Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư cao tầng

Lời mở đầu
Đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến mạnh mẽ trên rất
nhiều lĩnh vực.Kinh tế ngày càng phát triển, khoa học kỹ thuật ngày càng được nâng
cao...Bên cạnh đó ngành công nghiệp điện cũng được quan tâm phát triển đáp ứng
nhu cầu phát triển chung của xã hội.
Cung cấp điện là một phần rất quan trọng trong ngành công nghiệp điện.Các
khu công nghiệp, các nhà máy, xí nghiệp hay các khu đô thị sẽ được cung cấp điện
một cấp an toàn, hiệu quả và tiết kiệm nhất.
Đề tài được chọn để thực hiện là :"Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư cao
tầng".Em đã cố gắng vận dụng kiến thức học tập được trong môn học Cung cấp điện,
cũng như kiến thức của các môn chuyên ngành để thực hiện đồ án.Ngoài những nỗ
lực của bản thân, em cũng nhận được những hướng dẫn, góp ý của các thầy cô trong
khoa và các bạn trong lớp.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy PHẠM Mạnh Hải đã
giúp em hoàn thành đồ án môn học này.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 5 năm 2014
Sinh viên: Phan Quốc Cường

1


Mục lục
1 Tính toán nhu cầu phụ tải

1

1.1 Phụ tải sinh hoạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2 Phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.2.1

Công suất tính toán các thang máy . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.2.2

Công suất tính toán các máy bơm . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.2.3

Tổng phụ tải động lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

1.3 Phụ tải chiếu sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.3.1

Phụ tải chiếu sáng trong nhà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.3.2

Phụ tải chiếu sáng ngoài trời . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

1.4 Tổng hợp phụ tải

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Xác định sơ đồ cung cấp điện

8
10

2.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Lựa chọn phương án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 Chọn số lượng, công suất máy biến áp và chọn tiết diện dây dẫn

16

3.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Chọn tiết diện dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.1

Chọn dây dẫn từ nguồn đấu điện vào trạm biến áp . . . . . . . . 21

3.2.2

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối . . . . . . . . . . 21

3.2.3

Chọn dây dẫn đến các tầng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4 Chọn thiết bị điện

29

4.1 Tính toán ngắn mạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Chọn thiết bị phía cao áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2


4.2.1

Chọn máy cắt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.2

Chọn dao cách ly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.3

Chọn chống sét van . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.3 Chọn thiết bị của các tủ phân phối . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.3.1

Chọn thanh cái . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.3.2

Chọn sứ cách điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.3.3

Chọn máy biến dòng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3.4

Chọn aptomat phía hạ áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.3.5

Chọn máy phát dự phòng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.4 Kiểm tra chế độ khởi động các động cơ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5 Tính toán chế độ mạng điện

44

5.1 Tổn thất điện áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2 Tổn thất công suất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.3 Tổn thất điện năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6 Tính toán nối đất

47

6.1 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho toà nhà chung cư . . . . . . . 49


Chương 1
Tính toán nhu cầu phụ tải
Phụ tải của các chung cư bao gồm 3 thành phần cơ bản là phụ tải sinh hoạt, phụ tải
động lực và phụ tải chiếu sáng.

1.1

Phụ tải sinh hoạt

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.t=6+2+2=10 (hộ)
Tổng số căn hộ trong chung cư là:
Nh = Nh .t=12.10=120 (hộ)
Trước hết cần xác định mô hình dự báo phụ tải: Phụ tải gia tăng theo hàm tuyến
tính:
P0−i = P0 [1 + a(t − t0 )]
Trong đó:
a :Suất tăng phụ tải hằng năm,a=4,5%
P0 :phụ tải năm cơ sở t0 ,(chu kỳ thiết kế là 7 năm,coi năm cơ sở là năm hiện tại t0 =0).
Phụ tải sinh hoạt phụ thuộc vào các loại trang thiết bị được sử dụng trong các căn
1


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

hộ,mỗi căn hộ thì có rất nhiều trang thiết bị khác nhau,tuy vậy thành phần phụ tải
điện trong nấu bếp thường chiếm phần lớn cơ cấu phụ tải.
Do đó ta nghiên cứu phụ tải theo trang bị trong nhà bếp,cụ thể là các căn hộ
trang bị bếp ga hay bếp điện. Vì thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cư thuộc
khu vực nội thành của thành phố rất lớn nên theo bảng 10.pl (tra tại [8] :
Loại

Chỉ

thành

tiêu

Suất phụ tải kW/ hộ
Có bếp ga

phố m2 / hộ Trung

Có sử dụng bếp điện

Trong đó

Trung

Trong đó

bình Nội thành Ngoại thành bình Nội thành Ngoại thành
Rất lớn

70

1,25

1,83

1,10

1,82

2,53

1,66

Bảng 1.1: Suất phụ tải sinh hoạt thành phố,kW/hộ

Ứng với nội thành thành phố rất lớn,suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình sử
dụng bếp ga là : P0 =1,83 kW/hộ.

Stt

P0

a

t

P0−i

1

1,83 0,045 1 1,912

2

1,83 0,045 2 1,995

3

1,83 0,045 3 2,077

4

1,83 0,045 4 2,159

5

1,83 0,045 5 2,242

6

1,83 0,045 6 2,324

7

1,83 0,045 7 2,406

Bảng 1.2: Phụ tải hộ gia đình mỗi năm theo chu kì
Vậy P0−7 =2,406.

Phụ tải sinh hoạt của chung cư được tính theo công thức:
N

Psh = kcc .kdt .P0 .

ni .khi = kcc .kdt .P0 .(n1 .kh1 + n2 .kh2 + n3 kh3 )
i=1

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

2


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Trong đó:

kcc : hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà với:kcc = nt .50/0 ,nt là số
tầng nên kcc =1.05);
kdt - hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ;
P0 - suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ (P0 = 1,83 kW/hộ);
N- số căn hộ có cùng diện tích;
ni - số lượng căn hộ loại i (có diện tích như nhau);
n1 -số căn hộ 70 m2 là 6.12 = 72 hộ;
n2 -số căn hộ 100 m2 là 2.12 = 24 hộ;
n3 -số căn hộ 120 m2 là 2.12= 24 hộ
khi : hệ số hiệu chỉnh đối với căn hộ loại i có diện tích trên giá trị tiêu chuẩn Ftc tăng
thêm (tăng thêm 1% cho mỗi m2 quá tiêu chuẩn):
khi = 1 + (Fi − Ftc ).0, 01

Diện tích tiêu chuẩn là: Ftc = 70m2
Suy ra :
kh1 = 1
kh2 = 1 + (100 − 70).0, 01 = 1, 3
kh3 = 1 + (120 − 70).0, 01 = 1, 5
Do số hộ gia đình trong chung cư là 120 hộ, ta có thể chọn tương đối theo bảng 1.pl
(trang97) trong khoảng (0.33-0.31) chọn kđt = 0.32.
Suy ra:
N

Psh = kcc .kđt .P0 .

ni .khi = kcc .kđt .P0 .(n1 .kh1 + n2 .kh2 + n3 kh3 ) =
i=1

1, 05.0, 32.1, 83.(72.1 + 24.1, 3 + 24.1, 5) = 85, 6 (kW)
Hệ số công suất của phụ tải chung cư được xác định theo bảng 9.pl thì hộ gia đình
dùng bếp gas hoặc bếp than: cos ϕsh =0,96 cho nên tan φ = 0, 29
Khi đó :
Qsh = Psh . tan φ = 85, 6.0, 29 = 24, 82kV Ar
Do tổng số hộ trên 1 tầng là 10 hộ cho nên kđt = 0, 5
Khi đó phụ tải sinh hoạt mỗi tầng là :
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

3


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

N

Ptầng = kcc .kđt .P0 .

ni .khi = 1, 05.0, 5.1, 83.(6.1 + 2.1, 3 + 2.1, 5) = 13, 26kW
i=1

Công suất phản kháng mỗi tầng là :
Qtầng = Ptầng . tan φ = 13, 26.0, 29 = 3, 93kV Ar

1.2

Phụ tải động lực

Phụ tải động lực trong chung cư bao gồm các thiết bị bơm như cấp nước sinh hoạt,
thoát nước, bể bơi, cứu hỏa ; các thang máy lớn, nhỏ ....
Phụ tải động lực được xác định theo công thức:
Pđl = knc.đl .(Ptm

+ Pb )

Trong đó:
Pđl : công suất tính toán của phụ tải động lực, kW.
knc.đl : hệ số nhu cầu của phụ tải động lực,thường lấy bằng 0,9.
Ptm

: công suất tính toán của các thang máy.

Pb : công suất tính toán của các máy bơm .

1.2.1

Công suất tính toán các thang máy

Công suất tính toán của thang máy được xác định theo biểu thức:
nt

Ptm

= knc.tm

Ptmi
i=1

Trong đó:
knc.tm : hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo bảng 2.pl.
nt : số lượng thang máy.
Ptmi : công suất của thang máy thứ i,kW.
Do thang máy làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại, nên công suất của chúng cần
phải quy về chế độ làm việc dài hạn theo biểu thức:
√
Ptm = Pn.tm ε
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

4


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Trong đó:
Ptm : công suất định mức của động cơ thang máy( kW).
ε : 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 2 thang máy nhỏ và 1 thang máy lớn. Công suất định mức tương ứng
là: 2x5,5 và 1x20.
√
Ptm1 = Ptm2 = 5, 5. 0, 6= 4,26(kW)
√
Ptm3 = 20. 0, 6 = 15,49(kW)
knc.tm : Xác định theo bảng 2.pl (trang 97): ứng với 3 thang máy; nhà 12 tầng.knc.tm = 1
Công suất tính toán của thang máy:
nt

Ptm

Ptmi =1.(4,26.2+15,49.1)=24,01(kW).

= knc.tm
i=1

1.2.2

Công suất tính toán các máy bơm
STT

Chức Năng

Số Lượng

Công Suất

Tổng
(kW)

1

Thoát nước

2

7,5

15

2

Cứu hỏa

1

22

38

1

16

1

30

4

5,6

7

1.2

3

Cấp nước sinh hoạt

60,8

Bảng 1.3: Bảng số lượng, công suất máy bơm

Công suất tính toán các máy bơm được tính theo công thức:
nb

Pb = knc .

Pb.i
i=1

Trong đó : nb : tổng số bơm sử dụng
knc : Hệ số nhu cầu của các thiết bị vệ sinh kỹ thuật (bơm), theo bảng 3.pl.

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

5


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Tổng số máy bơm của chung cư là 16, được chia thành 3 nhóm.
Công suất mỗi nhóm tính theo công thức:
Pbi = knci .

Pb.i .ni

Khi đó ta có:
• Nhóm 1. Cấp nước sinh hoạt (12 máy bơm ứng với knc1 = 0.7):
Pb1 = 0,7(1.30+4.5,6+7.1,2) = 42,56 kW
• Nhóm 2. Thoát nước (2 máy bơm ứng với knc2 = 1):
Pb2 = 1.2.7,5= 15 kW
• Nhóm 3. Cứu hỏa (2 máy bơm ứng với knc4 = 1):
Pb4 = 1.(22 + 16) = 38 kW

STT

Nhóm

Công Suất

1

Thoát nước

15

2

Cứu hỏa

38

3

Cấp nước sinh hoat

42,56

4

Tổng

95,56

Bảng 1.4: Bảng công suất các nhóm

Ta có 3 nhóm máy bơm và theo bảng 4.pl (trang97) thì knc =0,85
Vậy ta có :
nb

Pb = knc .

Pb.i = 0, 85.95, 56 = 81, 23(kW)
i=1

1.2.3

Tổng phụ tải động lực

Theo bảng 4.pl về giá trị hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm tải, chúng ta có 2
nhóm tải : Phụ tải của máy bơm và thang máy.Mặt khác mạng điện sử dụng trong
chung cư là mạng hạ áp nên: knc.dl = 0,9
Vậy ta có :
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

6


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Pdl = knc.dl (Ptm

+ Pb ) = 0,9.(24,01+81,23) = 105,24 kW

Theo bảng 9.pl ta có đối với các thiết bị động lực là máy bơm cos ϕ = 0, 85 và theo
đầu bài cos ϕtm =0.65.
Vậy ta có:
cos ϕđl =

1.3

81, 23.0, 85 + 24, 01.0, 65
Pb .cos ϕb + Ptm .cos ϕtm
=
= 0, 8
Pb + Ptm
81, 23 + 24, 01

Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải chiếu sáng bao gồm 2 thành phần là phụ tải chiếu sáng trong nhà và phụ tải
chiếu sáng ngoài trời.

1.3.1

Phụ tải chiếu sáng trong nhà

Phụ tải chiếu sáng trong nhà đã được tính toán gộp vào phần tính toán phụ tải sinh
hoạt, đã có nhân với hệ số kcc (lấy bằng 5% tổng phụ tải sinh hoạt).

1.3.2

Phụ tải chiếu sáng ngoài trời

Tính toán theo mật độ chiều dài (phụ thuộc vào chiều dài chung quanh căn hộ);bồn
hoa. . . quy về diện tích của 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 : P0cs2 = 0,03 kW/m.
Ta có:

Pcscc = L.P0cs2
Trong đó:
L: Tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời.L=5.3,7.12=222 (m).
Vậy công suất cần cho chiếu sáng công cộng:
Pcscc = 222.0,03 =6,66 kW.
Ngoài tính toán chiếu sáng công cộng, chúng ta cũng cần phải tính toán công suất
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

7


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

các bóng đèn tại các chiếu nghỉ của cầu thang.Như vậy với chung cư 12 tầng chúng
ta có 11 bóng đèn tại các chiếu nghỉ.Với công suất mỗi bóng đèn là 40W ta có tổng
công suất chiếu nghỉ là:
Pcn = 40.11 = 440W = 0, 44kW
Vậy tổng công suất dùng cho chiếu sáng là: Pcs = 6, 66 + 0, 44 = 7, 1kW

1.4

Tổng hợp phụ tải

Như vậy, phụ tải của chung cư được phân thành 3 nhóm:
1. Nhóm phụ tải sinh hoạt được xác định theo phương pháp hệ số đồng thời và
công suất đặt.
2. Phụ tải của nhóm động lực được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu.
3. 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:

Ptt

= knc

Ptt.i

Trong đó:
knc : Hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm phụ tải (tra bảng 4.pl)
Ptt.i : là phụ tải tính toán của các nhóm được tổng hợp trong bảng sau:

NHÓM

Ptt (kW)

Phu tải sinh hoạt

85,6

Phụ tải động lực

105,24

Phụ tải chiếu sáng

7,1

Bảng 1.5: Bảng công suất các nhóm phụ tải

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

8


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Theo bảng 4.pl ta chọn knc = 0,85 (ứng với n = 3,mạng hạ áp).
Vậy ta có :
Ptt

= 0.85(85, 6 + 105, 24 + 7, 1) = 168, 25kW

Công suất toàn phần của tòa nhà:
Stp =

Ptt
, kVA
cosϕ tb.tp

Trong đó:
cos ϕtb.tp : hệ số công suất trung bình của phụ tải trong tòa nhà:
cosϕtb.tp =

Psh . cos ϕsh + Pđl . cos ϕdl + Pcs . cos ϕcs
Psh + Pđl + Pcs

Hệ số công suất của phụ tải chung cư được xác định theo bảng 9.pl.
+ Hệ số công suất phụ tải sinh hoạt : cos ϕsh = 0,96
+ Hệ số công suất động lực được tính ở phần trên : cos ϕđl = 0,81
+ Chiếu sáng ngoài trời : cos ϕcs = 1
Vây ta có :
cos ϕtb.tp =
=

Psh .cosϕsh + Pđl .cosϕđl + Pcs .cosϕcs
Psh + Pđl + Pcs

85, 6.0, 96 + 105, 24.0, 81 + 7, 1.1
= 0, 882
85, 6 + 105, 24 + 7, 1

Suy ra:
Stp =

Ptt
168, 25
=
= 190, 76 (kVA)
cosϕ tb.tp
0, 882

Khi đó: sin ϕtb.tp = 0, 46
Vậy ta có:
Qtt

= Stp . sin ϕtb = 190, 76.0, 46 = 87, 75 ( kVAr)

Nhận xét : Từ những kết quả trên, ta thấy phụ tải động lực lớn nhất so với hai phụ tải
còn lại. Nó tiêu thụ công suất tác dụng lớn nhất nhưng hệ số công suất nhỏ nhất vì
tiêu thụ công suất phản kháng nhỏ nhất.Phụ tải chiếu sáng thì ngược lại

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

9


Chương 2
Xác định sơ đồ cung cấp điện
2.1

Chọn vị trí đặt trạm biến áp

Đối với các khu chung cư với phụ tải cao, việc đặt máy biến áp ở bên ngoài đôi
khi sẽ gây tốn kém về bảo trì, sửa chữa ... 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.
10


Đồ án cung cấp điện

2.2

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Lựa chọn phương án

Khi thiết kế sơ đồ cung cấp điện cho chung cư, chúng ta quan tâm tới sơ đồ mạng
điện ngoài trời và sơ đồ mạng điện trong nhà.
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.
Sơ đồ mạng điện trong nhà 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.
Tính toán lựa chọn so sánh 3 phương án:
• Phương án 1 : Sơ đồ mạng điện bên ngoài với 2 đường dây cung cấp; sơ đồ
mạng điện trong nhà với 2 trục đứng cấp điện cho các căn hộ qua các tầng,
mỗi trục sẽ cấp điện cho nửa số hộ của tầng.

• Phương án 2: Sơ đồ mạng điện bên ngoài với 2 đường dây cung cấp; sơ đồ

mạng điện trong nhà gồm 1 trục đứng cung cấp cho tất cả các tầng.

• Phương án 3 : Sơ đồ mạng điện bên ngoài với 2 đường dây cung cấp; sơ đồ
mạng điện trong nhà là sơ đồ tia (Các tầng được cung cấp điện bằng các tuyến
độc lập)

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

11


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Mạng điện bên ngoài
Như vậy cả 3 phương án đều có chung mạng điện bên ngoài như sau:

Hình 2.1: Mạng điện bên ngoài

Máy phát dự phòng được sử dụng trong trường hợp bị mất điện lưới, khi đó hệ
thống phụ tải chiếu sáng, phụ tải động lực sẽ nhận điện từ máy phát dự phòng
này.Phụ tải sinh hoạt sẽ không được nhận điện vì chung cư là hộ loại III.

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

12


Đồ án cung cấp điện

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Phương án 1
Hình vẽ mô tả kiểu đi dây của phương án.

Hình 2.2: Đi 2 đường dây trục chạy dọc theo chung cư

Chúng ta có 2 đường dây trục chạy dọc chung cư. Mỗi đường dây có nhiệm vụ
cung cấp điện đến một nửa số hộ của mỗi tầng (ta xem mỗi tầng bố trí các căn hộ
đối xứng hai bên).

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

13


Đồ án cung cấp điện

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Phương án 2
Hình vẽ mô tả kiểu đi dây của phương án.

Hình 2.3: Đi dây 1 trục chạy dọc theo chung cư

Đường dây trục sẽ cung cấp điện cho tất cả các tầng của chung cư.Các căn hộ có
thể lấy điện trực tiếp từ dây trục hay lấy điện từ tủ phân phối tầng.

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

14


Đồ án cung cấp điện

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Phương án 3
Hình vẽ mô tả kiểu đi dây của phương án

Hình 2.4: Đi dây hình tia tới tất cả các tầng

Mỗi tầng sẽ nhận điện từ 1 đường dây riêng biệt chạy từ tủ phân phối tổng.

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

15


Chương 3
Chọn số lượng, 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 I và loại II phải
dùng không ít hơn 2 máy. 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 III, suất thiệt hại do mất điện là:
gth =4500 đ/kWh.
Tổng công suất tính toán của toàn chung cư không kể đến tổn thất là:
Stp = 190,76 kVA
Ta chọn máy biến áp theo các điều kiện sau:
- Điều kiện bình thường: Tổng công suất của các máy biến áp phải lớn hơn hoặc
bằng công suất tính toán tổng.
ΣSđmBA

Stp

- Điều kiện sự cố: Khi xảy ra sự cố ở 1 máy biến áp công suất lớn nhất thì hiệu của
tổng công suất các máy biến áp trừ đi công suất mấy biến áp lớn nhất nhân với 1,4
phải lớn hơn hoặc bằng tổng công suất của phụ tải:
1, 4.SđmBA
16

Stp


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Lúc này ta căn cứ vào Stp để lựa chọn công suất máy biến áp 22/0,4kV như sau:
Phương án A: Ta dùng 2 MBA loại 160 kVA.
Phương án B: Ta dùng 1 MBA loại 250 kVA.
Các tham số của máy biến áp do công ty thiết bị điện Đông Anh sản xuất tra trong
catalogue [7] được thể hiện trong bảng sau :

SBA ,kVA ∆P0 ,kW ∆Pk ,kW

Vốn đầu tư, 106 VNĐ

2x160

0,445

2,15

228,46

250

0,62

3,2

143,58

Bảng 3.1: Bảng thông số MBA được lựa chọn

Dưới góc độ kỹ thuật độ tin cậy cung cấp điện:
Đối với phương án A: khi có sự cố ở 1 trong 2 máy biến áp thì máy còn lại sẽ phải
gánh toàn bộ phụ tải.
Đối với phương án B: 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 A
Trước hết ta cần kiểm tra 2 điều kiện hoạt động của MBA trong điều kiện bình thường
và khi sự cố :
Điều kiện khi bình thường : 2.160 = 320 kVA>190,76 kVA.
Điều kiện khi sự cố : 1,4.160 =224 kVA>190,76 kVA.
Như vậy 2 MBA thoả mãn điều kiện hoạt động.
Phụ tải tính toán của toàn chung cư qua các năm được xác định theo biểu thức:
Si =

Pi
cos ϕ

Trong đó:
n

Pi = Pish + Pdl + Pcs = P0i .kcc .kdt .

(ni .kni ) + Pdl + Pcs
1

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

17


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Ta tính toán cho năm thứ nhất (t=1):

P1 = 1, 912.1, 05.0, 32.(72.1 + 24.1, 3 + 24.1, 5) + 105, 24 + 7, 1 = 201, 77kW .
S1 =

P1
201, 77
=
= 228, 76kV A
cos ϕ
0, 882

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
Sth
= S1 − 1, 4.SdmB = 228, 76 − 1, 4.160 = 4, 76 kVA.

Thiệt hại do mất điện là:
1
. cos ϕ.Tf .gth = 4, 76.0, 882.24.4500 = 0, 453.106 VNĐ.
Y1 = Sth

Trong đó:Tf = 24h : thời gian mất điện trung bình năm.
Xác định tổn thất điện năng trong các máy biến áp:
∆A1 = n.∆P0 .t +

∆Pk
S1 2
)
.τ + (
n

SđmBA

Trong đó: t=8760 h.
∆P0 = 0, 445 kW; ∆Pk = 2, 15 kW.
τ = (0, 124 + Tmax .10−4 )2 .8760 = (0, 124 + 4370.10−4 )2 .8760 = 2757(h).
Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp:
∆A1 = 2.0, 445.8760 +

2, 15
.2757.
2

228, 76
160

2

= 13854,9 kWh.

Chi phí tổn thất ở năm thứ nhất:
C1 = C∆ .∆A1−1 = 1800.13854, 9 = 24, 94.106 VNĐ.
Tổng chi phí ở năm thứ nhất:
CΣ1 = Y1 + C1 = 0, 453.106 + 24, 94.106 = 25, 393.106 VNĐ.
Tổng chi phí theo phương án A là:
Z1 = (atc + avh )K + CΣ1
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

18

GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
Trong đó :
atc = 0, 2đối với máy biến áp phân phối
avh = 0, 1đối với trạm biến áp.
K giá tiền mua máy biến áp.

→ Z1 = (0, 2 + 0, 1).228, 46.106 + 25, 393.106 = 93, 931.106 VNĐ
Tính toán tương tự cho các năm và cho các phương án ta có bảng tổng kết:

STT

Pi

Si

i
Sth
∆A(kWh) Yi (106 VNĐ) Ci (106 VNĐ) CΣ (106 VNĐ) Z(106 VNĐ)

1 201.77 228.76 4.76 13854.92

0.45

24.94

25.39

93.93

2 205.65 233.16 9.16 14090.29

0.87

25.36

26.24

94.77

3 209.48 237.51 13.51 14327.24

1.29

25.79

27.08

95.61

4 213.32 241.86 17.86 14568.56

1.70

26.22

27.92

96.46

5 217.20 246.26 22.26 14817.28

2.12

26.67

28.79

97.33

6 221.04 250.61 26.61 15067.42

2.53

27.12

29.66

98.19

7 224.87 254.96 30.96 15321.93

2.95

27.58

30.53

99.07

11.92

183.69

195.60

675.37

Tổng

102047.64

Bảng 3.2: Bảng toán chi phí phương án A

Phương án B
Tính toán tương tự phương án A nhưng do phương án này chỉ có 1 máy biến áp nên
i
hệ số nba = 1 , và không có Sth
,

Khi đó :
∆A1 = ∆P0 .t +

S1 2
∆Pk
.τ + (
)
1
SđmBA

Ta có bảng tổng kết cho phương án B :

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

19


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

STT

Pi

Si

∆A(kW h) Yi (106 VNĐ) Ci (106 VNĐ) CΣ (106 VNĐ) Zi (106 VNĐ)

1 201.77 228.76 12818.20

21.79

23.07

44.86

113.40

2 205.65 233.16 24166.51

22.21

43.50

65.71

134.25

3 209.48 237.51 24871.83

22.62

44.77

67.39

135.93

4 213.32 241.86 25590.19

23.04

46.06

69.10

137.64

5 217.20 246.26 26330.58

23.46

47.40

70.85

139.39

6 221.04 250.61 27075.16

23.87

48.74

72.61

141.15

7 224.87 254.96 27832.77

24.29

50.10

74.39

142.92

161.28

303.63

464.91

944.68

Tổng

168685.24

Bảng 3.3: Bảng tính toán chi phí phương án B

Từ 2 bảng tổng kết của 2 phương án ta dễ dàng chọn phương án A với 2 máy biến
áp có công suất 160kVA.

3.2

Chọn tiết diện dây

Theo xu hướng phát triển tại các đô thị, nhằm loại bỏ bớt đi các trạm phân phối
trung gian, chúng ta sẽ chọn đi dây từ nguồn 22kV vào trạm biến áp của chung cư.
Để tăng độ tin cậy của mạng điện, sơ đồ được bố trí 2 đường dây hỗ trợ dự phòng
cho nhau sao cho mỗi đường dây có thể mang tải an toàn khi có sự cố ở 1 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.
Trạm biến áp đặt trong tầng hầm của chung cư nên khi tính toán chọn tiết diện
dây dẫn ta phải chọn dây dẫn theo từng chặng như sau:

+ Chọn dây dẫn từ nguồn đấu điện vào trạm biến áp.
+ Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối.
+ Chọn dây dẫn đến các tầng.
+ Chọn dây dẫn cho mạng điện thang máy.
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

20


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện
+ Chọn dây dẫn cho mạng điện trạm bơm nước.
+ Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng.

3.2.1

Chọn dây dẫn từ nguồn đấu điện vào trạm biến áp

Chọn cáp từ nguồn tới trạm biến áp (tính theo phương pháp mật độ dòng điện kinh
tế Jkt ):
Nguồn cấp là đường dây 22 kV, TBA 22/0,4(kV).Khoảng cách từ điểm đấu điện đến
trạm biến áp là 67m.
Chọn loại dây A với Tmax = 4370h ứng với Jkt = 1, 1A/mm2
Dòng điện lớn nhất chạy trên cáp bỏ qua tổn thất của TBA và các đường dây chính
của chung cư là :
I=√

Stp
190, 76

= √
= 5, 01(A)
3.n.U
3.22

Vậy tiết diện dây kinh tế cần thiết là:
Fkt =

I
5, 01
=
= 4, 55(mm2 )
Jkt
1, 1

Đối với dây nhôm ở cấp điện áp 22kV, đường dây cao áp tối thiểu không nhỏ hơn
16mm2 . Do đó ta chọn dây A-35 nối từ nguồn điện vào trạm biến áp
Kiểm tra tổn thất điện áp cho phép.
Với dây A-35 nhôm lõi thép, khoảng cách trung bình hình học là 2m, tra bảng thông
số dây A-35 (tra [6]) ta được:
r0 = 0,868 Ω/km , x0 = 0,403 Ω/km,
∆U =

P .r0 .l1 + Q .x0 .l1
168, 25.0, 868.67 + 87, 75.0, 403.67
=
= 522, 46V
U
22

∆Ucp = 5%.Uđm = 5%.22 = 1, 1kV = 1100V
Ta thấy ∆U < ∆Ucp cho nên dây thoả mãn điều kiện.

3.2.2

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối

Chọn dây dẫn từ trạm biến áp tới tủ phân phối (tính theo phương pháp Icp) với
khoảng cách l=20m, đi dây lộ kép
Ta có :
SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

21


GVHD: TS.PHẠM Mạnh Hải

Đồ án cung cấp điện

Icp

Ilv.max
2.k1 .k2

Trong đó:
Icp : là dòng điện cho phép của dây dẫn tiêu chuẩn, A
Ilv.max : là dòng điện cực đại lâu dài chạy trong dây dẫn, A
k1 : là hệ số tính đến môi trường đặt dây
k2 : là hệ số xét tới điều kiện ảnh hưởng của các dây dẫn đặt gần nhau.
Ta lấy :k1 = 1;k2 = 1.

Ta lại có :
Ilv.max = √

Stp
190, 76
=√
= 275, 34A.
3.Uđm
3.0, 4

Khi đó
Icp
Như vậy Icp

275, 34
Ilv.max
=
= 137.67A
2.k1 .k2
2.1.1

137, 67A.

Ta chọn loại cáp vặn xoắn lõi đồng cách điện XLPE, vỏ PVC do hãng FURUKAWA chế
tạo với tiết diện F=35mm2 có Icp = 150A (tra tại [2])
Dây cáp có các thông số : r0 = 0, 52Ω/km; x0 = 0, 09Ω/km
∆U =

P .r0 .l1 + Q .x0 .l1
168, 25.0, 52.0, 02 + 87, 75.0, 09.0, 02

=
= 4, 77V
U
0, 4

∆Ucp = 5%.0, 4 = 0, 02kV = 20V
Ta thấy ∆U < ∆Ucp
Vậy cáp đã chọn thoả mãn yêu cầu.

3.2.3

Chọn dây dẫn đến các tầng

3.2.3.1

Phương án 1

Đường dây được đi theo trục thẳng đứng, như vậy ta có thể coi phụ tải ở chung cư là
phụ tải phân bố đều.
Chiều cao toà nhà là : l=3,7.12=44,4 m.
Dòng điện làm việc chạy trên đường dây :
I1 = √

85, 6
PshΣ
=√
= 128, 7A
3.Uđm . cos ϕsh
3.0, 4.0, 96

SV: Phan Quốc Cường-Lớp Đ6H2

22