Đồ án cung cấp điện cho nhà C6( Thư Viện ) trường ĐH Hàng Hải Việt Nam 20212022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỌC PHẦN CUNG CẤP ĐIỆN MÃ HỌC PHẦN 13352 Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho toàn nhà C6 trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Giảng viên Phạm Thị Hồng Anh Nhóm N02 Gồm Vũ Trung Hiếu 83153 Trần Đắc Quân 84548 Nguyễn Doãn Tiến Tài 84718 Nguyễn Phi Hùng 83275 HẢI PHÒNG – 2022 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN 5 1 1 Xác định phụ tải tính toán tầng 1 7 1 2 Xác định phụ tải tính toán tầng 2 8.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: CUNG CẤP ĐIỆN

MÃ HỌC PHẦN: 13352

Đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho toàn nhà C6 trường Đại học Hàng

Hải Việt Nam

Giảng viên : Phạm Thị Hồng AnhNhóm N02

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN 5

1.1 Xác định phụ tải tính toán tầng 1 7

1.2 Xác định phụ tải tính toán tầng 2 8

1.3 Xác định phụ tải tính toán tầng 3 9

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CUNG CẤP ĐIỆN 10

2.1 Lựa chọn trạm biến áp và xác định vị trí trạm biến áp của khu nhà 10

2.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 10

2.3 Lựa chọn dây dẫn từ trạm biến áp về tủ điện tổng của tòa nhà 10

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VỀ ĐIỆN 12

3.1 Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp 12

3.1.1 Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng 12

3.1.2 Lựa chọn dây dẫn tầng 1 14

3.1.3 Lựa chọn dây dẫn tầng 2 15

3.1.4 Lựa chọn dây dẫn tầng 3 19

3.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp 21

3.2.1 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ trạm biến áp về tủ điện tổng 21

3.2.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng 22

3.2.3 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 1 23

3.2.4 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 2 24

3.2.5 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 3 26

3.3 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ 28

3.3.1 Tính toán ngắn mạch 28

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 32

4.1 Tính toán chống sét 32

4.1.1 Khái niệm về sét 32

4.1.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 32

4.1.3 Bảo vệ dùng kim thu lôi 32

4.1.4 Lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp 35

4.2 Tính toán nối đất 36

4.2.1 Tính toán nối đất chống sét 36

4.2.2 Tính toán nối đất an toàn và làm việc 37

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

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 C6”, 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!

Hải phòng, ngày 9 tháng 5 năm 2022 Nhóm sinh viên thực hiện

Vũ Trung HiếuTrần Đắc QuânNguyễn Doãn Tiến TàiNguyễn Phi Hùng

Đề tài : “Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà C6 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 dữliệu kỹ càng, tỉ mỉ thì kết quả của quá trình thiết kế được đảm bảo Nếu thu thập

số liệu ban đầu không chính xác thì quá trình thi công phải chỉnh lại nhiều lần

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI ĐIỆN Đặt vấn đề

Phụ tải tính toán:

Là loại phụ tải giả thiết lâu ngày không đổi về mặt biến đổi nhiệt Nó làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.

P1cosφφ1+P2cosφφ2+…+P n cosφφ n

Với cosφ tb=∑cosφ i P đ mi

∑P đ mi

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 C6

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

1.1 Xác định phụ tải tính toán tầng 1

Bảng 1.2: Số liệu phụ tải của các phòng tầng 1

Tầng 1

Phòng

Các thiết bị

Đèn tuý p

Đè n trò n

Điề u hòa

Má y tính

Quạt treo tườn g

Má y giặt

Máy in loại to

P tt (kW)

(P tt = P 0,8)

Điều hòa

Máy tính

Quạt trần

Quạt treo tườn g

Tầng 3

Phòng

Các thiết bị

Đèn tuý p

Đèn tròn

Điều hòa

Máy tính

Quạt treo tườn g

Quạt trần P tt (kW)

Qtt=91,617 x 0.48 = 43,976(KVAR)

Stt=√P tt2

+Q tt2 =√91,6172+ 43,9762 = 101,624 (KVA)

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Lựa chọn trạm biến áp và xác định vị trí trạm biến áp của khu nhà

Hình 2.1: Vị trí trạm biến áp nhà C6 2.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

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

Lựa chọn dây dẫn:

- Loại dây : dây cáp đồng ( x0 = 0,07 Ω/km)

- Điện dẫn suất của đồng : γ Cu = 0,053 ( km

Ω mm2 )

- Có ∆ U '' = x o Q l

U đm = 0,07.0,1.43,9760.4 = 0,77 (V)

Hình 2.2: Sơ đồ dây dẫn từ trạm biến áp về tủ điện tổng của toà nhà

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.

x0∑q i L i Udm

∆ U '

=∆ U cp−∆ U ' '=5 %Uđm−∆ U ' '

B3: Tính Ftt= ∑ P i l i

γ Udm ∆ U '

B4: Tra bảng từ 2.33, lựa chọn tiết diện dây thỏa mãn F tiêuchuẩn ≥ F tt

Tra tiếp bảng tương ứng với tiết diện vừa lựa chọn tìm r0, x0 sau đó tính lại ∆ U

B5: So sánh ∆ U với ∆ U cp Nếu ∆ U >∆ U cp thì phải chọn lại F (tăng F)

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

Tính tiết diện dây

Hình 3.2: Sơ đồ dây dẫn từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng

Ta chia tầng 1 thành 2 nửa sơ đồ nguyên lí như hình dưới:

Hình 3.3: Sơ đồ phụ tải của tầng 1

Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm}

Tra bảng 2-36/645 tài liệu[1]

Ta chọn dây đồng có tiết diện 10 mm2 có ro = 2 (Ω/Km) và xo = 0,07(Ω/

 Nhánh từ P.201 đến Kho 1

Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053 Km

Ω mm2 và Udm=400VTính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm}

Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]

Ta chọn dây đồng có tiết diện 4 mm2 có ro = 5 (Ω/Km) và xo =

 Nhận thấy công suất tầng 2 là lớn nhất nên chọn thiết diện dây dẫn tầng 2 có thiết diện 10mm 2 sẽ là thiết diện dây dẫn cho các tầng còn lại

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 3.6: Sơ đồ dây dẫn từ trạm biến áp về tủ điện tổng của toà nhà

Tra bảng 2.36/645, tài liệu [1], có dây dẫn đồng thiết diện 25 mm2 đặttrong cáp có r0=0,8 (Ω/km); x0= 0,07 (Ω/km)

- Tính tổn hao công suất tác dụng

 Tổn hao công suất

- Tính tổn hao công suất tác dụng

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

 Tổn hao công suất

- Tính tổn hao công suất tác dụng

Suy ra ∆ U %= ∆ U

U đm=

8,73

 Tổn hao công suất

- Tính tổn hao công suất tác dụng

 Tổn hao công suất

- Tính tổn hao công suất tác dụng

∆ P= P tti

2

+Q tti2

U đm2 R i

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

Trạm biến áp có dung lượng 400 KVA ta có

Điện trở và điện kháng của đường dây:

Ta có đường dây đến máy biến áp có tiết diện là F = 25mm2 có vỏ bọc,

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

k1 k2 I cp ≥ I lv max

Trong đó:

 k1 = 0,95 với thanh cái đặt nằm ngang

 k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường là 25°C, nhiệt độ lớn nhất cho phép của thanh cái là 70°

C, nhiệt độ môi trường xung quanh là +30°C, tra bảng 2-57 trang 655 tài liệu [1] ta xác định được hệ số k2 = 0,94

 I cp là dòng điện làm việc cho phép của thanh dẫn

 I lv max là dòng điện làm việc lớn nhất

b) Lựa chọn thanh cái trong tủ tầng (FC)

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

k1 k2 I cp ≥ I lv max

Trong đó:

 k1 = 0,95 với thanh cái đặt nằm ngang

 k2 : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường là 25°C, nhiệt độ lớn nhất cho phép của thanh cái là 70°

C, nhiệt độ môi trường xung quanh là +30°C, tra bảng 2-57 trang 655 tài liệu [1] ta xác định được hệ số k2 = 0,94

 I cp là dòng điện làm việc cho phép của thanh dẫn

 I lv max là dòng điện làm việc lớn nhất

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT

 Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ : Áp dụng đối với các công trình có độ cao trên 20 (m) và các công trình quan trọng, dễ cháy nổ Theo nguyên tắc này thì toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi bảo

vệ của các cột thu sét

Như vậy, đối với tòa nhà C6 có chiều cao 18m mái bằng ta sử dụng phương pháp bảo vệ trọng tâm ta đặt thu lôi 4 góc tòa nhà , sử dụng kim thu lôi kết hợp với hệ thống nối đất

4.1.3 Bảo vệ dùng kim thu lôi

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

là những hình tròn, ở độ cao hx có bán kính Rx

Hình 4.7: Kim thu lôi

Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ của kim thu lôi:

- Ở độ cao hx < 23 h Rx = 1,5h ( 1- 0,8 h hx )

- Ở độ cao hx > Rx =0.75 h( 1 - hx h )

Bán kính bảo vệ của kim ở độ cao hx:

- Rx = 1,6ha.P/ ( 1 + hx h )

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

ha chiều cao hiệu dụng cột thu lôi

ha = h-hx

P = 1 nếu h 30 (m)

a - khoảng cách giữa 2 cột thu lôi (m)

ha - chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi (m), và h a=h−h x

Đặc biệt, khi có hai kim đặt gần nhau thì sẽ có hiện tượng tương hỗ giữahai kim, sẽ tạo nên một cột giả tưởng h0 có gây ra phạm vi bảo vệ trong thực tế

Với h0=h− a

7

Khi phối hợp nhiều cột để bảo vệ một diện tích, thì từng đôi cột một cóphạm vi bảo vệ như hai cột Phạm vi bảo vệ phía trong các cột không cần vẽ,nhưng có yêu cầu như sau:

D=8.(h−h x) với h 30m

D=8.(h−h x).𝑃 với h > 30m với h > 30m

Hình 4.9: Vùng bảo vệ hai cột thu lôi

Qua tìm hiểu, kim thu sét hiện đại

INGESCO PDC 2.1 có bán kính bảo vệ lớn, thích hợp bảo vệ cho các công trình

mà không cần sử dụng quá nhiều kim

Tòa nhà có chiều dài khoảng 62m, chiều rộng khoảng 54m, chiều caokhoảng 20m Ta chọn kim Ingesco PDC 2.1 có bán kính thu sét là 35m

Diện tích bảo vệ của kim thu sét đã chọn là

S= .R2 = .352 = 3848,45 ( m2 )Diện tích mặt bằng tòa nhà là: 62*54 = 3348m2

Vì diện tích vùng bảo vệ của kim thu sét lớn hơn diện tích cần bảo vệ củatòa nhà nên kim đã chọn là hợp lý

4.1.4 Lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp

Để phù hợp với điều kiện thực tế thì phần lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp này bọn em lựa chọn thiết bị chống sét van

Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đường dây trênkhông truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối Để chống sét được hiệu quảnhất thì ta lựa chọn đấu chống sét van vào trạm Đây là cách điện tốt nhất, vừađảm bảo an toàn cho dao cách ly vừa thuận tiện cho việc sửa chữa thay thếchống sét van

+) Trạm biến áp phân phối được cấp điện bằng đường dây trên không22kV Chọn dùng chống sét van do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuậtsau:

Loại Vật liệu U dm(kV) Dòng điện phóng

định mức (kA)

Vật liệu vỏ

+) Về phía hạ áp, từ tủ phân phối cần đặt chống sét van hạ áp trong tủphân phối

Chọn dùng chống sét van hạ áp do Siemens chế tạo có các thông số kỹthuật sau:

Tra bảng 10-1 trang 384 tài liệu [1]

t = 0,8 m: độ sâu chôn thanh

- Điện trở của 100 cọc chôn thẳng đứng:

Như vậy thiết bị nối đã chọn thỏa mãn yêu cầu đề ra

4.2.2 Tính toán nối đất an toàn và làm việc

Theo quy định đối với máy biến áp có công suất lớn hơn 100kVA điện trởnối đất lặp lại không được vượt quá 4Ω Vậy chọn R đ=4 Ω

Trước tiên ta ước đoán sơ bộ dùng 70 cọc thép góc L 60×60×6 mm dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,7m

Vì tòa nhà C6 được xây dựng trên nền đất pha cát nên điện trở suất của đất có giá trị  = 4.104 cm Điện trở suất của đất không cố định trong năm do ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ của đất Do đó điện trở của trang bị nối đất cũng 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]

- Điện trở thanh nối nằm ngang

t = 0,8 m: độ sâu chôn thanh

- Điện trở của 100 cọc chôn thẳng đứng:

Như vậy thiết bị nối đã chọn thỏa mãn yêu cầu đề ra

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 C6 trường Đại học Hàng

Hải Việt Nam ” Bằng kiến thức đã học, nhóm đã vận dụng và hoàn thành đồ án

cung cấp điện cho tòa nhà, nắm rõ được những yếu tố cơ bản trong cách tínhtoán và thiết kế cung cấp điện cho một tòa nhà

Tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đồ án vẫn còn nhiềukhiếm khuyết, qua đó nhóm mong nhận được sự góp ý từ cô và các bạn để đồ ánnày hoàn thiện hơn nữa

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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

Cung cấp điện

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2006

[2] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch

Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầngNhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2007

[3] Vũ Văn Tẩm, Ngô Hồng Quang

Thiết kế cung cấp điện

Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam

[4] Ngô Hồng Quang

Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500KV

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2002