Ngành điện là một ngành quan trọng trong xã hội bây giờ, cũng như trong quá trình phát triển nhanh của nền khoa học kĩ thuạt nước ta trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước. Vì thế, việc thiết kế và cung cấp điện là một vấn đề hết sức quan trọng và không thể thiếu đối với ngành điện nói chung và mỗi sinh viên đang học tập, nghiên cứu nói riêng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ MƠN HỌC HỌC PHẦN: CUNG CẤP ĐIỆN HẢI PHỊNG 3/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ MÔN HỌC HỌC PHẦN: CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A6 trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Contents MỞ ĐẦU Ngành điện ngành quan trọng xã hội bây giờ, trình phát triển nhanh khoa học kĩ thuạt nước ta đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Vì thế, việc thiết kế cung cấp điện vấn đề quan trọng thiếu ngành điện nói chung sinh viên học tập, nghiên cứu nói riêng Với đề tài “ Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A6”, chúng em cố nghiên cứu, tìm hiểu để hoàn thành cách tốt Trong thời gian thực đề tài, với cố gắng nhóm, đồng thời hướng dẫn tận tình cô Phạm Thị Hồng Anh – người trực tiếp giảng dạy môn Cung cấp điện hướng dẫn chúng em thực đề tài Song kiến thức cịn hạn chế nên làm chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót Do chúng em kính mong nhận góp ý bảo ban để chúng em hồn thiện đề tài hồn thành tốt việc học tập nhà trường công việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! , ngày tháng năm 2022 Nhóm sinh viên thực CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải tính tốn: Là loại phụ tải giả thiết lâu ngày không đổi mặt biến đổi nhiệt Nó làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Ptt= knc.Pđm (Lấy hệ số knc= 0.8 ; cos = 0.9 => tg =0.48) Ptb PttPmax Công suất phản kháng tính tốn: Qtt=Ptt.tg ( KVAR) Cơng suất biểu kiến: Stt = (KVA) Một cách gần ta lấy: Pđ=Pđm Trong • • • • • Pđi,Pđmi : công suất đặt công suất định mức thiết bị thứ i (KW) Ptt,Qtt,Stt : cơng suất tác dụng, phản kháng tồn phần tính tốn nhóm thiết bị (KW), (KVAR), (KVA) Knc: hệ số nhu cầu cos: hệ số cơng suất tính tốn, tra sổ tay kĩ thuật, từ cosφ tính tgφ n: số thiết bị nhóm Nếu hệ số cơng suất cosφ thiết bị nhóm khơng giống phải tính hệ số cơng suất trung bình theo cơng thức sau: costb = Đối với nhóm thiết bị có knc: Ptt=knc.(KW) Qtt= Ptt.tg(KVAR) Stt= (KVA) Với cos= Ưu điểm: Đơn giản, tính tốn thuận tiện Nhược điểm: Kém xác Ngồi cịn tính tổng cơng suất theo cơng thức: P = Po.S (W) Po: suất phụ tải (W/m2) S: diện tích (m2) Số liệu cơng suất thiết bị nhà A6 Thiết bị Cơng suất (KW) Đèn 0.018 Điều hịa 2.7 Quạt trần 0.075 Máy chiếu 0.295 Máy tính 0.2 Điều hòa 7.032 Ti vi 0.22 Đèn tròn 0.012 Quạt treo 0.04 Báo cháy 0.015 1.1 Xác định phụ tải tính tốn tầng Tầng Thiết bị Phòn g Đèn tuýp Điều hòa Quạt Máy trần chiếu 101 1 102 1 103 104 105 106 107 108 109 Máy tính Ti vi Đèn trịn Quạt treo 1 13 WC Tổng Điều hòa 72 15 19 Pđm = 0.018x72 + 2.7x8 + 0.075x15 + 0.2x19 + 0.012x4 = 27.869 (KW) Ptt = Knc x Pđm = 0.8 x 27.869 = 22.3 (KW) Qtt = Ptt x tg = 22.3 x 0.48 = 10.704 (KVAR) Stt = = 24.74 (KVA) Báo cháy 1.2 Xác định phụ tải tính tốn tầng Tầng Thiết bị Phòn g Đèn tuýp Điều hòa 201 1 202 12 203 16 204 12 205 1 206 1 207 12 208 209 210 Quạt Máy trần chiếu Máy tính Điều hòa Ti vi Quạt treo 15 1 1 13 34 WC Tổng Đèn tròn 72 15 14 66 Pđm = 0.018x72 + 2.7x15 + 0.075x14 + 0.295x3 + 0.2x4 + 7.032 + 0.22x2 + 0.012x66 + 0.04x8 = 53.115 (KW) Ptt = Knc x Pđm = 0.8 x 53.115 = 42.492 (KW) Qtt = Ptt x tg = 42.492 x 0.48 = 20.4 (KVAR) Stt = = 47.13 (KVA) Báo cháy 1.3 Xác định phụ tải tính tốn tầng Tầng Thiết bị Phòn g Đèn tuýp Điều hòa Quạt Máy trần chiếu 301 24 302 24 303 24 304 24 305 24 306 24 307 24 308 24 Máy tính WC Tổng Điều hịa Ti vi Đèn tròn Quạt treo 192 24 48 Pđm = 0.018x192 + 2.7x24 + 0.075x48 + 0.295x8 + 0.012x4 = 74.264 (KW) Ptt = Knc x Pđm = 0.8 x 74.264 = 59.41 (KW) Qtt = Ptt x tg = 59.41 x 0.48 = 28.52 (KVAR) Stt = = 65.9 (KVA) 10 Báo cháy 4.2 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 4.2.1 Các nguyên tắc bảo vệ Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Áp dụng cơng trình có độ cao 15(m) cơng trình khơng quan trọng Theo phương thức bảo vệ trọng điểm, phận thường bị sét đánh phải bảo vệ Đối với cơng trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ bốn góc, xung quanh tường chắn mái kết cấu nhơ cao khỏi mặt đất Đối với cơng trình mái dốc, trọng điểm đỉnh góc, bờ bờ chảy, gốc diềm mái kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn : Áp dụng cơng trình có độ cao 20 (m) cơng trình quan trọng, dễ cháy nổ Theo ngun tắc tồn cơng trình phải nằm phạm vi bảo vệ cột thu sét Ơ đây, tồ nhà có độ cao 40 (m) ta thực biện pháp bảo vệ tồn có phương án để thực hiện, bảo vệ chống sét dùng kim thu sét cổ điển bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét đặc biệt 62 63 4.2.2 Bảo vệ dùng kim thu sét Ngun tắc tính tốn vùng bảo vệ kim thu sét : rx : bán kính bảo vệ cơng trình Bán kính bảo vệ kim độ cao hx : Trong : h : Độ cao cột thu sét hx : Độ cao cơng trình cần bảo vệ p=1 h 30 (m) 64 P= h > 30 (m) Khi có hai kim đặt gần có tượng tương hỗ hai kim, tạo nên cột giả tưởng h0 có gây phạm vi bảo vệ thực tế Với h > 30 m Khi phối hợp nhiều cột để bảo vệ diện tích, đơi cột có phạm vi bảo vệ hai cột Phạm vi bảo vệ phía cột khơng cần vẽ, có u cầu sau : D (h-hx) p a12 a14 a23 D a34 65 4.2.3 Bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét ESE (Early Stream Emision): Ngun tắc tính tốn vùng bảo vệ đầu thu ESE Cách lắp đặt : Đầu ESE đƣợc lắp đặt cột độc lập kết cấu cơng trình cần bảo vệ, cho đỉnh kim cao độ cao cần bảo vệ Nguyên lý hoạt động : ESE hoạt động dựa nguyên lý làm thay đổi trường điện từ chung quanh cấu trúc cần đƣợc bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện Cấu trúc đặc biệt ESE tạo gia tăng cường độ điện trƣờng chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả phát xạ ion, nhờ tạo đƣợc điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét Vùng bảo vệ : Tuỳ theo loại đầu ESE, độ cao cột thu sét cấp độ bảo vệ mà cho ta bán kính bảo vệ Rp = f ( khoảng cách kích hoạt sớm trung bình L(m) kim, khoảng cách phóng điện Rs (m) tuỳ theo cấp bảo vệ) Rs : khoảng cách phóng điện hay khoảng cách tia tiên đạo nối liền + Bảo vệ cấp I : Isét (KA); + Bảo vệ cấp II : (KA) + Bảo vệ cấp III : Isét Isét RS = 20 (m) (KA); (KA); 66 RS = 45 (m) RS = 60 (m) Bảng bán kính bảo vệ loại đầu thu sét ESE, theo độ cao lắp đặt kim Bảng 4.1: Bảng bán kính bảo vệ loại đầu thu sét ESE Rp(m) SE6, L = 15m L = 30m SE12, L=45m I II III I II III I II III SE9, SE15, L= 60m I II III (20m) (45m) (60m) 13 18 20 19 25 28 25 32 36 31 39 43 25 36 41 38 51 57 51 65 72 63 78 85 32 46 52 48 64 72 63 81 90 79 97 107 33 47 54 49 65 73 64 82 91 79 98 108 10 34 49 56 49 66 75 64 83 92 79 99 109 20 35 55 63 50 71 81 64 86 97 80 102 113 30 35 58 69 50 73 85 65 89 101 80 104 116 60 35 60 75 50 75 90 65 90 105 80 105 120 H(m) Bán kính cạnh tranh : Theo phương pháp này, góc tồ nhà đỉnh nhọn tạo vùng cạnh tranh với bán kính cạnh tranh cho bảng sau: Bảng 4.2: Bảng bán kính cạnh tranh góc đỉnh Hx (m) Rct (m) Hx (m) Rct (m) 12 20 34 17 22 35 20 24 36 23 26 37 10 26 28 38 12 28 32 39 14 30 34 40 16 31 45 41 18 33 70 42 67 TÍNH TỐN BẢO VỆ CHO TỒN CƠNG TRÌNH Diện tích (36x34) m2 Chiều cao tối đa nhà 40 m Ta sử dụng đầu thu sét ESE để bảo vệ cho cơng trình Hình 4.2: Sơ đồ chống sét tịa nhà A6 68 4.2.4 Tính tốn nối đất chống sét Các thông số ban đầu: - Điện trở nối đất yêu cầu: Rnđ ≤ 10 Ω [7] - Điện trở suất đất: Tòa nhà A6 dựng Thành Phố Hải Phòng nên đất thuộc loại đất bồi phù sa đđất = 20 100 Ωm [7] Giả sử thời điểm đo đđất = 50 Ωm - Hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu: Bảng 4.3: hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu Loại nối đất Loại điện cực Nối đất chống Cọc sét đứng thẳng Độ chôn sâu Hệ số mùa Km (đất (m) khô) 0.8 1.15 - Chọn cọc tiếp đất: t0 l t = t0+ d Hình 4.3: Cọc tiếp đất 69 Cọc tiếp đất cọc thép mạ đồng có đƣờng kính d = 20mm, cọc dài 3m, độ chôn sâu cọc: t0 = 0.8 m, khoảng cách hai cọc gần L = 6m - Dây nối cọc tiếp đất dây đồng trần có tiết diện 70mm2 Hình 4.4: Hệ thống nối đất chống sét Mặt đất to=0 8m l=3 m Dây nối cọc tiếp đất Dây đồng trần 70mm2 Mối hàn Cọc tiếp đất 70 L = 6m Tính tốn: Điện trở tản xoay chiều cọc: Trong đó: l: chiều dài cọc tiếp đất (m), l = m d: đường kính cọc tiếp đất (m), d = 20 mm = 0.02m t: độ chơn sâu cọc tính từ cọc (m), đtt = Km đđo = 1.4 x 50 = 70 Ωm Điện trở tản xung kích cọc nối đất: Rxk = αxk R~c Trong đó: αxk: hệ số xung kích cọc R~c: điện trở tản xoay chiều cọc Rxk: điện trở xung kích cọc Giả sử dịng sét Is = 20 KA =>α xk= 0.7 =>Rxk = 0.7 x 21.18 = 14.82Ω Hệ nối đất có n cọc giống (điện trở dây nối chúng bỏ qua) ghép song song cách đoạn L điện trở xung kích tổ hợp tính theo: Trong đó: Rxk: điện trở xung kích cọc ηxk: hệ số xung kích tổ hợp Ước lượng sơ số cọc cần: Giả sử hệ thống nối đất có cọc nối đất, dây nối chúng có điện trở khơng đáng kể Ta có thơng số sau: n =2, Rxk = 14.82 Ω tỉ số Hệ số s dng xung kớch cc ỗxk = 0.8 in tr nối đất: Ω < Đạt Vậy số cọc cần sử dụng cọc 4.2.5 Chọn dẫy dẫn dòng sét từ đầu ESE xuống hệ thống nối đất chống sét Để đảm bảo dây dẫn sét không bị phá hủy có dịng điện sét qua tiết diện dây không nhỏ 50 mm2 Do chọn dây dẫn có tiết diện 70 mm2 làm dây dẫn sét cho cơng trình Điện trở nối đất tính tốn cho hệ thống chống sét phải thoả mãn Rnđ ( ) Kết luận: Với Rtđ = 9.26 ( ) < 10 ( nối đất chống sét hệ thống điện ) thỏa yêu cầu điều kiện 10 4.3 Thiết kế hệ thống nối đất cho tòa nhà Đất khu vực tòa nhà đất sét, tra bảng phụ lục trang 389 tài liệu [1], ta có điện trở suất đất: ) Đất khơ nên theo bảng 10-1 trang 389 tài liệu [1], có hệ số hiệu chỉnh điện trở suất đất kmax ta chọn hệ số mùa kCọc= 1,4 kThanh = 1,6 Sơ ta dùng 64 cọc thép góc L có kích thước (60×60×6)mm dài 2,5m đóng thẳng chìm sâu xuống đất cách mặt đất 0,7m Điện trở khuếch tán cọc R1C = 0,00298××kcọc = 0,00298×1.104×1,4 = 41,72 (Ω) Các cọc chơn thành mạch vịng cách 2.5m, chiều dài cọc 2,5m nên chọn hệ số sử dụng cọc tỉ số a/l = Điện trở khuếch tán 64 cọc là: ) Chọn thép dẹt có kích thước (40×4) mm, chơn sâu 0,8m nối thành vòng qua 64 cọc Tổng chiều dài nối nằm ngang L: l = 2.5.64 = 160 (m) Hệ số sử dụng nối tỉ số a/l = Hệ số sử dụng cọc Điện trở khuếch tán nối Trong : : Điện trở suất đất độ sâu chôn nằm ngang, Ω/cm (lấy độ sâu = 0,8m) l: Chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên nối cm b: Bề rộng nối cm (thường lấy b = 4cm) t: Chiều sâu chôn nối cm (thường t = 0,8cm) Điện trở nối đất toàn hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Cung cấp điện, Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Bội Khuê [2] Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nhiệp thị nhà cao tầng [3] Giáo trình thiết kế cấp điện, Vũ Văn Tâm-Ngô Hông Quang [4] Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện ... ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ MÔN HỌC HỌC PHẦN: CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A6 trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Contents MỞ ĐẦU Ngành điện. .. hóa đất nước Vì thế, việc thiết kế cung cấp điện vấn đề quan trọng thiếu ngành điện nói chung sinh viên học tập, nghiên cứu nói riêng Với đề tài “ Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A6”, chúng... 400KVA Cấp điện áp :22/0,4 KV Khoảng cách từ MBA đến toàn nhà : 50m 23 CHƯƠNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CUNG CẤP ĐIỆN 24 2.1 Xác định vị trí trạm biến áp khu nhà 25 2.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 26