Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện (Nghề: Cơ điện nông thôn) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

(NB) Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Thiết kế mạng điện sinh hoạt gia đình; Thiết kế mạng điện cho cơ sở sản xuất nhỏ; Lắp đặt thiết bị đóng cắt điện; Lắp đặt phụ tải; Lắp đặt thiết bị tiếp đất; Lắp đặt hệ thống chống sét. Mời các bạn cùng tham khảo!

MÔ ĐUN: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

NGHỀ : CƠ ĐIỆN NÔNG THÔN (Áp dụng cho trình độ Sơ cấp)

LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017

2

LỜI GIỚI THIỆU

Lắp đặt hệ thống cung cấp điện là một trong những môđun chuyên môn được

biên soạn dựa trên chương trình khung và chương trình dạy nghề do Bộ Lao động -

Thương binh - Xã hội và Tổng cục Dạy nghề ban hành dành cho hệ sơ cấp Nghề Cơ

điện nông thôn

Giáo trình này được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên được xây

dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất, trong mỗi bài đều có ví dụ và bài tập áp dụng

để làm sáng tỏ lý thuyết

Khi biên soạn, tác giả đã dựa trên kinh nghiệm giảng dậy, tham khảo đồng

nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình

đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên

soạn gắn với nhu cầu thực tế

Giáo trình này c ng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc

lĩnh vực điện dân dụng, điện cộng nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữ

máy điện

Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song khó tránh khỏi

những sai sót, nhầm lẫn và khiếm khuyết Tôi rất mong nhận được sự góp ý của Quý

đồng nghiệp và các bạn Học sinh - Sinh viên trong toàn Trường để giáo trình càng

hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, cảm ơn Khoa Điện-Điện tử,

Trường Cao đẳng Lào Cai đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi hoàn thành giáo trình

này

Lào Cai, ngày tháng năm 2017

GV Ngô Đức Hiếu

3

MỤC LỤC

1 Khái niệm chung về kỹ thuật lắp đặt điện

2 Cấu trúc mạng điện sinh hoạt gia đình

3 Các ký hiệu thường dùng

4 Khảo sát thực tế căn hộ

5 Tính toán hệ thống thiết bị điện trong căn hộ

6 Hoàn thiện bản thiết kế

Bài 2: Thiết kế mạng điện cho cơ sở sản xuất nhỏ 37

1 Khảo sát thực tế tại xưởng sản xuất

2 Tính toán phụ tải động lực và chiếu sáng

3 Tính chọn dây dẫn động lực và chiếu sáng

4 Tính chọn thiết bị đóng cắt và tủ điều khiển

5 Hoàn thiện bản thiết kế

2 Chuẩn bị vật liệu theo yêu cầu thiết kế

3 Lắp đặt chân đế của thiết bị đóng cắt

4 Lắp đặt và đấu dây vào thiết bị

5 Kiểm tra lại thiết bị đã được lắp đặt

3 Lắp đặt phụ tải theo vị trí của bản thiết kế

4 Cấp điện cho phụ tải

5 Kiểm tra, đưa phụ tải vào hoạt động

1 Công dụng của việc nối đất và các phương pháp nối đất

2 Cấu tạo của hệ thống nối đất

3 Nghiên cứu bản vẽ thiết kế

4 Nội dung công việc

4

3 Chuẩn bị gia công vật liệu

4 Đo điện trở tiếp đất của hệ thống đường dây và cọc tiếp đất

6

Bài 1: Thiết kế mạng điện sinh hoạt gia đình

Mục tiêu:

- Khảo sát thực tế và thiết kế được mạng điện sinh hoạt để tiến hành lắp đặt điện;

- Phân tích, tính toán, lựa chọn các thiết bị theo các loại sơ đồ lắp đặt một hệ thống điện theo nội dung bài đã học;

- Rèn luyện tác phong công nghiệp

Nội dung:

1 Khái niệm chung về kỹ thuật lắp đặt điện

1.1.Tổ chức công việc lắp đặt điện

Nội dung tổ chức công việc bao gồm các hạng mục chính sau:

Kiểm tra và thống kê chính xác các hạng mục công việc cần làm theo thiết kế

và các bản vẽ thi công Lập bảng thống kê tổng hợp các trang thiết bị, vật tư, vật liệu cần thiết cho việc lắp đặt

Lập biểu đồ tiến độ lắp đặt, bố trí nhân lực phù hợp với trình độ, tay nghề bậc thợ, trình độ chuyên môn theo từng hạng mục, khối lượng và đối tượng công việc Lập biểu đồ điều động nhân lực, vật tư và các trang thiết bị theo tiến độ lắp đặt

Soạn thảo các phiếu công nghệ trong đó miêu tả chi tiết công nghệ, công đoạn cho tất cả các dạng công việc lắp đặt được đề ra theo thiết kế

Chọn và dự định lượng máy móc thi công, các dụng cụ phục vụ cho lắp đặt

c ng như các phụ kiện cần thiết để tiến hành công việc lắp đặt

Xác định số lượng các phương tiện vận chuyển cần thiết

Soạn thảo hình thức thi công mẫu để thực hiện các công việc lắp đặt điện cho các trạm mẫu hoặc các công trình mẫu

Soạn thảo các biện pháp an toàn về kỹ thuật

Việc áp dụng thiết kế tổ chức công việc lắp đặt điện cho phép tiến hành các hạng mục công việc theo biểu đồ và tiến độ thi công cho phép rút ngắn được thời gian lắp đặt, nhanh chóng đưa công trình vào vận hành Biểu đồ tiến độ lắp đặt điện được thành lập trên cơ sở biểu đồ tiến độ của các công việc lắp đặt và hoàn thiện Khi biết được khối lượng, thời gian hoàn thành các công việc lắp đặt và hoàn thiện giúp ta xác định được cường độ công việc theo số giờ - người Từ đó xác định được số đội, số tổ,

số nhóm cần thiết để thực hiện công việc Tất cả các công việc này được tiến hành theo biểu đồ công nghệ, việc tổ chức được xem xét dựa vào các biện pháp thực hiện công việc lắp đặt

Việc vận chuyển vật tư, vật liệu phải tiến hành theo đúng kế hoạch và cần phải đặt hàng chế tạo trước các chi tiết về điện đảm bảo sẵn sàng cho việc bắt đầu công việc lắp đặt

1.2.Tổ chức các đội nhóm chuyên môn

Khi xây dựng, lắp đặt các công trình điện lớn, hợp lý nhất là tổ chức các đội, tổ, nhóm lắp đặt theo từng lĩnh vực chuyên môn Việc chuyên môn hóa các cán bộ và công nhân lắp đặt điện theo từng lĩnh vực công việc có thể tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng, công việc được tiến hành nhịp nhàng không bị ngưng trệ Các đội nhóm lắp đặt có thể tổ chức theo cơ cấu sau:

Bộ phận chuẩn bị tuyến công tác: Khảo sát tuyến, chia khỏang cột, vị trí móng cột theo địa hình cụ thể, đánh dấu, đục lỗ các hộp, tủ điện phân phối, đục rãnh đi dây trên tường, sẻ rãnh đi dây trên nền

Bộ phận lắp đặt đường trục và các trang thiết bị điện, tủ điện, bảng điện

Bộ phận điện lắp đặt trong nhà, ngòai trời

Bộ phận lắp đặt các trang thiết bị điện và mạng điện cho các thiết bị, máy móc

c ng như các công trình chuyên dụng

Thành phần, số lượng các đội, tổ, nhóm được phân chia phụ thuộc vào khối lượng

và thời hạn hòan thành công việc

2 Cấu trúc mạng điện sinh hoạt gia đình

3 Các ký hiệu thường dùng

Một số kí hiệu thường dùng trên bản vẽ điện công nghiệp

Bảng 1.1 Một số các kí hiệu của các thiết bị điện, trạm biến áp, nhà máy điện ( Theo

tiêu chuẩn Việt Nam 185 )

A B

Bảng 1.2 Một số ký hiệu đi dây, thiết bị đóng cắt, bảo vệ trên bản vẽ

Vận hành bằng tay Vận hành bằng tay, ấn Dây dẫn ngoài lớp trát Vận hành bằng tay, kéo Dây dẫn trong lớp trát Vận hành bằng tay, xoay Dây dẫn dưới lớp trát Vận hành bằng tay, lật Dây dẫn trong ống lắp đặt Thường đóng mở chậm

(của rơ le thời gian)

Cáp nối đất

Thường đóng đóng chậm (của rơ le thời gian)

Cuộn dây điện áp

Thường mở đóng chậm (của rơ le thời gian)

Vỏ

Thường mở mở chậm (của rơ le thời gian)

Cầu chì

9

Thường mở ( của công tắc tơ, rơ le)

Hai khí cụ điện trong một

vỏ Thường đóng

(của công tắc tơ, rơ le)

Chuông báo

Bảng 1.3 Một số ký hiệu thiết bị công nghiệp điển hình

Biểu diễn ở dạng

nhiều cực

Biểu diễn ở dạng một cực

ổ cắm có bảo vệ, 3 cái

5 Đèn chiếu sáng sâu có chao tráng men

6 Đèn thủy ngân áp lực cao

31 Cột bê tông ly tâm không có đèn

32 Cột bê tông vuông không có đèn

33 Cột sắt không có đèn

34 Đèn đặt trên cột

( Ký hiệu đèn và cột vẽ theo kiểu tương

ứng)

35 Đèn treo trên dây

( Ký hiệu đèn vẽ theo kiểu tương ứng)

36 Đường dây của lưới phân phối động lực

37 Đường dây của lưới phân phối động lực

xoay chiều trên 1000V

40 Đường dây của lưới chiếu sáng làm việc

a - đối với bản vẽ chỉ có chiếu sáng

b - đối với bản vẽ có lưới động lực và

chiếu sáng

a

b

41 Đường dây của lưới chiếu sáng sự cố

a - đối với bản vẽ chỉ có chiếu sáng

b - đối với bản vẽ có lưới động lực và

a

b

14

chiếu sáng

42 Đường dây của lưới chiếu sáng bảo vệ

43 Đường dây của lưới điện dưới 360V

44 Đường dây cáp treo và dây treo

45 Đường dây nối đất hoặc dây trung tính .

49 a - đường dây đi lên

b- đường dây đi từ dưới lên

c - đường dây đi xuống

d - đường dây đi từ trên xuống

e - đường dây đi lên và đi xuống

g - đường dây đi xuyên từ trên xuống

h - đường dây đi xuyên từ dưới lên

54 Dây chống sét (hoặc nó có thể được thể

hiện bởi bản ghi chú)

16

+ Tầng 2 gồm: 2 phòng ngủ, mỗi phòng có 1 nhà tăm 1 nhà vệ sinh

5 Tính toán hệ thống thiết bị điện trong căn hộ

5.1 Các công thức cần dùng trong tính toán

Việc chọn dây dẫn điện trong nhà cần phải tính toán và lựa chọn theo các bước sau đây

1 Xác định nguồn điện sẽ dùng : 1 pha hay 3 pha

2 Tính tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện

3 Lựa chọn dây dẫn cho từng phần của nhà ở, bao gồm 3 loại:

+ Dây ngoài trời, kéo từ cột đồng hồ vào nhà

Công thức tính tiết diện dây dẫn

17

Tính tiết diện

Công thức: S=I/J

Trong đó:

– J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm²)

– S: là tiết diện dây dẫn (mm²)

+ Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép Jđ = 6 A/mm²

+ Đối với dây nhôm: Mật độ dòng điện cho phép Jn = 4,5 A/mm²

+ Có thông số tiết diện (S), chúng ta sẽ dựa vào đó để lựa chọn dây điện, xem bên dưới để chọn

Bảng chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện

Lựa chọn dây dẫn

Sau khi có thông số tiết diện (S) luôn nên chọn dây điện lớn hơn tính toán 1 cấp để dự phòng an toàn và nâng cấp phụ tải sau này Vì thông thường sau một thời gian sẽ phát sinh nhiều thiết bị điện thêm trong nhà

Dây dẫn ngoài trời

Là dây dẫn từ trụ điện đến đồng hồ điện lực trong nhà

Đoạn dây này là dây nối từ lưới điện địa phương vào đến nhà, thông thường đoạn dây

18

này nằm hoàn toàn ngoài trời Đoạn dây ngoài trời này thường được Điện lực địa phương cung cấp khi đăng ký mở công tơ điện mới Vì vậy chúng ta không cần quan tâm!

 Bước 2 Áp dụng công thức tính dòng điện: I=P/U -> I= 5*1000/220 = 22.72 A

 Bước 3: Áp dụng công thức tính tiết diện: S=I/J -> S=22.72/6 = 3.78 mm²

 Bước 4 Trên thị trường có các loại dây cỡ 4mm² và 6mm² Ta chọn lớn hơn 1 cấp là 6 mm²

TƯƠNG TỰ CÁCH TÍNH ĐỂ ĐI DÂY CẤP NGUỒN CHO KHU VỰC (Bếp từ, hồng ngoại, lò vi song, ấm siêu tốc…)

 Đối với các thiết bị như: bếp điện, lò sưởi… có công suất từ 1kW đến 2kW nên dùng loại cáp PVC có 2 lớp cách điện, tiết diện 2 x 2,5 mm² để đảm bảo an toàn cả

về điện và về cơ

 Đối với thiết bị điện khác có công suất lớn hơn 2kW thì phải tuỳ theo công suất

mà tính toán chọn tiết diện dây như trên đã hướng dẫn

THÔNG THƯỜNG THEO KINH NGHIỆM TÍNH TOÁN ĐỐI VỚI NHÀ PHỐ CHÚNG TA HAY CHỌN

Đối với dây cấp nguồn đi từng tầng, phòng trong nhà tùy theo mức độ bố trí đồ dùng

sử dụng điện mà ta chọn như sau: chia tải theo tầng chọn tiết diện 4 mm², cấp nguồn cho các ổ cắm chọn dây 2,5 mm², dây chiếu sáng chọn 1-1,5 mm²

Các hãng dây điện trên thị trường

Hiện nay trên thị trường có 3 hãng sản xuất cung cấp dây điện lớn là: Cadivi,

Daphaco, Lion

5.2 Tính toán phụ tải điện, tính chọn dây dẫn

5.2.1 Tính toán cho tầng 1

19

20

21

22

23

24

25

26

27

5.3.2 Tính toán cho tầng 2

28

29

30

31

5.4 Tính chọn thiết bị điều khiển

32

33

34

6 Hoàn thiện bản thiết kế

35

Bài 2: Thiết kế mạng điện cho cơ sở sản xuất nhỏ

1 Khảo sát thực tế tại xưởng sản xuất

1 1Phân bố phụ tải của phân xưởng

Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1100 m2

gồm 70 thiết bị được chia làm 7 nhóm Công suất tính toán của phân xưởng là 148,22 kVA, trong đó có 16,5 kW

sử dụng cho hệ thống chiếu sáng Để cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí (

PXSCCK) ta sử dụng sơ đồ hỗn hợp Điện năng từ trạm biến áp B3 được đưa về tủ phân phối của phân xưởng Trong tủ phân phối đặt một aptomat tổng và 8 aptomat nhánh cấp điện cho 7 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng sử dụng sơ đồ hình tia để thuận tiện cho việc vận hành và quản lý Mỗi tủ động lực cấp điện cho một nhóm phụ tải theo sơ đồ hỗn hợp, các phụ tải có công suất lớn và quan trọng sẽ nhận điện trực tiếp

từ thanh cái của tủ, các phụ tải có công suất nhỏ và ít quan trọng hơn được ghép thành các nhóm nhỏ nhận điện từ tủ theo sơ đồ liên thông Để dễ dàng cho việc thao tác và tăng độ tin cậy cung cấp điện, tại mạch các đầu vào và ra của tủ đều đặt các aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ qua tải và ngắn mạch cho các thiết bị trong phân

xưởng Tuy nhiên giá thành của tủ sẽ đắt hơn khi dùng cầu dao và cầu chì song đây

c ng là xu hướng cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp hiện đại

Trình tự thiết kế

* Lựa chọn phương án cấp điện

* Lựa chọn thiết bị điện

* Tính toán ngắn mạch hạ áp

1.2 Lựa chọn các phương án cấp điện

Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị trong phân xưởng phụ thuộc vào công suất các thiết bị, số lượng và sự phân bố của chúng trong mặt bằng phân xưởng

Sơ đồ cần đảm những điều kiện sau:

* Đảm bảo độ tin cậy

* Thuận tiện cho việc lắp ráp vận hành

* Có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tối ưu

* Cho phép dùng các phương pháp lắp đặt công nghiệp

Các sơ đồ sử dụng trong mạng điện phân xưởng:

- Sơ đồ hình tia

37

- Sơ đồ đường dây trục chính

Tu theo các bộ phận sản xuất mà ta chọn các sơ đồ đi dây cụ thể

1.3 Lựa chọn các thiết bị cho tủ phân phối

Tủ phân phối dặt tại tâm phụ tải của phân xưởng có toạ độ (68,68)

Hình 4.1 Sơ đồ tủ phân phối

1.4 Chọn cáp từ trạm biến áp phân xưởng về tủ phân phối của phân xưởng

Cáp từ trạm biến áp cung cấp cho PXSCCK về tủ phân phối của phân xưởng tải điện áp 400 V cần phải chịu đựng dòng điện là:

Icp =

38 , 0 3

22 , 148

Do đó chọn cáp đồng hạ áp 3 lõi, cách điện PVC do hãng LENS chế tạo loại 3G70

mm2 có Icp = 254 A trong nhà Vì trạm biến áp đặt tại vị trí có toạ độ (46,65) nên đường cáp này có độ dài 111 m

2 Tính toán phụ tải động lực và chiếu sáng

Tủ phân phối cho phân xưởng phải gồm 8 đầu ra tới các tủ động lực từ tủ động lực số

1 đến tủ động lực số 8 Tủ phân phối phải có Um ≥ 0,4 kV, chịu dòng

Icp ≥ 225,2 A ở đầu vào và đầu ra dòng điện trong khoảng ≤ 100 A

38

Lựa chọn MCCB cho tủ phân phối

* Phía đầu và phía cuối của đường cáp từ trạm biến áp B3 đến tủ phân phối ta đặt các aptomat loại NS250N do Merlin Gerin chế tạo có thông số như sau:

250.25,15,1

.25,15,

Trong đó Stti là công suất của nhóm i, Um = 380 V Các Icpi lấy từ bảng 2.3 Với chiếu sáng thì Pcs = 16,5 kW

Kết quả tính ghi trong bảng 4.2

Tuyến cáp Itt

A

Loại MCCB

Khc.Icp ≥ IttTrong đó:

Itt – Dòng điện tính toán của nhóm phụ tải

39

Icp – Dòng điện phát nóng cho phép, tương ứng với từng loại dây, từng tiết diện

khc – Hệ số hiệu chỉnh, ở đây lấy khc = 1

Điều kiện kiểm tra phối hợp với các thiết bị bảo vệ của cáp, ở đây là aptomat:

Icp ≥

5,1

.25,15,1

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch Các thông số của sơ đồ thay thế

a Trạm biến áp phân xưởng B3

Sm=1000 kVA, Pn = 10 kW, Un = 5%

2 2 2

2

10 1000

) 4 , 0 (

10

40

Xb =

3

2 2

10 1000

) 4 , 0

X0 = 0,157 mΩ/m → Xtgha =

3

1.x0.ℓ=

3

1.0,157.1,2=0,063 mΩ Thanh góp trong tủ phân phối chọn loại thanh cái bằng đồng có kích thước 30x3 mm2

với Icp = 405 A chiều dài ℓ=1,2 m; khoảng cách trung bình hình học D= 300 mm

R0 = 0,223 mΩ/m → Rtg =

3

1.0,223.1,2=0,268 mΩ

X0 = 0,235 mΩ/m → Xtg =

3

1.0,235.1,2=0,282 mΩ

c Điện trở và điện kháng của MCCB

* Với máy NS250N có Im =250 A tra trong bảng 4.3 và 4.4 Tài liệu ngắn mạch và dứt dây trong hệ thông điện ta có:

400

Kiểm tra aptomat:

Loại NS250N có IcắtN = 8 kA < IN1 nên ta phải chọn lại MCCB ở vị trí này Chọn loại máy CM1250 N có các thông số nhƣ sau:

Bảng 4.4 Thông số của aptomat CM1250N

* Với loại CM1250N có Im =1250 A tra trong bảng 4.3 và 4.4 Tài liệu ngắn mạch và dứt dây trong hệ thông điện ta có:

400