nghiên cứu các phương pháp tính toán thiết kế điện của công trình dân dụng (tòa nhà cao tầng)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐIỆN CỦA CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG (TỊA NHÀ CAO TẦNG) S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2009 - 80 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐIỆN CỦA CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG (TỊA NHÀ CAO TẦNG) MÃ SỐ: SV2009-80 THUỘC NHĨM NGÀNH: NGƯỜI CHỦ TRÌ: NGƯỜI THAM GIA: ĐƠN VỊ: KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐỖ NGUYỄN TẤT THÀNH DƯƠNG HUY TÍN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP HỒ CHÍ MINH – 2010 MỤC LỤC Trang TĨM TẮT ĐỀ TÀI PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .1 II NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III NỘI DUNG .2 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn 2 Phương pháp chọn dây kết hợp thiết bị bảo vệ Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt 12 Phương pháp tính tốn chiếu sáng 15 Phương pháp tính tốn chống sét 23 Phương pháp tính tốn nối đất 24 Xây dựng số bảng tra cứu phục vụ thiết kế .27 IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .33 TÍNH KHOA HỌC 33 KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ 33 PHẦN 3: KẾT LUẬN .34 I KẾT LUẬN 34 II ĐỀ NGHỊ .34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 TĨM TẮT ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài: Các phương pháp thiết kế, lựa chọn thơng số tính tốn cho dây dẫn, hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét, hệ thống nối đất PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Với phát triển việc cơng trình xây dựng mọc lên nhanh chóng điều tất yếu Và việc hiểu qui cách phương pháp thiết kế cho tòa nhà cao tầng vấn đề thiết I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU • Cơng trình dân dụng ( Tòa nhà cao tầng) II NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI Do kiến thức thời gian có hạn, đề cập đến số phương pháp thiết kế liên quan đến hệ thống điện nặng mà chưa đề cập đến hệ thống khác : hệ thống điện nhẹ, hệ thống chữa cháy … PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI • Nghiên cứu phương pháp tính tốn, thiết kế điện cho tòa nhà cao tầng II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phân tích tổng hợp - Đọc tham khảo xử lý liệu III NỘI DUNG Phương pháp xác định phụ tải tính tốn Xác định phụ tải tính tốn có nhiều phương pháp Những phương pháp đơn giản tính tốn thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại độ xác cao phương pháp phức tạp Vì vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo u cầu cụ thể mà chọn phương pháp thích hợp 1.1 Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt Pđ hệ số nhu cầu Knc Cơng thức tính : i=n Ptt = knc Σ Pđmi i=1 Qtt = Ptt.tgϕ Stt = Ptt2+Qtt2 Ở : Pđmi : cơng suất định mức thiết bị thứ i, kw Ptt,Qtt,Stt : cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng cơng suất tồn phần nhóm thiết bị, kw, kVar, KVA; Knc : hệ số nhu cầu n : số thiết bị nhóm Nếu hệ số cơng suất (cosϕ) thiết bị nhóm khơng giống ta phải tính hệ số trung bình theo cơng thức : i=n Σ PicosϕI cosϕtb = P1cosϕ1+P2cosϕ2+…Pncosϕn = P1+P2+…Pn i=1 i=n Σ Pi i=1 Phương pháp có ưu điểm đơn giản, tính tốn thuận tiện sử dụng rộng rãi, nhược điểm phương pháp xác 1.2 Theo tiêu hao điện đơn vị sản phẩm Đối với hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế khơng thay đổi hay thay đổi ( quạt gió, bơm nước…) Phụ tải tính tốn phụ tải trung bình xác định theo suất điện đơn vị sản phẩm cho trước tổng sản phẩm sản xuất năm Ptt = W.N Tmax Ở : W : suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm, kW.h/đvsp; N : số lượng sản phẩm năm; Tmax : thời gian sử dụng cơng suất cực đại Dựa vào đồ thị phụ tải, xác định thời gian sử dụng phụ tải lớn sau : Tmax = ΣPiti , h Pmax 1.3 Theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Ptt = p0F Ở : F : diện tích sản xuất, m2 P0 : suất phụ tải đơn vị sản xuất, kw/m2 Suất phụ tải tính tốn đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất phân tích theo số liệu thống kê Phương pháp cho kết gần Nó dùng để tính phụ tải phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối 1.4 Xác định phụ tải tính tốn theo số thiết bị điện nbq i=n Ptt = kmax Σ ksdi.Pdmi i=1 Ở : Pđmi : cơng suất định mức thiết bị thứ i, kw; Ksdi : hệ số sử dụng thiết bị thứ I; Kmax : hệ số cực đại, kmax = f(ksd,nhq) Phương pháp cho kết tương đối xác xác định hệ số thiết bị điện hiệu xét tới loạt u tố quan trọng ảnh hưởng số lượng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn khác chế độ làm việc chúng 1.5 Xác định phụ tải phản kháng tính tốn Để xác định phụ tải phản kháng tính tốn cần xem xét yếu tố sau : + Căn vào đường cong phụ tải phản kháng + Căn vào hệ số sử dụng hệ số cơng suất trung bình để tìm cơng suất phản kháng Khi xác định phụ tải phản kháng, khơng nên dựa vào trị số cosϕ trung bình phụ tải tồn năm ngày đêm tgϕtb = Qt Pt Ở : Qt : lượng cơng suất phản kháng phụ tải tiêu thụ thời gian t, kVAr; Pt : lượng cơng suất tác dụng phụ tải tiêu thụ thời gian t, kVAr; Phương pháp chọn dây kết hợp thiết bị bảo vệ 2.1 Cáp dây mạng hạ áp Cáp mạng hạ áp thường gặp cáp đồng nhơm bọc cách điện giấy tẩm dầu cao su Để tải điện xoay chiều pha, điện chiều thường sử dụng cáp 1, lõi, thường cáp lõi Cáp lõi dùng để tải điện xoay chiều pha, cấp cho động phụ tải pha đối xứng Cáp lõi cáp thường dùng nhiều để tải điện xoay chiều pha đến 1kV, cấp cho phụ tải pha khơng đối xứng tải động cần dây trung tính Lõi thứ cáp dùng làm dây trung tính có tiết diện nhỏ Dây dẫn hạ áp thường dùng dây dùng nhà, bọc cao su cách điện nhựa cách điện PVC Một số trường hợp dùng nhà dây trần dẫn phải đặt sứ cách điện 2.2 Phương pháp lựa chọn Do mạng phân phối hạ áp tải cơng suất nhỏ cự ly truyền tải ngắn nên tiêu kinh tế đóng vai trò quan trọng mà khơng đóng vai trò định tiêu kỹ thuật Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm chọn dây/cáp bao gồm: Nhiệt độ dây/cáp khơng vượt q nhiệt độ cho phép qui định nhà chế tạo chế độ vận hành bình thường chế độ vận hành cố xuất ngắn mạch Độ sụt áp khơng vượt q độ sụt áp cho phép DÂY CÁP ĐIỆN LỰC CV Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn Cách điện: nhựa PVC Điện áp: 660V Dùng cho mạng điện phân phối khu vực Tiết diện danh định (mm2) Số sợi/đường kính sợi (N/mm) Đường kính dây dẫn (mm) Đường kính tổng (mm) Trọng lượng gần (kg/km) Cường độ tối đa (Amp) Điện áp rơi cosϕ ϕ=0,8 (V/A/km) 11 14 16 25 35 50 70 95 120 150 185 200 250 300 325 400 7/1,4 7/1,6 7/1,7 7/2,14 7/2,52 19/1,8 19/2,14 19/2,52 19/2,8 37/2,3 37/2,52 37/2,6 612,3 61/2,52 61/2,6 61/2,9 4,20 4,80 5,10 6,42 7,56 9,00 10,70 12,60 14,00 16,10 17,64 18,20 20,70 22,68 23,40 26,10 6,80 7,60 8,10 9,60 11,00 12,60 14,50 16,50 18,20 20,50 22,30 23,00 25,50 27,70 28,60 30,60 132 269 192 291 395 534 739 1008 1235 1593 1908 2034 2579 3081 3282 4041 75 88 95 115 140 189 215 260 324 334 405 440 518 570 596 660 3,1 2,5 2,17 1,41 1,04 0,78 0,57 0,43 0,36 0,31 0,26 0,24 0,21 0,19 0,18 0,17 Ở đây: nb số bóng đèn; Fb quang thơng ban đầu bóng đèn, lm; nđ số đèn sử dụng; CU hệ số sử dụng; LLF hệ số mát ánh sáng; Sp diện tích chiếu sáng, lm Hệ số mát ánh sáng xác định theo biểu thức: LLF = LLD.LDD.BF.RSD Ở đây: LLD hệ số suy hao quang thơng theo thời gian sử dụng; LDD hệ số suy hao quang thơng bụi; BF hệ số cuộn chấn lưu; RSD hệ số suy hao phản xạ phòng bụi Hệ số sử dụng phụ thuộc vào kiểu đèn, số phòng, hệ số phản xạ trần, tường sàn Chỉ số phòng xác định theo biểu thức: i= Sp H tt (D1 + D ) Ở đây: Sp diện tích phòng chiếu sáng, m2; Htt độ cao treo đèn tính tốn; D1, D2 chiều dài, chiều rộng phòng, m, 4.2.1.2 Trường hợp biết trước độ rọi u cầu số đèn sử dụng Quang thơng đèn xác định theo biểu thức sau: Fđ = n b Fb = E yc S p n đ CU.LLF 21 4.2.2 Phương Pháp Điểm Phương pháp chiếu sáng điểm đặc biệt hữu dụng để xác định thay đổi mức độ rọi mức độ đồng độ rọi cung cấp hệ thống chiếu sáng Phương pháp thường sử dụng trường hợp nguồn sáng dạng điểm phản chiếu ánh sáng bỏ qua Phương pháp tính tốn điểm tính xác mức độ rọi điểm cho trước cách cộng tất độ rọi điểm tất đèn hệ thống chiếu sáng cung cấp Để đạt mức tính tốn xác khoảng cách từ nguồn sáng đến điểm xét, nên có giá trị tối thiểu lần kích thước lớn đèn Sử dụng đường cong phân bố cường độ sáng đèn xác định cường độ sáng theo hướng α (Iα), giá trị độ rọi điểm cần kiểm tra mặt phẳng nằm ngang xác định theo biểu thức: E= I α cos α D2 Ở đây: E độ rọi điểm xét; I α cường độ sáng nguồn sáng theo hướng α; D khoảng cách từ nguồn đến điểm xét; α góc hợp cạnh D đường vng góc với mặt phẳng nằm ngang điểm xét Khi tính độ rọi cho nhiều điểm khác nhau, thực biến đổi cơng thức thành cơng thức cơng dụng hơn: E= I α cos α h3 Cơng thức biến đổi u cầu giá trị I α , góc cường độ sáng α chiều cao treo đèn h mà khơng cần xác định khoảng cách D Phương pháp điểm sử dụng đường cong đẳng độ rọi để xác định độ rọi điểm cần kiểm tra Cách tính cần tính tỷ số khoảng cách nằm ngang từ đèn đến điểm kiểm tra độ cao treo đèn Sau đó, so sánh giá trị tỷ số với giá trị tỷ số biểu đồ Nếu chiều cao treo đèn thực tế (MHA) khác với chiều cao treo đèn cho trước ứng với 22 đường cong đẳng đ rọi nhà sản xuất (MHC) cần xác định hệ số hiệu chỉnh theo biểu thức: MH 2A K= MH 2C Phương pháp tính tốn chống sét 5.1 Kim Franklin Bán kính bảo vệ rx kim Franklin xác định theo biểu thức : hx < h  hx  rx =1,5h 1-0.8h p hx > h  hx rx =0,75h 1- h  p     Ở : h chiều cao kim thu sét (m), hx chiều cao cơng trình (m), P hệ số hiệu chỉnh theo chiều cao kim thu sét (p=1 h ≤ 30m p=5,5/ h 30m < h [...]... thành được cơng trình nghiên cứu và đạt được kết quả: • Phân tích các phương pháp tính tốn thiết kế và phạm vi ứng dụng • Xây dựng được một số bảng tra cứu phục vụ thiết kế 2 Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tế Với những phương pháp tính tốn ở trên có thể : • Áp dụng để lựa chọn dây dẫn, thiết bị điện cho các cơng trình xây dựng • Tính tốn nhanh các thơng số • Tra cứu các thơng số một cách nhanh chóng... cấp nhanh chóng bản thiết kế chính xác, hiệu quả và kinh tế • Kết quả dựa trên các nghiên cứu và thiết kế tiên tiến nhất 23 • Thiết kế cụ thể cho từng dự án • Cấp bảo vệ lựa chọn theo tình hình dơng sét cụ thể • BENJI cung cấp bản liệt kê vật liệu, hình chiếu khơng gian 3 chiều, các bản vẽ lắp đặt mẫu và các đặc tính kỹ thuật 6 Phương pháp tính tốn nối đất 6.1 Xác định điện trở của hệ thống nối đất... định điện trở nối đất, số lượng hố chất cần sử dụng mà phần mềm GEM của hãng Erico Inc (USA) là một ví dụ Phần mềm GEM Version 3.1 có các chức năng chính như sau: Tính điện trở nối đất của một và nhiều cọc nối đất khi có/khơng sử dụng hố chất giảm điện trở nối đất GEM Tính điện trở nối đất của thanh/dây nối các cọc bố trí theo đường thẳng khi có/khơng sử dụng hố chất giảm điện trở nối đất GEM Tính điện. .. tính điện của lưới điện mà CB được đặt vào: + Điện áp định mức Ue + ∆Ue ≥ Uđm mạng + ∆Umạng Ở đây: Ue là điện áp định mức của CB, ∆Ue là độ taăng điện áp cho phép của CB, Uđm mạng là điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị và CB được lắp đặt, ∆Umạng là độ lệch điện áp có thể có của mạng so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành + Dòng điện định mức: Kr In ≥ Ilv max Ở đây: In là dòng điện định... trở nối đất của thanh/dây nối các cọc bố trí theo mạch vòng khi có/khơng sử dụng hố chất giảm điện trở nối đất GEM Hướng dẫn lắp đặt hệ thống nối đất chơn thẳng đứng và chơn nằm ngang Các đặc tính của hố chất giảm điện trở đất GEM Các thơng tin về phần mềm GEM 26 27 7 Xây dựng một số bảng tra cứu phục vụ thiết kế a Bảng tra chọn dây Bảng 2.10 Hệ số K1 cho các cách đặt dây khác nhau Mã B Cách đi dây... phép của cáp theo loại cách điện và hằng số Kcđ Cách điện PVC Cao su tổng hợp PR, XLPE Nhiệt độ cực đại (0C) Chế độ xác lập 70 85 90 Chế độ kết thúc ngắn mạch 160 135 143 Hằng số Kcđ Đồng 115 135 143 Nhơm 76 90 94 14 3 Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt 3.1 Phân loại CB a Loại MCB: MCB (Miniature Circuit Breakers) thường được sử dụng trong cơng nghiệp thương mại, thiết bị trong nhà và trong dân dụng. .. quả nhìn 4.2 Các phương pháp tính tốn chiếu sáng 4.2.1 Phương pháp quang thơng Phương pháp quang thơng thường được sử dụng cho trường hợp chiếu sáng chung đều, có kể đến ánh sáng phản xạ của trần, tường và sàn nhưng khơng thích hợp để tính tốn cho chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng cho các mặt phẳng làm việc khơng phải là nằm ngang 4.2.1.1 Trường hợp chọn trước loại và số đèn Theo phương pháp quang thơng,... 4.2.2 Phương Pháp Điểm Phương pháp chiếu sáng điểm đặc biệt hữu dụng để xác định sự thay đổi của các mức độ rọi và mức độ đồng đều của độ rọi được cung cấp bởi hệ thống chiếu sáng Phương pháp này thường được sử dụng trong trường hợp nguồn sáng là dạng điểm và sự phản chiếu ánh sáng có thể bỏ qua Phương pháp tính tốn điểm tính chính xác mức độ rọi tại bất kỳ một điểm cho trước nào bằng cách cộng tất cả độ... định khoảng cách D Phương pháp điểm có thể sử dụng đường cong đẳng độ rọi để xác định độ rọi tại điểm cần kiểm tra Cách tính này cần tính tỷ số giữa khoảng cách nằm ngang từ đèn đến điểm kiểm tra và độ cao treo đèn Sau đó, so sánh giá trị tỷ số này với giá trị tỷ số trên biểu đồ Nếu chiều cao treo đèn thực tế (MHA) khác với chiều cao treo đèn cho trước ứng với 22 đường cong đẳng đ rọi của nhà sản xuất... nối các cọc chơn thẳng đứng Rth: R th = rt η th Ω (6.3 ) Ở đây: rt là điện trở của thanh (dây) nối đất đặt nằm ngang; ηth là hệ số sử dụng thanh (dây) nối đất đặt nằm ngang nối các cọc chơn thẳng đứng Lưu ý: Nếu bố trí các thanh (dây) theo các hình dạng có sẵn trình bày trong Bảng 6.7 (một số bảng tra ) thì trong cơng thức xác định điện trở nối đất của các thanh (dây) đã kể đến sự tương tác giữa các