Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà ở chung cư và liền kề bộ công an tại xã nghi phú, thành phố vinh

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU NHÀ Ở CHUNG CƢ VÀ LIỀN KỀ BỘ CÔNG AN TẠI XÃ NGHI PHÚ, THÀNH PHỐ VINH Giảng viên hƣớng dẫn : Trần Đình Dũng Sinh viên thực : Lê Bá Ngọc Anh MSSV : 135D5103010082 Lớp : 54K2 - CNKT Điện, Điện tử Vinh, tháng năm 2018 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hƣớng dẫn) Giảng viên đánh giá: Trần Đình Dũng Họ tên Sinh viên: Lê Bá Ngọc Anh MSSV: 135D5103010082 Tên đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà chung cƣ liền kề công an xã Nghi Phú, TP Vinh Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) nhƣ phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nƣớc/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thƣc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt đƣợc Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phƣơng pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết đƣợc trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết đƣợc phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt đƣợc mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hƣớng giải thực tƣơng lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chƣơng logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc đánh số thứ tự đƣợc giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chƣơng kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) 10a Có báo khoa học đƣợc đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Đƣợc báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải 10b trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2018 Ngƣời nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: TS Nguyễn Tiến Dũng Họ tên Sinh viên: Lê Bá Ngọc Anh MSSV: 135D5103010082 Tên đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà chung cƣ liền kề công an xã Nghi Phú, TP Vinh Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) nhƣ phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nƣớc/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thƣc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt đƣợc 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phƣơng pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết đƣợc trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết đƣợc phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt đƣợc mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hƣớng giải thực tƣơng lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chƣơng logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc đánh số thứ tự đƣợc giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chƣơng kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) 10a Có báo khoa học đƣợc đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Đƣợc báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải 10b trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành 10c Không có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2018 Ngƣời nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế nƣớc ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân đƣợc nâng cao nhanh chóng Cơng nghiệp điện lực giữ vai trị quan trọng công xây dựng đất nƣớc Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trƣởng không ngừng Một lực lƣợng đông đảo cán kỹ thuật ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt cơng trình cấp điện Việc trang bị kiến thức hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ngƣời, cung cấp điện cho thiết bị khu vực kinh tế, khu chế xuất, xí nghiệp cần thiết Thiết kế hệ thống cung cấp điện việc làm khó Một cơng trình điện dù nhỏ yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt chuyên ngành hẹp (cung cấp điện, thiết bị điện, kỹ thuật cao áp, an toàn, ) Ngoài ra, ngƣời thiết kế cịn phải có hiểu biết định xã hội, môi trƣờng, đối tƣợng cấp điện Công trình thiết kế q dƣ thừa gây lãng phí ngun vật liệu Cơng trình thiết kế sai (hoặc thiếu hiểu biết, lợi nhuận) gây hậu khôn lƣờng: gây cố điện, gây cháy nổ làm thiệt hại đến tính mạng tài sản ngƣời dân Từ thực tiễn em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu nhà chung cư liền kề công an xã Nghi Phú, TP Vinh”, với hƣớng dẫn Thầy Trần Đình Dũng Tuy nhiên, kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều nên trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Em cảm ơn, ghi nhận ý kiến góp ý tất thầy cô giáo em chân thành cảm ơn thầy giáo Thầy Trần Đình Dũng hƣớng dẫn em hoàn thành đề tài TP Vinh, ngày … tháng … năm 2018 Sinh viên thực i MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i MỤC LỤC ii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa đề tài CHƢƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA TỊA NHÀ 2.1 Tính tốn phụ tải động lực 2.1.1 Hệ thống thang máy 2.1.2 Hệ thống bơm nƣớc 2.1.3 Hệ thống điều hồ khơng khí thơng gió 2.2 Tính tốn phụ tải chiếu sáng 2.2.1 Phƣơng pháp tính toán chiếu sáng 2.2.2 Tính tốn chiếu sáng chung 12 2.3 Tính tốn phụ tải tầng 13 2.3.1 Phụ tải tính tốn tầng 13 2.3.2 Phụ tải tính tốn tầng 17 2.3.3 Phụ tải tính tốn tầng 3÷16 27 2.4 Phụ tải tòa nhà 27 2.5 Phân loại phụ tải 28 CHƢƠNG XÂY DỰNG PHƢƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 30 3.1 Chọn vị trí đặt trạm biến áp 30 3.2 Các phƣơng án cấp điện 31 3.2.1 Phƣơng án chọn máy biến áp 31 3.2.2 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu 33 3.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện 36 3.3.1 Thiết lập mặt cấp điện cho hộ 36 3.3.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện 37 3.3.3 Đi dây nhà 37 3.4 Sơ đồ mặt cấp điện hộ 39 ii 3.5 Tính tốn bù cơng suất phản kháng 39 CHƢƠNG TÍNH CHỌN VÀ KIỂM TRA DÂY DẪN, THIẾT BỊ ĐIỆN 41 4.1 Phƣơng pháp chọn dây dẫn, dây cáp hệ thống cung cấp điện 41 4.2 Chọn dẫn từ MBA đến tủ phân phối hạ áp 41 4.3 Chọn cáp từ tủ phân phối tung tâm tới tủ phân phối tầng 42 4.4 Chọn cáp cho mạch điện thang máy 43 4.5 Chọn tiết diện dây dẫn đến phòng máy bơm 43 4.6 Chọn tiết diện dây dẫn từ bảng điện hộ đến thiết bị điện pha 44 4.7 Chọn tiết diện dây dẫn từ tủ điện tầng đến hộ (bảng điện chính) 44 4.8 Tính tốn lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ 46 4.8.1 Chọn máy cắt MBA 47 4.8.2 Chọn Aptomat cho mạch thang máy 47 4.8.3 Chọn Aptomat cho mạch trạm bơm 47 4.8.4 Chọn Aptomat cho mạch sinh hoạt 47 4.8.5 Chọn Aptomat cho mạch chiếu sáng chung 48 4.8.6 Chọn Aptomat cho mạch tầng 48 CHƢƠNG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 50 5.1 Nối đất 50 5.1.1 Mục đích, ý nghĩa việc nối đất 50 5.1.2 Nối đất bảo vệ 50 5.1.3 Tính tốn nối đất 51 5.2 Chống sét 53 5.2.1 Hiện tƣợng sét 53 5.2.2 Hậu phóng điện sét 54 5.2.3 Tính tốn chống sét 55 CHƢƠNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ ĐIỆN CHO TỊA NHÀ VÀ DỰ TỐN ĐIỆN 59 6.1 Thống kê thiết bị điện tầng tầng 59 6.2 Thống kê thiết bị điện 14 tầng điển hình (3-16): 61 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iii CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ 1.1 Đặt vấn đề Trong đô thị lớn, có tốc độ thị hố cao, dân số ngày tăng nhanh, cơng trình giao thơng địi hỏi ngày mở rộng diện tích đất thị ngày bị thu hẹp Vì việc phát triển nhà chung cƣ cao tầng khuynh hƣớng tất yếu để giải gánh nặng nhà cho ngƣời dân Đặc điểm cung cấp điện cho nhà cao tầng lắp đặt không gian chật hẹp, mật độ phụ tải cao, yêu cầu cao độ tin cậy, an toàn mỹ thuật Hệ thống cấp điện nhà cao tầng có đặc điểm sau: - Phụ tải phong phú đa dạng; - Mật độ phụ tải tƣơng đối cao; - Lắp đặt khơng gian chật hẹp; - Có hệ thống cấp nguồn dự phịng nhƣ 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 ngƣời sử dụng thiết bị; Đối với tòa nhà cao tầng trình thiết kế cấp điện định hƣớng tuân theo yêu cầu đặc điểm Thiết kế cấp điện cho tòa nhà chung cƣ cao tầng công việc phức tạp, để đảm bảo đủ yêu cầu số lƣợng, chất lƣợng điện nhƣ vấn đề liên quan khác, ngƣời kỹ sƣ thiết kế phải đƣợc 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 ngƣời ngày phong phú, đa dạng đại dẫn đến nhu cầu sử dụng lƣợng điện ngày lớn Chất lƣợng điện đƣợc đánh giá thông qua hai tiêu tần số điện áp Nhiệm vụ ngƣời thiết kế tính tốn đảm bảo chất lƣợng điện áp cho thiết bị dùng điện, ảnh hƣởng trực tiếp đến việc vận hành tuổi thọ thiết bị b) Độ tin cậy cấp điện cao Là tòa nhà chung cƣ phục vụ cho nhu cầu ăn sinh hoạt hộ dân, mật độ dân số tịa nhà cao Nếu xảy tình trạng điện gây lộn xộn, trật tự, vệ sinh, ảnh đến sinh hoạt hộ dân tịa nhà 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 ngƣời vận hành, ngƣời sử dụng bảo vệ cho thiết bị điện Vì vậy, phải chọn sơ đồ, cách dây phải rõ ràng để tránh trƣờng 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 phải nắm đƣợc quy định an tồn điện, hiểu rõ mơi trƣờng đặc điểm cấp điện, phải có dẫn, cảnh báo nơi nguy hiểm cao để nâng cao ý thức ngƣời sử dụng d) Đảm bảo phù hợp kinh tế Khi thiết kế thƣờng đƣa nhiều phƣơng án lựa chọn để giải vấn đề nhƣ dẫn điện đƣờng dây khơng hay cáp ngầm, có nên đặt máy phát dự phịng khơng, phƣơng án có ƣu nhƣợc 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 phƣơng án cấp điện gồm đại lƣợng chính: vốn đầu tƣ ban đầu chi phí vận hành Ngồi u cầu trên, tùy theo điều kiện cụ thể tòa nhà nhƣ điều kiện khí hậu tự nhiên, vị trí địa lý, mục đích sử dụng, ngƣời thiết kế cần ý đến: tính thẩm mỹ, tính đại, dễ sử dụng, dễ phát triển tƣơng lai 1.2 Mục đích đề tài Mục đích ngƣời thực đề tài tiến hành nghiên cứu là: Trƣớc tiên với thân ngƣời thực đề tài, hội tốt để tự kiểm tra lại kiến thức mình, đồng thời có hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận I tt  Ptt 57, 736   178, 73( A) U dm cos tb 0,38.0,85 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 nhƣ sau: Loại Số cực Iđm Uđm ABH 103a 200 380 49 CHƢƠNG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 5.1 Nối đất 5.1.1 Mục đích, ý nghĩa việc nối đất Mục đích: Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho ngƣời ngƣời 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 tƣợng 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 lƣợng dịng điện qua ngƣời (nói cách khác giảm điện áp vỏ thiết bị) đến trị số an toàn ngƣời chạm vào vỏ thiết bị bị chạm vỏ 5.1.2 Nối đất bảo vệ Khi cách điện phận mang điện bị hƣ hỏng, bị chọc thủng, phần kim loại thiết bị điện hay máy móc khác thƣờng trƣớc khơng có điện mang hồn tồn điện áp làm việc Khi chạm vào chúng, ngƣời bị tổn thƣơng dịng điện gây nên Mục đích nối đất để đảm bảo an toàn cho ngƣời 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 ngƣời Nhƣ 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 ngƣời 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 nhƣ 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 lơi đứng riêng lẻ) 50 5.1.3 Tính tốn nối đất Nhƣ biết điện trở nối đất cho phép trạm điện có cơng suất > 100 kVA Rtđ = 4Ω, điện trở suất vùng đất đo điều kiện độ ẩm trung bình kcọc = 1,5 P0 = 0,75.104 Ωcm (với nối ngang knga = 2) Do khơng có hệ thống tiếp địa tự nhiên nên điện trở hệ thống tiếp địa nhân tạo Để nối đất cho trạm biến áp, ta sử dụng điện cực nối đất chôn trực tiếp đất, dây nối đất dùng để nối liền phận đƣợc nối đất với điện cực nối đất Cụ thể ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm cọc nối đất làm thép mạ đồng 18, dài 2,5 m chôn sâu 0,8 m Các cọc chôn cách m đƣợc nối với đồng nối 25x3 mm tạo thành mạch tia nối đất Các nối đƣợc chôn sâu 0,8m Theo số liệu địa chất ta lấy điện trở xuất đất khu vực xây dựng trạm biến áp ρđat= 60 (Ω/m) a) Xác định điện trở nối đất cọc Ta có điện trở tiếp xúc cọc tiếp địa đƣợc xác định theo biểu thức: Rcoc  Với kcoc P0  2l 4htb  l   ln  ln  2 l  d 4htb  l  l: chiều dài cọc d: đƣờng kính cọc, d = 18.10-3 (m) Chiều sâu trung bình cọc: htb  h  l 250  80   205cm 2 Điện trở nối đất bằng: Rcoc 1,5.0, 75.104 2.250 4.205  250  (ln  ln )  70,35() 2.3,14.250 0,18 4.205  250 Số lƣợng cọc cần thiết là: n Rcoc 70,35   17,59 c Rtd Ta chọn n = 18 cọc Vậy ta chọn số cọc n = 18 (cọc) Số cọc đƣợc đóng dọc phía trƣớc theo chiều dài khu nhà nhƣ hình vẽ: 51 L = 18x4 = 72 (m) b) Xác định điện trở nối Ta có:  kmt k l Rt  ln 2 l h.d Trong đó: l chiều dài d đƣờng kính cọc d = 0,5.b = 0,5.40.10-3 =0,02(m) kmt hệ số mùa thanh, tra bảng 2,1 hƣớng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp tác giả Nguyễn Minh Chƣớc có km t =1,6 k hệ số hình dáng, k =1 Điện trở nối đất thanh: 60.1, 2.652 Rt  ln  3, 045() 2 65 0,8.0, 25 Tra bảng ta có hệ số sử dụng ηt = 0,45 c) Xác định điện trở hệ thống nối đất Điện trở toàn số cọc: Rcoc  4.R 't 4.6, 76   9, 797() ' Rt  6, 76  Số cọc thực tế cần phải đóng: n Rcoc 31,8   5, 41 c Rtd 0, 6.9, 79 Vậy ta chọn số cọc thực tế N = (cọc) Kiểm tra lại: Rht  R1c Rt 31,8.6, 76   2, 686()