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

: 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 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. 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. 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. 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 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) 2.2.1. Phương án 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 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 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. 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. 2.2.2. Phương án B. 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. Sơ đồ mạng điện bên trong: Sơ đồ tia (Các tầng được cung cấp điện bằng các tuyến độc lập). CHƯƠNG 3 CHỌN SỐ LƯỢNG 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. 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: ∆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 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 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 l1 = 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. Phương án 1:Mỗi tầng một tuyến dây đi độc lập. 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: DUr2% =DUcp2- DUx2% = 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 = 0,62% < 1,25% Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp. Phương án 2: Chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng Sơ đồ đường dây lên các tầng Coi đường dây lên các tầng có phụ tải phân phối đều. ∆Ux2% =.100 Trong đó - tổng công suất phản kháng tính toán của phụ tải sinh hoạt Qsh = Psh.= 84,65.0,29=24,55 kVAr; Vây: ∆Ux2% =.100 =.100 = 0,05% Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr2% =DUcp2- DUx2% = 1,25-0,05 =1,2% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: F2 == = 26,78mm2 Ta chọn cáp hạ áp XLPE-35 có tiết diện 35 mm2 có r01 = 0,52 và x01 =0,064 . Hao tổn điện áp thực tế: ∆U2 =.59,2.100 = 0,93% < 1,25% Vậy cáp đã chọn là thoả mãn. So sánh 2 phương án: Phương án 1. Tổng chiều dài của tất cả các nhánh dây lên tầng là: ∑l1 = 3,7.176 = 503,2 m Tổn thất điện năng trên các đoạn đường dây theo phương án : ∆A1=.r0. ∑l1. 10-3=.1,84.503,2.2757.10-6 = 1288,8 kWh Chi phí do tổn thất là: C∆A = c∆.∆A1 =1000.1288,8 = 1,2888.106 đ Trong đó: - Giá thành tổn thất điện năng. = 1000đ/kWh Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-10 là v01 = 405.106 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: Z1 = p.v01.l∑1 + C∆A =0,146.405.106.0,5032 + 1,2888.106 = 31,04.106đ Phương án 2: Tổn thất điện năng: ∆A2=.r0.l2. 10-3== 1408,14 kWh Chi phí tổn thất là: C∆A = c∆.∆A2 =1000.1408,14 = 1,40814.106 đ Suất vốn đầu tư của cáp XLPE-35 là v02 = 725.106 đ/km (tra bảng 32.pl) Chi phí quy đổi theo phương án 2 là: Z2 = p.v02.l∑2 + C∆A =0,146.725.106 .0,0592 + 1,40814.106 =7,67.106đ Bảng 3.2. Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án đi dây đến các tầng Phương án L,m Vo.106đ ,kWh C.106đ Z.106đ 1 503,2 405 1288,8 1,2888 31,04 2 59,2 725 1408,14 1,40814 7,67 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 3.1.4 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 l31 = 60m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là Qtm= Ptm.tg = 12,4.1,169 = 14,5 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% = 1,25-0,06 =1,19% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Ta chọn cáp hạ áp XLPE-10 có tiết diện 10 mm2 có r03 = 2 và x03 =0,08 Hao tổn điện áp thực tế: < 1,25 % 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 = 60m, ta có hệ số . Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25% Công suất phản kháng của thang máy là Qtm= Ptm.tg= 4,26.1,169 = 5 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% = 1,25-0,208 =1,042% Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: DUx3%= Ta chọn cáp hạ áp XLPE-4 có tiết diện 4 mm2 có r032 = 4,85 và x032 =0,09 Hao tổn điện áp thực tế: < 1,25 % Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp Với tổng số thang máy là 2x7,5 và 1x16 ta bố trí tháng máy có công suất 16 kW với chiều dài dây là 60m; 2 thang máy có công suất 7,5 với chiều dài dây là 60. 3.1.5 Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến trạm bơm là l4 = 50m Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng DUx4%= Trong đó: Qbom= Pbom.tg= 70,21.0,75 = 52,66 kVAr Vậy: DUx4%= % Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là: DUr4% =DUcp4- DUx4% = 1,25-0,18 = 1,07 % Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: mm2 Ta chọn cáp hạ áp XLPE-50 có tiết diện 50 mm2 có r04 = 0,37 và x04 =0,063 Hao tổn điện áp thực tế: < 1,25% Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp. 3.1.6 Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng Mạng chiếu sáng trong nhà: Do không có số liệu cụ thể nên tạm lấy chiều dài của mạng điện chiếu sáng trong nhà bằng 4,5 lần chiều cao của tòa nhà chung cư lcs.tr = 4,5.3,7.16 = 266,4 m Ta có công suất chiếu sáng trong nhà lấy bằng 5% công suất phụ tải sinh hoạt => Pcs.tr= 0,05.84,65 = 4,2325 kW 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: kWm Tiết diện dây dẫn: mm2 Với C1 = 14 -tra bảng 26.pl Ta chọn cáp đồng 2 lõi PVC-25; r0 = 0,74 , x0 = 0,066 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 5 lần chiều cao tòa nhà do đó ta có: lcsngoai =5.59,2= 296m Mạng chiếu sáng ngoài trời được bố trí như hình vẽ trên;chiều dài đoạn OA=56 m,đoạn AB có lA-B=135 m và đoạn AC có lA-C = 105m.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=0,03.135=4,05 kW PAC=Po*lA-C=0,03.105= 3,15 kW POA=PAB+PAC=4,05+3,15=7,2 kW Mô men tải của đoạn dây: 403,2 kWm kWm kWm 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)=403,2+1,39( 273,375+165,375)=1013,06 kWm Tiết diện dây dẫn trên đoạn đầu: FO-A= =mm2 Ta chọn dây cáp đồng loại PVC-16 có ro=2,08W/km và xo=0,29W/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 =2,5-0,76=1,74% Tiết diện dây dẫn trên các đoạn AB và AC là: FAB = = = 4,25 mm2 Trong đó C=37 theo bảng 26.pl Vậy ta chọn cáp PVC-6 có ro=5,55 W/km và xo=0,32 W/km FAC = = = 2,57 mm2 Ta chọn cáp PVC-4 có ro=8,35 W/km và xo=0,33 W/km Hao tổn thực tế trên đoạn AB và AC là: %< 1,74 % %< 1,74 % Tổng hao tổn thực tế trong mạch chiếu sáng ngoài trời là: DUcs= DU0A+DUAC= 0,76+1,12=1,88%<2,5% Vậy dây dẫn chọn đáp ứng yêu cầu Kết quả tính chọn dây dẫn được thể hiện trong bảng 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 = 5500đ/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 là: Hao tổn công suất trên đoạn dây đến các tầng Hao tổn công suất trên mạch điện thang máy + Tổn hao công suất của đường dây cung cấp điện cho thang máy 16 kW: + Tổn hao công suất của đường dây cung cấp điện cho thang máy 7,5 kW: (Vì 2 thang máy cùng chọn chiều dài dây là 60m và thiết diện dây dẫn như nhau nên tổn thất 2 thang máy như nhau) Hao tổn công suất trên mạch điện trạm bơm Hao tổn công suất trên mạng điện chiếu sáng Mạch trong nhà (Vì nên không có công suất phản kháng) Mạch ngoài trời - Tổn thất điện năng: Bảng 3.3. Kết quả tính toán tổn thất trong mạng điện STT Đoạn l,m P,kW Q,kVAr R0, X0, , kW , kVAr ∆A, kWh 1 Đường trục 32 147,983 130,51 0,4 0,06 3,45 0,518 9514,46 2 Lên tầng 59,2 84,65 24,55 0,52 0,064 1,66 0,204 4565,854 3 Thang máy lớn 60 12,4 14,5 2 0,08 0,302 0,012 833,996 4 Thang máy nhỏ 2x60 4,26 5 4,85 0,09 0,174 0,002 479,456 5 Trạm bơm 50 70,21 52,66 0,37 0,063 0,99 0,168 2720,659 6 Chiếu sáng trong 266,4 4,2325 0 0,74 0,066 0,024 0,002 6742,632 7 Chiếu sáng ngoài OA 56 7,2 0 2,08 0,29 0,042 0,006 115,288 8 AB 135 4,05 0 5,55 0,32 0,085 0,005 234,642 9 AC 105 3,15 0 8,35 0,33 0,06 0,002 166,1 Tổng 6,787 0,919 25373,087 Từ bảng ta có Stt = S + DS = P + DPå + j( Q+ DQå) = (147,983 + 6,787) + j( 130,51 + 0,919). = 154,77 + 131,5j 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 2x160 kVA; Phương án 2 dùng 1 máy 250 kVA; 3.2.2 So sánh các phương án Bảng 3.4. Các tham số của hai loại máy biến áp SBA, kVA , kW , kW Vốn đầu tư, 106 VNĐ 2x160 0,5 2,95 95,85 250 0,64 4,1 58,8 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 2x160 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 Kdk ==== 0,5 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; P1 = 1,693.0,502.1,05.(64.1+32.1,3+32.1,5)+83,78+8,88 = 229,73kW S1 =kVA 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: Sth1 = S1 -1,4.SBA = 306,31 -1,4.160 = 82,31 kVAr Thiệt hại do mất điện: Y1 = Sth1.cosφ.tf.gth = 82,31.0,75.24.5500 = 8,149.106 đ tf =24h – thời gian mất điện trung bình trong năm Xác định tổn thất điện năng trong các máy biến áp: ∆AI-1 = n BA. ∆P0.t + ..()2 = 2.0,5.8760+ ..()2 = ∆AI-1 = 23664,286 kWh Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất: C1 =c∆.∆AI-1 = 1000.23664,286 = 23,664286.106đ/năm Tổng chi phí ở năm thứ nhất: = Y1 + C1 = 8,149.106 + 23,664286.106 =31,813286.106 đ Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức: với = 31,813286.106 .0,91= 28,95.106 đ Tính toán tương tự cho các năm và các phương án, kết quả ghi trong bảng 3.5 Bảng 3.5. Kết quả tính toán các chỉ tiêu so sánh của các phương án Phương án 1. Dùng 2 máy biến áp 2x160 kVA tt Si Sth ΔA Y.106 C.106 CΣ β CΣ.β.106 Pi 0 0 0 0 127,925 1 127,925 1 306,31 82,31 23664,286 8,149 23,66 31,81 0,91 28,95 229,73 2 314,65 90,16 24438,489 8,93 24,44 33,36 0,826 27,57 235,624 3 322,034 98,03 25233,791 9,7 25,23 34,94 0,751 26,25 241,526 4 329,904 105,9 26048,77 10,5 26,05 36,53 0,683 24,45 247,428 5 337,774 113,77 26883,423 11,26 26,88 38,15 0,621 23,69 253,33 6 345,643 121,64 27737,752 12,04 27,74 39,78 0,564 22,46 259,232 7 353,513 129,51 28611,755 12,82 28,61 41,43 0,513 21,26 265,134 182618,266 73,399 182,61 383,925 4,868 302,555 Phương án 2. Dùng 1 máy biến áp 250 kVA tt Si Sth ΔA Y.106 C.106 CΣ β CΣ.β.106 Pi 0 0 0 0 90,1 1 90,1 1 306,31 306,31 14090,22 30,32 14,09 44,41 0,91 40,38 229,73 2 314,65 314,65 14531,765 31,1 14,53 45,63 0,826 37,71 235,624 3 322,034 322,034 14984,511 31,88 14,98 46,87 0,751 35,21 241,526 4 329,904 329,904 15448,457 32,66 15,45 48,11 0,683 32,86 247,428 5 337,774 337,774 15923,604 33,44 15,92 49,36 0,621 30,65 253,33 6 345,643 345,643 16409,951 34,22 16,41 50,63 0,564 28,58 259,232 7 353,513 353,513 16907,5 35 16,91 51,91 0,513 26,63 265,134 108296,008 228,62 108,29 427,02 4,868 322,12 Bảng 3.6. Kết quả tổng hợp của các phương án chọn máy biến áp Tham số Phương án 1 Phương án 2 Vốn đầu tư V, 106đ , kWh 182618,266 108296,008 Thiệt hại Y, 106 đ 73,399 228,62 PVC, 106đ 302,555 322,12 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 160 kVA loại. Bảng 3.7. Các thông số của MBA 160 kVA SBA, kVA Điện áp ΔP0, kW ΔPk, kW Uk% I0% 160 10/0,4 0,5 2,95 4,5 7 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN 4.1 Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp Ta có sơ đồ tính toán ngắn mạch : 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 = 32 m Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 16 là : l2 = 16.3,7=59,2 m Vậy ta có sơ đồ thay thế ngắn mạch như sau : Chọn điện áp cơ bản : Vậy ta có thong số của các phần tử : XBA === 0,0406 Ω RBA === 0,0166 Ω ZBA= == 0,0439 Ω Rd1 = r01.l1 = 0,37.0,032 = 0,0118 Ω Xd1= x01.l1 = 0,063.0,04 = 0,002 Ω Rd2= r02.l2 = 0,52.0,0592 = 0,031 Ω Xd2 = x02.l2 = 0,064.0,0592 = 0,0038Ω -Xét tại điểm ngắn mạch N1: Điện trở ngắn mạch tại điểm N1 : Zk1 === 0,022 Ω Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 : == 9,97 kA Dòng xung kích : == 16,92 kA Trong đó kxk= 1,2 theo bảng 7.pl.BT Trị hiệu dụng dòng xung kích : == 10,867 kA Công suất ngắn mạch : = 6,56 MVA -Xét tại điểm ngắn mạch N2: Điện trở ngắn mạch tại điểm N2 : Zk2 === Zk2 = 0,03 Ω == 7,313 kA Dòng xung kích : == 12,4 kA Trị hiệu dụng dòng xung kích : == 7,97 kA Công suất ngắn mạch : = 4,8 MVA. -Xét tại điểm ngắn mạch N3: Điện trở ngắn mạch tại điểm N3: Zk2= = Zk2 = 0,057 Ω Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 : == 3,85 kA Dòng xung kích : == 6,53 kA Trị hiệu dụng dòng xung kích : == 4,196 kA Công suất ngắn mạch : = 2,534 MVA Bảng 4.1. Kết quả tính toán ngắn mạch cho các điểm ngắn mạch Điểm NM Zki kA kA kA MVA kxk qxk N1 0,022 9,97 16,92 10,867 6,56 1,2 1,09 N2 0,03 7,313 12,4 7,97 4,8 1,2 1,09 N3 0,057 3,85 6,53 4,196 2,534 1,2 1,09 Tính toán ngắn mạch 1 pha tại điểm N3 : Điện trở dây trung tính lấy bằng điện trở dây pha. -Điện trở thứ tự không của MBA : X0BA =0,65.=0,65.= 0,587 Ω -Tổng trở ngắn mạch một pha : +Tại N1 : 0,335 Ω = = 0,469 Ω Vậy dòng ngắn mạch 1 pha tại điểm N1 và N3: == = 1,97 kA = == 1,337 kA 4.2 Chọn thiết bị cho trạm biến áp Ta chọn thời gian cắt của của bảo vệ là : 4.2.1 Cầu chảy cao áp -Dòng làm việc bình thường phía cao áp : Ilv == = 11,38 A Ta chọn cầu chảy loại do Liên Bang Nga chế tạo có Un = 10 kV, dòng định mức In = 16 A; [theo bảng 19.b.pl] – Thông số kỹ thuật của cầu chảy cao áp do Liên Bang Nga chế tạo. 4.2.2 Dao cách ly Căn cứ vào dòng điện làm việc ta chọn dao cách ly PBP(3)-10/2500 [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 PBO-10Y1 do Nga sản xuất [bảng 35.pl.a - Sách Bài tập cung cấp điện] hoặc loại RA10 do Pháp sản xuất. 4.3 Chọn thiết bị của tủ phân phối 4.3.1 Chọn thanh cái Dòng làm việc chạy qua thanh cái : == = 299,783 A Tiết diện thanh cái (xét thanh cái bằng đồng): Ftc === 142,754 mm2 Trong đó jkt = 2,1. Vậy chọn thanh cái 50x6 mm2 Thanh cái được kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt theo điều kiện : Fmin.tc == 103 = 41,23 mm2 < Ftc =200 mm2 Trong đó Ct =171 hệ số của vật liệu tra bảng 25.pl 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 = 60 cm -Mômen uốn : M=1,76.10-8.= 1,76.10-2. = 120,93 kG.cm -Mômen chống uốn: W= 0,167b2h = 0,167.0,52.6 = 0,25 cm3 -Ứng suất : == = 483,72 kG/cm2 < =1400 kG/cm2 Vậy điều kiện ổn định động đảm bảo. 4.3.2 Chọn sứ cách điện Ta chọn sứ 0Φ-10-750 có U = 10kV; lực phá hủy Fph = 750 kG Lực cho phép trên đầu sứ là Fcp = 0,6.Fph = 0,6.750 = 450 kG -Lực tính toán : Ftt = 1,76.10-8.l.= 1,76.10-8.120. = 10,08 kG -Hệ số hiệu chỉnh : -Lực tính toán hiệu chỉnh : F’tt = kFtt = 1,17.10,08 = 11,79 < FcF =450 kG Vậy sứ chọn đảm bảo điều kiện. 4.3.3 Chọn cáp điện lực Cáp đã được chọn ở phần trên. + Với cáp chạy từ trạm biến áp đến tủ phân phối tống có tiết diện cáp 50 + Cáp chạy trục đứng lên tủ phân phối các tầng có tiết diện cáp 35 * Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt : Fmin1 ==103 = 30,24 mm2 < Fc = 50 mm2 Ct =171 là hệ số của vật liệu Vậy cáp chạy từ trạm biến áp đến tủ phân phối đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. Fmin2 ==103 = 15,92 mm2 < Fc = 35 mm2 Vậy cáp chạy từ tủ phân phối lên các tầng đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt. 4.3.4 Chọn aptomat và cầu chảy Dự định sử dụng các aptomat bảo vệ như sau : 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 trạm bơm Aptomat A4 bảo vệ cho mạch gổm 2 thang máy công suất lớn Aptomat A5 bảo vệ cho mạch gổm 2 thang máy công suất nhỏ Aptomat A6 bảo vệ cho mạch điện mỗi tầng Aptomat A7 bảo vệ cho mỗi mạch điện chiếu sáng Chọn Aptomat A0 Ta có : I∑ = 304,63 A Vậy ta chọn aptomat loại SA403-H của Nhật chế tạo với dòng điện định mức là 350A[bảng 20.pl] Chọn Aptomat A1 Dòng làm việc lớn nhất của mạng điện sinh hoạt : Ish === 187,73 A Chọn aptomat loại EA103G của Nhật với dòng định mức là 200 A Chọn Aptomat A2 Thang máy công suất lớn 16 kW Dòng định mức của thang máy lớn : Itm2 == = 37,4 A Dòng định mức quy về chế độ dài hạn I’tm2 == = 28,98 A Máy bơm: Bơm cấp nước sinh hoạt Icn1 === 30,39A. Icn2 === 10,635A. Bơm thoát nước Ithn === 14,24 A Bể bơi Ibb === 8,55 A Cứu hỏa Ich === 30,39 A. Dòng khởi động của aptômat được xác định theo biểu thức Ikđ = + Trong đó dòng mở máy của động cơ lớn nhất ImmMax = kmm.In.Max = 4,5.37,4 = 168,3 A =2 (làm việc ngắn hạn,bảng 12.pl.BT); Vậy: Ikđ = Ikđ = 326,56 kA -Dòng khởi động cắt nhanh của Aptomat : Ikđ.cn1,25Imm = 1,25. 168,3 =210,375 A Chọn aptomat loại EA103G của Nhật với dòng định mức là 225 A Chọn Aptomat A3 -Dòng mở máy của động cơ bơm có công suất lớn nhất: Immb = kmm.Ib.max= 4,5.30,39 = 136,755 A. Ta có: Ib == = 156,87 A. -Dòng khởi động của Aptomat A3: Ikđ = = 225,25 A. -dòng khởi động cắt nhanh của Aptomat : Ikđ.cn ≥1,25Immb = 1,25.136,755 = 170,94A. Vậy ta chọn aptomat loại EA103G của Nhật với dòng định mức là 175 A Chọn Aptomat A4 -Dòng điện mở máy của thang máy công suất lớn : Immtm2 = kmm.Itm2 = 4,5.37,4 = 168,3 A. -Dòng khởi động của Aptomat A4 : Ikđ ≥= 196,35 A. -Dòng khởi động cắt nhanh của Aptomat : Ikđ.cn ≥1,25Immtm2 = 1,25.168,3 = 210,375 A. Chọn aptomat loại EA103G của Nhật với dòng định mức là 225 A Chọn Aptomat A5 -Dòng điện mở máy của thang máy công suất nhỏ: Immtm1 = kmm.Itm1 = 4,5.12,86 = 57,87 A. -Dòng khởi động của Aptomat A4 : Ikđ ≥= 67,515 A. -Dòng khởi động cắt nhanh của Aptomat : Ikđ.cn ≥1,25Immtm1 = 1,25.57,87 = 72,3375 A. Vậy chọn Aptomat loại EA103G với dòng định mức 100A Chọn Aptomat A6 Dòng làm việc lớn nhất của 1 tầng: = 12,98 A. Vậy chọn Aptomat loại EA52G vời dòng định mức 20 A. Chọn Aptomat A7 Xét cho chiếu sáng ngoài: -Dòng làm việc lớn nhât : Ikđ ≥ 13,49 A. Vậy chọn Aptomat loại EA52G vời dòng định mức 20 A Để đơn giản ta cũng chọn Aptomat bảo vệ cho mạch chiếu sáng trong nhà cùng loại với mạch chiếu sáng ngoài trời. Vậy ta có bảng kết quả chọn Aptomat. Bảng 4.2. Bảng kết quả chọn thiết bị bảo vệ Mạch bảo vệ Kí hiệu Số lượng Loại Aptomat Dòng định mức Lộ tổng A0 1 SA403-H 350A Mạng sinh hoạt A1 1 EA103G 200A Mạng động lực A2 1 EA103G 225A Hệ thống bơm A3 1 EA103G 175A Thang máy cs lớn A4 1 EA103G 225A Thang máy nhỏ A5 2 EA103G 100A Nhánh lên 1 tầng A6 16 EA52G 20A Chiếu sáng A7 2 EA52G 20A Khởi động từ cho thang máy công suất lớn 1 ПME -311 40 Khởi động từ cho thang máy công suất nhỏ 2 ПME -311 32 Khởi động từ cho bơm cấp nước sinh hoạt công suất lớn 2 ПME -311 40 Khởi động từ cho bơm cấp nước sinh hoạt công suất nhỏ 4 ПME -311 16 Khởi động từ cho bơm thoát nước 2 ПME -111 20 Khởi động từ cho bể bơi 2 ПME -111 10 Khởi động từ cho cứu hỏa 1 ПME -311 40 4.3.5 Chọn máy biến dòng Biến dòng công tơ tổng : Ta có: I∑ = 304,63 A Vậy ta chọn máy biến dòng loại TKM-0,5[bảng 27.plBT] có dòng điện định mức sơ cấp là 400 A, điện áp định mức là 0,5 kV và hệ số biến dòng = 80 A, cấp chính xác 10% Công suất định mức phía nhị thứ là 5 A -Dòng điện phụ tải nhỏ nhất : Imin = 0,25.I∑ = 0,25.304,63 = 76,16 A -Dòng nhị thứ khi phụ tải cức tiểu : = 0,952 A > 0,5 A Vậy máy biến dòng làm việc bình thường khi phụ tải cực tiểu 4.4 Kểm tra chế độ khởi động của động cơ Kiểm tra ảnh hưởng của ché độ làm việc của thang máy đối với chất lượng điện : BA l 1 = 32 m l 2' = 60 m ÐC -Độ lệch điện áp khi động cơ khởi động : Ta có : ZBA = 0,0439 Ω; RBA = 0,0166 Ω; XBA = 0,0406 Ω Rd1 = 0,0148Ω Xd1 = 0,0025Ω Rd2’ = r02.l2’ = 0,52.0,06 = 0,0312 Ω Xd2’ = x02.l2’ = 0,064.0,06 = 0,0038 Ω - Ta có: Itm = Itm1 + Itm2 = 37,4 + 12,86 = 50,26 A -Tổng trở của động cơ : = 0,97 Ω > 0,5 Ω =0,078 Ω = 0,078 Ω = 1,02 Ω = 7,65 % < 40% Vậy chế độ khởi động của thang máy là ổn định. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN 5.1 Tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp : Vậy tính toán tương tự ta có bảng kết quả 5.1 dưới đây. Bảng 5.1. Kết quả tính toán tổn thất điện áp Nhánh P Q L Cao áp 147,983 130,51 1,94 0,113 67 0,02 Đến tủ phân phối tổng 147,983 130,51 0,4 0,06 32 1,34 Lên các tầng 84,65 24,55 0,52 0,064 59,2 1,69 Thang máy lớn 12,4 14,5 2 0,08 60 0,97 Thang máy nhỏ 4,26 5 4,85 0,09 2x60 0,79 Trạm bơm 70,21 52,66 0,37 0,063 50 0,92 Chiếu sáng trong 4,2325 0 0,74 0,066 266,4 0,52 Chiếu sáng ngoài OA 7,2 0 2,08 0,29 56 0,52 AB 4,05 0 5,55 0,32 135 0,006 AC 3,15 0 8,35 0,33 105 1,73 5.2 Tính toán tổn thất công suất Bảng 5.2. Kết quả tính toán tổn thất công suất Đoạn L; m P; kW Q; kVAr R0; X0; ; kW ; kVAr Cáp cao áp 67 147,983 130,51 1,94 0,113 0,03 0,003 Đường trục 32 147,983 130,51 0,4 0,06 1,773 0,467 Lên tầng 59,2 84,65 24,55 0,52 0,064 1,39 0,184 Thang máy lớn 60 12,4 14,5 2 0,08 0,137 0,011 Thang máy nhỏ 2x60 4,26 5 4,85 0,09 0,102 0,002 Trạm bơm 50 70,21 52,66 0,37 0,063 0,58 0,152 Chiếu sáng trong 266,4 4,2325 0 0,74 0,066 2,21 0,197 Chiếu sáng ngoài OA 56 7,2 0 2,08 0,29 0,038 0,005 AB 135 4,05 0 5,55 0,32 0,077 0,004 AC 105 3,15 0 8,35 0,33 0,054 0,002 Tổng 6,391 1,028 5.3 Tính toán tổn thất điện năng Ta có: Tổn thất điện năng ∆A = ∆P = 6,391.2757 = 17619,987 kWh. CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA MỘT CĂN HỘ Thiết kế cho một tầng điển hình của chung cư,phương án bố trí điện như sau: 6.1 Sơ đồ bố trí thiết bị gia dụng. Vì các căn hộ sử dụng các thiết bị điện khác nhau có công suất khác nhau nên trong quá trình tính toán ta không thể tính chi tiết được. Ta chỉ chọn sơ bộ các thiết bị theo các yêu cầu dưới. 6.2 Chọn thiết bị của mạng điện căn hộ. 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 [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 [bảng 25.pl]. Trong trường hợp thiếu thông tin có thể lấy giá trị trung bình theo bảng 6.1. Bảng6.1. 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, 2 phòng ngủ và 1 phòng vệ sinh. Ta có bảng chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ sơ bộ như theo bảng 6.2 dưới đây. Bảng6.2. Bảng chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ sơ bộ STT Tên thiết bị Số lượng Công suất dự kiến Dây dẫn Thiết bị bảo vệ Loại Ký hiệu 1 Ổ cắm 3 cực cho điều hòa 1 600W 2,5mm2 Aptomat EA52G-16A 2 Ổ cắm 09 9x200W 2,5mm2 nt EA52G-16A 3 Ổ cắm cho thiết bị truyền thông + máy giặt 02 3x600W 2,5mm2 nt EA52G-10A 4 Đèn compact âm trần + đèn ốp trần + đèn treo trần 14 14x30W 1,5mm2 nt EA52G-10A 5 Đèn huỳnh quang; 1,2m 5 5x40W 6 Đèn tranh + đèn gương 4 5x20W 7 Quạt trần 01 60W 8 Bình nước nóng 1 2500W 2,5mm2 nt EA52G-16A CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT Vì trạm biến áp của ta dùng cho chung cư là 350kVA (> 100kVA) vậy điện trở nối đất cho phép là , điện trở suất của vùng đất trong điều kiện độ ẩm trung bình()là (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 = 2,5 m, đường kính d= 6cm. Cọc được đóng sâu cách mặt đất h = 0,75 m. Chiều sâu trung bình của cọc: htb = h + = 0,75 + = 2 m -Điện trở tiếp xúc của cọc tiếp địa: - Vậy 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) = 2,8 m Khoảng cách trung bình giữa các cọc là la = L/n = 28/10 = 2,8 m → Tỷ lệ la/l = 2,8/2,5 = 1,12 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 [Bảng 5.pl sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện] và của thanh nối là [bảng 7.pl, Sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện]. 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: cọc Vậy ta chọn nct = 13 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. Ta có sơ đồ bố trí cọc như sau: CHƯƠNG 8 HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH Cách thiết bị chính xét đến trong hạch toán công trình được liệt kê trong bảng 8.1 Tổng giá thành công trình là =240,625 triệu đồng Tổng giá thành có tính đến công lắp đặt =1,1. 240,625 =264,688 triệu đồng Giá thành một đơn vị công suất đặt gd = =.106 = 1,203.106 đ/kVA Chi phí vận hành năm Cvh = k0&M.V∑= 0,02. 240,625.106=4,81.106 đ Bảng 8.1. Liệt kê các thiết bị chính và hạch toán giá thành TT Tên thiết bị Quy cách Đơn vị Số lượng Đơn giá, 103đ V.106đ 1 Trạm biến áp 2.TM160/10 cái 1 127,925 127,925 2 Cầu chảy cao áp bộ 1 1200 1,2 3 Chống sét van PBO-10Y1 bộ 1 1800 1,8 4 Dao cách ly PBP(3)-10/2500 bộ 1 1600 1,6 5 Vỏ tủ điện cái 1 1000 1 6 Cáp cao áp CBG-16 m 67 138,6 9,286 7 Cáp hạ áp XLPE-50 m 32 98,28 3,145 8 Cáp hạ áp XLPE-35 m 59,2 79,24 4,691 9 Cáp hạ áp XLPE-10 m 60 46,76 2,806 10 Cáp hạ áp XLPE-4 m 60 25,34 1,520 11 Cáp hạ áp XLPE-50 m 50 98,28 4,914 12 Cáp hạ áp PVC-16 m 266,4 53,76 14,322 13 Cáp hạ áp PVC-4 m 296 25,34 7,501 14 Cầu dao bộ 1 850 0,85 15 Aptomat tổng SA103-H cái 1 2300 2,3 16 Aptomat sinh hoạt EA103-G cái 1 1250 1,25 17 Aptomat tầng EA52G cái 16 350 5,6 18 Aptomat chiếu sáng EA52G cái 2 350 0,7 19 Aptomat động lực EA103-G cái 1 1250 1,25 20 Aptomat máy bơm EA103-G cái 1 1250 2,3 21 Aptomat TM lớn EA103-G cái 1 1250 1,25 22 Aptomat TM nhỏ EA103-G cái 2 1250 2,50 23 Khởi động từ ∏ME-111 cái 04 1500 6 24 Khởi động từ ∏ME-311 cái 10 1800 18 25 Biến dòng TKM-0,5 bộ 3 300 0,9 26 Ampeke 0-200A cái 4 400 1,6 27 Vonke 0-500V cái 10 310 3,1 28 Công tơ 3 pha cái 10 600 6 29 Đồng thanh cái Cu,50x6 kg 10 60 0,6 30 Bộ dàn trạm bộ 1 3500 3,5 31 Cọc tiếp địa Φ(6,8) Cọc 13 120 1,56 32 Thanh nối 50x6 M 22 15 0,33 TỔNG 240,625 Ta có: Tổng tổn thất điện năng trong tất cả các đoạn dây là ∆A∑d = 25373,087 kWh. Tổn thất trong máy biến áp ∆A∑BA = 28611,755 kWh (kết quả tính ở năm cuối chu kỳ tính toán của phương án 1 bảng 3.5). Vậy ∆A∑ = ∆A∑d + ∆A∑BA = 25373,087 + 28611,755 = 53984,842 kWh. Tổng điện năng tiêu thụ trong năm A = P∑.TM = 147,983.4370 = 646685,71 kWh. Tỷ lệ tổn thất điện năng ∆A% = .100 = .100 = 8,3 % Hệ số sử dụng vốn đầu tư và khấu hao thiết bị Chi phí tổn thất điện năng Cht = ght.=1000.53984,842=53,985.106 đ p =+ kkh = + 0,036 = 0,076 (các giá trị k0&M và kkh lấy theo phụ lục bảng 5.pl[1]) Tổng chi phí quy đổi =(0,076.240,625 + 53,985 + 4,81).106 =77,0825.106 đ/năm Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng CHƯƠNG 9 PHÂN TÍCH KINH TẾ - TÀI CHÍNH Trước hết ta xác định sản lượng điện bán ra ở năm đầu: Ab1 = S1.TM =4370.306,31 = 1338574,7 kWh; Lượng điện năng tổn thất: =0.083. 1338574,7= 111101,7 kWh Điện năng mua vào: =1338574,7 + 111101,7 = 1449676,4 kWh Chi phí mua điện: = 1449676,4.500 = 724,838.106 đ Để đơn giản ta lấy đơn vị tính là triệu đồng (tr.đ) Doanh thu: =1338574,7.860 = 1151,174 tr.đ Chi phí vận hành hàng năm: Cvh = k0&M.V∑ =0,02.240,625 = 4,81 tr.đ Chi phí khấu hao năm thứ nhất: = 0,036.240,625 = 8,66 tr.đ Tổng chi phí không thể khấu hao năm thứ nhất. Cm&vh1 = Cm.1 + Cvh1 = 724,838 + 4,81 = 729,648 tr.đ Dòng tiền trước thuế T1.1 = B1 – Cm&vh1 = 1151,174 - 729,648 = 421,526 tr.đ Lãi chịu thuế năm thứ nhất: = 421,526 – 8,66 = 412,866 tr.đ Thuế lợi tức: = 412,866.0,15 = 61,93 tr.đ Tổng chi phí toàn bộ: = = 724,838 +4,81 +8,66+ 61,93 =800,238 tr.đ Dòng tiền sau thuế: = 421,526 – 61,93 = 359,596 tr.đ Hệ số quy đổi Giá trị lợi nhuận quy về hiện tại = 359,596.0,91 = 327,232 tr.đ Tổng chi phí quy về hiện tại = 800,238.0,91 = 728,216 tr.đ Tổng doanh thu quy về hiện tại =1151,174 .0,91 = 1047,568 tr.đ Tính toán tương tự cho các năm khác, kết quả ghi trong bảng 9.1 dưới đây. NPV = 1338,179 Bảng 9.1. Kết quả tính toán phân tích kinh tế tài chính của công trình Năm St kVA Điện năng ,103 kWh Ab.103 Am.103 ∆A.103 B Cm Cm&vh T1 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 0 0 0 0 0 0 0 264,688 -264,688 1 306,31 1338,57 1449,69 111,12 1151,17 724,84 729,65 421,53 2 314,65 1375,02 1489,15 114,127 1182,52 744,57 749,38 433,13 3 322,034 1407,29 1524,09 116,805 1210,27 762,05 766,86 434,41 4 329,904 1441,68 1561,34 119,66 1239,85 780,67 785,48 454,36 5 337,774 1476,07 1598,59 122,5 1269,42 799,29 804,1 465,32 6 345,643 1510,46 1635,83 125,37 1299 817,91 822,72 476,27 7 353,513 1544,85 1673,07 128,223 1328,57 836,54 841,35 487,22 ∑ 8680,8 5465,87 5764,23 2907,55 (Tiếp theo bảng 9.1) t Lht tlt C∑ T2 ßt C∑*ßt ßt* B T2* ßt (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) 0 -264,688 1,00 0,00 0,00 -264,688 1 412,87 61,93 800,238 359,596 0,91 728,217 1047,57 327,232 2 424,47 63,67 821,714 369,463 0,83 682,023 981,49 306,654 3 434,75 65,21 840,729 378,198 0,75 630,547 907,7 283,65 4 445,7 66,86 860,995 387,51 0,68 585,477 843,095 263,51 5 456,66 68,5 881,262 396,82 0,62 546,382 787,04 246,028 6 467,6 70,14 901,525 406,13 0,56 504,854 727,44 227,433 7 478,56 71,78 921,792 415,44 0,51 470,114 677,57 211,87 ∑ 3120,61 2448,469 4147,61 1338,179 Ta có: Khi tn = 2 thì NPV = = 369,198 tr.đ Và khi t = 3 thì NPV = = 652,848 tr. Thời gian thu hồi vốn Vậy ta có bảng các chỉ tiêu kinh tế tài chính cơ bản của công trình điện. Bảng 9.2. Bảng chỉ tiêu kinh tế tài chính cơ bản của công trình NPV T 1338,179 2,36 năm Kết luận: Qua quá trình thiết kế ta thấy được việc lựa chọn và tính toán trong thiết kế là rất quan trọng vì nếu không lựa chọn đúng sẽ gây rất nhiều vấn đề phức tạp như tổn thất kinh tế, điện áp, điện năng và còn có thể gây cả nguy hiểm cho con người. Như đã lựa chọn tính toán thiết kế ta thấy tất cả các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của mạng điện đều đảm bảo yêu cầu thiết kế chung. Dự án có mục đích chủ yếu phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt đời sống của người dân đô thị, ngoài ra ta còn thấy được dự án mạng lại hiệu quả kinh tế với tổng vốn đầu tư là 480,220 triệu đồng sẽ được thu hồi trong khoảng thời gian là 2,36 năm đây thật sự không phải là thời gian dài để thu hồi vốn khi xây một chung cư cao 16 tầng. Dựa trên toàn bộ các chỉ tiêu kinh tế tài chính, kĩ thuật được thiết kế và tính toán ở trên cho thấy dự án hoàn toàn có thể tin tưởng chấp nhận và thực hiện được. TÀI LIỆU THAM KHẢO HÖ thèng cung cÊp ®iÖn tËp 1,2.TS –TrÇn Quang Kh¸nh .Nhµ xuÊt b¶n KHKT-Hµ Néi-2006. Bµi tËp cung cÊp ®iÖn .TS –TrÇn Quang Kh¸nh .Nhµ xuÊt b¶n KHKT- Hµ Néi-2006. Bµi gi¶ng hÖ thèng CC§ -TS TrÇn Quang Kh¸nh ThiÕt kÕ cÊp ®iÖn .Ng« Hång Quang-Vò V¨n TÈm.Nhµ xuÊt b¶n KHKT-1998. L­íi ®iÖn vµ hÖ thèng ®iÖn tËp 1 - TrÇn B¸ch-Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt 2004. HÖ Thèng Cung CÊp §iÖn cña xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp ®« thÞ vµ nhµ cao tÇng NguyÔn C«ng HiÒn (Chñ biªn), NguyÔn M¹nh Ho¹ch. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt - Hµ Néi – 2001. MỤC LỤC Lời mở đầu………………………………………………………………………………1 Nội dung đồ án………………………………………………….……….....2 Nhiệm vụ ……………………………………………………….………….4 Chương 1. Tính toán nhu cầu phụ tải………………………………………………….4 Lý luận chung……………………………………………………………………..4 Xác định phụ tải sinh hoạt…………………………………….…………………..5 Xác định phụ tải động lực…………………………………………………………5 Xác định phụ tải chiếu sáng……………………………………………………….8 Tổng hợp phụ tải…………………………………………………………………..8 Chương 2. Xác định sơ đồ cung cấp điện……………………………………………10 2.1. Chọn vị trí đặt trạm biến áp…………………………………………………....10 2.2. Lựa chọn phương án…………………………………………………………….11 2.2.1. Phương án A…………………………………………………………………….11 2.2.2. Phương án B…………………………………………………………………….13 Chương 3. Chọn số lượng công suất máy biến áp và tiết diện dây dẫn......................15 3.1. Chọn tiết diện dây dẫn………………………………………………………………15 3.1.1. Lựa chọn dây dẫn từ điểm đấu điện đến trạm biến áp…………………………..15 3.1.2. Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối…………………………….18 3.1.3. Lựa chọn dây dẫn đến các tầng………………………………………………….18 3.1.4. Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy………………………………………..21 3.1.5. Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm………………………………………22 3.1.6. Chọn dây dẫn cho mạch điện chiếu sáng………………………………………23 3.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp…………………………………………..25 3.2.1. Tính ∆P, ∆Q…………………………………………………………………….25 3.2.2. So sánh các phương án………………………………………………………….28 Chương 4. Tính toán ngắn mạch cho mạch điện……………………………...32 4.1. Tính toán ngắn mạch………………………………………………………………...32 4.2. Chọn thiết bị cho trạm biến áp…………………………………………………….35 4.2.1. Cầu chảy cao áp ………………………………………………………………...35 4.2.2. Cầu dao cách ly………………………………………………………………….36 4.2.3. Chống sét………………………………………………………………………..36 4.3. Chọn thiết bị của tủ phân phối………………………………………………………36 4.3.1. Chọn thanh cái…………………………………………………………………..36 4.3.2. Chọn sứ cách điện……………………………………………………………….37 4.3.3. Chọn cáp điện lực……………………………………………………………….37 4.3.4. Chọn aptomat và cầu chảy………………………………………………………38 4.3.5. Chọn máy biến dòng…………………………………………………………….42 4.4. Kiểm tra chế độ khởi động của động cơ…………………………………………….43 Chương 5. Tính toán chế độ mạng điện……………………………………….45 5.1. Tổn thất điện áp……………………………………………………………………..45 5.2. Tổn thất công suất…………………………………………………………………..46 5.3. Tổn thất điện năng…………………………………………………………………..46 Chương 6. Thiết kế mạng điện của một căn hộ……………………………….47 6.1. Sơ đồ bố trí thiết bị gia dụng………………………………………………………..47 6.2. Sơ đồ mạng điện…………………………………………………………………….47 Chương 7. Tính toán nối đất……………………………………………………51 Chương 8. Hạch toán công trình……………………………………………….54 Chương 9. Phân tích tài chính kinh tế…………………………………………57 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………60 Bản vẽ