Cung cấp điện cho nhà 3 tầng sinh viên UTDT

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ    ĐỒ ÁN 3 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ 3 TẦNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017 MỤC LỤC: ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHIA LÀM 6 CHƯƠNG NHƯ SAU: CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 3 I. GIỚI THIỆU VỀ TÒA NHÀ: 3 II. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG: 3 Sơ đồ để tính toán chiếu sáng. 4 III. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO TÒA NHÀ: 4 Tính toán chiếu sáng cho tầng 1: 5 1. Tầng 1: 7 2. Tầng 2: 14 3. Tầng 3: 24 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT PHỤ TẢI 31 I. SƠ LƯỢC VỀ PHỤ TẢI : 31 II. CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA TỪNG NHÓM THIẾT BỊ: 31 1. Tầng 1: 31 2. Tầng 2: 32 3. Tầng 3: 32 III. CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ: 33 CHƯƠNG 3. CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 34 I. CÁCH CHỌN DÂY THEO TIÊU CHUẨN IEC: 34 II. Chọn dây cho toàn tòa nhà: 34 III. Xác định chiều dài dây dẫn: 39 CHƯƠNG 4. KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 40 I. KIỂM TRA SỤT ÁP: 40 1. Tính sụt áp tại CB Tổng: 41 2. Tính sụt áp từ CB tổng đến CB tầng: 41 3. Tính sụt áp từ CB tầng đến từng nhóm: 41 II. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: 42 1. Ngắn Mạch tại TPPC: Do tiết diện dây pha và dây trung tính không bằng nhau nên 43 2. Ngắn mạch tại TĐB: 43 3. Ngắn mạch tại từng nhánh: 44 CHƯƠNG 5. CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ (CB) 45 I. Tổng Quan: 45 II. Chọn CB cho tòa nhà: 45 1. Chọn CB cho tầng: 46 2. Chọn CB cho từng nhánh của từng tầng: 47 CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ 47 I. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ: 47 II. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ: 48 III. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ: 49 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG GIỚI THIỆU VỀ TÒA NHÀ: Tòa nhà là công trình nhà ở có dạng hình chữ nhật, tổng cộng 3 tầng. Mỗi tầng của tòa nhà có kích thước như sau: Chiều dài: 15m, Chiều rộng: 5.5m, Chiều cao: 2.8m LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG: Sơ đồ để tính toán chiếu sáng. Trong phần này, tùy theo độ rọi yêu cầu của từng phòng mà thiết kế cho phù hơp. TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO TÒA NHÀ: Sử dụng phần mềm DIALux để tính toán chiếu sáng, phân bố độ rọi thích hợp cho từng khu vực theo chức năng. Tiêu chuẩn độ rọi theo CIE S 008E2001 (ISO 8995:2002(E) cho chiếu sáng bên trong tòa nhà. Trong phần này lựa chọn 1 phòng để tính toán so sánh với tính toán dùng phần mềm DIALux. Tính toán chiếu sáng cho tầng 1: Chọn tính toán cho nhà xe của lầu 1 (A) Diện tích mặt bằng: chiều dài: 5.5m, chiều rộng: 5m, chiều cao: 2.8m S = 5.5 x 5 = 27.5 m2 Hệ số phản xạ trần màu trắng: ρ_tr=0.7 Hệ số phản xạ Chọn tường màu vàng nhạt: ρ_t=0.5 Hệ số phản xạ Chọn nền màu sậm: ρ_n=0.2 Độ rọi yêu cầu: E_tc=100 lux Chọn hệ chiếu sáng chung đều Nhiệt độ màu: T_M=〖3000〗o K Chọn loại bóng đèn: đèn Phillip LED với quang thông 1 bóng là 1100lm, công suất mỗi bóng 11.6W, chỉ số màu R_a=85 Chọn bộ đèn + số catalog: 3034220 INSAVER 17 + số bóng bộ: 1 bóng + Quang thông 1 bộ: 1200lm η trực tiếp η_d=0.72, η gián tiếp η_i=0 Phân bố các bộ đèn: + cách trần: h’ = 0m + chiều cao làm việc: hlv = 0.8m + chiều cao từ đèn đến bề mặt làm việc htt = h – (h’+hlv) = 2m Chỉ số địa điểm: k= (a∙b)(h_tt (a+b) )=(5.5∙5)2(5.5+5) =1.3 Hệ số bù: + Chọn hệ số suy giảm quang thông: ∂_1=0.9 + Chọn hệ số suy giảm do bám bụi: ∂_2=0.9  hệ số bù d=1(∂_1∙∂_2 )=1(0.9∙0.9)=1.23 Hệ số treo: j=h(h+h_tt )=0 Hệ số sử dụng: U=η_d u_d+η_i u_i=0.72∙0.79+0=0.569 Quang thông tổng: ∅_tong=(E_tc∙S∙d)U=(100∙27.5∙1.23)0.569=5945(lm) Xác định số bộ đèn: N_(bo den)=∅_tong∅_(cac bongbo) =59451200=4.95(bộ) Chọn số bộ đèn N_(bo den)= 5 bộ Kiểm tra sai số quang thông: ∆=(N_(bo den)∙∅_bd∅_tong)∅_tong =(5∙12005945)5945=0.009 ∆=0.9% nằm trong khoảng cho phép Sử dụng phần mềm DIALux để thiết kế chiếu sáng cho toàn toàn nhà: Tầng 1: Sơ đồ mặt bằng tầng 1: Garage: WC: Nhà ăn: Cầu thang 1: Cầu thang 2: Sảnh: Tổng công suất chiếu sáng tầng 1 là 303.9(W) Tầng 2: Sơ đồ mặt bằng: Ban công phòng khách và phòng khách: Cầu thang 1: Cầu thang 2: Phòng khách: Phòng ngủ: Phòng tắm: WC: Sảnh cầu thang: Sảnh phòng khách: Tổng công suất chiếu sáng tầng 2 là 430.4(W) Tầng 3: Ban công trước: Ban công phòng ngủ 1 và 2: Phòng ngủ 1: Phòng tắm 1: Phòng ngủ 2: Phòng tắm 2: Sảnh cầu thang: Tổng công suất chiếu sáng của tầng 3 là 332.8(W) TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT PHỤ TẢI SƠ LƯỢC VỀ PHỤ TẢI : Mục đích: xác định phụ tải tính toán để làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn, tính sụt áp và chọn các thiết bị bảo vệ tòa nhà. Uđm= 220(V) Xác định phụ tải tính toán (sử dụng phương pháp tính toán theo Ku và Ks) P_tti=K_s ∑▒〖K_u P_đi 〗 P_(tt∑)=K_s ∑▒P_tti Q_(tt∑)=P_(tt∑).tanφ cos⁡〖φ_tb=(∑_(i=1)n▒〖(P_tti,cos⁡〖φ_i 〗)〗)(∑_(i=1)n▒P_tti )〗,hay cos⁡〖φ_tb=(∑_(i=1)n▒〖(P_đmi,cos⁡〖φ_i 〗)〗)(∑_(i=1)n▒P_đmi )〗 CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA TỪNG NHÓM THIẾT BỊ: Tầng 1: Ta có bảng công suất các nhóm như sau: Tính toán công suất cho từng nhóm theo Ku và Ks: Nhóm Công suất(kW) Số lượng cosφ Ku Ks P_(tt∑)(kW) cosφ_tb I_tt(A) Chiếu sáng 0.3 15 0.97 1 0.8 3.35 0.85 17.91 Ổ cắm Bếp 2 4 0.8 Máy lạnh 1.5 1 0.85 0.7 Máy bơm chân không Panasonic 0.2 1 0.85 0.6 Tầng 2: Ta có bảng công suất các nhóm như sau: Tính toán công suất cho từng nhóm theo Ku và Ks: Nhóm Công suất(kW) Số lượng cosφ Ku Ks P_(tt∑)(kW) cosφ_tb I_tt(A) Chiếu sáng 0.43 28 0.97 1 0.8 4.71 0.88 24.32 Ổ cắm 2.1 7 0.8 Máy lạnh 3 2 0.85 0.7 Máy nước nóng 2.5 1 0.85 0.6 Tầng 3: Ta có bảng công suất các nhóm như sau: Tính toán công suất cho từng nhóm theo Ku và Ks: Nhóm Công suất(kW) Số lượng cosφ Ku Ks P_(tt∑)(kW) cosφ_tb I_tt(A) Chiếu sáng 0.33 30 0.97 1 0.7 4.80 0.87 25.07 Ổ cắm 1.8 6 0.8 Máy lạnh 3 2 0.85 0.7 Máy nước nóng 5 2 0.85 0.6 CS tổng của tòa nhà là: P_(tt∑)=0.9∙(3.35+4.71+4.80)=10.57(kW) CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CỦA TÒA NHÀ: Tầng Ptt (kW) Stt (kVA) Itt (A) Cos 1 3.35 3.94 17.91 0.85 2 4.71 5.54 24.32 0.88 3 4.80 5.64 25.07 0.87 ∑ 10.57 12.15 55.22 0.87 CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP CÁCH CHỌN DÂY THEO TIÊU CHUẨN IEC: Với ICB thường được sản xuất có dòng định mức IN: 3,5,10,15,20,25,30,32,40,50,63,80,100,125,150,,,,(A) Ở chương này dùng phần mềm Ecodial để tính toán. Chọn dây cho toàn tòa nhà: Xác định dòng làm việc max của từng nhóm : Tầng Ptt (kW) Uđm (V) Itt ( A ) Tầng 1 3.35 220 17.91 Tầng 2 4.71 220 24.32 Tầng 3 4.80 220 25.07 ∑ 10.57 220 55.22 Dây từ kWh vào TPPC: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 Iđm=55.22(A) IZ=1.1× Iđm=60.74(A) Ta chọn ICB =63A I_z=I_CB(k1×k4) K1 = 0.94 K4 = 1 Suy ra: I_z=67.02(A) Chọn dây PVC 25mm2 Tầng 1: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 K1 Và K4 chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G12 và Bảng G16 Chọn tiết diện dây chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G21a Do đi dây âm tường nên chọn theo K1,K4(tiêu chuẩn IEC), theo kiểu lắp đặt A2: Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt, cách điện PVC Iđm=17.91(A) IZ=1.1× Iđm=19.7(A) Ta chọn ICB =20A I_z=I_CB(k1×k4) K1=0.94 K4=0.70 Có Iz’=30.39A => Chọn dây PVC 10mm2 Chọn dây tầng 1 là PVC 10mm2 Cho dây cho nhánh chiếu sáng: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 K1 Và K4 chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G12 và Bảng G16 Chọn tiết diện dây chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G21a Do đi dây âm tường nên chọn theo K1,K4(tiêu chuẩn IEC), theo kiểu lắp đặt A2: Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt, cách điện PVC Iđm=1.4A IZ=1.1× Iđm=1.54(A) Ta chọn ICB =3A I_z=I_CB(k1×k4) K1=0.94 K4=0.70 Có Iz’=4.56A => Chọn dây PVC 1.5mm2 Chọn dây cho nhánh ổ căm bếp: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 K1 Và K4 chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G12 và Bảng G16 Chọn tiết diện dây chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G21a Do đi dây âm tường nên chọn theo K1,K4(tiêu chuẩn IEC), theo kiểu lắp đặt A2: Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt, cách điện PVC Iđm=9.09A IZ=1.1× Iđm=10(A) Ta chọn ICB=15A: I_z=I_CB(k1×k4) K1=0.94 K4=0.7 Có Iz’=22.79A => Chọn dây PVC 4mm2 Chọn dây cho nhánh máy lạnh: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 K1 Và K4 chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G12 và Bảng G16 Chọn tiết diện dây chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G21a Do đi dây âm tường nên chọn theo K1,K4(tiêu chuẩn IEC), theo kiểu lắp đặt A2: Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt, cách điện PVC Iđm=8.02A IZ=1.1× Iđm=8.8(A) Ta chọn ICB=10A : I_z=I_CB(k1×k4) K1=0.94 K4=0.8 Có Iz’=13.29A => Chọn dây PVC 2.5mm2 Chọn dây cho nhánh máy bơm: Do đi cáp âm tường nên chỉ xét đến hệ số K1 và K4 K1 Và K4 chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G12 và Bảng G16 Chọn tiết diện dây chọn theo tiêu chuẩn IEC Bảng G21a Do đi dây âm tường nên chọn theo K1,K4(tiêu chuẩn IEC), theo kiểu lắp đặt A2: Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt, cách điện PVC Iđm=1.07A IZ=1.7× Iđm=1.81(A) Ta chọn ICB = 3A : I_z=I_CB(k1×k4) K1=0.94 K4=0.8 Có Iz’=3.98A => Chọn dây PVC 1.5mm2 Tính toán tương tự cho các tầng còn lại được bảng sau: Tầng Iđm (A) IZ(A) ICB(A) I_(z ) (A) Tiết diện (mm2) Cách điện 1 17.91 19.70 20 26.59 10 2PVC 2 24.32 26.75 32 37.99 10 2PVC 3 25.07 27.57 32 37.99 10 2PVC Tổng 55.22 60.74 63 67.02 25 2PVC Bảng cụ thể cho từng tầng: Tầng Nhóm Iđm (A) IZ (A) ICB(A) I_(z ) (A) Tiết diện (mm2) Cách điện K1 K4 1 CS 1.40 1.54 3 4.55 1.5 2PVC 0.94 0.7 OCB 9.09 12.5 16 15.95 4 2PVC 0.94 0.7 ML 8.02 8.82 10 10.63 2.5 2PVC 0.94 0.8 MB 1.07 1.81 3 3.19 1.5 2PVC 0.94 0.8 2 CS 2.01 2.21 3 4.55 1.5 2PVC 0.94 0.7 OC 9.54 13.12 16 15.95 2.5 2PVC 0.94 0.7 ML1 16.04 17.64 20 30.39 6 2PVC 0.94 0.7 ML2 8.02 8.82 10 10.63 2.5 2PVC 0.94 0.8 MNN 13.36 14.70 16 15.95 4 2PVC 0.94 0.8 3 CS 1.54 1.70 3 4.55 1.5 2PVC 0.94 0.7 OC 6.81 9.37 16 15.95 2.5 2PVC 0.94 0.7 ML1 16.04 17.64 20 30.39 6 2PVC 0.94 0.7 ML2 8.02 8.82 10 10.63 2.5 2PVC 0.94 0.8 MNN 13.36 14.70 16 15.95 4 2PVC 0.94 0.8 Xác định chiều dài dây dẫn: Bảng xác định cho từng tầng: Tầng Tiết diện dây pha (mm2) Tiết diện dây trung tính (mm2) Chiều dài(m) Tầng 1 10 10 1 Tầng 2 10 10 5 Tầng 3 10 10 10 Tổng 25 16 15 Bảng xác định cho từng nhánh: Tầng Nhánh Tiết diện dây pha (mm2) Tiết diện trung tính (mm2) Chiều dài(m) 1 Chiếu sáng 1.5 1.5 15 Ổ cắm bếp 4 4 15 Máy Lạnh 2.5 2.5 8 Máy bơm 1.5 1.5 5 2 Chiếu sáng 1.5 1.5 20 Ổ cắm 2.5 2.5 20 Máy Lạnh 1 6 6 10 Máy Lạnh 2 2.5 2.5 15 Máy nước nóng 4 4 5 3 Chiếu sáng 1.5 1.5 20 Ổ cắm 2.5 2.5 20 Máy Lạnh 1 6 6 10 Máy Lạnh 2 2.5 2.5 15 Máy nước nóng 4 4 5 KIỂM TRA SỤT ÁP VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KIỂM TRA SỤT ÁP: Bảng công thức tính sụt áp: Mạch Sụt áp ∆U V % 1 pha: phapha ∆U=2I_b (R cos⁡φ+X sin⁡φ )L 100∆UU_n 1 pha: phatrung tính ∆U=2I_b (R cos⁡φ+X sin⁡φ )L 100∆UV_n 3 pha cân bằng: 3pha (có hoặc không có trung tính) ∆U=√3 I_b (R cos⁡φ+X sin⁡φ )L 100∆UU_n Tính sụt áp tại CB Tổng: Tiết diện dây là 25mm2, Ib = 55.22(A), cos⁡φ=0.87 Do S < 50mm2 R=ρS=22.525=0.9(Ωkm) X = 0 ∆U=2I_b (R cos⁡φ+X sin⁡φ )L=2∙55.22∙(0.9∙0.87)∙71000=2.16(V) %∆U_max=(∆U_max)(∆U_đm )×100=2.16220×100=0.98% Rngang Rp > Rgóc Tòa nhà được bảo vệ chống sét hoàn toàn (vùng bảo vệ bao trùm toàn bộ tòa nhà), kim ESE trên thích hợp. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ: Sử dụng dây thoát sét là cáp đồng trần tiết diện 50mm2, với đường kính d=8mm. Để đảm bảo an toàn cho người, 11m cáp tính từ mặt đất nên bọc ống PVC. Hệ cọc tiếp địa gồm có 4 cọc dài L = 11m, có đường kính d = 16mm, và được chôn sâu 0,5m cách nhau 1m. Chọn điện trở suất của đất là đất bê tông, mùa khô nên điện trở của đất là ρđất = 300 Ωm, nối đất tập trung. Với điện trở nối đất của một cọc được tính như sau : rc = r_c=300(2π×11) ln⁡((4×11)(1.36×16×〖10〗(3) )) (2×0.5+11)(4×0.5+11)=50.37(Ω) Với số cọc n =4, và tỉ số al =2, chọn ηc = 0,81, tra bảng trong “ Giáo trình An toàn điện Quyền Huy Ánh “. Tính được điện trở của hệ thống 4 cọc : Rc = =50.37(4×0.81) = 15.54 (Ω) Chọn điện trở xung của hệ thống cọc với αc = 0,5 (bảng 7.4 “ Giáo trình An toàn điện của thầy Quyền Huy Ánh “) : Rcx = αc×Rc = 0.5 × 15.54 = 7.77 (Ω) Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài Lt = 6(n1), =>Lt = 18m. rt = = 18.17 (Ω) Với số cọc n = 4, al = 2, chọn ηth = 0.86, và điện trở nối đất dây cáp đồng nối các cọc khi xét đến hệ số sử dụng thanh (dây) : Rth = = 18.170.86 = 21.13 (Ω) Chọn điện trở xung của hệ thống dây nối cọc αt = 0,95 (bảng 7.5 “ Giáo trình An toàn điện Quyền Huy Ánh “) : Rthx = αt.Rth = 0.95 × 21.13 = 20.07 (Ω) Điện trở nối đất xung của toàn hệ thống : RHTX = =(7.77 × 21.13)(7.77+21.13) = 5.68 (Ω) RHTX = 5.68 (Ω) < 10 (Ω) (Đạt yêu cầu).