CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1. Giới thiệu về đối tượng thiết kế cung cấp điện. Công trình nhà chung cư A2 là một toà nhà ở được xây dựng trong khuôn viên khu đất tại 54 Hạ Đình. Việc xây dựng cũng như vận hành công trình sau này đòi hỏi luôn phải đảm bảo các tiêu chuẩn của tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành.
Toà nhà bao gồm các dữ kiện sau: Bảng 1.1 Dữ kiện tòa nhà thiết kế STT Nội dung Đơn vị Chỉ tiêu Ghi chú 2 I Tổng diện tích xây dựng m 12561,56 Gồm một tầng II Số tầng m2 14 hầm III Tầng 1 dịch vụ m2 928,25 IV Tầng hầm m2 948,22 Để xe V Tầng ở m2 11633,31 1 Loại 1 (căn hộ 01,08) m2 104,96 Sở hữu riêng Loại 2 (căn hộ 2 m2 89,19 Sở hữu riêng 02,03,06,07) 3 Loại 3 (căn hộ 04,05) m2 102,32 Sở hữu riêng Diện tích sảnh,giao thông, 4 m2 1590,55 Sở hữu chung trục kỹ thuật,. Không gian trong nhà có cầu thang bộ,phòng kt,hành lang phần VI Tầng mái m2 còn lại thuộc sở hữu riêng của chủ đầu tư -Sơ lược về khu chung cư : Có 14 tầng, tầng số 1 bao gồm 5 khu dịch vụ; từ tầng lửng đến tầng áp mái mỗi tầng có 8 căn hộ, diện tích các căn hộ như trên Bảng 1. Thang máy: 2 thang máy Bơm cứu hỏa: 2 bơm Cấp nước: 2 bơm Thoát nước: 2 bơm Phụ tải của một khu chung cư thì bao gồm các thành phần cơ bản là phụ tải sinh hoạt, phụ tải động lực,dịch vụ và chiếu sáng chung và chiếu SVTH: Nguyễn Minh Tâm – D9H1 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Phúc Huy sáng ngoài tòa nhà. Tùy vào loại chung cư mà phụ tải sinh hoạt thường chiếm phần lớn so với phụ tải động lực.2 Đặc điểm và yêu cầu cấp điện cho tòa nhà cao tầng.1 Cắc đặc điểm chung: Để công trình nhà cao tầng được đưa vào sử dụng, vận hành hết công năng thiết kế thì vấn đề đầu tiên được đặt ra là cần có một hệ thống điện được thiết kế đảm bảo tốt các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.
Người thiết kế hệ thống cung cấp điện nói chung và thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà cao tầng nói riêng cần nắm được một số đặc điểm cơ bản sau: Phụ tải phong phú, đa dạng (điện áp, công suất, số pha, …). Phụ tải tập trung trong không gian hẹp, mật độ phụ tải tương đối cao. Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng (ắc quy, máy phát, …). Không gian lắp đặt bị hạn chế nên phải bố trí hợp lý đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu về mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng.
Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng.2 Phân loại hộ tiêu thụ điện trong tòa nhà cao tầng: Trong tòa nhà cao tầng phụ tải rất đa dạng như: thang máy, bơm cứu hỏa, bơm nước sinh hoạt, các thiết bị chiếu sáng sinh hoạt, chiếu sáng sự cố, các thiết bị dân dụng như: điều hòa, quạt thông gió, quạt treo tường, quạt trần, bình nóng lạnh, lò vi sóng, ti vi. Căn cứ vào phụ lục A/TCVN 9206-2012 các phụ tải trên có thể phân loại các hộ tiêu thụ theo các tiêu chí sau: +Phụ tải ưu tiên: Là thiết bị chiếu sáng sự cố những nơi tập trung đông người như các sảnh chờ, hành lang công cộng, cầu thang thoát hiểm, các phòng kỹ thuật, tầng kỹ thuật, phòng phát thanh, phòng thông tin liên lạc, hệ thống thang máy, hệ thống phòng cháy chữa cháy, quạt thông gió và hút khói, quạt tạo áp cầu thang,tầng hầm,. Yêu cầu: phải đảm bảo cung cấp điện liên tục, thời gian mất điện không được quá thời gian để thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phòng. Trong đồ án dự định sử dụng các bộ đèn có hệ thống lưu điện (ắc quy) để SVTH: Nguyễn Minh Tâm – D9H1 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Phúc Huy đảm bảo sự hoạt động của thiết bị chiếu sáng sự cố an toàn (thoát hiểm) trong 2h.
+Phụ tải không ưu tiên: Gồm những hộ dùng điện còn lại: khu vực các văn phòng làm việc,phụ tải sinh hoạt ….Yêu cầu: Thời gian mất điện cho phép không quá 12 giờ, không yêu cầu có nguồn dự phòng.3 Những yêu cầu cấp điện cho tòa nhà Một phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn được các yêu cầu sau: a, Độ tin cậy cung cấp điện: Là khả năng cung cấp điện liên tục cho các thiết bị điện, ở đây độ tin cậy tùy thuộc vào tính chất quan trọng của các loại thiết bị cần phải hoạt động liên tục khi nguồn điện lưới bị mất, đảm bảo an toàn cho hoạt động của mọi thiết bị trong toà nhà như động cơ thang máy, thang cuốn, bơm nước, đèn chiếu sáng sự cố,…người thiết kế cần có phương án cung cấp điện cho tòa nhà khi không có điện lưới, đảm bảo tòa nhà phải được cấp điện bằng 2 nguồn. Ngoài độ tin cậy cấp điện, cần đặc biệt chú ý đến vấn đề an toàn, phòng chống cháy nổ. b, Chất lượng điện năng: Chất lượng điện rất quan trọng đối với những công trình có quy mô lớn, nhất là những tòa nhà cao cấp đa chức năng, .Chất lượng điện năng được đánh giá qua các chỉ tiêu như: tần số f; điện áp U; sóng hài. Tần số: Do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh.
Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện. Điện áp: Là vấn đề cần phải quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành và tuổi thọ của thiết bị. Vì vậy phải luôn đảm bảo độ lệch điện áp nằm trong phạm vi cho phép. Chất lượng điện trong SVTH: Nguyễn Minh Tâm – D9H1 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Phúc Huy lưới điện yêu cầu độ lệch điện áp cho phép là ± 5% Uđm tại điểm đấu nối với khách hàng.8 tiêu chuẩn 9207-2012: Bảng 1.
2 Độ sụt áp cho phép Loại hình phụ tải điện Vị trí điểm đấu điện Chiếu Động cơ Thiết bị điện áp Các loại phụ sáng điện 12 đến 42V tải khác Từ tủ phân phối hạ áp 5%Udm 5%Udm 10%Udm 5%Udm trạm biến áp Độ sụt điện áp trên đường dây được tính toán theo Bảng 1. 3 Tính sụt áp trên các loại điện áp Độ sụt áp trên đường dây ΔU Kiểu mạch điện Giá trị tuyệt đối(V) Giá trị tương đối(%) 1pha: pha/pha ΔU=2.sinφ)L 1 pha: pha/trung ΔU=2.sinφ)L tính 3 pha cân bằng (có hoặc không có trung tính) -Ghi chú: IB là dòng điện làm việc lớn nhất (A) L: Là chiều dài đường dây (km) R là điện trở đơn vị của đường dây (Ω/km) X là cảm kháng đơn vị của đường dây (Ω/km) Udm là điện áp dây định mức của mạng điện (V) SVTH: Nguyễn Minh Tâm – D9H1 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Phúc Huy Up là điện áp pha định mức của mạng điện (V) c, An toàn cùng cấp điện: Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị điện phải được chọn đúng tính năng sử dụng, đúng chủng loại, đúng công suất phù hợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc. Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an toàn cung cấp điện.
Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng. Những cán bộ kỹ thuật quản lí vận hành hệ thống và người sử dụng đều cần phải có ý thức chấp hành những quy định, những quy tắc vận hành và sử dụng điện an toàn. d, Tính kinh tế cao: Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án, các phương án thường có những ưu và khuyết điểm riêng, có thể lợi về kinh tế nhưng xét về kỹ thuật thì không được tốt. Chỉ tiêu kinh tế được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo.
Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá thông qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải bằng cách tính toán và so sánh tỷ mỉ giữa các phương án, từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu. Ngoài các yêu cầu trên, khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý đến các yêu cầu khác như: thuận tiện cho công tác vận hành và sửa chữa, có điều kiện thuận lợi cho yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn được thời gian xây dựng,. SVTH: Nguyễn Minh Tâm – D9H1 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Phúc Huy CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ 2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán Sự đa dạng của các điều kiện và đặc điểm của bài toán xác định phụ tải ứng với các mục đích khác nhau dẫn đến có nhiều phương pháp khác nhau trong việc tính toán phụ tải.
Mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu xây dựng các phương pháp tính toán phụ tải, nhưng chưa thể nói được rằng bài toán này đã hoàn toàn được giải quyết. Trong khuôn khổ đồ án, để tính toán sát với các công trình thực tế hiện nay và phù hợp quy chuẩn ta sẽ tham khảo thêm tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9206-2012. Các định nghĩa trong tiêu chuẩn cũng có ý nghĩa tương tự như các phần trình bày ở trên. Theo đó thì công suất tính toán cho nhà ở và công trình công cộng được xác định theo số lượng và công suất của thiết bị điện dự kiến lắp đặt trong công trình, áp dụng hệ số sử dụng lớn nhất K u, hệ số đồng thời Ks và hệ số yêu cầu Kyc.
Trong đó: Hệ số sử dụng lớn nhất Ku là tỉ số giữa công suất yêu cầu lớn nhất Pyc với công suất điện định mức Pđm của mỗi thiết bị tiêu thụ điện. Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt, nhất là cho các động cơ vì chúng ít khi chạy đầy tải: (2.1) Hệ số đồng thời Ks được dùng để tính toán công suất của một nhóm thiết bị điện. Hệ số đồng thời Ks của nhóm thiết bị điện là tỉ số giữa công suất tính toán Ptt∑ của nhóm thiết bị điện với tổng công suất yêu cầu của từng thiết bị điện ∑Pyci trong nhóm đó.