Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà khu C DHSPKT

Hoàng Văn Phước, Lê Tuấn Đạt tính toán phụ tải kết hợp với việc lựa chọn dung lượng máy biến áp.. Cả nhóm họp nhau tại trường, tổng hợp phần thiết kế chiếu sáng trước để kết hợp với tín

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH



ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN TÒA NHÀ KHU C

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

LỜI MỞ ĐẦU 4

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5

HỌP NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 6

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 8

1.1 Giới thiệu chung: 8

1.2 Tiêu chí thiết kế chiếu sáng: 8

1.3 Tính toán chiếu sáng: 8

1.3.1 Thu nhập thông tin ban đầu 9

1.3.2 Chọn loại đèn: 9

1.3.3 Xác định hệ số mất mát hệ số ánh sáng 9

1.3.4 Thiết kế chi tiết cho từng phòng 9

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN 15

2.1 Đặc trưng của phụ tải 15

2.2 Thông số và sơ đồ mặt cắt bằng của tầng 15

CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP 25

CHƯƠNG 4 CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY VÀ CHỌN DÂY DẪN 29

4.1 Chọn phương án đi dây 29

4.1.1 Lý thuyết 29

4.1.2 Các phương án đi dây 29

4.1.3 Chọn phương án đi dây 31

4.2 Chọn dây dẫn 33

4.2.1 Khái quát 33

4.2.2 Phương án chọn dây dẫn 33

4.2.3 Áp dụng thực tế 34

CHƯƠNG 5 : CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỦ ĐIỆN 37

5.1.Chọn thiết bị bảo vệ 37

5.1.1 Cơ sở lý thuyết chọn thiết bị bảo vệ 37

5.1.2 Áp dụng thực tế 38

5.2 Chọn tủ điện 40

5.2.1 Lý thuyết 40

5.2.2 Áp dụng thực tế 43

CHƯƠNG 6: TÍNH SỤT ÁP VÀ TÍNH NGẮN MẠCH 45

6.1 Tính sụt áp 45

6.1.1 Cơ sở lý thuyết 45

6.1.2 Áp dụng thực tế 46

6.2 Tính ngắn mạch 49

6.2.1 Cơ sở lý thuyết 49

6.2.2 Áp dụng thực tế 51

CHƯƠNG 7 BÙ CÔNG SUẤT, NÂNG CAO cos φ 53

7.1 Tụ bù nền: 53

7.2 Bộ tụ bù điều khiển tư động ( bù ứng động ) 53

7.3 Hướng dẫn chọn thiết bị bù 54

7.4 Lựa chọn thực tế 54

7.5 Xác định vị trí lắp đặt 55

7.6 Chọn vị trí lắp đặt thực tế 55

CHUONG 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO TOÀ NHÀ KHU C 56

8.1 Thiết kế hệ thống chống sét 56

8.2 DÂY THOÁT SÉT 59

8.3 THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 60

60

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ NỐI ĐẤT CHO TOÀ NHÀ KHU C 61

9.1 GIỚI THIỆU 61

9.2 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN 62

9.3 VẬT LIỆU THỰC HIỆN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT : 62

9.4 PHƯƠNG ÁN NỐI ĐẤT : 62

KẾT LUẬN 65

LỜI CẢM ƠN 67

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng thiết yếu, là nguồn năng lượng đã tham gia vào mọi lĩnh vực của cuộc sống, phục vụ cho công nghiệp, nông nghiệp và

đến sinh hoạt của con người Điện năng có nhiều ưu điểm như : dễ dàng chuyểnhoá thành các dạng năng lượng khác như: quang năng, nhiệt năng, cơ năng…, dễdàng truyền tải và phân phối Chính vì vậy điện năng được ứng dụng rộng rãitrong nhiều lĩnh vực khác nhau Điện năng là nguồn năng lượng chính của cácngành công nghiệp, là điều kiện phát triển các đô thị và khu dân cư…

Trong giai đoạn kinh tế nước ta đang chuyển dần từ một nền kinh tế màtrong đó nông nghiệp chiếm một tỉ lệ lớn sang nền kinh tế công nghiệp nơi máymóc dần thay thế sức lao động của con người Để thực hiện một chính sách côngnghiệp hoá, hiện đại hoá các ngành nghề thì không thể tách rời khỏi việc nângcấp và thiết kế hệ thống điện để có thể đáp ứng được nhu cầu không ngừng vềđiện

Xuất phát từ thực tiễn đó, với kiến thức được học tại bộ môn Cung CấpĐiện, chúng em được nhận đồ án môn học với đề tài: “Thiết kế cung cấp điệncho toà nhà khu C trường Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM” Đây là bài tập lớn giúpsinh viên chúng em làm quen với công việc thiết kế cung cấp điện, biết vận dụngcác kiến thức lý thuyết về môn Cung Cấp Điện đã học để tiến hành thiết kế cungcấp điện cho một công trình thực tế

Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự giúp đỡ của giáo viên hướngdẫn Th.S Nguyễn Ngọc Âu đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này Song dothời gian làm đồ án có hạn, kiến thức còn hạn chế nên đồ án không thể tránhkhỏi những thiếu sót Do vậy, chúng em mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý củacác thầy cô giáo để đồ án đạt kết quả tốt nhất

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nhằm mục đích vận dụng được những kiến thức đã được trao dồi quatừng tiết học cung cấp điện cộng với những giờ thực tập kỹ năng cùng vớinhững chuyến đi khảo sát thực tế môi trường làm việc Đó là tiền đề để có được

đồ án môn học cung cấp điện Thông qua đồ án này giúp chúng em kiểm tranăng lực, khả năng tiếp thu những gì đã học

HỌP NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Kế hoạch của nhóm như sau:

Sau khi nhận đề tài : “Thiết kế cung cấp điện cho toà nhà khu C trường Đại học

Sư phạm kỹ thuật TPHCM” Cả nhóm đã phân ra các buổi họp mặt để thảo luận, phân công kế hoạch cho từng thành viên trong nhóm.

thông số cần thiết…

Nhận thấy có sự thiếu sót về số liệu của một số phụ tải như máy lọc nước, đèn phòng giáo viên, bơm nước,… Cả nhóm tiếp tục lên khảo sát lại lần nữa cũng như thảo luận

về một số khó khăn trong quá trình khảo sát.

- 26/10/2017 các tài liệu tham khảo liên quan đến các dữ liệu mình thuSau khi đã khảo sát kỹ lưỡng, cả nhóm chia nhau ra tìm

thập được.

Mất 2 tuần để thu thập dữ liệu cũng như tìm đầy đủ các tài liệu liên quan, cả nhóm bắt tay vào công việc: Trần Quang: Tính toán nối đất, chống sét, dự toán vật tư

điện.

Hoàng Văn Phước, Lê Tuấn Đạt tính toán phụ tải kết hợp

với việc lựa chọn dung lượng máy biến áp.

Hồ Đăng Mầu tính toán chiếu sáng, sơ đồ lắp đặt đèn , lựa

chọn tụ bù.

Nguyễn Ngọc Ánh tính toán lựa chọn thiết bị bảo vệ, tính

toán kiểm tra ngắn mạch, sụt áp.

Cả nhóm họp nhau tại trường, tổng hợp phần thiết kế chiếu sáng trước để kết hợp với tính toán phụ tải dễ dàng

chọn được dung lượng máy biến áp.

Trong lúc tính toán phụ tải, cả nhóm gặp khó khăn ở phần phụ tải của các phòng thực tập do không biết chính xác công suất của các bộ thí nghiệm Phương án vạch ra là sử dụng suất phụ tải để tính toán công suất trên đơn vị diện tích Tuy nhiên, việc này tính toán không được chính xác và tra bảng lựa chọn công suất rất khó khăn Vì thế biện pháp được đưa ra là tính toán công suất theo ổ cắm.

- 07/11/2017 Cả nhóm họp nhau lại trường để tổng hợp lại phần tínhtoán phụ tải.

Phần khó khăn tiếp theo trong lúc lựa chọn dây dẫn là việc lựa chọn các giá trị K( hệ

sô điều chỉnh theo điều kiện lắp đặt thực tế).

- 17/11/2017 Chỉnh sửa, tổng hợp phần chọn thiết bị bảo vệ, tính toánngắn mạch, sụt áp, bù công suất phản kháng.

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

1.1 Giới thiệu chung:

Chiếu sáng tốt sẽ tạo môi trường chiếu sáng bảo đảm cho mọi người xungquan sát, di chuyển an toàn và thực hiện các việc thị giác hiệu quả, chính xác antoàn không gây ra mệt mỏi thị giác và khó chịu Ánh sáng có thể là ánh sángngày, ánh sáng đèn hoặc kết hợp cả hai

Chiếu sáng tốt đòi hỏi quan tâm đến cả số lượng và cả chất lượng ánhsáng như nhau Việc cung cấp đủ độ rọi khi làm việc là cần thiết, trong nhiềutrường hợp độ nhìn rõ phụ thuộc vào cách chiếu sáng, màu sắc của nguồn phátsáng và các bề mặt được chiếu sáng có cùng một mức độ chói lóa từ hệ thốngchiếu sáng

1.2 Tiêu chí thiết kế chiếu sáng:

Trong các phòng ngoài tận dụng ánh sáng tự nhiên thì cần phải dùng ánhsáng nhân tạo Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu về độ rọi và hiệu quảchiếu sáng đối với thị giác và tính chất công việc Ngoài ra cần phải quan tâmđến màu sắc, lựa chọn chóa đèn, chụp đèn, bố trí các đèn sao cho vừa đảm bảotính kỷ thuật, kinh tế và thẩm mỹ

Các yêu cầu khi thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng:

 Không gây chói do ánh sáng chiếu trực tiếp từ đèn chiếu tới mắt ngườilàm việc

 Không gây chói do ánh sáng phản xạ từ những vật xung quanh

 Màu sắc phù hợp với tính chất công việc

 Độ rọi phải đồng đều

 Tính an toàn cao

 Lắp đặt và bào trì đơn giản

 Tiết kiệm điện

 Không tạo bóng tối trên bề mặt phẳng làm việc

1.3 Tính toán chiếu sáng:

1.3.1 Thu nhập thông tin ban đầu.

 Chức năng các phòng: Phòng họp  Eyc = 300 (TCVN 7114-1-2008)

 Hệ số phản xạ: ftrần% = 80%

ftường% = 50%

fsàn % = 20%

 Môi trường có bụi, vệ sinh bóng 1 lần/36 tháng (lau bóng)

 Yêu cầu khác: Tắt bật theo từng dãy

 Chiều cao bàn làm việc Hlv = 0,75m

 Phân bố bộ đèn trên mặt phẳng làm việc:

 Tra bảng 10.4 (GTCCD p.187): CU = 0,73

 Xác định số bộ đèn:

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI, XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN2.1 Đặc trưng của phụ tải

- Tòa nhà khu C chủ yếu sử dụng cho việc giảng dạy, học tâp Gồm 5 tầng Lầu

1, 2 đa số là phòng thực hành ( 1 phòng bộ môn dưới tầng 1) Lầu 3,4,5 là phòngsử dụng để dụng để dạy học gồm hai loại: Phòng 100 chỗ ( tầng 3,4) và phòng

Hình 2.2 Mặt cắt của tầng 2

Hình 2.3 Mặt cắt tầng 3 ( tầng 4 giống tầng 3)

Hình 2.4 Mặt cắt của tầng 5

 Phụ tải tầng 2: 5 phòng thực tập, 1 phòng 100 chỗ, phòng nghỉ giảng viên

và phụ tải khác

 Phụ tải tầng 3,4: 6 phòng 100 chỗ, phòng nghỉ giảng viên và phụ tải khác

 Phụ tải tầng 5: 4 phòng 200 chỗ, phòng nghỉ giảng viên và phụ tải khác

Bảng 2.10 Công suất phụ tải tầng 1.

Bảng 2.11 Công suất phụ tải tầng 2.

Bảng 2.13 Công suất phụ tải tầng 5.

Tổng công suất tòa nhà khu C là:

Chọn vị trí đặt trạm biến áp:

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xét xem các yêu cầu sau:

 Gần tâm phụ tải

 Thuận tiện cho các tuyến dây vào ra

 Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng

 Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng

 Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt

 An toàn cho người và thiết bị

Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp các yêu cầu trên là rất khókhan Do đó tùy thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà đặt trạm biến

áp sao cho phù hợp nhất

Căn cứ các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưởng Ta chọn vịtrí lắp đặt trạm biến áp như sau: trạm biến áp đặt cách phân xưởng 20m,gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chinh MDB

Chọn số lượng và chủng loại máy biến áp :

Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

 Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp

 Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp

o Đối với phụ tải loại 1,2: thường chọn 2 máy biến áp trở lên.

o Đối với phụ tải loại 3: thường chọn một máy biến áp

Xác định dung lượng máy biến áp:

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp

Các cách chọn dung lượng máy biến áp:

- Đối với tải loại 1, loại 2:

SMBA≥ S MAX

(n−1)∗K qtsc

SMBA:công suất máy biến áp

n: số lượng máy biến áp

 Giới thiệu về máy biến áp THIBIDI Amorphous :

Máy biến áp Amorphous là có lõi thép (lõi từ) được làm từ tole vô định hìnhhiệu suất cao Lõi từ được cấu tạo từ những hợp kim có cấu trúc nguyên tửkhông theo quy luật Tole vô định hình được sản xuất bằng cách làm nguộinhanh kim loại nóng chảy, ngăn không cho kim loại kết tinh và thu được mộtkim loại rắn dạng thủy tinh có cấu trúc các dải mỏng Từ đó, tổn hao lõi từ (do

dòng Foucalt) giảm từ 70 đến 80% so với lõi từ được làm từ tole silic truyền

8 Điều chỉnh điện áp phía caothế % 22±2*2.5/0.4kV

18 Trọng lượng ước tính (tổng;ruột; dầu) kg 1143; 620; 290

19 Tiêu chuẩn thiết kế và chếtạo TCVN 6306: 2006;IEC 60076

CHƯƠNG 4 CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY VÀ CHỌN DÂY DẪN

4.1 Chọn phương án đi dây

4.1.1 Lý thuyết

Phương án đi dây phải đảm bảo: Đảm bảo chất lượng điện năng, đảm bảocung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải, an toàn trong vận hành, linhhoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa, đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kimloại màu, sơ đồ nối dây đơn giản, dễ thi công lắp đặt dễ sửa chữa

4.1.2 Các phương án đi dây

Có nhiều phương án đi dây trong mạng điện, dưới đây là 2 phương án phổbiến:

4.1.2.1 Phương án đi dây hình tia

Trong sơ đồ hình tia, các tủ phân phối phụ được cung cấp điện từ tủ phânphối chính bằng các tuyến dây riêng biệt Các phụ tải trong phân xưởng cungcấp điện từ tủ phân phối phụ qua các tuyến dây riêng biệt Sơ đồ nối dây hình tia

có một số ưu điểm và nhược điểm sau:

 Ưu điểm:

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Đơn giản trong vận hành, lắp đặt và bảo trì

- Sụt áp thấp

 Nhược điểm:

- Vốn đầu tư cao

- Sơ đồ trở nên phức tạp khi có nhiều phụ tải trong nhóm

- Khi sự cố xảy ra trên đường dây điện từ tủ phân phối chính đến các tủ phânphối phụ thì một số lượng lớn phụ tải bị mất điện

Phạm vi ứng dụng: Mạng hình tia thường áp dụng cho phụ tải công suấtlớn, tập chung ( thường là xí nghiệp công nghiệp, các phụ tải quan trọng : loại 1hoặc loại 2)

4.1.2.2 Phương án đi dây phân nhánh

Trong sơ đồ đi dây theo kiểu phân nhánh ta có thể cung cấp điện chonhiều phụ tải hoặc các tủ phân phối phụ

Sơ đồ phân nhánh có một số ưu nhược điểm sau:

 Ưu điểm:

- Giảm được số các tuyến đi ra từ nguồn trong trường hợp có nhiều phụ tải

- Giảm được chi phí xây dựng mạng điện

- Có thể phân phối công suất đều trên các tuyến dây

 Nhược điểm:

- Phức tạp trong vận hành và sửa chữa

- Các thiết bị ở cuối đường dây có độ sụt áp lớn khi một trong các thiết bị điệntrên cùng tuyến dây khởi động

- Độ tin cậy cung cấp điện thấp

 Phạm vi ứng dụng: Sơ đồ phân nhánh được sử dụng để cung cấp điệncho các phụ tải công suất nhỏ, phân bố phân tán, các phụ tải loại 2hoặc loại 3

4.1.2.3 Sơ đồ mạng hình tia phân nhánh

Thông thường mạng hình tia kết hợp phân nhánh thường được phổ biếnnhất ở nhiều nước, trong đó kích thước dây dẫn giảm dần tại mọi điểm phânnhánh, dây dẫn thường được kéo trong ống hay các mương lắp ghép.

 Ưu điểm: Chỉ một nhánh cô lập trong trường hợp xảy ra sự cố (bằngcầu trì hay CB), việc xác định sự cố cũng đơn giản hóa bảo trì hay mởrộng hệ thống điện, cho phép phần còn loại hoạt động bình thường,kích thước dây dẫn có thể chọn phù hợp với mức dòng giảm dần chotới cuối mạch

 Khuyết điểm: Sự cố xảy ra ở một trong các đường cáp từ tủ điện chính

sẽ cắt các mạch và tải phía sau

4.1.3 Chọn phương án đi dây

- Chọn phương án đi dây mạng hình tia Vì đơn giản, chi phí ít, dễ thi công

và công tác bảo trì

- Ở đây để đảm bảo độ bền, độ an toàn trong quá trình vận hành và tuổi thọcủa dây dẫn, vì vậy ta sử dụng phương pháp chọn dây dẫn theo điều kiệnphát nóng.

* Nếu dây, cáp không chôn dưới đất thì K=K1.K2.K3 với:

_ Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt

_ Hệ số K2 xét đến số mạch dây, cáp trong một hàng đơn

_ Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30℃

* Nếu dây, cáp chôn ngầm trong đất thì K=K4.K5.K6..K7 với:

_ Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt

_ Hệ số K5 xét đến số mạch dây, cáp trong một hàng đơn

K2 = 1 do số mạch cáp trong một hàng đơn là 1 và lắp dặt theo hàng

K3 = 0,93 nhiệt độ môi trường ở 35 độ

I lv max

Dòngđiện địnhmức I(A)

r0(Ω/km) x0(Ω/km)

Tương tự ta có bảng chọn dây dẫn cho các tầng và các phòng.

5.1.Chọn thiết bị bảo vệ

5.1.1 Cơ sở lý thuyết chọn thiết bị bảo vệ

 CB (Circuit Breaker): là một khí cụ đóng hay cắt mạch bằng phương pháp

không tự động nhưng có khả năng cắt mạch tự động khi các tiếp điểm của

nó có dòng điện lớn hơn mức chỉnh đặt trước đi qua

Dựa theo cấu tạo của vỏ bên ngoài, ta có các loại sau :

 MCB (Miniature Circuit Breaker) : thương gọi là CB tép hay CB một pha

 MCCB (Molded Case Circuit Breaker) : là CB ba pha chung một vỏ

(không phải ba CB một pha ghép lại)

 ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) : đây là loại CB ngoài các chức

năng đóng cắt và bảo vệ như các CB thông dụng mà nó còn kèm theochức năng chống dòng rò bảo vệ an toàn cho người khi thiết bị điện bị ròđiện

Thông thường khi chọn CB cho mạng hạ áp ta cần chú ý đến điều kiện chính :

Chọn MCCB tổng cho tủ phân phối chính:

Dựa vào điều kiện lựa chọn CB như trên ta có:

Vậy dựa vào kết quả tính toán và điều kiện lựa chọn CB ta quyết định chọnMCCB(Mitsubishi) theo tiêu chuẩn và của hãng Mitsubishi