THIẾT kế cấp điện CHO một NHÀ BIỆT THỰ

2 56 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Chuyên ngành Điện Điện tử Đề tài THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO MỘT NHÀ BIỆT THỰ GVHD Phạm Trung Hiếu Hà Nội – 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI VÀ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự Mô hình nhà biệt thự NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1 Xác định phụ tải tính toán của tòa nhà 2 Xác định sơ đồ nối dây của mạng điện 3 Lựa chọn phương án tối ưu 4 Lựa chọn thiết bị điện của phương án tối ưu 5 Xác định các.

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Yêu cầu, đặc điếm của hệ thống cung cấp điện sinh hoạt

Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện sinh hoạt, bao gồm cả chiếu sáng và các thiết bị điện khác, cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về an toàn, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

- An toàn điện, bảo vệ mạch điện kịp thời tránh gây hoả hoạn.

- Dễ sử dụng điều khiển và kiểm soát, dễ sửa chữa.

- Đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật.

Để đảm bảo độ tin cậy trong cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại 3, cần chú trọng đến chất lượng điện năng, đặc biệt là độ lệch về dao động điện áp Độ lệch điện áp cho phép trong mạng chiếu sáng phải giữ trong khoảng ± 2.5%, nhằm đảm bảo hiệu suất và an toàn cho thiết bị sử dụng điện.

Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho sinh hoạt, cần chú ý đến việc tính toán đường dây trục chính với khả năng dư thừa, nhằm đảm bảo đáp ứng được nhu cầu phụ tải tăng trong tương lai.

- Đảm bảo độ an toàn điện bàng các khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ như aptomat, cầu chì, cầu dao, công tắc

Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện cho sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ ngày càng tăng, dẫn đến tình trạng thiếu điện và thường xuyên phải cắt điện luân phiên Vì vậy, trong quá trình thiết kế hệ thống điện, cần tính toán kỹ lưỡng để giảm chi phí vận hành và tiết kiệm điện năng.

Hệ thống cung cấp điện sinh hoạt cho hộ tiêu thụ loại 3 là những hộ có mức độ tin cậy điện thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa và thay thế thiết bị sự cố, nhưng không quá 1 ngày đêm Các hộ tiêu thụ này bao gồm khu nhà ở, nhà kho, và trường học.

- Để cung cấp cho mạng điện sinh hoạt ta có thể dùng một nguồn điện hoặc đường dây 1 lộ.

Mạng điện sinh hoạt là hệ thống một pha lấy điện từ mạng phân phối ba pha với điện áp thấp, nhằm cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện và hệ thống chiếu sáng.

Mạng điện sinh hoạt thường có điện áp pha định mức là 380/220V hoặc 220/127V Tuy nhiên, do sự thất thoát điện áp trên đường dây tải, điện áp tại cuối nguồn thường bị giảm Để khắc phục tình trạng giảm áp này, các hộ tiêu thụ thường sử dụng máy biến áp điều chỉnh nhằm nâng điện áp về mức định mức.

Mạng điện sinh hoạt bao gồm mạch chính và mạch nhánh, trong đó mạch chính có nhiệm vụ cung cấp điện, còn mạch nhánh được kết nối song song từ mạch chính để có thể điều khiển độc lập và phân phối điện đến các thiết bị điện.

- Với hệ thống cung cấp điện cho sinh hoạt chiếu sáng được cấp chung với mạng điện cấp cho các phụ tải khác.

- Mạng điện sinh hoạt cần có các thiết bị đo lường điều khiển, bảo vệ như công tơ điện, cầu dao, aptomat, cầu chì, công tắc

- Mạng điện sinh hoạt thường có các phương thức phân phối điện sau:

Sơ đồ phân nhánh trong hệ thống điện của căn hộ có những đặc điểm nổi bật như mỗi căn hộ chỉ có một đường dây vào nhà, được trang bị công tơ điện, cầu dao và Aptomat với dòng điện và điện áp phù hợp Đường dây chính này phân nhánh để cấp điện đến từng khu vực cần thiết, trong khi các thiết bị điện có công suất cao được kết nối qua đường dây riêng biệt và mỗi nhánh đều có khí cụ bảo vệ Ưu điểm của sơ đồ này là đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc cung cấp điện, nhưng cũng có nhược điểm như yêu cầu lắp đặt phức tạp và chi phí cao hơn.

+ Phương thức này đơn giản trong thi công, sử dụng ít dây và thiết bị bảo vệ nên chi phí kinh tế thấp.

+ Mạng điện dễ kiểm tra và sửa chữa.

+ Tuy nhiên do phân tán nhiều bảng điện nhánh nên ảnh hưởng đến yêu cầu về mỹ thuật của toàn bộ hệ thống điện.

Sơ đồ hình tia cho hệ thống điện trong căn hộ có đặc điểm là đường điện chính sau công tơ và aptomat được phân thành nhiều nhánh, mỗi nhánh dẫn đến từng khu vực cụ thể Mỗi đường dây nhánh cần được trang bị Aptomat riêng, tương ứng với dòng điện chạy qua để đảm bảo an toàn Ưu điểm của sơ đồ này là dễ dàng quản lý và bảo trì, nhưng nhược điểm có thể là chi phí cao hơn do cần nhiều Aptomat.

+ Bảo vệ nhanh và có chọn lọc khi có sự cổ chập mạch quá tải tránh gây hoả hoạn.

+ Sử dụng thuận tiện, dễ dàng kiểm tra, an toàn điện và đạt yêu cầu mỹ thuật.

+ Tuy nhiên phương thức đi dây này phải sử dụng nhiều dây và khí cụ điện nên chi phí kinh tế cao.

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết, cần thiết cho việc lựa chọn thiết bị cung cấp điện trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống Trong thực tế, cần đảm bảo phụ tải thực tế không gây quá nhiệt cho thiết bị như dây dẫn, máy biến áp và thiết bị đóng cắt Đồng thời, trong các chế độ ngắn hạn, phụ tải không được ảnh hưởng đến thiết bị bảo vệ Do đó, phụ tải tính toán tương đương với phụ tải thực tế về một số khía cạnh nhất định Trong thiết kế, hai yếu tố chính do phụ tải gây ra là phát nóng và tổn thất, dẫn đến việc xác định hai loại phụ tải tính toán: phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.

Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng được xác định là phụ tải giả thiết lâu dài, không thay đổi, tương đương với phụ tải thực tế và biến thiên nhằm đạt hiệu quả phát nhiệt lớn nhất.

Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất, hay còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn, là phụ tải cực đại ngắn hạn xảy ra trong khoảng thời gian từ 1 đến 2 giây Mặc dù không gây phát nóng cho thiết bị, nhưng loại phụ tải này có thể dẫn đến tổn thất, nhảy bảo vệ hoặc đứt cầu chì Thực tế cho thấy, phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác.

Tùy theo tầm quan trọng trong nền kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ được cung cấp điện với mức độ tin cậy khác nhau và phân thành 3 loại:

Hộ loại 1 là những hộ có nguy cơ cao khi xảy ra sự cố mất điện, có thể gây nguy hiểm đến tính mạng, thiệt hại lớn về kinh tế, hư hỏng thiết kế và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình công nghiệp cũng như chính trị Để đảm bảo độ tin cậy cao, hộ loại 1 thường được cung cấp điện từ hai nguồn khác nhau và có nguồn dự phòng, nhằm giảm thiểu tối đa thời gian mất điện, thường được tính bằng thời gian khôi phục nguồn dự trữ.

Hộ loại 2 là những hộ tiêu thụ điện mà việc ngừng cung cấp điện chỉ gây thiệt hại kinh tế, hư hỏng sản phẩm và đình trệ sản xuất, làm rối loạn quá trình công nghệ Để cung cấp điện cho hộ loại 2, có thể áp dụng phương pháp sử dụng nguồn dự phòng hoặc không, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay.

Hộ loại 3 là những hộ tiêu thụ điện có mức độ tin cậy thấp, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian sửa chữa và thay thế khi xảy ra sự cố.

1.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Gồm có 8 phương pháp xác định phụ tải tính toán:

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

- Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất.

- Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng.

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng.

- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương.

- Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị.

Để xác định phụ tải tính toán, cần dựa vào công suất đặt, hệ số sử dụng và hệ số đồng thời Phương pháp này bao gồm việc xác định phụ tải tính toán dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu, giúp đảm bảo hiệu quả và độ chính xác trong việc phân tích và thiết kế hệ thống điện.

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Pđi, Pđmi: công suất đặt,công suất định mức thiết bị thứ i (kW)

Ptt, Qtt, Stt:công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA )

- n: số thiết bị trong nhóm

Knc: hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu.

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất có ưu điểm là đơn giản và thuận tiện, nhưng nhược điểm là kém chính xác Điều này do hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.

Po: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2 ) Giá trị Po được tra trong các sổ tay.

Phương pháp này cho kết quả gần đúng khi phụ tải phân bố đồng đều trên diện tích sản xuất, do đó thường được áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế chiếu sáng Ngoài ra, phương pháp xác định phụ tải tính toán cũng dựa trên suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phẩm.

M: Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm

Wo: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ)

Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại được áp dụng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ổn định như quạt gió, máy nén khí và bình điện phân Trong trường hợp này, phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình, từ đó mang lại kết quả tính toán tương đối chính xác.

Công thức tính : tt max sd đm n

Trong đó : n: Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi: Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f(nhq, Ksd), trong đó nhq là số thiết bị sử dụng điện hiệu quả, được định nghĩa là số thiết bị giả định có cùng công suất và chế độ làm việc, yêu cầu phụ tải tương đương với phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế, bao gồm các thiết bị với công suất và chế độ làm việc khác nhau.

Công thức để tính nhq như sau:

Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i n: Số thiết bị có trong nhóm

Khi n lớn thì việc xác định nhq theo phương pháp trên khá phức tạp do đó có thể xác định nhq một cách gần đúng theo cách sau:

- Khi thỏa mãn điều kiện: đm max đ min m m P

 P và Ksd ≥ 0,4 thì lấy nhq = n

Trong đó Pđmmin, Pđmmax là công suất định mức bé nhất và lớn nhất của các thiết bị trong nhóm

- Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau: n hq 2

- Khi m > 3 và Ksd< 0,2 thì nhq xác định theo trình tự như sau:

Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max

Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm: đmi n i 1 p P

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* ) Tính: nhq = nhq *.n

Khi trong nhóm thiết bị có những thiết bị tiêu thụ điện hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại, cần chuyển đổi sang chế độ dài hạn để tính nhq Việc này được thực hiện theo công thức: qd đm d%.

Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm.

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

+ Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha

+ Thiết bị một pha đấu vào điện áp dây:

*Chú ý : Khi số thiết bị hiệu quả bé hơn 4 thì có thể dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán:

Phụ tải tính toán cho nhóm thiết bị với số lượng từ 3 thiết bị trở xuống có thể được xác định bằng công suất danh định của nhóm thiết bị đó.

 n: Số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm.

Khi số lượng thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 và số thiết bị tiêu thụ hiệu quả nhỏ hơn 4, phụ tải tính toán có thể được xác định bằng công thức: tt đmi n ti i 1.

Kt: Là hệ số tải

Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau:

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn.

Kt = 0,75 được áp dụng cho thiết bị hoạt động trong chế độ ngắn hạn lặp lại Phương pháp xác định phụ tải tính toán dựa trên công suất trung bình và hệ số hình dạng.

Qtt = Ptt.tgφ tt tt tt

Khd: Hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay

Ptb: Công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

Các phương pháp chọn tiết diện dây dẫn

Có ba phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp

1 Chọn tiết diện theo mật độ kinh tế của dòng điện J kt

Phương pháp lựa chọn dây dẫn cho lưới điện áp U ≥ 110 kV không yêu cầu thiết bị sử dụng điện trực tiếp, do đó, vấn đề điện áp không quá cấp bách Việc chọn dây theo tiêu chuẩn Jkt sẽ mang lại lợi ích kinh tế, giúp giảm thiểu chi phí tính toán hàng năm.

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 Jkt.

2 Chọn tiết diện theo tổn thất điện áp cho phép ΔUU cp

Lưới trung áp và hạ áp nông thôn, cùng với đường dây tải điện đến các trạm bơm nông nghiệp, thường gặp phải tình trạng tổn thất điện áp lớn do khoảng cách tải điện xa Điều này dẫn đến việc dễ vi phạm các chỉ tiêu chất lượng điện năng, vì vậy việc chọn tiết diện dây dẫn cần được thực hiện theo phương pháp phù hợp để đảm bảo hiệu quả truyền tải.

3 Chọn tiết diện theo dòng điện phát nóng cho phép I cp

Phương pháp này dùng chọn tiết diện dây dẫn và cáp cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công nghiệp và ánh sáng sinh hoạt.

1.3.1 Chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế

Trình tự lựa chọn tiết diện theo phương pháp này như sau:

1 Chọn loại dây (dây dẫn, cáp) và vật liệu làm dây, căn cứ vào trị số Tmax tra bảng tìm Jkt.

Nếu đường dây cấp điện cho các phụ tải có Tmax khác nhau phải tính trị số trung bình của theo biểu thức: i max tbi i max tbi max tb i i

Trị số Jkt (A/mm 2 ) theo Tmax và loại dây:

3 Xác định tiết diện kinh tế từng đoạn: ij ktij kt

Căn cứ vào trị số Fktij tính được, tra sổ tay tìm tiết diện tiêu chuẩn gần nhất bé hơn.

4 Kiểm tra tiết diện đã chọn theo các tiêu chuẩn kỹ thuật: max tb btcp max sc btsc sc cp

Với cáp, còn phải kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch của tiết diện:

F  I  t qd α: Hệ số nhiệt, với cáp đồng α = 6; Cáp nhôm α = 11. tqd: Thời gian qui đổi.

1.3.2 Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Trình tự lựa chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp này như sau:

1 Cho một trị số x0, xác định được:

Trong đó: Qij, lij là công suất truyền tải và chiều dài đoạn ij

2 Xác định thành phần tổn thất điện áp do P gây trên R:

3 Tiết diện cần thiết để bảo đảm ΔUUcp:

Từ đây chọn tiết diện tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn

4 Thử lại các điều kiện kỹ thuật: max tb btcp max sc btsc sc cp

1.3.3 Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép

Phương pháp này dùng chọn tiết diện dây dẫn lưới hạ áp công nghiệp và sinh hoạt đô thị.

1.3.3.1 Cách chọn dây dẫn ( theo phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn)

1) Cách xác định kích cỡ của dây pha, dây trung tính và dây bảo vệ

Ta cần chú ý tới các trường hợp :

- Dây không chôn dưới đất.

- Dây chôn dưới đất. a) Cách chọn dây pha : Ở đây ta có thể xác định dây pha khi có dòng trước

Thủ tục tiến hành như sau:

Xác định mã chữ cái:

- Dạng của mạch (1 pha, 3 pha );

Xác định các hệ số K phản ánh các ảnh hưởng sau:

- Số cáp trong rãnh cáp

- Cách lắp đặt. b) Xác định cỡ dây không chôn dưới đất:

 Xác định mã chữ cái:

Các chữ cái từ B tới F được xác định dựa trên cách lắp đặt dây và phương pháp lắp đặt cụ thể Các phương pháp lắp đặt tương tự sẽ được phân loại thành 4 nhóm, tùy thuộc vào các điều kiện môi trường xung quanh.

Dạng của dây Cách lắp đặt Chữ cái

Dây mộ lõi và nhiếu lõi

- Dưới lớp nắp đúc, có thể lấy ra được

B hoặc không, bề mặt lớp vữa hoặc nắp bằng

- Dưới sàn nhà hoặc sau trần giả

- Trong rãnh hoặc ván lát chân tường

- Khung treo có bề mặt tiếp xúc với tường hoặc trần

- Trên những khay cáp không đục lỗ

- Thang cáp khay có đục lỗ hoặc trên cong xom đỡ

- Cáp móc xích tiếp nối nhau

Với các mạch không chôn dưới đất, hệ số K thể hiện điều kiện lắp đặt

Hệ số hiệu chỉnh K1 : thể hiện ảnh hưởng của cách thức lắp đặt.

Cáp đặt thẳng trong vật liệu cách điện, chịu nhiệt

0.7 ống dây đặt trong vật liệu cách điện chịu nhiệt

Hầm và mương cáp kín 0.95

Hệ số hiệu chỉnh K2 phản ánh sự ảnh hưởng tương hỗ giữa hai mạch kề nhau Hai mạch được coi là kề nhau khi khoảng cách l giữa hai dây nhỏ hơn gấp đôi đường kính lớn nhất của hai cáp.

Trong bảng 2 thể hiện hệ số K2 theo số mạch cáp trong một hàng đơn.

Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi

Lắp hoặ c cho n tron g tườ ng

C Hàn g đơn trên tườ ng hoặ c nền nhà, hoặ c trên kha y cáp khô ng dục lỗ

Hàn g đơn nằm nga ng hoặ c trên mán g đứn g

Hàn g đơn trên than g cáp côn g xo m

Khi số hàng cáp nhiều hơn 1, K2 cần được nhân với các hệ số sau:

Hệ số hiệu chỉnh K3 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với các dạng cách điện.

Bảng 3: Thể hiện hệ số K 3 cho các nhiệt độ khác 30 0 C

Nhiệt độ môi Cách điện trường Cao su (chất dẻo) PVC

Butly polyethylene (XLPE), cao su có enthylene propylene (EPR) 10

Xác định tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn

Dòng Iz chia cho K sẽ cho ra dòng Giá trị được cho trong bảng 4

Cách điện và số dây Cao su hoặc

PVC Butyl hoặc XLPE hoặc EPR

Tiế 1 17 17 18 19 22 23 2 2 t diệ n cắt nga ng dây đồ ng

9 4 0 1 0 8 3 1 2 5 4 Tiế t diệ n cắt nga ng dây nh ôm

5 0 0 6 3 0 c) Xác định cỡ dây chôn dưới đất (trong trường hợp này cần xác định hệ số K, còn mã chữ cái thích ứng với cách đặt sẽ không cần thiết):

 Xác định hệ số hiệu chỉnh K

Với mạch chon trong dất, K sẽ đặc trưng cho điều kiện lắp đặt:

Hệ số K thể hiện toàn diện của điều kiện lắp đặt và là tích K4, K5, K6, K7

Các giá trị của một vài hệ số sẽ được cho trong bảng 4 và bảng 5

Hệ số K4: K4 thể hiện cách lắp đặt

Bảng 4: hệ số K 4 theo cách lắp đặt

Cách lắp đặt K4 Đặt trong ống bằng đất nung, ống 0.8 ngầm hoặc rãnh đúc

Hệ số K5 là chỉ số thể hiện số lượng dây dặt kề liền nhau, trong đó các dây được coi là kề nhau khi khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn 2 lần đường kính của dây lớn nhất trong hai dây.

Bảng 5: hệ số K 5 cho số dây trong hàng Đị nh vị đâ y đặ t kề nh au

Số mạch hoặc cáp nhiều lõi

Nếu cáp được đặt theo vài hàng, K5 được nhân với:

Hệ số K6: thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp

Bảng 6: hệ số K 6 thể hiện ảnh hưởng của đát chôn cáp

Rất ướt (bão hào) 1.21 Ướt 1.13 Ẩm 1.05

Hệ số K7: hệ số K7 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đất.

Bảng K 7 : hệ số K 7 phụ thuộc nhiệt độ đất

Nhiệt độ đất 0 C Cách điện

PVC XLPE, EPR (cao su ethylene – proylen) 10

0.76 0.71 0.65 Xác định tiết diện nhỏ nhất của dây chôn ngầm.

Từ Iz và K, tiết diện dây được tra từ bảng 8.

Bảng 8: Dây chôn ngầm: tiết diện nhỏ nhất theo dạng dây, cách điện

Cách điện và số dây Cao su hoặc PVC

Bytyl hoặc XLPE hoặc EPR (cao su eltylen – propylene)

2) Cách chọn dây PE (theo phương pháp đơn giản)

Phương pháp này có liên quan đến kích cỡ dây pha:

3) Cách chọn dây PEN (theo phương pháp đơn giản)

4) Cách chọn dây trung tính

Tiết diện và cách bảo vệ dây trung tính ngoại trừ việc mang tải còn phụ thuộc vào các yếu tố như:

- Dạng sơ đồ nối đất, TT, TN

- Phương pháp chống chạm điện gián tiếp.

* Tiết diện dây trung tính: ảnh hưởng của sơ đồ nối đất.

Sơ đồ TT, TN-S và IT.

Các mạch một pha có tiết diện 16 mm 2 (Cu) hoặc 25 mm 2 (Al) tiết diện dây trung tính cần chọn:

+ Bằng với dây pha hoặc nhỏ hơn với điều kiện là:

Trong điều kiện làm việc bình thường, dòng chạy trong dây trung tính cần phải nhỏ hơn giá trị cho phép Iz Nếu hài bội của 3 hoặc công suất tải 1 pha thấp hơn 10% so với tải 3 pha cân bằng, dây trung tính cần được bảo vệ chống ngắn mạch để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Các điều kiện nêu trên cũng được áp dụng, nhưng trong thực tế, dây trung tính không được phép hở mạch trong bất kỳ tình huống nào, vì nó đóng vai trò là dây bảo vệ.

Nói chung không nên có dây trung tính.

Khi mạng 3 pha bốn dây là cần thiết, thì các điều kiện đuợc nêu ở trên cho sơ đồ TT và TN-S là áp dụng được.

1.3.3.2 Thử lại theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ

- Nếu bảo vệ bằng cầu chì: dc

 Với mạch động lực α = 3, với mạch chiếu sáng α = 0,3.

- Nếu bảo vệ bằng aptomat:

IkđđtA: Dòng điện khởi động điện từ của aptomat (chính là dòng chỉnh định để aptomat cắt ngắn mạch).

IkđnhA: Dòng điện khởi động nhiệt của aptomat (chính là dòng điện tác động của rơle nhiệt để cắt quá tải).

1.3.3.3 Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

1.3.3.4 Kiểm tra tổn thất điện áp max cp dm

Tính toán lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ trong hệ thống điện sinh hoạt

Cầu chì là thiết bị bảo vệ quan trọng cho các thiết bị điện và đường dây dẫn, giúp ngăn chặn tình trạng ngắn mạch, quá tải hoặc quá điện áp Khi xảy ra sự cố, dây chảy của cầu chì sẽ tự động nổ, ngắt ngay dòng điện trong mạch, từ đó giảm thiểu nguy cơ hỏa hoạn do thiết bị điện hoặc đường dây gây ra.

- Cách tính toán và lựa chọn cầu chì:

Cầu chì hạ áp được đặc trưng bởi hai đại lượng:

+ Idc: Dòng định mức của dây chảy cầu chì

+ Ivỏ: Dòng định mức của vỏ cầu chì (bao gồm cả đế và nắp).

Khi chọn cầu chì, nên chọn trị số Ivò lớn hơn vài cấp so với Idc Điều này giúp khi dây chảy do quá tải hoặc ngắn mạch, người dùng chỉ cần thay dây chứ không cần thay toàn bộ vỏ cầu chì.

Cầu chì được lựa chọn theo hai điều kiện sau:

Iđc: Là dòng điện định mức của dây chảy mà nhà chế tạo cho theo các bảng.

Dòng điện Itt là giá trị được tính toán để đảm bảo công suất toàn mạch được bảo vệ hiệu quả Để đạt được sự bảo vệ tốt và nhạy, dòng điện Idc không nên vượt quá nhiều so với dòng điện định mức Vì vậy, việc lựa chọn dòng điện thường dựa trên kinh nghiệm.

+ Đối với dây chảy chì: đc đm

+ Đối với dây chảy hợp kim chì thiếc : đc đm

+ Đối với dây chảy đồng : đ đm

Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị điện gia dụng) dòng tính toán chính là dòng định mức của thiết bị: t đm m t đm đ

Uđm: Điện áp pha định mức bằng 220V cosφ: Lấy theo thiết bị điện

Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cosφ = 1

Với quạt, đèn tuýp, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt: cosφ = 0.8

Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau: m tt đ đm

Uđm: Điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V cosφ: Lấy theo thực tế

Cầu dao là thiết bị điện giúp điều khiển việc đóng mở mạch trực tiếp bằng tay trên đường dây chính Nó có khả năng chịu tải dòng điện lớn và được trang bị cầu chì để bảo vệ khỏi sự cố chập mạch hoặc quá tải.

- Lựa chọn cầu dao hạ áp:

UđmLv: Điện áp định mức của lưới điện hạ áp, có trị số 220V hoặc 380 V

UđmCD: Điện áp định mức của càu dao thường chế tạo 220V, 230V, 250V, 380V, 400V, 440V, 500V, 690V

- Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

Aptomat được chọn theo 3 điều kiện:

Trong mạng điện dân dụng vì căn hộ ở xa trạm biến áp nên ta thường bỏ qua điều kiện ngắn mạch.

Rơle thời gian là thiết bị tạo ra độ trễ cho đầu ra, nghĩa là khi nhận tín hiệu điều khiển ở đầu vào, đầu ra sẽ chỉ tác động sau một khoảng thời gian nhất định, tức là tiếp điểm của rơle sẽ đóng hoặc mở sau thời gian đó.

- Thời gian trễ của rơle có thể từ vài phần giây đến hàng giờ hoặc hơn nữa. Ứng dụng:

Trong mạng điện dân dụng Rơle thời gian thường được lặp đặt cho mạch đèn cầu thang.

Cách lựa chọn và công suất của các thiết bị điện dùng trong mạng điện

1.5.1 Điều hòa Điều hòa là một thiết bị điện máy trong gia đình, sử dụng năng lượng điện để thay đổi nhiệt độ vốn có ở căn phòng Từ đó giúp cho người dùng có được một không gian thư giãn thoải mái và tiện nghi hơn Đối với các hộ gia đình nhỏ, có thể dùng loại hai cục hoặc một cục tuỳ theo cấu trúc nhà:

+ Phòng có diện tích từ 9 đến 15m 2 có thể gắn máy công suất 9.000 BTU/h tương đương với 2635W và 3,535HP

+ Diện tích từ 16 đến 20m 2 gắn máy 12.000 BTU/h tương đương với

+ Diện tích từ 20 đến 30 m 2 gắn máy 18.000 BTU/h tương đương với 5272W và 7,07HP

Khi lựa chọn công suất điều hòa, cần xem xét số lượng người thường xuyên có mặt trong phòng, vì thân nhiệt sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm lạnh Ngoài ra, các yếu tố như độ che phủ ánh sáng mặt trời, khả năng cách nhiệt của phòng, vị trí và kích thước cửa sổ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm hiệu quả làm lạnh.

Bình nóng lạnh là thiết bị quan trọng trong gia đình, cung cấp nước ấm cho việc tắm trong mùa đông Hiện nay, thị trường có nhiều loại bình nóng lạnh với đa dạng hãng sản xuất, mẫu mã và công suất Chúng được phân thành hai loại chính: bình nóng lạnh trực tiếp và bình nóng lạnh gián tiếp.

Bình nóng lạnh trực tiếp sử dụng lò xo để làm nóng nước ngay khi tắm, không cần bình chứa Công suất của loại bình này thường dao động từ 4500W đến 5000W, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm thời gian cho người sử dụng.

Bình nóng lạnh gián tiếp sử dụng bình chứa nước có dung tích từ 15 lít trở lên, cho phép nước được đun nóng trước khi tắm Với công suất lên đến 2500W, sản phẩm này đảm bảo cung cấp nước nóng nhanh chóng và hiệu quả.

Hiện nay, các bình nóng lạnh đều được bảo hành từ 7 tới 10 năm

Gia đình bạn có 4 đến 5 người, bạn nên chọn bình nóng lạnh trực tiếp hoặc bình nóng lạnh 20 lít trở lên

Trên thị trường có nhiều loại bình nóng lạnh Có công suất và dung tích phù hợp với yêu cầu của người mua Ví dụ như:

+ Bình có dung tích 15l công suất 1500/2500W đủ sử dụng cho 1-2 người

+ Bình có dung tích 20l công suất 1500/2500W đủ sử dụng cho 3-4 người

+ Bình có dung tích 30l công suất 2500W đủ sử dụng cho 4-5 người

+ Còn có loại bình 50-150 lít, phù hợp cho gia đình nào có bồn tắm, đông người.

1.5.3 Máy hút khói, khử mùi

Máy hút khói có hai loại chính: loại thoát khí tự nhiên qua ống (cổ điển) và loại sử dụng than hoạt tính Máy cổ điển thích hợp cho bếp tại các nhà vườn hoặc những nơi có thể lắp đặt ống dẫn khói ra ngoài, với ưu điểm là sức hút mạnh, độ bền cao và chi phí thấp hơn Trong khi đó, loại máy sử dụng than hoạt tính không chỉ hút khói và mùi mà còn có khả năng lọc khói độc.

Máy sử dụng than hoạt tính có giá thành cao hơn từ 1,5 đến 2 lần so với máy cổ điển Ngoài ra, người dùng cũng cần tính đến chi phí thay bộ than, thường phải thay sau khoảng sáu đến chín tháng, với giá từ một đến hai triệu đồng cho mỗi bộ.

Khi chọn máy hút mùi, cần lưu ý rằng công suất hút của máy nên gấp 10 lần thể tích của gian bếp Chẳng hạn, nếu thể tích bếp là 60m3, thì công suất tối thiểu của máy hút mùi phải đạt 600m3/giờ để đảm bảo hiệu quả hoạt động tốt nhất.

Nếu gia đình bạn nhỏ và bạn thường nấu ăn nhanh, máy hút mùi có công suất khoảng 450m3/h sẽ đáp ứng đủ nhu cầu Tuy nhiên, nếu bạn nấu ăn thường xuyên, tổ chức tiệc tùng hoặc có một gia đình lớn, bạn nên chọn máy hút mùi với công suất trên 500m3/h để đảm bảo hiệu quả hút mùi tốt nhất.

Khi mua máy hút khói, hãy yêu cầu chạy thử ở tốc độ cao nhất để kiểm tra tiếng quạt; tiếng êm ái là điều lý tưởng Nếu tiếng gió ồn, có thể do công nghệ kém hoặc chi tiết cơ khí không tinh xảo, ảnh hưởng đến tuổi thọ máy Ngoài ra, nên chọn máy có đèn halogen, vì loại đèn này giúp xác định màu sắc món ăn chính xác hơn so với đèn huỳnh quang, tránh tình trạng món chiên bị quá vàng hoặc không đủ độ giòn do nhìn sai màu.

Khi lắp đặt máy, cần chú ý đến độ cao phù hợp với từng loại bếp để đảm bảo an toàn và tránh nguy cơ cháy nổ Khoảng cách tối thiểu từ mép trên của kiềng bếp đến máy là 70cm đối với bếp gas và 60cm đối với bếp từ hoặc bếp điện.

Máy tự động tắt nguồn hoàn toàn sau khi sử dụng, vì vậy cần giữ nguồn điện cố định và tránh rút ra rút vào Khi sử dụng, hãy chọn tốc độ hút phù hợp với từng loại món ăn; chỉ khi chiên, xào mới nên bật tốc độ hút cao, còn với món luộc, nên dùng tốc độ nhỏ nhất Để đảm bảo hiệu suất, mỗi tuần cần vệ sinh lưới lọc (bộ lọc dầu mỡ) một lần bằng cách tháo ra, ngâm vào nước ấm pha xà phòng, và để thật khô trước khi gắn lại.

Bếp từ hiện nay đang trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào khả năng nấu nướng nhanh chóng và an toàn, đặc biệt là các dòng bếp từ nhập khẩu chính hãng từ châu Âu Với hiệu suất nấu nướng cao, bếp từ giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người sử dụng.

Khi chọn mua hoặc sử dụng bếp điện từ, bạn cần lưu ý đến các thông số kỹ thuật của sản phẩm, đặc biệt là chỉ số công suất Việc hiểu rõ các thông số này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn khi lựa chọn bếp từ phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Bếp từ đơn 1000W là lựa chọn phổ biến cho việc nấu ăn, đặc biệt là khi muốn thưởng thức lẩu tại nhà, vì chỉ mất khoảng 4 phút để đun sôi 1 lít nước Tuy nhiên, loại bếp này không được khuyến khích sử dụng hàng ngày do diện tích nấu nhỏ và thời gian chờ đợi lâu khi chế biến món ăn.

Thiết kế hệ thống điện cho biệt thự

Những yêu cầu về thiết kế hệ thống điện gia đình:

- Nguồn điện chính cung cấp cho công trình là nguồn điện 1 pha 220V, được lấy từ nguồn điện điện phương.

Mỗi tầng của tòa nhà đều được trang bị tủ điện phân phối chính, có nhiệm vụ phân phối điện đến các phòng Tủ điện này được đặt ở vị trí hợp lý và được lắp đặt các thiết bị bảo vệ để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Dây dẫn trong công trình được sử dụng loại lõi đồng và cách điện bằng PVC, với các đường cáp từ tủ điện tổng được lắp đặt ngầm trong tường lên các tầng Dây dẫn từ tủ điện tầng đến các thiết bị cũng được đi ngầm trong tường và trần, đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn cho công trình.

- Dây dẫn từ aptomat đến công tắc dùng dây 2,5mm2, từ công tắc đến đèn dùng dây 1,5mm2

- Dây dẫn đến ổ cắm dùng dây đơn lõi đồng, cách điện PVC, tiết diện 2,5mm

- Các phòng được chiếu sáng bằng bộ đèn led dài 1,2m có công suất là 18W và quang thông Fđ = 1600 lm.

- Riêng phòng khách sử dụng đèn led 1,2m, kết hợp với đèn trang trí downlight có công suất 9W và đèn led hắt có công suất 0,36W.

- Phòng bếp có nguồn cho quạt hút mùi, có nguồn riêng từ tủ điện tầng cho bếp điện.

- Yêu cầu bố trí 1 phòng ngủ một điều hòa.

- Phòng tắm sử dụng đèn led dài 0,6m có công suất 8W, có quạt hút mùi và một nóng lạnh.

1.3 Thiết kế hệ thống điện gia đình

2.3.1 Các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế điện Để thiết kế kỹ thuật thi công phần điện của công trình được lập dựa trên. Các tiêu chuẩn và qui phạm sau:

- TCVN 7114-1:2008 Chiếu sáng nơi làm việc, chiếu sáng trong nhà.

- TCVN 9206:2012 Đặt thiết bị trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN 9207:2012 Đặt đường dây dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế.

- TCVN-4756-1989Qui phạm nối đất và nối không.

- TCVN 9385:2012 Chống sét cho các công trình xây dựng.

- Theo tiêu chuẩn việt nam QCVN 12.2014 – BXD về độ rọi chiếu sáng nơi làm việc, chiếu sáng trong nhà.

+ Phòng vệ sinh, phòng tắm: 75 lux

2.3.2.1 Cách xác định các thông số kĩ thuật chiếu sáng

Chọn đèn downlight led âm trần gồm các loại như sau:

+ Đèn có công suất 9 W, quang thông của đèn là 720 lm

Do mỗi phòng có độ rọi tiêu chuẩn khác nhau và tính thẩm mỹ cho căn phòng ta lựa chọn công suất cho phù hợp.

Để xác định hệ số sử dụng đèn CU, cần dựa vào kiểu chiếu sáng của bộ đèn, các hệ số phản xạ và chỉ số phòng i.

Trong đó: a,b là chiều dài, chiều rộng của căn phòng. htt là chiều cao h tính toán.

-Xác định hệ số mất ánh sang LLF

Dựa vào điều kiện chiếu sáng trong nhà, nơi có môi trường sạch và ít bụi, hệ số mất sáng được chọn là LLF = 0,8.

- Xác định số đèn đ tc S

Trong đó: Etc là độ rọi lựa chọn theo tiêu chuẩn (lux)

S là diện tích bề mặt làm việc ( m 2 )

CU: hệ số sử dụng đèn

 đ là quang thông của đèn

2.3.2.2 Tính toán chiếu sáng tầng 1 a Phòng khách

Chọn đèn có công suất 9 W, quang thông của đèn là 720 lm

- Các hệ số phản xạ

Hệ số phản xạ của trần:  trÇn  80%

Hệ số phản xạ của trường:  tr êng  50%

Hệ số phản xạ của sàn:  sàn  10%

- Xác định hệ số sử dụng CU

Chỉ số của phòng khách

Căn cứ và kiểu chiếu sáng của đèn, chỉ số phòng và các hệ số phản xạ, xác định hệ số sử dụng của đèn CU = 0,62

- Hệ số mất ánh sáng LLF

Hệ số mất ánh sáng LLF = 0,8

- Độ rọi tiêu chuẩn của phòng khách E tc : Etc = 200

Tổng số đèn cần thiết cho phòng khách: t đ c S 200 21,12

Dựa vào kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng, cần bố trí 12 đèn để đảm bảo độ rọi đồng đều và tạo tính thẩm mỹ cho không gian.

Chỉ số của phòng ăn

- Độ rọi tiêu chuẩn của phòng ăn E tc : Etc = 200

Tổng số đèn cần thiết cho phòng ăn: đ tc S 200 15,84

Dựa vào kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng bếp, cần bố trí 9 chiếc đèn sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều và tính thẩm mỹ cho không gian.

Chỉ số của phòng bếp

Tổng số đèn cần thiết cho phòng bếp: đ tc S 200 11,52

Dựa vào kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng ngủ, cần bố trí 6 đèn sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều và tạo tính thẩm mỹ cho không gian.

Chỉ số của phòng ngủ

Tổng số đèn cần thiết cho phòng ngủ: t đ c S 200 17,1

Để đảm bảo ánh sáng đồng đều và thẩm mỹ cho phòng tắm, cần căn cứ vào chiều dài và chiều rộng của không gian để bố trí 9 đèn một cách hợp lý.

Chỉ số của phòng tắm

Tổng số đèn cần thiết cho phòng tắm: c đ t S 75 9

Căn cứ vào chiều dài, chiều rộng của phòng, đồng thời bố trí 3 đèn sao cho có độ rọi đồng đều, cũng như tính thẩm mỹ cho căn phòng.

2.3.2.3 Tính toán chiếu sáng tầng 2 a Phòng ngủ 1

Chỉ số của phòng ngủ 1

Tổng số đèn cần thiết cho phòng ngủ 1: đ tc S 100 21,12

Dựa trên kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng, cần bố trí 8 chiếc đèn sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều và tạo tính thẩm mỹ cho không gian.

Chỉ số của phòng ngủ 2

Tổng số đèn cần thiết cho phòng ngủ 2: t đ c S 200 17,1

Dựa vào kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng, cần bố trí 9 đèn để đảm bảo độ rọi đồng đều và nâng cao tính thẩm mỹ cho không gian làm việc.

Chỉ số của phòng làm việc

Tổng số đèn cần thiết cho phòng làm việc: t đ c S 200 14, 4

Dựa trên kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng, cần bố trí 8 đèn sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều và tạo tính thẩm mỹ cho không gian.

Tổng số đèn cần thiết cho sảnh: tc đ

Căn cứ vào chiều dài, chiều rộng của phòng, đồng thời bố trí 8 đèn sao cho có độ rọi đồng đều, cũng như tính thẩm mỹ cho căn phòng.

2.3.2.4 Tính toán chiếu sáng tầng 3 a Phòng thờ

Chỉ số của phòng thờ

Tổng số đèn cần thiết cho phòng thờ: t đ c S 100 8, 25

Dựa vào kích thước chiều dài và chiều rộng của phòng, cần bố trí 4 đèn sao cho đảm bảo độ rọi đồng đều và tạo tính thẩm mỹ cho không gian.

Tổng số đèn cần thiết cho sảnh: t đ c S 100 2, 28

Căn cứ vào chiều dài, chiều rộng của phòng, đồng thời bố trí 8 đèn sao cho có độ rọi đồng đều,cũng như tính thẩm mỹ cho căn phòng.

2.3.3 Sơ đồ bố trí các thiết bị điện cho hộ gia đình

Dựa trên các tính toán chiếu sáng, việc bố trí thiết bị chiếu sáng cho từng tầng được thực hiện một cách hợp lý Đồng thời, các thiết bị khác như công tắc, ổ cắm, máy nước nóng lạnh và điều hòa cũng được sắp xếp một cách khoa học để đảm bảo tính tiện nghi và hiệu quả sử dụng.

Ta có mặt bằng bố trí các thiết bị điện cho tòa nhà như sau:

2.3.4 Xác định phụ tải tính toán cho hộ gia đình Áp dụng phương pháp xác định công suất tính toán theo hệ số sử dụng và hệ số đồng thời ta tính toán phụ tải cho công trình.

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Một Nhà Biệt Thự
Người hướng dẫn	GVHD: Phạm Trung Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện- Điện Tử
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	1,39 MB