cung cấp điện khu chung cư

Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
LỜI NÓI ĐẦU
********
Điện năng là nguồn năng lượng đặc biệt quan trọng và rất cần thiết cho
mọi quốc gia trên thế giới. Tại Việt Nam việc phát triển nguồn năng lượng này
cũng đang được chú trọng để có thể bắt kịp với tốc độ phát triển kinh tế của đất
nước trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Cùng với sự phát triển của
nền kinh tế quốc dân, nhu cầu về điện năng không ngừng gia tăng, thêm vào đó
việc áp dụng các quy trình công nghệ tiên tiến trong nhiều lĩnh vực sản xuất
khác nhau, dẫn đến sự ra đời của hàng loạt thiết bị và máy móc hiện đại đòi hỏi
yêu cầu về chất lượng, độ tin cậy và an toàn cung cấp điện …hết sức nghiêm
ngặt. Điều đó đòi hỏi hệ thống điện phải được thiết kế hoàn hảo, đảm bảo cung
cấp điện đầy đủ, chất lượng và tin cậy cho các hộ dùng điện ở mức cao nhất.
Xuất phát từ các yêu cầu trên cùng với kiến thức đã được học em nhận đồ
án môn học Cung Cấp Điện với đề tài :THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO
MỘT CHUNG CƯ CAO TẦNG
Đây là một đề tài đặc biệt vì đó đang là vấn đề được dư luận hết sức quan
tâm.Với nhu cầu về chung cư hiện nay ngày càng cao thì việc xây dựng khu
chung cư phải đi kèm với việc cung cấp điện tốt nhất.
Trong quá trình làm đồ án vừa qua, với sự nỗ lực của bản thân, cùng với
sự chỉ bảo tận tình của thầy TRẦN QUANG KHÁNH, em đã hoàn thành bản đồ
án môn học. Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế bên cạnh vốn
kinh nghiệm tích lũy ít ỏi, nên bản đồ án khó tránh khỏi thiếu sót. Do đó em
mong được sự nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án và kiến thức bản
thân em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TRẦN QUANG KHÁNH, là người trực
tiếp hướng dẫn giúp em hoàn thành bản đồ án này, các thầy cô trong khoa điện
nói riêng và các thầy cô trong trường Đại Học Điện Lực nói chung.
Sinh viên
Phạm Ngọc Tùng
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 1-

Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
ĐỒ ÁN 3
THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ
CAO TẦNG
***********************
Đề bài:
Thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cư thuộc khu vực nội thành của
một thành phố lớn.Chung cư có N tầng. Mỗi tầng có n
h
căn hộ, công suất trung
bình tiêu thụ mỗi hộ với diện tích 70m
2
là p
0
, kW/hộ. Chiều cao trung bình của
mỗi tầng là H, m.Chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng 5 lần chiều cao
của tòa nhà, suất công suất chiếu sáng là p
ocs2
=0,03 kW/m.Nguồn điện có công
suất vô cùng lớn, khoảng cách từ nguồn đấu điện đến tường của tòa nhà là L,
mét.Toàn bộ chung cư có n
tm
thang máy gồm 2 loại nhỏ và lớn với hệ số tiếp
điện trung bình là ε=0,6 ; hệ số cosφ=0,65.Thời gian sử dụng công suất cực đại
T
max
,h/năm.Hệ thống máy bơm bao gồm:Bơm sinh hoạt, Bơm thoát nước, Bơm
cứu hỏa, Bơm bể bơi
Thời gian mất điện trung bình trong năm là t
f

=24 h; Suất thiệt hại do mất
điện là: g
th
=4500đ; Chu kỳ thiết kế là 7 năm; Phụ tải gia tăng theo hàm tuyến
tính: P
t
=P
0
.[1+α.(t-t
0
)] với suất tăng trung bình hằng năm là α=4,5%
Hệ số chiết khấu i=0,1; Giá thành tổn thất điện năng:
c
∆
=1000đ/kWh;Giá mua
điện g
m
=500 đ/kWh; Giá bán điện trung bình g
b
=860đ/kWh.
Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay thiết kế cung cấp điện
Số
tầng
N
Số hộ /tầng, n
h
ứng với diện
tích m
2
/hộ

Số lượng,
công suất
thang máy
(kW)
Số lượng,công suất máy bơm
(kW)
H
(m)
T
max
(h)
L
(m)
70 100 120 Nhỏ Lớn Cấp nước sinh hoạt Thoát
nước
Bể
bơi
Cứu
hỏa
16 4 2 2 3x8 3x20 2x40+3x5,6+7x1,2 4x4,8 4x10 30+25 4,0 4600 115
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 2-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI
**********************
Phụ tải của các chung cư bao gồm 2 thành phần cơ bản là phụ tải sinh
hoạt (bao gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực.Phụ tải sinh hoạt thường
chiếm tỷ lệ phần lớn hơn so với phụ tải động lực.
Theo bảng số liệu thiết kế trên ta có:
- Tổng số hộ trên 1 tầng là: n

h.t
=4+2+2=8 (hộ)
- Tổng số căn hộ trong chung cư là: N
hộ
=N.n
h.t
=16.8=128 (hộ)
Ứng với nội thành thành phố rất lớn, suất tiêu thụ trung bình của hộ gia
đình sử dụng bếp gas là:
P
0
= 1, 83 kW/hộ
Ta có bảng suất phụ tải sinh hoạt của thành phố
Loại thành phố
Chỉ tiêu
m
2
/hộ
Suất phụ tải kW/hộ
Có bếp gas Có sử dụng bếp điện
Trung
bình
Trong đó
Trung
bình
Trong đó
Nội
thành
Ngoại
thành

Nội
thành
Ngoại
thành
Rất lớn 70 1,25 1,83 1,10 1,82 2,53 1,66
1.1 Xác định phụ tải sinh hoạt của tòa nhà chung cư
Trước hết cần xác định mô hình dự báo phụ tải: Coi năm cơ sở là năm hiện
tại t
0
= 0, áp dụng mô hình dạng:
P
t
=P
0
.[1+
α
(t-t
0
)]
Trong đó:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 3-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
P
0
-phụ tải năm cơ sở t
0
;

α
-suất tăng phụ tải trung bình hàng năm,

0,045α =
;
Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở mỗi năm của chu kỳ thiết kế được tính như
Stt P
0
α
T P
0-i
1 1,83 0,045 1 1,885
2 1,83 0,045 2 1,940
3 1,83 0,045 3 1,995
4 1,83 0,045 4 2,050
5 1,83 0,045 5 2,105
6 1,83 0,045 6 2,159
7 1,83 0,045 7 2,214
Bảng: Suất tăng phụ tải hằng năm
Phụ thuộc vào mức độ trang bị các thiết bị gia dụng, phụ tải của các căn
hộ được phân thành các loại: loại có trang bị cao, loại trung bình và loại trang bị
thấp. Tuy nhiên, do thành phần phụ tải điện dùng trong nấu bếp thường chiếm tỷ
trong lớn trong cơ cấu phụ tải hộ gia đình, nên để tiện cho việc tính toán phụ tải,
người ta phân biệt các căn hộ chủ yếu theo sự trang bị ở nhà bếp. Dưới góc độ
này có thể phân loại căn hộ: dùng bếp nấu bằng điện, dùng bếp nấu bằng gas và
dùng bếp hỗn hợp (vừa dùng gas vừa dùng điện).
 Phụ tải sinh hoạt trong chung cư được xác định theo biểu thức:

. . . .
1
N
P k k P n k
sh cc dt o i hi

i
=
∑
=

( )
. . . . . .
1 1 2 2 3 3
k k P n k n k n k
cc dt o h h h
= + +
Trong đó:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 4-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

k
cc
Là hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng
5%, tức là
1,05k
cc
=
)

k
dt
Là hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1.pl
P
0
Là suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ, xác định theo bảng 10.pl

P
0
= 1, 83 kW/hộ: suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas
N- Số căn hộ có cùng diện tích

n
i
Là số lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau)
1
n
Là số căn hộ 70 m
2
là n
1
=16.4 = 64 hộ;
n
2
Là số căn hộ 100 m
2
là n
2
= 16.2 = 32 hộ;
n
3
Là số căn hộ 120 m
2
là n
3
=16.2 = 32 hộ;

k
hi
Hệ số hiệu chỉnh đối với căn hộ loại i có diện tích trên giá trị tiêu
chuẩn F
tc
tăng thêm (tăng thêm 1% cho mỗi m
2
quá tiêu chuẩn):

( )
1 .0,01k F F
hi i tc
= + −
Trong đó: F
i
- diện tích căn hộ loại i, m
2
;
Diện tích tiêu chuẩn: F
tc
= 70 m
2
Tìm hệ số k
đt
:
Vì số hộ gia đình là
64 32 32 128n
i
Σ = + + =
hộ.

Dựa vào bảng 1.pl thì số hộ là 128 hộ không có trong bảng số liệu trên.Từ
đây ta phải sử dụng phương pháp nội suy để tìm hệ số đồng thời k
đt
=0, 3244
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 5-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Với diện tích tiêu chuẩn 70mm
2
thì
1
1
k
h
=

( )
1 100 70 .0,01 1,3
2
k
h
= + − =

( )
1 120 70 .0,01 1,5
3
k
h
= + − =
Vậy phụ tải sinh hoạt trong chung cư được xác định theo biểu thức:

( )
( ) ( )
. . . . . .
1 1 2 2 3 3
1,05.0,3244.1,83. 64.1 32.1,3 32.1,5 95,744
P k k P n k n k n k
sh cc dt o h h h
kW
= + +
= + + ≈
Số hộ trên 1 tầng là: N
1
= 4+2+2=8 hộ nên k
đt
=0,502
 Tính toán riêng cho mỗi tầng:
Công suất tác dụng tính toán của mỗi tầng là:

1
. . . .
tan
1
N
P k k P n k
g cc dt o i hi
i
=
∑
=

( ) ( )
1,05.0,502.1,83. 4.1 2.1,3 2.1,5 9,26 kW= + + ≈
Với hộ gia đình dùng bếp gas thì hệ số công suất cosφ=0, 96 và tgφ=0, 29
Vậy công suất phản kháng tính toán cho mỗi tầng là:

( )
. 9,26.0,29 2,685
tan tan
Q P tg kVAr
g g
ϕ
= = ≈
1.2 Xác định phụ tải động lực
Phụ tải động lực trong các khu nhà chung cư bao gồm phụ tải của các thiết
bị dịch vụ và vệ sinh kỹ thuật như thang máy, máy bơm nước, máy quạt, thông
thoáng….Phụ tải tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cư được xác
định theo biểu thức:

( )
.
.
P k P P
dl nc dl tm vs kt
Σ
= +
−
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 6-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Trong đó:

P
dl
Là công suất tính toán của phụ tải động lực, kW

.
k
nc dl
Là hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0, 9

P
tm
Σ
Là công suất tính toán của các thang máy

P
vs kt−
Là công suất tính toán của thiết bị vệ sinh - kỹ thuật
a) Xét với thang máy
- Công suất tính toán của thang máy là:

.
1
n
P k P
tm nc tm tmi
i
Σ
=
∑
−

=
Trong đó: n là số lượng thang máy

k
nc tm−
Là hệ số nhu cầu của thang máy xác định theo bảng 2.pl
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:

.
.
P P
tm dm tm
ε
=
Trong đó:

.
P
dm tm
Là công suất định mức của động cơ thang máy, kW;

ε
Là hệ số tiếp điện của thang máy (chọn
ε
= 0, 6);
Áp dụng vào thiết kế chung cư cụ thể ta có:
Chung cư có 3 thang máy nhỏ và 3thang máy lớn.Công suất định mức tương
ứng của các thang máy là: 3x8 và 3x20
Công suất tính toán đổi về chế độ làm việc dài hạn là:

Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 7-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
+ Thang máy nhỏ:
( )
8. 0,6 6,197
1 2 3
P P P kW
tm tm tm
= = = ≈
+ Thang máy lớn:
( )
20. 0,6 15,492
4 5 6
P P P kW
tm tm tm
= = = ≈
Theo bảng 2.pl về hệ số nhu cầu thang máy thì trong thiết kế này có 16 tầng
và 6 thang máy nên hệ số k
nc-tm
=0,75
Công suất tính toán của thang máy:
( ) ( )
. 0,75. 3.6,197 3.15, 492 48,8
1
n
P k P kW
tm nc tm tmi
i
Σ
= = + ≈

∑
−
=
Theo bảng 10.pl thì:
os 0,65c
tm
ϕ
=


1,17tg
tm
ϕ
=
b) Xét với trạm bơm
Công suất tính toán của trạm bơm là:

.
1
n
b
P k P
bom nc bomi
i
=
∑
=
Trong đó:

k

nc
Là hệ số nhu cầu của thiết bị vệ sinh-kỹ thuật (bơm)

n
b
Là tổng số lượng bơm sử dụng

P
bomi
Là công suất của bơm thứ i
Bảng số liệu kỹ thuật bơm:
STT Chức năng Số lượng Công suất (kW) Tổng
1 Cấp nước sinh 2 40 105,2
3 5,6
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 8-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
hoạt
7 1,2
2 Thoát nước 4 4,8 19,2
3 Bể bơi 4 10 40
4 Cứu hỏa 1 30
55
1 25
Tổng 22
Trong thiết kế này thì tổng số máy bơm là 22 máy và chia làm 4 nhóm như
bảng trên.Ta tính toán cho từng nhóm riêng:
- Nhóm 1: Nhóm cấp nước sinh hoạt:
Tổng số máy bơm trong nhóm 1 là: n
b1
=2+3+7=12 máy

Nên hệ số k
nc1
=0, 66
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 1 là:

( )
0,66.105,2 69,432
1
P kW
bom
= =
( )
. 69,432.0,75 52,074
1 1
Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
- Nhóm 2: Nhóm thoát nước:
Tổng số máy bơm trong nhóm 2 là: n
b2
=4 máy
Nên hệ số k
nc2
=0, 85
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 2 là:

( )
0,85.19,2 16,32
2

P kW
bom
= =
( )
. 16,32.0,75 12,24
2 2
Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
- Nhóm 3: Nhóm bể bơi:
Tổng số máy bơm sử dụng trong nhóm 3 là: n
b3
=4 máy
Nên hệ số k
nc3
=0, 85
Công suất tính toán của trạm bơm nhón 3 là:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 9-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

( )
0,85.40 34
3
P kW
bom
= =

( )
. 34.0,75 25,5

3 3
Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
- Nhóm 4: Nhóm cứu hỏa:
Tổng số máy bơm sử dụng trong nhóm 4 là: n
b4
=2 máy
Nên hệ số k
nc4
=1
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 4 là:

( )
1.55 55
4
P kW
bom
= =
( )
. 55.0,75 41,25
4 4
Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
Tổng hợp kết quả tính toán ta có:
Nhóm P
bơmi

, kW
Cấp nước sinh
hoạt
69,432
Thoát nước 16,32
Bể bơi 34
Cứu hỏa 55
Tổng 174,752
Vậy với 4 nhóm máy bơm thì k
nc
=0, 8 (Theo bảng 4.pl)
Công suất tính toán của toàn trạm bơm là:

( )
0,8.174,752 139,802P kW
bom
= ≈

Theo bảng 10.pl thì
os 0,8c
bom
ϕ
=


0,75tg
bom
ϕ
=
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 10-

Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

( )
. 139,802.0,75 104,852Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
c) Tính toán công suất cho phụ tải động lực
Công suất tính toán cho phụ tải động lực là:

( )
( ) ( )
. 0,9. 48,8 139,802 169,742
.
P k P P kW
dl nc dl tm bom
Σ
= + = + ≈
Hệ số công suất của phụ tải động lực là:

. os . os
48,8.0,65 139,802.0,8
os 0,76
48,8 139,802
P c P c
tm tm bom bom
c
dl
P P
tm bom

ϕ ϕ
ϕ
Σ
+
+
= = ≈
Σ
+
+
1.3 Xác định phụ tải chiếu sáng
Chiếu sáng trong chung cư:
+ Trong nhà (1)
+ Ngoài trời (2)
Chiếu sáng trong nhà đã được tính toán gộp vào phần tính toán phụ tải
sinh hoạt, đã có nhân với hệ số k
cc
(lấy bằng 5% tổng công suất sinh hoạt).
Chiếu sáng bên ngoài: Tính toán theo mật độ chiều dài (phụ thuộc vào
chiều dài chung quanh căn hộ); bồn hoa… quy về diện tích một con đường để
tính.
Chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng 5 lần chiều cao của tòa nhà,
suất công suất chiếu sáng là p
ocs2
=0, 03 kW/m.

.
ocs2
P P l
cs
=

Trong đó:

( )
0,03 /
ocs2
P kW m=

l
Là tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời là:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 11-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

( )
5. . 5.16.4 320l n H m= = =
Công suất cần cho chiếu sáng là:

( )
0,03.320 9,6P kW
cs
= =
1.4 Tổng hợp phụ tải
Như vậy, phụ tải của chung cư được phân thành 3 nhóm: nhóm phụ tải sinh
hoạt xác định theo phương pháp hệ số đồng thời; phụ tải của nhóm động lực 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:
Ta có tổng công suất tính toán của toàn bộ phụ tải là:

.P k P
tt nc tti

Σ
= Σ
Trong đó: K
nc
. Hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm phụ tải (tra bảng 4.pl)
Ứng với n=3 nhóm thì k
nc
=0, 85
Nhóm Sinh hoạt (kW) Động lực (kW) Chiếu sáng (kW)
P
tt
(kW) 95,744 169,742 9,6
Công suất tác dụng của toàn phụ tải là:

( ) ( )
0,85. 95,744 169,742 9,6 233,823P kW
tt
Σ
= + + ≈
Hệ số công suất của tòa nhà là:

. os . os . os
os =
P c P c P c
sh sh dl dl cs cs
c
P P P
sh dl cs
ϕ ϕ ϕ
ϕ

+ +
+ +

95,744.0,96 169,742.0,76 9,6.1
0,835
95,744 169,742 9,6
+ +
= ≈
+ +
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 12-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Công suất toàn phần của tòa nhà là:
( )
233,823
280,028
os 0,835
P
tt
S kVA
tt
c
ϕ
Σ
Σ
= = ≈
Công suất phản kháng của tòa nhà là:

( )
. 233,823.0,659 154,089Q P tg kVAr
tt tt

ϕ
Σ Σ
= = ≈
CHƯƠNG II
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN
**************
Để tăng độ tin cậy của mạng điện sơ đồ được bố trí hai 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 hai đường dây mà không làm giảm chất lượng điện
trên đầu vào của các hộ tiêu thụ; các mạng điện sinh hoạt, chiếu sáng và thang
máy được xây dựng độc lập với nhau.Mạch chiếu sáng trang bị hệ thống tự
động đóng ngắt theo chương trình xác định
2.1 Lựa chọn vị trí đặt trạm biến áp
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
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 13-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

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 phương án
Tính toán lựa chọn so sánh 2 phương án:
Phương án 1- Hai trục đứng cấp điện cho các căn hộ qua các tầng
Phương án 2- Chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng
a) Phương án 1
- Sơ đồ mạng điện bên ngoài trời
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
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,
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 14-

Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
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.
- Sơ đồ mạng điện bên 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
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 15-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Sơ đồ tia
(Sơ đồ hai trục đứng cung cấp điệncho các căn hộ qua tầng)
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 16-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
b) Phương án 2
Sơ đồ mạng điện bên ngoài
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
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 17-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Sơ đồ trục đứng cung cấp
điện căn hộ qua tầng
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 18-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
CHƯƠNG III

CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN
TIẾT DIỆN DÂY DẪN
********************
3.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp
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 g
th
= 4500đ/kWh;
Tổng công suất tính toán của toàn chung cư không kể đến tổn thất là:

( )
280,028S kVA
tt
Σ
=
Căn cứ kết quả tính toán phụ tải S
tt
ta chọn công suất MBA 22/0,4kV như sau :
PA1: dùng 2 máy biến áp 2x180 kVA
PA2: dùng 1 máy biến áp 315 kVA
Các tham số của máy biến áp do ABB sản xuất tra sổ tay thiết kế, được
thể hiện trong bảng sau (tra bảng 10.pl ) [ tài liệu 2 ] :

S
BA ,
kVA ∆P
0,
kW ∆P
k
,kW Vốn đầu tư, 10
6
VNĐ
2x180 0,5 2,95 152,7
315 0,72 4,85 106,9
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 19-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Dưới góc độ kỹ thuật, các phương án không ngang nhau về độ tin cậy cung
cấp điện: Đối với phương án 1, khi có sự cố ở một trong hai máy biến áp, máy
còn lại sẽ phải gánh một 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:
Trước hết ta 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:

4600
ax
0,525 0,75
8760 8760
P T
tb m
k

dk
P
M
= = = ≈ <
Như vậy máy biến áp có khả năng chịu được quá tải 40% trong thời gian
xảy ra sự cố
Trước hết xác định phụ tải tính toán của toàn chung cư qua các năm theo
biểu thức:

i
i
P
S
cos
=
ϕ
Trong đó:
. . . .
is
1
N
P P P P P k k n k P p
i h dl cs oi cc dt i ni dl cs
i
= + + = + +
∑
=
Tính toán cho năm thứ nhất t=1

( ) ( )

1,885.1,05.0,3244. 1.64 1,3.32 1,5.32 169,742 9,6 277,964
1
P kW= + + + + ≈

( )
277,964
1
332,891
1
os 0,835
P
S kVA
c
ϕ
= = ≈
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:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 20-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

( )
1
1,4. 332,891 1,4.180 80,891
1
S S S kVA
th dmBA
= − = − =
Thiệt hại do mất điện là:

1 6

. os . . 80,891.0,835.24.4500 7, 295.10
1
Y S c t g
th f th
ϕ
= = ≈
(đ)
Trong đó: t
f
=24h – thời gian mất điện trung bình trong năm
Xác định tổn thất điện năng trong các máy biến áp:

2
1
. . . .
1 1
P
S
k
A n P t
o
n S
dmBA
τ
 
∆
 ÷
∆ = ∆ +
−
 ÷

 
Trong đó: t=8760h
ΔP
0
=0, 5 kW, ΔP
k
=2, 95 kW

( ) ( )
( )
2
4 4
0,124 10 . .8760 0,124 10 .4600 .8760 2988
ax
T h
m
τ
− −
= + = + ≈
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp:

( )
2
2,95 332,891
2.0,5.8760 .2988. 23834,11
1 1
2 180
A kWh
 
∆ = + ≈

 ÷
−
 
Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất:

6
. 1000.23834,11 23,834.10
1 1 1
C c A= ∆ = ≈
∆ −
(đ/ năm)
Tổng chi phí ở năm thứ nhất:

( )
6 6
7,295 23,834 .10 31,129.10
1 1 1
C Y C
Σ
= + = + =
(đ)
Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 21-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh

. min
1
T
t
PVC C

t
t
β
Σ
= →
∑
=
Trong đó:

1 1
0,91
1 1 0,1i
β
= = ≈
+ +

6 6
. 31,129.10 .0,91 28,327.10
t
C
t
β
Σ
= ≈
(đ)
Tính toán tương tự cho các năm và cho các phương án ta có bảng tổng kết
 Phương án 1: Dùng 2 máy biến áp 2x180 kVA
S
T
T

P
i
(kW) S
i
(kVA)
S
th
(kVA)
Y
i
(10
6
đ)
ΔA
(kWh)
C
i
(10
6
đ)
C
∑
(10
6
đ)
t
β
.
t
C

β
Σ
1 277.964 332.891 80.891 7.295 23834.111 23.834 31.129 0.91 28.327
2 280.841 336.337 84.337 7.606 24147.813 24.148 31.754 0.828 26.292
3 283.719 339.783 87.783 7.916 24464.745 24.465 32.381 0.754 24.415
4 286.596 343.229 91.229 8.227 24784.908 24.785 33.012 0.686 22.646
5 289.474 346.675 94.675 8.538 25108.302 25.108 33.646 0.624 20.995
6 292.299 350.059 98.059 8.843 25429.021 25.429 34.272 0.568 19.466
7 295.177 353.505 101.505 9.154 25758.818 25.759 34.913 0.517 18.05
57.579 173527.718 173.53 231.107 4.887 160.19
 Phương án 2: Dùng 1 máy biến áp
S
T
T
P
i
(kW) S
i
(kVA)
S
th
(kVA Y
i
(10
6
đ)
ΔA
(kWh)
C
i

(10
6
đ)
C
∑
(10
6
đ)
t
β
.
t
C
β
Σ
1 277.964 332.891 332.891 30.02 22491.925 22.492 52.512 0.91 47.786
2 280.841 336.337 336.337 30.331 13784.592 13.785 44.116 0.828 36.528
3 283.719 339.783 339.783 30.642 13888.08 13.888 44.53 0.754 33.576
4 286.596 343.229 343.229 30.952 13992.623 13.993 44.945 0.686 30.832
5 289.474 346.675 346.675 31.263 14098.221 14.098 45.361 0.624 28.305
6 292.299 350.059 350.059 31.568 14202.946 14.203 45.771 0.568 25.998
7 295.177 353.505 353.505 31.879 14310.634 14.311 46.19 0.517 23.88
216.655 106769.021 106.77 323.425 4.887 226.91
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 22-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Kết quả tổng hợp so sánh của 2 phương án chọn máy biến áp
Tham số Phương án 1(2x180kVA) Phương án 2(1x315kVA)
Vốn đầu tư V,10
6
đ 152,7 106,9

ΔA, kWh 173527.718 106769.021
Thiệt hại Y, 10
6
đ 57.579 216.655
PVC, 10
6
đ 160.19 226.91
Từ kết quả tính toán ở bảng 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 loại TM.180/22
3.2 Chọn tiết diện dây dẫn
Để tăng độ tin cậy của mạng điện sơ đồ được bố trí 2 đường dây hỗ trợ dự
phòng cho nhau được tính toán để mỗi đường dây có thể mang tải an toàn khi có
sự cố ở một trong 2 đường dây mà không làm giảm chất lượng điện trên đầu
vào của các hộ tiêu thụ.Các mạch điện sinh hoạt, chiếu sáng và thang máy được
xây dựng độc lập với nhau. Mạch chiếu sáng có trang bị hệ thống tự động đóng
ngắt theo chương trình xác định
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 l
1
= 30 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:

2%
1
U
cp
∆ =
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 23-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
- Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng:
1,25%
2
U
cp
∆ =
- Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình:
1,25%
3
U
cp
∆ =
Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện
2
54m.mm /γ = Ω
Sơ bộ chọn x
0
=0, 1 Ω/km, xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng

. .
154,089.0,1.30
1
% .100% 0,32%

1
2 2
0,38
Q x l
o
U
x
U
dm
Σ
∆ = = ≈
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng

% % % 2 0,32 1,68%
1 1 1
U U U
r cp x
∆ = ∆ −∆ = − =
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được
xác định theo biểu thức:

( )
5
5
. .10
233,823.30.10
2
1
53,55
1

2 2
. %. 54.1,68.380
1
P l
F mm
U U
r dm
γ
Σ
= = ≈
∆
Ta chọn cáp XLPE -70 vỏ PVC (Nhật chế tạo) có F
tc
=70mm
2
và
r
01
= 0, 29 Ω/km và x
01
=0,06Ω/km
Hao tổn điện áp thực tế:
. .
233,823.0,29 154,089.0,06
01 01
% . .100% .30.100% 1,6% 2%
1 1
2 2
380
P r Q x

U l
U
dm
+
+
Σ Σ
∆ = = ≈ <
Như vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp
2. Chọn dây dẫn từ nguồn đấu điện vào trạm biến áp
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 24-
Đồ án cung cấp điện TS: Trần Quang Khánh
Tiết diện dây dẫn cao áp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế.Căn cứ
vào số liệu ban đầu T
max
=4600h ứng với dây nhôm theo bảng 9.pl.BT ta tìm
được
j
kt
= 1,1A/mm
2
.
Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định
I =
U.3
S
=
280,028
3.22
= 7, 349A.
Tiết diện dây dẫn cần thiết

F =
kt
j
I
=
7,349
1,1
= 6, 68 mm
2
Đối với đường dây cao áp tiết diện tối thiểu không nhỏ hơn 35 mm
2
do đó
ta chọn dây AC-35 nối từ nguồn đấu điện vào trạm biến áp.
3. Chọn dây dẫn đến các tầng
Có thể thực hiện theo 2 phương án:
- Phương án 1: hai trục đứng cấp điện cho các hộ
- Phương án 2: Chọn một tuyến dây dọc chung cho tất cả các tầng
a) Phương án 1:
Tính toán cho tầng cao nhất là tầng 16:
Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 16 là:

( )
4.16 64
2
l m
= =
Công suất phản kháng của từng tầng: Q
tầng
= 2,685 kVAr;
Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp:

. .
2,685.0,1.64
tan 0 2
% .100% 0,012%
2
2 2
380
Q x l
g
U
x
U
dm
∆ = = ≈
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Phạm Ngọc Tùng Lớp: - 25-