THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO TẦNG

LỜI NÓI ĐẦU
………o0o………
Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước, nghành công nghiệp điện
luôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng. Ngày nay điện năng trở thành dạng năng
lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực. Khi xây dựng một khu
công nghiệp mới, một nhà máy mới, một khu dân cư mới thì việc đầu tiên phải
tính đến là xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất
và sinh hoạt cho khu vực đó.
Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá, nghành công nghiệp nước
ta đang ngày một khởi sắc, các tòa nhà chung cư và cao tầng không ngừng được
xây dựng. Gắn liền với các công trình đó là hệ thống cung cấp điện được thiết kế
và xây dựng.
Xuất phát từ các yêu cầu trên cùng với kiến thức đã được học em được
phân công làm đồ án môn học Cung Cấp Điện với đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP
ĐIỆN CHO MỘT CHUNG CƯ CAO TẦNG.
Trong quá trình hoàn thành đồ án, 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.
Hà Nội, tháng 5 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Sỹ Tùng
3
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
ĐỒ ÁN 3

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG
***********************
Đề bài:
Thiết kế cung cấp điện cho một khu chungcư 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
0sh
, 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 điểm 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:
TT Loại bơm Cosφ
1 Sinh hoạt 0,70
2 Thoát nước 0,78
3 Bể bơi 0,75
4 Cứu hỏa 0,75
Thời gian mất điện trung bình trong năm là t

f
= 24 h; Suất thiệt hại do mất điện là:
g
th
= 5500đ; 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%. P
0
là công suất tính toán năm hiện tại t
0
. Chu kỳ
thiết kế là 7 năm. 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.
Bảng số liệu thiết kế cung cấp điện chung cư cao tầng:
Số
tần
g

N
Số hộ /tầng, n
h
ứng với diện
tích m
2
/hộ
Số lượng,
công suất
thang
máy
Số lượng,công suất máy bơm
(kW)
H
(m)
T
M
(h)
L
(m)
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
4
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
(kW)
70
10
0
12
0

Nh
ỏ
Lớn
Cấp nước
sinh hoạt
Thoát
nước
Bể
bơi
Cứu
hỏa
12 2 4 2 7,5 16
2x16+4x5,
6
2x7,5 2x4,5 16 3,8
428
0
87
Nhiệm vụ thiết kế:
I. Thuyết minh
1. Tính toán nhu cầu phụ tải
1.1 Phụ tải sinh hoạt
1.2 Phụ tải động lực
1.3 Phụ tải chiếu sáng
1.4 Tổng hợp phụ tải
2. Xác định sơ đồ cung cấp điện
2.1. Chọn vị trí đặt máy biến áp
2.2. Lựa chọn phương án (so sánh ít nhất 2 phương án):
- Sơ đồ mạng điện bên ngoài
- Sơ đồ mạng điện trong nhà

3. 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
3.2 Chọn tiết diện dây dẫn
4. Chọn thiết bị điện
4.1 Tính toán ngắn mạch
4.2 Chọn thiết bị của trạm biến áp
4.3 Chọn thiết bị của các tủ phân phối (thiết bị điều khiển, bào vệ và đo lường…)
4.4 Kiểm tra chế độ khởi động của các động cơ
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
5
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
5. Tính toán chế độ mạng điện
5.1 Tổn thất điện áp
5.2 Tổn thất công suất
5.3 Tổn thất điện năng
6. Thiết kế mạng điện một căn hộ
6.1 Sơ đồ bố trí thiết bị gia dụng
6.2 Chọn thiết bị của mạng điện căn hộ
7. Tính toán nối đất
8. Hạch toán công trình
9. Phân tích kinh tế - tài chính
II. Bản vẽ
1. Sơ đồ mặt bằng chung cư với các vị trí tủ phân phối, sơ đồ mạng điện bên
ngoài gồm cả phương án so sánh;
2. Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho tòa nhà chung cư với đầy đủ kí hiệu,
mã thiết bị;
3. Sơ đồ trạm biến áp gồm: Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cát trạm biến
áp, sơ đồ nối đất;
4. Sơ đồ mạng điện một căn hộ gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ bố trí thiết bị và dây

dẫn;
5. Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án; tính toán
ngắn mạch và chọn thiết bị; hạch toán công trình.
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
6
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
1 I - THUYẾT MINH
CHƯƠNG 1
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
=2+4+2=8 (hộ)
- Tổng số căn hộ trong chung cư là: N
hộ
=N.n
h.t
=12.8=96 (hộ)
Ứng với nội thành thành phố rất lớn, suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình
sử dụng bếp gas là (Bảng 10.pl):
P
0
= 1,62 kW/hộ
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: P
0
- phụ tải năm cơ sở t
0
;
-α suất tăng phụ tải trung bình hàng năm, α = 4,5%;
Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở mỗi năm của chu kỳ thiết kế được tính như
sau:
t 1 2 3 4 5 6 7
P
0
1,2756 1.3224 1,3729 1,4273 1,4862 1,5502 1,62
Bảng 1.1: 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
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
7
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh

2011
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:
0
1
. .
N
sh cc dt i hi
i
P k k P n k
=
=
∑
= k
cc
.k
dt
.P
0
.(n
1
.k
h1
+ n
2
.k
h2

+ n
3
.k
h3
)
Trong đó:
k
cc
- hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%,tức là k
cc
= 1,05).
k
dt
- hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1.pl.
P
0
- suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ,xác định theo bảng 10.pl.
P
0
= 1,62 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
- lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau)
+ n
1
- số căn hộ 70 m
2
là: n
1

=12.2 = 24 hộ;
+ n
2
- số căn hộ 100 m
2
là: n
2
= 12.4 = 48 hộ;
+ n
3
- số căn hộ 120 m
2
là: n
3
=12.2 = 24 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 N
hộ
= 96 hộ.
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
8
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Dựa vào bảng 1.pl thì số hộ là 96 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
= 0,3316.
Với diện tích tiêu chuẩn 70mm
2
thì
1
1
k
h
=
( )
2
1 100 70 .0,01 1,3

= + − =
h
k
( )
3
1 120 70 .0,01 1,5
= + − =
h
k
→ Vậy, công suất tác dụng của phụ tải sinh hoạt trong chung cư được xác
định theo biểu thức:
P
sh
= k
cc
.k
dt
.P
0
.(n
1
.k
h1
+ n
2
.k
h2
+ n
3
.k

h3
)
= 1,05.0,3316.1,62.(24.1 + 48.1,3 + 24.1,5) ≈ 69,04 kW
Bảng 9.pl. Hệ số công suất các hộ dùng điện
Hộ tiêu thụ điện cosφ tgφ
Hộ gia đình có dùng bếp điện 0,98 0,2
Hộ gia đình dùng bếp ga hoặc bếp than 0,96 0,29
Các thiết bị động lực (máy bơm. quạt buị v.v.) 0,8 0,75
Thang máy 0,65 1,17
Với hộ gia đình dùng bếp gas thì hệ số công suất cosφ = 0,96 ; tgφ = 0, 29.
Công suất toàn phần của phụ tải sinh hoạt là:
===
0,96
69,04
cos
P
S
sh
sh
ϕ
71,92 kVA
Công suất phản kháng của phụ tải sinh hoạt là:
Q
sh
= P
sh
. tgφ = 69,04 . 0,29 = 20,02 kVAr
 Tính toán riêng cho mỗi tầng:
Số hộ trên 1 tầng là: N
1

= 4+2+2=8 hộ → k
đt
=0,502.
- Công suất tác dụng tính toán của mỗi tầng là:
P
tầng
= k
cc
.k
đt
.P
0.
.
N
i hi
i 1
n .k
=
∑
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
9
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
=1,05.0,502.1,62.(24.1+48.1,3+24.1,5)≈8,71 kW
- Công suất phản kháng tính toán cho mỗi tầng là:
Q
tầng
= P
tầng
. tgφ= 8,71.0,29 = 2,526 kVAr;

1.2 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.
Ta có: P
cs
= p
0cs2
.
l
Trong đó: p
0cs2
= 0,03 kW/m
l
là tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời :
5. . 5.12.3,8 228 ml n H
= = =
→ Công suất cần cho chiếu sáng là:
P
cs

= 0,03.228 = 6,84 kW
603,041,0
5
6,84
0,41
5
P
k
04,0
0,04
cs
i
=−






=−






=
 Tổng hợp phụ tải sinh hoạt và phụ tải chiếu sáng
=+=
+

icsshcssh
.kPPP
69,04 + 6,84.0,603= 73,162 kW
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
10
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
1.3 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:
( )
Σ
P = k . P + P
dl nc.dl tm vs-kt
Trong đó:
dl
P
là công suất tính toán của phụ tải động lực, kW.
.nc dl
k
là hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thường lấy bằng 0,9.
Σ
tm
P
là công suất tính toán của các thang máy.
P
vs kt
−

là công suất tính toán của thiết bị vệ sinh - kỹ thuật.
1.3.1 Xét với thang máy
Công suất tính toán của thang máy là:
n
Σ
P = k . P
tm nc-tm tmi
i=1
∑
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 . ε
tm dm.tm
Trong đó: P
dm.tm
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 1 thang máy nhỏ và 1 thang máy lớn.Công suất định mức
tương ứng của các thang máy là: 7,5 và 16.
Công suất tính toán đổi về chế độ làm việc dài hạn là:
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
11
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011

+ Thang máy nhỏ:
( )
1
7,5. 0,6 5,809
tm
P kW
= ≈
+ Thang máy lớn:
( )
2
16. 0,6 12,394
tm
P kW= ≈
Theo bảng 2.pl về hệ số nhu cầu thang máy thì trong thiết kế này có 12 tầng
và 2 thang máy nên hệ số k
nc-tm
= 1.
( ) ( )
Σ
tm nc-tm tmi
i=1
n
P = k . P = 1. 1.5,809+1.12,394 18,203 kW
≈
∑
Theo Bảng 9.pl :
cosφ 0,65
tm
=
;

tgφ 1,17
tm
=
1.3.2 Xét với trạm bơm
Công suất tính toán của trạm bơm:
n
b
bom nc bomi
i=1
P = k . P
∑
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
STT Chức năng Số lượng Công suất (kW) Tổng
1 Cấp nước sinh hoạt
2 16
54,4
4 5,6
2 Thoát nước 2 7,5 15
3 Bể bơi 2 4,5 9
4 Cứu hỏa 1 16 16
Tổng 11

Bảng 1.2: Bảng số liệu kỹ thuật bơm
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
12
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Trong thiết kế này thì tổng số máy bơm là 11 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 + 4 =6 máy
→ hệ số k
nc1
= 0,783.
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 1 là:
P
bơm1
= 0,783.54,4 = 42,595 (kW)
- Nhóm 2: Nhóm thoát nước:
Tổng số máy bơm trong nhóm 2 là: n
b2
=2 máy
→hệ số k
nc2
= 1.
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 2 là:
P
bơm2
= 1.15 = 15(kW)
- Nhóm 3: Nhóm bể bơi:

Tổng số máy bơm sử dụng trong nhóm 3 là: n
b3
= 2 máy
→hệ số k
nc3
= 1.
Công suất tính toán của trạm bơm nhón 3 là:
P
bơm3
= 1.9 = 9(kW)
- Nhóm 4: Nhóm cứu hỏa:
Tổng số máy bơm sử dụng trong nhóm 4 là: n
b4
= 1 máy
→hệ số k
nc4
=1.
Công suất tính toán của trạm bơm nhóm 4 là:
P
bơm4
= 1.16 = 16(kW)
Tổng hợp kết quả tính toán ta có:
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
13
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Nhóm P
bơmi
, kW
Cấp nước sinh

hoạt 42,595
Thoát nước 15
Bể bơi 9
Cứu hỏa 16
Tổng 82,595
Bảng 1.3: Tổng hợp công suất hệ thống bơm
Vậy với 4 nhóm máy bơm thì k
nc
= 0,8 (Theo bảng 4.pl)
→ Công suất tính toán của toàn trạm bơm là:
P
bơm∑
= k
nc
.∑P
bơmi
= 0,8.82,595
≈
66,076 (kW)
Theo Bảng 9.plthì cosφ = 0,8.
( )
. 66,076.0,75 49,557Q P tg kVAr
bom bom bom
ϕ
= = =
 Tổng hợp tính toán công suất cho phụ tải động lực
Công suất tính toán cho phụ tải động lực là:
( )
( ) ( )
Σ

P = k . P +P = 0,9. 18,203 + 66,076 75,851 kW
dl nc.dl tm bom
≈
Hệ số công suất của phụ tải động lực là:
Σ
P .cosφ +P .cosφ
18,203.0,65+66,076.0,8
tm tm bom bom
cosφ = = 0,77
dl
Σ
18,203+66,076
P +P
tm bom
≈
0,7050,41
5
75,851
0,41
5
P
k
0,04
0,04
đl
i
=−







=−






=
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
14
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
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
số gia:
Ta có tổng công suất tính toán của toàn bộ phụ tải là:
Σ
tt sh+cs i dl
P =P + k .P
Nhóm Sinh hoạt Động lực Chiếu sáng
P
tt
(kW) 69,04 75,851 6,84
Bảng 1.4 : Tổng hợp phụ tải tính toán

 Công suất tác dụng của toàn phụ tải là:
Σ
P = 73,162 + 0,705.75,851 = 126,63 (kW)
tt
Hệ số công suất của tòa nhà là:
P .cosφ +P .cosφ
73,162.0,96 75,851.0,77
sh+cs sh+cs dl dl
cosφ = 0,86
P +P 73,162 75,851
sh+cs dl
+
= ≈
+
Công suất toàn phần của tòa nhà là:
Σ
P
126,63
Σ
tt
S = = 147,24 kVA
tt
cosφ 0,86
≈
Công suất phản kháng của tòa nhà là:
( ) ( )
2 2
Σ Σ 2 2
tt tt
Σ

Q = S - P = 147,24 -126,63 75,13 kVAr
tt
≈
Nhận xét: Từ kết quả tính toán ta thấy công suất của phụ tải động lực lớn
hơn rất nhiều so với phụ tải chiếu sáng và phụ tải sinh hoạt. Hệ số công suất của
phụ tải động lực nhỏ nhất vì chúng tiêu thụ một lượng công suất phản kháng lớn.
Phụ tải chiếu sáng có công suất tiêu thụ rất nhỏ.
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
15
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
2 CHƯƠNG 2
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.
Đường dây chính
Đường dây dự phòng
Trạm bơm
Thang máy nhỏ Thang máy lớn
Thang máy dự
phòng nhỏ
Chiều dài từ tủ phân phối đến tủ phân phối tầng là l2=3,8.12=45,6m
Mạch chiếu
sáng
Mạch điện sinh hoạt
Mạch điện thang máy

SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
16
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho chung cư 12 tầng
17
16
12
15
14
13
11
4
6
9
7
8
1P
3P
2P
21
23
23
20
20
3
18
1
19
10

2
3
Tầng 1
Tầng 2÷12
1P
1P
Hì
nh 2.2. Sơ đồ mạng điện tòa nhà 12 tầng
1 - cáp vào nhà,dự phòng tương hỗ nhau; 2 - cơ cấu chuyển mạch; 3 - áptomat
tổng; 4 - đường dây cung cấp điện cho căn hộ; 5 - điểm đấu dây của các thiết bị
dịch vụ chung; 6 - đường dây cung cấp cho các thiết bị tự động và chiếu sáng cầu
thang;7 - đường dây cung cấp chomạng điên bên ngoài; 8 - đường dây cung cấp
cho mạng điện chiếu sáng kĩ thuật tầng hầm và kho; 9 - đường dây cung cấpcho
các thiết bị động lực,thang máy; 10 - công tơ điện năng tác dụng; 11 - cung cấp
điện cho mạng điện chiếu sáng sự cố; 12 - tủ phân phối tầng; 13 - đường trục
đứng; 14 - cầu dao;15 - công tơ; 16 - aptốmat mạch điện căn hộ; 17 - áptomat
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
17
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
đường trục đứng; 18 - đèn hiệu; 19 - cơ cấu chuyển mạch; 20 - tụ chống nhiễu; 21
- mạng điện điều khiển ánh sáng cầu thang; 22 - tế bào quang điện; 23 - rơle thời
gian; 24 - bảng điện chiếu sáng.
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 xảy 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 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.
2.2.1 Phương án 1
* Sơ đồ mạng điện bên ngoài trời
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
18
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
- 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, 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
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
19
Hình2.3. Sơ đồ mạng điện cung cấp cho
chung cư 12 tầng
1, 2 – đường dây cung cấp chính;
3, 4 – tủ phân phối với cơ cấu chuyển
mạch
3
4
3
4

1
2
Các tòa
nhà ở
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
- 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.
Tầng 1
Tầng 2
Tầng 3
Tầng 4
Tầng 5
Tầng 6
Tầng 7
Tầng 8
Tầng 9
Tầng 10
Tầng 11
Tầng 12
Hình 2.4. Sơ đồ hai trục đứng cung cấp điện cho các căn hộ qua tầng
2.2.2 Phương án 2
* Sơ đồ mạng điện bên ngoài trời
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
20
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Đường dây
chính

Chung cư
Chiếu
sáng
Động
lực
(1)
Tủ phân phối
tòa nhà
Hình 2.5. Sơ đồ mạng điện ngoài trời
chung cư 12 tầng với 1 đường dây chính
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 1.
* Sơ đồ mạng điện trong nhà
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
21
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
Tầng 1
Tầng 2
Tầng 3
Tầng 4
Tầng 5
Tầng 6
Tầng 7
Tầng 8
Tầng 9
Tầng 10
Tầng 11

Tầng 12
Hình 2.6. Sơ đồ 1 trục đứng cung cấp điện căn hộ qua tầng
Nhận xét: Có rất nhiều phương án đi dây cho toà nhà trung cư, nhưng nếu
sử dụng phương án sơ đồ một trục đứng có thể gây ảnh hưởng khi sự cố xảy ra. Vì
vậy, ta sử dụng sơ đồ mạng điện trong nhà theo phương án 1.
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
22
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
3 CHƯƠNG 3
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
= 5500đ/kWh;
Tổng công suất tính toán của toàn chung cư không kể đến tổn thất là:
∑
tt
S
= 147,24 kVA

Căn cứkết quả tính toán phụ tải S
tt
ta chọn công suất MBA10/0,4kV như sau:
- Phương án 1: dùng 2 máy biến áp: 2 x 100 kVA.
- Phương án 2: dùng 1 máy biến áp 160 kVA.
Các tham số kĩ thuật máy biến áp do ABB sản xuất: (Bảng 21.pl và 30.pl):
S
BA
,kVA ∆P
0
, kW ∆P
k
,kW Vốn đầu tư, 10
6
VNĐ
2x100 0,32 2,05 2 x 50
160 0,5 2,95 59
Bảng 3.1: Tham số kĩ thuật MBA do ABB sản xuất
Vì máy biến áp có thể làm việc quá tải trong một thời gian nhất định nên ta
chọn hai phương án trên để có thể tiết kiệm được chi phí, nhưng dưới góc độ kỹ
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
23
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
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.

3.1.1 Phương án 1: Dùng 2 máy biến áp 2 x 100 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:
tb M
dk
max
P T 4280
k 0,489
P 8760 8760
= = = ≈
< 0,75
Như vậy máy biến áp có khả năng chịu được quá tải 40% trong thời gian xảy ra
sự cố.
Xác định phụ tải tính toán của toàn chung cư theo biểu thức:
i
i
P
S
cos
=
ϕ
Trong đó:
N
i ish dl cs 0i cc dt i hi dl cs
i=1
P =P +P +P =p .k .k . n .k +P +P
∑
- Tính toán cho năm thứ nhất t = 1:
P
1

= 1,2756.1,05.0,3316.(1.24 + 1,3.48 + 1,5.24) + 75,851 + 6,84
≈
137,054 kW
1
1
P 137,054
S 159,365
cos 0,86
= = ≈
ϕ
kVAr
+ Để đảm bảo máy biến áp không quá tải 40% so với giá trị định mức khi có
sự cố 1 trong 2 máy biến áp cần phải cắt bớt 1 lượng công suất là:
1
th 1 BA
S S 1,4.S 159,365 1,4.100 19,365
= − = − =
kVAr
+ Thiệt hại do mất điện:
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
24
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
1 6
1 th f th
Y = S . cosφ. t . g = 19,365.0,86.24.5500 = 2,198.10
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
K 1
1 1 BA 0
BA
P S
A n . P .t . .( )
2 S
−
∆
∆ = ∆ + τ
Trong đó: t = 8760h, ΔP
0
= 0,32 kW, ΔP
k
= 2,05 kW
( )
( )
( )
2
2
4 4
0,124 10 . .8760 0,124 10 .4280 .8760 2669, 2
max
T h
τ
− −
= + = + ≈
2
K 1

1-1 BA 0
BA
2
ΔP S
ΔA = n .ΔP .t + .τ.( )
2 S
2,05 159,365
= 2.0,32.8760 + .2669,2. 12554,91 kWh
2 100
 
≈
 
 
+ Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất:
6
1 1 1
C c . A 1000.12554,91 12,555.10
∆ −
= ∆ = ≈
đ
+ Tổng chi phí ở năm thứ nhất
6 6 6
1 1 1
C Y C 2,198.10 12,555.10 14,753.10
Σ
= + = + =
đ
+ Giá trị tổng chi phí quy về hiện tại PVC được xác định theo biểu thức:
T
t

t
t 0
PVC C . min
Σ
=
= β →
∑
Trong đó:
1 1
0,91;
1 i 1 0,1
β = = =
+ +
t 6 6
t
C . 14,753.10 .0,91 13,425.10
Σ
β = =
Tính toán tương tự cho các năm và cho các phương án ta có bảng tổng kết:
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
25
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
ST
T
P
i
(kW)
S
i

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

đ)
1
137,05
4
159,36
5
19,36
5
2,19
8
12554,
91
12,55
5
14,753
0,9
1
13,425
2
139,04
8
161,68
4
21,68
4
2,46
2
12758,
57
12,75

9
15,221
0,8
3
12,633
3
141,20
0
164,18
6
24,18
6
2,74
6
12981,
66
12,98
2
15,728
0,7
5
11,796
4
143,51
9
166,88
3
26,88
3
3,05

2
13225,
91
13,22
6
16,278
0,6
8
11,069
5
146,02
9
169,80
1
29,80
1
3,38
3
13494,
75
13,49
5
16,878
0,6
2
10,464
6
148,75
6
172,97

2
32,97
2
3,74
3
13792,
12
13,79
2
17,535
0,5
6
9,82
7
151,73
1
176,43
1
36,43
1
4,13
6
14122,
81
14,12
3
18,259
0,5
1
9,312

∑
21,7
2
92930,
73
92,93
1
114,65
1
4,8
6
78,519
3.1.2 Phương án 2: Dùng 1 máy biến áp 160 kVA.
ST
T
Pi
(kW)
Si
(kVA)
Sth
(kVA)
Yi
(10
6đ
)
ΔA
(kWh)
C
i
(10

6đ
)
C
∑
(10
6đ
)
β
t
C
∑
.β
t
(10
6
đ)
1
137,05
4
159,36
5
159,36
5
18,091
8285,8
87
8,286 26,377
0,9
1
24,003

2
139,04
8
161,68
4
161,68
4
18,354
8400,3
68
8,4 26,754
0,8
3
22,206
3
141,20
0
164,18
6
164,18
6
18,638
8525,7
74
8,526 27,164
0,7
5
20,373
4
143,51

9
166,88
3
166,88
3
18,945
8663,0
69
8,663 27,608
0,6
8
18,773
5
146,02
9
169,80
1
169,80
1
19,276
8814,1
92
8,814 28,09
0,6
2
17,416
6
148,75
6
172,97

2
172,97
2
19,636
8981,3
5
8,981 28,617
0,5
6
16,026
7
151,73
1
176,43
1
176,43
1
20,028
9167,2
37
9,167 29,195
0,5
1
14,889
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
26
Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Trần Quang Khánh
2011
∑
132,96

8
60837,
88
60,83
7
193,80
5
4,8
6
133,68
6
Kết quả tổng hợp so sánh của 2 phương án chọn máy biến áp
Tham số Phương án
1(2x100kVA)
Phương án
2(1x160kVA)
Vốn đầu tư V,10
6
đ 2 x 50 59
ΔA, kWh 92930,73 60837,88
Thiệt hại Y, 10
6
đ 21,72 132,968
PVC, 10
6
đ 78,519 133,686
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. Như vậy, ta chọn trạm biến áp gồm 2 máy
biến áp 100kVA loại TM.100/10.
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.
Trong tổng số hao tổn điện áp cho phép 5% ta phân bố cho 3 đoạn như sau:
- Từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng:
cp1
ΔU = 1,5 %
- Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng:
cp2
ΔU = 2,5%
- Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình:
cp3
ΔU = 1 %
3.2.1 Chọn dây dẫn từ lưới đến TBA
Ta chọn dây dẫn cao áp theo điều kiện mật độ kinh tế của dòng điện. Căn
cứ vào thời gian sử dụng phụ tải cực đại T
M
= 4280h, tra bảng 44-Sách Mạng lưới
điện – Nguyễn Văn Đạm, với loại dây nhôm ta có J
kt
= 1,1 A/mm
2
.
- Dòng điện lớn nhất chạy trên đường dây được xác định theo biểu thức:
SVTH: Nguyễn Sỹ Tùng – Đ3-H3
27