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

THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO TẦNG ĐIỀN HÌNH

Giới thiệu về giảng đường đại học 9 tầng

Giảng đường 9 tầng của trường đại học lớn được thiết kế đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn về không gian và trang thiết bị, phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo.

Giảng đường này là một trong những giảng đường chính của trường, được xây dựng gần cổng chính để thuận tiện cho việc dạy và học của giáo viên và sinh viên.

Tòa nhà giảng đường được xây dựng tại một trường đại học lớn với vị trí thuận lợi, gần hệ thống giao thông đường bộ và các tuyến đường huyết mạch Nó nằm gần khu vực dân cư đông đúc, chợ, trung tâm hành chính, trung tâm kinh tế và các khu công nghiệp, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên và giảng viên.

Hình 1-2: Mặt bằng một tầng điển hình

• Tòa nhà giảng đường có diện tích: 1693 m 2

Gồm 6 tầng lầu, một tầng trệt và 2 tầng hầm

Mỗi tầng gồm 7 phòng học, phòng giáo viên và hệ thống nhà vệ sinh

Phòng chờ giáo: Diện tích 25 m 2

Các phòng học, giảng đường được trang bị các thiết bị điện như: Đèn huỳnh quang, quạt trần, máy chiếu, loa-âm li, ổ cắm điện, ổ cắm âm thanh, aptomat

-Tầng trệt: Ngoài 6 phòng học, tầng trệt còn có 5 thang máy, 2 động cơ bơm nước chữa cháy

-Tầng hầm: đèn huỳnh quang, 2 máy bơm nước sinh hoạt, quạt thông gió Tầng trệt 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.

Thiết kế chiếu sáng cho tầng điển hình

1.2.1 Giới thiệu phầm mềm DiaLux

DiaLux là phần mềm do hãng Dial GmbH của Đức phát triển, cho phép người dùng tính toán và thiết kế hệ thống chiếu sáng cho cả không gian nội thất và ngoại thất, với giao diện 3D trực quan và sinh động.

Phần mềm này nổi bật với khả năng cung cấp nhiều lựa chọn bộ đèn từ nhiều hãng khác nhau, không chỉ riêng Osram Nó còn hỗ trợ các cơ sở dữ liệu của các thương hiệu nổi tiếng toàn cầu như Philips, Erco, Thorn, Meyer, và cả các hãng Việt Nam như Rạng Đông và Điện Quang.

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

Hình 1-3: Khởi động chương trình DiaLux Evo

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

-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

Hình 1-8: Sơ đồ bố trí đèn Ở đây ta chọn 12 đèn huỳnh quang Philips TMS022 1xTL-D36W HFS

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

1.2.2 Thiết kế chiếu sáng cho 1 tầng

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

Hệ số phản xạ tường, trần, sàn Eyc

Hình 1-10: Hình ảnh phòng học 70 chỗ

Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc: ℎ 𝑡𝑡 =2,8m

Chiều cao mặt làm việc

Khoảng cách từ đèn đến bề mặt làm việc

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

Hình 1-13: Mô phỏng phòng chờ giáo viên

Hình 1-14: Chiếu sáng phòng chờ giáo viên

- Phòng vệ sinh giáo viên:

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:

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:

Hình 1-19: Mô phỏng phòng vệ sinh nữ

Hình 1-20: Chiếu sáng phòng vệ sinh nữ

Hình 1-21: Mô phỏng hành lang

Hình 1-22: Chiếu sáng hành lang

Hình 1-23: Mô phỏng tầng hầm

Hình 1-24: Chiếu sáng tầng hầm

Tổng hợp lại ta có bảng sau:

(lux) Loại đèn sử dụng Pcs

Tất cả các sản phẩm Philips TMS022 1xTL-D36W HFS đều đạt tiêu chuẩn với số lượng ≥300, thông số kỹ thuật 576 16 320, chỉ số hiệu suất 0.41 và 0.34 Đối với giảng viên, sản phẩm cũng đạt tiêu chuẩn với số lượng ≥200, thông số 180 5 223, chỉ số hiệu suất 0.56 và 0.42.

Vệ sinh nữ ≥ 200 Philips DN130B D217 1xLED20S/840 110 5 289 0.51 0.41 Đạt

Vệ sinh nam ≥200 Philips DN130B D217 1xLED20S/840 132 6 263 0.51 0.34 Đạt

Vệ sinh giảng viên ≥200 Philips DN130B D217 1xLED20S/840 88 4 269 0.61 0.47 Đạt Hành lang ≥75 Philips DN130B D217 1xLED20S/840 1540 70 173 0.45 0.41 Đạt

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

Tổng hợp chiếu sáng tòa nhà:

Loại đèn sử dụng Pđèn

Giảng đường 1 ≥300 PhilipsTMS0221xTL36WHFS+GMS022R_830 36 16 320 0.41

Phòng vệ sinh GV ≥200 Philips DN130BD217 1Xled20S/840 22 4 223 0.56

Phòng vệ sinh nam ≥ 200 Philips DN130BD217 1Xled20S/840 22 6 289 0.51

Phòng vệ sinh nữ ≥200 Philips DN130BD217 1Xled20S/840 22 5 263 0.51

Phòng chờ giảng viên ≥200 PhilipsTMS0221xTL36WHFS+GMS022R_830 36 5 269 0.61 Hành lang ≥75 Philips DN130BD217 1Xled20S/840 22 70 173 0.45

Phòng chờ giảng viên ≥200 PhilipsTMS0221xTL36WHFS+GMS022R_830 36 5 269 0.61 Hành lang ≥75 Philips DN130BD217 1Xled20S/840 22 70 173 0.45 Tầng

Tầng hầm 1 ≥100 PhilipsTMS0221xTL-6WHFS+GMS022R_830 36 121 173 0.5

8712 Tầng hầm 2 ≥100 PhilipsTMS0221xTL36WHFS+GMS022R_830 36 121 173 0.5

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

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

STT Loại đèn Hình ảnh Công suất

Bảng 1-4: Catalogue các loại đèn sử dụng

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ

Phân loại phụ tải

Hình 2-1: Sơ đồ phân loại phụ tải

Phương pháp tính toán phụ tải

Do tòa nhà có nhiều khu vực và phòng với chức năng khác nhau, phụ tải sẽ có những đặc điểm riêng biệt Vì vậy, nhóm em đã chọn phương án xác định phụ tải tính toán dựa trên hệ số nhu cầu và công suất đặt của thiết bị Phương pháp này tuân theo tiêu chuẩn cấp điện TCVN 9206:2012.

P tt : Công suất tính toán k nc : hệ số nhu cầu

P di : công suất đặt của thiết bị

Với tgϕ được xác định theo công thức:

Áp dụng phương pháp tính toán phụ tải

Phụ tải ưu tiên bao gồm thang máy, bơm nước cứu hỏa, bơm nước sinh hoạt, chiếu sáng hành lang, cầu thang các tầng và cấp điện cho tầng hầm, bao gồm chiếu sáng và thông gió.

Các phụ tải quan trọng của tòa nhà không được phép mất điện trong các tình huống khẩn cấp Những phụ tải này không chỉ phụ thuộc vào nguồn điện từ lưới điện mà còn được trang bị nguồn dự phòng.

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

STT Tên thiết bị Đơn vị Số lượng

2 Máy bơm chữa cháy Cái 2 3000 0.8 4800

3 Máy bơm sinh hoạt Cái 2 3000 0.8 4800

4 Chiếu sáng hành lang tầng Bóng 70.7I0 22 1 10780

5 Chiếu sáng tầng hầm Bóng 121.2$2 36 1 8712

6 Quạt thông gió tầng hầm Cái 4.2=8 1500 1 12000

Tổng công suất phụ tải ưu tiên của tòa nhà 72592

Bảng 2-1: Tính toán phụ tải ưu tiên

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

Công suất toàn phần của phụ tải ưu tiên : S ưt = cosϕ P tt

• Công suất phản kháng: Q ưt = √S ưt 2 − P ưt 2 = √85,4 2 − 72,6 2 = 45 kVAr

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

Phòng Thiết bị Số lượng

Công suất(W) Knc Công suất nhóm(W)

Phòng học Đèn huỳnh quang 16 36 0.9 405

Máy chiếu 1 320 0.7 224 Điều hòa 3 1000 0.9 2700 Ổ cắm điện 8 400 0.3 960

Chờ giáo viên Đèn huỳnh quang 5 36 0.9 162

Quạt trần 2 75 0.7 105 Điều hòa 1 1000 0.7 700 Ổ cắm điện 4 400 0.3 480

Nhà vệ sinh Đèn LED âm trần

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:

• Công suất toàn phần: S t1 = P t1 cosϕ Với cos𝜙=0,85 nên: S t1 = 26,1 0,85 = 30,7 KVA

• Công suất phản kháng: Q t1 = √S tt 2 − P tổng 2 = √30,7 2 − 26,1 2 = 16,2 kVAr

Tòa nhà 7 tầng, từ tầng 1 đến tầng 7, có cấu trúc và thiết bị đồng nhất, do đó, công suất của tầng 1 được xem là công suất điển hình cho toàn bộ tòa nhà cao tầng.

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

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)

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

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:

Công suất toàn phần: S tt = P tt cosϕ

Với cosϕ = 0,85 nên: S tt = 200,4 0,85 = 235,8 kVA

LẬP GIẢI PHÁP CẤP ĐIỆN CƠ SỞ CHO TÒA NHÀ

Chọn phương án cấp điện

Dựa trên mặt bằng kiến trúc của công trình, có thể đề xuất nhiều phương án cung cấp điện khác nhau Tuy nhiên, phương án hợp lý cần đáp ứng những yêu cầu cụ thể 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 thuật trong kiến trúc xây dựng

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

Tiết kiệm chi phí đầu tư là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành và khai thác hệ thống cung cấp điện Để xác định phương án cung cấp điện hợp lý, cần khảo sát toàn bộ mặt bằng thực của tòa nhà và thu thập dữ liệu liên quan đến thi công Việc đưa ra nhiều phương án cấp điện để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu là cần thiết để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

3.1.2 Lựa chọn sơ đồ cấp điện trung áp

Hình 3-1: Sơ đồ cấp điện trung áp

Mục Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

Mô tả Dùng máy cắt phụ tải và cầu chì

Dùng dao cách ly và máy cắt

Dùng dao cách ly và cầu chì Ưu điểm

Máy cắt phụ tải giúp đóng cắt mạch điện có tải và bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp bằng cầu chì, mang lại sự an toàn và thuận tiện cho quá trình vận hành.

Dao cách ly có chức năng cách ly và tạo khoảng cách an toàn, giúp bảo vệ hệ thống điện Nó cho phép thực hiện việc đóng cắt khi xảy ra sự cố dòng điện ngắn mạch, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị.

Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp và dao cách ly cách ly an toàn Phương án đơn giản, chi phí thấp

Phương án không kinh tế

Không cho phép các thao tác đóng cắt khi mang tải Đề xuất ✓

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

3.1.3 Tính toán dung lượng máy biến áp và máy phát

Trạm biến áp là thành phần thiết yếu trong hệ thống cung cấp điện, có chức năng biến đổi điện năng giữa các cấp điện áp khác nhau Các trạm biến áp, trạm phân phối và đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện tạo thành một hệ thống truyền tải điện năng đồng bộ và hiệu quả.

Dung lượng máy biến áp, vị trí lắp đặt và số lượng phương thức vận hành của trạm biến áp (TBA) có ảnh hưởng lớn đến chi phí kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Do đó, việc lựa chọn dung lượng máy biến áp luôn phải đi đôi với việc xác định phương án cấp điện phù hợp.

Dung lượng và các thông số của máy biến áp (MBA) phụ thuộc vào phụ tải, cấp điện áp của mạng và phương thức vận hành Do đó, để lựa chọn máy biến áp tốt nhất, cần xem xét các yếu tố này một cách kỹ lưỡng.

- An toàn và liên tục cấp điện

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

- Dung lượng MBA được chọn theo điều kiện: S đmBA >S tt

- Tra bảng PL 2 ta chọn máy biến áp dầu có công suất S đmBA %0 KVA do ABB chế tạo:

Bảng 3-2: Chọn máy biến áp

• Dung lượng máy phát cấp cho phụ tải ưu tiên của tòa nhà được chọn theo điều kiện:

S đmMP > S ưt Với S ưt = 85,4 kVA chọn máy phát điện diezen có thông số:

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 lắp đặt MBA cần đảm bảo gần tâm phụ tải để thuận tiện cho vận chuyển, lắp đặt, vận hành và sửa chữa, đồng thời phải an toàn và kinh tế.

Số lượng máy biến áp (MBA) tại các trạm biến áp được xác định dựa trên nhu cầu cung cấp điện cho phụ tải, điều kiện vận chuyển, lắp đặt và chế độ làm việc của phụ tải Đối với các trạm biến áp phục vụ hộ loại 1 và loại 2, cần lắp đặt 2 máy biến áp, trong khi hộ loại 3 chỉ cần 1 máy biến áp.

Dựa vào sơ đồ mặt bằng và công suất tiêu thụ của phụ tải toàn bộ tòa nhà ta đưa ra các phương án cấp điện sau:

Mục Phương án 1 Phương án 2

Mô tả chọn máy biến áp Đặt một trạm biến áp với một máy biến áp dầu Đặt một trạm biến áp với máy biến áp khô

Mô tả chọn máy phát điện

Một máy phát điện dự phòng cấp cho phụ tải ưu tiên

Một máy phát điện dự phòng cấp cho toàn tòa nhà Ưu điểm

Chi phí thấp, lắp đặt đơn giản, tổn hao công suất, tổn hao chi phí thấp Độ tin cậy cấp điện cao

Nhược điểm Độ tin cậy thấp hơn

Chi phí cao, lắp đặt, vận hành phức tạp, tổn hao công suất hàng năm cao Đề xuất ✓

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

Vị trí lắp đặt máy biến áp nên gần tâm phụ tải để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo tính thẩm mỹ Dự kiến, trạm biến áp sẽ được đặt ở phía sau tòa nhà, trong khu vực ít người qua lại để giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

3.1.5 Phương án cấp điện hạ áp

Mục Phương án 1 Phương án 2

Mô tả Hệ thống phân phối điện sử dụng cáp

Hệ thống phân phối điện sử dụng thanh dẫn Ưu điểm Kinh tế đối với phụ tải nhỏ, phân tán, lắp đặt dễ dàng

Lắp đặt dễ dàng, không nhỏ, tổn thất điện năng thấp và dễ mở rộng Nhược điểm

Không gian lắp đặt lớn, vận hành, sửa chữa phức tạp Đề xuất ✓

Bảng 3-4: Phương án cấp điện hạ áp

3.1.6 Sơ đồ nguyên lí trạm điện

Từ trạm biến áp, cáp hạ áp được kéo vào tòa nhà, nơi lắp đặt một tủ điện hạ áp riêng biệt để cung cấp điện cho các tầng Trong tủ điện này, có một aptomat tổng và hai aptomat nhánh, nhằm cấp điện cho phụ tải ưu tiên và phụ tải không ưu tiên.

Bảng 3-5: Sơ đồ nguyên lí trạm điện

Các bảo vệ trạm

Mục tiêu chính của việc bảo vệ trong ngành điện là đảm bảo an toàn cho nhân viên bảo vệ, đồng thời ngăn chặn các mối nguy hiểm và bảo vệ tài sản, nhà máy cùng thiết bị khỏi sự hư hại.

- Bảo vệ người và chống lại sự nguy hiểm do quá điện áp, điện giật, cháy nổ vv…

Bảo vệ các thiết bị và thành phần trong hệ thống điện là rất quan trọng để ngăn chặn những rủi ro từ hiện tượng ngắn mạch, sét đánh và sự không ổn định của hệ thống Việc đảm bảo an toàn cho các thiết bị này giúp duy trì hiệu suất hoạt động và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống điện.

- Bảo vệ người và nhà máy không bị nguy hiểm do vận hành sai hệ thống bằng cách sử dụng khóa liên động bằng cơ tay hay điện

3.2.1 Bảo vệ chống điện giật và quá áp

Bảo vệ chống điện giât do chạm điện trực tiếp hoặc gián tiếp

➢ Bảo vệ chống điện giật do chạm trực tiếp:

Biện pháp chính để ngăn chặn chạm trực tiếp là bao bọc tất cả các phần dẫn điện trong lớp vỏ cách điện Ngoài ra, có thể đặt chúng ở vị trí ngoài tầm với, như sau rào chắn cách điện hoặc ở độ cao, hoặc sử dụng các vật chắn để bảo vệ.

- Vỏ kim loại của máy biến áp hoặc thiết bị điện được nối vào dây nối đất bảo vệ

➢ Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp:

- Hạn chế dòng chạm đất phía trung thế

- Giảm điện trở nối dất trạm xuống giá trị nhỏ nhất có thể

- Tạo điều kiện đẳng thế ở trạm và lưới hạ thế

- Bảo vệ chống quá điện áp

- Bảo vệ quá điện áp do hư hỏng cách điện phía trung thế làm xuất hiện điện áp phía thứ cấp bằng rơle quá áp (over voltage relay –OVR)

- Bảo vệ quá điện áp khí quyển do sét lan truyền vào trạm đối với đường dây trung thế trên không bằng chống sét van ( suge arrester)

Quá tải máy biến áp thường xảy ra do nhu cầu ngẫu nhiên từ một số phụ tải, sự gia tăng nhu cầu của mạng lưới, hoặc do việc mở rộng công trình Tình trạng tăng tải này dẫn đến nhiệt độ máy biến áp tăng cao, từ đó giảm tuổi thọ của thiết bị Để ngăn ngừa quá tải, thiết bị chống quá tải thường được lắp đặt phía sau trạm biến áp của khách hàng, nhưng thường được đặt trước trạm biến áp công cộng.

Bảo vệ quá tải cho máy biến áp được thực hiện thông qua việc sử dụng rơle quá tải có trễ, giúp cắt mạch đầu ra của máy biến áp Thời gian trễ này rất quan trọng để tránh việc cắt nhầm máy biến áp trong các trường hợp quá tải ngắn hạn.

Ngoài ra còn có bảo vệ sự cố bên trong MBA

Ngắn mạch có thể xảy ra giữa các dây pha, giữa pha và đất, hoặc giữa ba pha Khi xảy ra sự cố ngắn mạch ở cuộn sơ cấp và thứ cấp, sẽ hình thành dạng ngắn mạch chạm đất.

Bảo vệ ngắn mạch thường được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị như CB đầu ra MBA, máy cắt, cầu chì hoặc FCO phía trung áp Hệ thống bảo vệ rơle, đặc biệt là rơle bảo vệ lỗi đất (EFR), đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Chọn dây và khí cụ bảo vệ

Trong quá trình vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận cách điện có thể hoạt động dưới ba chế độ chính: chế độ làm việc lâu dài, chế độ làm việc quá tải và chế độ làm việc ngắn mạch.

Chế độ làm việc lâu dài yêu cầu các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện phải được lựa chọn phù hợp với điện áp định mức để đảm bảo hoạt động tin cậy.

Chế độ làm việc quá tải xảy ra khi dòng điện qua các thiết bị điện, sứ cách điện và dây dẫn vượt quá giá trị định mức Để đảm bảo sự tin cậy của các phần tử này, cần tuân thủ các quy định về giá trị và thời gian của điện áp hoặc dòng điện tăng cao, không được vượt quá giới hạn cho phép.

Chế độ làm việc ngắn mạch đảm bảo rằng các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác vẫn hoạt động một cách tin cậy.

Nếu quá trình lựa chọn chúng có các thông số theo đúng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt

Ngoài ra, còn chú ý đến vị trí đặt thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh mức độ ẩm ướt, mức độ ô nhiễm vv…

3.3.2 Lựa chọn máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải có khả năng đóng cắt mạch điện khi đang mang tải ở lưới điện trung áp, nhưng không thể cắt được dòng điện ngắn mạch, nhiệm vụ này sẽ do cầu chì đảm nhận Thông thường, máy cắt phụ tải được kết hợp với cầu chì để tạo thành bộ MCPT-CC Việc chọn lựa MCPT dựa trên điện áp định mức và dòng điện định mức.

Chọn dao cắt phu tải do ABB chế tạo, thông số dao cắt phụ tải chọn cho ở bảng PL 3.4:

Loại MCPT U dm (𝐾𝑉) I dm (A) I Nmax (KA) I N3s (kA)

Bảng 3-6:Thông số máy cắt phụ tải

3.3.3 Lựa chọn cầu chì cao áp

Cầu chì được sử dụng để bảo vệ máy biến áp khỏi tình trạng ngắn mạch Việc lựa chọn cầu chì phải dựa trên điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức Công thức để xác định điện áp định mức là U dmCC > U dm.mạng.

Dòng điện lâu dài định mức(A) I dmCC > 𝐼 lvmax

Công suất cắt định mức(MVA) S dmCC > S’’

Dòng điện cắt định mức (KA) I dmcắt > I’’

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

Từ điều kiện trên tra bảng PL 3.12 ta chọn cầu chì cao áp loại 3GD1402-4B do hãng SIEMENS chế tạo:

Loại cầu chì U dm (𝐾𝑉) I dm (A) I 𝑐ắ𝑡𝑁 (KA) I cắtN min (KA)

Bảng 3-8: Thông số cầu chì cao áp

3.3.4 Tính toán khí cụ bảo vệ và dây dẫn từ trạm biến áp đến tủ phân phối:

Theo kết quả tính toán của phụ tải của tòa nhà

Phụ tải của toàn phân xưởng là: Stt= 235,8 KVA

Dòng điện tính toán của phụ tải là: Itt= S tt

√3.380 = 0,36 kA 60A Theo tiêu chuẩn IEC ta có : Icb≥Itt(1,15 ÷ 1,25)

Tra bảng báo giá thiết bị đóng cắt của MITSUBISHI ta chọn MCCB 3P có mã là NF630-SW có dòng định mức là 500A

Nguồn điện đi từ trạm biến áp đến tủ phân phối chính là nguồn 3 pha 4 dây với Udm = 380V, ta chọn phương án đi dây cáp ngầm

Với phương án đi dây ngầm ta cần xác định hệ số K

- K4: Là thể hiện của cách lắp đặt

Phương án đi dây ngầm trong ống PVC chôn dưới đất theo IEC chọn K4=0,8

- K5: Thể hiện ảnh hưởng của số đặt kề nhau

Các dây được xem là kề nhau khi khoảng cách L giữa chúng nhỏ hơn hai lần đường kính của dây lớn nhất, theo tiêu chuẩn IEC với hệ số K5=1.

- K6: Thể hiện ảnh hưởng của đất chôn cáp Vì chôn cáp trong đất khô nên theo IEC chọn hệ số K6 =1

- K7: Thể hiện ảnh hưởng nhiệt độ của đất

Do nhiệt độ trong đất của công trình mà ta đang tính toán là 30 0 C

Theo IEC bảng H1-22 trang H1-31 ta chọn hệ số K7 = 0,89

Vậy hệ số xác định : K=K4.K5.K6.K7 = 0,8.1.1.0,89 = 0,71

Từ đó ta tính được : Icp = I CB

Từ kết quả tính được như trên, tra PL 5.12 ta chọn 3 cáp đồng hạ áp từ trạm biến áp một lõi do hàng LENS sản xuất:

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

Dòng điện tính toán của toàn công trình là:

√3.380 = 0,36 kA = 360 A Chọn thanh dẫn theo các yêu cầu như sau:

𝐽 𝑘𝑡 mm 2 Trong đó :Jkt: Mật độ dòng kinh tế của thanh dẫn ( A/mm 2 )

Ilv: Dòng điện làm việc bình thường của thanh dẫn (A)

Với Tmax P00 giờ/năm và sử dụng loại dây trần và thanh cái bằng đồng theo IEC ta chọn Jkt =1,8 A/mm 2

1,8 = 200 mm 2 Tra bảng PL5.6 ta chọn thanh dẫn có tiết diện F= 50.5 = 250 mm 2

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

Sơ đồ nối dây thường có 2 dạng cơ bản là hình tia và phân nhánh:

Sơ đồ hình tia có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm việc kết nối dây điện rõ ràng, với mỗi hộ gia đình được cung cấp điện từ một đường dây riêng biệt Điều này giúp giảm thiểu sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các hộ, nâng cao độ tin cậy trong việc cấp điện Hơn nữa, sơ đồ này cũng dễ dàng thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, đồng thời thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì.

- Sơ đồ phân nhánh: Các hộ được cấp chung một đường dây nên độ tin cậy cung cấp điện không cao

Để cung cấp điện cho tòa nhà, chúng ta sử dụng sơ đồ mạng điện hạ áp hình tia, giúp quản lý và vận hành phụ tải một cách thuận tiện Tủ điện không ưu tiên TĐ1 là một phần quan trọng trong hệ thống này.

➢ Aptomat tổng cho phụ tải không ưu tiên:

Aptomat tổng có dòng điện tính toán là:

➢ Aptomat tầng cho phụ tải không ưu tiên:

Từ tầng 1-7 của tòa nhà giống nhau nên chỉ cần tính cho tầng 1

Aptomat nhánh có dòng điện tính toán là:

➢ Aptomat nhánh cho các phòng

- Phũng học: I ph = cos ỉ.𝑈 P ph = 4,413

- Phũng chờ giỏo viờn: I ph = cos ỉ𝑈 P gv = 1,447

Tra bảng PL 5.1-5.2-5.3 ta chọn aptomat do hãng Merlin Gerin chế tạo:

CB Loại U đm I tt I dm I N Số cực

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

Thanh dẫn được chọn theo điều kiện dòng điện và kiểm tra lại theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Đại lượng Công thức

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép(A) K1.K2 I cp > I lvmax

Khả năng ổn định động (kg/cm 2 ) ɵ cp > ɵ tt

Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) 𝐹 3 𝑎 I 𝑦 √𝑡𝑞𝑑

Bảng 3-11: Điều kiện chọn thanh dẫn

K1 = 1 khi thanh dẫn đặt đứng K1 = 0.95 khi thanh dẫn đặt ngang

K2 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

I cp là dòng điện cưỡng bức( dòng cực đại chạy qua thanh dẫn) ɵcp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng= 1400

Như đã tính ở phần trên ta có dòng điện tính toán là: 217,1 A

Tra bảng PL 5.6 ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước 50x5 mm 2 Mỗi pha có I cp %0 A

Với mạng hạ áp ta chọn dây theo điều kiện phát nóng cho phép:

K 1 K 2 I cp >I tt Trong đó: K 1 là hệ số kể đến môi trường(K 1 =1)

K 2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rãnh có nhiều cáp K 2 = 1

Vậy tiết diện của dây được chọn theo điều kiện: I cp >I tt

Dòng điện tính toán tầng: 44,3 A

Dòng điện tính toán phòng: 23,6 A

Tra bảng PL 5.12 ta chọn cáp ruột đồng 2 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có thông số:

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

Cáp đến tủ I tt I cp Cáp Loại cáp Hãng

Tầng 1 44.3 50 Cu(4Cx16mm2)+E-1C 16mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS

Tầng 7 44.3 50 Cu(4Cx16mm2)+E-1C 16mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS Đến phòng 23.6 32 2x1C-4mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS

Bảng 3-13: Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến các tầng b) Tủ điện ưu tiên TĐ2

➢ Aptomat tổng cho phụ tải ưu tiên

Aptomat tổng có dòng điện tính toán là:

➢ Aptomat nhánh cho phụ tải ưu tiên

CB Tên thiết bị Số lượng

Chữa cháy Máy bơm chữa cháy 1 1 3000 0.8 2.4 2.8 4

Sinh hoạt Máy bơm sinh hoạt 1 1 3000 0.8 2.4 2.8 4

Chiếu sáng hành lang tầng

Thông gió Quạt thông gió tầng hầm 1 4 1500 1 6 7.1 32.

Quạt thông gió tầng hầm 2 4 1500 1 6 7.1 32.

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

Tra bảng PL 4.1 ta chọn aptomat do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số:

CB Loại U dm (U) I tt (A) I dm (A) I N (A) Số cực

CB Máy bơm chữa cháy C60A 440 8.2 40 10 3

CB Máy bơm sinh hoạt C60A 440 8.2 40 10 3

CB Chiếu sáng hành lang các tầng V40H 240 18.3 20 10 1+N

CB Chiếu sáng tầng hầm V40H 240 14.8 20 10 1+N

CB Quạt thông gió tầng hầm V40H 240 20.4 20 10 1+N

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

Thanh dẫn được lựa chọn dựa trên điều kiện dòng điện và được kiểm tra theo tiêu chí ổn định động và ổn định nhiệt Công thức xác định dòng điện phát nóng lâu dài cho phép (A) được thể hiện bằng K1.K2 I cp > I lvmax.

Khả năng ổn định động (kg/cm2) ɵcp > ɵtt

Khả năng ổn định nhiệt (mm2) 𝐹 3 𝑎 I 𝑦 √𝑡𝑞𝑑

Bảng 3-16: Điều kiện chọn thanh dẫn

K1 = 1 khi thanh dẫn đặt đứng

K1 = 0.95 khi thanh dẫn đặt ngang

K2 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

I cp là dòng điện cưỡng bức( dòng cực đại chạy qua thanh dẫn) ɵcp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng= 1400

Như đã tính ở phần trên ta có dòng điện tính toán là: 123,3 A

Tra bảng PL 5.6 ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước 40x4 mm 2 Mỗi pha có I cp 0 A

Với mạng hạ áp ta chọn dây theo điều kiện phát nóng cho phép

Trong đó: K 1 là hệ số kể đến môi trường(K 1 =1)

K 2 là hệ số kể đến dây dẫn dặt song song khi đặt cáp trong rãnh có nhiều cáp K 2 = 1

Vậy tiết diện của dây được chọn theo điều kiện: I cp >I tt

Dựa vào số liệu I tt đã tính Tra bảng PL 5.12 ta chọn cáp ruột đồng cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có thông số:

Tổng phụ tải ưu tiên 123,3 150 Cu(4Cx35mm2)+E-1C 35mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS

Thang máy 53.5 63 Cu(4Cx16mm2)+E-1C 16mm2 Cu/XLPE/PVC LS

Máy bơm chữa cháy 8.2 20 Cu(4Cx4mm2)+E-1C 4mm2 Cu/XLPE/PVC LS

Máy bơm sinh hoạt 8.2 20 Cu(4Cx4mm2)+E-1C 4mm2 Cu/XLPE/PVC LS

Chiếu sáng hành lang các tầng 57.7 63 Cu(4Cx16mm2)+E-1C 16mm2 Cu/XLPE/PVC LS Chiếu sáng tầng hầm 46.4 50 Cu(4Cx16mm2)+E-1C 16mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS

Quạt thông gió tầng hầm 64.1 80 Cu(4Cx25mm2)+E-1C 25mm2 Cu/Mica/XLPE/Fr-PVC LS

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

Cáp đến thiết bị I tt I cp Cáp Loại cáp Hãng

Thang máy 1 10.7 15 2x1C-2,5mm2+E-1C2,5mm2 CV LS

Máy bơm chữa cháy 1 4 10 2x1C-1,5mm2 CV LS

Máy bơm sinh hoạt 4 10 2x1C-1,5mm2 CV LS

Chiếu sáng hành lang tầng 1 8.2 10 2x1C-1,5mm2 CV LS

Chiếu sáng tầng hầm 1 23.3 25 2x1C-2,5mm2+E-1C2,5mm2 CV LS

Chiếu sáng tầng hầm 2 23.3 25 2x1C-2,5mm2+E-1C2,5mm2 CV LS

Quạt thông gió tầng hầm 1 32.3 35 2x1C-2,5mm2+E-1C2,5mm2 CV LS

Quạt thông gió tầng hầm 2 32.3 35 2x1C-2,5mm2+E-1C2,5mm2 CV LS

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

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT CHO TÒA NHÀ

Giải pháp phòng chống sét

Việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp hạn chế tác hại của sét là cần thiết cho từng khu vực và đối tượng cụ thể, nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật Điều này không chỉ quan trọng đối với ngành điện mà còn với nhiều ngành khác.

Hiện nay chúng ta sử dụng phổ biến các kiểu chống sét là:

+ Đối với các công trình kiến trúc kiến trúc lắp đặt các kim thu sét (cột thu lôi)

+ Đối với các công trình điện (đường dây và trạm biến áp) thì sử dụng đường dây chống sét và các chống sét van

4.2.1 Thuật ngữ và định nghĩa:

Hệ thống chống sét: Toàn bộ hệ thống dây dẫn được sử dụng để bảo vệ các công trình khỏi sự tác động của sét

Bộ phận thu sét: Một bộ phận của hệ thống chống sét nhằm mục đích thu hút sét đánh vào

Mạng nối đất: Một bộ phận của hệ thống chống sét nhằm tiêu tán dòng điện xuống đất

Dây dẫn: Bộ phận hoặc nhóm các bộ phận dẫn điện có tiếp xúc với đất và có thể truyền dòng điện xuống đất

Cực nối đất mạch vòng là một hệ thống tạo ra vòng khép kín xung quanh công trình, có thể nằm trên hoặc dưới bề mặt đất, hoặc bên trong móng của công trình.

Vùng bảo vệ: Thể tích mà trong đó một dây dẫn sét tạo ra khả năng chống sét đánh thẳng bằng cách thu hút sét đánh vào nó

4.2.2 Chức năng của hệ thống chống sét

Hệ thống thu và dẫn sét có chức năng thu hút sét và dẫn dòng điện do sét tạo ra xuống đất một cách an toàn, nhằm bảo vệ các kết cấu của công trình khỏi bị sét đánh Phạm vi hoạt động của hệ thống này không cố định và phụ thuộc vào mức độ tiêu tán dòng điện sét.

Tính toán nối đất cho hệ thống chống sét

Điện trở nối đất chống sét tại một thời điểm không được vượt quá 10Ω (theo tiêu chuẩn điện trở nối đất yêu cầu TCVN 4759-49)

Dự kiến dùng n cọc tròn d mm dài l=2,5 m, chôn thẳng đứng đóng xuống đất ở độ sâu tt=0,8 m, mỗi cọc cách nhau 1 khoảng a=5m Điện trở tản của cọc:

4 t − l) Độ chôn sâu của cọc: t c = t t + l

( ρ do = 100Ωm điện trở suất của đất pha sét, km=1,4: hệ số mùa)

Thay vào công thức ta có:

2ln4.2,05 + 2,5 4.2,05 − 2,5) = 54,03 Ω Điện trở tản xung kích của một cọc nối đất:

R xk = α xk R c ( theo tiêu chuẩn 20 TCVN 46-84 chống sét cho các công trình xây dựng)

Trong đó: α xk : Hệ số xung kích của cọc

R c : Điện trở tản xoay chiều của một cọc

R xk : Điện trở xung kích của cọc

Giả sử dòng chống sét I kA =>α xk = 0,7 =>R xk = 0,7.54,03 37,82 (Ω)

Hệ thống nối đất với n cọc giống nhau, được ghép song song và cách nhau một đoạn L, có thể tính toán điện trở xung kích của tổ hợp bằng công thức phù hợp.

R xk∑ = R xk xk = R nđ Trong đó: xk: Hệ số xung kích tổ hợp Ước lượng sơ bộ số cọc cần: n = R xk

Giả sử hệ thống sử dụng 12 cọc nối đất dây nối giữa chúng có điện trở không đáng kể đặt cách nhau 5m ta có:

Tính toán lựa chọn kim thu sét

Công thức tính bán kính bảo vệ thu sét:

Rp: Bán kính bảo vệ mặt ngang tính từ chân kim thu sét (m) h: Chiều cao kim thu sét (m)

D: Chiều cao ảo tăng thêm của cấp bảo vệ chống sét (m)

∆L: Hằng số khả năng thoát sét (∆L = 30)

Công trình dân dụng là công trình cấp II ta có thông số sau: h=5 m, D` m

Hình 4-1: Khoảng cánh an toàn

Thay vào công thức ta được:

Do đó chọn thiết bị thu sét có các đặc tính sau: h(m) Mã hiệu Cấp bảo vệ Rp(m)

Chọn dây dẫn sét theo tiêu chuẩn TCVN 9888.3:2013 là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống tiếp đất Để tránh việc dây dẫn bị phá hủy khi có dòng điện sét đi qua, tiết diện dây dẫn cần phải đạt tối thiểu 50 mm².

95 mm 2 làm dây dẫn sét cho nhà xưởng.

Tính toán nối đất

Đối với mạng điện có điện áp dưới 1000 V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm không vượt quá 4 Ω (theo tiêu chuẩn điện trở nối đất yêu cầu TCVN 4759-49)

Dự kiến sử dụng điện cực hỗn hợp với 16 cọc thép kích thước 60x60x6mm, dài 2,5m, được chôn thẳng đứng theo mạch vòng hình chữ nhật, mỗi cọc cách nhau 5m Thanh ngang sẽ được làm từ thép dẹt 40x5mm, và các cọc sẽ được chôn ở độ sâu 0,8m Chúng ta sẽ áp dụng công thức để tính toán hiệu quả của hệ thống này.

R = R c R 𝑡 η t R c + n η c R t Điện trở tản của cọc:

Chiều dài cọc l=2,5 m Độ chôn sâu của cọc: t c = t t + l

Thay số vào công thức ta có:

Hệ số phụ thuộc K = 8,17 (tra bảng 5.3 giáo trình vật liệu điện)

Thay vào công thức ta được:

Tra bảng 5.4 giáo trình vật liệu điện ta có: η t = 0,32, η c = 0,64 Điện trở cả hệ thống nối đất:

R = 42,7.4,190,32.42,7 + 14.0,64.4,19 = 3,16 Ω ≤ 4Ω Như vậy hệ thống nối đất như dự kiến ban đầu là phù hợp

KẾT LUẬN Được sự phân công của quý thầy cô khoa Điện, trường Đại học Công nghiệp

Hà Nội Sau gần ba tháng thực hiện, nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế cung cấp điện cho giảng đường đại học 9 tầng.”

Các nội dung chúng em đã hoàn thành:

Thiết kế chiếu sáng cho tầng điển hình được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN về chiếu sáng trong nhà, kết hợp với phần mềm DiaLux Evo để tính toán và bố trí đèn một cách hiệu quả.

- Xác định được phụ tải tính toán cho tòa nhà gồm: Phụ tải ưu tiên, phụ tải không ưu tiên và phụ tải tính toán toàn tòa nhà

Để đảm bảo cấp điện cho tòa nhà một cách hiệu quả, cần lập giải pháp cụ thể bao gồm việc đưa ra các phương án cấp điện, lựa chọn máy biến áp và máy phát dự phòng phù hợp với yêu cầu sử dụng điện của tòa nhà.

Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất cho tòa nhà là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng trong trường hợp xảy ra sự cố điện cũng như các hiện tượng thiên nhiên như giông, sét.

1 TCVN 7117- 1: 2018 Tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng trong nhà

2 TCVN 9206- 2012: Tiêu chuẩn quốc gia về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và nơi công cộng

3 TCVN 9207- 2012: Tiêu chuẩn thiết kế đặt đường dây điện trong nhà ở và nơi công cộng

4 TCVN 9888- 3: Bảo vệ chống sét phần 3

5 Giáo trình thiết kế cấp điện- Ngô Hồng Quang- Vũ Văn Tẩm

7 Tiêu chuẩn điện trở nối đất yêu cầu TCVN 4759-49.

Tiêu đề	Đồ án tốt nghiệp thiết kế cung cấp điện cho giảng đường đại học 9 tầng
Tác giả	Nguyễn Văn Thịnh, Nguyễn Văn Dương, Trần Văn Hiếu
Người hướng dẫn	ThS. Phùng Thị Vân
Trường học	Đại học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,12 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. TCVN 7117- 1: 2018 Tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng trong nhà	Khác
2. TCVN 9206- 2012: Tiêu chuẩn quốc gia về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và nơi công cộng	Khác
3. TCVN 9207- 2012: Tiêu chuẩn thiết kế đặt đường dây điện trong nhà ở và nơi công cộng	Khác
4. TCVN 9888- 3: Bảo vệ chống sét phần 3	Khác
5. Giáo trình thiết kế cấp điện- Ngô Hồng Quang- Vũ Văn Tẩm	Khác
7. Tiêu chuẩn điện trở nối đất yêu cầu TCVN 4759-49	Khác