Đồ án tốt nghiệp ngành Điện

Đối tượng nghiên cứu là Trung tâm dạy nghề và hỗ trợ nông dân tỉnh Yên Bái Trong quá trình thiết kế điện một phuơng án được cho là tối ưu khi nó thoả mãn các yêu cầu sau: Tính khả thi cao; Vốn đầu tư nhỏ; 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.

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Đặt vấn đề Thiết kế hệ thống cung cấp điện tổng thể lựa chọn phần tử hệ thống cho phần tử đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vận hành an tồn kinh tế Trong mục tiêu đảm bảo cho hộ tiêu thụ ln đầy đủ điện với chất lượng cao Hệ thống cấp điện nhà cao tầng có đặc điểm sau: - Phụ tải phong phú đa dạng; - Mật độ phụ tải tương đối cao; - Lắp đặt khơng gian chật hẹp; - Có hệ thống cấp nguồn dự phịng ắc quy, máy phát… - Khơng gian lắp đặt hạn chế thỏa mãn yêu cầu mỹ thuật kiến trúc xây dựng; - Yêu cầu cao chế độ làm việc, an toàn cho người sử dụng thiết bị; Đối với tòa nhà cao tầng trình thiết kế cấp điện định hướng tuân theo yêu cầu đặc điểm Thiết kế cấp điện cho tòa nhà cao tầng công việc phức tạp, để đảm bảo đủ yêu cầu số lượng, chất lượng điện vấn đề liên quan khác, người kỹ sư thiết kế phải trang bị tốt kiến thức yêu cầu sau: a) Đáp ứng tốt chất lượng điện Khi đời sống kinh tế, văn hóa xã hội ngày nâng cao, thiết bị điện phục vụ nhu cầu giải trí sinh hoạt người ngày phong phú, đa dạng đại dẫn đến nhu cầu sử dụng lượng điện ngày lớn Chất lượng điện đánh giá thông qua hai tiêu tần số điện áp Nhiệm vụ người thiết kế tính tốn đảm bảo chất lượng điện áp cho thiết bị dùng điện, ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành tuổi thọ thiết bị b) Độ tin cậy cấp điện cao Là tòa nhà ký túc xá phục vụ cho nhu cầu ăn sinh hoạt sinh viên tòa nhà làm việc Nếu xảy tình trạng điện gây lộn xộn, trật tự, vệ sinh, ảnh đến sinh hoạt sinh viên hoạt tòa nhà ảnh hưởng đến công việc cán Vì vậy, cung cấp điện phải đảm bảo liên tục, tránh tình trạng gián đoạn Nếu có cố điện cần phải giải cách nhanh chóng để rút ngắn thời gian điện đảm bảo sinh hoạt hộ tòa nhà c) Đảm bảo an toàn điện Hệ thống cung cấp điện phải có tính an tồn cao để bảo vệ người vận hành, người sử dụng bảo vệ cho thiết bị điện Vì vậy, phải chọn sơ đồ, cách dây phải rõ ràng để tránh trường hợp vận hành nhầm, tính tốn lựa chọn dây dẫn khí cụ đóng cắt xác Chọn thiết bị tính sử dụng, phù hợp với cấp điện áp dịng điện làm việc Ngồi việc tính tốn xác, lựa chọn thiết bị khí cụ điện cịn phải nắm quy định an tồn điện, hiểu rõ môi trường đặc điểm cấp điện, phải có dẫn, cảnh báo nơi nguy hiểm cao để nâng cao ý thức người sử dụng d) Đảm bảo phù hợp kinh tế Khi thiết kế thường đưa nhiều phương án lựa chọn để giải vấn đề dẫn điện đường dây khơng hay cáp ngầm, có nên đặt máy phát dự phịng khơng,… phương án có ưu nhược điểm riêng Vì vậy, thiết kế cung cấp điện cho vừa đảm bảo nhu cầu sử dụng điện lại vừa hợp lý kinh tế Đánh giá kinh tế kỹ thuật phương án cấp điện gồm đại lượng chính: vốn đầu tư ban đầu chi phí vận hành Ngồi u cầu trên, tùy theo điều kiện cụ thể tòa nhà điều kiện khí hậu tự nhiên, vị trí địa lý, mục đích sử dụng,… người thiết kế cần ý đến: tính thẩm mỹ, tính đại, dễ sử dụng, dễ phát triển tương lai… 1.2 Mục đích đề tài Trong trình thiết kế điện phuơng án cho tối ưu thoả mãn yêu cầu sau: - Tính khả thi cao; - Vốn đầu tư nhỏ; - 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 thiết bị; - Thuận tiện cho việc bảo dưỡng sửa chữa Đảm bảo chất lượng điện, đảm bảo độ lệch dao động điện áp nhỏ nằm giới hạn cho phép so với điện áp định mức Ngoài thiết kế cần phải ý đến yêu cầu phát triển tương lai, giảm ngắn thời gian thi công lắp đặt tính mỹ quan cơng trình 1.3 Đối tượng nghiên cứu Trung tâm dạy nghề hỗ trợ nông dân tỉnh Yên Bái gồm có khu vực: Nhà làm việc học tập, xưởng thực hành ký túc xá a) Nhà làm việc học tập: Gồm tầng - Tầng 1: + Phịng hội trường: Diện tích 180 m2 + Phịng giới thiệu việc làm: Diện tích 23,6 m2 + Phịng tạp vụ: Diện tích 23,6 m2 + Phịng làm việc: Diện tích 23,6 m2 + Phịng trưng bày sản phẩm: Diện tích 23,6 + phòng vệ sinh - Tầng 2: + Phòng học 1: Diện tích 58 m2 m2 + Phịng học 2: Diện tích 119 m2 + Phịng Giám đốc: Diện tích 23,6 m2 + Phịng tiếp khách: Diện tích 23,6 m2 + Phịng làm việc: Diện tích phịng 23,6 + phòng vệ sinh - Tầng 3: + Phòng học 1: Diện tích 58 m2 + Phịng học 2: Diện tích 119 + Phịng học 3: Diện tích 50 + Phịng học 4: Diện tích 50 + phịng vệ sinh - Tầng 4: + Phịng học 1: Diện tích 50 + Phịng học 2: Diện tích 50 m2 m2 m2 m2 m2 + Phịng học 3: Diện tích 88,9 + Phịng học 4: Diện tích 88,9 + phịng vệ sinh b) Xưởng thực hành: m2 m2 + Phòng thực hành: Diện tích 127 + Kho: Diện tích 27,7 + phòng vệ sinh c) Ký túc xá: Gồm tầng - Tầng 1: m2 m2 + Khu bếp: Diện tích 330 m2 m2 + Phịng ăn: Diện tích 21 + phịng KT + khu vệ sinh m2 m2 - Tầng tầng 3: Mỗi tầng có 14 phịng, diện tích phịng 21 1.4 Phạm vi nghiên cứu Nhu cầu sử dụng điện cơng trình đa dạng, cơng suất sử dụng điện luôn tăng theo phát triển kinh tế nhu cầu ngày cao người Để thiết lập hệ thống điện cho cơng trình địi hỏi phải nghiên cứu kỹ lưỡng vẽ kiến trúc, ý đồ người sử dụng, cơng cơng trình để tính tốn bố trí đủ cơng suất hệ thống cho cơng trình trang thiết bị sử dụng, trang thiết bị đóng cắt bảo vệ, chọn lựa bố trí dây cấp điện hợp lý, mỹ quan, an toàn, tránh thiếu hụt hay dư thừa lãng phí Căn vào mục đích yêu cầu thiết kế cấp điện cho cơng trình nêu trên, tiến hành bước thiết kế cấp điện cho công trình sau: - Tìm hiểu nhu cầu điện cơng trình - Xác định phụ tải tính tốn tòa nhà - Xây dựng phương án cung cấp điện + Thiết lập mặt cấp điện + Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện + Phương án cấp điện + Lựa chọn công suất máy phát điện - Tính tốn lựa chọn thiết bị điện: Chọn dây dẫn, dây cáp hệ thống cung cấp điện, chọn thiết bị chiếu sáng, chọn thiết bị đóng cắt - Hệ thống nối đất an tồn chống sét 1.5 Ý nghĩa đề tài Thiết kế hệ thống điện tòa nhà khâu quan trọng, bước trước bắt tay vào thực cho dự án Một hệ thống tốt, vận hành hợp lý, khoa học, bền vững, tiết kiệm cần phải có thiết kế Ngồi ra, phần kỹ thuật điện có liên hệ chặt chẽ với nội dung chuyên môn khác kết cấu, kiến trúc, nội thất… nên thiết kế quan trọng, để khớp nối tiến trình thi cơng cơng trình Cho nên thiết kế hệ thống điện tối ưu tiết kiệm thời gian tiền bạc tính tốn trước nhiều việc Việc làm tránh phát sinh cố, dễ gây ảnh hưởng tới yêu cầu kỹ thuật Bên cạnh đó, giúp chủ động công tác chuẩn bị vật tư q trình thi cơng Khi có thiết kế hệ thống điện ta tính tốn khái quát nội dung hệ thống kỹ thuật, từ nắm quy trình lực hệ thống điện Điều giúp cho người sử dụng dự trù tình đặc biệt để tránh xảy cố Và trường hợp không may, vận hành khơng bình thường, q tải hay xảy cố dễ biết nguyên nhân để sửa chữa, khắc phục Ngày nay, mà cơng trình từ nhỏ tới lớn đề cao tầm quan trọng phần điện tịa nhà việc thiết kế điện phù hợp, đại, khoa học tất yếu CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 2.1 Giới thiệu phương pháp tính phụ tải tính tốn Hiện có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn Những phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện, thường kết khơng thật xác Ngược lại, độ xác nâng cao phương pháp phức tạp Vì tùy theo giai đoạn thiết kế, yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp Sau số phương pháp thường dùng : Gồm có phương pháp xác định phụ tải tính tốn: - Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu - Xác định phụ tải tính tốn 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 công suất đặt, hệ số sử dụng hệ số đồng thời 2.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng 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 2.1.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán 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/m 2) 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 2.1.3 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị thành phẩm Công thức tính tốn : M.W0 T max Ptt = 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 2.1.4 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 địi hỏi phụ tải phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thực tế (Gồm có thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau) ( n ∑ Pđmi ) nhq = ni=1 ∑ ( Pđmi ) Cơng thức để tính nhq sau: 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: P m = đm max Pđm 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: nhq =  n   2∑ Pdmi ÷  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 ∑P P1 = Tính: n* = i =1 dmi n1 n P : tổng cơng suất thiết bị nhóm: n p = ∑ Pđmi i =1 Dựa vào n*, P* tra bảng xác định nhq* = f (n*,P*) Tính: nhq = nhq*.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 Pqd = 3.Pđmfa max + Thiết bị pha đấu vào điện áp dây: Pqd = Pđm 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 i =1 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 lặplại 2.1.5 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số hình dạng Cơng thức tính: Ptt = Khd.Ptb Qtt = Ptt.tgφ Stt =  Ptt + Q tt Trong đó: Khd: Hệ số hình dáng đồ thị phụ tải tra sổ tay T ∫P dt Ptb = T 10 = A T khc I cp = 0, 77.32 = 24, 64( A) > 21,17( A) = I tt (Thỏa mãn điều kiện) 2 Vậy chọn dây CU/PVC (2x6)mm + E4mm - Chọn dây dẫn từ tủ điện tầng đến phịng học:: Cơng suất tính tốn phịng học là: Dịng điện tính tốn phịng học: I tt = Ptt = 3,15(kW ) Ptt 3,15 = = 16,84( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Chọn dây CU/PVC (2x6)mm2 + E4mm2 (Bảng 52.2_TCVN 9207-2012) Dòng cho phép dây cáp 32A Kiểm tra theo điều kiện phát nóng, ta có : khc I cp = 0, 77.32 = 24, 64( A) > 5, 63( A) = I tt (Thỏa mãn điều kiện) 2 Vậy chọn dây CU/PVC (2x6)mm + E4mm - Chọn dây dẫn từ tủ điện tầng (tầng 4) đến phịng học:: Cơng suất tính tốn phịng học là: Dịng điện tính tốn phòng học: I tt = Ptt = 3,15(kW ) Ptt 3,15 = = 16,84( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Chọn dây CU/PVC (2x6)mm2 + E4mm2 (Bảng 52.2_TCVN 9207-2012) Dòng cho phép dây cáp 32A Kiểm tra theo điều kiện phát nóng, ta có : khc I cp = 0, 77.32 = 24, 64( A) > 16,84 A) = Itt (Thỏa mãn điều kiện) 2 Vậy chọn dât CU/PVC (2x6)mm + E4mm 3.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có điểm ưu tiên hẳn cầu chì khă làm việc chắn, tin cậy, an tồn, đóng cắt đồng thời ba pha khả tự động hóa cao, nên aptomat có gái đắt ngày dùng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp lưới điện ánh sáng sinh hoạt Aptomat chế tạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V… 41 Người ta chế tạo loại aptomat pha, hai pha, ba pha với số cực khác nhau: cực, hai cực, ba cực, bốn cực Ngồi người ta cịn chế tạo loại aptomat chống rò điện, aptomat chống rò tự động cắt mạch điện dịng rị có trị số 30mA, 100mA 300mA tùy loại Để lựa chọn aptomat thích hợp, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cần phối hợp với điều kiện liên quan điện áp điều kiện làm việc Điều kiện chọn aptomat: U dmATM > U dmmang I dmATM > I lv max khc I cp ≥ 1, 25.I dmA 1,5 Điều kiện kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: 3.3.1 Chọn aptomat cho ký túc xá a) Chọn aptomat cho tủ điện tổng ký túc xá Dịng điện tính tốn ký túc xá: I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 43, 3.0,38.0,85 = 77,5( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 100A Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,84.129 = 108,36 1, 25.I dmA 1, 25.100 = = 83,33 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) b) Chọn aptomat cho tủ điện tầng (tầng 3): Dịng điện tính tốn cho tầng (tầng 3): 42 Uđm 380V I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 24,36 3.0,38.0,85 = 43,54( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngơ Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 50A Uđm 380V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.68 = 52,36 1, 25.I dmA 1, 25.50 = = 41, 66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) c) Chọn aptomat cho tủ điện phòng quản lý: Dịng điện tính tốn nhà phịng quản lý: I tt = Ptt 2,88 = = 15, 4( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 40A Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.32 = 24,64 1, 25.I dmA 1, 25.40 = = 30, 06 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) d) Chọn aptomat cho bảng điện cấp cho phòng tầng tầng 3: 43 Uđm 220V Dịng điện tính tốn hai phòng nghỉ: I tt = Ptt 4,95 = = 26, 47( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 40A Uđm 220V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.43 = 33,11 1, 25.I dmA 1, 25.40 = = 32,33 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) 3.3.2 Chọn aptomat cho xưởng thực hành Dịng điện tính tốn nhà xưởng thực hành: I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 5, 48 3.0,38.0,85 = 9,8( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 40A Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,84.49 = 41,16 1, 25.I dmA 1, 25.40 = = 30, 06 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) 44 Uđm 380V 3.3.3 Chọn aptomat cho nhà làm việc học tập a) Chọn aptomat cho tủ điện tổng nhà làm việc học tập Dịng điện tính tốn nhà làm việc học tập: I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 30, 469 3.0,38.0,85 = 54, 46( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngơ Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 80A Uđm 380V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,84.107 = 89,88 1, 25.I dmA 1, 25.80 = = 66, 66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) b) Chọn aptomat cho tủ điện tầng Dịng điện tính tốn cho tầng 2: I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 13,552 3.0,38.0,85 = 24, 22( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngơ Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 40A Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.51 = 39, 27 1, 25.I dmA 1, 25.40 = = 33,33 1,5 1,5 45 Uđm 380V ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) c) Chọn aptomat cho tủ điện tầng (tầng 4) Dịng điện tính tốn cho tầng (tầng 4): I tt = Ptt 3.U cos ϕ = 10, 48 3.0,38.0,85 = 18, 73( A) Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại ABH 103a Số cực Iđm 40A Uđm 380V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.51 = 39, 27 1, 25.I dmA 1, 25.40 = = 33,33 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) d) Chọn aptomat cho phòng tiếp khách, phòng giới thiệu việc làm, phòng tạp vụ, phòng làm việc phịng trưng bày sản phẩm Dịng điện tính tốn: I tt = Ptt 2, 68 = = 14,33( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngơ Hồng Quang Chọn aptomat có thông số kỹ thuật sau: Loại Số cực Iđm Uđm ABH 103a 20A 220V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: 46 khc I cp = 0,77.32 = 24,64 1, 25.I dmA 1, 25.20 = = 16,66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) e) Chọn aptomat cho phịng hội trường Dịng điện tính tốn hội trường: I tt = Ptt 4, 05 = = 21, 65( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại Số cực Iđm Uđm ABH 103a 20A 220V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.32 = 24,64 1, 25.I dmA 1, 25.20 = = 16,66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) f) Chọn aptomat cho phịng Giám đốc Dịng điện tính tốn phịng Giám đốc: I tt = Ptt 4,52 = = 24,17( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại Số cực Iđm Uđm ABH 103a 20A 220V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: 47 khc I cp = 0,77.32 = 24,64 1, 25.I dmA 1, 25.20 = = 16,66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) g) Chọn aptomat cho phịng học Dịng điện tính tốn phịng học: I tt = Ptt 3,15 = = 16,84( A) U cos ϕ 0, 22.0,85 Tra bảng 3.1 trang 146 Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV – Ngô Hồng Quang Chọn aptomat có thơng số kỹ thuật sau: Loại Số cực Iđm Uđm ABH 103a 20A 220V Kiểm tra kết hợp bảo vệ dây dẫn: khc I cp = 0,77.32 = 24,64 1, 25.I dmA 1, 25.20 = = 16,66 1,5 1,5 ⇒ khc I cp > 1, 25.I dmA 1,5 (thỏa mãn điều kiện) 48 CHƯƠNG 4: CHỐNG SÉT VÀ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN 4.1 Hệ thống nối đất Hệ thống nối đất – tập hợp cực tiếp địa dây nối đất có nhiệm vụ truyền dẫn dòng điện xuống đất Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo 4.1.1 Mục đích việc nối đất Mục đích: Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an tồn 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 dịng 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 4.1.2 Nối đất bảo vệ Khi cách điện phận mang điện bị hư hỏng, bị chọc thủng, phần kim loại thiết bị điện hay máy móc khác thường trước khơng có điện mang hoàn toàn điện áp làm việc Khi chạm vào chúng, người bị tổn thương dịng điện gây nên Mục đích nối đất để đảm bảo an toàn cho người lúc chạm vào phận có mang điện áp Vì nối đất để giảm điện áp đất phận kim loại thiết bị điện đến trị số an toàn người Như nối đất chủ định nối điện phận thiết bị mang điện với hệ thống nối đất Hệ thống nối đất bao gồm nối đất dây dẫn để nối đất Ngoài nối đất để đảm bảo an tồn cho người cịn có loại nối đất với mục đích xác định chế độ làm việc thiết bị điện Loại nối đất gọi nối đất làm việc Ví dụ nối đất trung tính máy biến áp, máy phát điện, nối đất chống sét để bảo vệ chống điện áp, chống sét đánh trực tiếp… Nối đất riêng lẻ cho thiết bị điện không hợp lý nguy hiểm có chạm đất hai điểm tạo nên hiệu nguy hiểm phần nối đất thiết bị Vì cần thiết phải nối chung lại thành hệ thống nối đất (trừ thu lôi đứng riêng lẻ) 4.1.3 Tính tốn nối đất a) Phân tích hệ thống nối đất đại Để đảm bảo tản nhanh dịng 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 rị điện trở nối đất an toàn Ryc ≤ 4Ω 49 Điện cực nối đất sử dụng cọc thép góc L60x60x6 dài l = 2,5m, đóng ngập sâu xuống đất 0,7m, cọc nối với cách hàn vào thép 40x4mm độ sâu 0,8m, hai cọc gần phải đảm bảo khoảng cách a ≥ 2,5m tạo thành mạch vòng 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 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 - Mối nối hàn hóa nhiệt CADWELD mối nối phân tử nên không bị hỏng hay ăn mòn - Chịu dòng cố lặp lại, khơng địi hỏi kỹ đặc biệt để thực mối hàn hóa nhiệt CADWELD - Thiết bị nhẹ, khơng địi 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 50 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 b) Cách tính tốn hệ thống nối đất Bước 1: Xác định điện trở nối đất cọc: R1c = 0,366 2.l 4t + l   ρtt  log + log ÷ l d 4t − l   Trong đó: (1) ρtt - điện trở suất tính tốn đất, Ω.cm; ρtt = kmax.ρ (kmax = 1,5 hệ số mùa); d - đường kính ngồi cọc, m; l - chiều dài cọc, m; t - độ chôn sâu cọc, tính từ mặt đất tới điểm cọc, cm; t = h + ½.l Đối với thép góc có bề rộng cạnh b, đường kính ngồi đẳng trị tính: d = 0,95.b Thơng thường người ta dùng thép góc L60x60x6 dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng thiết bị nối đất Với tham số cọc trên, cơng thức (1) tính gần sau: R1c = 0,00298.ρ tt Bước 2: Xác định sơ số cọc: n= R1c ηc Ryc Trong đó: Rc - điện trở nối đất cọc, Ω η c - hệ số sử dụng cọc Ryc Ryc - điện trở nối đất yêu cầu, =4Ω Bước 3: Xác định điện trở nối: 51 0,366.ρ 2l Rt = log l bt Trong đó: ρ0 - điện trở suất đất độ sâu chôn (0,8m) l – chiều dài (chu vi) mạch vòng, cm b – bề rộng nối, b = 4cm t – chiều sâu chôn nối t = 0,8m = 80cm Bước 4: Điện trở nối đất n cọc: R Rc = 1c ηc n Bước 5: Điện trở hệ thống nối đất (Rnd = Rc // Rt) R R Rnd = c t Rc + Rt Ω So sánh Rnd với tiêu chuẩn Rnd < 4.1.4 Tính tốn hệ thống nối đất cho nhà ký túc xá, nhà làm việc học tập a) Tính tốn nối đất an tồn Dự định thiết kế hệ thống nối đất cho tòa nhà dùng cọc thép góc L60x60x6 mm 3và nối thép dẹt 40x4 mm2 - Lấy kmax = 1,5, điện trở nối đất cọc: R1c = 0, 00298.ρ tt = 0,00298.1,5.0, 4.10 = 17,88(Ω) - Xác định sơ số cọc: n= R1c 17,88 = = 5,6 ηc Ryc 0,8.4 cọc ≈ cọc ηc Trong tra sổ tay có = 0,8 - Xác định điện trở nối: Chu vi l = 2.(3 + 6) = 18 m Thép dẹt chôn độ sâu 0,8 m Tính điện trở nối đất độ cao phải nhân với hệ số Điện trở thép nối là: Rt = 0,366.0, 4.1,5.104.3 2.18002 log = 15,76(Ω) 1800 4.80 - Điện trở nối đất cọc là: 52 Rc = R1c 17,88 = = 3,7(Ω) ηc n 0,8.6 - Điện trở hệ thống nối đất là: Rnd = Rc Rt 3,7.15,76 = = < 4(Ω) Rc + Rt 3,7 + 15,76 (thỏa mãn yêu cầu) Vậy số cọc cần đóng cọc b) Tính tốn nối đất chống sét - Lấy kmax = 1,5, điện trở nối đất cọc: R1c = 0, 00298.ρ tt = 0,00298.1,5.0, 4.10 = 17,88(Ω) - Xác định sơ số cọc: n= R1c 17,88 = = 2, ηc Ryc 0,8.10 cọc ≈ cọc ηc Trong tra sổ tay có = 0,8 - Xác định điện trở nối: Ta có: l = 2.5 = 10 m Thép dẹt chôn độ sâu 0,8 m Tính điện trở nối đất độ cao phải nhân với hệ số Điện trở thép nối là: Rt = 0,366.0, 4.1,5.104.3 2.10002 log = 25(Ω) 1000 4.80 - Điện trở nối đất cọc là: Rc = R1c 17,34 = = 7, 2(Ω) ηc n 0,8.3 - Điện trở hệ thống nối đất là: Rnd = Rc Rt 7, 2.25 = = 5,6 < 10(Ω) Rc + Rt 7, + 25 (thỏa mãn yêu cầu) Vậy số cọc cần đóng cọc Mặt hệ thống nối đất an tồn cho nhà ký túc xá hình 5.1 Mặt hệ thống nối đất chống sét cho nhà ký túc xá hình 5.2 53 Mặt hệ thống nối đất an toàn cho nhà làm việc học tập hình 5.3 Mặt hệ thống nối đất chống sét cho nhà làm việc học tập hình 5.4 4.2 Chống sét 4.2.1 Hiện tượng sét Sét tượng phóng điện đám mây tích điện trái dấu mây đất cường độ điện trường đạt đến trị số cường độ phóng điện khơng khí Đặc điểm: - Khi bắt đầu phóng điện, Umây-mây Umây-đất gần triệu V, - Isét gần chục ngàn ampe đến hàng trăm ngàn ampe, - Imax = 200 kA - 300 kA - Năng lượng sét phóng điện lớn phá hoại cơng trình, thiết bị, nhà cửa, gây chết người súc vật, Để bảo vệ chống sét người ta sử dụng hệ thống chống sét cột thu lôi lưới chống sét 4.2.2 Hậu phóng điện sét Đối với nhà cửa gia súc: gây nguy hiểm bị sét đánh trực tiếp Nhiều sét khơng phóng trực tiếp gây nguy hiểm vì: dịng điện sét vào đất gây lên chênh lệch điện lớn vùng gần Nếu người gia súc đứng gần nơi bị sét đánh có điện áp bước lớn gây nguy hiểm tới thể người Đối với cơng trình cơng cộng, nhà cửa, cầu phà: + Dịng điện sét có nhiệt độ lớn, phóng vào vật dễ cháy, gây phát sinh cháy, đặc biệt kho nhiên liệu, vật dễ nổ + Làm hư hỏng độ bền học (cơng trình gỗ, tre nứa bị hư hỏng hoàn toàn, gạch đá bị thiệt hại đáng kể, bê tơng cốt thép thiệt hại gây giảm tuổi thọ) + Các đường dây tải điện không bị sét đánh gây sóng điện áp, truyền vào trạm phá hủy thiết bị trạm 54 + Gây điện áp cảm ứng lên vật dẫn (cảm ứng tĩnh điện, cảm ứng từ…) có phóng điện sét gần Điện áp lên đến hàng chục kV → nguy hiểm 4.2.3 Hệ thống chống sét cho tòa nhà Đối với nhà ký túc xá sử dụng kìm thu sét thép trịn đường kính 16mm dài 0,7m, đặt vị trí mái tịa nhà hình 5.2 Đối với nhà làm việc học tập sử dụng 16 kìm thu sét thép trịn D16 mm dài 0,7m, đặt vị trí mái tịa nhà hình 5.4 Sử dụng dây dẫn sét thép trịn đường kính 10mm để chạy dọc cạnh bờ tường mái để liên kết kìm thu sét với dây dẫn xuống để kết nối dây dẫn sét mái với hệ thống với hệ thống tiếp địa Căn theo bảng tra kích thước, chủng loại lựa chọn vật liệu làm dây dẫn, lựa chọn vật liệu làm kìm thu sét thép đặc có đường kính 16mm dây thép đặc đường kính 10mm làm dây liên kết chung cho toàn hệ thống, với giá thành chi phí hợp lý mà đảm bảo an tồn cho tồn cơng trình Các dây dẫn cố định chắn tường, điểm liên kết dây dẫn, liên kết với cọc tiếp địa mối hàn đảm bảo chắn, yêu cầu kĩ thuật Như tính tốn nối đất chống sét hệ thống tiếp địa sử dụng bao gồm cọc tiếp địa thép góc L60x60x6 mm 3, cọc dài 2,5m, đóng sâu 0,8m mặt đất, cọc nối với thép dẹt 40x4 mm Hệ thống nối đất liên kết với kim thu sét thông qua đường dây dẫn sét thép trịn đường kính 10mm 55 ... đặt tủ điện tổng tầng Từ tủ điện tổng cấp điện cho tủ: Tủ điện tầng 2, tủ điện tầng tủ điện tầng Từ tủ điện tầng cấp điện đến bảng điện cho phòng tầng Từ bảng điện cấp điện cho chiếu sáng, điều... chiếu sáng: - Chiếu sáng chung: Chiếu sáng tồn diện tích cần chiếu sáng cách bố trí ánh sáng đồng để tạo nên độ rọi đồng tồn diện tích cần chiếu sáng - Chiếu sáng riêng biệt hay cục bộ: Chiếu sáng... trình cao ốc nào, ngồi ánh sáng tự nhiên (ánh sáng ngồi trời) cịn phải dùng ánh sáng nhân tạo (do nguồn sáng tạo ra) 12 Phổ biến dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo chiếu sáng điện có ưu điểm sau: