Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư cao tầng

Đồ án 3.
Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư cao tầng.

1


Thiết kế cung cấp điện cho một chung cư cao tầng. ......................................................... 1
Sinh viên: Trần quang khải .................................................................................................. 4
ĐỀ BÀI ............................................................................................................................... 4
Nhiệm vụ thiết kế ............................................................................................................ 5
THỰC HIỆN...................................................................................................................... 6
I.Thuyết minh .................................................................................................................. 6
Chƣơng 1:TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI ................................................................ 6
1.Xác định phụ tải sinh hoạt của tòa nhà chung cƣ ....................................................... 6
2.Xác định phụ tải động lực ......................................................................................... 9
2.1 Công suất tính toán của thang máy: .................................................................... 9
2.2 Công suất tính toán của trạm bơm: ................................................................... 10
2.3 Tổng hợp phụ tải động lực: .............................................................................. 11
3.Phụ tải chiếu sáng ................................................................................................... 12
4.Tổng hợp phụ tải..................................................................................................... 12
Chƣơng 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN ....................................................... 14
I. Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA) ..................................................................... 14
1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA)...................................................................... 14
2.Lựa chọn các phƣơng án (so sánh ít nhất 2 phƣơng án) ....................................... 15
Phƣơng án A ...................................................................................................... 15
A.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài ...................................................................... 15
A.2 Sơ đồ mạng điện trong nhà ...................................................................... 16
Phƣơng án B ...................................................................................................... 18
B.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài ...................................................................... 18
B.2 Sơ đồ mạng điện bên trong ...................................................................... 18
Chƣơng 3: CHỌN SỐ LƢỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN TIẾT

DIỆN DÂY DẪN .......................................................................................................... 19
I. Chọn tiết diện dây dẫn ............................................................................................ 19
Lựa chọn phƣơng án đi dây cung cấp điện cho tòa nhà ........................................... 19
a) Phƣơng án 1 ............................................................................................... 19
b) Phƣơng án 2 ............................................................................................... 19
c) So sánh 2 phƣơng án .................................................................................. 20
1. Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng ...................................... 21
2. Chọn dây dẫn đến các tầng ............................................................................. 22
a) Phƣơng án 1: .............................................................................................. 22
b) Phƣơng án 2: .............................................................................................. 22
c) So sánh 2 phƣơng án: ................................................................................. 23
Phƣơng án 1. .................................................................................................. 23
Phƣơng án 2: .................................................................................................. 24
3. Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy ......................................................... 24
4. Chọn dây dẫn cho mạch điện trạm bơm .......................................................... 26
5. Chọn dây dẫn cho mạng điện chiếu sáng ........................................................ 26
a) Mạng chiếu sáng trong nhà ......................................................................... 26
b) Mạng điện chiếu sáng ngoài trời. ................................................................ 27
II.Chọn công suất và số lƣợng máy biến áp. ............................................................... 29
1. Tính toán ∆P,∆Q ............................................................................................... 29
2. So sánh ,chọn máy biến áp ................................................................................ 32
2


Phƣơng án 1. Dùng 2 máy biến áp 2x160 kVA ............................................... 33
Phƣơng án 2. Dùng một máy biến áp 250 kVA............................................... 34
Chƣơng 4: CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN............................................................................... 35
I.Tính toán ngắn mạch trong mạng điện hạ áp ............................................................ 35
II.Chọn thiết bị của trạm biến áp ................................................................................ 37
1. Cầu chảy cao áp ................................................................................................. 37

2. Dao cách ly ....................................................................................................... 38
3. Chống sét .......................................................................................................... 38
III.Chọn thiết bị của các tủ phân phối......................................................................... 38
1. Chọn thanh cái ................................................................................................... 38
2. Chọn sứ cách điện ............................................................................................. 39
3. Cáp điện lực ...................................................................................................... 39
4. Chọn aptomat và cầu chảy.................................................................................. 40
5. Chọn máy biến dòng .......................................................................................... 44
IV.Kiểm tra chế độ khởi động động cơ ...................................................................... 44
Chƣơng 5: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN .......................................................... 45
1. Tổn thất điện áp ................................................................................................. 46
2. Tổn thất công suất-tổn thất điện năng ................................................................. 46
Chƣơng 6: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA MỘT CĂN HỘ .......................................... 48
Sơ đồ mạng điện căn hộ ............................................................................................. 48
1. Những vấn đề chung .......................................................................................... 48
2. Chọn dây dẫn ..................................................................................................... 48
Chƣơng 7: TÍNH TOÁN NỐI DẤT ............................................................................... 50
Chƣơng 8: HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH ..................................................................... 52
Chƣơng 9. PHÂN TÍCH KINH TẾ TÀI CHÍNH ........................................................... 55
II.BẢN VẼ .................................................................................................................... 59
1) Sơ đồ mạng điện cung cấp cho tòa nhà chung cư ............................................... 59
2) Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp tiêu thụ ................................................ 59
3) Sơ đồ mạng điện căn hộ ..................................................................................... 59
4) Sơ đồ nối đất ...................................................................................................... 59
5) Bảng số liệu tính toán ........................................................................................ 59

3


Sinh viên: Trần quang khải

Lớp: Đ1-H1
Tên đồ án:
Thời gian thực hiện:
ĐỀ BÀI
Thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cƣ thuộc khu vực nội thành của
một thành rất phố lớn. Chung cƣ có N tầng. Mỗi tầng có nh căn hộ, công
suất tiêu thụ mỗi hộ có diện tích 70m2 là p0, kW/hộ. Chiều cao trung bình
của mỗi tầng là H = 3,8m.
Chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng ba lần chiều cao của tòa nhà,
suất công suất chiếu sáng là pocs2=0,03 W/m. Khoảng cách từ nguồn đấu
điện đến tƣờng của tòa nhà là L, mét.
- Toàn bộ chung cƣ có ntm thang máy, công suất mỗi thang máy với hệ số
tiếp điện là =0,6; cos
0,65
- Hệ thống máy bơm bao gồm: Sinh hoạt; thoát nƣớc; cứu hỏa; bể bơi.
Thời gian mất điện trung bình trong năm là tf=24 h; Suất thiệt hại do mất điện
là: gth=2500đ; Chu kỳ thiết kế là 7 năm; Thời gian sử dụng công suất cực đại là
TM=3950h/năm; Hệ số chiết khấu i=0,1; Giá thành tổn thất điện năng:
c =1000đ/kWh; Giá mua điện gm=520 đ/kWh; Giá bán điện gb=820đ/kWh.
Các số liệu khác lấy trong phụ lục hoặc sổ tay thiết kế cung cấp điện
Bảng 3: Số liệu thiết kế cung cấp điện khu chung cƣ cao tầng.

Alphabe

Số
tầng

Số hộ/tầng, nh
L,m ứng với diện
tích m2/hộ

70 100 120

k

1
18

2
105

3
3

4
3

5
2

Số lƣợng và
công suất
thang máy,
kW

Số lƣợng và công suất máy bơm, kW

Cấp nƣớc sinh
Bể
Cứu
Thoát

hoạt
bơi
hỏa
6
7
8
9
10
11
3x7,5 3x20 2x40+3x6,5+4x1,2 4x4,8 3x10 20+25
Nhỏ

Lớn

4


Nhiệm vụ thiết kế
I.
Thuyết minh
1. Tính toán nhu cầu phụ tải
.Phụ tải sinh hoạt
.Phụ tải động lực
.Phụ tải chiếu sáng
Tổng hợp phụ tải
2. Xác định sơ đồ cung cấp điện
2.1.Chọn vị trí đặt trạm biến áp
2.2.Lựa chọn các phƣơng án (so sánh ít nhất 2 phƣơng án)
- Sơ đồ mạng điện bên ngoài
- Sơ đồ mạng điện trong nhà

3. Chọn số lƣợng và công suất máy biến áp và chọn tiết diện dây dẫn
3.1.Chọn số lƣợng 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 tủ phân phối (thiết bị điều khiển, bảo vệ và đo lƣờng
v.v.)
4.4.Kiểm tra chế độ khởi động của các động cơ
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 của 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. Hoạch toán công trình
9. Phân tích kinh tế tài - chính
II.
Bản vẽ
1. Sơ đồ mạng điện cung cấp cho tòa nhà chung cƣ
2. Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp tiêu thụ
3. Sơ đồ mạng điện của một căn hộ
4. Sơ đồ nối đất
5. Các bảng số liệu tính toán
5


THỰC HIỆN

I.Thuyết minh

Chƣơng 1:TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI
phụ tải của các chung cƣ bao gồm 2 thành phần cơ bản là phụ tải sinh hoạt
(bao gồm cả chiếu sang) và phụ tải động lực. Phụ tải sinh hoạt thƣờng chiếm tỷ
lệ phần lớn hơn so với phụ tải động lực.

Số
Alphabe
tầng

Số hộ/tầng, nh
L,m ứng với diện
tích m2/hộ
70 100 120

k

1
18

2
105

3
3

4
3

5
2

Số lƣợng và
công suất
thang máy,
kW

Số lƣợng và công suất máy bơm, kW

Cấp nƣớc sinh
Bể
Cứu
Thoát
hoạt
bơi
hỏa
6
7
8
9
10
11
3x7,5 3x20 2x40+3x6,5+4x1,2 4x4,8 3x10 20+25
Nhỏ

Lớn

Bảng 1.1 Số liệu thiết kế ban đầu
Số hộ/tầng là: nh.t = 3 + 3 + 2 = 8.

Tổng số căn hộ: Nhộ = ntầng.nh.t = 18.8 = 144 hộ
Theo bảng 10.pl ứng với nội thành thành phố rất lớn, suất tiêu thụ trung bình
của hộ gia đình sử dụng bếp gas là P0 = 1,83 kW/hộ

Loại thành phố

Chỉ tiêu
m2/hộ

Rất lớn

70

Suất phụ tải kW/hộ
Có bếp gas
Có sử dụng bếp điện
Trong đó
Trong đó
Trung
Trung
Nội Ngoại
Nội Ngoại
bình
bình
thành thành
thành thành
1,25
1,82
2,53 1,66
1,83 1,10

1.Xác định phụ tải sinh hoạt của tòa nhà chung cƣ
Trƣớc hết cần xác định mô hình dự báo phụ tải: Coi năm cơ sở là năm
hiện tại t0 = 0, áp dụng mô hình (1.22) dạng:
6


P1=P0.[1+ (t-t0)]
Trong đó:
P0-phụ tải năm cơ sở t0;
-suất tăng phụ tải hàng năm,

0,03 ;
Suất phụ tải của mỗi hộ gia đình ở mỗi năm của chu kỳ thiết kế đƣợc tính nhƣ
bảng sau:
Stt
P0
t
P0-i
1
1,83
0,03
1
1,885
2
1,83
0,03
2
1,940
3

1,83
0,03
3
1,995
4
1,83
0,03
4
2,050
5
1,83
0,03
5
2,105
6
1,83
0,03
6
2,159
7
1,83
0,03
7
2,214
Phụ thuộc vào mức độ trang bị các thiết bị gia dụng, phụ tải của các căn
hộ đƣợc 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 thƣờng
chiếm tỷ trong lớn trong cơ cấu phụ tải hộ gia đình, nên để tiện cho việc tính
toán phụ tải, ngƣời ta phân biệt các căn hộ chủ yếu theo sự trang bị ở nhà bếp.
Dƣới 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 cƣ đƣợc xác định theo biểu thức:
N

Psh

k cc .k dt .P0

n i .k hi

k cc .k dt .P0 (n1.k h1 n 2 .k h 2

n 3.k h3 )

i 1

Trong đó:
kcc- hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức
kcc = 1,05);
kđt- hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1.pl;
P0- suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ,xác định theo bảng 10.pl (P0 = 1,83
kW/hộ : suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas (bảng 10.pl));
N- số căn hộ có cùng diện tích;
ni- số lƣợng căn hộ loại i (có diện tích nhƣ nhau);
n1-số căn hộ 70 m2 là 18.3 = 54 hộ;
n2-số căn hộ 100 m2 là 18.3 = 54 hộ;
n3-số căn hộ 120 m2 là 18.2 = 36 hộ;
7

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
2
Fi- diện tích căn hộ loại i, m ;
Vì thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cƣ thuộc khu vực nội thành
của một thành phố lớn nên theo bảng 10.pl Suất phụ tải sinh hoạt thành phố,
kW/hộ ta có:
Suất phụ tải kW/hộ
có bếp gas
có sử dụng bếp điện
Loại thành
Chỉ tiêu
Trong đó
Trong đó
phố
m2/hộ Trung
Trung
Nội
Ngoại
Nội Ngoại
bình
bình
thành thành
thành thành
1,25
1,10
1,82
2,53
1,66

Rất lớn
70
1,83
Theo bảng 10.pl ứng với nội thành thành phố lớn:
-Suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình sử dụng bếp gas là
P0 = 1,83 kW/hộ
-Diện tích tiêu chuẩn: Ftc = 70 m2
Tìm hệ số kđt:
Vì số hộ gia đình là 96 hộ. Không có trong bảng số liệu trên. Từ đây ta phải
sử dụng phƣơng pháp nội suy để tìm hệ số đồng thời kđt.
Public Function NOISUY(day1, day2, x, n) As Variant
Dim i As Integer
j=0
For i = 1 To n - 1
If (day1(i) - x) * (day1(i + 1) - x) <= 0 Then
j=i
End If
Next i
If j <> 0 Then
NOISUY = (x - day1(j)) * (day2(j + 1) - day2(j)) / (day1(j + 1) - day1(j)) +
day2(j)
Else: NOISUY = "FALSE"
End If
End Function
Sau khi chạy chƣơng trình trên Excel ta tìm ra đƣợc: kđt = 0,3212
8


N

Psh

k cc .k dt .P0

n i .k hi

k cc .k dt .P0 (n1.k h1 n 2 .k h 2

n 3.k h3 )

i 1

kcc = 1,05
kđt = 0,3121
P0 = 1,83 kW/hộ
n1 = 54
n2 = 54
n3 = 36
Ứng với 70 mm2 thì có kh = 1
kh1 = 1
kh2 = 1 + (100 - 70).0,01 = 1,3
kh3 = 1 + (120 - 70).0,01 = 1,5
Psh = 1,05.0,3212.1,83.(54.1+54.1,3+36.1,5) = 109.983 kW
Tính toán riêng cho mỗi tầng:
- Công suất tính toán của mỗi tầng.
N

n i .k hi =

Ptầng = kcc.kđt.P0..

i 1

= 1,05.0,502.1,83.(3.1+3.1,3+2.1,5) = 9,549 kW;
Hệ số đồng thời ứng với 8 hộ kđt = 0,502 (bảng 1.pl)
Hệ số công suất cos sh = 0,96 ( tg sh = 0,29 ) (bảng 9.pl);
Qtầng = Ptầng. tg sh =9.549.0,29 = 2,769 kVAr;
2.Xác định phụ tải động lực
Phụ tải động lực trong các khu nhà chung cƣ bao gồm phụ tải của các thiết
bị dịch vụ và vệ sinh kỹ thuật nhƣ thang máy, máy bơm nƣớc, máy quạt, thông
thoáng….Phụ tải tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cƣ đƣợc xác
định theo biểu thức:
Pđl = knc.đl(Рtm . + Pbơm)
Trong đó:
Pđl- công suất tính toán của phụ tải động lực, kW;
knc.đl- hệ số nhu cầu của phụ tải động lực, thƣờng lấy bằng 0,9 (bảng 2.pl);
Ptm - công suất tính toán của các thang máy;
Pvs.kt - công suất tính toán của thiết bị vệ sinh - kỹ thuật;
2.1 Công suất tính toán của thang máy:
Công suất tính toán của thang máy đƣợc xác định theo biểu thức:
9


n ct

Ptm

k nc.tm

Ptmi
1

Trong đó:
knc.tm- hệ số nhu cầu của thang máy, xác định theo bảng 2.pl;
nct- số lƣợng 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

Trong đó:
Pn.tm- công suất định mức của động cơ thang máy, kW;
- hệ số tiếp điện của thang máy (chọn = 0,6);
Áp dụng vào thiết kế chung cƣ cụ thể ta có:
Chung cƣ có 3 thang máy nhỏ và 3thang máy lớn. Công suất định mức tƣơng
ứng là: 3x7,5 và 3x20.
Ptm1 = Ptm2 = Ptm3 = 7,5. 0,6 = 5,809
Ptm4 = Ptm5 = P25 =20. 0,6 = 15,492
Công suất tính toán của thang máy:
Ptm = knc.tm. Ptm.i
Trong đó:
knc.tm: Xác định theo bảng 2.pl (phụ lục): ứng với 6 thang máy; nhà 18 tầng.
knc.tm = 0,8
Ptm = 0,8.(15,492.3+5,809.3) = 51,123 kW;
2.2 Công suất tính toán của trạm bơm:
Bảng số liệu kỹ thuật bơm:
STT Chức năng
Số lƣợng Công suất (kW) Tổng

1
2
40
Cấp nƣớc sinh hoạt
101.6
3
5,6
4
1,2
2
Thoát
4
4,8
19,2
3
Bể bơi
3
10
30
4
Cứu hỏa
1
20
45
1
25

10

nb

Pbom.i

Pbơm = knc.
1

nb- tổng số bơm sử dụng
knc: Hệ số nhu cầu của các thiết bị vệ sinh kỹ thuật (bơm), đƣợc xác định theo
bảng 3.pl;
Tổng số máy bơm là 18, chia làm 4 nhóm;
+ Nhóm 1. Cấp nƣớc sinh hoạt:
Pbom.i .n i = 0,725.(2.40+3.5,6+4.1,2) = 73,66 kW
Pbơm 1 = knc1.
Hệ số nhu cầu của 9 máy bơm lấy bằng knc1 = 0,725 (bảng 3.pl);
+ Nhóm 2. Thoát nƣớc:
Pbom.i .n i = 0,85.4.4,8 = 16,32 kW
Pbơm 2 = knc2.
Hệ số nhu cầu của 4 máy bơm lấy bằng knc2 = 0,85
+ Nhóm 3. Bể bơi:
Pbom.i .n i = 0,9.3.10 = 27 kW
Pbơm 3 = knc3.
Hệ số nhu cầu của 3 máy bơm lấy bằng knc3 = 0,9;
+ Nhóm 4. Cứu hỏa:
Pbom.i .n i = 1.(20 + 25) = 45 kW
Pbơm 4 = knc4.
Hệ số nhu cầu của 2 máy bơm lấy bằng knc4 = 1;
Tổng hợp kết quả tính toán ta có:
Nhóm
Cấp nƣớc sinh hoạt

Thoát nƣớc
Bể bơi
Cứu hỏa
Tổng

Pbơmi, kW
73,66
16,32
27
45
161,98

Tổng hợp 4 nhóm này ta sẽ có phụ tải tính toán của trạm bơm:
Ta có số nhóm máy bơm là n = 4 vậy tra bảng 4.pl có knc = 0,8
Pbom.i = 0,8.161,98 = 129,584 kW
Pbơm = knc.
2.3 Tổng hợp phụ tải động lực:
Pđl = knc.đl(Рtm . + Pbơm) =knc.đl.(Ptm + Pbơm ) =
= 0,9.(51,123+ 129,584) = 162,637 kW;
11


Theo bảng 4.pl Giá trị hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm tải. Ở đây chúng
ta có 2 nhóm tải, mạng hạ áp
knc.đl = 0,9
Tra bảng 9.pl ta có đối với các thiết bị động lực nhƣ: máy bơm, máy hút bụi…
thì cosφ = 0,8. Với thang máy cosφ = 0,65
.cos
P tm.cos 129,584.0,8 51,123.0,65 0,758
cos tb P bom

129,584 51,123
P bom P tm
3.Phụ tải chiếu sáng
Chiếu sáng trong chung cƣ:
+ Trong nhà (1)
+ Ngoài trời (2)
Chiếu sáng trong nhà đã đƣợc tính toán gộp vào phần tính toán phụ tải sinh
hoạt, đã có nhân với hệ số kcc (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 đƣờng để tính.
Chiếu sáng ngoài trời với tổng chiều dài bằng ba lần chiều cao của tòa nhà,
suất công suất chiếu sáng là pocs2=0,03 kW/m.
Pcs = pocs.
Trong đó:
+ p0 là suất phụ tải chiếu sáng [W/m] (đã cho pocs2=0,03 kW/m)
+  Tổng chiều dài chiếu sáng ngoài trời.  n.H.3 18.3,8.3 205,2 [m]
Công suất cần cho chiếu sáng:
Pcs = 205,2.0,03 = 6,156 kW;
4.Tổng hợp phụ tải
Nhƣ vậy, phụ tải của chung cƣ đƣợc phân thành 3 nhóm: nhóm phụ tải sinh
hoạt đƣợc xác định theo phƣơng pháp hệ số đồng thời; phụ tải của nhóm động
lực đƣợc xác định theo phƣơng 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.

Ptt.

k nc . Ptt.i

Trong đó:
Knc. Hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm phụ tải (tra bảng 4.pl)
12


Nhóm
Sinh hoạt (kW)
Động lực (kW)
Ptt
109,983
162,637
Tra bảng 4.pl ta có knc = 0,85 (ứng với n = 3)

Ptt.

Chiếu sáng (kW)
6,156

0,85.(109,983 162,637 6,156) 236,959kW

Công suất toàn phần của tòa nhà:

Sch

Pch
, kVA;
cos tb

Trong đó:
Pch-Phụ tải tính toán của tòa nhà;

cos tb -hệ số công suất trung bình của phụ tải trong tòa nhà;
Với
cos

Psh .cos
tb

sh

Pdl .cos dl Pcs cos
Psh Pdl Pcs

cs

Các ký hiệu: sh-sinh hoạt; ct-cầu thang máy; vs- thiết bị vệ sinh kỹ thuật;
Hệ số công suất của phụ tải chung cƣ đƣợc xác định theo bảng 9.pl
+ Hộ gia đình dùng bếp gas hoặc bếp than: cos =0,96
+ Các thiết bị động lực (máy bơm, quạt hút bụi...): cos =0,758
+ Chiếu sáng ngoài trời: cos =1
109,983.0,96 162,637.0,758 6,156 .1
cos
0,843
109,983 162,637 6,156
Pch
236,959
Sch
281,16 , kVA;
cos tb
0,843
Q Ptt .tg

236,959.0,638 151,18 kVAr;

13


Chƣơng 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN
Thang máy nhỏ

Thang máy lớn

Thang máy dự
phòng nhỏ

Thang máy lớn

Chiều dài từ tủ phân phối đến tủ phân phối tầng là l2=3,8.18=68,4m

Mạch điện thang máy

Mạch điện sinh hoạt

A6
(EA52-G)
A5
(EA52-G)
Trạm bơm
A9
A8
A3
A4

(EA103-G) (SA403-H) (SA403-H) (EA103-G)

Mạch chiếu
sáng
C7

K 2
A2 (SA603-H)

A1 (EA103-G)

Đường dây chính

Đường dây dự phòng
A0 (SA603-H)

I. Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA)

1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp (TBA)
Nhƣ 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 đƣợc điều đó, vì lý do về kiến trúc,
thẩm mỹ và điều kiện môi trƣờng. Đã từng xẩy ra các trƣờng 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 ngƣời
ta thƣờng chọn vị trí đặt bên trong, thƣờng 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.
Phƣơng án đặt trạm biến áp ở tầng hầm gần đây đƣợc áp dụng nhiều, tuy nhiên
ở đây cần đặc biệt lƣu ý đến hệ thống thông thoáng và điều kiện làm mát của
trạm. Nhìn chung, để chọn vị trí lắp đặt tối ƣu 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 cƣ nhƣng phòng phải đƣợc 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 tƣờng ngăn cháy
14


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 đƣợc một diện tích đất nhỏ.
+ Làm tăng tính an toàn cung cấp điện đối với con ngƣời
+ Tránh đƣợc các yếu tố bất lợi của thời tiết gây ra.
Vậy ta đặt tram biến áp ở tầng hầm của chung cƣ, và để không chiếm diện tích
chỗ để xe ,đồng thời tiện lợi cho việc đi dây từ nguồn điện vào. Ta đặt trạm
biến áp ở góc tƣờng của tòa nhà

2.Lựa chọn các phƣơng án (so sánh ít nhất 2 phƣơng án)
Phƣơng án A

A.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài
Sơ đồ mạng điện ngoài trời đƣợc 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 lƣợng 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 đƣờng trục phân nhánh.

Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phải dựa vào 3 yêu cầu:
+ Độ tin cậy
+ Tính kinh tế
+ An toàn

15


Chiếu
sáng

Chung cư
Tủ phân phối
tòa nhà

Động
lực

Đường dây
chính
(1)
(2)
Trong sơ đồ này, một trong các đƣờng dây, chẳng hạn đƣờng 1 đƣợc sử
dụng để cấp điện cho các căn hộ và chiếu sáng chung (chiếu sáng hành lang,
cầu thang, chiếu sáng bên ngoài...), còn đƣờng 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 đƣờng dây cung cấp, tất cả các hộ dùng điện sẽ
đƣợc chuyển sang mạch của đƣờng dây lành với sự trợ giúp của cơ cấu chuyển
mạch, đặt ngay tại tủ phân phối đầu vào tòa nhà. Nhƣ vậy cung cấp phải đƣợc
lựa chọn sao cho phù hợp với chế độ làm việc khi xảy ra sự cố.

A.2 Sơ đồ mạng điện trong nhà
Việc xây dựng mạng điện phân phối trong tòa nhà thƣờng đƣợc thực
hiện với các đƣờng trục đứng. Đầu tiên là lựa chọn số lƣợng và vị trí lắp đặt
các đƣờng trục đứng

16


Tầng 18
Tầng 17
Tầng 16
Tầng 15

Tầng 6
Tầng 5
Tầng 4
Tầng 3
Tầng 2
Tầng 1

Sơ đồ trục đứng cung cấp
điện căn hộ qua tầng

17


Phƣơng án B
B.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài

Sơ đồ mạng điện ngoài trời đƣợc xây dựng trên một đƣờng trục cung cấp cho cả
chung cƣ, động lực và chiếu sáng. Sơ đồ này có ƣu điểm hơn sơ đồ trên là tiết kiệm đƣợc
chi phí dây dẫn nhƣng khi có sự cố thì không đảm bảo cung cấp điện liên tục. Vì thế ta chọn
sơ đồ mạng điện bên ngoài là phƣơng án A

Chiếu
sáng

Chung cư
Tủ phân phối
tòa nhà

Động
lực

Đường dây
chính
(1)

B.2 Sơ đồ mạng điện bên trong
Tầng 18
Tầng 17

Tầng 5
Tầng 4
Tầng 3
Tầng 2
Tầng 1

Sơ đồ tia

(Các tầng đƣợc cung cấp điện bằng các tuyến độc lập)
18


Chƣơng 3: CHỌN SỐ LƢỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ CHỌN
TIẾT DIỆN DÂY DẪN
I. Chọn tiết diện dây dẫn

Lựa chọn phƣơng án đi dây cung cấp điện cho tòa nhà
( dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp)
Ta tiến hành so sánh giữa hai phƣơng án
+ Phƣơng án 1 dùng nguồn cấp là đƣờng dây 22 kV
+ Phƣơng án 2 dùng nguồn cấp là đƣờng dây 10 kV
Dự định dùng dây cáp cách điện giấy hoặc chất dẻo, lõi nhôm có =
32Ω.m/mm2 .cho trƣớc một giá trị x 0 0,4 / km . Hao tổn điện áp cho phép
là ΔUcp = 1,25%
a) Phương án 1
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
Q .x 0 .l1
151,18.0,4.105
U x1 %
.100
.100 0,001%
2
U
222.10 ^ 6
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
U r1 %
U cp1 %
U x1 % 1,25 0,001 1,249%

Tiết diện dây dẫn của đƣờng dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu
thức
P .L.
236,959.105.
F1
1,287mm 2
2
2
. U r0 %.U
32.1,249.22
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đƣờng dây 22kV phải là
25 mm2 vậy ta chọn cáp 25mm2 có r0.1 = 1,24 và x0.1=0,135 / km (bảng 23.pl)
Hao tổn điện áp thực tế
P .r01 Q .x 01
236,959.1,24 151,18.0,135
U1
.L .100
.105.100 0,007% 1,25%
2
U
222.106
Nhƣ vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lƣợng điện áp
b) Phương án 2
Giá trị hao tổn điện áp cho phép:
Q .x 0 .L
151,18.0,4.105
Ux2 %
.100
.100 0,006%
2

U
102.106
19


Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
Ur 2 %
U cp %
U x 2 % 1,25 0,006 1,244%
Tiết diện dây dẫn của đƣờng dây cung cấp cho trạm biến áp xác định theo biểu
thức
P .L.
236,959.105.
F2
6,252mm2
2
2
. U r0 %.U
32.1,244.10
Theo điều kiện về độ bề cơ học tiết diện tối thiểu của đƣờng dây 10kV phải là
16 mm2 vậy ta chọn cáp 16 mm2 có r0.2 = 1,94 và x0.2=0,113 / km (bảng
23.pl)
Hao tổn điện áp thực tế
P .r02 Q .x 02
236,959.1,94 151,18.0,113
U2
.L .100
.105.100 0,05% 1,25%
2
U

102.106
Nhƣ vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lƣợng điện áp
c) So sánh 2 phương án
- Phƣơng án 1.
Tổn thất điện năng trên các đoạn đƣờng dây theo phƣơng án 1
2
Pch2 Qch
236,9592 151,182
3
A1
.r0 .L. .10
.1,24.105.2359,602.10 6
2
2
U
22
50,149kWh
Trong đó
- thời gian tổn thất công suất cực đại.
(0,124 Tmax .10 4 )2 .8760 2359,602
Chi phí do tổn thất là
C A1 c . A1 1000.50,149 0,05.106 đ
Trong đó:
c - Giá thành tổn thất điện năng. c = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tƣ của cáp cao áp 25mm2 là v01 = 1321.106 đ/km (tra bảng
33.pl)
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tƣ:
i(1 i)Th
0,1(0,1 1) 25
a tc

0,11
(1 i)Th 1 (1 0,1) 25 1
Với Th – tuổi thọ công trình. Lấy Th = 25 năm.
Tra bảng 31.pl với đƣờng dây cao áp kkh% = 2,5%
p a tc a kh 0,11 0,025 0,135
20


Chi phí quy đổi theo phƣơng án 1 là
Z1 p.v01.l C A1 0,135.1321.106.0,105 0,05.10 6 18,775.106 đ
Tính toán tƣơng tự cho phƣơng án 2 ta có bảng sau
Bảng...Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phƣơng án đi dây cao áp
Phƣơng án
1
2

L,m
105
105

Vo.106đ
1321
735

A ,kWh
50,149
78,458

C.106đ
0,05

0,078

Z.106đ
18,775
10,497

So sánh kết quả tính toán ta thấy về kỹ thuật cả 2 phƣơng án đều đảm bảo
yêu cầu về chất lƣợng điện, về kinh tế: tổng chi phí quy đổi của phƣơng án
2 nhỏ hơn phƣơng án 1
dây dẫn đƣợc chọn theo phƣơng án 2
1. Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng
Chiều dài từ trạm biến áp đến tủ phân phối l1 = 30 m, trong tổng số hao tổn
điện áp cho phép 4,5% ta phân bố cho 3 đoạn nhƣ sau:
- Từ trạm biến áp đến tủ phân phối tổng. Ucf 1 2%
- Từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối các tầng. U cf 2 1,25%
- Từ tủ phân phối các tầng đến các hộ gia đình. Ucf 3 1,25%
Dự định chọn dây cáp lõi đồng có độ dẫn điện
54m.mm2 /
Sơ bộ chọn x 0 0,1 / km , xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
Qch .x 0 .l1
151,18.0,1.30
U x1 %
.100
.100 0,314%
U2
3802
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
U r1 %
U cp1 %
U x1 % 2 0,314 1,686%

Tiết diện dây dẫn của đƣờng dây cung cấp cho tủ phân phối tổng đƣợc xác
định theo biểu thức
Pch .l1.105
236,959.30.105
F1
54,075mm 2
2
2
. U r1 %.U
54.1,686.380
Ta chọn cáp vặn xoắn tiết diện 70 mm2 cách điện XLPE vỏ PVC của hãng
FURUKAWA (Nhật) chế tạo có r01 = 0,29 và x01 =0,06 / km
Hao tổn điện áp thực tế

21


Pch .r01 Qch .x 01
236,959.0,29 151,18.0,06
.l1.100
.30.100 1,616% 2%
2
U
3802
Nhƣ vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lƣợng điện áp
U1

2. Chọn dây dẫn đến các tầng
Có thể thực hiện theo 2 phƣơng án: phƣơng án 1 – mỗi tầng một tuyến dây đi
độc lập; phƣơng 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 18:
Chiều dài từ tủ phân phối tổng đến tủ phân phối tầng 18 là:
 2 3,8.18 68,4 m
Công suất phản kháng của từng tầng: Q tầng = 2,769 kVAr; (theo muc 1
chƣơng 1)
Thành phần của hao tổn điện áp:
Q .x .l
2,769.0,1.68,4
Ux2%= tan g 2 0 2 .100
.100 0,013%
U
3802
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur2% = Ucp2- Ux2% = 1,25-0,013 =1,237%
Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng
là:
Ptan g .l2 .105 9,549.68,4.105
F2
6,734 mm 2
2
2
. U r 2 .U
54.1,237.380
Ta chọn cáp hạ áp XLPE-10 có tiết diện 10 mm2 có r02.1 = 2 và x02.1 =0,08
/ km
Hao tổn thực tế:
9,549.2 2,769.0,08
U2
.68,4.100 0,915 1,25%

3802
Nhƣ vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu về chất lƣợng điện áp.
b) Phương án 2:

22


Sơ đồ đƣờng dây lên các tầng
Coi đƣờng dây lên các tầng có phụ tải phân phối đều.
Qsh .x 0 .l2
31,895.0,1.68,4
.100
.100 0,076 %
Ux2%=
2
2.U
2.3802
Trong đó Q sh - tổng công suất phản kháng tính toán của phụ tải sinh hoạt
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur2% = Ucp2- Ux2% = 1,25-0,076 =1,174%
Tiết diện dây dẫn đƣợc xác định theo biểu thức:
l
68,4 5
Psh . 2 .105 109,983.
.10
'
2
2
F2
41,072mm 2

2
2
. U r 2 .U
54.1,174.380
Ta chọn cáp hạ áp XLPE-50 có tiết diện 50 mm2 có r02.2 = 0,4 và x02.2 =0,06
/ km
Hao tổn điện áp thực tế:
109,983.0,4 31,895.0,06
U 2'
.68,4.100 1,087 1,25%
3802
c) So sánh 2 phƣơng án:
Phương án 1.
Tổng chiều dài của tất cả các nhánh dây lên tầng là
1 3,8.(1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18)

3,8.171 649,8m
Tổn thất điện năng trên các đoạn đƣờng dây theo phƣơng án 1
2
Ptan
Q2tan g
9,5492 2,7692
g
3
A1
.r0 . 1. .10
.2.649,8.2359,602.10
U2
0,382
5248,669kWh

Trong đó
- thời gian tổn thất công suất cực đại.
(0,124 Tmax .10 4 )2 .8760 2359,602
Chi phí do tổn thất là

6

23


C

A1

c . A1 1000.5248,669 5,249.106 đ

Trong đó:
c - Giá thành tổn thất điện năng. c = 1000đ/kWh
Suất vốn đầu tƣ của cáp XLPE-10 mắc trong hào cáp là
v01 =405.106 đ/km (tra bảng 32.pl)
Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tƣ:
i(1 i)Th
0,1(0,1 1) 25
a tc
0,11
(1 i)Th 1 (1 0,1) 25 1
Với Th – tuổi thọ công trình. Lấy Th = 25 năm.
Tra bảng 31.pl với đƣờng dây hạ áp kkh% = 3,6%
p a tc a kh 0,11 0,036 0,146
Chi phí quy đổi theo phƣơng án 1 là

Z1 p.v01.l C A1 0,146.405.106.0,6498 5,249.106 43,671.106 đ
Phương án 2:
Tổn thất điện năng:
Psh2 Qsh2
109,9832 31,8952
3
A2
.r
.

.
.10
.0,4.68,4.2359,602.10
0 2
2.U 2
2.0,382
Chi phí tổn thất là
C A 2 c . A 2 1000.5862,789 5,683.10 6 đ

6

5862,789kWh

Suất vốn đầu tƣ của cáp XLPE-50 mắc trong hào cáp là
v02 = 892.106 đ/km (tra bảng 32.pl)
Chi phí quy đổi theo phƣơng án 2 là
Z2 p.v 02 .l2 C A 2 0,146.892.106.0,0684 5,863.106 14,771.106 đ
Bảng...Các chỉ tiêu kinh tế của 2 phƣơng án đi dây đến các tầng
A ,kWh C.106đ
Phƣơng án

L,m
Vo.106đ
Z.106đ
1
649,8 405
5248,669 5,249
43,671
2
68,4
892
5862,789 5,863
14,771
So sánh kết quả tính toán ta thấy về kỹ thuật cả 2 phƣơng án đều đảm bảo
yêu cầu về chất lƣợng điện, về kinh tế: tổng chi phí quy đổi của phƣơng án
2 nhỏ hơn phƣơng án 1
dây dẫn đƣợc chọn theo phƣơng án 2
3. Chọn dây dẫn cho mạch điện thang máy
24


- Với thang máy có công suất lớn (P =20 kW)
Chiều dài đến thang máy xa nhất là l31 = 68m, ta có hệ số cos tm 0,65 .
Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25%
Công suất phản kháng của thang máy là
Q t.m Pt.m .tg tm 15,492.1,169 18,11kVAr;
Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
Q .x .l
18,11.0,1.68
.100 0,085 %
Ux3%= tm 20 3 .100

U
3802
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur3% = Ucp3- Ux3% = 1,25-0,085 =1,165%
Tiết diện dây dẫn đƣợc xác định theo biểu thức:
Ptm .l3 .105
15,492.68.105
Ftm
11,599mm 2
2
2
. U r3 %.U
54.1,165.380
Ta chọn cáp hạ áp XLPE-16 có tiết diện 16 mm2 có r031 = 1,25 và x031 =0,07
/ km
Hao tổn điện áp thực tế:
15,492.1,25 18,11.0,07
U tm
.68.100 0,972 1,25%
3802
Cáp ta đã chọn là thỏa mãn điều kiện hao tổn điện áp
- Với thang máy có công suất nhỏ (P =7,5 kW)
Chiều dài đến thang máy xa nhất là l32 = 68m, ta có hệ số cos tm
Tổng số hao tổn điện áp cho phép Ucp% = 1,25%
Công suất phản kháng của thang máy là
Q t.m Pt.m .tg tm 5,809.1,169 6,791 kVAr;
Xác định thành phần hao tổn điện áp phản kháng
Q .x .l
6,791.0,1.68
.100 0,032 %

Ux3%= tm 20 3 .100
U
3802
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
Ur3% = Ucp3- Ux3% = 1,25-0,032 =1,218%
Tiết diện dây dẫn đƣợc xác định theo biểu thức:
Ptm .l3 .105
5,809.68.105
Ftm
4,159mm 2
2
2
. U r3 .U
54.1,218.380
Ta chọn cáp hạ áp XLPE-6 có tiết diện 6 mm2 có r032 = 3,33 và
x032 =0,09 / km
Hao tổn điện áp thực tế:

0,65 .

25