Đồ án môn học Thiết kế điện cho tòa nhà

Ngành điện là một ngành quan trong trong xã hội bây giờ, cũng như trong quá trình phát triển nhanh của nền khoa học kĩ thuạt nước ta trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước. Vì thế, việc thiết kế và cung cấp điện là một vấn đề hết sức quan trọng và không thể thiếu đối với nghành điện nói chung và mỗi sinh viên đang học tập, nghiên cứu vè lĩnh vực nói riêng.Với đề tài “ Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A5”, chúng em đã cố học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất. Trong thời gian thực hiện đề tài, cùng với sự cố gắng, đồng thời dưới sự hướng dẫn rất tận tình của cô giáo T.S Phạm Thị Hồng Anh – người trực tiếp giảng dạy môn Cung cấp điện và hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này.Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy chúng em kính mong nhận được sự góp ý và bảo ban của cô để chúng em có thể hoàn thiện đề tài cảu mình và hoàn thành tốt việc học tập trong nhà trường cũng như công việc sau này.Chúng em xin chân thành cảm ơn

Mục lục

Mục lục

Mục lục 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

Thu thập số liệu ban đầu: 3

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN 4

Đặt vấn đề 4

Số liệu công suất thiết bị của nhà A5 5

1.1 Xác định phụ tải tính toán tầng 1 6

1.2 Xác định phụ tải tính toán tầng 2 7

1.3 Xác định phụ tải tính toán tầng 3 8

1.4 Xác định phụ tải tính toán tầng 4 9

1.5 Xác định phủ tại tính toán khác 10

1.6 Tổng hợp phụ tải của tòan khu nhà 11

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CUNG CẤP ĐIỆN 12

2.1 Xác định vị trí trạm biến áp của khu nhà 12

2.2 Sơ đồ nguyên lí cung cấp điện 12

2.3 Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp về tủ điện tổng của khu nhà 13

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN 15

3.1 Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp 15

3.1.1 Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng 15

3.1.2 Lựa chọn dây dẫn tầng 1 17

3.1.3 Lựa chọn dây dẫn tầng 2 20

3.1.4 Lựa chọn dây dẫn tầng 3 23

3.1.5 Lựa chọn dây dãn tầng 4 25

3.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp 27

3.2.1 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ trạm biến áp về tủ điện tổng 27 3.2.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng 29

3.2.3 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 1 30

3.2.4 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 2 31

3.2.5 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 3 32

3.2.6 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 4 33

3.3 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ 34

3.3.1 Tính toán ngắn mạch 34

 Chọn aptomat tổng 36

 Chọn áp tô mát tầng 1 36

 Chọn aptomat cho tầng 2 36

 Chọn aptomat cho tầng 3 37

 Chọn aptomat cho tầng 4 37

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 39

4.1 Tính toán chống sét và lựa chọn thiết bị chống sét 39

4.2 Tính toán nối đất 41

KẾT LUẬN 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện là một ngành quan trong trong xã hội bây giờ, cũng như trongquá trình phát triển nhanh của nền khoa học kĩ thuạt nước ta trên con đườngcông nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước Vì thế, việc thiết kế và cung cấpđiện là một vấn đề hết sức quan trọng và không thể thiếu đối với nghành điệnnói chung và mỗi sinh viên đang học tập, nghiên cứu vè lĩnh vực nói riêng

Với đề tài “ Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A5”, chúng em đã cố họchỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất Trong thời gian thực hiện đề tài,cùng với sự cố gắng, đồng thời dưới sự hướng dẫn rất tận tình của cô giáo T.SPhạm Thị Hồng Anh – người trực tiếp giảng dạy môn Cung cấp điện và hướngdẫn chúng em thực hiện đề tài này

Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của chúng em không tránhkhỏi những thiếu sót Do vậy chúng em kính mong nhận được sự góp ý và bảoban của cô để chúng em có thể hoàn thiện đề tài cảu mình và hoàn thành tốt việchọc tập trong nhà trường cũng như công việc sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đỗ Mạnh Cường

Vũ Văn CườngNguyễn Việt Bắc

Đề tài : “Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A5 trường Đại học Hàng Hải Việt Nam.

Thu thập số liệu ban đầu:

Việc thu thập số liệu ban đầu đóng vai trò quan trọng Nếu thu thập dữ liệu kỹcàng, tỉ mỉ thì kết quả của quá trình thiết kế được đảm bảo Nếu thu thập số liệuban đầu không chính xác thì quá trình thi công phải chỉnh lại nhiều lần

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN Đặt vấn đề

Trong đó

 Pđi,Pđmi : là công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

 Ptt,Qtt,Stt : là công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán củanhóm thiết bị (KW), (KVAR), (KVA)

Nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phảitính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:

Ptt=knc.(KW)

Qtt= Ptt.tg(KVAR)

Stt= (KVA) Với cos=

Ưu điểm: Đơn giản, tính toán thuận tiện

Nhược điểm: Kém chính xác vì hệ số nhu cầu tra ở sổ tay

Số liệu công suất thiết bị của nhà A5

Bảng 1.1: Các thiết bị và công suất của thiết bị

Điều hòa

Máy tính

Quạt treo tườn g

Máy chiếu

Quạt trần

Quạt thôn

g gió

Báo cháy

Điều hòa

Máy chiếu

Máy tính

Quạt treo tườn g

Quạt trần

Quạt thôn

g gió

Báo cháy

Máychiếu

Máytính

Quạttreotường

Quạtthônggió

Báocháy

Các thiết bị Đèn

tuýp

Điều hòa cây

Máy chiếu

Quạt treo tường

Quạt trần

Quạt thông gió

Báo cháy

Pdm = 0.022x108 + 12x9 + 0.225x9 + 0.045x9 + 0.06x36 +0.035x18 +0.015x9=115.731 Kw

Bảng 1.6: Số liệu phụ tải khác của tòa nhà

1.6 Tổng hợp phụ tải của tòan khu nhà

Bảng 1.7: Số liệu tổng hợp phụ tải của khu nhà

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CUNG CẤP ĐIỆN

2.1 Xác định vị trí trạm biến áp của khu nhà

Hình 2.1: Vị trí trạm biến áp 2.2 Sơ đồ nguyên lí cung cấp điện

2.3 Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp về tủ điện tổng của khu nhà

Dây dẫn từ biến áp về đến tủ điện tổng của khu nhà được chọn là cáp ngầm,được chọn dựa trên điều kiện phát nóng

Dây dẫn được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau:

Tính toán tiết diện thanh dẫn trong tủ phân phối:

Lựa chọn thanh dẫn phải đảm bảo điều kiện phát nóng cho phép:

Trong đó :

- với thanh dẫn đặt nằm ngang

- : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Với nhiệt độ tiêu chuẩn của

môi trường là 25, nhiệt độ lớn nhất cho phép cảu thanh cái là 70, nhiệt độmôi trường xung quanh là +30, tra bảng 2-57 trang 655 tài liệu [1] ta xácđịnh được hệ số

- là dòng điện làm việc cho phép của thanh dẫn

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN

3.1 Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp

Lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép khi trên trục đường dây có cùng tiết diện.

Trình tự lựa chọn :

B1: Xét dây trên không hạ áp :

B2: Tính

B3: Tính

B4: Tra bảng từ 2.33, lựa chọn tiết diện dây thỏa mãn

Tra tiếp bảng tương ứng với tiết diện vừa lựa chọn tìm , sau đó tính lại

B5: So sánh với Nếu thì phải chọn lại F (tăng F)

3.1.1 Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng

Hình 3.1: Sơ đồ dây dẫn từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng

Tính tiết diện dây

Hình 3.2: Sơ đồ phụ tải của tầng 1

Tra bảng 2-36 sách cung cấp điện trang 645

Tra bảng 2-36/645, tài liệu [1]

Tra bảng 2-36/645 tài liệu[1]

Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]

Tính = = 0,13 (V)

= 19 – 0,13 = 18,87 (V)

Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt

Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]

Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]

Bảng 3.4: Công suất tính toán các phòng tầng 4

Hình 3.5: Sơ đồ phụ tải tầng 4

Ta chuyển sang sơ đồ tương đương

Hình 3.6: Sơ đồ tương đương

Coi tầng 4 có đoạn phụ tải phân bố đều

Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]

Tính lại = = 12,26 (V)

≤ = 19 V

Chọn dây dẫn như vậy là hợp lí

3.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp 3.2.1 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ trạm biến áp về tủ điện tổng

Hình 3.7: Sơ đồ dây từ TBA về tủ điện tổng

- Tính tổn hao công suất tác dụng

 Tổn hao công suất

- Tính tổn hao công suất tác dụng

- Tính tổn hao công suất tác dụng

- Tính tổn hao công suất tác dụng

= =303,3 (W)

- Tính tổn hao công suất phản kháng

- Tính tổn hao công suất tác dụng

= 194,26 (W)

- Tính tổn hao công suất phản kháng

= 3,5 (VAR)

- Tính tổn hao công suất toàn phần

== 194,3 (VA)

3.2.6 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 4

== 13,05 (V)Suy ra

- Tính tổn hao công suất tác dụng

3.3 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ.

Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắnmạch

Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, antoàn đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao, nên aptomat mặc dù

có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp côngnghiệp cũng như lưới điện ánh sáng sinh hoạt

Aptomat được chế tạo với các điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V,690V

Người ta cũng chế tạo các loại aptomat một pha, hai pha, ba pha với số cựckhác nhau: một cực, hai cực, ba cực, bốn cực

Ngoài ra người ta còn chế tạo aptomat chống rò điện, aptomat chống rò tựđộng cắt mạch điện nếu dòng dò có trị số 30 mA, 100 mA hoặc 300 mA tùy loại

3.3.1 Tính toán ngắn mạch

Để tính ngắn mạch hạ áp, cho phép lấy kết quả gần đúng bằng cách chotrạm biến áp phân phối là nguồn trong tổng trở ngắn mạch chỉ cần kể từ tổng trởbiến áp tới điểm cần tính ngắn mạch

Trạm biến áp có dung lượng 400KVA ta có

Điện trở và điện kháng của đường dây:

Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực

Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LGchế tạo

 Chọn aptomat cho các phòng tầng 1

Ta chọn aptomat theo công suất lớn nhất của các phòng tầng 1

 Chọn aptomat cho các phòng tầng 2

Ta chọn aptomat theo công suất lớn nhất của các phòng tầng 2

 Chọn aptomat cho các phòng tầng 3

Ta chọn aptomat theo công suất lớn nhất của các phòng tầng 3

Tra bảng 3.9/177, tài liệu [2], chọn aptomat cỡ nhỏ điện áp 230/400V, IN=10KA,

 Chọn aptomat cho các phòng tầng 4

Ta chọn aptomat theo công suất lớn nhất của các phòng tầng 4

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

4.1 Tính toán chống sét và lựa chọn thiết bị chống sét

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 cácpha ở các thiết bị điện do hiện tượng quá điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện củacác thiết bị Khi sét đánh vào các công trình điện, toà nhà cao tầng; dòng điệnsét 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 việccần thiết cho các công trình

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

Nguyên tắc bảo vệ :

trình có độ cao dưới 15(m) và các công trình không quan trọng Theo phươngthức 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 tườngchắn 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 kếtcấu nhô cao lên khỏi mặt mái

trình có độ cao trên 20 (m) và các công trình quan trọng, dễ cháy nổ Theonguyên tắc này thì toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cộtthu sét

Như vậy, đối với tòa nhà A5 có chiều cao 20m ta sử dụng phương pháp bảo

vệ toàn bộ, sử dụng kim thu lôi kết hợp với hệ thống nối đất

Trên cơ sở nghiên cứu các mô hình, người ta có thể xác định vùng bảo vệcủa cột thu lôi Đó là khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật được bảo vệtrong đó, có rất ít khả năng bị sét đánh

Phạm vi bảo vệ cột thu lôi là hình nón cong tròn xoay có tiết diện ngang lànhững hình tròn, ở độ cao hx có bán kính Rx

Hình 4.1: Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

Trong đó : hx là chiều cao đối tượng cần bảo vệ

ha chiều cao hiệu dụng cột thu lôi

ha = h-hx

P là hệ số, với h < 30m thì P=1Với h>30m, p=5,5/

Qua tìm hiểu, kim thu sét hiện đại INGESCO PDC 2.1 của có bán kính bảo vệlớn, thích hợp bảo vệ cho các công trình mà không cần sử dụng quá nhiều kim.Tòa nhà có chiều dài khoảng 30m, chiều rộng khoảng 10m, chiều cao khoảng20m Ta chọn kim Ingesco PDC 2.1 có bán kính thu sét là 15m

Diện tích bảo vệ của kim thu sét đã chọn là

S= .R2 = .152 = 706.5 ( m2 )

Vì tòa nhà A5 được xây dựng trên nền đất pha cát nên điện trở suất của

ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ của đất Do đó điện trở của trang bị nối đấtcũng thay đổi Vì vậy, tt = K., trong đó K là hệ số hiệu chỉnh tăng cao

Tra bảng 10-1 trang 384 tài liệu [1]

Chọn K = 1,4 => tt = K. = 1,4.3.104 =4,2.104

Chọn phương án nối đất là sử dụng cọc và thanh, ta sử dụng 20 cọc sắt

mạch vòng, cách nhau a = 5m

Chọn thanh ngang bằng thép tròn, đường kính 8mm chôn cách mặt đất 0,9mVới các thông số đã chọn như trên, điện trở nối đất của 1 cọc được tính theocông thức gần đúng : R1C = 0,00298 tt =0,00298.4,2.104 = 125

Tra bảng 10-3 trang 387 tài liệu [1]

Với tỉ lệ a/l = 5/2,5 = 2 ta có đ = 0,64 và ng = 0,32

Điện trở khuếch tán của 20 cọc là :

Rc = r1c/n đ = 125/20.0,64 = 9,75

Điện trở của thanh nối nằm ngang: Rlt = .tt lg ( )

chiều cao từ cọc đến kim thu sét đặt trên mái

Vậy điện trở nối đất của hệ thống là:

KẾT LUẬN

Sau 15 tuần nghiên cứu và thực hiện, nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học

với đề tài : “Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà A5” Bằng kiến thức đã học,

chúng em đã vận dụng và hoàn thành đồ án cung cấp điện cho tòa nhà, nắm rõđược những yếu tố cơ bản trong cách tính toán và thiết kế cung cấp điện cho mộttòa nhà

Tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đồ án vẫn còn nhiềukhiếm khuyết, qua đó chúng em mong nhận được sự góp ý từ cô và các bạn để

đồ án này hoàn thiện hơn nữa

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo Phạm Thị Hồng Anh đã tận tìnhhướng dẫn, giúp đõ chúng em để chúng em hoàn thành đồ án này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê