Đồ án tốt nghiệp ngành điện thiết kế cung cấp điện cho giảng đường đại học 9 tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆN-------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ GIẢNG ĐƯỜNG ĐẠI HỌC 9 TẦNG Giảng viên hướng dẫn : Ths... Lời nói đầuCung cấp điệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ GIẢNG

ĐƯỜNG ĐẠI HỌC 9 TẦNG

Giảng viên hướng dẫn : Ths PHÙNG THỊ VÂN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN THỊNH 1141040204

NGUYỄN VĂN DƯƠNG 1141040164 TRẦN VĂN HIẾU 1141040220

Hà Nội: 2019-2020

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO TẦNG ĐIỀN HÌNH 1

1.1 Giới thiệu về giảng đường đại học 9 tầng 1

1.2 Thiết kế chiếu sáng cho tầng điển hình 3

1.2.1 Giới thiệu phầm mềm DiaLux 3

1.2.2 Thiết kế chiếu sáng cho 1 tầng 8

1.2.3 Chiếu sáng tầng hầm 16

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ 26

2.1 Phân loại phụ tải 26

2.2 Phương pháp tính toán phụ tải 26

2.3 Áp dụng phương pháp tính toán phụ tải 27

2.3.1 Phụ tải ưu tiên 27

2.3.2 Phụ tải thường 28

2.4 Xác định công suất tòa nhà 30

CHƯƠNG 3: LẬP GIẢI PHÁP CẤP ĐIỆN CƠ SỞ CHO TÒA NHÀ 32

3.1 Chọn phương án cấp điện 32

3.1.1 Yêu cầu 32

3.1.2 Lựa chọn sơ đồ cấp điện trung áp 32

3.1.3 Phương án chọn máy biến áp, máy phát dự phòng 35

3.1.4 Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát 34

3.1.5 Sơ đồ nguyên lí trạm điện 37

3.2 Các bảo vệ trạm 38

3.2.1 Bảo vệ chống điện giật và quá áp 38

3.2.2 Bảo vệ quá tải 39

3.2.3 Bảo vệ ngắn mạch 39

3.3 Chọn dây và khí cụ bảo vệ 39

3.3.1 Cơ sở lí thuyết 39

3.3.2 Lựa chọn máy cắt phụ tải 40

3.3.3 Lựa chọn cầu chì cao áp 41

3.3.4 Tính toán khí cụ bảo vệ và dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối: 41 3.3.5 Chọn thiết bị bảo vệ và dây dẫn từ tủ phân phối chính đến tủ phân phối phụ và đến các phòng 43

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TÒA NHÀ 55

4.1 Tổng quang về sét 55

4.1.1 Sét và quá trình phóng điện của sét 55

4.1.2 Tác hại của sét 55

4.2 Giải pháp phòng chống sét 56

4.2.1 Thuật ngữ và định nghĩa: 56

4.2.2 Chức năng của hệ thống chống sét 57

4.3 Tính toán nối đất cho hệ thống chống sét 57

4.4 Tính toán lựa chọn kim thu sét 59

4.5 Tính toán nối đất 60

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Giảng đường 9 tầng 1

Hình 1-2: Mặt bằng một tầng điển hình 2

Hình 1-3: Khởi động chương trình DiaLux Evo 4

Hình 1-4: Chọn thông số chiều dài,rộng,cao cho phòng 4

Hình 1-5: Chọn hệ số phản xạ của phòng(trần,tường và sàn) 5

Hình 1-6: Lựa chọn loại đèn 5

Hình 1-7: Chọn độ rọi yêu cầu 6

Hình 1-8: Sơ đồ bố trí đèn 6

Hình 1-9: Biểu đồ phân bố quang thông và kết quả tính toán 7

Hình 1-10: Hình ảnh phòng học 70 chỗ 9

Hình 1-11: Mô phỏng phòng học 10

Hình 1-12: Kết quả tính toán chiếu sáng giảng đường 10

Hình 1-13: Mô phỏng phòng chờ giáo viên 11

Hình 1-14: Chiếu sáng phòng chờ giáo viên 11

Hình 1-15: Mô phỏng phòng vệ sinh giáo viên 12

Hình 1-16: Chiếu sáng phòng vệ sinh giáo viên 12

Hình 1-17: Mô phỏng phòng vệ sinh nam 13

Hình 1-18: Chiếu sáng phòng vệ sinh nam 13

Hình 1-19: Mô phỏng phòng vệ sinh nữ 14

Hình 1-20: Chiếu sáng phòng vệ sinh nữ 14

Hình 1-21: Mô phỏng hành lang 15

Hình 1-22: Chiếu sáng hành lang 15

Hình 1-23: Mô phỏng tầng hầm 16

Hình 1-24: Chiếu sáng tầng hầm 16

Hình 2-1: Sơ đồ phân loại phụ tải 26

Hình 3-1: Sơ đồ cấp điện trung áp 33

Hình 3-2: Sơ đồ cấp điện từ máy biến áp và máy phát 35

Hình 4-1: Khoảng cánh an toàn 59

Hình 4-2: Kim thu sét 60

Hình 4-3: Cọc nối đất 61

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1:Thông số và yêu cầu thiết kế chiếu sáng 8

Bảng 1-2: Bảng thống kê chiếu sáng của tầng điển hình 17

Bảng 1-3: Bảng tổng kết chiếu sáng tòa nhà 25

Bảng 1-4: Catalogue các loại đèn sử dụng 25

Bảng 2-1: Tính toán phụ tải ưu tiên 28

Bảng 2-2: Tính toán phụ tải thường 29

Bảng 3-1: Phương án chọn sơ độ cấp điện trung áp 33

Bảng 3-3: Chọn máy biến áp 34

Bảng 3-2: Phương án chọn máy biến áp và máy phát 36

Bảng 3-4: Phương án cấp điện hạ áp 37

Bảng 3-5: Sơ đồ nguyên lí trạm điện 37

Bảng 3-6:Thông số máy cắt phụ tải 40

Bảng 3-7: Bảng điều kiện chọn cầu chì cao áp 41

Bảng 3-8: Thông số cầu chì cao áp 41

Bảng 3-9: Thông số cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối 43

Bảng 3-10: Thông số aptomat cho phụ tải không ưu tiên 45

Bảng 3-11: Điều kiện chọn thanh dẫn 45

Bảng 3-12: Thông số dây dẫn cho phụ tải không ưu tiê 47

Bảng 3-13: Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến các tầng 47

Bảng 3-14: Tính toán chọn aptomat cho phụ tải ưu tiên 50

Bảng 3-15: Thông số aptomat cho phụ tải ưu tiên 50

Bảng 3-16: Điều kiện chọn thanh dẫn 51

Bảng 3-17: Thông số dây dẫn cho các tủ phụ tải ưu tiên 52

Bảng 3-18: Chọn dây dẫn từ tủ nhánh đến các thiết bị của phụ tải ưu tiên 54

Lời nói đầu

Cung cấp điện là một ngành khá quan trọng trong xã hội loài người, cũngnhư trong quá trình phát triển nhanh của nền khoa học kĩ thuật nước ta trên conđường công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước.Vì thế, việc thiết kế và cungcấp điện là một vấn đề hết sức quan trọng và không thể thiếu đối với ngành điệnnói chung và mỗi sinh viên đã và đang học tập, nghiên cứu về lĩnh vực nói riêngTrong những năm gần đây, nước ta đã đạt được nhựng thành tựu to lớntrong phát triển kinh tế xã hội số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt độngthương mại, dịch vụ, … gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất

và tiêu dùng của nước ta tăng lên đáng kể và dự báo là sẽ tiếp tục tăng nhanhtrong những năm tới Do đó mà hiện nay chúng ta đang rất cần đội ngũ nhữngngười am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng như vận hành, cải tạo sữachữa lưới điện nói chung trong đó có khâu thiết kế cung cấp điện là quan trọng.Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học ở trường vào việc thiết kế cụthể Nay em được bộ môn đồ án cung cấp điện giao cho nhiệm vụ là “Thiết kếcung cấp điện cho giảng đường đại học 9 tầng’’

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em đã cố gắng vận dụng các kiến

thức đã được học, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Th.s Phùng Thị Vân

và các thầy cô giáo trong khoa Điện chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thờihạn Tuy nhiên, trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót Chúng em rất mong nhận được những đóng góp, ý kiến đánh giá củacác thầy cô để đồ án này hoàn thiện hơn nữa

Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO TẦNG ĐIỀN HÌNH 1.1 Giới thiệu về giảng đường đại học 9 tầng

Hình 1-1: Giảng đường 9 tầng

Là giảng đường của một trường đại học lớn, giảng đường 9 tầng có đầy đủcác yêu cầu theo tiêu chuẩn về không gian, trang thiết bị để phục vụ tốt cho côngtác đào tạo

Giảng đường này là một trong những giảng đường chính của trường Đểthuận tiện cho công tác dạy và học của giáo viên và sinh viên nên giảng đườngđược bố trí xây dựng gần với cổng chính của trường

• Địa điểm giảng đường

Tòa nhà giảng đường được xây dựng và đặt tại một trường đại học lớn có vịtrí thuận lợi về hệ thống giao thông đường bộ, tuyến đường huyết mạch Gầnkhu vực dân cư sống đông đúc, gần chợ, trung tâm hành chính, trung tâm kinh tế

và các khu công nghiệp

• Mặt bằng kiến trúc

Hình 1-2: Mặt bằng một tầng điển hình

• Tòa nhà giảng đường có diện tích: 1693

-Tầng hầm: đèn huỳnh quang, 2 máy bơm nước sinh hoạt, quạt thông gió Tầngtrệt và các tầng trên, mỗi tầng có chiều cao là 3,6 m, tầng hầm cao 4,5m

Từ tầng 1 đến tầng 7 mỗi tầng đều có 7 phòng học có sức chứa 70 chỗ

1.2 Thiết kế chiếu sáng cho tầng điển hình

1.2.1 Giới thiệu phầm mềm DiaLux

DiaLux là phần mềm của hãng Dial GmbH của Đức, cho phép tính toánthiết kế chiếu sáng trong nhà và ngoài trời với giao diện 3D trực quan sinh động.Một trong số những ưu điểm của phần mềm là đưa ra nhiều phương án lựachọn bộ đèn, không chỉ các bộ đèn của hãng Osram mà còn hỗ trợ nhiềuDatabases của nhiều hãng đèn khác nhau trên thế giới như: Philips, Erco, Thorn,Meyer…, và thậm chí là của Rạng Đông hay Điện Quang của Việt Nam

Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng trên phần mềm DiaLux:

-Giao diện làm việc của DiaLux:

Hình 1-5: Chọn hệ số phản xạ của phòng(trần,tường và sàn)

- Lựa chọn database của đèn:

Hình 1-6: Lựa chọn loại đèn Ta chọn đèn của hãng philips.

- Chọn tính chất phòng và độ rọi yêu cầu:

Hình 1-7: Chọn độ rọi yêu cầu

Ở đây ta chọn độ rọi cho phòng là >= 400lux

- Bố trí đèn:

Hình 1-8: Sơ đồ bố trí đèn

Ở đây ta chọn 12 đèn huỳnh quang Philips TMS022 1xTL-D36W

HFS +GMS022 R_830

- Tính toán chiếu sáng:

Hình 1-9: Biểu đồ phân bố quang thông và kết quả tính toán

1.2.2 Thiết kế chiếu sáng cho 1 tầng

➢ Phòng học 70 chỗ:

Hình 1-10: Hình ảnh phòng học 70 chỗ

Bề mặt làm việc: 0,8 m

Chiều cao treo đèn h

Sử dụng phần mềm DiaLux tính toán và bố trí ta có:

Hình 1-11: Mô phỏng phòng học

Hình 1-12: Kết quả tính toán chiếu sáng giảng đường

➢ Phòng chờ giáo

viên: Hệ số phản xạ

0,70:0,45:0,25

Hình 1-13: Mô phỏng phòng chờ giáo viên

Hình 1-14: Chiếu sáng phòng chờ giáo viên

➢ Nhà vệ sinh:

- Phòng vệ sinh giáo viên:

Hệ số phản xạ 0,70:0,45:0,25

Hình 1-15: Mô phỏng phòng vệ sinh giáo viên

Hình 1-16: Chiếu sáng phòng vệ sinh giáo viên

- Phòng vệ sinh của sinh viên nam:

Hệ số phản xạ 0,70:0,45:0,25

Hình 1-17: Mô phỏng phòng vệ sinh nam

Hình 1-18: Chiếu sáng phòng vệ sinh nam

- Phòng vệ sinh của sinh viên nữ:

Hệ số phản xạ 0,70:0,45:0,25

Hình 1-19: Mô phỏng phòng vệ sinh nữ

Hình 1-20: Chiếu sáng phòng vệ sinh nữ

1.2.3 Chiếu sáng tầng hầm

Hình 1-23: Mô phỏng tầng hầm

Hình 1-24: Chiếu sáng tầng hầm

Bảng 1-2: Bảng thống kê chiếu sáng của tầng điển hình

Tổng hợp chiếu sáng tòa nhà:

min

26261

Phòng chờ giảng

viên

2626

Phòng chờ giảng

viên

2626

Phòng chờ giảng

viên

2626

Phòng chờ giảng

viên

2626

Phòng chờ giảng

viên

Phòng chờ giảng

viên

2626

Thông số các đèn sử dụng chiếu sáng trong tòa nhà:

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ 2.1 Phân loại phụ tải

Hình 2-1: Sơ đồ phân loại phụ

tải 2.2 Phương pháp tính toán phụ tải

Do tòa nhà có các khu vực, các phòng với nhiều chức năng khác nhau nênphụ tải có những đặc điểm đặc trưng riêng biệt Chính vì vậy, trong đồ án nàynhóm em lựa chọn phương án xác định phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu vàcông suất đặt của thiết bị Phương pháp xác định phụ tải tính toán tuân theo tiêuchuẩn cấp điện TCVN 9206:2012

2.3.1 Phụ tải ưu tiên

Phụ tải ưu tiên gồm có: Thang máy, bơm nước cứu hỏa, bơm nước sinhhoạt, chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng, cấp điện tầng hầm (chiếu sáng,thông gió)

Các phụ tải này là những phụ tải quan trọng của tòa nhà, không được phépmất điện trong các trường hợp khẩn cấp Phụ tải này ngoài nguồn điện nối từlưới điện còn có nguồn dự phòng

Nguồn dự phòng ở đây sử dụng máy phát điện dự phòng

Đơn Công Công suất

W)

Bảng 2-1: Tính toán phụ tải ưu tiên

• Công suất tác dụng của phụ tải ưu tiên là: P ưt = 72592 W=72,6 kW

Công suất toàn phần của phụ tải ưu tiên : S ưt = Ptt

cosϕ

Với cosϕ=0,85 nên: S ưt = 72,60,85 = 85,4 kVA

• Công suất phản kháng: Q ưt = √S ưt2 − P ưt2 = √85,42 − 72,62 = 45 kVAr

2.3.2 Phụ tải thường

Phụ tải thường gồm các thiết bị điện trong các phòng học, phòng giáo viên, nhà vệ sinh…

Phòng Thiết bị Số Công Knc Công suất Công suất

Bảng 2-2: Tính toán phụ tải thường

Do tầng 1 có 7 phòng học, 1 phòng chờ giáo viên và nhà vệ sinh ta chọn

Knc = 0,8

• Công suất tác dụng của phụ tải thường tầng 1:

P t1 = (7 P ph +P P pgv +PP nvs ) k nc = (7.4413+1447+297).0,8 =26108 W

=26,1 kW

• Công suất toàn phần: S t1 =

P t1

cosϕ

Với cos =0,85 nên: S t1 = 26,10,85 = 30,7 KVA

Do tòa nhà có 7 tầng từ tầng 1 đến tầng 7 có số kết cấu và thiết bị như nhaunên tính toán công suất tầng 1 chính là công suất điển hình của tòa nhà cao tầng

• Công suất tính toán tác dụng của phụ tải thường là:

P

t1−t7 = Pt1 n knc

Với P t1 : Công suất tính toán tác dụng của tầng 1 (KW)

k nc : Hệ số nhu cầu tòa nhà (lấy k nc = 0,7)

P t1−t7 = P t1 n K = 26,1.7.0,7 = 127,8 KW

• Công suất toàn phần: S t1−t7 = Pt1−t7 cosϕ

Với cos =0,85 nên: S t1−t7 = 127,80,85 = 150,4 KVA

• Công suất phản kháng:

Q t1−t7 = √S t12−t7 − P t12−t7 = √150,42 − 127,82 = 79,3 KVAr

2.4 Xác định công suất tòa nhà

Công suất tính toán tổng của tòa nhà giảng đường là tổng công suất của phụ tải

ưu tiên và phụ tải thường

• Công suất tính toán tác dụng tổng tòa nhà:

P tt = P ưt +P P t1−17 = 72,6+127,8 = 200,4 kW

• Công suất phản kháng:

Q tt = √S tt2 − P tt2 = √235,82 − 200,42 = 124,3 kVAr

CHƯƠNG 3: LẬP GIẢI PHÁP CẤP ĐIỆN CƠ SỞ CHO TÒA NHÀ 3.1 Chọn phương án cấp điện

3.1.1 Yêu cầu

Căn cứ vào mặt bằng kiến trúc của công trình, ta có thể đưa ra nhiềuphương án cung cấp điện khác nhau Nhưng phương án được coi là hợp lí phảithỏa mãn các yêu cầu sau đây:

- Đảm bảo chất lượng điện, tức đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép

- Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải

- Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp và sửa chữa

Thiết kế cung cấp điện cho một tòa nhà cao tầng bao gồm những vấn đề sau:

- Phụ tải phong phú, đa dạng ( điện áp, công suất, pha…)

- Phu tải tập trung không gian hẹp,mật độ phụ tải tương đối cao

- Có các hệ thống cấp nguồn dự phòng (ắc quy, máy phát…)

- Không gian lắp đặt bị hạn chế và phải thỏa mãn các yêu cầu mỹ thuậttrong kiến trúc xây dựng

- Yêu cầu cao về chế độ làm việc và an toàn cho người sử dụng

- Tết kiệm chi phí đầu tư

Đó là những vấn đề hết sức quan trọng bởi vì xác định đúng đắn và hợp línhững vấn đề đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vận hành, khai thác và phát huyhiệu quả của hệ thống cung cấp điện Vì vậy để xác định được phương án cungcấp điện hợp lí nhất ta phải khảo sát toàn bộ mặt bằng thực của tòa nhà, các dữliệu liên quan đến công việc thi công sau này Phải đưa ra nhiều phương án cấpđiện để so sánh và chọn phương án tối ưu

3.1.2 Lựa chọn sơ đồ cấp điện trung áp

Sơ đồ lựa chọn:

Hình 3-1: Sơ đồ cấp điện trung áp

3.1.3 Tính toán dung lượng máy biến áp và máy phát

• Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cungcấp điện, TBA dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện ápkhác Các trạm biến áp trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhàmáy điện làm thành một hệ thống truyền tải điện năng thống nhất

Dung lượng của máy biến áp, vị trí đặt, số lượng các phương thức vận hànhcủa các TBA có ảnh hưởng rất lớn đến chi tiêu kinh tế, kĩ thuật của hệ thốngcung cấp điện Vì vậy việc lựa chọn dung lượng máy biến áp bao giờ cũng gắnliền với việc lựa chọn phương án cấp điện

Dung lượng và các thông số của MBA phụ thuộc vào phụ tải của nó và cấpđiện áp của mạng và phương thức vận hành MBA…vì thế để lựa chọn TBA tốtnhất ta phải dựa trên các yếu tố sau:

- An toàn và liên tục cấp điện

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ nhất

- Tra bảng PL 2 ta chọn máy biến áp dầu có công suất S đmBA mBA =250 KVA do ABB chế tạo:

Chuyển nguồn từ nguồn lưới sang nguồn máy phát sử dụng tủ chuyển

nguồn tự động ATS

Hình 3-2: Sơ đồ cấp điện từ máy biến áp và máy phát

3.1.4 Phương án chọn máy biến áp, máy phát dự phòng

Các trạm biến áp (TBA) được lựa chọn dựa trên các nguyên tắc sau:

- Vị trí đặt MBA phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiệncho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa, an toàn và kinh tế…

- Số lượng MBA đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vàoyêu cầu cung cấp điện cho phụ tải, điều kiện vận chuyển và lắp đặt,chế độ làm việc của phụ tải các trạm biến áp cung cấp cho hộ loại 1

và loại 2 nên đặt 2 máy biên áp, hộ loại 3 có thể đặt 1 máy biến áp