CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHIẾU SÁNG Các phương pháp tính toán chiếu sáng: + Phương pháp hệ số sử dụng + Phương pháp theo đơn vị công suất riêng + Phương pháp điểm Bảng độ rọi tiêu chuẩn theo TCVN 71141:2008 Điều kiện thiết kế một hệ chiếu sáng phải thỏa mãn: Etb sau thiết kế không lệch quá nhiều so với Etc. Đối với thiết kế trong nhà thì tỉ số E_min⁄(E_max≥0.3 hay E_min⁄(E_tb≥0.5)) 1.2. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG. Biệt thự gồm 2 tầng: 1 trệt và 1 lầu với đèn được sử dụng của hãng Philips. ♦ Thiết kế chiếu sáng cho tầng trệt: + Chiều cao: 3.9m, diện tích: 78.186 m2. Phòng Thông số đèn Eav (lux) Etc (lux) E_minE_max Loại đèn Số lượng P (W) Phòng khách (4.4m x 5m) BPK 561 1xDLM2000840 1 19 289 250 0.380 DN130B D165 1xLED10S830 4 11.6 FBS120 1xPLR4P17W HF_840 4 20 Nhà bếp (3.8m x 4.42m) DN460B 1xLED11S840 C 7 10.6 366 400 0.467 FPK561 1xPLT4P32W HFP WP_827 2 35 Nhà vệ sinh (2.1m x3.3m) DN460B 1xLED11S840 C 2 10.6 120 100 0.744 SP790P 440 4xOLED829 1 13.8 Phòng thay đồ (1.4m x 3.3m) DN131B D217 1XLED20S830 1 22 233 200 0.477 FBS261 1xPLC2P18W C_835 2 25 SP790P 440 4xOLED829 1 13.8 Phòng ngủ 1 (3.3m x 4.8m) DN135B D165 1xLED10S830 4 13 168 100 0.585 FPK632 C 1xPLT4P32W HF_840 1 35 Sảnh trệt (2.5m x 4.8m) DN460B 1xLED11S830 C 4 10.6 159 100 0.859 ♦ Thiết kế chiếu sáng cho tầng 1: + Chiều cao: 3.7m, diện tích: 68.1 m2. Phòng Thông số đèn Eav (lux) Etc (lux) E_minE_max Loại đèn Số lượng P (W) Phòng thờ (4.4m x 5m) FBH057 1xPLC2P18W_827 6 25 112 150 0.599 Phòng sinh hoạt (3.8m x 4.4m) FBS120 1xPLR4P14W HF_840 4 17 287 250 0.319 FPK632 C 1xPLT4P32W HF_830 1 35 RS140B 1xLED632830 4 11 Nhà vệ sinh (2.1m x3.3m) BPK 561 1xDLM2000840 1 19 198 150 0.303 FBS290 1xPLTT4P18W HFP FR_840 2 18 Phòng ngủ 2 (3.4m x 3.4m) FBH022 C 1xPLC2P18W_827 6 25 186 100 0.433 FBK561 1xPLT4P32W HFP WB_827 1 35 Phòng ngủ 3 (3.3m x 3.3m) FBH022 C 1xPLC2P18W_827 6 25 193 100 0.437 FBK561 1xPLT4P32W HFP WB_827 1 35 Ban công (3.3m x 3.3m) DN460B 1xLED11S830 C 5 10.6 156 100 0.643 ♦ Thiết kế chiếu sáng cho cầu thang. Vì cầu thang bắt đầu từ tầng trệt lên tầng 1 nên chiều cao sẽ bắt đầu tính từ tầng trệt → h =7.6m. Kích thước 1.6m x 3.3m. Thông số đèn Eav (lux) Etc (lux) E_minE_max Loại đèn Số lượng P (W) Cầu thang (1.6m x 3.3m) BBG390 4xLED640840 6 12.9 109 100 0.664 Chú ý: Ta tra độ rọi tiêu chuẩn theo TCVN 71141:2008 và ISO 8995:2002(E). Những phòng ngủ có độ rọi tiêu chuẩn là 100 lux nhưng trong phòng ngủ có bàn làm việc và đọc sách nên độ rọi của những phòng ngủ chúng ta lấy hơn mức tiêu chuẩn CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ. 2.1. MÁY LẠNH. 2.1.1. Tổng quan. Việc lựa chọn một chiếc máy lạnh phải phù hợp với diện tích của căn phòng để đảm bảo máy lạnh sẽ phát huy được tối đa hiệu quả các tính năng của chúng, đồng thời tiết kiệm điện năng và chi phí sử dụng. Công suất của máy lạnh thường được ghi theo đơn vị BTUh, 1 HP = 9000 BTUh. Bảng tham khảo chọn máy lạnh có công suất phù hợp với căn phòng: Công suất tính toán máy lạnh cho từng phòng: P_tt=n×K_s×K_u×P_đm Trong đó: + n: số lượng máy lạnh. + Ks: hệ số đồng thời ( Ks = 1 cho máy lạnh ). + Ku: hệ số sử dụng. 2.1.2. Tính toán. Sử dụng máy điều hòa của hãng Daikin. Máy lạnh cho tầng trệt: Phòng V (m3) P cần thiết (kW) Thông số máy lạnh n Mã hiệu Pđm (HP) Phòng khách 85.8 1.6 FTKC60QVMV 2.5 1 Nhà bếp 65.5 1.22 FTKC50NVMV 2 1 Phòng ngủ 1 61.78 1.15 FTKC50NVMV 2 1 Máy lạnh cho tầng 1: Phòng V (m3) P cần thiết (kW) Thông số máy lạnh n Mã hiệu Pđm (HP) Phòng sinh hoạt 61.86 1.15 FTKC50NVMV 2 1 Phòng ngủ 2 42.77 0.71 FTKC25NVMV 1 1 Phòng ngủ 3 40.29 0.67 FTKC25NVMV 1 1 2.2. Ổ CẮM, MÁY NƯỚC NÓNG, QUẠT HÚT. 2.2.1. Ổ cắm. Trong phòng sử dụng ổ cắm đôi 2 chấu loại 10A – 220V với hệ số công suất cosφ = 0.83 theo mục 5.8 TCVN 92062012. Đối với ổ cắm ta sẽ lấy công suất bình quân hoạt động của các tải: + Nhà bếp: 350W ( 3 cái là 1050W). + Các phòng còn lại: 300W ( phòng khách và phòng sinh hoạt thì 2 cái, các phòng còn lại 1 cái), nhà vệ sinh không đặt ở cắm. 2.2.2. Quạt hút. Khi lắp đặt điều hòa không khí, theo quy chuẩn phải có quạt thông gió công suất nhỏ để đối lưu và thay đổi không khí trong phòng, làm không khí trong nhà thoáng hơn, lọc khí sạch từ ngoài vào nhiều hơn, giảm công suất cho điều hòa. Quạt hút được sử dụng để thông gió phòng ngủ, phòng khách, nhà vệ sinh, phòng có máy lạnh. Ở đây, ta sử dụng quạt hút âm tường Mitsubishi EX20SH5T 19W. Quạt hút đặt ở các phòng trong nhà kể cả nhà vệ sinh để thông gió. 2.2.3. Máy nước nóng. Sử dụng máy nước nóng lắp đặt tại mỗi nhà vệ sinh của mỗi tầng. Sử dụng máy nước nóng Panasonic DH3JP43JP4 3500W. 2.2.4. Máy bơm nước. Sử dụng máy bơm nước Hitachi WMP400GX INVERTER công suất 400W. 2.3. CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA PHỤ TẢI. P_(tt,i)=K_s ∑▒〖K_u×P_đ 〗 P_(tt∑)=K_a ∑_(i=1)n▒P_(tt,i) → Q_(tt∑)=P_(tt∑)×tgφ → S_(tt∑)=√(〖P_(tt∑)〗2+〖Q_(tt∑)〗2 ) 〖cosφ〗_tb=(∑_(i=1)n▒〖P_(tt,i)×〖cosφ〗_i 〗)(∑_(i=1)n▒P_(tt,i) ) 2.3.1. Tầng trệt và các thiết bị trong tầng trệt. Tuyến Phòng Tên thiết bị Pđm (W) n Ku Ks cosφ Ptt (W) Ptt∑ (kW) CS1 Phòng khách Đèn thả cách trần 19 1 1 1 0.85 19 0.29 Đèn led downlight âm trần 11.6 4 1 1 46.4 Đèn downlight âm trần 20 4 1 1 80 Quạt hút 19 1 1 1 19 Phòng ngủ 1 Đèn led downlight âm trần 13 4 1 1 52 Đèn thả cách trần 35 1 1 1 35 Quạt hút 19 1 1 1 19 Phòng thay đồ Đèn downlight âm trần 28.6 3 1 1 85.8 Quạt hút 19 1 1 1 19 Sảnh trệt Đèn downlight âm trần 10.6 5 1 1 42.4 CS2 Bếp Đèn downlight âm trần 10.6 7 1 1 0.85 74.2 0.21 Đèn thả cách trần 35 2 1 1 70 Quạt hút 19 1 1 1 19 WC Đèn downlight âm trần 10.6 2 1 1 21.2 Đèn thả cách trần 13.8 1 1 1 13.8 Quạt hút 19 1 1 1 19 Cầu thang Đèn downlight âm trần 12.9 6 1 1 77.4 Tuyến Phòng Tên thiết bị Pđm (W) n Ku Ks cosφ Ptt (W) Ptt∑ (kW) OC1 Phòng khách Ổ cắm Tính bình quân các tải sử dụng 0.83 900 0.9 Phòng ngủ 1 OC2 Nhà bếp Ổ cắm Tính bình quân các tải sử dụng 0.83 1050 1.05 ML1 Phòng khách Máy lạnh 1865 1 0.7 0.81 1305 1.3 ML2 Phòng ngủ 1 Máy lạnh 1492 1 0.7 0.81 1044 1.04 ML3 Nhà bếp Máy lạnh 1492 1 0.7 0.81 1044 1.04 Tổng công suất tính toán của tầng trệt: P_(tt∑_trệt)=∑_(i=1)n▒P_(tt∑,i) =4.08 (kW) 〖cosφ〗_(tb_trệt)=(∑_(i=1)n▒〖P_(tt,i)×〖cosφ〗_tb 〗)(∑_(i=1)n▒P_(tt,i) )=0.83 Q_(tt∑_tâng1)=P_(tt∑_tầng1)×〖tgφ〗_(tb_tầng1)=4.08×0.67=2.73 (kVar) S_(tt_trệt)=√(〖P_(tt∑_trệt)〗2+〖Q_(tt∑_trệt)〗2 )=√(〖4.08〗2+〖2.73〗2 )=4.9 (kVA) I_(tt_trệt)=S_(tt_trệt)U_đm =4.90.22=22.27 (A) 2.3.2. Tầng 1 và các thiết bị trong tầng 1. Tuyến Phòng Tên thiết bị Pđm (W) n Ku Ks cosφ Ptt (W) Ptt∑ (kW) CS3 Phòng thờ Đèn downlight âm trần 25 6 1 1 0.85 150 0.19 Quạt hút 19 1 1 1 19 Ban công Đèn led downlight âm trần 10.6 5 1 1 53 CS4 Phòng SH Đèn downlight âm trần 17 4 1 1 0.85 68 0.17 Đèn thả cách trần 35 1 1 1 35 Đèn led downlight âm trần 11 4 1 1 44 Quạt hút 19 1 1 1 19 WC Đèn thả cách trần 19 1 1 1 19 Đèn downlight âm trần 18 2 1 1 36 Quạt hút 19 1 1 1 19 CS5 Phòng ngủ2 Đèn downlight âm trần 25 6 1 1 0.85 150 0.15 Đèn thả cách trần 35 1 1 1 35 Quạt hút 19 1 1 1 19 Phòng ngủ 3 Đèn downlight âm trần 25 6 1 1 150 Đèn thả cách trần 35 1 1 1 35 Quạt hút 19 1 1 1 Tuyến Phòng Tên thiết bị Pđm (W) n Ku Ks cosφ Ptt (W) Ptt∑ (kW) OC3 Phòng SH Ổ cắm Tính bình quân các tải sử dụng 0.83 1500 1.5 Phòng ngủ 2 Phòng ngủ 3 ML3 Phòng SH Máy lạnh 1492 1 0.7 0.81 1044 1.04 ML4 Phòng ngủ 2 Máy lạnh 746 1 0.7 0.81 522.2 1.04 Phòng ngủ 3 746 1 0.7 522.2 MNN WC Máy nước nóng 3500 1 0.3 0.83 1050 1.05 Tổng công suất tính toán của tầng 1: P_(tt∑_tầng1)=∑_(i=1)n▒P_(tt∑,i) =3.6 (kW) 〖cosφ〗_(tb_tâng1)=(∑_(i=1)n▒〖P_(tt,i)×〖cosφ〗_tb 〗)(∑_(i=1)n▒P_(tt,i) )=0.83 Q_(tt∑_tâng1)=P_(tt∑_tầng1)×〖tgφ〗_(tb_tầng1)=3.6×0.67=2.41 (kVar) S_(tt_tầng1)=√(〖P_(tt∑_tầng1)〗2+〖Q_(tt∑_tâng1)〗2 )=√(〖3.6〗2+〖2.41〗2 )=4.33 (kVA) Dòng điện tính toán tầng 1: I_(tt_nhóm1)=S_(tt_tầng1)U_đm =4.330.22=19.68 (A) Công suất tính toán máy bơm: Thiết bị Pđm (W) Ku Ksi cosφ Ptt (W) 〖cosφ〗_tb Ks Ptt∑ (kW) Máy bơm 400 0.8 1 0.85 320 0.85 1 0.32 Công suất tính toán toàn bộ nhà: P_(tt∑)=K_s ∑_(i=1)n▒P_(tt,i) =0.9×(4.08+3.6+0.32)=7.2 (kW) 〖cosφ〗_tổng=(∑_(i=1)n▒〖P_(tt,i)×〖cosφ〗_i 〗)(∑_(i=1)n▒P_(tt,i) )=0.83 Q_(tt∑)=P_(tt∑)×〖tgφ〗_tổng=7.2×0.67=4.82 (kVar) S_(tt_tổng)=√(〖P_(tt∑)〗2+〖Q_(tt∑)〗2 )=√(〖7.2〗2+〖4.82〗2 )=8.66 (kVA) I_(tt_tổng)=S_(tt_tổng)U_đm =8.660.22=39.36 (A) CHƯƠNG 3: CHỌN CB VÀ DÂY DẪN. 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG. 3.1.1. Tổng quát về CB. Chức năng của CB: bảo vệ quá tải, ngắn mạch, hỏng cách điện, thấp áp, chỉ thị rõ việc cách ly thông qua một bộ chỉ thị cơ, tạo khoảng hở thấy được – cách điện giữa các tiếp điểm mở, đóng cắt theo chức năng, đóng cắt lúc khẩn cấp, dừng khẩn cấp, đóng cắt khi bảo trì cơ, điều khiển từ xa. Tiêu chuẩn CB: IEC 60898 và IEC 609472 là 2 tiêu chuẩn CB đạt chuẩn hiện nay. Ta lựa chọn CB theo tiêu chuẩn IEC 60898 cho các thiết bị dân dụng, có 3 loại sau đây: + Im = 3 đến 5 lần In đó là CB type B. + Im = 5 đến 10 lần In đó là CB loại C. + Im = 10 đến 20 lần In đó là CB loại D. 3.1.2. Tổng quát về chọn dây dẫn. Các phương pháp chọn dây dẫn: phương pháp cho khu dẫn cư (theo điều kiện sụt áp), phương pháp cho khu vực nông thôn (nếu khối lượng kim loại màu là nhỏ nhất), phương pháp cho mạng hạ áp (theo điều kiện phát nóng). Cách chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn quốc tế (IEC). Công thức xác định tiết diện của cáp 〖I〗_B=I_B(k_1 k_2…) Với I’B là dòng điện tải hiệu chỉnh, nó tương đương với khả năng mang dòng điện của cáp. Các hệ số hiệu chỉnh: ♦ k1: ♦ k2: ♦ k3: ♦ k4 : + Dây dẫn hoặc cáp không chôn ngầm, nhiều hơn 1 mạch hoặc cáp đa lõi: + Dây dẫn hoặc cáp không chôn ngầm, nhiều hơn 1 mạch của cáp đa lõi đi trên không: + Dây dẫn hoặc cáp chôn trong đất: 3.2.4. Chọn dây trung tính và dây PE. Dây trung tính và dây PE được xác định như sau: + Đối với dây trung tính N: ♦ S_N= S_pha2 nếu S_pha>16 〖mm〗2 ♦ S_N= S_pha nếu S_pha≤16 〖mm〗2 + Đối với dây PE ta chọn theo tiêu chuẩn quốc tế IEC: 3.2. TÍNH TOÁN. Ta chọn CB theo catalogue: 3.2.1. Chọn dây dẫn và CB tổng. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): I_(đm_tổng)=S_(tt_tổng)0.22=8.660.22=39.36 (A). I_r≥1.1×I_(đm_tổng )=43.3 (A). → Vậy chọn CB loại DOM11600 2P với In = 50 A. Hệ số suy giảm sẽ được tính theo các bảng hệ số hiệu chỉnh trình bày phía trên: + K2 =0.94 (dây PVC và nhiệt độ là 350C đối với môi trường) + K4 = 1 (do không có khe hở giữa cáp) → K= K_2×K_4=0.94×1=0.94 〖I〗_B=I_BK=500.94=53.19 (A) → Dây 2PVC có tiết diện 16 mm2 sẽ được chọn cho CB tổng dựa vào bảng G21a theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. 3.2.2. Chọn dây dẫn và CB từ CB tổng về từng tầng. + Tầng trệt. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): I_(đm_trệt)=S_(tt_trệt)U_đm =4.90.22=22.27 (A) I_r≥1.1×I_(đm_trệt )=24.49 (A). → Vậy chọn CB loại DOM11388 2P với In = 25 A. Hệ số suy giảm sẽ được tính theo các bảng hệ số hiệu chỉnh trình bày phía trên: + K2 =0.94 (dây PVC và nhiệt độ là 350C đối với môi trường) + K4 = 0.7( có 3 mạch đi chung ) → K= K_2×K_4=0.94×0.7=0.66 〖I〗_B=I_BK=250.66=37.87 (A) → Dây 2PVC có tiết diện 10 mm2 sẽ được chọn cho CB tổng dựa vào bảng G21a theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. + Tầng 1. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): I_(đm_tầng1)=S_(tt_tầng1)U_đm =4.330.22=19.68 (A) I_r≥1.1×I_(đm_tâng1 )=21.65 (A). → Vậy chọn CB loại DOM11388 2P với In = 25 A. Hệ số suy giảm sẽ được tính theo các bảng hệ số hiệu chỉnh trình bày phía trên: + K2 =0.94 (dây PVC và nhiệt độ là 350C đối với môi trường) + K4 = 0.7( có 3 mạch đi chung ) → K= K_2×K_4=0.94×0.7=0.66 〖I〗_B=I_BK=250.66=37.87 (A) → Dây 2PVC có tiết diện 10 mm2 sẽ được chọn cho CB tổng dựa vào bảng G21a theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. + Máy bơm. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): I_(đm_bơm)=S_(tt_bơm)U_đm =0.320.22=1.45 (A) I_r≥1.1×I_(đm_bơm)=1.6 (A). → Vậy chọn CB loại DOM11230 2P với In = 6 A. Hệ số suy giảm sẽ được tính theo các bảng hệ số hiệu chỉnh trình bày phía trên: + K2 =0.94 (dây PVC và nhiệt độ là 350C đối với môi trường) + K4 = 0.7( có 3 mạch đi chung ) → K= K_2×K_4=0.94×0.7=0.66 〖I〗_B=I_BK=60.66=9.09 (A) → Dây 2PVC có tiết diện 1.5 mm2 sẽ được chọn cho CB tổng dựa vào bảng G21a theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. 3.2.3. Chọn CB và dây dẫn cho đoạn từ tầng về các thiết bị. Ta chọn dây dẫn dựa theo Ir của CB để đảm bảo an toàn trong vận hành ♦ I_r≥1.1I_lvmax (Dòng CB). ♦ 〖I〗_z=I_rk (Dòng chọn dây). +. Tầng trệt. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): b. Tầng 1. Kiểu cáp được chọn là cáp đi âm tường (kiểu A1): Dây trung tính N và dây PE cũng có tiết diện bằng dây pha vì các dây lựa chọn đều có tiết diện từ 16mm2 trở xuống CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP. 4.1. KIỂM TRA SỤT ÁP. Kiểm tra sụt áp cần phải thỏa mãn: phải phù hợp với tiêu chuẩn về điều áp, độ sụt áp phải chấp nhận được và thỏa mãn các yêu cầu vận hành. Công thức tính độ sụt áp. Mạch Sụt áp ΔU V % 1 pha: phapha ∆U=2I_B (Rcosφ+Xsinφ)L (100×∆U)U_n 1 pha: phatrung tính ∆U=2I_B (Rcosφ+Xsinφ)L (100×∆U)V_n 3 pha cân bằng: 3 pha (có hoạc không có trung tính) ∆U=√3 I_B (Rcosφ+Xsinφ)L (100×∆U)U_n Trong đó: + R=(22.5Ωmm2km)(S (tiết diện dây mm2)) dây đồng. + R=(36Ωmm2km)(S (tiết diện dây mm2)) dây nhôm. ( R được bỏ qua nếu dây có tiết diện lớn hơn 500 mm2). X: cảm kháng của dây dẫn (Ωkm). + X sẽ không được tính nếu dây có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2. + X = 0.08 Ωkm nếu đề bài không cập nhật bất kì thông tin nào. φ: góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên dây dẫn. + Động cơ khi khởi động: cosφ=0.35 + Động cơ ở chế độ làm việc bình thường: cosφ=0.8 VN: điện áp pha (V). ΔUmax phải thỏa điều kiện : ΔUmax < 3%Uđm → Nếu không thỏa ta tăng tiết diện dây dẫn lên 1 cấp, tính toán sụp áp và kiểm tra lại cho đến khi chọn được tiết diện dây phù hợp. 4.2. TÍNH TOÁN SỤT ÁP. 4.2.1. Sụt áp tại CB tổng. I_(đm_tổng)=S_(tt_tổng)0.22=8.660.22=39.36 (A). R=22.5(S )=22.516=1.41 (Ω⁄(km).) X được bỏ qua vì tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2. cosφ=0.83 → sinφ=0.56 ∆U_tổng=〖2I〗_B (Rcosφ+Xsinφ)L ∆U_tổng=2×39.36×(1.41×0.83)×181000=1.66(V). 4.2.2. Sụt áp từ CB tổng đến CB tầng. a. CB tổng đến tầng trệt. I_(đm_trệt)=S_(tt_trệt)U_đm =4.90.22=22.27 (A) R=22.5(S )=22.510=2.25 (Ω⁄(km).) X được bỏ qua vì tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2. cosφ=0.83 → sinφ=0.56 ∆U_trệt=〖2I〗_B (Rcosφ+Xsinφ)L ∆U_trệt=2×22.27×(2.25×0.83)×0.51000=0.04(V). b. CB tổng đến tầng 1. I_(đm_tầng1)=S_(tt_tầng1)U_đm =4.330.22=19.68 (A) R=22.5(S )=22.510=2.25 (Ω⁄(km).) X được bỏ qua vì tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2. cosφ=0.83 → sinφ=0.56 ∆U_(tầng 1)=〖2I〗_B (Rcosφ+Xsinφ)L ∆U_(tầng 1)=2×19.68×(2.25×0.83)×151000=1.1(V). c. CB tổng đến máy bơm. I_(đm_bơm)=S_(tt_bơm)U_đm =0.320.22=1.45 (A) R=22.5(S )=22.51.5=15 (Ω⁄(km).) X được bỏ qua vì tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2. cosφ=0.85 → sinφ=0.53 ∆U_(máy bơm)=〖2I〗_B (Rcosφ+Xsinφ)L ∆U_(máy bơm)=2×1.45×(15×0.85)×131000=0.48(V). ∆U_max=∆U_tổng+∆U_(máy bơm)=1.1+0.48=1.58 V %∆U_max=(∆U_max)V_n ×100=1.58220×100=0.72 % (thỏa). 4.2.3. Sụt áp từ CB tầng đến các thiết bị. a. Tầng trệt. b. Tầng 1. → Ta thấy, tất cả các thiết bị của các nhóm đều thỏa ΔUmax < 3%Uđm và ta không cần tăng tiết diện dây và tính toán lại. 4.3. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. 4.3.1. Tổng quát. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để xác định trị số dòng sự cố, kiểm tra khả năng cắt của thiết bị bảo vệ, kiểm tra ổn định nhiệt của dây, kiểm tra độ nhạy, độ bền điện động của thiết bị bảo vệ. ♦ Tính toán ngắn mạch 1 pha: Kiểm tra độ nhạy của các thiết bị bảo vệ là mục đích của việc tính ngắn mạch 1 pha. Ta tính ngắn mạch 1 pha theo công thức sau: I_N((1))=(0.8×U_pha)√(∑▒〖〖(R_pha+R_PE)〗2+∑▒〖(X_pha+X_PE)〗2 〗) Điện kháng của dây pha và dây PE được bỏ qua vì dây có tiết diện khá nhỏ đồng thời điện trở dây pha và dây PE bằng nhau → Rpha = RPE. → I_NM((1))=(0.8U_pha)√(∑▒〖(2R_pha)〗2 ) 4.3.2. Tính toán ngắn mạch 1 pha. a. Ngắn mạch tại CB tổng. Dây dài 18m và r_o=22.5(S )=22.516=1.41(Ω⁄(km).) R_pha=R_PE=1.41×18=25.38 (mΩ) → ∑▒〖R=50.76 (mΩ) 〗 I_(NM_tổng)((1))=(0.8U_pha)√(∑▒〖(2R_pha)〗2 )=(0.8×220)50.76=3.47 (kA) b. Ngắn mạch tại CB tầng. Tầng trệt. Dây dài 0.5m và r_o=22.5(S )=22.510=2.25(Ω⁄(km).) R_pha=R_PE=2.25×0.5 +25.38=26.51 (mΩ) → ∑▒〖R=53.02 (mΩ) 〗 I_(NM_trệt)((1))=(0.8U_pha)√(∑▒〖(2R_pha)〗2 )=(0.8×220)53.02=3.32 (kA) Tầng 1. Dây dài 15m và r_o=22.5(S )=22.510=2.25(Ω⁄(km).) R_pha=R_PE=2.25×15 +25.38=59.13 (mΩ) → ∑▒〖R=118.26 (mΩ) 〗 I_(NM_tâng1)((1))=(0.8U_pha)√(∑▒〖(2R_pha)〗2 )=(0.8×220)118.26=1.49 (kA) Máy bơm. Dây dài 13m và r_o=22.5(S )=22.51.5=15(Ω⁄(km).) R_pha=R_PE=15×13 +25.38=220.38 (mΩ) → ∑▒〖R=440.76 (mΩ) 〗 I_(NM_bơm)((1))=(0.8U_pha)√(∑▒〖(2R_pha)〗2 )=(0.8×220)440.76=0.4 (kA) c. Ngắn mạch tại thiết bị. Tầng trệt. Tuyến Chiều dài (m) Tiết diện (mm2) Ztrệt (mΩ) Zi (mΩ) Z_∑ (mΩ) I_NM((1)) (kA) CS1 18.5 1.5 53.02 555 608.02 0.29 CS2 14 1.5 420 473.02 0.37 OC1 18 2.5 324 377.02 0.47 OC2 10 4 112.5 165.52 1.06 ML1 11 2.5 198 251.02 0.70 ML2 10.5 2.5 189 242.02 0.73 ML3 15 2.5 270 323.02 0.54 Tầng 1. Tuyến Chiều dài (m) Tiết diện (mm2) Ztầng1 (mΩ) Zi (mΩ) Z_∑ (mΩ) I_NM((1)) (kA) CS3 35 1.5 118.26 1050 1168.26 0.15 CS4 19 1.5 570 688.26 0.26 CS5 21 1.5 630 748.26 0.24 OC3 15 2.5 270 388.26 0.45 MNN 5.8 2.5 104.4 222.66 0.79 ML4 10 2.5 180 298.26 0.59 ML5 17 2.5 306 424.26 0.41 BẢNG TÓM TẮT THÔNG SỐ CÁC THIẾT BỊ. Tên 1.1Iđm (A) INm (kA) CB Loại In (A) Icu (kA) Điện áp Cực Mã hiệu CB tổng 43.3 3.47 MCB 50 6 230 2 DOM11600 CB trệt 24.49 3.32 MCB 25 4.5 230 2 DOM11234 CB tầng 1 21.65 1.49 MCB 25 4.5 230 2 DOM11234 CB máy bơm 1.6 0.4 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 CS1 1.53 0.29 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 CS2 1.02 0.37 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 OC1 11 0.47 MCB 16 4.5 230 1 DOM11342 OC2 17.6 1.06 MCB 20 4.5 230 1 DOM11343 ML1 8.03 0.70 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 ML2 6.4 0.73 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 ML3 6.4 0.54 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 CS3 1.12 0.15 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 CS4 1.00 0.26 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 CS5 0.88 0.24 MCB 6 4.5 230 1 DOM11340 OC3 11 0.45 MCB 16 4.5 230 1 DOM11342 MNN 6.33 0.79 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 ML4 6.42 0.59 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 ML5 6.42 0.41 MCB 10 4.5 230 1 DOM11341 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN AN TOÀN ĐIỆN. 5.1. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT. 5.1.1. Tổng quát. Hệ thống TT sẽ được lựa chọn cho mạng điện dân dụng. a. Khái niệm chung về BVNĐ. Bảo vệ nối đất (BVNĐ) là nối tất cả các phần kim loại của thiết bị điện hoặc của các kết cấu kim loại mà có thể xuất hiện điện áp khi cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất. b. Mục đích và yêu cầu của bảo vệ nối đất. ♦ Mục đích: Nhằm bảo vệ an toàn cho người khi tiếp xúc với thiết bị bằng cách giảm điện áp tiếp xúc đặt lên người khi thiết bị rò điện ra vỏ. ♦ Yêu cầu: Lựa chọn sơ đồ nối đất là TNCS nên ta thiết kế hệ thống điện trở nối đất trung tính nguồn sao cho: R_(nđ nguồn)≤4Ω,R_nđll≤10Ω 5.1.2. Tính toán nối đất cho nhà ở. Ta thiết kế hệ thống bảo vệ nối đất cho nhà ở theo chu vi mạch vòng. Với ρ_đất=150 m (mùa mưa). Sử dụng cọc thép bọc đồng, đường kính d = 16mm, chiều dài 3m, cách mép phân xưởng 2m. Các cọc cách nhau 6.2m theo chiều rộng và 5.23m theo chiều dài. Số cọc là 10 cọc bố trí dọc theo chu vi nhà. Các cọc liên kết với nhau bằng cáp đồng trần tiết diện 50mm2. Cáp và cọc đặt chôn sâu h = 0.8m so với mặt đất. ρ_tt=K_m×ρ=1.3×150=195 m r_c=ρ_tt(2πL_c ) ln((4L_c)(1.36d_c )) (2h+L_c)(4h+L_c )=48.47 Với số cọc n = 10 cọc → η_c=0.69. Điện trở của 10 cọc là: R_c=r_c〖n×η〗_c =48.47(10×0.69)=7.02 Đường kính cáp đồng trần tiết diện S = 50mm2 → d = 8mm. Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài: L_th=12.4×2+15.7×2=56.2 m r_th=ρ_tt(πL_th ) ln((4L_th)√hd)1=7.66 Điện trở nối đất của dây cáp nối các cọc khi xét đến hệ số sử dụng thanh với η_th=0.4 R_th=r_thη_th =7.660.4=19.15 Điện trở nối đất của toàn hệ thống: R_HT=(R_c×R_th)(R_c+R_th )=(7.02×19.15)(7.02+19.15)=5.14 5.2. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT. 5.2.1. Tổng quát. ♦ Các nguyên tắc bảo vệ: Nguyên tắc trọng điểm: bảo vệ các vị trí cao, sắt nhọn. Nguyên tắc toàn bộ: toàn bộ công trình nằm trong phạm vi bảo vệ dùng trong phương pháp lồng Faraday, kim chống sét. ♦ Cách thực hiện: Bảo vệ chống sét bằng kim thu sét cổ điển. Nguyên lý thực hiện: tạo vật sắc nhọn, cao hơn vật cần bảo vệ để đón tắt dòng sét. Phạm vi bảo vệ: không gian xung quanh cột thu sét được bảo vệ (sét chỉ đánh vào kim thu sét và năng lượng dòng sét được tản xuống đất) gọi là phạm vi bảo vệ. Bảo vệ chống sét bằng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE). R_P=√(h(2Dh)+∆L(2D+∆L)) Với: + D(m) : phu thuộc cấp bảo vệ I, II, III. + h(m) : chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt được bảo vệ. + ∆L(m) : độ lợi về khoảng cách phóng tia tiên đạo. 5.2.2. Tính toán chống sét cho nhà ở. Sử dụng đầu thu sét ESE, có thời gian phóng điện sớm ∆T=50μs đặt giữa tòa nhà trên cột đỡ có chiều cao 5m. Chọn cấp bảo vệ II (trung bình) tương ứng với D=45m và I=10kA. Độ lợi khoảng cách: ∆L=v.∆T=1.1×50=55m Bán kính bảo vệ của kim ESE: R_P=√(h(2Dh)+∆L(2D+∆L) ) =√(5(2×455)+55×(2×45+55))=91.65 (m) Như vậy, vùng bảo vệ bao trùm toàn bộ công trình và việc chọn kim ESE là thích hợp. Dây thoát sét được sử dụng là cáp đồng trần tiết diện 50 mm2. Để đảm bảo an toàn cho người, 3m cáp tính từ mặt đất được bọc ống PVC. Hệ thống nối đất trong trường hợp này, do không đòi hỏi nhiều dây xuống như trường hợp kim Franlink, bao gồm hệ thống 4 cọc dài 3m, đường kính d=16 mm. Cáp và cọc đặt chôn sâu h = 0.8m so với mặt đất, chôn cách nhau 6m. ρ_tt=K_m×ρ=1.3×150=195 m r_c=ρ_tt(2πL_c ) ln((4L_c)(1.36d_c )) (2h+L_c)(4h+L_c )=48.47 Với số cọc n = 4 cọc → η_c=0.83. Điện trở của 4 cọc là: R_c=r_c〖n×η〗_c =48.47(4×0.83)=14.59 Điện trở xung của hệ thống cọc với α_c=0.6: R_cx=α_c×R_c=0.6×14.59=8.75 Đường kính cáp đồng trần tiết diện S = 50mm2 → d = 8mm. Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài: Lt = 18m r_th=ρ_tt(πL_th ) ln((4L_th)√hd)1=20.02 Điện trở nối đất của dây cáp nối các cọc khi xét đến hệ số sử dụng thanh với η_th=0.87 R_th=r_thη_th =20.020.87=23.01 Điện trở xung của hệ thống dây nối cọc với α_t=0.85: R_thx=α_t×R_th=0.85×23.01=19.56 Điện trở nối đất xung của toàn hệ thống: R_HTX=(R_cx × R_thx)(R_cx + R_thx )=(8.75×19.56)(8.75+19.56)=6.05