Bài giảng Thiết kế điện công trình: Chương 4

Bài giảng Thiết kế điện công trình: Chương 4 trình bày các nội dung chính sau: Chống sét cho công trình, yêu cầu chống sét cho công trình, chống sét đánh thẳng, chống sét lan truyền, phạm vi chống sét, tính toán nối đất chống sét. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết của bài giảng.

Thiết Kế Điện Cơng Trình Chương : CHỐNG SÉT CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG I Khái niệm sét nơi dễ bị sét đánh 1.Khái niệm Sét tượng phóng tia lửa điện hai đám mây tích điện trái dấu chúng lại gần nhau, đám mây với nhà cửa, với cối quặng kim loại lòng đất,… Chớp tia lửa điện phóng có sét Sấm tiếng nổ lớn gây giã n nở đột ngột không khí vùng không khí xung quanh nơi sét đánh Cường độ dòng điện sét đánh lên tới 200.000A Nhiệt độ không khí rãnh sét lên tới 10.000 0C, sét đánh xuống đất xuyên thủng lớp đất nung cát chảy thành thủy tinh có dạng hình ống dài mà thường gọi lưỡi tầm sét 2.Những nơi dễ bị sét đánh - Vùng đồi núi cao - Vùng đất có mỏ kim loại, bờ sông, bờ suối,… Nóc nhọn tòa nhà, ống khói cao, ống thông gió, chòi, cột cờ,… II .Hệ thống chống sét Hệ thống chống sét có nhiệm vụ thu dòng điện sét đánh, dẫn phân tán dòng sét thu vào lòng Một hệ thống chống sét bao gồm phận sau: - Bộ phận thu sét: kim thu sét (dùng cho công trình có độ cao) lưới thu sét (dùng cho công trình có diện tích rộng) có nhiệm vụ thu dòng điện sét đánh - Bộ phận dẫn sét: có nhiệm vụ dẫn dòng điện sét thu xuống đất Bộ phận nối đất: có nhiệm vụ tản nhanh dòng điện sét thu vào lòng đất III.Phạm vị bảo vệ kim thu sét 1.Phạm vi bảo vệ kim thu sé  : phạm vi bảo vệ kim thu sét  : phạm vi bảo vệ tòa nhà h : chiều cao kim tính từ mặt đất đến đỉnh kim hx : chiều cao tòa nhà cần bảo vệ rx : bán kính vùng cần bảo vệ tương ứng chiều cao hx 79 Thiết Kế Điện Cơng Trình Biết hx h, tính rx : hx  1 ,5 (h − ,25 h x ), if h  rx =  0 ,75 (h − h ), if h x  x  h Biết hx rx , tính h:  rx   h=  rx   + ,9 h x h , if x  ,67 ,5 rx + ,75 h x h , if x  ,67 ,75 rx Ví dụ: Một đài nước cao 20m, đỉnh có lắp kim thu sét dài 2m Đài nước đặt bồn nước tròn có bán kính 3m Hỏi toàn đài nước có bị sét đánh không, không tính chọn lại chiều cao kim? Lời giải: =>  h = 20 m + m = 22 m =>   h x = 20 m r x = ,75 (h − h x ) = 0,75 (22 - 20 ) = 1,5 (m ) hx 20 =  h 22 80 Thiết Kế Điện Cơng Trình Do rx = 1,5m < 3m nên đài nước không an toàn có sét => tính chọn lại chiều cao kim: =>  h x = 20 m h 20 => x =  ,67  m rx  r x = r + ,75 h x h= x ,75 + 0,75.20 = = 24(m ) ,75 => Chiều cao kim thu sét: 24m – 20m = 4m 2.Phạm vi bảo vệ hai kim thu sét chiều cao  : kim thu sét chiều cao  : cung tròn giới hạn phạm vi bảo vệ  : tòa nhà cần bảo vệ  : vùng bảo vệ kim h : chiều cao kim tính từ mặt đất đến đỉnh kim hx : chiều cao tòa nhà cần bảo vệ rx : bán kính vùng cần bảo vệ tương ứng chiều cao hx a : khoảng cách kim h0 : chiều cao bảo vệ thấp nơi giao vùng bảo vệ kim bx : bề ngang nhỏ nơi giao vùng bảo vệ kim Tính h0 : h0 = h − h + ,25 a 81 Thiết Kế Điện Cơng Trình Tính chiều cao kim: h = ,571h0 + ,183 h02 + ,0357 a Tính rx biết hx h: hx  1 ,5 (h − ,25 h x ), if h  rx =  0 ,75 (h − h ), if h x  x  h Tính bx biết hx h0: hx  1 ,5 (h0 − ,25 h x ), if h   bx =  h 0 ,75 (h − h ), if x  x  h0 Tính h0 biết hx bx :  bx   h0 =   bx   + ,9 h x h , if x  ,67 ,5 bx + ,75 h x h , if x  ,67 ,75 bx Tính h biết hx rx :  rx   h=  rx   + ,9 h x h , if x  ,67 ,5 rx + ,75 h x h , if x  ,67 ,75 rx Ví dụ: Cho nhà hình vẽ, tính chiều cao kim thu sét Lời giải: kim thu sét bảo vệ nhà đồng thời thỏa điều kiện sau:  h0  11 m (1)  m  rx  ,25 (2 )  m () b x  3 82 Thiết Kế Điện Cơng Trình Xét điều kiện (1) : Chiều cao bảo vệ thấp h0 tối thiểu 11m, chọn h0 = 11m => h = ,571h0 + ,183 h02 + ,0357 a = 0,571.11 + 0,183.11 + ,0357.20 = 12,32(m ) Xét điều kiện (2) : Chiều cao toàn nhà (2 m + m = 11 m ) Trong mái nhà 2m, cần kim bảo vệ cho thân nhà cao 9m bảo vệ toàn tòa nhà, chọn chiều cao cần bảo vệ hx = 9m Bán kính vùng bảo vệ tương ứng chiều cao hx theo hình vẽ rx = 4,25m => => hx = = ,11  ,67 rx ,25 rx + ,9 h x ,5 4,25 + 1,9.9 = ,5 h= = 14,24 (m ) Xét điều kiện (3) : Bề ngang nhỏ nơi giao vùng bảo vệ kim tối thiểu phải 3m, choïn bx = 3m => => => hx = =  ,67 bx b x + ,75 h x ,75 + 0,75.9 = ,75 h0 = = 13(m ) h = ,571h0 + ,183 h02 + ,0357 a = 0,571.13 + 0,183.13 + ,0357.20 = 14,14 (m ) Để thỏa đồng thời điều kiện, chọn h = max = 14,24m => Chiều cao kim: ( ) 14 ,24 m − m + m = ,24 (m ) 83 Thiết Kế Điện Cơng Trình CHƯƠNG IV: HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CƠNG TRÌNH Bài 1: KHÁI QT VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CƠNG TRÌNH I Mục đích thiết kế cấp điện cơng trình: - Khi thiết lập hệ thống điện cho cơng trình địi hỏi phải nghiên cứu vẽ thiết kế kiến trúc, ý đồ người sử dụng, cơng cơng trình để tính tốn bố trí đủ cơng suất hệ thống cấp điện 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 dư thừa lãng phí II Yêu cầu: Chọn thiết bị điện hợp lý, thiết bị đóng cắt bảo vệ xác bố trí chỗ Xác định công suất sử dụng điện thiết bị điện Chọn lựa tiết diện dây dẫn điện bố trí dây hợp lý, rành mạch, an tồn, mỹ quan, dễ thay sửa chữa Lấy công suất phụ tải làm để chọn công suất tram hạ áp làm công suất nguồn Chọn vị trí bố trí nguồn hợp lý với phụ tải cơng cơng trình Chọn vị trí bố trí nguồn hợp lý, phù hợp mặt cung cấp điện, an toàn, mỹ quan, dễ dàng thay thế, sửa chữa, bảo trì, đảm bảo an tồn phịng chống cháy nổ III Cơ sở để thiết kế cấp điện cơng trình: Tồn vẽ kiến trúc cơng trình (mặt bằng, mặt cắt, mặt đứng) Bản vẽ vị trí điện áp trạm biến áp, đường dây hạ áp, trung áp cao áp gần cơng trình (có khả cấp điện cho cơng trình) u cầu cấp điện cho cơng trình Khả điện dự phòng 84 Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO CƠNG TRÌNH I Tìm hiểu nhu cầu điện cơng trình kiến trúc: - Tính phụ tải điện - Thiết lập vẽ mặt kiến trúc - Tính tốn lựa chọn loại đèn, bố trí đen theo yêu cầu chiếu sáng qui định nhu cầu người sử dụng cho phòng - Chọn xác định vị trí bố trí thiết bị đóng mở đèn - Chọn bố trí thiết bị điện sinh hoạt cố định (quạt trần, quạt hút gió, điều hịa khơng khí, máy đun nước nóng….) - Chọn bố trí ổ cấm điện (sử dụng thiết bị không cố định như: ti vi, tủ lạnh, bàn ủi, quạt bàn, quạt đứng thiết bị gia dụng khác) - Lập bảng liệt kê thiết bị điện phịng (đối với xí nghiệp sản xuất tính cho phân xưởng) - Tính tổng cơng suất đặt tất phụ tải (∑Pđ) - Tính tổng cơng suất tính tốn cho tồn cơng trình (∑Ptt) II Thiết lập mặt bố trí thiết bị điện cho cơng trình kiến trúc: - Vẽ mặt bố trí thiết bị điện chiếu sáng thiết bị điện sinh hoạt, bố trí dây dẫn điện từ nguồn đến thiết bị điện tiêu thụ cho phòng, tầng cơng trình mặt tổng thể cho chiếu sáng ngoại vi - Vẽ mặt bố trí thiết bị điện khác bao gồm mặt thiết bị điện sản xuất cho phân xưởng, cơng đoạn sản xuất xí nghiệp nhà máy III Chọn loại nguồn điện, điện áp, công suất vị trí đặt nguồn: - Căn tổng cơng suất tính tốn (∑Ptt) phụ tải để chọn cơng suất nguồn điện, loại nguồn điện, số pha, vị trí đặt nguồn điện - Căn điện áp lưới điện cung cấp điện áp thiết bị sử dụng điện để chọn điện áp cho nguồn điện (MBA) - Căn phương án cấp điện hợp lý (theo công năng, theo yêu cầu an toàn cung cấp điện) để xác định u cầu nguồn điện dự phịng (có cần nguồn điện dự phịng hay khơng, cần loại nguồn gì, khả đóng mở mạch tự động hay tay) IV Thiết lập sơ đồ cấp điện: - Vẽ sơ đồ cấp điện cho phòng, phân xưởng Các sơ đồ cần chi tiết đến phụ tải rõ công suất yêu cầu phụ tải, hướng cấp điện vị trí khả làm việc thiết bị đóng cắt bảo vệ nhánh mạch điện - Vẽ sơ đồ cấp điện tổng thể cho tồn cơng trình Trong sơ đồ thể nguồn điện, nguồn dự phòng, thiết bị đóng mở nguồn dự phịng, hướng cấp điện đến bảng điện phụ, bảng điện ánh sáng phòng, phân xưởng V Tính tốn tiết diện loại dây dẫn có sơ đồ điện: - Xác định tiết diện dây cấp điện - Chọn công suất, điện áp, dòng điện làm việc…., thiết bị đóng cắt bảo vệ mạch theo sơ đồ cấp điện 85 Thiết Kế Điện Cơng Trình ❖ Tóm tắt: ▪ Các bước tính tốn, lựa chọn, thiết kế cung cấp điện cơng trình: - Bước 1: Tìm hiểu nhu cầu điện cơng trình kiến trúc o Tính phụ tải điện - - o Chọn mặt kiến trúc hộ chung cư Bước 2: Tính tốn, lựa chọn loại đèn, bố trí đèn theo yêu cầu chiếu sáng qui định nhu cầu người sử dụng Bước 3: Chọn bố trí thiết bị điện sinh hoạt cố định (quạt trần, máy lạnh, máy nước nóng…) Bước 4: Chọn bố trí ổ cắm điện (sử dụng cho thiết bị không cố định) o Phịng khách: bố trí ÷ ổ cắm cách sàn 0,3(m) Với: S ≥ 24 (m2) ⟹ Chọn số ổ cắm > (cái) S ≤ 12 (m ) ⟹ Chọn số ổ cắm = (cái) 2 12(m )≤ S < 24(m ) ⟹ Chọn số ổ cắm = ÷ (cái) o Phịng ngủ: bố trí ổ cắm o Phịng ăn: bố trí ổ cắm điện o Bếp: bố trí tường bếp, cách mặt bếp 0,2(m) ÷ 0,3(m), ổ cắm pha cực (mỗi ổ cắm điện) Bước 5: Tính công suất điện chiếu sáng công suất điện sinh hoạt ∑Ptt = Kc Pnhóm hộ ∑𝑷𝒕𝒕 ∑Ptt = Kc (Pcs + Psh) ⟹ Stt = 𝒄𝒐𝒔𝝋 ⟹ chọn nguồn cung cấp(MBA);chọn nguồn dự phòng (MPĐ) - - Bước 6: Thiết lập sơ đồ cấp điện (đi dây điện) Bươc 7: Tính chọn tiết diện dây dẫn thiết bị đóng cắt bảo vệ mạch điện o Tính tiết diện dây nhánh thiết bị điện pha (chỉ tính theo điều kiện phát nóng dây bố trí hộ ngắn) o Tính tiết diện dây cho máy lạnh, máy nước nóng o Tính tiết diện dây Bước 8: Tính chọn thiết bị đóng cắt, bảo vệ mạch điện o Chọn CB đặt phòng hộ o Chọn CB cho máy lạnh, máy nước nóng, máy bơm nước Tính ICB Máy lạnh = IML 𝑲𝒕 𝜶 o Chọn CB tổng ❖ Note: Đối với hộ gia đình ta tính tương đối số lượng đèn máy lạnh theo công thức sau 1) Cơng thức tính số lượng bóng đèn: Đọ rọi = 𝑷đè𝒏 (𝑾) 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒉ô𝒏𝒈 đè𝒏 ( 𝒍𝒎 ) 𝒎 𝒔ố 𝒍ượ𝒏𝒈 đè𝒏 𝒔ử 𝒅ụ𝒏𝒈 ⟹ 𝑫𝒊ệ𝒏 𝒕í𝒄𝒉 𝒄ầ𝒏 𝒄𝒉𝒊ế𝒖 𝒔á𝒏𝒈 (𝒎𝟐) 𝑫𝒊ệ𝒏 𝒕í𝒄𝒉 𝒄ầ𝒏 𝒄𝒉𝒊ế𝒖 𝒔á𝒏𝒈(𝒎𝟐) Độ 𝒓ọ𝒊 Số lượng đèn cần dùng = 𝒍𝒎 ) 𝒎 𝑪ô𝒏𝒈 𝒔𝒖ấ𝒕 đè𝒏 (𝑾) 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒉ô𝒏𝒈 đè𝒏 ( 86 Thiết Kế Điện Cơng Trình ▪ o o o o o o Với: Quang thông đèn hiệu phát sáng 1(W) đèn nhà cung cấp công bố quang hiệu (Quang thông(lm/w) = Hiệu suất chiếu sáng (lm/w)) Đối với hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn Led hộ gia đình: Phịng khách: E (lux) = 250 ÷ 300 Phịng ngủ: E (lux) = 100 ÷ 200 Phịng bếp: E (lux) = 200 ÷ 300 Phịng WC: E (lux) = 150 180 ÷ 200 Sân: E (lux) = 100 Phòng học: E (lux) = 600 Số lượng đèn cần dùng = 𝑫𝒊ệ𝒏 𝒕í𝒄𝒉 𝒄ầ𝒏 𝒄𝒉𝒊ế𝒖 𝒔á𝒏𝒈(𝒎𝟐) Độ 𝒓ọ𝒊 𝒍𝒎 ) 𝒎 𝑪ô𝒏𝒈 𝒔𝒖ấ𝒕 đè𝒏 (𝑾) 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒈 𝒕𝒉ô𝒏𝒈 đè𝒏 ( Quang thông(lm/w) = Hiệu suất chiếu sáng (lm/w) Nếu: - Tính chiếu sáng cho hộ gia đình, văn phòng làm việc ta chọn Hiệu suất chiếu sáng = 70 ÷ 90 (lm/w) - Tính chiếu sáng cho nhà xưởng (đèn cơng nghiệp), chiếu sáng ngồi trời, sàn thể thao, nơi cần độ sáng cao Hiệu suất chiếu sáng = 100 ÷ 110 (lm/w) - Đối với đèn Led có Pđ = 5(w); hiệu suất chiếu sáng = 70 ÷ 90 (lm/w) - Đối với đèn Led có Pđ = 18(w); hiệu suất chiếu sáng = 100 (lm/w) - Đối với đèn Led có Pđ = 20(w); hiệu suất chiếu sáng = 100 ÷ 110 (lm/w) 2) Cơng thức tính máy lạnh: 𝟐𝟎𝟎 Cơng suất điện máy lạnh (Hp) = V 𝟗𝟎𝟎𝟎 (m3) ≈ 200(BTU) (Hp) ≈ 9000(BTU/h) Với: V (m3): thể tích máy lạnh V(m3) = D(m) R(m) C(m) D(m): chiều dài máy lạnh R(m): chiều rộng máy lạnh C(m): chiều cao máy lạnh Bài tập: Cho hộ loại có phịng sau: phòng khách, phòng ngủ, bếp, WC Với: - Điều kiện nhiệt độ môi trường 37oC, ρtr = 0,7; ρt = 0,5 - Kích thước: Chiều cao phòng H = (m) Phòng khách: D = 4,6 (m); R = 3,6 (m) Phòng ngủ: D = 3,6 (m); R = 3,6 (m) Phòng bếp D = (m); R = 2,8 (m) a) Tính lựa chọn đèn, bố trí đèn theo yêu cầu chiếu sáng sử dụng đèn 87 Thiết Kế Điện Cơng Trình b) c) d) e) Led 18(w) – 220 (V), bố trí ổ cắm điện Tính cơng suất phụ tải điện chiếu sáng, cơng suất điện sinh hoạt Tính chọn tiết diện dây dẫn đến đèn, ổ cắm, máy lạnh, máy nước nóng, máy hút mùi, quạt hút gió, đèn trang trí Vẽ sơ đồ điện nguyên lý Tính chọn CB sơ đồ sa cho đảm bảo tính chọn lọc 88 ... ,0357.20 = 14, 14 (m ) Để thỏa đồng thời điều kiện, chọn h = max = 14, 24m => Chiều cao kim: ( ) 14 , 24 m − m + m = , 24 (m ) 83 Thiết Kế Điện Cơng Trình CHƯƠNG IV: HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CƠNG... cấp điện cho cơng trình Khả điện dự phịng 84 Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO CƠNG TRÌNH I Tìm hiểu nhu cầu điện cơng trình kiến trúc: - Tính phụ tải điện - Thiết. .. CƠNG TRÌNH Bài 1: KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CƠNG TRÌNH I Mục đích thiết kế cấp điện cơng trình: - Khi thiết lập hệ thống điện cho cơng trình địi hỏi phải nghiên cứu vẽ thiết kế kiến trúc,