Thiết kế cấp điện cho một tòa biệt thự 440

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
BỘ MÔN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Thiết kế cấp điện cho một tòa biệt thự

Giảng viên: Phạm Trung Hiếu

Hà Nội, ngày


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
Đề số: 63
Họ và tên sinh viên:
Khóa: k14
Khoa: Điện
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Hiếu

NỘI DUNG
Thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự - Mơ hình nhà
biệt thự

2


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

3


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Xác định phụ tải tính tốn của tòa nhà
2. Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện
3. Lựa chọn phương án tối ưu
4. Lựa chọn thiết bị điện của phương án tối ưu:
5. Xác định các tham số chế độ của mạng điện: ∆U, ∆P, ∆A, U2
6. Tính tốn nối đất cho trạm biến áp (với đất cát pha),
7. Tính tốn dung lượng bù để cải thiện hệ số công suất lên giá trị cosϕ2 =0,95
8. Thiết kế chiếu sáng cho một phịng điển hình.

4


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

MỤC LỤC

5

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển và đi theo con đường cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa. Các hệ thống sử dụng điện hầu như có ở khắp mọi nơi: trong
các khu công nghiệp, trong các hộ chung cư, gia đình... Vì vậy khơng thể phủ
nhận được tầm quan trọng của ngành điện đối với đời sống ngày nay.
Trong các đơ thị lớn, do có tốc độ đơ thị hoá cao, dân số ở đây ngày một
tăng nhanh, các cơng trình giao thơng, nhà cửa ngày càng hiện đại, đòi hỏi việc
thiết kế cung cấp điện cho ngôi nhà càng ngày càng được đề cao. Vì vậy việc
thiết kế để cung cấp điện một cách chi tiết, đẹp mắt là điều vô cùng cần thiết.
Đặc điểm cung cấp điện cho các nhà ở là lắp đặt gọn, mật độ phụ tải cao, yêu
cầu cao về độ tin cậy, an toàn và mỹ thuật.
Hiểu biết về thiết kế hệ thống cung cấp điện sẽ giúp chúng ta dễ dàng tiếp
cận với cách mà một hệ thống điện thực tế vận hành và việc có thể hiểu được
cốt lõi nguyên lý của các thiết bị điện, khí cụ điện giúp chúng ta có thể đưa
những thiết bị này áp dụng vào mạng cung cấp điện thiết kế.
Qua quá trình làm bài tập lớn môn Thiết kế hệ thống cung cấp điện, được
sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Phạm Trung Hiếu, em đã phần nào hiểu được
những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao của bộ mơn này. Vì kiến thức còn non
trẻ và hạn hẹp, vậy sau khi hồn thành, nếu có sai sót nào xin thầy góp ý và
chỉnh sửa để em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO BIỆT
THỰ

1.1 Khái qt chung
Phụ tải tính tốn là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi, tương đương với
phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện .Nói
cách khác ,phụ tải tính tốn cũng đốt nóng thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự

6


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính tốn sẽ đảm
bảo an tồn cho thiết bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong
hệ thống cung cấp điện như sau: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo
vệ ...
Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn
dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào các yếu
tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và
phương thức vận hành hệ thống… Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính tốn là
một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính tốn xác
định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi
dẫn tới sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính tốn lớn hơn phụ tải thực
thế thì gây lãng phí.
Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều cơng
trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện. Song vì phụ tải
tính phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến
nay vẫn chưa có phương pháp nào hồn tồn chính xác và tiện lợi. Những
phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn thì lại thiếu chính xác, cịn

nếu nâng cao được thì độ chính xác, kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì
phương pháp tính lại phức tạp.

7


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

1.2 Những phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng
1.2.1 Phương pháp tính theo Pđ và hệ số nhu cầu Knc
Phụ tải tính tốn của nhóm thiết bị có chế độ làm việc giống nhau được xác định
theo biểu thức:

Trong đó:
-

: công suất định mức của thiết bị thứ i, kW
, , : cơng suất tác dụng, phản kháng và tồn phần tính tốn của nhóm

-

thiết bị, kW, kVAR, kVA
n: số thiết bị trong nhóm
: hệ số nhu cầu

1.2.2 Phương pháp tính theo hệ số cực đại Kmax và Ptb
Trong đó:
-

: cơng suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị, kW
: công suất định mức của thiết bị hay nhóm thiết bị, kW
: hệ số cực đại
: hệ số sử dụng

1.2.3 Phương pháp tính theo cơng suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản
phẩm W0.

Trong đó:
-

: số đơn vị sản phẩm được sản suất ra trong một năm (sản lượng)
: suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản

-

phẩm)
: thời gian sử dụng công suất lớn nhất

1.2.4 Phương pháp theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất P0.
8


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Trong đó:
: suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản suất (kW/m2)

: diện tích sản suất

-

1.2.5 Phương pháp tính theo hệ số đồng thời Kđt.
Trong đó:
: cơng suất tính tốn tổng của các hộ dùng điện, kW
: cơng suất tính tốn của nhóm phụ tải thứ i, kW
: hệ số đồng thời

-

Trong thực tế thì tùy theo quy mơ sản xuất và đặc điểm của cơng trình thì
theo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật thì cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ
tải điện thích hợp.
Ở đây, ta chỉ đề cập và tính tốn theo tiêu chuẩn IEC
1.3 Xác định phụ tải tính tốn
1.3.1 Chọn phụ tải điều hòa
Phương pháp chọn phụ tải điều hịa
Cơng suất tính tốn của phụ tải điều hịa sẽ được tính tốn quy đổi từ yêu
cầu công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm
và các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống.

Trong đó:
-

PPDN: cơng suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa (Btu, Hp)
Kqd: hệ số quy đổi từ công suất trao đổi nhiệt sang công suất điện
(1Btu=0,09W)
o Theo như tiêu chuẩn Việt Nam,

3
 1m =200Btu
 Nếu khơng gian phịng mà bạn đặt điều hịa là phịng khách
hoặc bếp thì nên cộng thêm 4000btu bởi vì ở đó thường có

-

nhiều người và có lượng nhiệt tỏa ra tương đối lớn.
: hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa (lấy )
9


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Pyci: công suất yêu cầu của các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ

-

thống điều hòa
Áp dụng chọn phụ tải điều hịa cho từng phịng
Ta có bảng tính sau:

-

Diện
tích
(m2)

Cơng
suất trao
đổi nhiệt
(Btu)

Cơng
suất
điện
(W)

Cơng
suất điều
hịa
(W)

STT

Tên
phịng

Chiề
u cao
(m)

1

Phịng
ngủ
(Tầng 1)

4

13,8

14112

1411

2000

2

Phịng
ngủ 1
(Tầng 2)

4

13,8

14112

1411

2000

4

13,8

14112

1411

2000

4

4,3

13984

984

1000

3
4

Phịng
ngủ 2
(Tầng 2)
Phịng
làm việc

Vậy ta sẽ chọn điều hòa DaiKin R32 FTC35NV1V cho các phòng ngủ tầng 1 và
phòng ngủ tầng 2. Chọn điều hòa DaiKin R32 FTC25NV1V cho phịng làm
việc.

1.3.2 Phương pháp tính tốn phụ tải

Chọn phương pháp tính theo hệ số đồng thời Kđt :
Trong đó:
-

: cơng suất tính tốn tổng của các hộ dùng điện (kW)
: cơng suất tính tốn của nhóm phụ tải thứ i (kW)
: hệ số đồng thời của phụ tải nhà ở riêng biệt, căn hộ; Kdt= 0,5 ÷
0,65

10


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Ta thấy đối với biệt thự ta chọn suất phụ tải sinh hoạt Posh= 8 kW trong đó Pcs =
1kW
PT= Posh= 8 kW
Lấy cosφ = 0,85 ta có:
ST= = = 9,41 kVA.
1.3.3 Phụ tải chiếu sáng khu vực cầu thang, hành lang và sân chơi
Hiên tầng 1 có diện tích 7m2
sân chơi tầng 2 có diện tích 13,2 m2
Sảnh của biệt thự có diện tích 13 m2
Dùng đèn compact để chiếu sáng
Ptt = P0.F
Trong đó:
-

P0 suất phụ tải trên một m2 diện tích ( W/m2)
F diện tích sân chơi (m2)

Psc = 10. 33,2 = 332 (W) = 0,332 (KW)
•

Cơng suất tính toán phản kháng của hệ thống chiếu sáng sân chơi là
Qsc = Psc.tgφ
Với cosφ = 0,85, tgφ = 0,62
Vậy Qsc = 0,332. 0,62 = 0,206 (KVAr)

•

Cơng suất tính tốn tồn phần của hệ thống chiếu sáng sân chơi là

Phụ tải chiếu sáng cầu thang
Hệ thống chiếu sáng cầu thang đặt bóng compact có cơng suất Pb = 20
W/bóng, biệt thự có 1 cầu thang bộ. Tổng số bóng đèn cần lắp cho chiếu sáng
cầu thang là n = 4 (bóng).
11


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Pct = Pb. n = 20. 4 = 80 (W) = 0,08 (KW)
Cơng suất tính tốn phản kháng của hệ thống chiếu sáng cầu thang là

•

Qct = Pct.tgφ
Với cosφ = 0,85, tgφ = 0,62
Vậy Qct = 0,04. 0,62 = 0,0248 (KVAr)
Công suất tính tốn tồn phần của hệ thống chiếu sáng cầu thang là

•

1.3.4 Phụ tải tính tốn của tầng 1


Phịng khách :
Chọn loại đèn LED RS340B 1 xLED17S/827 VWB của hãng PHILIP
có P=40W
Theo tính tốn ta chọn được phịng khách sẽ có 8 đèn, ta có bảng:
ST
T
1
2
3
4
5
6

Tên thiết bị

Pđm (kW)

Số lượng

Đèn LED RS340B
Tivi LED Sony 32 inches
Loa
Ổ cắm
Quạt trần
Chuông điện

0,04
0,07
0,03
0,03
0,065
0,025

8
1
2
5
2
1

Vậy:
Ppk t1 = 0,04.8+0,07+0,03.2+0,03.5+0,065.2+0,025.1 = 0,755 (kW)



Phịng ngủ:

Phịng ngủ 1 có diện tích là 13,8 m2 tra tài liệu “ Yêu cầu về mật độ công suất
chiếu sáng LPD” lấy trị số mật độ công suất chiếu sáng tối đa của phịng ngủ là

11 W/m2. Dự tính sử dụng đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho phịng ngủ:
Cơng suất chiếu sáng phòng ngủ 1 là:
Pcs pn1= 13,8.11= 151,8 W
Số lượng đèn cần dùng cho phòng ngủ 1 là:
12


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

n=151,8/40 = 3,8 = 4 bóng
ST
T
1
2
3
4
5

Tên thiết bị

Pđm (kW)

Số lượng

Đèn LED RS340B
Tivi LED Sony 32 inches
Loa
Điều hòa

Ổ cắm

0,04
0,07
0,03
2
0,03

4
1
2
1
4

Vậy:
Ppn t1 = 0,04.4+0,07+0,03.2+0,03.4+2= 2,41 (kW)


Phịng bếp:

Phịng bếp có diện tích là 14m2 tra tài liệu “ Yêu cầu về mật độ công suất chiếu
sáng LPD” lấy trị số mật độ công suất chiếu sáng tối đa của phịng bếp là 11
W/m2. Dự tính sử dụng đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho phịng bếp:
Cơng suất chiếu sáng phịng bếp là:
Pcs pb= 14.11= 154 W
Số lượng đèn cần dùng cho phòng bếp là:
n=154/40 = 3,85 = 4 bóng
ST
T
1

2
3
4
5

Tên thiết bị
Đèn LED RS340B
Quạt trần
Ổ cắm
Tủ lạnh
Đèn chùm

Pđm (kW)

Số lượng

0,04
0,065
0,03
0,1
0,5

4
2
4
1
1

Vậy:
Pbếp = 0,04.4+0,065.2+0,03.4+0,1+0,5 = 1,01 (kW)



Nhà WC:

Nhà WC có diện tích là 4,3 m2. Do nhà vệ sinh nên không yêu cầu cao về độ rọi.
Ta dự tính sử dụng 1 đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho mỗi phịng WC.
Cơng suất chiếu sáng tính tốn phịng WC
ST

Tên thiết bị

Pđm (kW)

Số lượng
13


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

T
1
2
3

Đèn LED RS340B
Bình nóng lạnh
Ổ cắm

GVHD: Phạm Trung Hiếu

0,04
1,5
0,03

1
1
2

PWC t1 = 0,04+1,5+0,03.2 = 1,6 KW


Gara

Gara có diện tích là 14,4 m2 tra tài liệu “ Yêu cầu về mật độ công suất chiếu
sáng LPD” lấy trị số mật độ công suất chiếu sáng tối đa của phịng bếp là 11
W/m2. Dự tính sử dụng đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho Gara
ST
T
1
2
3

Tên thiết bị
Đèn LED RS340B
Ổ cắm
Đèn báo sự cố

Pđm (kW)

Số lượng

0,04
0,03
0,04

4
4
1

Pgara= 0,04.4+0,03.4+0,04 = 0,32 KW


Vậy tổng công suất của tầng 1 là:
Pt1 = Pgara+PWC t1+Ppn t1+Pbếp+PPK = 6,1 kW

1.3.5 Phụ tải tính tốn của tầng 2


Phịng ngủ 1:

Phịng ngủ 1 có diện tích là 13,8 m2 tra tài liệu “ Yêu cầu về mật độ công suất
chiếu sáng LPD” lấy trị số mật độ cơng suất chiếu sáng tối đa của phịng ngủ là
11 W/m2. Dự tính sử dụng đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho phịng ngủ:
Cơng suất chiếu sáng phòng ngủ 1 là:
Pcs pn2=13,8.11= 151,8 W
Số lượng đèn cần dùng cho phòng ngủ 2 là:
n1 = 151,8/40 = 3,8 = 4 bóng
ST
T
1

2

Tên thiết bị

Pđm (kW)

Số lượng

Đèn LED RS340B
Tivi LED Sony 32 inches

0,04
0,07

4
1
14


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

3
4
5

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Loa
Điều hòa
Ổ cắm

0,03
2
0,03

2
1
3

Vậy:
Ppn1 t2 = 0,04.5+0,07+0,03.2+0,03.3+2= 2,38 (kW)


Phòng ngủ 2:

Phòng ngủ 2 có diện tích như phịng ngủ 1 là 12,3 m2


Số lượng đèn cần dùng cho phòng ngủ 2 là:
n2 = n1= 4 bóng
ST
T
1
2
3
4
5

Tên thiết bị

Pđm (kW)

Số lượng

Đèn LED RS340B
Tivi LED Sony 32 inches
Loa
Điều hòa
Ổ cắm

0,04
0,07
0,03
2
0,03

4
1
2
1
4

Vậy:
Ppn3 t2 = 0,04.4+0,03.2+2+0,07+0,03.4= 2,41 (kW)



Phịng thờ

Phịng thờ có diện tích là 22 m2. Ta dự tính sử dụng 2 đèn LED RS340B 40W để

chiếu sáng cho phòng thờ:
ST
T
1
2

Tên thiết bị
Đèn LED RS340B
Ổ cắm

Pđm (kW)

Số lượng

0,04
0,03

5
3

Vậy:
Ppt t2 = 0,04.5+0,03.3= 0,29 (kW)


Phòng làm việc:

15


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Phòng làm việc có diện tích là 4,3 m2 tra tài liệu “ Yêu cầu về mật độ công suất
chiếu sáng LPD” lấy trị số mật độ công suất chiếu sáng tối đa của phịng làm
việc là 12 W/m2. Dự tính sử dụng đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho
phòng làm việc:
Cơng suất chiếu sáng phịng làm việc là:
Pcs plv= 4,3.12= 51,6 W
Số lượng đèn cần dùng cho phòng làm việc là:
n = 51,6/40 = 1,29 = 2 bóng
ST
T
1
2
3
4
5

Tên thiết bị
Đèn LED RS340B
Điều hịa
Ổ cắm
Máy tính bàn
Máy in

Pđm (kW)

Số lượng

0,04
1
0,03
0,2
0,3

2
1
4
2
1

Vậy:
Pplv t2 = 0,04.2+2+0,03.4+0,2.2+0,3.2 = 1,9 (kW)


Nhà WC

Nhà có diện tích là 4,3 m2. Do nhà vệ sinh nên không yêu cầu cao về độ rọi. Ta
dự tính sử dụng 1 đèn LED RS340B 40W để chiếu sáng cho mỗi phòng WC.
Cơng suất chiếu sáng tính tốn phịng WC
ST
T
1
2
3

Tên thiết bị
Đèn LED RS340B
Bình nóng lạnh

Ổ cắm

Pđm (kW)

Số lượng

0,04
1,5
0,03

1
1
2

Vậy:
PWC t2 = 0,04.1+0,03.2+1,5 = 1,6 (kW)


Vậy tổng công suất của tầng 2 là:
Pt1 = Ppn2 t2 + PWC t2 + Ppn1 t2 + Ppt + Pplv = 8,58 kW

1.4 Xác định phụ tải của tồn bộ biệt thự:
Cơng suất tính tốn của chung cư là tổng công suất của phụ tải của các tầng
16


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

- Cơng suất tính tốn tác dụng của biệt thự là:
PTC = P1 + P2 + Pct + Psc = 15,117 kW
- Cơng suất tính tốn phản kháng của chung cư là:
QTC = PTC. Tgϕ
Với cosϕ = 0,85 ta có tgϕ = 0,62
Vậy: QTC = PTC. tgϕ = 15,117. 0,62 = 9,4 (KVAr)
- Cơng suất tính tốn tồn phần của chung cư là:
STC = )

1.5 Dự báo phụ tải điện:
Biệt thự là nơi sinh sống của hộ dân có thu nhập khá giả, do đó trong tương lai sẽ
phát triển thêm phụ tải để phục vụ nhu cầu cuộc sống ngày càng cao. Vì vậy ta phải tính
thêm phụ tải dự phòng cho phát triển.
Lấy hệ số vượt trước K = 0,2
- Cơng suất dành cho dự phịng là:
Sdp = STC.K =17,8. 0,2 = 3,56 KVA
Vậy cơng suất tính tốn tồn phần có tính đến dự phịng của biệt thự là:
STTA = PTC + jQTC + Pdp + jQdp = 21,36 KVA

CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
2.1 Giới thiệu chung
Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc cơng trình ta có thể đưa ra nhiều phương án
cung cấp điện khác nhau. Nhưng ta nhận thấy một phương án cung cấp điện
được coi là hợp lý phải thoả mãn những yêu cầu đặt ra sau đây:
- Vốn đầu tư xây dựng và phí tổn hàng năm thấp.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao.
- An toàn tiện lợi cho vận hành và sửa chữa.
17

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Khi chúng ta cung cấp điện cho một khu nhà cao tầng thì phương án cung
cấp điện bao gồm những vấn đề chính sau:
- Cấp điện áp
- Sơ đồ tuyến dây
- Vị trí đặt trạm biến áp
Đó là những vấn đề hết sức quan trọng bởi vì xác định đúng đắn và hợp lý
những vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới vận hành, khai thác và phát huy hiệu
quả của hệ thống cung cấp điện. Vì vậy để xác định được phương án cung cấp
điện hợp lý nhất ta phải khảo sát toàn bộ mặt bằng thực địa của tịa biệt thự, các
dữ liệu liên quan đến cơng việc thi công sau này. Phải đưa ra các phương án
cung cấp điện để chúng ta tiện so sánh và đưa ra một phương án tối ưu nhất để
thi công.
Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn các điều kiện sau:
- Vị trí trạm cần phải được đặt ở những nơi thuận tiện cho việc lắp đặt, vận
hành cũng như thay thế và tu sửa sau này (phải đủ khơng gian để có thể dễ dàng
thay máy biến áp, gần các đường vận chuyển ....)
- Vị trí trạm phải khơng ảnh hưởng đến giao thơng và vận chuyển vật tư
chính của xí nghiệp.
- Vị trí trạm còn cần phải thuận lợi cho việc làm mát tự nhiên (thơng gió
tốt), có khả năng phịng cháy, phịng nổ tốt đồng thời phải tránh được các bị hoá
chất hoặc các khí ăn mịn của chính phân xưởng này có thể gây ra
Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA như hình sau:

18

Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

Hình 2.1. Vị trí đặt máy biến áp.

2.2 Lựa chọn sơ đồ nối điện tối ưu
2.2.1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho biệt thự
Mạng điện biệt thự thường có các dạng sơ đồ chính sau đây:
Sơ đồ hình tia: Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực
tiếp từ các tử động lực (TĐL) hoặc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường
cáp độc lập. Kiểu sơ đồ này có độ tin cậy CCĐ cao, nhưng chi phí đầu tư lớn,
thường được dùng ở các hộ loại I và loại II.
TPP

TÐL

TÐL

TÐL

Hình 2.2.1 Sơ đồ hình tia.
Sơ đồ liên thông: Các TĐL được cấp điện từ TPP bằng các đường cáp
chính. Cùng lúc có thể cấp điện cho các TĐL khác. Ưu điểm của sơ đồ này là
tốn ít cáp chủng loại cáp cũng ít. Nó thích hợp với các biệt thự có phụ tải nhỏ,
19


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

phân bố không đồng đều. Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, thường
dùng cho các hộ loại III.
TPP

TÐL

TÐL

TÐL

TÐL

TÐL

Hình 2.2.2 Sơ đồ liên thơng
Ngồi ra cịn có nhiều các sơ đồ khác như sơ đồ mạch vịng kín, sơ đồ dẫn
sâu, sơ đồ mạch vịng kín vận hành hở…
=> Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong
phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân
xưởng.
2.2.2. Chọn phương án
Với 2 phương án này, ta chọn phương án 2 để cấp điện cho tòa biệt thự.
Ưu điểm:
-

Tốn ít dây dẫn

-

Chi phí thấp
Nhược điểm:

-

Các tầng, các phịng phụ thuộc lẫn nhau
Bảo trì, sửa chữa ta phải cắt toàn bộ hệ thống

Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho biệt thự
20


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

21


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀTHIẾT BỊ PHÂN PHỐI,
BẢO VỆ CHO TỊA NHÀ
3.1 Chọn cơng suất và số lượng máy biến áp
3.1.1. Chọn số lượng máy biến áp
Việc lựa chọn MBA dựa trên cơ sở độ tin cậy cung cấp điện. Các phụ tải
thuộc hộ tiêu thụ loại I, TBA cần đặt từ 2 MBA trở lên nối với các phân đoạn

khác nhau của thanh góp, giữa các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết.
Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ).
Ở đây, biệt thự này có cơng suất nhỏ STC = 23,136 kVA. Hơn nữa biệt thự
thường đặt tại các vùng thành phố những nơi mà được cấp điện với độ tin cậy
khá cao (Phụ tải loại II), do vậy để tiết kiệm chi phí và phù hợp với công suất
thực ta lựa chọn dùng 1 máy biến áp.
3.1.2. Chọn công suất máy biến áp
Lựa chọn máy biến áp sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm
đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho phụ tải có dự trữ một lượng cơng suất đề
phịng khi sự cố, đảm bảo độ an tồn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn
kinh tế kỹ thuật. Được tiến hành dưa trên cơng suất tính tốn tồn phần của phân
xưởng và một số tiêu chuẩn khác ít chủng loại máy, khả năng làm việc quá tải,
đồ thị phụ tải… Sau đâylà một số tiêu chuẩn chọn máy biến áp:
- Khi làm việc ở điều kiện bình thường
≥

n.khc.SđmB Stt (kVA)

(2.2)

Trong đó:
-

n: Số máy biến áp của trạm.

-

khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, lấy khc = 1.

Kiểm tra khi xảy ra sự cố máy biến áp (đối với trạm có nhiều hơn 1 máy biến

áp)
(n-1).khc.kqt.SđmB

≥

Sttsc

(2.3)

Trong đó:
22


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

-

kqt: Hệ số quá tải sự cố, lấy k qt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận
hành quá tải không quá 5 ngày đêm. Thời gian quá tải trong một ngày
đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành thì hệ số tải
khơng q 0,93.

-

Sttsc: Cơng suất tính tốn sự cố, khi sự cố MBA có thể loại bỏ một số phụ
tải khơng quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA (các phụ tải
loại III), nhờ vậy có thể giảm được vốn đầu tư và tổn thất của trạm trong
trạng thái làm việc bình thường (kVA).

-

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà máy để tạo
điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, thay
thế.

Lựa chọn
-

Số lượng máy biến áp: n = 1

-

Stt= 23,136 (kVA). Nên ta chọn máy biến áp công suất 50 kVA> Stt/khc
Lấy khc=1, vì chọn máy biến áp do Việt Nam chế tạo.
Bảng 2.3. Bảng thông số máy biến áp.
∆P0

SMBA
(kVA)

Điện áp
(kVA)

(kW)

50

10/0,4

0,12

∆PN ở
75oC
(kW)
0,65

UN%

I0%

(%)

(%)

Vốn đầu tư MBA
(106 đ)

3,8-4,5

2

94,100

(Thông tin từ website của công ty CP Thiết Bị Điện Đông Anh.
3.1.3 Thiết kế trạm biến áp cho biệt thự
a. Sơ bộ về các loại trạm biến áp:
Kết cấu của trạm biến áp phụ thuộc vào công suất của trạm, số đưêng dây
đến và số đưêng dây đi tới phụ tải , tầm quan trọng của phụ tải.

Trạm biến áp thường có các dạng kết cấu sau: trạm trọn bộ, trạm treo, trạm
bệt, trạm kớn. Cần căn cứ vào điều kiện đất đai, môi trường, mỹ quan, kinh phí
v.v… để lựa chọn kiểu trạm thớch hợp cho từng cơng trình, từng đối tượng
khách hàng.
* Trạm trọn bộ: Là trạm đã chế tạo, lắp đặt sẵn toàn bộ các phần tử của
trạm (biến áp, thiết bị trung áp, hạ áp), tất cả được đặt trong một container lớn,
23


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

có ngăn chia thành 3 khoang (khoang biến áp, khoang hạ áp, khoang trung áp).
Trạm trọn bộ an toàn, chắc chắn, gọn nhẹ, thiết bị cao áp được cách điện bằng
SF6 khơng cần bảo trì. Trạm này thích hợp cho khách hàng có vốn đầu tư cao,
điều kiện đất đai chật hẹp, yêu cầu cao về mỹ quan (như các đại sứ quán, khách
sạn sang trọng, khu văn phòng đại diện, nhà khách chính phủ.)
* Trạm treo: Là kiểu trạm mà toàn bộ các thiết bị máy biến áp, trung áp, hạ
áp đặt toàn bộ trên cột. Riêng tủ hạ áp có thể đặt trên cột hoặc đặt trong buồng
phân phối xây dưới đất, tuỳ theo điều kiện đất đai và yêu cầu của khách hàng.
Trạm loại này có ưu điểm tiết kiệm đất đai nên thường được dựng cho các trạm
công cộng đô thị, cơ quan.
* Trạm bệt (trạm cột): Là kiểu trạm được dựng phổ biến ở nông thôn hoặc
cơ quan, những nơi điều kiện đất đai cho phép. Với loại trạm này các thiết bị
trung áp, đặt trên cột, máy biến áp đặt trên bệ xi măng dưới đất, tủ phân phối hạ
áp đặt trong nhà mái bằng. Xung quanh trạm xây tưêng cao 2m, có cửa sắt khóa
chắc chắn. Phải làm cửa thơng gió phía trong có đặt lưới mắt cáo để đề phòng
chim, chuột, rắn.
* Trạm lớn (trạm trong nhà, trạm xây): Được dựng ở những nơi cần an

tồn, những nơi nhiều khói bụi, hóa chất ăn mịn v.v... Trạm thường được bố trí
thành 3 phịng: Phòng trung áp đặt các thiết bị trung áp, phòng máy biến áp và
phòng hạ áp đặt các thiết bị phân phối hạ áp, nhưng cũng có thể có 2 phịng:
Trong đó, máy biến áp và thiết bị trung áp đặt chung một phịng có lưới ngăn
cách. Với trạm có 2 máy biến áp có thể bố trí 3 hoặc 4 phịng, với trạm này cần
có hố dầu sự cố, cần đặt cửa thơng gió cho phịng máy và các phịng trung áp, hạ
áp, của thơng gió phải có lưới chắn đề phòng chim, chuột.
b. Chọn kiểu trạm biến áp:
Trong điều kiện mặt bằng cho phép của biệt thự, để đảm bảo mỹ quan và
kinh tế ta chọn kiểu trạm biến áp kiểu treo, có các thiết bị máy trung áp, máy
biến áp, máy hạ áp đặt trên cộ
24


Thiết kế hệ thống cung cấp điện

GVHD: Phạm Trung Hiếu

3.2 Chọn thiết bị phân phối
3.2.1 Chọn cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối:
Theo đường hạ áp 0,4 kV từ trạm biến áp ta chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ như
sau:
Lựa chọn Aptomat bảo vệ:
Uđm A ≥ Uđm LĐ
Iđm A ≥ ITT
ICđm A ≥ INM
Trong đó:

Uđm A : Điện áp định mức của aptomat (V).
Uđm LĐ : Điện áp định mức của lưới điện (V).

Iđm A : Dòng điện định mức của aptomat.
ICđm A : Dòng cắt định mức của aptomat (kA).
INM

: Dòng điện ngắn mạch (kA).

ITT

:Dòng điện tính tốn.

Theo mạch ngun lý, đường dây và các phụ tải được bảo vệ bằng Aptomat, ta
chọn tiết diện dây theo điều kiện:
Icp
Với + Ikđ nhiệt = 1,25.Iđm A : Dòng khởi động của bộ phận cắt mạch điện bằng nhiệt.
+ 1,5 :

Hệ số cắt quá tải của Aptomat.

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng
Ta có:
Itt= = = 17,56 (A)

Chọn aptomat ABE33b – 20A có thơng số:
−
−
−
−

Số cực: 3
Điện áp định mức

: Uđm A =380 (V) = Uđm LĐ
Dòng điện định mức : Iđm A = 20 (A) > Itt = 17,56 (A)
Dòng điện lớn nhất : Imax A = 2,5 ( kA)
Icp = = 16,67 (A).
25