Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư cao tầng

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CHUNG CƯ CAO TẦNG

Giới thiệu chung

Hiện nay trên địa bàn các thành phố lớn của nước ta bắt đầu xuất hiện nhiều nhà cao tầng, chúng được dùng làm văn phòng, khách sạn, chung cư hay các trung tâm thương mại… Các tòa nhà này được thiết kế và thi công theo các tiêu chuẩn kỹ thuật tiên tiến, đáp ứng được nhu cầu ngày càng phong phú của người sử dụng, đặc biệt chúng có các chế độ làm việc tin cậy và an toàn cao.

Hệ thống điện trong nhà cao tầng có các đặc điểm cơ bản sau:

 Phụ tải phong phú, đa dạng ( điện áp, công suất, pha…)

 Phụ tải tập trung trong không gian hẹp, mật độ phụ tải tương đối cao.

 Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng ( ăcquy, máy phát,…)

 Không gian lắp đặt bị hạn chế và phải thỏa mãn các yêu cầu mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng.

 Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng.

Nghiên cứu, thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện của nhà cao tầng là một nhiệm vụ mới mẻ đối với kỹ sư Vì vậy chương này được dành để trình bày về đặc điểm của hệ thống cung cấp điện, các thiết bị cũng như cách lắp đặt chúng trong các tòa nhà cao tầng.

Những yêu cầu chung trong thiết kế một dự án cung cấp điện

Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lựa chọn các phần tử của hệ thống sao cho các phần tử này đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, vận hành an toàn và kinh tế Trong đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đầy đủ điện năng với chất lượng cao

Trong quá trình thiết kế điện một phuơng án được cho là tối ưu khi nó thoả mãn các yêu cầu sau:

 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất phụ tải;

 Chi phí vận hành hàng năm thấp;

 Đảm bảo an toàn cho người dùng và thiết bị;

 Thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa;

 Đảm bảo chất lượng điện, nhất là đảm bảo độ lệch và dao động điện áp nhỏ nhất và nằm trong giới hạn cho phép so với điện áp định mức

Ngoài ra khi thiết kế cũng cần phải chú ý đến các yêu cầu phát triển trong tương lai, giảm ngắn thời gian thi công lắp đặt và tính mỹ quan của công trình.

Đặc điểm cấp điện cho tòa chung cư cao tầng

Hiện nay trên địa bàn các thành phố lớn của nước ta đã xuất hiện các tòa nhà cao tầng dùng làm văn phòng, khách sạn hay các trung tâm thương mại, khu chung cư cao tầng Các tòa nhà này được thiết kế và thi công theo các tiêu chuẩn kỹ thuật tiên tiến

Hệ thống cấp điện nhà cao tầng có các đặc điểm sau:

 Phụ tải phong phú và đa dạng;

 Mật độ phụ tải tương đối cao;

 Lắp đặt trong không gian mở;

 Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng như ắc quy, máy phát…

 Không gian lắp đặt hạn chế và thỏa mãn các yêu cầu mỹ thuật trong kiến trúc xây dựng;

 Yêu cầu cao về chế độ làm việc, an toàn cho người sử dụng và thiết bị;

Đáp ứng tốt về chất lượng điện

Khi đời sống kinh tế, văn hóa xã hội ngày càng nâng cao, các thiết bị điện phục vụ nhu cầu giải trí và sinh hoạt của con người ngày càng phong phú, đa dạng và hiện đại dẫn đến nhu cầu sử dụng năng lượng điện ngày càng lớn Chất lượng điện được đánh giá thông qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp Nhiệm vụ của người thiết kế là tính toán đảm bảo chất lượng điện áp cho các thiết bị dùng điện, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành và tuổi thọ của các thiết bị điện đảm bảo nhu cầu ăn uống và nghỉ dưỡng của du khách không bị gián đoạn khi đến ở tại khách sạn.

Đảm bảo độ tin cậy an toàn điện

Hệ thống cung cấp điện phải có tính an toàn cao để bảo vệ người vận hành, người sử dụng và bảo vệ cho các thiết bị điện Vì vậy, phải chọn sơ đồ, cách đi dây phải rõ ràng để tránh trường hợp vận hành nhầm, tính toán lựa chọn dây dẫn và khí cụ đóng cắt chính xác Chọn thiết bị đúng tính năng sử dụng, phù hợp với cấp điện áp và dòng điện làm việc

Ngoài việc tính toán chính xác, lựa chọn đúng các thiết bị và khí cụ điện còn phải nắm được các quy định về an toàn điện, hiểu rõ về môi trường và đặc điểm cấp điện, phải có chỉ dẫn, cảnh báo ở những nơi nguy hiểm cao để nâng cao ý thức của người sử dụng.

Đảm bảo phù hợp về kinh tế

Khi thiết kế thường đưa ra nhiều phương án lựa chọn để giải quyết một vấn đề như dẫn điện bằng đường dây trên không hay cáp ngầm, có nên đặt máy phát dự phòng không,… mỗi phương án sẽ có ưu nhược điểm riêng Vì vậy, thiết kế cung cấp điện sao cho vừa đảm bảo nhu cầu sử dụng điện lại vừa hợp lý về kinh tế Đánh giá kinh tế kỹ thuật của phương án cấp điện gồm 2 đại lượng chính: vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành

Ngoài những yêu cầu trên, tùy theo điều kiện cụ thể của từng tòa nhà như điều kiện khí hậu tự nhiên, vị trí địa lý, mục đích sử dụng,… người thiết kế cần chú ý đến:tính thẩm mỹ, tính hiện đại, dễ sử dụng, dễ phát triển trong tương lai…

Phân loại hộ tiêu thụ điện

Hộ tiêu thụ điện là tất cả những thiết bị tiêu thụ điện năng và biến thành dạng năng lượng khác.Theo độ tin cậy cung cấp điện chia làm 3 loại hộ tiêu thụ:

 Hộ loại 1: Là những hộ khi có sự cố, nếu ngừng cung cấp điện có thể gây ra những hậu quả nguy hiểm đến tính mạng của con người, thiệt hại về kinh tế dẫn đến hư hỏng thiết bị, có thể ảnh hướng đến chính trị, … ở hộ loại 1 có độ tin cậy cung cấp điện cao, thường dùng 2 nguồn nhằm hạn chế đến mức thấp nhất việc mất điện Thời gian mất điện bằng thời gian tự đóng nguồn 2 (nguồn dự trữ)

Ví dụ: Phòng mổ, các phòng điều trị đặc biệt trong bệnh viện, các trung tâm hội nghị quốc gia, quốc tế, các chương trình truyền hình trực tiếp các chương trình lớn, nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, văn phòng chính phủ, Quốc hội, các lò luyện thép, hệ thống rađa quân sự, …

 Hộ loại 2: Là những hộ nếu ngừng cung cấp điện thì sẽ gây thiệt hại về kinh tế, hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động, … Cung cấp điện ở hộ loại này thường dùng nguồn dự phòng hoặc không có Điều này còn phụ thuộc vào việc so sánh vốn đầu tư và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cung cấp điện

Ví dụ: Các phân xưởng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu, …

 Hộ loại 3: Là những hộ còn lại, cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa nhưng không quá 1 ngày đêm Thông thường hộ loại 3 cung cấp điện từ 1 nguồn.

Quy mô dự án

Được xây dựng trên khu đất có tổng diện tích hơn 720 m2, cao 27 tầng gồm 192 căn hộ mang đến cho khách hàng nhiều sự lựa chọn

Ta tính toán thiết kế cung cấp điện cho chung cư 27 tầng gồm:

 Tầng 1-3:Gồm các trung tâm thương mại,giải trí,ăn uống,mua sắm….

 Tầng 4 - 27: mỗi tầng gồm 8 căn hộ .

Nội dung thực hiện đề tài

Nội dung đồ án sẽ được tập trung vào các phần chính như sau:

Phần 1: Giới thiệu chung về công trình chung cư cao tầng

Phần 2: Tính toán cung cấp điện cho tòa chung cư

 Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN9206:2012; TCVN9208:2012;IEC2009.

 -Nội dung thực hiện:Xác định phụ tải tính toán.

Lựa chọn phương án cấp diện Xác định công suất máy biến áp, nguồn dự phòng.

Chọn tiết diện dây dẫn.

Tính toán ngắn mạch, chọn lựa thiết bị bảo vệ Tính toán chống sét.

Tính toán bù công suất

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Vấn đề chung khi thiết kế cung cấp điện

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được nhu cầu dùng điện của công trình đó Tùy qui mô của công trình mà nhu cầu điện được xác định theo phụ tải thực tế hoặc phải tính đến sự phát triển về sau này của phụ tải Do đó xác định nhu cầu điện là bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn.

Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay khi đưa công trình vào khai thác, vận hành Phụ tải này thường được gọi là phụ tải tính toán Như vậy phụ tải tính toán là một số liệu rất quan trọng để thiết kế cung cấp điện.

Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một việc rất khó khăn và cũng rất quan trọng trong quá trình thiết kế Vì nếu phụ tải tính toán được xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi đưa đến các sự cố cháy nổ gây nguy hiểm cho công trình và cho người sử dụng Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị được lựa chọn sẽ quá lớn và gây lãng phí.

 Do tính chất quan trọng nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Hiện nay, các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia làm 2 nhóm chính:

 Nhóm thứ nhất: Là nhóm dựa vào kinh nghiệm thiết kế và vận hành để tổng kết và đưa ra các hệ số tính toán Đặc điểm của phương pháp này là thuận tiện nhưng chỉ cho kết quả gần đúng.

 Nhóm thứ hai : Là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở của lý thuyết xác suất thống kê Đặc điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố Do đó kết quả tính toán có phần chính xác hơn song việc tính toán lại phức tạp hơn

 Vì vậy trong thực tế, tùy yêu cầu cụ thể mà lựa chọn ra phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp nhất.

Các thuật ngữ và định nghĩa

2.2.1 Công suất định mức Pđm

Công suất định mức của một thiết bị tiêu thụ điện là công suất ghi trên nhãn hiệu máy hoặc trong lý lịch máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ đầu ra trên trục động cơ.

Công suất đầu vào động cơ còn được gọi là công suất đặt Vậy công suất đặt của động cơ là:

P đ =P đm η đc - với ηđc là hiệu suất định mức của động cơ.

Vì ηđc hiện nay đạt từ mức 80% đến 95% là mức khá cao, nên để tính toán đơn giản, cho phép lấy P đ ≈ P đm

Theo định nghĩa của TCVN 9206:2012 hoặc TCVN 7447:2004 thì công suất đặt là tổng công suất điện định mức của các thiết bị tiêu thụ điện trong mạng.

Tuy nhiên định nghĩa này không bao gồm một số phụ tải đặc biệt như: động cơ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại; máy biến áp của lò điện hoặc máy biến áp hàn.

2.2.3 Phụ tải cực đại chia làm hai nhóm chính như sau:

2.2.3.1 Phụ tải cực đại Pmax:

Phụ tải trung bình lớn nhất được tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn Để tính toán lưới điện và máy biến áp theo phát nóng, thường lấy bằng phụ tải trung bình lớn nhất trong thời gian 5 phút, 10 phút, 30 phút hoặc 60phút ( thông dụng nhất là lấy trong thời gian 30 phút với ký hiệu: P30, Q30, S30.

Phụ tải cực đại được dùng để tính tổn thất công suất lớn nhất và để chọn các thiết bị điện, chọn dây dẫn – cáp theo mật độ dòng kinh tế.

2.2.3.2 Phụ tải đỉnh nhọn Pđnh:

Là phụ tải xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn Do đó một số tài iệu còn gọi với tên khác là phụ tải cực đại tức thời

Phụ tải này được dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, kiểm tra điều kiện khởi động các động cơ, tính chọn dây chì và tính chọn dòng điện khởi động của bảo vệ relay.

Trong thiết kế cần quan tâm đến trị số phụ tải đỉnh nhọn, số lần xuất hiện của phụ tải này vì nếu tần số xuất hiện của nó càng tăng thì càng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường của các thiết bị khác trong cùng một mạng điện.

2.2.4 Phụ tải tính toán Ptt:

Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép được gọi tắt là phụ tải tính toán; đó là phụ tải giả thuyết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây;…) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất

Nói cách khác, phụ tải tính toán làm phát nóng dây dẫn lên đến nhiệt độ đúng bằng nhiệt độ do phụ tải thực tế gây ra.

Do đó về phương diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành.

Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác được thể hiện ở bất đẳng thức sau đây: P tb ≤P tt ≤ P max

2.2.5 Hệ số sử dụng ksd hoặc ku:

Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình trong khoảng thời gian khảo sát với công suất đặt Đối với một thiết bị: k sd =

P đm Đối với một nhóm thiết bị: k sd = P tb

Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức khai thác công suất của thiết bị điện trong khoảng thời gian khảo sát Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt, nhất là các động cơ điện vì chúng ít khi chạy đầy tải (trích mục 3.17-trang 10 của

2.2.6 Hệ số đồng thời k đt hoặc k s :

Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút được khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ điện riêng biệt nối vào nút đó, tức là: k đt = P tt

Hoặc ta có thể hình dung như sau: Trong điều kiện vận hành bình thường thì việc vận hành đồng thời tất cả các tải có trong một lưới điện là không bao giờ xảy ra Vì vậy, hệ số đồng thời kđt (ks) sẽ được dùng để đánh giá phụ tải.

Hệ số đồng thời thường được dùng cho một nhóm tải (được nối chung vào tủ phân phối hoặc tủ phân phối phụ ). Đối với tính toán phụ tải điện chung cư, hệ số đồng thời được cho theo bảng sau:

Bảng 2 1 Hệ số đồng thời cho nhà tập thể, chung cư theo TCVN 9206:2012

STT Số hộ tiêu thụ Hệ số đồng thời k s

Hệ số đồng thời cho các tủ phân phối: khi không có thêm thông tin về các phân chia tải giữa các hộ tiêu thụ điện nối vào được cho trong bảng 3.2.

Nếu các mạch tủ phân phối chủ yếu cung cấp cho tải chiếu sáng hoặc khi thí nghiệm từng phần, có thể coi hệ số ks = 1.

Bảng 2 2Hệ số đồng thời cho tủ phân phối theo TCVN 9206:2012

Số mạch Hệ số đồng thời k s (k đt )

Tủ thí nghiệm từng phần hoặc tủ chiếu sáng

2.2.7 Hệ số yêu cầu kyc:

Hệ số yêu cầu của nhóm thiết bị điện là tỉ số giữa công suất tính toán của nhóm thiết bị điện với công suất đặt của nhóm thiết bị điện đó thông qua công thức sau: k yc =∑ P tt

Phương pháp xác định phụ tải điện tính toán dùng cho chung cư

Hiện nay có nhiều phương pháp xác định phụ tải điện tính toán thông dụng như:

 Phương pháp xác định phụ tải theo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị diện tích.

 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.

 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại và công suất trung bình. Để thống nhất trong quá trình tính toán và thiết kế, Bộ xây dựng Việt Nam đã đề xuất TCVN9206:2012 với quy định xác định phụ tải tính toán cho chung cư như sau:

“Đối với nhà ở và công trình công cộng, công suất tính toán sẽ được xác định theo số lượng và công suất của thiết bị điện dự kiến lắp đặt tại công trình Áp dụng phương pháp tính toán theo hệ số sử dụng lớn nhất k u , hệ số đồng thời k s và hệ số yêu cầu k yc ”.

Các bước tính toán trong phạm vi đồ án sẽ được thực hiện như sau

2.3.1 Công suất phụ tải chiếu sáng:

Công suất phụ tải chiếu sáng được tính toán theo số lượng và công suất của các bộ đèn theo công thức sau:

Trong đó: Pđi là công suất điện định mức của bộ đèn thứ i kyc là hệ số yêu cầu đối với phụ tải chiếu sáng và được áp dụng cho chung cư theo bảng sau:

Bảng 2 3 Công suất phụ tải chiếu sáng

Loại công trình Công suất phụ tải chiếu sáng

Nhà ở riêng biệt, nhà tập thể, chung cư

3000 VA đầu tiên hoặc ít hơn 100

Phần trên 120000VA và còn lại 25 Khi chưa có thiết kế chiếu sáng cho công trình thì cho phép xác định phụ tải chiếu sáng theo phương pháp suất tiêu hao điện năng trên đơn vị diện tích.

2.3.2 Công suất tính toán với các ổ cắm điện: Ổ cắm dùng cho thiết bị điện cụ thể phải được tính toán theo công suất điện định mức của các thiết bị đó.

Khi không có số liệu cụ thể về thiết bị điện sử dụng ổ cắm hoặc ứng dụng cụ thể của mạch ổ cắm thì công suất được xác định như sau: Đối trụ sở, văn phòng, các khối nhà hành chính: suất phụ tải cho phép không nhỏ hơn 25VA/m 2 Đối với nhà ở và các công trình khác: công suất cho mỗi ổ cắm đơn không nhỏ hơn 180VA Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ bốn đơn vị ổ cắm trở lên thì công suất ổ cắm tính toán không nhỏ hơn 90VA trên mỗi đơn vị ổ cắm. Đối với ổ cắm khu vực bếp còn dùng thêm hệ số yêu cầu cho ổ cắm khi biết số lượng thiết bị bếp như sau:

Bảng 2 4 Hệ số yêu cầu cho ổ cắm

Số lượng các đơn vị thiết bị

2.3.3 Công suất tính toán cho nhà ở riêng biệt:

Công suất tính toán cho nhà ở, căn hộ riêng biệt trong chung cư được tính theo công thức sau:

Trong đó: ks là hệ số đồng thời của phụ tải nhà ở riêng biệt, căn hộ ks = 0,5÷0,65.

Pyc: công suất yêu cầu (kW) của thiết bị điện thứ i.

2.3.4 Công suất tính toán cho tòa nhà ở tập thể, nhà chung cư:

Công suất tính toán được xác định theo công thức sau:

Trong đó: PĐL là công suất tính toán (kW) của phụ tải động lực công trình.

PCH là công suất tính toán (kW) của phụ tải căn hộ trong công trình. 2.3.4.1 Công suất tính toán của phụ tải khối căn hộ: xác định như sau

Trong đó: ks là hệ số đồng thời

PCHi: công suất tính toán (kW) của căn hộ thứ i. n : số căn hộ trong tòa nhà.

2.3.4.2 Công suất tính phụ tải động lực: xác định theo công thức sau

Trong đó: PĐL là công suất tính toán (kW) của phụ tải động lực công trình.

PTM là công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy.

PBT là công suất tính toán (kW) nhóm phụ tải bơm nước, thông gió.

PĐH là công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm.

Công suất tính toán của nhóm phụ tải bơm nước, thông gió: ( động cơ bơm nước, quạt thông gió và các thiết bị khác) xác định theo biểu thức sau: P BT = k yc ∑ i=1 n

Trong đó: Pbti: công suất điện định mức (kW) của động cơ thứ i. n : số lượng động cơ.

Kyc là hệ số yêu cầu được cho như sau:

Ghi chú: số cho trong dấu ngoặc dùng cho động cơ có công suất lớn hơn 30kW.

Công suất tính toán của nhóm phụ tải thang máy: xác định theo biểu thức

Trong đó: PTM: công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy.

Pni : Công suất điện định mức (kW) của động cơ kéo thang máy thứ i.

Pgi : Công suất (kW) tiêu thụ của các khí cụ điện điều khiển, đèn thang máy thứ i Nếu không có số liệu, cho phép lấy Pgi = 0,1Pni.

Pvi : Hệ số gián đoạn của động cơ kéo thang máy thứ i theo lý lịch thang máy. Nếu không có số liệu thì có thể lấy giá trị Pvi = 1.

Kyc là hệ số yêu cầu cho phụ tải thang máy được cho như sau:

Bảng 2 6Hệ số yêu cầu của thang máy

Số lượng động cơ kyc

 Công suất tính toán (kW) của điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm:

Công suất tính toán của phụ tải điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm sẽ được tính toán quy đổi từ yêu cầu công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm và các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống.

PTĐN - công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa (Btu, Hp).

Kqđ - hệ số quy đổi từ công suất trao đổi nhiệt sang công suất điện (Btu = 0,09W;

 - hiệu suất làm lạnh của hệ thống điều hòa.

Pyci - công suất yêu cầu của các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống điều hòa.

Tính công suất phụ tải cho chung cư

Phòng kho khu thương mại: 300 m 2

Khi chưa có thiết kế chiếu sáng cho công trình thì phụ tải chiếu sáng được xác định dựa trên đơn vị diện tích sàn (m 2 ).

F: Diện tích cần chiếu sáng.

Phòng máy phát điện có diện tích cần chiếu sáng là : 20 m 2

Theo TCVN 9206:2012 suất phụ tải công việc không liên tục là 7 VA/m 2

Phòng kỹ thuật nước có diện tích cần chiếu sáng là : 50 m 2

Phòng kho khu thương mại có diện tích cần chiếu sáng là : 300 m 2

Phòng kho có diện tích cần chiếu sáng là : 50 m 2

Phòng kỹ thuật có diện tích cần chiếu sáng là : 50 m 2

Phòng bảo vệ có diện tích cần chiếu sáng là : 50 m 2

Bãi đậu xe có diện tích cần chiếu sáng là : 1640 m 2

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng hầm gồm 7 mạch nhánh là 0.7:

Công suất phụ tải tính toán (VA) của ổ cắm phòng kỹ thuật là.

Theo TCVN 9206:2012: Đối với nhà làm việc ,trụ sở ,văn phòng công suất phụ tải từ các ổ cắm điện phải được tính toán với suất phụ tải không nhỏ hơn 25VA/m 2 sàn. Đối với nhà ở và công trình công cộng khác, công suất cho mỗi ổ cắm đơn không nhỏ hơn 180 VA hoặc đối với mỗi đơn vị cắm trên một giá kẹp.Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ 4 đơn vị ổ cắm trở nên thì công suất ổ cắm được tính toán không nhỏ hơn 90 VA trên mỗi đơn vị ổ cắm.

Tính công suất phụ tải tính toán của ổ cắm phòng khách căn hộ tầng trệt:

Như vậy thì theo TCVN 9206:2012 công suất cho một ổ cắm đơn không được nhỏ hơn 180 ta chọn công suất mỗi ổ cắm đơn là 250 VA.

Theo TCVN trong mỗi phòng ở của nhà ở căn, nhà ở có sân vườn, nhà ở kiểu khách sạn, kí túc xá ,phòng làm việc phải đặt từ 2 đến 4 ổ cắm điện ở đây ta chọn 4 ổ cắm đôi loại 16A/220 V

Theo bảng 9 trang 20 của TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của ổ cắm là 0.5 đến 0.8 ở đây ta chọn 0.7.

Công suất phụ tải tính toán (VA) của ổ cắm phòng bảo vệ là.

Theo bảng 9 trang 20 của TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của ổ cắm là 0,5 đến 0,8 ở đây ta chọn 0,7.

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng hầm gồm 2 mạch nhánh là 1:

Theo TCVN 9206:2012 công suất tính toán của phụ tải động lực trong công trình được tính như sau:

PĐL= PTM +PBT + PĐH (kW)

PĐL: Công suất tính toán (kW) của phụ tải động lực trong công trình.

PTM: Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy trong công trình.

PBT : Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải bươm nước, thông gió trong công trình.

PĐH: Công suất tính toán (kW) của phụ tải điều hòa trung tâm và bán trung tâm trong công trình.

Phụ tải động lực gồm có:

Phụ tải máy bơm nước thải gồm có: 2 máy bơm 15 kW.

Phụ tải bơm tăng áp gồm có: 4 máy bơm 2,2 kW.

Phụ tải bơm chữa cháy gồm có: 1 máy bơm 90 kW, 1 máy bơm 75 kW, 1 máy bơm 3.3 kW.

Phụ tải bơm nước sinh hoạt gồm có: 2 máy bơm nước cấp 45 kW, 3 máy bơm nước mưa 22 kW.

Quạt tầng hầm gồm có: 2 quạt hút khí thải 11 kW, 2 quạt cung cấp khí tươi 4 kW.

Quạt tăng áp cầu thang: 2 quạt 18,5 kW.

Phụ tải thang máy gồm có: 2 máy 18,5 kW

Phụ tải máy bơm nước thải:

P bti =1.(15+15)= 30 (kW) Phụ tải tính toán bơm tăng áp:

P bti =0,85.(2.2,4)= 7,48 (kW) Phụ tải bơm chữa cháy:

P bti = 1.(90+ 75+ 3,3)= 168,3 (kW) Phụ tải tính toán máy bơm nước sinh hoạt:

P bti = 0,8.(2.45+3.22)= 124,8 (kW)Phụ tải tính toán quạt tầng hầm:

P bti =0,85.(2.11+2.4)= 25,5 (kW) Phụ tải tính toán quạt tăng áp cầu thang:

Công suất phụ tải tính toán thang máy được tính như sau (theo TCVN

PTM: Công suất tính toán (kW) của nhóm phụ tải thang máy.

Pni: Công suất điện định mức (kW) của động cơ kéo thang máy thứ i.

Pgi: Công suất tiêu thụ (kW) của các khí cụ điều khiển và các đèn điện trong thang máy thứ i Pgi=0,1.Pni

Pvi: Hệ số gián đoạn của động cơ điện theo lý lịch thang máy thứ I nếu không có số liệu cụ thể có thể lấy giá trị Pvi= 1.

Kyc: Hệ số yêu cầu của nhóm phụ tải thang máy, với nhà ở xác định theo bảng 6

Công suất phụ tải tính toán (kW) của phụ tải thang máy là:

Vậy công suất tính toán (kVA) tổng của tải động lực trong công trình là:

Công suất tính toán tổng của 3 tầng hầm là:

Tra hệ số đồng thời bảng 8 trang 71 TCVN 9206:2012 gồm 9 mạch nhánh.

2.4.2 Chiếu sáng công cộng tầng 4 đến tầng 27

Phòng kỹ thuật diện tích 15 m 2

Theo bảng 2 TCVN 9206:2012 suât phụ tải biểu kiến chiếu sáng cho hành lan là

S0 suất phụ tải trên đơn vị diện tích

F diện tích càn chiếu sáng.

Theo TCVN 9206:2012 Suất phụ tải biểu kiến chiếu sáng là 14(VA)

TheoTCVN 9206:2012 suất phụ tải tính toán cho phòng rác là 7 VA/m 2

Vậy công suất phụ tải tính toán (kVA) chiếu sáng công cộng của tầng 4-27 là:

Tra hệ số đồng thời bảng 4 TCVN 9206:2012).

Nhà hàng có diện tích chiếu sáng là: 350 m 2

Khu café, buffe có diện tích chiếu sáng là: 200 m 2

Phòng vệ sinh có diện tích chiếu sáng là: 10 m 2

Hành lang có diện tích chiếu sáng là: 60 m 2

Phòng rác có diện tích chiếu sáng là: 20 m 2

Quầy ba có diện tích chiếu sáng là: 30 m 2

Nhà bếp có diện tích chiếu sáng là: 50 m 2

Công suất phụ tải tính toán của nhà hàng là:

Theo TCVN 9206: 2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của nhà hàng là

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của khu café, buffe là:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của khu café, buffe là: 24 VA/m 2

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của quầy ba:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phị tải tính biểu kiến của quầy ba là: 7 VA/m 2

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của nhà bếp:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của bếp là: 7 VA/m 2

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của hành lang:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của hành lang là:

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của phòng rác:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của phòng rác là:

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của phòng vệ sinh:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của phòng vệ sinh là: 7 VA/m 2

Vậy công suất phụ tải tính toán chiếu sáng (kVA) của tầng 1 là:

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng 1 gồm 7 mạch nhánh là 0,7

Công suất phụ tải tính toán (VA) của ổ cắm nhà hàng là.

Theo bảng 9 trang 20 của TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của ổ cắm là 0,5 đến 0,8 ở đây ta chọn 0,7.

Công suất phụ tải tính toán của ổ cắm khu ăn uống: Đối với nhà ở và công trình công cộng khác, công suất cho mỗi ổ cắm đơn không nhỏ hơn 180 VA hoặc đối với mỗi đơn vị cắm trên một giá kẹp.Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ 4 đơn vị ổ cắm trở nên thì công suất ổ cắm được tính toán không nhỏ hơn 90 VA trên mỗi đơn vị ổ cắm.

Như vậy thì theo TCVN 9206:2012 công suất cho một ổ cắm đơn không được nhỏ hơn 180 ta chọn công suất mỗi ổ cắm đơn là 250 VA và ta chọn 10 ổ cắm đôi loại 16A/220 V

Công suất phụ tải tính toán của ổ cắm khu quầy bar: Đối với nhà ở và công trình công cộng khác, công suất cho mỗi ổ cắm đơn không nhỏ hơn 180 VA hoặc đối với mỗi đơn vị cắm trên một giá kẹp.Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ 4 đơn vị ổ cắm trở nên thì công suất ổ cắm được tính toán không nhỏ hơn 90 VA trên mỗi đơn vị ổ cắm.

Theo bảng 9 trang 20 của TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của ổ cắm là 0.5

Công suất phụ tải tính toán của ổ cắm khu bếp: Đối với nhà ở và công trình công cộng khác, công suất cho mỗi ổ cắm đơn không nhỏ hơn 180 VA hoặc đối với mỗi đơn vị cắm trên một giá kẹp.Đối với thiết bị chứa ổ cắm cấu tạo từ 4 đơn vị ổ cắm trở nên thì công suất ổ cắm được tính toán không nhỏ hơn 90 VA trên mỗi đơn vị ổ cắm.

Công suất tính tổng ổ cắm của tầng 1 là:

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng 1 gồm 4 mạch nhánh là 0,8 :

Vậy công suất phụ tải tính toán tầng 1 là:

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng trệt gồm 2 mạch nhánh là 0,9:

Khu trung tâm thương mại có diện tích chiếu sáng là: 600 m 2

Phòng rác có diện tích chiếu sáng là: 10 m 2

Công suất phụ tải tính toán của khu trung tâm thương mại là:

Theo TCVN 9206: 2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của trung tâm thương mại là 24 VA/m 2 :

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của phòng rác:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của phòng rác là:

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng 2 gồm 4 mạch nhánh là 0.8

Khu trung tâm thương mại

Công suất phụ tải tính toán (VA) của ổ cắm trung tâm thương mại là.

Vậy công suất phụ tải tính toán tầng 2 là:

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng trệt gồm 2 mạch nhánh là 0,9:

Phòng gym có diện tích chiếu sáng là: 100 m 2

Phòng sinh hoạt cộng đồng có diện tích chiếu sáng là: 100 m 2

Khu vui chơi có diện tích chiếu sáng là: 250 m 2

Khu hồ bơi có diện tích chiếu sáng là: 200 m 2

Công suất phụ tải tính toán của phòng gym là:

Theo TCVN 9206: 2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của phòng gym là 24 VA/m 2 :

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của phòng sinh hoạt cộng đồng là:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của phòng sinh hoạt cộng đồng là: 24 VA/m 2

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của khu vui chơi:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phị tải tính biểu kiến của khu vui chơi là: 24 VA/m 2

Công suất phụ tải chiếu sáng tính toán của khu hồ bơi:

Theo TCVN 9206:2012 (bảng 2 trang 14) suất phụ tải biểu kiến của khu hồ bơi là: 7 VA/m 2

Theo bảng 8 TCVN 9206:2012 hệ số đồng thời của mạch tầng 3 gồm 6 mạch nhánh là 0.7

Phòng sinh hoạt công cộng

Công suất phụ tải tính toán (VA) của ổ cắm gym là.

Tổng công suất tính toán của tất cả phụ tải

Hệ số đồng thời Ks=0.8 (Bảng 8 TCVN 9206:2012)

S t ổ ng =K s ( S 24 tầng +S 3 t ầ ng +S 3 t ầ nghầ m +S c ô ng c ộ ng ) ¿0,8.(982,37+36,27+416,27+9,51)55,54(kVA)

CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

Hệ thống phân phối điện trung thế 22kv

Nguồn điện cung cấp cho toàn bộ chung cư được lấy từ đường dây 110kV tại thanh cái 110kV, sau đó hạ áp qua trạm trung gian 2x40MVA 110/22kV cấp nguồn cho phụ tải chung cư

Hệ thống phân phối hạ thế

Nguồn điện được lấy từ lưới trung thế 22kV thông qua máy biến áp (công suất máy biến áp sẽ được tính chi tiết tại Chương 4 của đồ án) được hạ áp xuống mức điện áp sử dụng (220/380V, 50Hz) Sau đó thông qua tủ phân phối chính sẽ phân phối điện năng đến các tầng tiêu thụ tương ứng

Tầng thượng sẽ là tầng kỹ thuật bố trí hệ thống tủ điện thang máy, quạt hút, quạt tạo áp,

Tầng hầm sẽ là tầng bố trí các tủ điện động lực như tủ điện bơm nước sinh hoạt, bơm nước thải và tủ điện bơm nước PCCC…

Trong phạm vi đồ án nhóm sinh viên thực hiện không xét đến việc tính toán tâm phụ tải vì các yêu cầu về kinh tế cũng như kỹ thuật

Nguồn biến áp và máy phát dự phòng sẽ đặt ở tủ điện tầng hầm cung cấp toàn bộ điện năng cho chung cư.

Hệ thống điện chung cư được cung cấp bởi 2 nguồn điện chính là:

Sử dụng hệ thống bù công suất phản kháng ( bù tự động theo từng cấp ), hệ thống ATS chuyển mạch khi có sự cố về điện hay khi nguồn điện thường trực bị mất điện.

Có 3 chế độ làm việc: bình thường, mất điện lưới và sự cố.

 Bình thường: Nguồn điện thường trực được cung cấp bởi hệ thống điện lực thông qua máy biến áp sẽ được cung cấp cho toàn bộ tòa nhà chung cư.

 Mất điện lưới: Nguồn điện dự phòng từ máy phát điện sẽ được chạy, thông qua hệ thống chuyển mạch tự động ATS (Automatic Transfer Switch), cung cấp toàn bộ tải tiêu thụ cho các phụ tải quan trọng.

Phương án cung cấp điện

Theo thiết kế thì chung cư chỉ gồm 1 tòa nhà 30 tầng và 3 tầng hầm, do đó trong phạm vi đồ án, nhóm sinh viên chúng em đưa ra 2 phương pháp cấp điện như sau:

Phương án 1: Dùng cáp cấp nguồn cho các tủ điện tầng và tủ chức năng

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý phương án cấp điện 1

 Phương án 2: Dùng hệ thống Busway cấp nguồn cho các tủ điện từng tầng riêng biệt

Hình 3 2 Hệ thống busway tiêu biểu cho một tòa nhà

Hình 3 3Plug-in unit các tầng cho tòa nhà

So sánh chọn lựa phương án cấp điện:

- Độ tin cậy cung cấp điện cao.

- Đơn giản trong vận hành, bảo trì, mở rộng phụ tải.

- Phải sử dụng máng cáp để đi dây.

- Gây khó khăn cho việc kéo cáp lên cho các tầng trên cao.

- Chịu quá tải, chống lửa không tốt bằng busway.

- Giá thành cũng sẽ cao khi dùng cáp đồng.

- Nếu sự cố xảy ra trên đường cấp nguồn từ tủ điện chính cũng sẽ ảnh hưởng đến tất cả các nhóm tải ở phía sau.

- Độ tin cậy cung cấp điện cao, chất lượng điện năng cao.

- Khả năng dẫn điện rất lớn 6300A.

- Ít tổn hao, khả năng trích lấy điện từ nhiều vị trí khác nhau.

- Tính thẩm mỹ cao, tiết kiệm diện tích lắp đặt và diện tích tủ điện phân phối chính MSB.

- Busway có thể tháo rời để di chuyển hay thay đổi hệ thống cung cấp điện mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng của thanh busway.

Kết luận : Việc thi công những trục cấp nguồn lớn với số lượng dây nhiều thường rất tốn kém nhân lực, chi phí cho hệ thống thang, máng cáp cũng tăng lên (kích thước máng to hơn, giá đỡ máng to hơn, tốn nhiều nhân công hơn) và vì vậy giá thành sử dụng Busway sẽ kinh tế hơn so với việc sử dụng cáp điện.

So sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật thì việc lựa chọn Busway để cung cấp điện cho phụ tải các tầng là hợp lý hơn, bảo đảm tính an toàn điện, độ tin cậy cung cấp điện và khả năng dự phòng mở rộng phụ tải.

CHỌN LỰA MBA,DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN SỤT ÁP

Chọn máy biến áp và nguồn dự phòng

4.1.1 Chọn số lượng, công suất máy biến áp:

Thông thường việc chọn số lượng máy biến áp cho một trạm khách hàng thường có các phương án chọn số lượng máy biến áp (MBA) cho trạm như sau: 1 MBA, 2 MBA, 3MBA.

 Phương án 1 MBA: đối với tải loại II hoặc tải loại III, ta có thể chọn phương án bố trí 1 MBA duy nhất Phương án này có ưu điểm là chi phí thấp, vận hành đơn giản tuy nhiên độ tin cậy cung cấp điện không cao.

 Phương án 2 MBA: Phương án này thường dùng cho các tải loại I với độ tin cậy cung cấp điện cao, chi phí vận hành trạm khá cao và thường dùng cho các tải, hộ tiêu thụ có công suất lớn và quan trọng.

 Phương án 3 MBA: Với phương án này thì độ tin cậy cung cấp điện rất cao nhưng chi phí vận hành trạm rất lớn, suất đầu tư cao và thường ít được sử dụng. Phương án này thường chỉ áp dụng với các phụ tải, hộ tiêu thụ dạng đặc biệt quan trọng.

Kết luận: Do đó tùy theo mức độ quan trọng của phụ tải tiêu thụ và tiêu chí kinh tế, suất đầu tư cho dự án mà ta chọn ra số lượng máy biến áp thích hợp nhất Tham khảo phụ lục A, trang 33 của TCVN 9206:2012, đối với công trình nhà ở trên 7 tầng thì được xếp vào dạng phụ tải loại II và số lượng máy biến áp nên dùng cho trạm biến áp riêng là 1 máy Vậy ta sẽ dùng 1 MBA dầu cho chung cư là hợp lý

4.1.1.1 Tính chọn công suất máy biến áp: các quy tắc tính chọn máy biến áp:

 Chọn dung lượng MBA theo điều kiện phát nóng:

 Chọn dung lượng MBA theo điều kiện dự trù phát sinh phụ tải trong tương lai:

( S dự phòng là phần công suất dự trù phát sinh trong tương lai có thể chọn từ 10 ÷25% công suất tính toán ).

 Ngoài ra còn các phương pháp khác như: phương pháp chọn lựa máy biến áp theo quy tắc quá tải 3% và phương pháp chọn lựa dung lượng MBA theo đồ thị đẳng trị

 Tính hệ số công suất trung bình cho các tủ phân phối:

Theo công thức 3.17 giáo trình cung cấp điện, ta tính hệ số Cosφtb như sau:

Cos ϕ tb = P 1 cos ϕ 1 + P 2 cos ϕ 2 + +P n cos ϕ n

Tuy nhiên theo TCVN 9206:2012 để đơn giản hóa trong quá trình tính toán, cho phép lấy Cosφtb = 0,8÷0,85 đối với lưới điện nhà ở, chung cư (trích mục 5.8 trang 19

TCVN 9206:2012) Vì vậy ta chọn Cosφtb = 0,8 làm giá trị tính toán cho việc chọn máy biến áp tại chương này

Máy biến áp (MBA) có thể được xem là đầu nguồn cung cấp điện cho toàn bộ chung cư Do đó công suất của máy phải lớn hơn tổng công suất biểu kiến cung cấp cho toàn công trình.

Nước ta hiện nay có các cấp điện áp:

 Trung áp: từ trên 1kV đến dưới 110kV

 Cao áp: 110kV đến 220kV

 Siêu cao áp: 330kV đến 500kV

 Việc chọn MBA cần phải được tính toán lựa chọn một cách hợp lí sao cho:

 Không làm giảm tuổi thọ máy

 Đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống liên tục

 Đảm bảo an toàn và tin cậy cao

 Có thể mở rộng phụ tải cho tương lai

Công suất biểu kiến của chung cư là Stổng= 1155 , 54 (kVA).

Ta chọn Máy Biến Áp như sau: SMBA ³ Stt

Vậy ta chọn trạm biến áp là trạm một máy biến áp với công suất 1250kVA- 22/0,4 kV HBT HTSIC-1250 của HBT Việt Nam sản xuất

Toàn bộ các thiết bị điện cao, hạ áp và máy biến áp đều được đặt trong nhà mái bằng (trạm kín)

Bảng 4 1Thông số của máy biến áp 1250kVA - 22/0,4 KV

4.1.3 Chọn công suất máy phát điện dự phòng:

Do chung cư có bố trí hệ thống thang máy, hệ thống điều khiển tòa nhà và hệ thống báo cháy và bơm PCCC…đây vốn những là phụ tải loại I trọng yếu không được phép mất điện trong chung cư Do vậy ta sẽ chọn phương án bố trí máy phát điện có công suất bằng với công suất trạm.

Ta chọn: Sdự phòng = Sđm BA = 1155,54 kVA Tham khảo tài liệu thiết kế điện hợp chuẩn và cẩm nang của KOHLER GENERATORS ta chọn máy phát 1250REOZM.

Hình 4 1 Máy phát điện KOHLER 1250REOZM

Công suất liên tục kW/kVA

Công suất dự phòng kW/kVA

Tiêu hao nhiên liệu tại 100% tải (l/h)

Tính toán lựa chọn dây dẫn

4.2.1 Giới thiệu chung về các phương pháp tính toán và phạm vi ứng dụng:

Hiện nay có 3 phương án tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp thông dụng

 Chọn tiết diện dây theo mật độ dòng kinh tế của dòng điện Jkt:

Jkt (A/mm 2 ) là cường độ dòng điện lớn nhất trên 1mm 2 tiết diện dây dẫn về phương diện kinh tế Tiết diện dây chọn theo phương pháp này sẽ có lợi về mặt kinh tế, đặc biệt là dây nhôm.

Phương pháp chọn tiết diện dây theo Jkt áp dụng cho lưới điện có điện áp 110kV trở lên, bởi vì trên lưới này không có thiết bị sử dụng điện trực tiếp đấu vào, vấn đề điện áp không cấp bách, nghĩa là yêu cầu không thật chặt chẽ.

Lưới trung áp đô thị và xí nghiệp nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sử dụng công suất lớn cũng được tính toán chọn lựa tiết diện dây theo phương pháp mật độ dòng kinh tế.

 Chọn tiết diện dây theo tổn thất điện áp cho phép ∆Ucp:

Phương pháp chọn tiết diện dây này lấy chỉ tiêu chất lượng điện áp làm điều kiện tiên quyết Chính vì thế, phương pháp tính toán này thường dùng cho bài toán chọn lựa tiết diện dây cho lưới điện nông thôn do đường dây tải điện khá dài, chỉ tiêu điện áp rất dễ bị vi phạm.

 Chọn tiết diện dây theo dòng điện phát nóng lâu dài cho phép Jcp:

Phương pháp này tận dụng hết khả năng tải của dây dẫn và cáp, áp dụng cho lưới điện hạ áp đô thị, công nghiệp và sinh hoạt.

Bảng 4 2 Bảng tổng kết phạm vi ứng dụng các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp

Lưới điện J kt ∆U cp J cp

Cao áp Mọi đối tượng

Trung áp Đô thị, công nghiệp Nông thôn

Hạ áp Nông thôn Đô thị, công nghiệp

Tiết diện dây dù chọn lựa theo phương pháp tính toán nào cũng phải thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật sau đây: ΔUU bt ≤ΔUU btcp ΔUU sc ≤ΔUU sccp

Trong đó: ∆Ubt; ∆Usc: tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và lúc đường dây bị sự cố nặng nề nhất.

∆Ubtcp; ∆Usccp : trị số tổn thất điện áp cho phép lúc vận hành bình thường và khi có sự cố.

Isc ; Icp là dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng điện phát nóng lâu dài cho phép.

4.2.2 Giới thiệu phương pháp tính toán chọn lựa tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép ( TCVN 9207:2012):

Theo TCVN 9207:2012 thì đường dây dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng sẽ được tính toán lựa chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, kiểm tra lại điều kiện tổn thất điện áp và điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ

Dòng điện lâu dài cho phép của dây điện, cáp điện không được vượt quá các trị số quy định của nhà sản xuất, trong trường hợp không có quy định của nhà sản xuất thì áp dụng giá trị dòng điện cho phép theo tiêu chuẩn này và phải hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt.

Dòng điện cho phép của dây điện, cáp điện và hệ số hiệu chỉnh dòng điện cho phép theo nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt xem phụ lục A, B, C, D tiêu chuẩn TCVN 7447-5-52:2010 (IEC 60364-5-52:2009), Hệ thống lắp đặt điện hạ áp -

Phần 5-52: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Hệ thống đi dây.

Khi đường dẫn điện được bảo vệ bằng cầu chì: dòng điện lâu dài cho phép của dây dẫn được lựa chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: I cp ≥ k I dc k hc

Trong đó: I cp là dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn trong điều kiện tiêu chuẩn (A).

I dc là dòng điện định mức của dây chì (A). k hc là hệ số hiệu chỉnh dòng điện lâu dài của dây dẫn, cáp điện theo nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt và số mạch làm việc song song. k=1,31 nếu I dc ≤ 10 (A); k=1,21 nếu 10 ≤ I dc ≤ 25 (A); k=1,1 nếu I dc ≥ 25 (A)

Khi đường dẫn điện được bảo vệ bằng Aptômát: dòng điện lâu dài cho phép của dây dẫn được lựa chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau: I cp ≥

I Ap k hc Trong đó:I Ap là dòng điện định mức của Aptômát (A) k hc là hệ số hiệu chỉnh dòng điện lâu dài của dây dẫn, cáp điện theo nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt và số mạch làm việc song song.

4.2.3 Tính toán chọn tiết diện dây mạch MBA – tủ MSB:

Theo phương án lắp đặt ta sẽ bố trí đường dây theo kiểu nối đất TN-CS và phân lưới TN-S tại tủ điện MSB Dây dẫn được đặt trong ống và chôn ngầm trong đất từ trạm MBA vào tủ điện MSB tại tầng hầm.

Dòng điện tính toán chạy trên trục chính từ MBA đến tủ MSB:

Chọn phương án dùng MCCB bảo vệ đường dây trục chính, tra bảng giá thiết bị ls ta chọn sơ bộ ACB AS-20D4-20A-2000A

 Hệ số hiệu chỉnh phương thức lắp đặt K4: Do yêu cầu đi cáp ngầm, tra IEC2009 trang H1-31 hoặc bảng B.52.1 TCVN9207:2012 ta có K4 = 0,8

 Hệ số ảnh hưởng của số dây đặt liền kề nhau K5: 0,65.

 Hệ số ảnh hưởng của đất chôn cáp K6: ta chọn K6 = 1 ứng với đất khô.

 Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ đất K7: ta chọn K7 = 1 ứng với nhiệt độ đất 20 0 C. Xác định hệ số hiệu chỉnh cáp: K=K4.K5.K6.K7=0,8.0,65.1.1=0,52.

Dòng điện cho phép của dây dẫn: I cp ≥I Ap

Tra catalogue cáp chôn trong đất của CADIVI, ta chọn phương án phân dây như sau: 4x(4 x 1C x 1000mm 2 XLPE/PVC) tức là dùng 4 dây cáp đồng đơn lõi tiết diện

1000 mm 2 , cách điện bằng XPLE và vỏ PVC có giáp bảo vệ cho 1 pha và dây PE

Ta kiểm tra khả năng dẫn dòng: với phương án dùng 4x1Cx1000mm 2 ta có khả năng dẫn dòng là: Icp = 4.1038= 4152A > 3846,15 A (Đạt yêu cầu).

Chiều dài dây dẫn từ trạm đến tủ điện 20m,

Tính sụt áp: theo giáo trình cung cấp điện ta có công thức tính sụt áp như sau ΔUU = √ 3 I B ( R cos ϕ+ X sin ϕ ) L

Ghi chú: I B là dòng điện làm việc lớn nhất (A), L là chiều dài đường dây (km), R là điện trở đơn vị của đường dây (/km), X là cảm kháng đơn vị của đường dây (/km), Uđm là điện áp dây định mức của mạng điện (V), Up là điện áp pha định mức của mạng điện (V)

Ngoài ra theo TCVN9207:2012, mục 10.10 trang 32: Độ sụt điện áp trên cáp điện có thể được tính toán gần đúng dựa trên độ sụt điện áp tính cho dòng điện 1 Ampe trên 1km chiều dài cáp đối với các tiết diện khác nhau của cáp Độ sụt điện áp trên cáp điện sẽ được tính theo công thức  U = K I B L(V) với giá trị của K được cho bởi nhà sản xuất cáp điện Phương pháp này sẽ cho kết quả tính toán rất nhanh nếu có thông số chính xác từ nhà sản xuất.

 Ta tiến hành tính toán độ sụt điện theo giáo trình cung cấp điện: Điện trở của dây dẫn : R=

Cảm kháng của dây dẫn: Theo giáo trình cung cấp điện cho phép lấy X=0,08Ω/km khi không có thông số chi tiết của cáp Tuy nhiên, do cáp trên 1 pha đi theo quy cách 4 x 1C x 1000mm 2 nên thông số R; X của 1 pha phải được tính toán lại bằng công thức mạch song song theo IEC2009 như sau:

Do đó ta có thông số dây dẫn cáp 4 x 1C x 1000mm 2 như sau:

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KẾT HỢP MCCB

Khái quát về ngắn mạch

Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha đối xứng tại những điểm đặc trưng là điều cần thiết nhằm lựa chọn thiết bị đóng cắt (theo dòng sự cố) ,cáp (theo tính ổn định nhiệt ), thiết bị bảo vệ ,ngưỡng bảo vệ,…

Ngắn mạch 3 pha qua tổng trở bằng 0 (hay còn gọi là ngắn mạch kim loại) của mạng được nuôi từ máy biến áp phân phối trung/hạ sẽ được khảo sát Loại trừ một số trường hợp rất đặc biệt ,còn thì ngắn mạch 3 pha kim loại sẽ là nặng nề nhất.

Việc lắp đặt hầu như luôn yêu cầu bảo vệ chống ngắn mạch ở nơi có rẻ nhánh, tức là nơi có sự thay đổi tiết diện dây dẫn Dòng ngắn mạch phải được tính ở mỗi mức của mạng điện nhằm xác định các đặc tính của thiết bị được yêu cầu để chống lại hoặc ngắt dòng sự cố. Để chọn và hiệu chỉnh đúng các thiết bị bảo vệ cần xác định:

Dòng ngắn mạch cực đại được sử dụng để kiểm tra:

 Khả năng cắt của các máy cắt

 Khả năng đóng mạch của các máy cắt

 Khả năng chịu lực điện động của hệ thống dây và thiết bị bảo vệ.

 Dòng ngắn mạch cực tiểu, cần thiết để chọn các đặc tuyến dòng thời gian cho các thiết bị đóng cắt, cầu chì, đặc biệt là khi:

 Dây cáp dài, trở kháng của nguồn tương đối lớn

 Bảo vệ tuổi thọ của thiết bị

 Pha nối đất chiếm 80% sự cố ngắn mạch

 Pha nối pha chiếm 15% sự cố ngắn mạch

 Ba pha chiếm 5% sự cố ngắn mạch

 Đánh giá dòng ngắn mạch

 Để đánh giá dòng ngắn mạch thông qua trở kháng ngắn mạch ta có thể biết được giá trị dòng ngắn mạch qua biểu thức I SC = U

- Các đặc tính của dòng ngắn mạch

Thời gian tồn tại (thoáng qua, quá độ, lâu dài)

- Quá điện áp nội bộ.

- Cách điện dùng lâu quá già cõi.

- Trong nom các thiết bị không chu đáo.

Vị trí: Bên trong hay bên ngoài thiết bị

- Hậu quả của ngắn mạch

 Kết dính các vật dẫn

 Cháy và gây nguy hiểm đến tính mạng

 Làm xuất hiện lực điện động gây biến dạng thanh góp, đứt dây dẫn

 Tăng nhiệt độ có thể phá hũy cách điện

 Gây sụt áp trong thời gian ngắn mạch…

Hình 5 1 Lực điện động phá hủy Máy Biến Áp.

Các biện pháp giảm dòng ngắn mạch

→ Tăng tổng trở ngắn mạch.

- Hạn chế vận hành mạch vòng trên lưới điện truyền tải.

- Lưới điện phân phối vận hành mạch tia tuy có cấu trúc mạch vòng.

- Lắp đặt cuộn kháng 3 pha.

1: Bảo vệ quá tải 4: Tạo thời gian trễ bảo vệ ngắn mạch

2: Tạo thời gian trễ bảo vệ quá tải 3: Bảo vệ ngắn mạch

5: Bảo vệ dòng ngắn mạch giá trị lớn, (cắt tức thời)

Hình 5 2 Cuộn kháng giảm dòng ngắn mạch.

5.3 Lựa chọn thiết bị bảo vệ Để hiểu rõ hơn về hoạt động của CB, chúng ta khảo sát đặc tính vận hành của

CB tác động theo kiểu từ nhiệt sau:

Hình 5 3 Đặc tính vận hành của CB tác động theo kiểu từ nhiệt

Các điều kiện chọn CB:

Uc: điện áp vận hành định mức.

Un: điện áp định mức.

In: dòng định mức của CB.

Số cực. Đặc tuyến bảo vệ

Trong mạng điện hạ áp có thể xem dòng ngắn mạch lớn nhấtlà dòng ngắn mạch ba phavà dòng ngắn mạch nhỏ nhất là dòng ngắn mạch một pha (vì sơ đồ nối đất của tòa nhà có dạng TN – điều này sẽ được trình bày chi tiết trong chương nối đất – nên dòng ngắn mạch một pha có thể xem là dòng chạm vỏ).

5.4 Tính toán ngắn mạch lưới hạ áp: Để tính toán ngắn mạch lưới hạ áp, cho phép coi trạm biến áp phân phối là nguồn Và trình tự tính toán ngắn mạch hạ áp được thực hiện như sau:

 Xác định điểm ngắn mạch: đây là bước đầu tiên của việc tính toán, việc chọn điểm ngắn mạch có thể có trong lưới nhằm mục đích kiểm tra cáp và các thiết bị trong tủ phân phối theo dòng ngắn mạch được tính toán.

 Vẽ sơ đồ thay thế tính toán: tất cả thiết bị điện từ máy biến áp đến cáp, MCCB, dao cách ly, thanh góp đều được thay thế bằng tổng trở tính toán.

 Tổng trở máy biến áp quy về hạ áp :

S đmB 10 4 (m ) Trong đó: ∆PN (kW); UđmB (kV) – Công suất ngắn mạch và điện áp phía hạ áp.

UN(%); SđmB (k VA) – Điện áp ngắn mạch phần trăm và công suất định mức của máy biến áp.

 Tổng trở cáp điện : Z C =r 0 l+jx 0 l(m)

Với r0 (mΩ/km) và x0 (mΩ/km) có thể tra sổ tay tính toán gần đúng Theo IEC2009 ta có thể tính toán gần đúng thông số cáp như sau:

Cảm kháng của cáp có thể lấy thông số của nhà cung cấp Đối với tiết diện dây nhỏ hơn 50mm 2 có thể bỏ qua cảm kháng xo Nếu không có thông số nào khác, có thể lấy cảm kháng bằng 0,08 mΩ/m tại tần số fPhz.

 MCCB hoặc ACB : Trong lưới hạ áp, tổng trở của các CB nằm trước vị trí sự cố cần phải được tính đến Cảm kháng có thể tiếp nhận giá trị 0,15 mΩ cho mỗi CB trong khi trở kháng có thể bỏ qua do giá trị tương đối nhỏ.

 Thanh góp: Trở kháng của thanh góp được bỏ qua và tổng trở (cảm kháng) đạt giá trị 0,15 mΩ cho 1m chiều dài thanh góp tại tần số fPHhz.

 Tính trị số dòng điện ngắn mạch tại các điểm:

Từ đây, khi cần thiết có thể tính được trị số dòng xung kích như sau: i xk =k xk √2 I N 0=1,3√2 I N

Chọn lựa MCCB; MCB

5.5.1 Các thông số chính của MCCB, MCB:

Các thông số chính của CB bao gồm :

 Điện áp định mức: Ue.

 Điện áp cách điện: Ui.

 Điện áp làm việc cực đại: UBmax.

 Điện áp làm việc cực tiểu: UBmin.

 Dòng điện làm việc định mức: In.

 Dòng tác động của bộ phận bảo vệ quá dòng: Ir=Kr.In Với Kr là hệ số hiệu chỉnh.

 Khả năng cắt dòng ngắn mạch lớn nhất (Icu).

 Điện áp thử nghiệm xung: Uimp.

 Các đặc tuyến ngắt dòng: B; C; D; K; Z và MA.

Chức năng quan trọng nhất của CB là bảo vệ hệ thống điện Ví dụ như cáp và dây dẫn chống lại hiện tượng phát nóng do quá tải hay ngắn mạch, vì vậy CB phải nhảy chính xác trong giới hạn nhiệt độ cách điện của dây dẫn Trong một số trường hợp ứng dụng nhất định nhà sản xuất còn đưa ra một số CB đặc thù để bảo vệ thiết bị bán dẫn, motor, máy biến áp…

Bảng 5.2: Đặc tính ngắt của CB.

Tiêu chuẩn áp dụng Đặc tuyến I m Ứng dụng

Bảo vệ hệ thống điện dân dụng nói chung

Bảo vệ nơi tải có tính cảm kháng cao như MBA và đèn cao cáp cảm ứng

D 10-14 In Ứng dụng trong công nghiệp

Bảo vệ động cơ và thiết bị chuyên dụng khác (không bảo vệ quá tải).

K 10-14 In Bảo vệ motor và máy biến áp.

Bảo vệ mạch bán dẫn và mạch điện tử. Đường cong đặc tính ngắt dòng bao gồm hai phần: đặc tính thời gian phụ thuộc (dòng điện càng lớn thì thời gian cần thiết để ngắt càng nhỏ) của bộ phận ngắt nhiệt và đặc tính thời gian ngắt độc lập (thời gian cần thiết để ngắt không phụ thuộc dòng điện và thường vào khoảng từ 10÷30ms) của bộ phận ngắt điện từ.

Cơ cấu bảo vệ kiểu từ nhiệt (a) Cơ cấu bảo vệ kiểu điện từ (b)

Hình 5 4 Đặc tính ngắt dòng của CB Schneider.

Hình a trình bày đặc tính ngắt dòng của cơ cấu bảo vệ kiểu từ nhiệt và hình b trình bày đặt tính ngắt dòng của cơ cấu bảo vệ kiểu điện tử với khả năng điều chỉnh đặc tuyến linh hoạt hơn (các mũi tên tương ứng với các nút hiệu chỉnh dòng tác động và thời gian tác động trễ của cơ cấu bảo vệ quá nhiệt và cơ cấu bảo vệ quá dòng).

5.5.3 Điều kiện chọn lựa máy cắt/CB hạ áp:

CB là thiết thiết bị đóng cắt điện hạ áp Hiện nay thông dụng trên thị trường có hai loại CB đó là loại CB1 pha và CB 3pha với các cấp điện áp và số cực khác nhau để thuận tiện cho việc lựa chọn và sử dụng.

Ngoài các loại CB thông thường, người ta còn chế tạo các CB chống rò điện (RCD hoặc ELCB) Các loại CB chống dòng rò này sẽ tự động cắt mạch điện nếu phát hiện ra dòng rò có trị số lớn hơn 30mA; 100m A hoặc 300mA tùy theo yêu cầu bảo vệ. Theo các giáo trình cung cấp điện thì hiện nay CB được lựa chọn theo các điều kiện sau:

 U đm CB (U e ) ≥ U đm lưới điện

 I cđm CB (I cu hoặc I cs ) ≥ I N

Trong đó: Icu (kA) là dòng khả năng cắt ngắn mạch định mức của CB theo thông số nhà sản xuất đưa ra Tuy nhiên trong điều kiện vận hành thực tế thì hiếm khi nào

CB phải cắt dòng điện ngắn mạch đúng bằng dòng khả năng cắt định mức do điện trở tiếp xúc các tiếp điểm của CB, các chi tiết nối dây…Vì vậy hiện nay các nhà sản xuất đưa ra thêm định nghĩa mới về dòng cắt ngắn mạch thao tác (Ics), và dòng này tính theo

Tính toán ngắn mạch

Hình 5 5 Các điểm ngắn mạch chính

Ta có tổng trở máy biến áp quy về hạ áp như sau :

1250 10 4 =1,09+j6,4(m ) Công suất ngắn mạch của hệ thống: S NM =5(MVA)

Ta có cảm kháng của hệ thống: X ht = U

4 = 0,1125+j0,4 (m  ) Tổng trở CB và thanh góp hạ áp với chiều dài thanh góp là 2m Theo IEC ta tính được tổng trở của CB và thanh góp như sau: Z TG = 0,15+0,15.2 = 0,45 (mΩ)

Vậy trị số dòng điện ngắn mạch tại vị trí sau tủ điện tổng là:

Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích tại N0: i xk−0=k xk √2 I N 0=1,3√2.5,59 ,28 (kA) Tính toán ngắn mạch điểm sau thanh góp đến tủ bơm chữa cháy:

150 +j0,08.60 = 9+j4,8 (m  ) Vậy trị số dòng điện ngắn mạch tại vị trí tủ bơm chữa cháy là:

Trị số dòng điện ngắn mạch xung kích tại N1: i xk − 1 =k xk √2 I N 0=1,3√2.4 ,85=8 , 92 (kA) Tính toán tương tự ta được bảng như sau:

Bơm nước thải 4x1Cx14mm 2

Bơm tăng áp 4x1Cx2.5mm 2

Bơm nước sinh hoạt 4x1Cx120mm 2

Tủ điện tầng hầm 2x1C x2.5mm 2

Tủ căn hộ A1 2x1Cx10mm 2

Tủ căn hộ A2 2x1Cx16mm 2

Bảng 5 1 Kết quả ngắn mạch tại các điểm sau thanh góp

Chọn lựa CB cho chung cư

 Chọn CB cho mạch MBA-Thanh góp hạ áp: Với dòng điện đầy tải tính toán là Itt = 1667.9A Và dòng điện ngắn mạch tính toán là IN = 5,59kA.Tra bảng giá ls, ta chọn loại ACB AS-20D4-20A-2000A Ta có các thông số kỹ thuật: In = 2000A; Icu 70Ka Áp dụng cách chọn lựa tương tự như trên, ta có bảng lựa chọn MCCB như sau:

Bảng 5 2 Bảng lựa chọn MCCB

Mạch I(A) Isc (kA) Chọn MCB

Máy phát điện 1818,65 5,59 ACB AS-20D4-20A-2000A-70kA

Bơm nước thải 51 2,58 MCCB-NF63-SV-3P-60A-7.5kA

Bơm tăng áp 12,7 0,2 MCCB-NF63-SV-3P-15A-7.5kA

Bơm nước sinh hoạt 212 5,02 MCCB-NF250-SV-3P-225A-36kA

Quạt tầng hầm 43,3 2,18 MCCB-NF63-SV-3P-50A-7.5kA

Quạt tăng áp 61,2 1,1 MCCB-NF63-SV-3P-63A-7.5kA

Thang máy 31,4 0,8 MCCB-NF63-SV-3P-32A-7.5kA

Bơm PCCC 285 4,85 MCCB-NF400-CW-3P-300A-36kA

Tủ điện A1 39,1 4,71 MCCB-NF63-SV-3P-40A-7.5kA

Tủ điện A2 55 4,75 MCCB-NF63-SV-3P-60A-7.5kA

Tủ điện tầng hầm 17,99 1,18 MCCB-NF63-SV-3P-20A-7.5kA

Tủ điện tầng 1 20.29 5.15 MCCB-NF63-SV-3P-25A-7.5kA

Tủ điện tầng 2 22,66 5,15 MCCB-NF63-SV-3P-25A-7.5kA

Tủ điện tầng 3 15,23 5,15 MCCB-NF63-SV-3P-20A-7.5kA

Tủ cấp nguồn tầng 4-27 98,47 5,15 MCCB-NF125-CV-3P-100A-10kA

Sơ đồ cung cấp điện cho toàn chung cư

Hình 5 6 Sơ đồ cấp nguồn chính

Hình 5 7 Sơ đồ cấp nguồn cho căn hộ A1

Hình 5 8 Sơ đồ cấp nguồn cho căn hộ A2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT,NỐI ĐẤT CHO CHUNG CƯ

Tổng quan về sét

6.1.1 Khái niệm hiện tượng sét đánh:

Trong khí quyển, giữa các đám mây khi tích điện trái dấu sẽ sinh ra sự phóng điện Trước khi có sự phóng điện của sét, đã có sự phân chia và tích luỹ điện tích rất cao trong các đám mây giông, do tác động của các luồng khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ trong các đám mây Điện áp giữa các đám mây giông và đất có thể đạt tới trị số hàng chục, thậm chí hàng trăm triệu volt Giữa các đám mây và đất hình thành các tụ điện khổng lồ Cường độ điện trường của tụ điện giữa mây và đất không ngừng tăng lên và nếu cường độ điện trường đạt tới giá trị tới hạn (25-30 KV/cm) thì bắt đầu có sự phóng điện hay gọi là sét.

6.1.2 Hậu quả của sét đánh trực tiếp:

Khi lựa chọn phương pháp bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào các công trình, cần phải lựa chọn phương pháp bảo vệ thích hợp với đặc tính cấu trúc, mục đích sử dụng, yêu cầu của công nghệ ở của công trình đó.

Sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như: làm gián đoạn việc cung cấp điện của hệ thống, làm ngắn mạch, chạm đất các pha ở các thiết bị diện do hiện tượng quá điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện của các thiết bị Khi sét đánh vào các công trình điện, toà nhà cao tầng; dòng điện sét sinh ra sẽ gây các tác dụng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản : vật dụng, thiết bị và nguy hiểm cho tính mạng con người Do đó, bảo vệ chống sét là việc cần thiết cho các công trình.

Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực hiện bằng phương pháp dùng cột thu sét hoặc dây thu sét Bao gồm : bộ phận thu sét, bộ phận nối đất và bộ phận dẫn dòng điện sét tản xuống đất (nối liền từ bộ phận thu sét và bộ phận nối đất).

Hiện nay có các loại kiểu thu sét như sau :

 Cột thu sét đặt độc lập.

 Dây thu sét (dây căng dạng ăng-ten).

 Lưới thu sét (còn gọi là lưới hay lồng FARADAY).

 Bộ phận thu sét hỗn hợp, gồm : cột thu sét và dây thu sét kết hợp với nhau.

Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Theo bộ TCVN 9385:2012 phần chống sét cho công trình xây dựng thì hiện nay chia ra các nguyên tắc bảo vệ như sau:

 Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Áp dụng đối với các công trình có độ cao dưới 15m và các công trình không quan trọng Theo phương thức bảo vệ trọng điểm, chỉ những bộ phận thường bị sét đánh mới phải bảo vệ Đối với công trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ là bốn góc, xung quanh tường chắn mái và các kết cấu nhô cao khỏi mặt đất Đối với các công trình mái dốc, trọng điểm là các đỉnh tại các góc, bờ nóc bờ chảy, các gốc diềm mái và các kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái

 Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ : Áp dụng đối với các công trình có độ cao trên 20m và các công trình quan trọng, dễ cháy nổ Theo nguyên tắc này thì toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét. Ở đây, đối với toà nhà này có độ cao 40m ta sẽ thực hiện biện pháp bảo vệ toàn bộ và sẽ có 2 phương án để thực hiện, đó là bảo vệ chống sét dùng kim thu sét cổ điển và bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét đặc biệt.

6.2.2 Dùng kim thu sét Franklin :

Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ của kim thu sét :

Hình 6 1 Bán kính bảo vệ của kim thu sét Franklin.

Trong đó: rx là bán kính bảo vệ của kim thu sét đối với công trình.

Bán kính bảo vệ của kim ở độ cao hx : rx = 1.5h h−h x h+h x p Với :h là độ cao của cột thu sét. hx : Độ cao của công trình cần bảo vệ. p = 1 nếu h ¿ 30 (m). p 5.5

Khi có hai kim đặt gần nhau thì sẽ có hiện tượng tương hổ giữa hai kim, sẽ tạo nên một cột thu sét giả tưởng h0 tạo ra phạm vi bảo vệ trong thực tế.

Khi phối hợp nhiều cột để bảo vệ một diện tích, thì từng đôi cột một có phạm vi bảo vệ như hai cột Phạm vi bảo vệ phía trong các cột không cần vẽ, nhưng có yêu cầu như sau : D ¿ 8 (h-hx) p. a14 a34 a23 a12

Hình 6 2 Bán kính bảo vệ khi phối hợp nhiều kim thu sét Franklin.

Tuy nhiên theo TCVN 9385:2012 thì bán kính bảo vệ khi phối hợp nhiều kim thu sét sẽ do cấu trúc hình học thực tế của công trình quyết định, phương pháp tính toán có thể áp dụng phương pháp cầu lăn hoặc thể tích hấp thụ (trích TCVN 9385:2012-trang

86) Vì vậy việc tính toán phải linh hoạt sao cho phù hợp với tiêu chuẩn tính toán hiện hành.

6.2.3 Dùng kim thu sét phóng điện sớm ESE (Early Stream Emision):

Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ của kim thu sét ESE :

Kim thu sét Ese có thể được lắp đặt trên cột độc lập hoặc trên kết cấu công trình cần bảo vệ, sao cho đỉnh kim cao hơn các độ cao cần bảo vệ.

Kim thu sét ESE hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi trường điện từ quanh cấu trúc cần được bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện Cấu trúc đặc biệt của ESE tạo sự gia tăng cường độ điện trường tại chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả năng phát xạ ion, nhờ đó tạo được những điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét.

Tuỳ theo loại đầu kim ESE, độ cao của cột thu sét và cấp độ bảo vệ chọn lựa sẽ cho ta bán kính bảo vệ Rp = f ( khoảng cách kích hoạt sớm trung bình ΔU L(m) của kim, khoảng cách phóng điện Rs (m) tuỳ theo cấp bảo vệ).

Rs : khoảng cách phóng điện hay khoảng cách các tia tiên đạo có thể nối liền. + Bảo vệ cấp I : Isét ¿ 2 (KA); RS = 20 (m)

+ Bảo vệ cấp II : 2 (KA) ¿ Isét ¿ 6 (KA); RS = 45 (m)

+ Bảo vệ cấp III : Isét ¿ 6 (KA); RS = 60 (m)

Bảng bán kính bảo vệ của các loại đầu thu sét ESE, theo độ cao lắp đặt kim (trích sổ tay thiết kế điện hợp chuẩn-tài liệu kim thu sét ESE- Eritech DYNASPHERE).

Bảng 6 1 Bán kính bảo vệ của các loại đầu thu sét ESE

Theo phương pháp này, thì các góc của toà nhà và các đỉnh nhọn sẽ tạo ra một vùng cạnh tranh với bán kính cạnh tranh được cho trong bảng sau :

Bảng 6 2 Bán kính cạnh tranh R ct

Bán kính cạnh tranh Rct tùy thuộc cao độ H của điểm cạnh tranh

Hx (m) Rct (m) Hx (m) Rct (m) Hx (m)

Hình 6 3 Vùng bán kính cạnh tranh điển hình của một công trình.

Lồng Faraday được đan theo lưới và được bố trí theo các kích thước cơ bản như hình sau:

Hình 6 4 Cách bố trí lồng Faraday theo tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102.

Lồng Faraday thực chất là một lưới kim loại được nối đất bao quanh công trình với mục đích tạo ra một màng che tĩnh điện cho công trình (Hình 6.4) Khi dùng cách bảo vệ này, các dây dẫn được đan chéo với nhau với khoảng cách nhất định trên phần

Theo tiêu chuẩn: NFC 17-102 mái tòa nhà (thường khoảng cách này không vượt quá 6m) và dọc theo tường (cứ mỗi khoảng cách từ 20÷30m phải có một dây dẫn sét xuống) Ô đan càng nhỏ thì lồng Faraday càng có tác dụng chống sự xâm nhập của các sóng radio cao tầng hay tín hiệu nhiễu tĩnh điện.

Khi khoảng cách giữa các dây dẫn tăng lên thì hiệu quả bảo vệ của lồng Faraday bị giảm sút Trong trường hợp này, ta có thể bố trí thêm kim thu sét Franklin với chiều cao thấp từ 0,6÷1,5m để bảo vệ các vùng trọng yếu như: góc cạnh công trình, dọc theo các gờ mái Tuy nhiên phương pháp này lại giảm bớt chi phí xây dựng hơn so với phương pháp dùng lồng Faraday nguyên bản, do giảm đi chi phí vật tư dây dẫn sét xuống và dây đan lưới Faraday.

Chọn phương án bảo vệ chống sét và nối đất an toàn cho chung cư

6.3.1 Thiết kế nối đất an toàn cho tòa nhà

Tính toán điện trở nối đất cho chống sét: Rnđ ≤ 10(Ω)

Sử dụng cọc sắt mạ đồng mã hiệu HBR 124 xuất xứ HC- HEX ẤN ĐỘ ( L=2,4m, d mm), đặt thành vòng cách mép tòa nhà 2m Các cọc bố trí cách nhau 5m

Số cọc sử dụng là 6 cọc Các cọc được liên kết với nhau bằng cáp đồng trần tiết diện 70mm 2 , đường kính d = 9,5mm Cáp và cọc được chôn sâu h=0,8m so với mặt đất.

Hình 6 5 Cộc tiếp địa Đất ở khu vực tòa nhà là đất pha đất sét, tra bảng phụ lục PL32 sách Bài tập kĩ thuật cao áp, ta có điện trở suất của đất đât = 100 ( /m)

Tra bảng Phụ lục PL03 sách Bài tập kĩ thuật cao áp ứng với trường hợp đất khô với nối đất an toàn của cọc dài l = 2,4 m và chôn sâu 0,8m là: Km = 1,4 Điện trở suất tính toán: ρtt = Km ρđất = 1,4 x 100= 140 (Ωm). Điện trở nối đất của một cọc: h’=h+2 l =0.8+2 2 , 4 =2[m];

Với số cọc 6, tỉ số a l = 2 5 , 4 ≈ 2, Tra bảng Phụ lục PL05 trang 245 sách Bài tập kĩ thuật cao áp, ta được ηc =0,73

5 =2 Tra bảng Phụ lục PL19 trang 254 sách Bài tập kĩ thuật cao áp ta chọn K = 6,42 Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài

L t =6∗50m, chôn sâu h=0,8m, ta có hệ số mùa khô Km=1,6

Vậy điện trở suất tính toán của thanh là : ρtt =Km.ρđ =1,6.100 = 160 (Ω.m)

Với số cọc 6, tỉ số a l = 2.4 5 ≈ 2,Tra bảng Phụ lục PL05 sách Bài tập kĩ thuật cao áp, ta được ηt =0,48 Điện trở của toàn hệ thống: R h t = R c R t

52,96.0,48+6.11,05.0,73=7,93 Nhận thấy R HT =7,93Ω

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chung cư cao tầng
Tác giả	Nguyễn Duy Phong, Hoàng Văn Nhật
Người hướng dẫn	TS. Trịnh Trung Hiếu
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật điện – điện tử
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	3,44 MB