7,5 SA403-H SA103-H SA103-H BI:400/5 BI:400/5 3PVC 1X200 3PVC 1X200 TM-2X100 10/0,4 XLPE 3X25 XLPE 3X25 3GD1 604-5B 3GD1 604-5B 3DC 3DC 2XLPE 3X25 SA403-H SA403-H Hình 3.5.Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 4. Các tủ hạ áp Hình 3.6 Mặt cắt tram biến áp 7. Rãnh cáp 8. Thông gió 6. Thanh cái cao áp 5. Thanh cái hạ áp 3. Tủ cao áp 2. Đầu cao áp 1. Máy biến áp MẶT BẰNG MẶT CẮT ĐỨNG A-A Nhận xét:Việc chọn lựa máy biến áp sao cho hợp lý là một điều hết sức quan trọng vì máy biến áp có đặc tính chịu quá tải trong một giới hạn nhất định,một thời gian nhất định và đặc biệt khi quá tải như vậy là lúc máy biến áp hoạt động tốt nhất đảm bảo tuổi thọ của má biến áp va chi phí cho máy biến áp là nhỏ nhất.Ngoài ra để đảm bảo cung cấp điện an toàn khi có sự cố xảy ra cũng là một vấn đề quan trọng ttrong việc lụa chọn máy biến áp.Vì cac lí do như vậy mà chúng ta quyết định chọn hai máy biến áp làm việc song song với công suất là 2X100kVA 4.CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 4.1 Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp Hình 4.1Sơ đồ tính toán ngắn mạch Coi hệ thống có công suất vô cùng lớn (Xht = 0); bỏ qua điện trở của các thiết bị phụ. Máy biến áp có thông số: Sđm = 100 kVA, kW, Uk = 4,5%. : chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối - Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 12 là: 10 Hình 4.2Sơ đồ thay thế tính toán trong hệ đơn vị có tên Thiết lập sơ đồ thay thế tính toán: Xác định điện trở của các phần tử, tính trong hệ đơn vị có tên; Chọn điện áp cơ bản Ucb = 0,38 kV. Xác định điện trở của các phần tử: Điện trở ngăn mạch tại điểm N1 Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 Dòng điện ngắn mạch 3 pha Dòng xung kích Trong đó kxk là hệ số xung kích phụ thuộc vào tỷ số X/R.(tra bảng 6.pl) Giá trị hiệu dụng dòng xung kích: Trong đó qxk là hệ số phụ thuộc vào nơi xảy ra ngắn mạch. ( tra bảng 7.pl.BT) Công suất ngắn mạch: Điểm ngắn mạch Zk Ik(3), kA ixk Ixk Sk, MVA N1 0,036 6,145 10,428 6,698 4,045 N2 0,0452 4,854 8,238 5,291 3,195 N3 0,0812 2,702 4,585 2,945 1,778 Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N2 và N3 ta có bảng tổng kết 4.1 Tính toán ngắn mạch một pha tại điểm N3 Điện trở dây trung tín lấy bằng điện trở dây pha Điện trở thứ tự không của MBA Tổng trở ngắn mạch một pha được xác định như sau: Tại điểm N1 Dòng ngắn mạch một pha tại các điểm N1 và N3 4.2 Chọn thiết bị của trạm biến áp Để kiểm tra thiết bị điện ta giả thiết thời gian cắt bảo vệ là tk = 0,5 s 4.2.1 Cầu chảy cao áp Ta có kVA Dòng điện làm việc bình thường phía cao áp A Theo bảng 19.b.pl ta chọn cầu chảy loại do Nga chế tạo có Un = 10 kV, dòng định mức In = 16 A theo bảng 19.b.pl 4.2.2 Dao cách ly Căn cứ vào dòng điện làm việc ta chọn dao cách ly PB-10/400 (bảng 26.pl – Sách Bài tập cung cấp điện) (hoặc loại 3DC do SIMENS chế tạo). 4.2.3 Chống sét Chọn chống sét van loại RA10 do Pháp sản xuất (bảng 35.pl - Sách Bài tập cung cấp điện ) hoặc loại AZLP501B.12 do hãng Cooper Mỹ chế tạo). 4.3 Chọn thiết bị của tủ phân phối phía hạ áp 4.3.1 Chọn thanh cái Điện áp định mức của thanh cái (Utc) không nhỏ hơn điện áp của mạng điện:UtcU Dòng làm việc chạy qua thanh cái là A Thanh cái dẹt bằng đồng tiết diện mm2 jkt = 2,1 (bảng 9pl.BT) Vật liệu thanh đồng, Tmax =3950 giờ/năm. Ta chọn thanh cái 50x5 = 250 mm2 theo bảng 24.pl Thanh cái được kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt theo điều kiện Trong đó Ct =171 hệ số của vật liệu tra bảng 8.plBT tk = 0,5s thời gian tồn tại ngắn mạch Thanh cái đạt yêu cầu về ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động: Chọn khoảng vượt của thanh cái là l=120 cm, khoảng cách giữa các pha là a = 70 cm; Mômen uốn: Mômen chống uốn: W = 0,167.b2.h=0,167.0,52.5=0,209 cm3 Ứng suất: Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo. 4.3.2 Chọn sứ cách điện Ta chọn sứ có U = 10kV; lực phá hủy Fph = 375 kG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp = 0,6.Fph = 0,6.375 = 225kG Lực tính toán Hệ số hiệu chỉnh k = H’/H = 17,5/15 = 1,17 Lực tính toán hiệu chỉnh k.Ftt = 1,17.3,696 = 4,325 < Fcp = 225 kG Vậy sứ chọn đảm bảo 4.3.3 Cáp điện lực Chọn theo điều kiện hao tổn điện áp cho phép như đã trình bày ở trên. Kiểm tra ổn định nhiệt của cáp đã chọn < Fc =50 mm2 tk = 0,5s thời gian tồn tại ngắn mạch Ct =159 là hệ số của vật liệu – cáp lõi đồng (Bảng 8.pl.BT – Sách BT Cung cấp điện) Vậy cáp đã chọn là đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt < Fc =25 mm2 Vậy cáp đã chọn là đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt 4.3.4 Chọn aptomat và cầu chảy Dự định bố trí các aptomat bảo vệ cho các mạch như hình vẽ Aptomat A0 bảo vệ lộ tổng Aptomat A1 bảo vệ mạch điện sinh hoạt Aptomat A2 bảo vệ mạch điện động lực Aptomat A3 bảo vệ mạch điện trạm bơm Aptomat A4 bảo vệ cho mỗi mạch 1 thang máy dự phòng Aptomat A5 bảo vệ cho mỗi mạch gồm 2 tầng Aptomat A6 bảo vệ cho mỗi mạch gồm 1 tầng Aptomat C7 bảo vệ cho mỗi mạch chiếu sáng Aptomat A8 bảo vệ cho mạch 2 thang máy lớn Aptomat A9 bảo vệ cho mạch 2 thang máy nhỏ Bảo vệ lộ tổng (A0): Căn cứ vào dòng làm việc lớn nhất đã xác định ở trên = 314,104 A. Ta chọn aptomat loại SA403-H của Nhật với dòng điện định mức là 350A; (theo bảng 31.pl) Bảo vệ mạch điện sinh hoạt (A1): Dòng điện làm việc lớn nhất của mạng điện sinh hoạt Theo bảng 31.pl chọn aptomat loại EA103-G của Nhật với dòng định mức là 125A Bảo vệ mạch động lực (A2): Bảo vệ cho mạch động lực: Mạch động lực gồm 22 bơm, 5 thang máy. Ta xác định dòng định mức của các thang máy Với thang máy có công suất lớn: Dòng định mức quy về chế độ làm việc dài hạn Với P’=P.=P. Với thang máy có công suất nhỏ Dòng định mức quy về chế độ làm việc dài hạn Ta xác định dòng định mức của các máy bơm: Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức với (làm việc ngắn hạn ,bảng 12.pl.BT) Dòng mở máy của động cơ lớn nhất (là bơm có công suất 30 kW) Dòng khởi động cắt nhanh của aptomat phải thỏa mãn điều kiện Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A, có Icắt = 85>=6,145A Bảo vệ trạm bơm (A3): Vì máy bơm 30kW cũng là động cơ có công suất max nên ta có (làm việc ngăn hạn, tra bảng 5.5); Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A có Icắt = 85>=6,145A Bảo vệ cho mạch 1 thang máy dự phòng (A4): Dòng định mức của thang máy: Dòng tính toán của thang máy (dòng làm việc cưc đại chạy trong mạng ) Dòng mở máy của thang máy Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức αtm:tra bảng 12pl.BT Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat EA103-G có dòng định mức 100A; có Icắt = 14>Isc=6,145A Đây cũng là aptomat cho mạch hai thang máy nhỏ (A9) Bảo vệ cho mạch thang máy lớn (A8):Dòng định mức của thang máy: Dòng tính toán của thang máy(dòng làm việc cực đại chạy trong mạng) Dòng mở máy của thang máy Dòng khởi động của aptomat được xác định theo biểu thức Dòng khởi động cắt nhanh Ta chọn aptomat SA403-H có dòng định mức 350A có Icắt = 85>Isc=6,145A . Bảo vệ cho mạch chiếu sáng (A7): Với mạch chiếu sáng ngoài ta có: Dòng làm việc lớn nhất: Tra bảng 18.pl ứng với cáp 2PVC tiết diện 4mm2 có Icp = 28A Tra bảng 5.4 có Kc = 1,1 Vậy dòng định mức của cầu chảy phải thỏa mãn:6,253<In<=25,45 Vậy ta chọn cầu chảy có In = 15A và Idc = 10 > Isc = 7,116 A Bảo vệ cho mạch gồm 2 tầng (A5): Dòng làm việc lớn nhất: Chọn aptomat EA52G có In = 40 A và Icắt = 5 > Isc = 3,751A Bảo vệ cho mạch gồm 1 tầng (A6): Dòng làm việc lớn nhất: Chọn aptomat EA52G có In = 20 A và Icắt = 5 > Isc = 3,751A Bảng 4.2chọn thiết bị bảo vệ Mạch bảo vệ Ký hiệu Số lượng Loại aptomat Dòng điện khởi động,A Tính toán Định mức (1) (2) (3) (4) (5) (6) Lộ tổng A0 1 SA403-H 314,104 350 Sinh hoạt A1 1 EA103-G 123,43 125 Động lực A2 1 SA603-H 320,48 350 Trạm bơm A3 1 SA403-H 320,48 350 Thang máy lớn A8 2 SA403-H 327,5 350 Thang máy nhỏ A9 2 EA103-G 87,65 100 Thang máy dự phòng A4 1 EA103-G 87,65 100 Nhánh 2 tầng A5 6 EA52-G 31,143 40 Nhánh lên 1 tầng A6 12 EA52-G 15,57 20 Chiếu sáng A7 1 6,235 15 4.3.5 Chọn máy biến dòng - Biến dòng cho công tơ tổng Căn cứ vào giá trị dòng điện chạy trên đoạn dây tổng ta chọn máy biến dòng loại TKM-0,5 (bảng 27.pl) [1] có điện áp dịnh mức là 0,5kV dòng định mức phía sơ cấp là 400 A ,hệ số biến dòng Ki = 400/5 = 80,cấp chính xác 10%, công suất định mức phía nhị thứ là 5VA. Kiểm tra chế độ làm việc của công tơ khi phụ tải cực tiểu. Công tơ làm việc bình thường nếu dòng nhị thứ khi phụ tải cực tiểu lớn hơn dòng sai số 10% (I10% = 0,1.5 = 0,5A) Dòng điện khi phụ tải nhỏ nhất bằng 25%phụ tải tính toán: Imin = 0,25. = 0,25.314,104 =78,526 A Dòng điện nhị thứ khi phụ tải cực tiểu I1min = Imin/Ki = 78,526/80 = 0,982 >0,5 A Vậy máy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu 4.4 Kiểm tra chế độ khởi động của động cơ Kiểm tra ảnh hưởng của chế độ làm việc của thang máy đối với chất lượng điện. Độ lệch điện áp khi khởi động động cơ Hình 4.2.Sơ đồ tính toán chế độ khởi động của thang máy Theo kết quả tính ngắn mạch ta có Với dây đến động cơ ta có(thang máy) Tổng trở của động cơ lúc mở máy: Vậy chế độ khởi động là ổn định Kiểm tra ảnh hưởng của chế độ làm việc của máy bơm đối với chất lượng điện. Lúc này ta có : Với dây đến động cơ ta có(máy bơm) Tổng trở của động cơ lúc mở máy: Vậy chế độ khởi động là ổn định Nhận xét:Viêc lựa chọn các thiết bị bảo vệ là cực kì quan trọng để đảm baoran toàn trong cung cấp điện tránh những thiệt hại khi có sự cố xảy ra 5. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 5.1 Tổn thất điện điện áp Tổn thất điện áp được xác định theo công thức sau -Với đường dây cao áp: 5.2 Tổn thất công suất-tổn thất điện năng Ta có tổn thất công suất được tính theo công thức sau: Tổn thất công suất tác dụng Tổn thất công suất phản kháng Với đoạn dây cao áp ta có Tính toán tương tự cho các đoạn ta có bảng sau ta : Bảng 4.3 Các nhánh P Q U(kV) R0 X0 L(m) ΔU% ΔP ΔQ Cao áp 188,19 122,51 10 1,94 0,113 115 0,004 0,1125 0,0655 Đến tủ phân phối 188,19 122,51 0,38 0,4 0,06 20 0,011 2,7935 0,1592 Lên các tầng 9,839 2,853 0,38 0,8 0,07 45,6 0,003 0,0265 0,0009 2 thang máy lớn 19,365 22,638 0,38 2 0,08 88 0,025 1,0817 0,0164 2 thang máy nhỏ 5,809 6,791 0,38 3,33 0,09 88 0,012 0,1621 0,0017 1 thang máy nhỏ 5,809 6,791 0,38 3,33 0,09 35 0,005 0,0645 0,0007 Trạm bơm 118,28 88,709 0,38 0,21 0,06 40 0,008 1,2716 0,1381 c.s trong 3,777 0 0,38 1,25 0,07 205,2 0,007 0,0253 0,0005 c.s ngoài 4,104 0 0,38 13,35 0,1 25 0,009 0,0389 0,0001 Nhánh 1 2,304 0 0,38 5 0,09 86,8 0,007 0,016 0,0001 Nhánh 2 1,8 0 0,38 8 0,09 50 0,005 0,009 0 Tổng 0,096 5,6015 0,3832 -Tính tổn thất điện năng của đường dây là: -Tổng tổn thất điện năng của toà nhà là: =+=13217+10345,77=23562,77kWh Nhận xét:tổn thất điện áp là một điêu không thể bỏ qua khi thiết kế cung cấp điện vì nó có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng và tổn thất của điện năng.Tổn thất càng nhỏ thì phương kết hợp với chi phí hợp lí thì dự án càng trở nên khả thi.Vì vậy việc tính toán phải đưa ra được những phương án có tổn thất điện năng nằm trong một giới hạn cho phép. 6.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA MỘT CĂN HỘ Công tơ điện Atomat tổng Chống xét Dây 10 mm2 Đầu nối đất Aptomat nhánh Aptomat chong ro Hình6.1 Sơ đồ mạng điện căn hộ 6.1 Những vấn đề chung Sơ đồ mạng điện căn hộ được thể hiện trên hình 6.2. Một aptomat tổng hai cực được lắp đặt tại bảng điện đầu vào, công tơ điện có thể lắp ở tủ phân phối tầng hoặc ở bảng điện căn hộ. Các mạch điện cho chiếu sáng, ổ cắm, bếp điện và nhà tắm được thiết kế độc lập với nhau. Mỗi mạch điện được bảo vệ bởi aptomat nhánh và aptomat chống dòng rò (RCD – Residual Current Device 6.2 Chọn dây dẫn Dây dẫn của mạng điện trong nhà được sử dụng là dây cáp hoặc dây cách điện. Tiết diện dây dẫn được lựa chọn theo dòng điện cho phép: Trong đó: IM – giá trị dòng điện làm việc cực đại chạy trên dây dẫn, được xác định theo biểu thức: Trong đó: Ilv.i – dòng điện làm việc của thiết bị thứ i; kđt – hệ số đồng thời, phụ thuộc vào công suất và số lượng thiết bị điện được cung cấp; ntbi – số lượng thiết bị được cung cấp bởi đoạn dây xét. Icp – giá trị dòng điện cho phép cực đại của dây dẫn chọn. Giá trị dòng phụ tải cho phép của dây dẫn được xác định theo biểu thức: Icp = khc. Icp.n Trong đó: Icp - dòng điện cho phép ứng với từng loại dây dẫn, phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng cho phép của chúng; Icp.n – dòng điện cho phép lâu dài của dây dẫn trong điều kiện bình thường; khc – hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế: khc= k1k2.k3 k1 – hệ số phụ thuộc vào phương thức lắp đặt dây dẫn (xem bảng 15.pl) k2 – hệ số phụ thuộc vào số lượng dây cáp đặt chung trong hào cáp (bảng 16.pl). k3 - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình thực tế tại nơi lắp đặt, có thể xác định theo bảng 17.pl. Giá trị dòng điện làm việc được xác định phụ thuộc vào loại mạng điện như sau: Mạng điện một pha Mạng điện 2 pha mắc theo đIện áp pha mạng điện 3 pha , A , A , A S – công suất truyền tải trên đường dây, kVA; Un, Uph – điện áp dây và điện áp pha, kV. Cáp sau khi chọn được kiểm tra: * Theo điều kiện hao tổn điện áp: Hao tổn điện áp thực tế trên đường dây không được vượt quá giá trị cho phép: ; P, Q - công suất tác dụng và phản kháng chạy trên đoạn cáp, kW và kVAr; r0 , x0 - suất điện trở tác dụng và phản kháng của đoạn cáp, W/km; l - chiều dài đoạn cáp, km; Un – điện áp định mức của đường dây, kV; DUcp – hao tổn điện áp cho phép trên đoạn cáp, giá trị hao tổn điện áp cho phép trong mạng hạ áp từ thanh cái trạm biến áp phân phối đến đầu vào thiết bị là DUcp = 5% đối với phụ tải chiếu sáng và DUcp=7,5% đối với các phụ tải khác. * Kiểm tra chế độ ổn định nhiệt: Để đảm bảo chế độ ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua tiết diện của cáp phải lớn hơn giá trị tối thiểu xác định theo biểu thức: ; Trong đó: Ik – giá trị dòng điện ngắn mạch ba pha chạy qua thiết bị, A; tk – thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch, s; Ct – hệ số đặc trưng của dây cách điện, phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện cho trong 25.pl. Trong trường hợp thiếu thông tin có thể lấy giá trị trung bình theo bảng 5.3. Bảng 6.1. Bảng giá trị hệ số Ct Cách điện Dân đồng Dây nhôm PVC(Polychlorure inyle) 115 76 PR(Polyethylenereticulé) 143 94 Thiết kế cung cấp điện cho một căn hộ gồm có 1 phòng bếp, 1 phòng khách, 3 phòng ngủ. Ta có bảng chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ sơ bộ như sau: Bảng 6.2 Tên thiết bị Số lượng Công suất dự kiến Dây dẫn Thiết bị bảo vệ Loại Ký hiệu 1 Công tắc cho bình nóng lạnh 2 2x1000W 4mm2 Aptomat EA52G-20A 2 Ổ cắm cho thiết bị truyền thông 2 2x400W 6mm2 nt EA52G-30A 3 Ổ cắm 3 cực cho điều hòa 2 1,5mm2 nt EA52G-16A 4 Ổ cắm 11 2,5mm2 Cầu chảy 5 Đèn lốp bán cầu mờ 7 7x75W 1,5mm2 Cầu chảy 6 Đèn huỳnh quang; 1,2m 4 4x40W 7 Đèn trang trí gắn tường 4 4x60W 8 Quạt thông gió 1 40W 1,5mm2 9 Ổ cắm cho máy giặt 1 800W 2,5mm2 Aptomat EA52G-20A Nhận xét:khi tính toán cung cấp điện cho một căn hộ cụ thế ta phải bố trí các thiết bị một cách hợp lý nhất để đảm bảo được độ an toàn,ổn định,và kinh tế 7.TÍNH TOÁN NỐI DẤT Cách thực hiện hệ thống trang bị nối đất. Trang bị nối đất bao gồm các điện cực nối đất và dây nối đất. Các điện cực nối đất bao gồm các điện cực thẳng đứng được đóng sâu vào trong đất và các điện cực nằm ngang được chôn trong đất ở một độ sâu nhất định. l l l Hình 7.1Sơ đồ bố trí các cực tiếp địa Dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất.Khi thực hiện nối đất, trước hết lợi dụng các vật nối đất tự nhiên sẵn có như các đường ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng, khí dễ cháy), các kết cấu kim loại của công trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất (trừ vỏ cáp chì, vỏ cáp thép ít dùng). Điện trở của các nối đất tự nhiên được xác định bằng cách đo thực tế hay tính gần đúng theo các công thức kinh nghiệm.Nếu nối đất tự nhiên không đảm bảo được trị số điện trở Rđ theo yêu cầu thì phải dùng nối đất nhân tạo.Nối đất nhân tạo được thực hiện bằng các cọc thép tròn, thép ống, thanh thép dẹt hay thép góc dài 2 – 3m, đóng sâu xuống đất, đầu trên của chúng cách mặt đất 0,5 – 0,8 m để tránh thay đổi của Rđ theo thời tiết. Các cọc thép được hàn nối với nhau bằng các thanh thép đặt nằm ngang và cũng được chôn sâu cách mặt đất 0,5 – 0,8m. Vì trạm biến áp của ta dùng cho chung cư là 2x100 vậy điện trở nối đất cho phép là , điện trở suất của vùng đất trong điều kiện độ ẩm trung bình()là =0,75.104cm (với thanh nối ngang ) Do không có hệ thông tiếp địa tự nhiên nên điện trở của hệ thống tiếp địa nhân tạo là Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l= 300cm, đường kính d= 8cm. Cọc được đóng sâu cách mặt đất h = 80cm. Chiều sâu trung bình của cọc : htb = h + = 80+ = 230cm h =0,8 m l =3,0 m Hình 7.2.Sơ đồ đặt cọc Điện trở tiếp xúc của cọc tiếp địa: -số lượng cọc được chọn sơ bộ là: →chọn n = 10. Số cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo kích thước như sau: L = 2.(8 + 6) = 28 m Khoảng cách trung bình giữa các cọc là la = L/n = 28/10 =2,8m → tỷ lệ la/l = 3,1/3 = 1,038 Tra đường cong ứng với tỷ lệ 1,12 và số lượng cọc là n=10 ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa là (bang5.pl sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện)và của thanh nối là (bảng 49.pl) Chọn thanh nối tiếp địa bằng thép có kích thước bxc = 50x6 cm. Điện trở tiếp xúc xủa thanh nối ngang Điện trở thục tế của thanh nối có xét đến hệ số lợi dụng là Điện trở cần thiết của hệ thông tiếp địa nhân tạo có tính đến điện trở của thanh nối ngang là Số lượng cọc chính thức là Vậy ta chọn nct = 12 cọc Kiểm tra độ ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa Với C :là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh nối ( với thanh thép C = 74-sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện) Vậy hệ thống tiếp địa thỏa mãn điều kiện về ổn định nhiệt. Nhận xét:Để đánh giá tính khả thi của một dự án thì vấn đề an toàn luôn là một trong những vấn đề quan trọng nhất.Đối với với các thiết bị điện thí tính toán nối đất là phương pháp được sử dụng rộng rãi vì nó đơn giản mà đạt hiệu quả an toàn cao 8.HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH Cách thiết bị chính xét đến trong hạch toán công trình được liệt kê trong bảng 8.1 Bảng 8.1 Liệt kê các thiết bị chính và hạch toán giá thành năm 2008 TT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị Số lượng Đơn giá, 103đ V.106đ 1 trạm biến áp 2.TM 100/10 cái 1 196,6000 196,6 2 Cầu chảy cao áp -10 bộ 1 2500 2,5 3 Chống sét van RA10 bộ 1 2000 2 4 Dao cách ly RB-10/400 bộ 1 1600 1,6 5 vỏ tủ điện cái 1 1000 1 6 Cáp cao áp ACBG-16 m 115 312 84,525 7 cáp hạ áp XLPE-50 m 20 571 11,420 8 nt XLPE-25 m 45,6 377 17,19 9 nt XLPE-10 m 44 271 11,924 10 nt XLPE-4 m 44 147 6,468 11 nt XLPE-95 m 50 893 44,65 12 nt PVC-16 m 84,6 323 27,326 13 nt PVC-1,5 m 25 96 2,4 14 nt PVC-4 m 86,8 167 14,49 15 nt PVC-2,5 m 50 104 6,450 16 Cầu dao bộ 1 850 0,85 17 aptomat tổng SA403-H cái 1 2300 2,3 18 aptomat sinh hoạt EA103-G cái 1 1250 1,25 19 aptomat tầng EA52G cái 12 350 4,2 20 aptomat 2 tầng EA52G cái 6 350 2,1 21 aptomat động lực SA603-H cái 1 4020 4,02 22 aptomat máy bơm SA403-H cái 1 2300 2,3 23 aptomat thang máy lớn SA403-H cái 2 2300 4,6 24 aptomat thang máy nhỏ EA103-G cái 3 600 1,8 25 cầu chảy chiếu sáng P P-2 cái 1 50 0,05 26 Khởi động từ PME-211 cái 12 1500 18 27 Biến dòng TKM-0,5 bộ 3 300 0,9 28 Ampeke 0-200A cái 4 400 1,6 29 Vonke 0-500V cái 10 310 3,1 30 Công tơ 3 pha cái 10 600 6 31 Đồng thanh cái M,50x5 kg 10 60 0,6 32 Sứ thanh cái cái 9 50 0,45 33 Bộ dàn trạm bộ 1 3500 3,5 34 Cọc tiếp địa cọc 12 100 1,2 35 Thanh nối 50x6 M 22 15 0,33 Tổng 448,18 Tổng giá thành công trình là =489,693 triệu đồng Tổng giá thành có tính đến công lắp đặt =1,1. 448,18 =493 triệu đồng Giá thành một đơn vị công suất đặt đ/kVA Chi phí vận hành năm Cvh = k0&M.V∑= 0,02. 448,18.106=9779.106 đ Hệ số sử dụng vốn đầu tư và khấu hao thiết bị Chi phí tổn thất điện năng Cht = ght.=1000.23562,77=23,562.106đ (các giá trị k0&M và kkh lấy theo phụ lục bảng 5.pl[1]) Tổng chi phí quy đổi =(0,086.489,623+ 23,562+9779).106 =69,45.106 đ/năm Tổng điện năng tiêu thụ: Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng đ/kW 9. PHÂN TÍCH KINH TẾ TÀI CHÍNH Trước hết ta xác định sản lượng điện bán ra ở năm đầu: kWh Lượng điện năng tổn thất: =0,0317. 1054842= 33438 kWh Điện năng mua vào: =1054842 + 33438 = 1088280kWh Chi phí mua điện: =1088280.520 = 565,9.106 đ=565,9tr.đ Để đơn giản ta lấy đơn vị tính là triệu đồng (tr.đ) Doanh thu: =1054842.820 = 864,971 tr.đ Chi phí vận hành hàng năm: Cvh = k0&M.V∑ =0,02.489,963 = 9,799 tr.đ Chi phí khấu hao Năm thứ nhất: = 0,036.489,963= 17,64 tr.đ Tổng chi phí không thể khấu hao năm thứ nhất. Cm&vh1 = Cm.1 + Cvh1 = 565,9 + 9,799= 575,77 tr.đ Dòng tiền trước thuế T1 = B1 – Cm&vh1 = 864,971 - 571,074 = 293,897 tr.đ Lãi chịu thuế: Năm thứ nhất: = 293,897 - 17,64 = 276,146 tr.đ Thuế lợi tức: = 276,146.0,15 = 41,422 tr.đ Tổng chi phí toàn bộ: =565,212 +9,799 +17,64+ 41,422 = 634,8 tr.đ Dòng tiền sau thuế: = 293,897- 41,422 = 252,475 tr.đ Hệ số quy đổi Giá trị lợi nhuận quy về hiện tại = 252,475.0,91 = 229,523 tr.đ Tổng chi phí quy về hiện tại = 630,247.0,91 = 572,952 tr.đ Tổng doanh thu quy về hiện tại =864,971 .0,91 = 786,337 tr.đ Tính toán tương tự cho các năm khác, kết quả ghi trong bảng 3.12 NPV = 747,4420 R = B/C =6244,75/4085,56=1,528 Khi i = 47 thì NPV = 7,2056và khi i = 48thì NPV= -1,6665 do vậy Bảng 9.1 St Ab.103 Am.103 DA.103 Am.103 1 2 3 4 0 1 267,0490 1054,8436 33,4385 1088,2821 2 269,8410 1065,8720 33,7881 1099,6601 3 272,6340 1076,9043 34,1379 1111,0422 4 275,4270 1087,9367 34,4876 1122,4242 5 278,2190 1098,9651 34,8372 1133,8022 6 281,0120 1109,9974 35,1869 1145,1843 7 283,8040 1121,0258 35,5365 1156,5623 Bảng 9.2a t Cm.106 B.106 Cm&vh.106 T1.106 Llt. 106 tlt. 106 .106 1 2 3 4 5 6 7 0 493,0910 -493,0910 1 565,9067 864,9717 575,7057 289,2660 276,1460 41,4219 634,7676 2 571,8232 874,0150 581,6222 292,3928 279,3220 41,8983 641,1605 3 577,7419 883,0615 587,5409 295,5206 282,4990 42,3749 647,5558 4 583,6606 892,1081 593,4596 298,6484 285,6750 42,8513 653,9509 5 589,5772 901,1513 599,3762 301,7752 288,8520 43,3278 660,3440 6 595,4958 910,1979 605,2948 304,9030 292,0280 43,8042 666,7390 7 601,4124 919,2412 611,2114 308,0298 295,2050 44,2808 673,1322 Bảng 9.2b T2.106 bt .106 B.bt106 T2.bt. 106 T2.bt(i=47) T2.bt(i=48) 1 2 3 4 5 6 7 0 -493,0000 -493,1000 -493,0910 1 247,8441 0,9091 577,0614 786,3379 225,3128 168,6014 167,4622 2 250,4945 0,8264 529,8847 722,3264 207,0202 115,9214 114,3601 3 253,1457 0,7513 486,5182 663,4572 190,1921 79,6927 78,0882 4 255,7972 0,6830 446,6572 609,3218 174,7129 54,7806 53,3149 5 258,4474 0,6209 410,0216 559,5441 160,4755 37,6518 36,3968 6 261,0988 0,5645 376,3568 513,7830 147,3835 25,8762 24,8447 7 263,7490 0,5132 345,4232 471,7161 135,3449 17,7815 16,9574 Tổng 747,4420 7,2056 -1,6665 Khi tn = 2 thì NPV = = -60,7 tr.đ Và khi t = 3 thì NPV = = 129,5 tr.đ Thời gian thu hồi vốn năm Bảng 9.3 các chỉ tiêu kinh tế tài chính cơ bản của công trình điện NPV IRR B/C T 747,4 8,74% 1,374 2,27 năm Kết luận: Tất cả các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng điện đều đảm bảo yêu cầu thiết kế. Dự án có mục đích chủ yếu phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của nhân dân, bên cạnh đó có thể thấy dự án mạng lại hiệu quả kinh tế với tổng vốn đầu tư là 493 triệu đồng sẽ được thu hồi trong khoảng thời gian là 2,23 năm. Các chỉ tiêu kinh tế tài chính cơ bản được biểu thị trong bảng trên cho thấy dự án có thể hoàn toàn chấp nhận được II.BẢN VẼ 1-Sơ đồ mạng điện cung cấp cho tòa nhà chung cư 2-Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp tiêu thụ 3-Sơ đồ mạng điện căn hộ 4-Sơ đồ nối đất l l l h =0,8 m l =3,0 m 5-Bảng số liệu tính toán TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]-Ts Trần Quang Khánh.Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC [2]-Ts Trần Quang Khánh.Bài tập cung cấp điện.Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật [3]-Pgs.Ts Phạm Văn Hòa.Ngắn mạch và sự cố đứt dây trong hệ thông điện [4] – Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng. NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 [5] – Ngô Hồng Quang – Vũ Văn Tẩm. Thiết kế cấp điện. NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [6] – Ngô Hồng Quang. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV. NXB Học Kỹ Thuật, 2000 [7] – Nguyễn Văn Đạm. Thiết kế các mạng và hệ thống điện. NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 [8] – Nguyễn Hữu Khái. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp. NXB KhoaHọc Kỹ Thuật, 2005. [9] – Trịnh Hùng Thám- Nguyễn Hữu Khái - Đào Quang Thạch - Lã Văn Út - Phạm Văn Hòa- Đào Kim Hoa. Nhà máy điện và trạm biến áp.