Bài giảng hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà

Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Bài Giảng Hệ Thống Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà

HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ Vài nét môn học  Tên học phần:Hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà  Mã số: EE4241  Khối lượng: 3(3-1-1-6)  Lý thuyết: 45 tiết  Bài tập/BTL: Bài tập lớn  Thí nghiệm: (x tiết)  Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học ngành KTĐ, ĐK&TĐH từ học kỳ  Điều kiện học phần:  Học phần học trước: EE2020 Mơn nói ? (1)  Hiểu áp dụng linh hoạt tiêu chuẩn quốc tế IEC lắp đặt điện cho tòa nhà  Hiểu vận dụng tốt phương pháp tính tốn lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho tịa nhà  Biết cách tính tốn, lựa chọn kiểm tra thiết bị cung cấp phân phối điện như: máy biến áp, máy phát điện, máy cắt, dao cách ly, cầu chì cao áp, thiết bị chống sét, aptomat, cầu chì, cầu dao, cơngtắctơ, rơle nhiệt, thiết bị chống giật, cáp điện, busway,…  Tính tốn thiết kế tủ điện phân phối Mơn nói ? (2)  Biết cách tính tốn, thiết kế hệ thống chiếu sáng cho tòa nhà  Hiểu biết cách thức ghép nối, điều khiển thiết bị hệ thống quản lý tòa nhà BMS  Tính tốn hệ thống nối đất an tồn, nối đất chống sét, tính chống sét cho tịa nhà  Tính tốn, thiết kế thiết bị bù nâng cao hệ số công suất cos  Sử dụng phần mềm chun dụng hỗ trợ cho việc tính tốn kiểm tra thiết kế cung cấp điện chiếu sáng cho tòa nhà theo tiêu chuẩn IEC Tài liệu tham khảo  Khí cụ điện - Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn NXB KHKT – 2010  Cẩm nang Thiết bị đóng cắt ABB – Lê Văn Doanh dịch – NXB KHKT2010  Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp, thị nhà cao tầng - Nguyễn công Hiền, Nguyễn mạnh Hoạch NXB KHKT 2008  Electrical Installation Guide – Schneider Electric - 2009  Cahiers Technique (CT) – Merlin Gerin - 2009: CT141, CT145, CT158, CT163, CT 172, CT178, CT179, CT199, CT 201, CT213,… - 2008  Phần mềm hỗ trợ tính tốn thiết kế cung cấp điện chiếu sáng như: Ecodial; DocWin; Osram, Phillips Lighting Softwares TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 1.1 Các hệ thống tiêu chuẩn cần quan tâm (1/3)  TCVN 7447:2005-2010: Hệ thống lắp đặt điện Toà nhà;  TCXDVN 394: 2007: Thiết kế lắp đặt Trang thiết bị điện Cơng trình Xây dựng - Phần an toàn điện;  QCVN QĐT-8: 2010/BCT: Quy chuẩn kỹ thuật điện hạ áp;  TCXDVN 263:2002: Lắp đặt cáp dây điện cho Cơng trình cơng nghiệp; 1.1 Các hệ thống tiêu chuẩn cần quan tâm (2/3)  TCXDVN 319:2004: Lắp đặt hệ thống nối đất Thiết bị cho Cơng trình Cơng nghiệp;  TCVN 7114-1,3:2008: Chiếu sáng nơi làm việc nhà, Chiếu sáng an toàn bảo vệ nhà;  TCXDVN 253:2001: Lắp đặt thiết bị chiếu sáng cho Cơng trình Cơng nghiệp; 1.1 Các hệ thống tiêu chuẩn cần quan tâm (3/3)  TCXDVN 333:2005:Chiếu sáng nhân tạo Bên Cơng trình Cơng cộng Kỹ thuật Hạ tầng Đơ thị;  TCXDVN 259:2001: Chiếu sáng nhân tạo Đường, Đường phố, Quảng trường đô thị;  TCXDVN 46:2007: Chống sét cho Cơng trình Xây dựng;  TCN 68-174:2006: Quy phạm Chống sét Tiếp đất cho Cơng trình Viễn thông;  11 TCN 18-21: 2006: Quy phạm Trang bị Điện 1.2 Các hệ thống Cơ-Điện bên tòa nhà  Hệ thống điện động lực (điện nặng)  Hệ thống điều hịa khơng khí thơng gió  Hệ thống nối đất  Hệ thống cấp nước  Hệ thống phịng chữa cháy  Hệ thống chống sét  Hệ thống điện nhẹ: o Hệ thống camera quan sát o Hệ thống âm công cộng o Hệ thống điện thoại, Hệ thống truyền hình cáp, Hệ thống Inbuilding,… 4.2.2 Xác định sụt áp Cách thức tính tốn  Tính độ sụt áp Mạch Sụt áp ΔU Đơn vị V Đơn vị % pha: pha/pha ΔU = 2IB(R.cosφ+X.sinφ).L 100ΔU/Un pha: pha/trung tính ΔU = 2IB(R.cosφ+X.sinφ).L 100ΔU/Vn pha cân bằng: pha (có ΔU= ??? IB(R.cosφ+X.sinφ).L 100ΔU/Un khơng có dây trung tính)  – Điện áp dây ; ếg – Điện áp pha 31 4.2.2 Xác định sụt áp Cách thức tính tốn  Tính độ sụt áp L – Chiều dài dây ( km )  R – Điện trở dây ( Ω/km )  Rí ee sủNa tầầ xNNơộầ v, ằấ Năằậg Nă Mò Nầầ xNNl cho dây đồng  Rí hơ Na tầầ xNNơộầ v, ằấ Năằậg Nă Mị Nầầ cho dây nhơm xN Nl  Chú ý : R bỏ qua tiết diện lớn 500 ờờ e NN 32 4.2.2 Xác định sụt áp Cách thức tính tốn  Tính độ sụt áp X – Điện kháng dây (Ω/km)  Chú ý : X bỏ qua cho dây có tiết diện nhỏ 50 ờờ e NN.Nếu khơng có thơng tin khác cho Xí 0,08 Ω/km )  φ – Góc pha điện áp dịng điện dây dẫn:  Chiếu sáng cosφ í  Động cơ:  Khi khởi động cosφ í 0,35  Chế độ bình thường cosφ í 0,8 33 4.2.2 Xác định sụt áp Cách thức tính tốn thực dụng (1/2) Mạch pha Tiết diện dây dẫn (mm2) Động Chất liệu dây dẫn Chiếu sáng Làm việc Khởi động cos φ = 0.8 cos φ = 0.35 cos φ = 1.5 24 10.6 30 2.5 14.4 6.4 18 9.1 4.1 11.2 Đồng Nhôm 10 6.1 2.9 7.5 10 16 3.7 1.7 4.5 16 25 2.36 1.15 2.8 25 35 1.5 0.75 1.8 35 50 1.15 0.6 1.29 50 70 0.86 0.47 0.95 70 120 0.64 0.37 0.64 95 150 0.48 0.30 0.47 120 185 0.39 0.26 0.37 150 240 0.33 0.24 0.30 185 300 0.29 0.22 0.24 240 400 0.24 0.2 0.19 300 500 0.21 0.19 0.15 34 4.2.2 Xác định sụt áp Cách thức tính toán thực dụng (2/2) Mạch ba pha Tiết diện dây dẫn (mm2) Động Chất liệu dây dẫn Chiếu sáng Làm việc Khởi động cos φ = 0.8 cos φ = 0.35 cos φ = 1.5 20 9.4 25 2.5 12 5.7 15 3.6 9.5 Đồng Nhôm 10 5.3 2.5 6.2 10 16 3.2 1.5 3.6 16 25 2.05 2.4 25 35 1.3 0.65 1.5 35 50 0.52 1.1 50 70 0.75 0.41 0.77 70 120 0.56 0.32 0.55 95 150 0.42 0.26 0.4 120 185 0.34 0.23 0.31 150 240 0.29 0.21 0.27 185 300 0.25 0.19 0.2 240 400 0.21 0.17 0.16 300 500 0.18 0.16 0.13 35 4.2.3a Xác định sụt áp Ví dụ  Tính độ sụt áp cấp điện cho động Ở chế độ làm việc bình thường Ở chế độ khởi động 36 4.2.3a Xác định sụt áp Ví dụ  Tính độ sụt áp cấp điện cho động pha Ở chế độ làm việc bình thường Ở chế độ khởi động  Cho dây đồng ba pha tiết diện 35 mm2, chiều dài 50m cấp điện cho động 400 V có dịng: Iđm=100 A với cos ϕ = 0.8 chế độ vận hành bình thường  Ikđ=500 A (5 In) với cos ϕ = 0.35 khởi động  Sụt áp điểm nối vào tủ phân phối động 10V điều kiện bình thường (với dòng tổng 1000 A) 37 4.2.3a Xác định sụt áp Ví dụ  Điện áp rơi chế độ làm việc thông thường:    Tra bảng, dây 35 mm2, dài 50m, mang dòng 100A  Rơi áp đoạn dây 50 m  Nhận ữềã r ủã ềề ó ịmmí ụt5uk xét với giá trị 8% 38 4.2.3a Xác định sụt áp Ví dụ  Điện áp rơi chế độ khởi động động cơ:  Tra bảng, dây 35 mm2, dài 50m, mang dòng 500A  Dòng  Điện chảy qua tủ tổng (1000-100)+500 = 1400 Ampe áp rơi tủ dịng điện tăng (do khởi động) ịm ó ị s( í ị( ế  Rơi áp đoạn dây 50 m  Nhận ữ ã r ữh ã ềề ó ịmmí ặ t5u k xét với giá trị 8% 39 4.2.3a Xác định sụt áp Ví dụ  Cáp nguồn từ máy biến áp đến tủ tổng dài 200m, sụt áp tương ứng mang dòng tải 500A 7.5Vtại tủ tổng  Cần kiểm tra độ sụt áp tất tủ nhánh động Công suất 2x7,5 kW 1x18 kW 1x24 kW 1x32 kW Ckđ 2,5 1,8 2,2 2,0 Kmm 5,5 2,5 Cos phi 0,78 0,82 0,8 0,92 Hiệu suất 0,88 0,92 0,93 0,96 Chiều dài dây cáp từ tủ nhánh 18 m 25 m 35 m 55 m 40 4.3 Tính tốn ngắn mạch Ngun tắc  Theo tiêu chuẩn qui định IEC 364-434.2, 434.3 IEC 364-533.2, cần tính tốn dịng ngắn mạch dự kiến lớn đầu mạch dòng ngắn mạch nhỏ cuối mạch  Dòng ngắn mạch dự kiến lớn xác định:  Dòng cắt tới hạn (Icu) máy cắt lớn dòng ngắn mạch lớn Isc  Khả đóng lại thiết bị  Khả chịu ứng suất nhiệt điện động ống dẫn thiết bị đóng cắt 41 4.3 Tính tốn ngắn mạch Ngun tắc  Dịng ngắn mạch dự kiến nhỏ xác định lựa chọn đường tác động cầu chì:  Cần đảm bảo an tồn cho người (với sơ đồ TN-IT),  Các đường cáp dài,  Nguồn có trở kháng  Trong trường hợp, thiết bị bảo vệ phải tương thích với ứng suất nhiệt cáp  I2 t ≤ K2 S2 42 4.3 Tính tốn ngắn mạch Ngun tắc  Đối với dòng ngắn mạch (min hay max.), thiết bị bảo vệ phải ngắt dòng ngắn mạch Isc khoảng thời gian t < giây phù hợp với ứng suất nhiệt mà cáp chịu I2 t ≤ K2 S2 t : khoảng thời gian (giây),  S: tiết diện cáp (mm2 )  I: dòng ngắn mạch tác dụng (A)  K: hệ số tính tới nhiệt trở suất, hệ số nhiệt khả chịu nhiệt vật liệu dẫn điện nhiệt độ đầu cuối thích hợp 43 4.3 Tính tốn ngắn mạch  Chọn hệ số K2 Cách điện Dây đồng Dây nhôm PVC 13 225 776 XLPE 20 449 836  Ứng suất nhiệt lý thuyết dây dẫn theo tiết diện (đơn vị tính 106.Ampe2.giây) S (mm2) 1.5 2.5 10 16 25 35 50 PVC Đồng 0.0297 0.0826 0.2116 0.4761 1.3225 3.3856 8.2656 16.2006 29.839 Nhôm 0.0130 0.0361 0.0924 0.2079 0.5776 1.4786 3.6100 7.0756 13.032 XLPE Đồng 0.0460 0.1278 0.3272 0.7362 2.0450 5.2350 12.7806 25.0500 46.133 Nhôm 0.0199 0.0552 0.1414 0.3181 0.8836 2.2620 5.5225 10.8241 19.936 44 4.3 Tính tốn ngắn mạch thực dụng  Công suất ngắn mạch nguồn  250 MVA 500 MVA  Liệt kê tất phần từ đường dòng ngắn mạch  Tính tốn giá trị điện trở (điện cảm, có) phần tử  Đặt điểm ngắn mạch để tính  Trong chế độ cực đại, tìm dịng điện lớn để lựa chọn thiết bị bảo vệ  Trong chế độ cực tiểu, tìm dòng điện ngắn mạch nhỏ để kiểm tra độ nhạy vùng bảo vệ thiết bị bảo vệ (chiều dài dây tối đa mà thiết bị bảo vệ được) ĐHBKHN - TS.PHÙNG ANH TUẤN 45 45