Đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà văn phòng 4 tầng

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà văn phòng 4 tầng: Giải pháp điện hiệu quả, an toàn. Đảm bảo nguồn điện ổn định cho mọi hoạt động.

• Tác giả: Đào Công Tuyến
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hải Bình
• Trường học: Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Nhà Văn Phòng 4 Tầng
• Loại tài liệu: Đồ án 1
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan quy trình thiết kế hệ thống cung cấp điện văn phòng

Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà văn phòng 4 tầng là một hạng mục kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Một hệ thống được thiết kế tốt không chỉ đảm bảo cung cấp điện năng liên tục, ổn định cho mọi hoạt động mà còn phải tối ưu hóa chi phí và đảm bảo an toàn điện trong tòa nhà ở mức cao nhất. Đặc điểm của phụ tải văn phòng là sự đa dạng và tập trung cao, bao gồm hệ thống chiếu sáng văn phòng, hệ thống ổ cắm cho thiết bị tin học, hệ thống điều hòa không khí, thang máy và các bơm phụ trợ. Do đó, không gian lắp đặt thường bị hạn chế và phải đáp ứng yêu cầu cao về thẩm mỹ kiến trúc. Yêu cầu về độ tin cậy và chất lượng điện năng là yếu tố tiên quyết, vì bất kỳ sự cố nào cũng có thể gây gián đoạn công việc và thiệt hại kinh tế. Quá trình thiết kế phải bắt đầu từ việc khảo sát kiến trúc, xác định nhu cầu sử dụng, từ đó tiến hành tính toán phụ tải điện một cách chi tiết. Dựa trên kết quả tính toán, các kỹ sư sẽ lựa chọn phương án cấp điện, thiết kế sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện, lựa chọn các thiết bị bảo vệ như aptomat (CB) và tiết diện dây dẫn phù hợp. Toàn bộ hồ sơ thiết kế, bao gồm bản vẽ mặt bằng cấp điện và thuyết minh thiết kế điện, phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn thiết kế điện TCVN hiện hành.

1.1. Bốn yêu cầu cốt lõi khi thiết kế hệ thống điện tòa nhà

Một phương án thiết kế hệ thống cung cấp điện tối ưu phải thỏa mãn bốn yêu cầu cơ bản. Thứ nhất là độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo điện năng liên tục cho các phụ tải, đặc biệt là các hộ loại 1 và loại 2 như hệ thống máy chủ, chiếu sáng sự cố, bơm cứu hỏa. Thứ hai là chất lượng điện năng, thể hiện qua sự ổn định của điện áp và tần số trong giới hạn cho phép (ví dụ, sụt áp làm việc bình thường ΔUbt ≤ 5% Uđm). Thứ ba là tính kinh tế, phương án phải cân bằng giữa vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm để đạt được chi phí tổng thể nhỏ nhất. Cuối cùng, và quan trọng nhất, là an toàn điện, yếu tố phải được đặt lên hàng đầu trong suốt quá trình từ thiết kế, lắp đặt đến vận hành, bao gồm các giải pháp bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, rò điện và các biện pháp an toàn cho người sử dụng.

1.2. Tổng hợp các tiêu chuẩn thiết kế điện TCVN áp dụng

Để đảm bảo tính pháp lý và kỹ thuật, mọi công tác thiết kế hệ thống điện cho công trình công cộng đều phải dựa trên hệ thống tiêu chuẩn quốc gia. Các tiêu chuẩn thiết kế điện TCVN quan trọng cần áp dụng bao gồm: TCVN 9206-2012 quy định về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng; TCVN 9207-2012 về tiêu chuẩn đặt đường dẫn điện. Ngoài ra, bộ Quy phạm Trang bị Điện như 11TCN 18-2006, 11 TCN 19-2006, và 11 TCN 20-2006 cung cấp các quy định chi tiết về hệ thống đường dẫn điện, trang bị phân phối và trạm biến áp. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo an toàn, chất lượng mà còn là cơ sở để nghiệm thu và đưa công trình vào sử dụng.

II. Hướng dẫn tính toán phụ tải điện cho nhà văn phòng 4 tầng

Giai đoạn tính toán phụ tải điện là bước nền tảng và có ý nghĩa quyết định đến toàn bộ cấu trúc của hệ thống cung cấp điện. Việc xác định chính xác công suất tiêu thụ của từng khu vực, từng loại thiết bị sẽ là cơ sở để chọn tiết diện dây dẫn, chọn aptomat (CB), máy biến áp và máy phát điện dự phòng có công suất phù hợp. Tính toán sai sót ở giai đoạn này có thể dẫn đến hệ thống quá tải, gây sụt áp, giảm tuổi thọ thiết bị, hoặc lãng phí do đầu tư quá mức cần thiết. Các phương pháp tính toán hiện nay khá đa dạng, nhưng đối với công trình văn phòng, phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số sử dụng đồng thời (kđt) và công suất đặt (Pđ) được xem là phù hợp và cho độ chính xác cao. Phụ tải trong văn phòng được chia thành các nhóm chính: hệ thống chiếu sáng văn phòng, hệ thống ổ cắm cho các thiết bị làm việc, hệ thống điều hòa không khí, và các phụ tải động lực khác như bơm nước, thang máy. Mỗi nhóm phụ tải có đặc tính và cách tính toán riêng, cần được xem xét cẩn thận để ra được con số tổng hợp cuối cùng.

2.1. Phương pháp xác định công suất hệ thống chiếu sáng văn phòng

Để tính toán hệ thống chiếu sáng văn phòng, phương pháp dựa trên độ rọi yêu cầu (E) theo tiêu chuẩn TCVN 7114-2008 là phổ biến nhất. Ví dụ, phòng làm việc yêu cầu độ rọi 500 lux. Từ đó, quang thông tổng cần thiết được xác định dựa trên diện tích phòng (S), hệ số dự trữ (K), và hệ số sử dụng (Ksd). Hệ số sử dụng phụ thuộc vào chỉ số phòng (φ), hệ số phản xạ của trần, tường. Sau khi có quang thông tổng, người thiết kế sẽ lựa chọn loại đèn phù hợp và xác định số lượng bóng đèn cần thiết. Hiện nay, việc sử dụng phần mềm thiết kế điện chuyên dụng như Dialux giúp mô phỏng và tính toán chiếu sáng một cách trực quan, chính xác và nhanh chóng, đảm bảo phân bố ánh sáng đồng đều và tiết kiệm năng lượng.

2.2. Cách tính toán phụ tải hệ thống ổ cắm và điều hòa không khí

Công suất của hệ thống ổ cắm thường được tính toán dựa trên suất phụ tải trên một đơn vị diện tích (W/m²). Theo TCXD 27-1991, suất phụ tải cho phòng làm việc có thể chọn là 50 W/m². Từ đó, công suất đặt của ổ cắm cho một phòng được tính bằng công thức: Poc = P0oc x S. Đối với hệ thống điều hòa, công suất được xác định dựa trên diện tích hoặc thể tích không gian cần làm mát, với suất lạnh tiêu chuẩn (ví dụ, 10000 BTU/h cho 15 m²). Sau khi xác định công suất lạnh (BTU), cần quy đổi sang công suất điện tương đương (kW) để tính toán phụ tải. Cả hai nhóm phụ tải này đều cần nhân với hệ số sử dụng đồng thời (Kđt) để ra công suất tính toán thực tế.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống cung cấp điện tổng thể tối ưu

Sau khi hoàn tất việc tính toán phụ tải điện, bước tiếp theo là xây dựng một phương án cung cấp điện toàn diện, từ nguồn vào đến các thiết bị tiêu thụ cuối cùng. Phương án này phải được thể hiện rõ ràng qua sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện, một tài liệu kỹ thuật cốt lõi mô tả cấu trúc, liên kết và thông số của tất cả các phần tử trong mạng điện. Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện tổng thể bao gồm việc lựa chọn nguồn cấp (lưới điện quốc gia, trạm biến áp riêng), thiết kế nguồn dự phòng, lựa chọn cấu trúc mạng phân phối, và tính toán lựa chọn các thiết bị chính. Nguồn điện cho tòa nhà văn phòng thường được lấy từ lưới trung thế (ví dụ 22kV) qua một trạm biến áp riêng để hạ áp xuống 0,4kV. Một máy phát điện dự phòng kết hợp với bộ chuyển nguồn tự động (ATS) là giải pháp bắt buộc để đảm bảo cấp điện cho các phụ tải ưu tiên khi có sự cố lưới điện. Từ tủ điện tổng (MSB), điện năng được phân phối đến các tủ điện phân phối (DB) ở mỗi tầng thông qua hệ thống thanh cái (busway) hoặc cáp trục, đảm bảo sự linh hoạt và dễ dàng bảo trì.

3.1. Lựa chọn phương án cấp điện và vẽ sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện

Phương án cấp điện cho tòa nhà văn phòng cần đảm bảo cả nguồn chính và nguồn dự phòng. Nguồn chính từ lưới điện thành phố được đưa vào trạm biến áp của tòa nhà. Nguồn dự phòng sử dụng máy phát điện dự phòng hoặc hệ thống UPS cho các phụ tải đặc biệt quan trọng. Toàn bộ cấu trúc này được thể hiện trên sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện. Sơ đồ này cho thấy rõ mối liên kết từ máy biến áp, qua ATS, đến tủ điện tổng (MSB), rồi phân nhánh đến các tủ điện phân phối (DB) tầng và các tủ nhánh, đi kèm thông số kỹ thuật của MBA, máy phát, cáp, và các thiết bị đóng cắt.

3.2. Hướng dẫn chọn tiết diện dây dẫn và tính toán sụt áp

Việc chọn tiết diện dây dẫn phải tuân thủ điều kiện phát nóng lâu dài cho phép, K1*K2*Icp ≥ Itt, trong đó Itt là dòng điện tính toán của mạch. Ngoài ra, việc kiểm tra điều kiện tính toán sụt áp là cực kỳ quan trọng để đảm bảo chất lượng điện áp tại điểm cuối. Theo quy định, độ sụt áp từ nguồn đến phụ tải xa nhất không được vượt quá 5% điện áp định mức. Công thức tính sụt áp ΔU = (P*R + Q*X) / U được sử dụng để kiểm tra cho tiết diện dây đã chọn. Nếu sụt áp vượt ngưỡng, cần phải tăng tiết diện dây dẫn lên một cấp và kiểm tra lại.

3.3. Bí quyết chọn aptomat CB cho tủ điện phân phối và tủ tổng

Việc chọn aptomat (CB) phải dựa trên ba điều kiện cơ bản: điện áp định mức (Uđm ≥ Uld), dòng điện định mức (Iđm ≥ Itt), và dòng cắt ngắn mạch định mức (Icdm ≥ IN). Dòng điện định mức của CB phải lớn hơn dòng làm việc lớn nhất nhưng không quá lớn để đảm bảo bảo vệ được dây dẫn khi có quá tải. Dòng cắt ngắn mạch của CB phải lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra tại điểm lắp đặt để đảm bảo CB có thể dập tắt hồ quang an toàn khi có sự cố. Các CB trong tủ điện tổng (MSB) và tủ điện phân phối (DB) cần được phối hợp chọn lọc để đảm bảo tính tác động có chọn lọc, nghĩa là khi có sự cố ở mạch nhánh, chỉ CB ở mạch đó tác động, không làm gián đoạn toàn bộ hệ thống.

IV. Giải pháp thiết kế hệ thống tiếp địa và chống sét an toàn

Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà văn phòng 4 tầng, các giải pháp an toàn như hệ thống tiếp địa và hệ thống chống sét đóng vai trò sống còn. Đây là những hạng mục không thể bỏ qua, giúp bảo vệ con người và tài sản trước các nguy cơ từ sự cố rò điện và hiện tượng sét đánh. Hệ thống tiếp địa có hai chức năng chính: tiếp địa làm việc (đảm bảo chế độ làm việc ổn định cho các thiết bị) và tiếp địa an toàn (dẫn dòng điện rò xuống đất, bảo vệ người vận hành khỏi điện giật). Hệ thống chống sét được thiết kế để thu và tiêu tán năng lượng khổng lồ của dòng sét một cách an toàn, ngăn ngừa hỏa hoạn và hư hỏng thiết bị. Việc thiết kế hai hệ thống này đòi hỏi phải tính toán điện trở suất của đất, lựa chọn vật liệu và cấu hình bãi tiếp địa phù hợp để đạt được trị số điện trở nối đất theo yêu cầu của tiêu chuẩn, ví dụ Rđ ≤ 4Ω cho nối đất an toàn và Rđ ≤ 10Ω cho nối đất chống sét. Các giải pháp hiện đại ngày nay kết hợp cả chống sét đánh thẳng và chống sét lan truyền trên đường dây.

4.1. Quy trình tính toán hệ thống tiếp địa theo tiêu chuẩn

Quy trình tính toán hệ thống tiếp địa bắt đầu bằng việc đo điện trở suất của đất tại khu vực xây dựng. Dựa trên giá trị này và điện trở nối đất yêu cầu (Rđ_yc), số lượng cọc tiếp địa sơ bộ được xác định. Công thức tính điện trở của một cọc đơn và của thanh nối được áp dụng. Sau đó, tính toán lại số cọc thực tế cần đóng dựa trên sự kết hợp điện trở của hệ thống cọc và hệ thống thanh nối. Cấu hình bãi tiếp địa (mạch vòng, mạch tia) và khoảng cách giữa các cọc được bố trí để tối ưu hóa hiệu quả tản dòng và giảm điện áp bước. Toàn bộ các vỏ kim loại của thiết bị điện, tủ điện đều phải được kết nối vào hệ thống này.

4.2. Các mô hình thiết kế hệ thống chống sét cho tòa nhà cao tầng

Đối với hệ thống chống sét đánh thẳng, có nhiều mô hình thiết kế khác nhau. Phương pháp cổ điển dùng cột thu sét Franklin hiệu quả cho công trình thấp. Với các tòa nhà cao hơn như văn phòng 4 tầng, mô hình quả cầu lăn (Rolling Sphere) hoặc mô hình góc bảo vệ được áp dụng để xác định vùng cần bảo vệ và bố trí hệ thống kim thu sét, dây thu sét trên mái. Hiện đại hơn là công nghệ kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (E.S.E), giúp mở rộng bán kính bảo vệ với ít đầu kim hơn. Ngoài ra, việc lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trên đường cấp nguồn và đường tín hiệu là bắt buộc để bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm khỏi các xung điện áp do sét gây ra.

V. Ứng dụng phần mềm thiết kế và hoàn thiện hồ sơ kỹ thuật

Công nghệ hiện đại đã mang lại những công cụ mạnh mẽ hỗ trợ quá trình thiết kế hệ thống cung cấp điện, giúp tăng cường độ chính xác, tối ưu hóa giải pháp và rút ngắn thời gian thực hiện. Việc ứng dụng các phần mềm thiết kế điện chuyên dụng như AutoCAD, Ecodial, và Dialux đã trở thành tiêu chuẩn trong ngành. AutoCAD được sử dụng để triển khai các bản vẽ mặt bằng cấp điện, bố trí thiết bị, và đường đi của dây dẫn một cách chi tiết. Dialux là công cụ không thể thiếu cho việc thiết kế và mô phỏng hệ thống chiếu sáng văn phòng, giúp đạt được độ rọi tiêu chuẩn và hiệu quả năng lượng. Trong khi đó, các phần mềm như Ecodial giúp tính toán, lựa chọn thiết bị và kiểm tra các thông số của mạng điện hạ thế một cách tự động và tin cậy. Kết quả của quá trình thiết kế là một bộ hồ sơ kỹ thuật hoàn chỉnh, bao gồm thuyết minh thiết kế điện, các bản vẽ chi tiết và bảng bóc tách khối lượng vật tư điện, làm cơ sở cho việc thi công, giám sát và nghiệm thu công trình.

5.1. Mô phỏng hệ thống chiếu sáng văn phòng hiệu quả với Dialux

Phần mềm Dialux là một công cụ mạnh mẽ cho phép các kỹ sư mô phỏng không gian 3D của văn phòng, nhập dữ liệu trắc quang của các loại đèn từ nhiều nhà sản xuất, và tiến hành tính toán phân bố độ rọi trên các bề mặt làm việc. Kết quả được trình bày trực quan dưới dạng bản đồ màu sắc hoặc đường đồng mức cường độ sáng, giúp dễ dàng đánh giá sự đồng đều và mức độ đáp ứng tiêu chuẩn. Sử dụng phần mềm thiết kế điện này không chỉ đảm bảo chất lượng ánh sáng, tạo môi trường làm việc tiện nghi mà còn giúp lựa chọn phương án chiếu sáng tiết kiệm điện năng nhất.

5.2. Hoàn thiện bản vẽ mặt bằng cấp điện và thuyết minh thiết kế

Hồ sơ thiết kế cuối cùng bao gồm hai thành phần chính. Một là bộ bản vẽ mặt bằng cấp điện được vẽ bằng AutoCAD, thể hiện vị trí lắp đặt của tủ điện, máng cáp, đèn, ổ cắm, và đường đi chi tiết của các tuyến cáp trong từng tầng. Hai là cuốn thuyết minh thiết kế điện, trong đó trình bày tất cả các cơ sở lựa chọn, các bước tính toán chi tiết từ phụ tải, sụt áp, ngắn mạch cho đến việc lựa chọn thiết bị và các giải pháp an toàn. Đây là tài liệu pháp lý và kỹ thuật quan trọng, là kim chỉ nam cho toàn bộ quá trình thi công và vận hành hệ thống điện sau này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP VÀ CẤU HÌNH TRẠM BIẾN ÁP. PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP (MBA) Mục đích của trạm biến áp (TBA) Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện, TBA dùng để trao đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Các TBA, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện tạo thành một hệ thống truyền tải điện năng thống nhất.  Công suất của máy biến áp được lựa chọn theo công thức sau: S Stt (KVA) Với máy trạm 1: ba S Stt (KVA) Với máy trạm n: ba Điều kiện kiểm tra sự cố một số máy biến áp trong trạm biến áp.

(n  1)  k qt  S ba S sc Trong đó:  Ssc : Phụ tải mà trạm cần chuyển tới khi có sự cố (KVA)  Sba : Công suất định mức của máy biến áp nhà chế tạo cho.  S tt : Công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải) k qt 1.4  : Hệ số quá tải ứng với máy làm việc không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ. 20 - Phương án lựa chọn trạm biến áp.  Phương án 1: Chọn trạm biến áp gồm 1 máy biến áp.

 Máy biến áp B1( dm S 1000KVA ) cấp điện cho phụ tải chiếu sáng và ổ cắm tòa nhà, điều hòa, phụ tải thang máy, máy bơm cứu hỏa. →Lựa chọn Máy biến áp 3 pha của hãng THIBIDI có thông số như sau:  Máy biến áp 3 pha 1000KVA. Sdm (kva) Udm (kv) P0 (W) PN (W) i0 (%) U n (%) Trọng lượng 1000 22/0.4 980 8550 2 6 3460kg  Tính tổn thất trong máy biến áp:  Máy biến áp 3 pha 1000KVA. 1) Tổn thất công suất của máy biến áp B1:   S    I S 2 U S  S   2 SB1  Po  Pn   tt    j  0 dmB1  N dmB1   tt    SdmB1    100 100 S   dmB1 2 2   879.4(KVA) 2) Tốn thất điện năng máy biến áp B1 là: 2  S  A B P0  t 1  PN  tt   t 2 SdmB1  Trong đó:  P0 , PN : tôn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy biến áp, cho trong lý lịch máy(KW)  Stt : Phụ tải tính toán.

 SdmB1 : Dung lượng định mức của máy biến áp. 21  t 1 : thời gian vận hành thực tế của máy biến áp.  t 2 : thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Với tải là điện sử dụng trong khu đô thị nên ta có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax 4500(h) , với cos  0.3(KWh) → 1000  Giá tiền tổn thất điện năng trong một năm là: ZC1 AB1 1686 27664.13( / km) r ,x Với 0 0 là điện trở và điện kháng của đường dây.

Với mục đích xác định tổn thất điện năng, đường dây chỉ cần thay thế bằng điện trở: R r0  l 0.62() - Tổn thất công suât lớn nhất rên đường dây là: 2 2 S   1000   2.41(KW) 3 P  dmB1   R   U dm   22  - Tổn thất điện năng 1 năm trên đường dây là: A DB1 P  5. LỰA CHỌN LOẠI MÁY BIẾN ÁP Có 2 loại máy biến áp đó là máy biến áp ngâm dầu và máy biến áp khô. Ta sẽ chọn loại máy biến áp ngâm dầu vì : - Công trình đã thiết kế khu vực đặt trạm biến áp bên ngoài. - Sử dụng máy biến áp dầu có khả năng tự làm mát máy biến áp.

- Tiết kiệm năng lương ,tiếng ồn thấp. - Độ tin cậy cao , các hệ thống đảm bảo chất lượng. - Khả năng chịu nhiệt , chịu ẩm ,độ ổn định ,khả năng tương thích hóa chất ,. - Công suất lớn đáp ứng nhu cầu của mỗi người dung.

LỰA CHỌN KẾT CẤU MÁY BIẾN ÁP Trạm biến áp loại này thường có kết cấu như sau: Trạm treo, trạm cột (hay còn gọi là trạm bệt), trạm kín (lắp dặt trong nhà), trạm trọn bộ. Căn cứ vào địa hình, vào môi trường, mỹ quan và kinh phí đầu tư mà chọn loại trạm cho thích hợp. ∎ Qua việc phân tích ưu nhược điểm cũng như địa hình công trình thiết kế của các trạm ta sử dụng trạm xây cho công trình - Trạm kín thường được dùng ở những nơi cần độ an toàn cao. - Trong trạm có thể đặt một hay hai máy biến áp hoặc nhiều hơn.

- Dưới bệ máybiến áp cần có hố dầu sự cố. Cửa thông gió cho phòng máy và phòng cao, hạ áp phải có lưới chắn đề phòng chim, rắn, chuột. - Ưu điểm: An toàn cho người sử dụng, dung lượng công suất của MBA lớn, giá thành hợp lý. - Nhược điểm: Tốn diện tích.

TRÌNH TỰ THIẾT KẾ Bảng 7 : Trình tự thiết kế Trung áp Hạ áp Lựa chọn và kiểm tra cáp Lựa chọn và kiểm tra cáp Tính toán ngắn mạch trung áp Tính toán ngắn mạch hạ áp Lựa chọn và kiểm tra chống sét van Lựa chọn máy cắt hạ áp Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải Lựa chọn thanh cái hạ áp 1. Lựa chọn và kiểm tra cáp trung áp 23 Lựa chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện: Phương pháp chọn tiết diện dây Jkt áp dụng với lưới điện trung áp trở lên (22kV). Bởi vì trên lưới này không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp nên vấn đề điện áp không cấp bách, nếu chọn dây theo Jkt sẽ có lợi về kinh tế, nghĩa là chi phí tính toán hàng năm thấp nhất. Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp, nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn, cũng được chọn theo.

∎ Các bước lựa chọn tiết diện dây cáp Bước 1 : Căn cứ vào loại dây định dung (dây dẫn hoặc cáp ) và vật liệu làm dây (nhôm hoặc đồng ) và trị số Tmax tra bảng chọn trị số Jkt Bảng 8: Bảng trị số 𝐽𝐽𝐽 (A/mm2) theo 𝐽𝐽 𝐽𝐽 và loại dây. 2 Vật dẫn điện M tậ đ ộdòng đi nệ kinh tếế A ( / mm ) Số giờ sử dụng phụ tải cực đại trong năm Tmax (h) Đến 3000 Từ 3000 đến 5000 Trên 5000 Thanh và dây trần: + Đồng + Nhôm 2,5 2,1 1,8 1,3 1,1 1,0 Cáp cách điện giấy, dây bọc cao su, hoặc PVC: + Ruột đồng 3,0 2,5 2,0 + Ruột nhôm 1,6 1,4 1,2 Cáp cách điện cao su hoặc nhựa tổng hợp: + Ruột đồng 3,5 3,1 2,7 + Ruột nhôm 1,9 1,7 1,6 Với phụ tải điện sinh hoạt của đô thị thì Tmax = 3000 ÷ 5000 (ℎ) .Tra bảng trên đồng thời xem trong tài liệu cung cấp điện của Ngô Hồng Quang thì ta chọn cáp đồng có 24 Jkt = 3,1(h) Bước 2: Xác định dòng điện lớn nhất chạy trên các đoạn dây: S 31600 I n  3 Udm = 1 3 22 =125, 97 (A) Trong đó : S : Công suất biểu kiến định mức của phụ tải ,(KVA) n : Số lộ đường dây ( lộ đơn n=1, lộ kép n=2 ) U dm : Điện áp lưới ( KV) Bước 3 : Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn cáp I 125,97 F Jkt = 3,1 =40,63 2 Trong đó : F : Tiết diện dây dẫn [ mm ] I : Dòng điện làm việc của đường dây [A] Jkt : Mật độ dòng kinh tế [ A / m2 ] giá trị mật độ dòng kinh tế Từ F tra bảng thông số tiết diện cáp tiêu chuẩn gần nhất bé hơn Vậy ta chọn tiết diện cáp trung áp theo tiết diện tiêu chuẩn gần nhất: Cáp đồng 3 lõi điện áp 24kV cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC (do hãng FURUKAWA chế tạo ). Bảng 9 : Thông số kỹ thuật cáp trung áp 35mm2 do FURUKAWA chế tạo. Tiết Đường Độ Độ Đường Đường Độ Trọng ro x ở o Diện Kính 1 dày Dày Kính Kính Dày Lượng nhiệt Với Lõi Lớp lớp Ngoài sợi dây PV C độ DC 50kg XLP PVC PVC thép E Bên Bên mạ trong trong mm2 mm mm mm mm Mm Mm mm Ω Ω /km /km 35 7,0 5,5 1,5 49,4 2,5 2,8 5880 0,524 0,130 Bước 4 : Kiểm tra tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật : U bt U btcp U sc U sccp 25 Isc Icp Trong đó : ∆ U bt -; U sc : là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và khi đường dây gặp sự cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép ,đứt đoạn dây trong U btcp U sccp mạch kín ).

-;∆ : trị số ∆U cho phép lúc bình thường và lúc có sự cố. U btcp U U U + Với U≥ 110(kv) : = 10% Udm ; ∆ sccp = 20% dm + Với U ≤ 35 (kv) ;∆ btcp U 5% U dm ; ∆ sccp = 10% U dm I ,I - sc cp : dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu dài cho phép. Ngoài ra cần phải kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch của tiết diện : F I  t qd Trong đó : 𝐽 – hệ số nhiệt , với cáp đồng 𝐽 = 6 ,với cáp nhôm 𝐽 = 11 t qd – thới gian quy đổi,với lưới trung và hạ áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch t qd t c ( ) thường t c =0,5÷1(s) Kiểm tra các điều kiện kỹ thuật: - Tổng trở 5 km đường dây trên không AC-35: Z D RD  J X D r0 l  j x0 l 0,524 5  j 0,130 5 2,62  0, 65 j 2 Tổng trở 20m đường cáp ngầm CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 24KV – (3x35) mm ZC  RC  j XC r0 l  j x 0 l 0, 524 0, 02  j 0,130 0,02 0,01048  2,6 10  3 j Tổng trở cả đường dây AC và cáp là: Z R  j X (2,62  0,01048)  j (0,65  2,6 10  3) 2,63048  0,6526  j ( ) Tổn thất điện áp trên cả 2 đoạn đường dây là:   cos =0,8÷0,85 nên chọn cos =0,85 P R Q X 4800 0,85 2,63048 4800 0, 526 0,6256 U   562, 73 U 22 (V) Do điện áp U =22kV < 35kV nên ta sẽ áp dụng U  562,73  U cp =5%×22=1100 (v) Tiết diện cáp trung áp ta dùng sẽ là CU/XLPE/PVC/DSTA/PVC 24KV- (3x 35) 𝐽 𝐽2 do hãng FURUKAWA chế tạo. Lựa chọn và kiểm tra chống sét van.