Đồ án cung cấp điện

LỜI MỞ ĐẦU
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 sắn,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 yêu cầu thực tế đó cùng với những kiến thức đã
học tại khoa Hệ Thống Điện - Trường Đại Học Điện Lực,tôi đã nhận được đề
tài thiết kế đồ án môn học:Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà chung
cư 12 tầng.
Đồ án môn học này đã giúp tôi hiểu rõ thêm về công việc thực tế của một
kĩ sư hệ thống điện,hay chính là công việc sau này của bản thân . Với sự
hướng dẫn tận tình của thầy Trần Quang Khánh tôi đã hoàn thành được đồ án
môn học .

Hà Nội ngày tháng 3 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Văn Minh
Nguyễn Đức Nhân
1
Đồ án cung cấp điện
Sinh viên: Nguyễn Văn Minh
Lớp: D3H8B
Tên đồ án: Đồ án cung cấp điện cho một chung cư cao tầng
Thời gian thực hiện:

là T
M
=4370h/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 g
b
=860đ/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 cư cao tầng.
Alphabe
Số
tầng
L,m
Số hộ/tầng, n
h
ứng với diện
tích m
2
/hộ
Số lượng
và công
suất thang
máy,
kW
Số lượng và công suất máy bơm, kW
70
10

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 tủ phân phối (thiết bị điều khiển, bảo vệ và đo lường
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 cư
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
Nguyễn Đức Nhân
3
Đồ án cung cấp điện
Mục lục
ĐỀ BÀI 2

5.1 Tổn thất điện điện áp 48
5.2 Tổn thất công suất-tổn thất điện năng 49
6.THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CỦA MỘT CĂN HỘ 51
7.TÍNH TOÁN NỐI DẤT 55
8.HẠCH TOÁN CÔNG TRÌNH 58
9. PHÂN TÍCH KINH TẾ TÀI CHÍNH 61
II.BẢN VẼ 65
1-Sơ đồ mạng điện cung cấp cho tòa nhà chung cư 65
2-Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp tiêu thụ 66
3-Sơ đồ mạng điện căn hộ 67
4-Sơ đồ nối đất 68
5-Bảng số liệu tính toán 68
Nguyễn Đức Nhân
4
Đồ án cung cấp điện
A.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.Giới thiệu chung
Trong các đô thị lớn,do có tốc độ đô thị hoá cao,dân số ở đây ngày một tăng
nhanh,các công trình giao thông đòi hỏi ngày càng mở rông diện tích đất
đô thị ngày càng bị thu hẹp.Vì vậy việc phát triển nhà ở chung cư là một
khuynh hướng tất yếu để giải quyết gánh nặng nhà ở cho người dân.
2. Những yêu cầu chung trong thiết kế một dự án cung cấp điện:
Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần
tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các yêu cầu kỹ
thuật,vận hành an toàn và kinh tế.Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ
tiêu thụ luôn đầy đủ điện năng với chất lượng cao.
Trong quá trình thiết kế điện một phuơng án được cho là tối ưu khi nó
thoả mãn các yêu cầu sau:
 Tính khả thi cao
 Vốn đầu tư nhỏ

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 lường
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 cư
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
Nguyễn Đức Nhân
6
Đồ án cung cấp điện
B.THỰC HIỆN
I.THUYẾT MINH
1.TÍNH TOÁN NHU CẦU PHỤ TẢI
Hình1.1 Sơ đồ mặt bằng của một tầng của chung cư
1-Tủ phân phối của tầng
M

kW
70 100 120 Nhỏ Lớn
1 2 3 4 5 6 7
N 12 67 2 4 2 7,5 16
7
Đồ án cung cấp điện
Bảng 1.2.Số lượng và công suất máy bơm
→
Số
hộ/tầng là: n
h.t
= 2 + 4 + 2 = 8.
Tổng số căn hộ: N
hộ
= n
tầng
.n
h.t
= 12.8 = 96 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 (1.22) dạng:
P
1
=P
0
.[1+a(t-t
0

Số lượng và công suất máy bơm, kW
Cấp nước sinh hoạt Thoát
Bể
bơi
Cứu hỏa
8 9 10 11
2x16+3x5,6+4x1,2 2x5,5 2x4,5 20+16
8
Đồ án cung cấp điện
dùng trong nấu bếp thường chiếm tỷ 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:
N
sh cc dt 0 i hi cc dt 0 1 h1 2 h2 3 h3
i 1
P k .k .P n .k k .k .P (n .k n .k n .k )
=
= = + +
∑
Trong đó:
P
0
- suất tiêu thụ trung bình của mỗi căn hộ,xác định theo bảng 10.pl
P
0
= 1,83 kW/hộ : suất tiêu thụ trung bình của hộ gia đình có sử dụng bếp gas;
N- số căn hộ có cùng diện tích;

tc
).0,01
F
i
- diện tích căn hộ loại i, m
2
;
k
cc
- hệ số tính đến phụ tải chiếu sáng chung trong tòa nhà (lấy bằng 5%, tức
k
cc
= 1,05);
k
đt
- hệ số đồng thời, phụ thuộc vào số căn hộ, lấy theo bảng 1.pl;
Vì thiết kế cung cấp điện cho một khu chung cư 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:
Bảng 10.pl ứng với nội thành thành phố lớn
Loại thành phố
Chỉ tiêu
m
2
/hộ
Suất phụ tải kW/hộ
có bếp gas có sử dụng bếp điện
Trung
bình
Trong đó

1 2 5 10 20 35 50 100 200 300 >400
Điện 1 0,79 0,61 0,52 0,46 0,42 0,40 0,37 0,35 0,33 0,33
Gas 1 0,72 0,55 0,47 0,41 0,37 0,35 0,33 0,31 0,29 0,29

Áp dụng phương pháp nội suy lagrange như sau:
0 1
1 1
0 1
( ).( ) ( )
( ) ( ). .
( ).( ) ( )
n n
n
n i i i
i i
i i i n
x x x x x x
L x l x y y
x x x x x x
= =
− − −
= =
− − −
∑ ∑
K
đt
(96)

= (96 – 50).(0,33 – 0,35)/(100 – 50) + 0,35 = 0,3316
N

k
h1
= 1
→
k
h2
= 1 + (100 - 70).0,01 = 1,3
→
k
h3
= 1 + (120 - 70).0,01 = 1,5
⇒
P
sh
= 1,05.0,3316.1,83.(24.1+48.1,3+24.1,5) = 77,99 kW
Tính toán riêng cho mỗi tầng:
Hệ số đồng thời ứng với 8 hộ ta áp dụng nội suy lagrange :
K
đt
(8)

= (8 – 5).(0,47 – 0,55)/(10 – 5) + 0,55 = 0,502
Công suất tính toán của mỗi tầng.
P
tầng
= k
cc
.k
đt
.P


Theo bảng 9.pl ta có:
Hệ số công suất
sh
cosϕ
= 0,96 (
sh
tgϕ
= 0,29 )
Q
tầng
= P
tầng
.
sh
tgϕ
= 9,935.0,29 = 2,88kVAr;
1.2 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 máy bơm nước,thang máy, máy quạt,
thông thoáng….Phụ tải tính toán của các thiết bị động lực của khu chung cư
được xác định theo biểu thức:
P
đl
= k
nc.đl
(Р
tm
∑
. + P

4 Cứu hỏa 1 20
36
1 16
P
bơm
= k
nc
.
b
n
bom.i
1
P
∑
n
b
- tổng số bơm sử dụng
k
nc
: Hệ số nhu cầu của các thiết bị vệ sinh kỹ thuật (bơm), được xác định theo
bảng 3.pl;
Tổng số máy bơm là 15, chia làm 4 nhóm;
Tiếp tục dùng nội suy lagrange ta có :
Nguyễn Đức Nhân
11
Đồ án cung cấp điện
K
ncl
(14)


bơm 3
= k
nc3
.
bom.i i
P .n
∑
= 1.2.4,5 = 9 kW
+ Nhóm 4. Cứu hỏa:
P
bơm 4
= k
nc4
.
bom.i i
P .n
∑
= 1.(20 + 16) = 36 kW
Tổng hợp kết quả tính toán ta có bảng sau:
Bảng 1.7 Công suất cua bơm
Nhóm P
bơmi
, kW
Cấp nước sinh hoạt 40,2
Thoát nước 11
Bể bơi 9
Cứu hỏa 36
Tổng 96,2
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 k

12
Đồ án cung cấp điện
P
tmi
- 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:
tm n.tm
P P
= ε
Trong đó:
P
n.tm
- công suất định mức của động cơ thang máy, kW;
ε
- hệ số tiếp điện của thang máy (chọn
ε
= 0,6);
Chung cư có 1 thang máy nhỏ và 1 thang máy lớn. Công suất định mức tương
ứng là: 7,5 và 16.
P
tm1
= 7,5.
0,6
= 5,809
P
tm4\2
= 16.
0,6
= 12,394

= k
nc.đl
(Р
tm
∑
. + P
vs.kt
) =k
nc.đl
.(P
tm
Σ
+ P
bơm
) =
= 0,9.(36,503 + 118,278) = 139,303 kW;
Tra bảng 9.pl ta có đối với các thiết bị động lực như: máy bơm, máy hút bụi…
thì cosφ = 0,8. Với thang máy cosφ = 0,65
bom tm
tb
bom tm
P .cos P .cos 118,278.0,8 36,503.0,65
cos 0,765
P P 118,278 36,503
ϕ + ϕ +
ϕ = = =
+ +
1.3 Phụ tải chiếu sáng
Chiếu sáng trong chung cư bao gồm chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài
trời.

1.4 Tổng hợp phụ tải
Như vậy, phụ tải của chung cư được phân thành 3 nhóm: nhóm phụ tải sinh
hoạt được xác định theo phương pháp hệ số đồng thời; phụ tải của nhóm động
lực được 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
hệ số nhu cầu.
tt. nc tt.i
P k . P
Σ
= Σ
Trong đó:
K
nc
. Hệ số nhu cầu phụ thuộc vào số nhóm phụ tải (tra bảng 4.pl) rồi nội suy
lagrange ta có k
nc
= 0,85 (ứng với n = 3)
Nhóm Sinh hoạt (kW) Động lực (kW) Chiếu sáng (kW)
P
tt
77,99 139,303 4,104
tt.
P 0,85.(77,99 139,303 4,104) 188,187kW
Σ
= + + =
Công suất toàn phần của tòa nhà:
ch
ch
P

cos
ϕ
=0,765
+ Chiếu sáng ngoài trời:
cos
ϕ
=1
77,99.0,96 139,303.0,765 4,104 .1
cos 0,838
77,99 139,303 4,104
+ +
→ ϕ = =
∑
+ +
ch
ch
P 188,187
S 224,62
cos 0,838
→ = = =
ϕ
∑
, kVA;
Nguyễn Đức Nhân
14
Đồ án cung cấp điện
tt
Q P .tg 188,187.0,651 122,51= ϕ = =
∑
kVAr;

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 các phương án (so sánh ít nhất 2 phương án)
Phương án A
A.1 Sơ đồ mạng điện bên ngoài
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
Nguyễn Đức Nhân
17
Đồ án cung cấp điện

1,2,3 -đường dây cung cấp chính
4,5,6-tủ phân phối với cơ cấu chuyển mạch

Nguyễn Đức Nhân
20
Đồ án cung cấp điện
B.2 Sơ đồ mạng điện bên trong

Hình 2.6 Sơ đồ trục nhất cung cấp điện cho 4 tầng trên,trục thứ 2cung cấp
điện cho 8 tầng phía dưới
Nhận xét:Có rât nhiều phương án đi dây cho toà nhà trung cư nhưng tôi
quyết định đưa ra hai phương án trên vì đây là toà nhà có độ cao trung bình
Nguyễn Đức Nhân
21
Đồ án cung cấp điện
nếu sử dụng phương án sơ dồ một trục đứng có thể gây ảnh hưởng khi sự cố
xảy ra
3. CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP VÀ
CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN
3.1 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.
Lựa chọn phương án đi dây cung cấp điện cho tòa nhà
( dây từ điểm đấu điện đến trạm biến áp)
Ta tiến hành so sánh giữa ba phương án:
+ Phương án 1 dùng nguồn cấp là đường dây 35 kV

)( U
1
-U
3
) = (35-22).(35-10) = 325
A
1
= (U
2
-U
1
)( U
2
-U
3
) = (22-35).(22-10) = -156
A
1
= (U
3
-U
1
)( U
3
-U
2
) = (10-35).(10-22) = 300
Xác định hệ số Z
*
1

1 2 3
.( ) ( ) ( )
2.( )
Z U U Z U U Z U U
Z Z Z
+ + + + +
+ +
Nguyễn Đức Nhân
22
Đồ án cung cấp điện
U
kt
=
0,14.(22 10) 0, 298.(35 10) 0,1566.(35 22)
17,5
2.(0,141 0,298 0,1566)
+ − + + +
=
− +
kV
Vì điện áp U
kt
=17,5kV nằm giũa với cấp điện áp chuẩn là 22kV và 10kV nên
ta chọn hai cấp điện áp này
3.1.1 Chọn dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối
Tủ phân phối trung tâm lấy nguồn từ trạm biến áp và máy phát dự phòng
thông qua bộ chuyển đổi nguồn tự động: máy phát tự khởi động khi nguồn
chính từ máy biến áp mất và tắt khi nguồn chính có trở lại.
Tủ phân phối trung tâm cấp nguồn cho các tủ phân phối trung gian ở các
tầng. Thông thường một tuyến dây nguồn cấp cho bốn năm tầng. Ngoài ra nó

∆ = = =
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng
r1 cp1 x1
U % U % U % 3 0,169 2,831%∆ = ∆ − ∆ = − =
Tiết diện dây dẫn của đường dây cung cấp cho tủ phân phối tổng được xác
định theo biểu thức
5 5
2
1
1
2 2
r1
P .l .10 188,187.20.10
F 24,05mm
. U %.U 54.2,831.380
Σ
= = =
γ ∆
Ta chọn cáp vặn xoắn tiết diện 25mm
2
cách điện XLPE vỏ PVC của hãng
FURUKAWA (Nhật) chế tạo có r
01
= 0,8
/ kmΩ
và x
01
=0,06
/ kmΩ
Hao tổn điện áp thực tế

x11
%=
sh 0 11
2 2
Q .x .l 22,617.0,1.41,8
.100 .100 0,177%
2U 2.380
= =
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
∆U
r11
% =∆U
cp11
- ∆U
x11
% = 1,25-0,177 =1,07%
Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là:

5
12
5
sh
2
12
2 2
r2
l
P . .10
77,99.41,8.10
2

2 2
Q .x .l 22,617.0,1.45,6
.100 .100 0,193
2U 2.380
= =
%
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
∆U
r12
% =∆U
cp2
- ∆U
x2
% = 1,25-0,193 =1,056%
Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối tổng đến từng tủ phân phối của mỗi tầng là:

5
12
5
sh
2
12
2 2
r2
l
P . .10
77,99.45,6.10
2
F 21,5 mm
. U .U 2.54.1,056.380

Vì sơ đồ gồm 2 trục ta tính toán như sau:
+Đối với trục thứ nhất
21
l 3,8.12 45,6= =
m
Công suất phản kháng của từng tầng: Q
tầng
= 22,617kVAr; (theo 1.1)
Thành phần của hao tổn điện áp:
∆U
x21
%=
sh 0 21
2 2
Q .x .l 22,617.0,1.45,6
.100 .100 0,035
2U 2.380
= =
%
Thành phần hao tổn điện áp tác dụng cho phép là:
∆U
r21
% =∆U
cp21
- ∆U
x21
% = 1,25-0,035 =1,215%
Nguyễn Đức Nhân
25