Đồ án cung cấp điện

Đồ án cung cấp điện choa tòa nhà B2 Đại Học Vinh Đồ án bao gồm bản work + slide thuyết trình + bản vẽ thiết kế cung cấp điện. MỤC LỤC Chương 1. Khái Quát Chung Về Hệ Thống Cung Cấp Điện Sinh Hoạt 1.1 Yêu cầu, đặc điếm của hệ thống cung cấp điện trường học 1.1.1 Yêu cầu 1.1.2 Đặc điểm 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. 1.3 Các phương pháp chọn tiết diện dây dẫn. 1.3.1 Chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế 1.3.2 Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép 1.3.3 Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép 1.4 Tính toán lựa chọn thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện trường học 1.5 Lựa chọn và công suất của thiết bị điện trong hệ thống điện trường học 1.5.1 Điều hòa 1.5.2 Quạt trần CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO TRƯỜNG HỌC 2.1 Giới thiệu chung về công trình và phương án thiết kế 2.2 Tính toán chiếu sáng 2.3 Sơ đồ bố trí các thiết bị điện cho phòng học 2.4 Xác định phụ tải tính toán cho hệ thống điện trường học CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO CÔNG TRÌNH 3.1 Lựa chọn dây dẫn 3.1.1 Tính toán chọn dây cho điều hòa 3.1.2. Tính toán và chọn dây điện từ tủ điện tầng về tủ điện phòng 3.1.3 Tính toán và chọn dây điện từ tủ điện tổng về tủ điện tầng. 3.1.4 Tính toán và chọn dây điện tổng cho tòa nhà 3.2 Lựa chọn thiết bị bảo vệ 3.2.1 Chọn aptomat cho điều hòa 3.2.2 Chọn aptomat cho chiếu sáng 3.2.3 Chọn aptomat cho ổ cắm và quạt trần 3.2.4 Chọn aptomat cho các phòng 3.2.5 Chọn aptomat cho các tầng 3.2.6 Chọn aptomat tổng của tòa nhà 3.3 Các Sơ đồ phân phối tủ điện CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ THI CÔNG CÔNG TRÌNH 4.1 Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất an toàn 4.1.1 Nối đất 4.1.2 Chống sét 4.2 Lắp đặt hệ thống điện gia đình Tài Liệu Tham Khảo

TRƯỜNG VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ B2 Sinh viên thực hiện: Giảng viên hướng dẫn: Nghệ An, 06-2018 MỤC LỤC Chương Khái Quát Chung Về Hệ Thống Cung Cấp Điện Sinh Hoạt 1.1 Yêu cầu, đặc điếm hệ thống cung cấp điện trường học 1.1.1 Yêu cầu Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho trường học bao gồm chiếu sáng thiết bị điện trường học khác phải thoả mãn yêu cầu sau: - An toàn điện, bảo vệ mạch điện kịp thời tránh gây hoả hoạn - Dễ sử dụng điều khiển kiểm soát, dễ sửa chữa - Đạt yêu cầu kỹ thuật mỹ thuật - Việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện khơng u cầu cao thuộc hộ tiêu thụ loại phải đảm bảo chất lượng điện tức độ lệch dao động điện áp bé nằm phạm vi cho phép Với mạng chiếu sáng độ lệch điện áp cho phép ± 2.5% - Ngoài thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện trường học cần phải tính đến đường dây trục nên tính dư thừa đề phòng phụ tải tăng sau - Đảm bảo độ an toàn điện khí cụ điện đóng cắt bảo vệ aptomat, công tắc 1.1.2 Đặc điểm - Hệ thống cung cấp điện cho trường học thuộc loại cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại hộ cho phép với mức độ tin cậy điện thấp, cho phép điện thời gian sửa chữa, thay thiết bị cố thường không cho phép ngày đêm bao gồm khu nhà ở, nhà kho, trường học - Mạng điện cho trường học mạng pha nhận điện từ mạng phân phối pha điện áp thấp để cung cấp cho thiết bị, đồ dùng điện chiếu sáng - Mạng điện trường học thường có trị số điện áp pha định mức 380/220 220/127 Tuy nhiên thất điện áp đường dây tải nên cuối nguồn điện áp bị giảm so với định mức Để bù lại giảm áp hộ tiêu thụ thường dùng máy biến áp điều chỉnh để nâng điện áp đạt trị số định mức - Mạng điện cho trường học gồm mạch mạch nhánh Mạch giữ vai trò mạch cung cấp mạch nhánh rẻ từ đường dây mắc song song để điều khiển độc lập mạch phân phối điện tới đồ dùng điện - Với hệ thống cung cấp điện cho trường học chiếu sáng cấp chung với mạng điện cấp cho phụ tải khác - Mạng điện cho trường học cần có thiết bị đo lường điều khiển, bảo vệ công tơ điện, aptomat, công tắc - Mạng điện cho trường học thường có phương thức phân phối điện sau: • Sơ đồ phân nhánh Đặc điểm: Mỗi dãy nhà trường học có đường dây vào dãy nhà lắp Aptomat có dòng điện điện áp định mức phù hợp với cấp điện áp dòng điện sử dụng dãy nhà Đường dây suốt qua khu vực cần cấp điện đến điểm rẽ nhánh Những thiết bị điện có cơng suất cao đường dây riêng biệt nhánh có khí cụ bảo vệ Ưu, nhược điểm: + Phương thức đơn giản thi cơng, sử dụng dây thiết bị bảo vệ phí kinh tế thấp + Mạng điện dễ kiểm tra sửa chữa + Tuy nhiên phân tán nhiều bảng điện nhánh nên ảnh hưởng đến yêu cầu mỹ thuật toàn hệ thống điện • Sơ đồ hình tia Đặc điểm: Đường điện sau cơng tơ aptomat phân thành nhiều nhánh khác nhánh dẫn đến tầng phòng học dãy nhà Trên đường dây nhánh phải đặt Aptomat riêng cho nhánh phù hợp với dòng điện chạy qua Ưu, nhược điểm: + Bảo vệ nhanh có chọn lọc có cổ chập mạch tải tránh gây hoả hoạn + Sử dụng thuận tiện, dễ dàng kiểm tra, an toàn điện đạt yêu cầu mỹ thuật + Tuy nhiên phương thức dây phải sử dụng nhiều dây khí cụ điện phí kinh tế cao 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.2.1 Giới thiệu chung Phụ tải tính tốn phụ tải khơng có thực, cần thiết cho việc chọn trang thiết bị cung cấp điện trạng thái vận hành hệ thống cung cấp điện Trong thực tế vận hành chế độ dài hạn người ta muốn phụ tải thực tế khơng gây phát nóng mức trang thiết bị cung cấp điện (dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngồi chế độ ngắn hạn không gây tác động cho thiết bị bảo vệ (ví dụ chế độ khởi động phụ tải cầu chì thiết bị bảo vệ khác không cắt) Như phụ tải tính tốn thực chất phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế vài phương diện Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố phụ tải gây phát nóng tổn thất tồn hai loại phụ tải tính tốn cần phải xác định: Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tương đương với phụ tải thực tế, biến thiên hiệu phát nhiệt lớn Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất (thường gọi phụ tải đỉnh nhọn): Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ đến giây, chúng chưa gây phát nóng cho trang thiết bị lại gây tổn thất nhảy bảo vệ làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất khởi động động đóng cắt thiết bị điện khác Tùy theo tầm quan trọng kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ cung cấp điện với mức độ tin cậy khác phân thành loại: Hộ loại 1: Là hộ mà có cố dừng cung cấp điện gây nên hậu nguy hiểm đến tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế, hư hỏng thiết kế, gây rối loạn q trình cơng nghiệp có ảnh hưởng khơng tốt phương diện trị Đối với hộ loại phải cung cấp với độ tin cậy cao, thường dùng hai nguồn điện đến, có nguồn dự phòng nhằm hạn chế mức thấp việc điện Thời gian điện thường coi thời gian đóng nguồn dự trữ Hộ loại 2: Là hộ tiêu thụ ngừng cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế, hư hỏng sản phẩm , sản xuất bị đình trệ, gây rối loạn q trình cơng nghệ Để cung cấp điện cho hộ loại ta sử dụng phương pháp có khơng có nguồn dự phòng, hộ loại cho phép ngừng cung cấp điện thời gian đóng nguồn dự trữ tay Hộ loại 3: Là hộ tiêu thụ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mắt điện ttrong thời gian sửa chữa, thay có cố 1.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Gồm có phương pháp xác định phụ tải tính tốn: - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu - Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất - Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lượng - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số hình dạng - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình độ lệch trung bình bình phương - Xác định phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt, hệ số sử dụng hệ số đồng thời a) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu Một cách gần lấy Pđ = Pđm Khi đó: n ∑ Ptt = Knc i =1 Pđmi Trong : Pđi, Pđmi: cơng suất đặt,cơng suất định mức thiết bị thứ i (kW) Ptt, Qtt, Stt:công suất tác dụng, phản kháng tồn phần tính tốn nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA ) n: số thiết bị nhóm Knc: hệ số nhu cầu nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra sổ tay tra cứu Phương pháp có ưu điểm đơn giản, thuận tiện Nhược điểm phương pháp xác Bởi hệ số nhu cầu tra sổ tay số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm b) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Cơng thức tính: Ptt = Po F Trong đó: Po: suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất (W/m2) Giá trị Po tra sổ tay F: diện tích sản xuất (m2) Phương pháp cho kết gần có phụ tải phân bố đồng diện tích sản xuất, nên dùng giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng c) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị thành phẩm Công thức tính tốn : Ptt = M.W0 T max Trong : M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm Wo: Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm (kWh) Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn (giờ) Phương pháp dùng để tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tính tốn tương đối xác d) Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Cơng thức tính : n Ptt = K max K sdđm ∑ P i =1 i Trong : n: Số thiết bị điện nhóm Pđmi: Cơng suất định mức thiết bị thứ i nhóm Kmax: Hệ số cực đại tra sổ tay theo quan hệ Kmax = f(nhq, Ksd) nhq: Số thiết bị sử dụng điện có hiệu số thiết bị giả thiết có cơng suất chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thực tế (Gồm có thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau) Công thức để tính nhq sau: ( n ∑ Pđmi ) nhq = ni=1 ∑ ( Pđmi ) i=1 Trong đó: Pđmi: Cơng suất định mức thiết bị thứ i n: Số thiết bị có nhóm Khi n lớn việc xác định nhq theo phương pháp phức tạp xác định nhq cách gần theo cách sau: - Khi thỏa mãn điều kiện: Pđm max Pđm m= Ksd ≥ 0,4 lấy nhq = n Trong Pđmmin, Pđmmax cơng suất định mức bé lớn thiết bị nhóm - Khi m > Ksd ≥ 0,2 nhq xác định theo cơng thức sau:  n   2∑ Pdmi ÷  n hq =  i =1 Pdmax - Khi m > Ksd< 0,2 nhq xác định theo trình tự sau: Tính n1 - số thiết bị có cơng suất ≥ 0,5Pđm max Tính P1- tổng cơng suất n1 thiết bị kể n1 P1 = ∑ Pdmi i =1 Tính: n* = n1 n P : tổng cơng suất thiết bị nhóm: n p = ∑ Pđmi i =1 Dựa vào n*, P* tra bảng xác định n p = ∑ Pđmi i =1 Tính: n hq * = f ( n*, P *) n hq = n hq* n Cần ý nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại phải quy đổi chế độ dài hạn tính nhq theo cơng thức: Pqdđm= P K d% Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm Cũng cần quy đổi công suất pha thiết bị dùng điện pha + Nếu thiết bị pha đấu vào điện áp pha Pqdđmfa = max 3.P + Thiết bị pha đấu vào điện áp dây: Pqdđm= 3.P *Chú ý: Khi số thiết bị hiệu bé dùng phương pháp đơn giản sau để xác định phụ tải tính tốn: + Phụ tải tính tốn nhóm thiết bị gồm số thiết bị hay lấy cơng suất danh định nhóm thiết bị đó: n Pttđm= ∑ P i =1 i n: Số thiết bị tiêu thụ điện thực tế nhóm Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế nhóm lớn số thiết bị tiêu thụ hiệu nhỏ xác định phụ tải tính tốn theo cơng thức: n Pttđmi= ∑ K ti P i =1 Trong đó: Kt: Là hệ số tải Nếu khơng biết xác lấy sau: Kt = 0,9 thiết bị làm việc chế độ dài hạn Kt = 0,75 thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lpli 10 Sơ Đ Ng uyên Lý c ấ p Đ iện Tần g 108 Sơ Đ Ng uyên Lý c ấp Đ iện Tầng 109 Sơ Đ Ng uyên Lý c ấ p Đ iƯn TÇn g 110 CHƯƠNG TÍNH TỐN HỆ THỐNG CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT AN TỒN VÀ THI CƠNG CƠNG TRÌNH 4.1 Thiết kế hệ thống chống sét nối đất an tồn 4.1.1 Nối đất a Mục đích việc nối đất Mục đích: Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho người người tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ cách giảm điện áp vỏ thiết bị xuống trị số an toàn Chú ý: Ở ta hiểu chạm vỏ tượng pha bị hỏng cách điện có tiếp xúc điện với vỏ thiết bị Ý nghĩa: tạo vỏ thiết bị đất mạch điện có điện dẫn lớn làm giảm phân lượng dòng điện qua người (nói cách khác giảm điện áp vỏ thiết bị) đến trị số an toàn người chạm vào vỏ thiết bị bị chạm vỏ b Tính tốn cụ thể - Phân tích hệ thống nối đất đại: Để đảm bảo tản nhanh dòng sét vào đất điện trở hệ thống nối đất chống sét cho nhà Ryc ≤ 10Ω, để bảo vệ an toàn cho người sử dụng thiết bị điện bị rò điện trở nối đất an tồn Ryc ≤ 4Ω Để giảm điện trở nối đất thường dùng biện pháp đơn giản tăng số lượng cọc, kích thước cọc, cải tạo đất dùng than, muối Các biện pháp dễ làm hiệu kỹ thuật không cao gặp số hạn chế Điện cực nối đất sử dụng cọc tiếp địa thép L63x63x6 mm2 có giá thành rẻ, độ dẫn điện tốt, độ chống ăn mòn cao tác động khí hay đất bọc xung quanh bền vững kết nối lắp đặt Liên kết phận nối đất thực cơng nghệ hàn hóa nhiệt CADWELD sử dụng để nối kết phận nối đất với chất lượng cao Hàn hóa nhiệt CADWELD có khả tạo mối nối phân tử đồng-đồng, đồng-thép mà khơng cần lượng ngồi hay nguồn nhiệt Các mối nối hàn hóa nhiệt CADWELD có đặc điểm sau: - Tản dòng điện hiệu dây dẫn - Không hư hỏng hay giảm chất lượng theo thời gian 111 - Mối nối hàn hóa nhiệt CADWELD mối nối phân tử nên không bị hỏng hay ăn mòn - Chịu dòng cố lặp lại, khơng đòi hỏi kỹ đặc biệt để thực mối hàn hóa nhiệt CADWELD - Thiết bị nhẹ, khơng đòi hỏi nguồn ngồi khơng đắt tiền Để đạt trị số điện trở yêu cầu vùng có điện trở suất cao ln vấn đề khó khăn, yêu cầu điện trở đất hệ thống R yc ≤ 10Ω sử dụng đơn cọc đồng, lưới nhơm khơng nhận kết mong muốn Vì cần phải sử dụng loại hóa chất giảm điện trở đất EEC GEM Hóa chất giảm trở đất có ưu điểm sau: - Bền vững không cần bảo trì - Giữ điện trở đất số ổn định với thời gian - Không bị phân hủy hay mục rữa - Thích hợp cho việc lắp đặt nơi đất khô hay đất bùn - Không phụ thuộc vào diện nước để trì tính dẫn điện - Tính tốn cho hệ thống nhà tầng + Nối đất an toàn Nối đất làm việc theo quy định phải nhỏ R yc ≤4Ω Hệ thống nối đất dùng mạch vòng gồm n cọc chơn đứng đất độ sâu 0,8m hàn nối với hình chữ nhật Để đảm bảo an tồn cho hệ thống chọn phương án nối đất cọc thanh, chọn cọc tiếp địa thép L63x63x6 có đường kính dc = 12,6 cm, dài l = 2,5m, cọc chôn cách khoảng a = 5m 112 10 11 12 13 14 52890 1380 7140 3570 10710 3570 3570 5770 3570 6470 3570 2420 e d 11900 3585 2420 11900 3585 9590 c 3570 2310 1150 e d 3570 10710 1150 1160 3570 10710 3585 b 3585 b c a a 1380 3570 3570 3570 3570 3570 10712 3570 3570 3570 5770 6470 52890 10 11 12 13 14 Mặt tầng Chọn ngang thép dẹt 40x3 mm2, chôn sâu tt = 0,8m Điện trở suất đất ρđ = 0,4 Ωcm (đất vườn ruộng) Hệ số thay đổi điện trở suất theo mùa K m = 1,5 (n cọc chôn đứng đất độ sâu 0,8 m) Khi ρtt = ρđ.Km = 0,4.104.1,5 = 0,6.104 (Ωcm) Cách chôn cọc chôn thành hàng Điện trở nối đất cọc: R 1C = 0,366  2l 4t + l  ρ tt  lg + lg ÷(Ω) l d t − l c   Trong ρtt = 0,6.104 Ωcm: Điện trở suất đất dc = 12,6 cm: Đường kính ngồi cọc l = 250 cm: Chiều dài cọc tc = tt + độ chôn sâu cọc: l 2,5 = 0,8 + = 2,05m = 205cm 2 Vậy điện trở nối đất cọc : R 1C = 0,366  500 1070  0,6.10  lg + lg ÷ = 15, 24(Ω) 250  12,6 570  113 a = =2 l 2,5 - Xác định sơ số cọc: ta chọn n = với Tra bảng ta xác định được: τc = 0,71 hệ số sử dụng cọc τt = 0,48 hệ số sử dụng Điện trở khuếch tán cọc là: RC = R 1C 15, 24 = = 3,58(Ω)  τc n 0,71.6 Điện trở nối nằm ngang: 0,366 2l t R 1t = ρ tt lg ( Ω) lt 2d t t t Trong đó: ρtt = 0.6.104 Ωcm lt =2500cm : Chiều dài tạo nên nối dt = cm: Đường kính nối tt = 0.8 m = 80 cm Khi đó: R 1t = 0, 366 2.25002 0,6.104 lg = 3,77(Ω) 2500 2.4.80 Điện trở tản nối: Rt = R1t 3,77 = = 7,85(Ω) τt 0, 48 Vậy điện trở nối đất hệ thống là: R ht = R C R t 3,58.7,85 = = 2, 46(Ω) < R yc = 4(Ω) R C + R t 3,58 + 7,85 Như hệ thống nối đất thỏa mãn yêu cầu + Nối đất chống sét Nối đất làm việc theo quy định phải nhỏ R yc