ĐỒ ÁN MÔN HỌC I THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN

Nội dung đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà: tính toán chiếu sáng, tính toán lựa chọn máy biến áp – máy phát dự phòng, tính toán tựa chọn dây dẫn và CB bảo vệ, tính toán

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài:

Với tốc độ tăng trưởng kinh tế ngày càng tăng của Việt Nam, vấn đề năng lượng được đưa ra là một trong lĩnh vực ưu tiên hàng đầu Điện năng chiếm phần lớn của tất cả lĩnh vực Các giải pháp về năng lượng đưa ra nhằm đảm bảo tiêu chí về kinh tế và kỹ thuật Với kiến thức tích lũy được trong 3 năm đại học, em muốn vận dụng chúng để tính toán, thiết kế sát với nhu cầu thực tế này là thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà K6

Mục đích đề tài

- Lên phương án thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà một cách hợp lý, nâng cao chất lượng điện năng

- Đảm bảo kỹ thuật và tiết kiệm điện năng

Nội dung đề tài

Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà: tính toán chiếu sáng, tính toán lựa chọn máy biến áp – máy phát dự phòng, tính toán tựa chọn dây dẫn

và CB bảo vệ, tính toán các biện pháp an toàn điện: chống sét và nồi đất

Phương pháp thực hiện

Đồ án được thực hiện trên cơ sở lí thuyết cơ bản và những kinh nghiệmthực tế tích lũy được từ thầy cô và các anh chị khóa trước Khảo sát thực tế công trình để đưa ra phương án cung cấp điện hợp lí nhất Mỗi một công thức,kết quả tính toán đều được đối chiếu các tiêu chuẩn được nêu trong mục tài liệu tham khảo

Giới hạn của đề tài

Do hạn chế về thời gian và số lượng công việc quá lớn nên đồ án không tính đến các phần thuộc về: viễn thông

Nội dung chính gồm các chương sau:

+ Chương 1: Giới thiệu và phương án cung cấp điện

+ Chương 2: Tính toán chiếu sáng cho ký túc xá

+ Chương 3: Tính toán phụ tải

+ Chương 4: Lựa chọn dây dẫn và bảo vệ tính ngắn mạch – kiểm tra

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Giới thiệu tông quan về ký tuc xá k6 trường ĐH Nha Trang.

1.2 Phương án cấp điện

- Tòa nhà được cấp điện từ đường dây trung thế 22kV thông qua máy biến áp 22/0.4kV sử dụng hệ thống nối đất TN-S Ngoài ra còn máy phát

dự phòng cấp điện cho tòa nhà khi có sự cố mất điện

- Tủ điện phân phối chính MDB đặt ở phòng điện tầng trệt, các tủ động lực từng tầng đặt ở phòng điện từng tầng

- Máy biến áp và máy phát dự phòng sẽ cấp điện cho tủ điện chính MDB,

tủ MDB sẽ cấp điện cho tủ DB-TT, DB-T1, DB-T2

Hình 1.1

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO KÝ TÚC XÁ

2.1 TÍNH CHẤT CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT

Khi chiếu sáng cho phòng của ký túc xá ngoài ánh sáng tự nhiên còn phải có ánh sáng đèn và yêu cầu đặt ra cho người thiết kế:

- Đảm bảo độ rọi đầy đủ trên bề mặt làm việc

Phải có sự tương phản giữa các mặt cần chiếu sáng và nền, mực độ chiếu sáng và sự tập hợp quang phổ chiếu sáng

- Độ rọi phân bố đồng đều, ổn định trong quá trình chiếu sáng trên bề mặt làm việc bằng cách hạn chế dao động của lưới điện

- Tập hợp quang phổ ánh sáng, nhất là lúc cần đảm bảo sự truyền sáng tốt nhất hạn chế lóa mắt, hạn chế sự mệt mỏi khi học tập, làm việc

- Các điều kiện về khả năng phân bố và giới hạn.

- Đặc tính cung cấp điện (nguồn 3 pha, 1pha ).

- Loại công việc tiến hành.

- Lứa tuổi sử dụng.

- Khả năng và điều điện bảo trì

2.2.2 Lựa chọn độ rọi yêu cầu:

Độ rọi là độ sáng trên bề mặt chiếu sáng Độ rọi được chọn phải đảm bảo nhìn mọi chi tiết mà mắt nhìn không mệt mỏi Theo liên xô (cũ) độ rọi tiêu chuẩn và độ rọi nhỏ nhất tại một điểm trên bề mặt làm việc Còn theo pháp, mỹ thì độ rọi tiêu chuẩn là độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc.

Các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong thang độ rọi:0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000 lux

Khi lụa chọn độ rọi phải dựa trên thang độ rọi, không được chọn giá trị ngoài thang độ roi Vd:chon E = 200 lux; E = 300 lux không được chọn E

=250 lux; E =350 lux

Việc chọn độ rọi phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Loại công việc, kích thước các vật, sự sai biệt của vật và hậu ảnh.

- Lứa tuổi người sử dụng.

- Hệ chiếu sáng, loại nguồn chiếu sáng lựa chọn.

Trong hệ chiếu sáng khu vực: khi cần thêm những phần chiếu sáng mà những phần này chiếm diện tích khá lớn, tại chỗ làm việc không sử dụng các đèn chiếu sáng tại chỗ Các đèn được đặt theo sự lựa chọn chiếu sáng:

- Yêu cầu của đối tượng chiếu sáng.

- Đặc điểm, cấu trúc căn nhà và sự phân bố thiết bị.

- Khả năng kinh tế, điều kiện bảo trì.

2.2.4 Lựa chọn nguồn sáng

Chọn nguồn sáng phụ thuộc vào

- Nhiệt độ màu của nguồn sáng theo biểu đồ Kruithof.

- Các tính năng của nguồn sáng; đặt tính ánh sáng, màu sắc, tuổi thọ đèn.

- Mức độ sử dụng(liên tục hay gián đoạn); nhiệt độ môi trường, kinh tế

Chọn nhiệt độ màu T m: biểu đồ Kruithof (bảng 3 phục lục) cho phép lựachọ độ rọi yêu cầu trong môi trường tiện nghi

Chọn chỉ số màu R a : chiếu các đèn khác nhau lên cùng một vật, ta sẽ

thấy vật đó có màu khác nhau Sự biến đổi này do sự phát xạ phổ khác nhau của các bóng đèn, được đánh giá qua độ sai lệch màu và gán cho một chỉ số màu Ra với các đèn có:

Ra<50: các màu của vật bị chiếu hoàn toàn thay đổi

Ra<70: sử dụng trong công nghiệp khi thể hiện màu thứ yếu

70<Ra<80: sử dụng nơi thông thường, ở đó sự thể hiện màu có thể chấp nhận được

Ra>80: sử dụng nơi đòi hỏi thể hiện màu quang trọng

2.2.5 Chọn bộ đèn: việc chọn bộ đèn dựa trên

- Tính chất môi trường xung quanh

- Các yêu cầu phân bố ánh sáng, sự giảm chói

- Các cấp độ đèn được phân chia theo tiêu chuẩn IEC

2.2.6 Lựa chọn chiều cao đèn:

Tùy theo đặc điểm đối tượng: loại công việc, loại bóng đèn, sự giảm chói, bề mặt làm việc

Ta có thể phân bố đèn xác trần (h’= 0) hoặc cách trần một khoảng h’.chiều cao bề mặt làm việc có thể trên độ cao 0.76 m so với mặt bàn hay trên sàn tùy thuộc theo công việc Khi đó độ cao treo đèn so với bề mặt làm việc: htt=h-h’-0,76.

Ta cần chú ý chiều cao htt đối với đèn huỳnh quang không vượt quá 4m.Nếu không độ sáng trên bề mặt làm việc sẽ không đủ Còn đối với các đèn thủy ngân cao áp, đèn halogen kim loại nên treo độ cao 5m trở lên để tránh chói

2.2.7 Xác định các thông số kỹ thuật chiếu sáng.

- Tính chỉ số địa điểm : đặc trưng cho kích thước hình học.

và mức độ bụi của môi trường hoặc tính theo công thức D=

1

δ1δ2

- Chọn hệ số suy giảm quang thông δ1 tùy theo loại bóng đèn

- Chọn hệ số suy giảm quang thông do bụi bẩn δ2 ; tùy theo mức độ bụibẩn, loại khí hậu, mức độ kín của đèn

- Dựa trên các thông số: loại bộ đèn, tỉ số treo, chỉ số địa điểm, hệ số phản xạ trần, tường, sàn

- Trong trường hợp loại đèn không có bảng các giá trị hệ số sử dụng ta xác định cấp độ của bộ đèn đó, rồi tra giá trị trong bảng 7.1 phụ lục ( KTCS)

từ đó xác định hệ số sử dụng U

U= η d ud + η i ul

Trong đó η d ,η i là hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn

ud và ui là hệ số có ích ứng với nhóm trực tiếp và gián tiếp

2.2.8 Xác định quang thông tổng yêu cầu:

- Số bộ đèn được xác định bằng cách chia quang thông tổng của các bộ

đèn cho quang thông của 1 bộ đèn Tùy thuộc vào số bộ đèn tính được ta có thể làm tròn lớn hơn hoặc nhỏ hơn để tiện phân chia các dãy ( làm tròn không được phép vượt quá 10% -20% Nếu không số bộ đèn sẽ không đảm bảo độ rọi yêu cầu)

2.2.11 Phân bố các bộ đèn dựa trên các yếu tố.

- Phân bố cho độ rọi đồng đều và sáng tránh chói, chống mỏi mắt, đặc điểm phân bố đồ đạc trong phòng

Thỏa mãn nhu cầu về nhu cầu về khoảng cách tối đa giữa các dây và giữa các bóng đèn trong một dãy : dễ dàng vận hành và bảo trì

- Ta phân bố các bộ đèn sao cho khoảng cách trong một dãy là Ldoc< Ldoc max nếu vi phạm điều này thì phải phân bố lại

- Chọn khoảng cách từ dãy đèn ngoài cùng đến tường bằng (0,3 – 0,5m)

2.2.12 Thiết kế chiếu sáng cho tòa nhà

- Đồ án được thiết kế chiếu sáng theo tiêu chuẩn TCVN 7114-1 2008Loại phòng công việc

hoạt động

Độ rọi duy trì (lux)

Giới hạn hệ

số chói lóa đồng nhất

Hệ số thể hiện màu tối thiểu (Ra)

thay đổi đột ngột

Cầu thang, băng

- Độ rọi yêu cầu: Etc =200 lux [ theo TCVN- 7114- 1-2008 ]

- Chọn hệ chiếu sáng:chung đều

- Chọn nhiệt độ màu trong khoảng 2800-3800o K theo biểu đồ Kruithof [Trang 39 TLTK1]

- Chọn bóng đèn loại Tm=3800oK cos Ra=85, công suất định mức

Ldoc max= 1,4htt Lngang max=2htt

- Phân bố bộ đèn: cách trần h’= 0 m; bề mặt làm việc: 0,76m Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc: htt= 3,44 m

- Kiểm tra sai số quang thông:

- Phân bố các đèn dựa trên các yếu tố

+ Phân bố cho độ rọi đồng đều và sáng tránh chói, chống mỏi mắt, đặc điểm phân bố đồ đạc trong phòng

Thỏa mãn nhu cầu về nhu cầu về khoảng cách tối đa giữa các dây và giữa các bóng đèn trong một dãy : dễ dàng vận hành và bảo trì

+ Ta phân bố các bộ đèn sao cho khoảng cách trong một dãy là

Ldoc< Ldoc max nếu vi phạm điều này thì phải phân bố lại

+ Chọn khoảng cách từ dãy đèn ngoài cùng đến tường bằng (0,3 – 0,5m)

2.4 Tính toán chiếu sáng cho phòng tắm

- Độ rọi yêu cầu: Eyc= 150 lux [TCVN – 7114- 2008]

- Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

- Chọn nhiệt độ màu: Tm(oK)= 2700 – 3500 theo biểu đồ Kruithof [TLTK/1]

- Chọn bóng đèn compact có Tm= 3500oK có Ra= 85 công suất định mức Pđm= 18W và có quang thông φ d = 1300 lm

Chọn số đèn /1 bộ: 1 quang thông các bóng trên 1 bộ là: 1300 lm

- Kiểm tra sai số quang thông:

N boden φ cacbong /1 bo−φ tong

- Độ rọi yêu cầu: Etc=75 lux [TCVN – 7114 -1-2008]

- Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

- Chọn nhiệt độ màu: Tm(0k) = 2700 theo theo đồ thị đường cong Kruithf [TLTK/1]

- Dùng đèn huỳnh quang compact, ballast dạng xung  1200lm Đèn hình cầu, công suất 18W

cosφ = 0,5, đường kính 72 mm, cao 178 mm

Chiếu trực tiếp:chiếu sâu, chóa phản xạ tròn nên  L 0.75

 Quang thông thực tế của bộ đèn:   L 1 1200 0.75 900  lm

- Chọn số đèn/1 bộ: 1; quang thông của các bóng/1 bộ: 900lm

- Độ rọi yêu cầu: Etc=75 lux [TCVN 7114-1-2008]

- Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

- Chọn nhiệt độ màu: Tm(0k) = 2700 theo theo đồ thị đường cong kruithf [TLTK/1]

- Dùng đèn huỳnh quang compact, ballast dạng xung  1200lm Đèn hình cầu, công suất 18W

cosφ = 0,5, đường kính 72mm, cao 178mm

Chiếu trực tiếp:chiếu sâu, chóa phản xạ tròn nên L 0.75

 Quang thông thực tế của bộ đèn: φ L=1×1200×0,75=900 lm

- Chọn số đèn/1 bộ: 1; quang thông của các bóng/1 bộ: 900lm

+ Chiều rộng: 3,2 m

- Màu sơn:

Trần: màu trắng; tường: màu xanh trắng; sàn: gạch:

Hệ số phản xạ trần, tường, sàn lần lược là: 0,75; 0,45; 0,2

- Độ rọi yêu cầu: Eyc= 50 lux [ theo TCVN- 7114-1- 2008 ]

- Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

- Chọn nhiệt độ màu: Tm (0K) = 2500 – 3100 theo biểu đồ Kruithof [TLTK1]

- Chọn bộ đèn: Aresa 202 RPM/RPP, có cấp độ đèn là E, có hiệu suất: 0,73

Chọn số đèn / bộ: 1, quang thông các bóng trên 1 bộ: φ = 1800 lm

Ldoc max = 1,4htt Lngang max= 1,44htt

- Kiểm tra sai số quang thông

Δφ %= N boden φ cacbong/1 bo−φ tong

- Phân bố các đèn dựa trên các yếu tố

Vì đây là khu hành lang phụ nên ánh sáng tập chung tại khu vực có cầu thang nên ta có thể dung 1 bộ bóng đèn để giảm chi phi lắp đặt

8 phòng

tắm

Compact huỳnh quang18W

Hành lang –

cầu thang

Compact huỳnh quang18W

22

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Quy trình thiết kế:

Những phòng có diện tích và đặc điểm phụ tải giống nhau ta chỉ tính tiêu biểu một phòng từ đó ta suy ra các phòng còn lại Trình độ tính toán như sau:

- Tính phụ tải từng phòng

- Tính toán phụ tải theo từng nhóm

- Tính toán phụ tải theo từng tầng

- Tính toán phụ tải toàn ký túc xá

3.1 Khái niệm chung

3.1.1 Đặt vấn đề

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nhiêm vụ đầu tiên là phảixác định nhu cầu tiêu thụ điện của công trình Tùy theo quy mô cũng như yêu cầu chất lượng ddienj và nhu cầu tiêu thụ điện được xác định theo phụ tải thực tế hoặc tính sự phát triển sau này

Cần phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ dung tính toán thiết kế hệ thông điện, còn phụ tải thực tế xác định

Nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thộ thiết

bị, có khi dẫn đến cháy nổ, nếu phụ tải tính toán lớn hơn nhiều phụ tải thực tế thì gây ra lãng phí

Do tính chất quan trọng nên đã có nhiều công trình nghiên cứu tính toán phụ tải Thông dụng nhất là phương phap sắp xếp biểu đồ phụ tải Nhữngyêu cầu cần lưu ý vì phụ tải phụ tải phụ thuộc nhiều yếu tố và biến động theo thời gian nên hiện nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi

Trong thực tế tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán điện thích hợp Hiện nay có các phương pháp:

- Phương pháp hệ số sử dụng và hệ số đồng thời

- Phương pháp công suất đặt và hệ số yêu cầu

- Phương pháp công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích

- Phương pháp công suất tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm

- Phương pháp hệ số cực đại và công suất trung bình

3.1.2 Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán nhằm.

- Chọn số lượng và dung lượng máy biến áp của trạm biến áp

- Chọn tiết diện dây và SB bảo vệ

- Trong tập đồ án này, lựa chọn phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và công suất yêu cầu

3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và công suất yêu cầu.

η : hiệu suất của thiết bị

Knc: hệ số nhu cầu sử dụng của nhóm thiết bị đặc trưng

Kdt : hệ số đồng thời (0,85-1)

+ Ưu điểm: đơn giản thuận tiện, sử dụng phổ biến

+ Nhược điểm: không chính xác vì hệ số sử dụng phải tra sổ tay, không phụ thuộc vào chế độ vận hành của mỗi thiết bị trong nhóm

3.3 Phương án cấp điện cho ký túc xá K6.

- Máy biến áp và máy phát điện dự phòng sẽ cấp điện cho tủ ddienj chính MDB, tủ MDB sẽ cấp cho tủ DB-TT, DB-T1, DB-T2, DB-BN Mỗi

tủ điện sẽ có lộ ra, các lộ sẽ đến từng phòng

+ DB-TT: cấp điện cho tầng trệt

+ DB-T1: cấp điện cho tầng 1

+ DB-T2 : cấp điện cho tầng 2

+ DB-DC : cấp điện cho máy bơm PCCC, bơm nước

3.4 Xác định phụ tải tính toán cho ký túc xá K6.

3.4.1 Giới thiệu khái quát tính toán phụ tải.

Để tính toán đơn giản và chính xác căn cứ vào đặc điểm phụ tải và mặt bằng phân bố phụ tải tất cả các thiết bị điện đều dụng 1 pha Những phòng códiện tích và đặc điểm phụ tải giống nhau ta chỉ tính tiêu biểu 1 phòng từ đó suy ra các phòng còn lại Trình tự tính toán như sau :

- Tính toán phụ tải từng phòng

Ta xác định các hệ số sau:

- Hệ số sử dụng Ksd:

Trong điều kiện vận hành bình thường, công suất tiêu thụ thực tế

thường bé hơn giá trị định mức của nó do đó hệ số sử dụng để đánh giá giá trịcông suất tiêu thụ thực, hệ số cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt (nhất làđộng cơ vì chúng hiếm khi chạy đầy tải)

Theo tiêu chuẩn IEC ta chọn :

+ Ksd = 0,8 cho các thiết bị văn phòng

+ Ksd = 0,75 các động cơ

- Hệ số đồng thời (kdt)

+ Thông thường thì sự vận hành của tất cả các tải có trong một mạng lưới điện là không bao giờ xảy ra Hệ số đồng thời (kdt) sẽ được đánh giá phụ tải.

+ Việc xác định thường được dùng cho một nhóm tải (được nối cùng với tủ phân phối chính hoặc tủ phân phối phụ)

+ Việc xác định đòi hỏi sự hiểu biết chi tiết của người thiết kế về mạch

và điều kiên vận hành của từng tải riêng biệt trong mạng Do vậy khó có thể xác định chính xác cho từng trường hợp

 Trong trường hợp này ta chọn hệ số Kdt = 0,85 dành cho các tủ phân phối chính và phụ dành cho công trình chung cư, tòa nhà cao tầng.Sau đây là bảng số liệu và tính toán phụ tải cho phòng chính Với các thông số Ksd của các thiết bị trong phòng được tra theo tiêu chuẩn IEC

Stt Tên thiết

bị

Số lượng

Pdi(W)

28131,6