Đồ án cung cấp điện cho trường học

đồ án chuyên ngành thiết kế cung cấp điện cho trường học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

TPHCM, Tháng 8, Năm 2020

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1.GIỚI THIỆU

Trường trung học cơ sở Hồng Bàng có 6 khu nhà chính (A,B,C,D,E F) gồm các phòng học, văn phòng, phòng thực hành, phòng dành cho giáo viên… Phụ tải chính của trường học chủ yếu là phụ tải chiếu sáng, hệ thống làm mát cho phòng như quạt, máy lạnh Diện tích của từng khu vực trong trường học được xác định sau đây:

+Tầng trệt bao gồm phòng học( 12 phòng học và hành lang khu A,B,C, hành lang), phòngthực hành, phòng hành chánh, phòng giảm thị, phòng vệ sinh có tổng diện tích là: 915+Tầng 1 bao gồm phòng học (12 phòng học và hành lang khu A,B,C), phòng giáo viên, phòng thực hành, phòng giám thị, phòng hành chánh, phòng vệ sinh có tổng diện tích là: 955

+Tầng 2 bao gồm phòng học(12 phòng học và hành lang khu A,B,C), phòng thực hành, phòng giám thị, phòng hội trường có tổng diện tích là: 875

+Tầng 3 chỉ có phòng học (phòng học và hành lang khu B) và tổng diện tích là 300

Biết diện tích mỗi phòng học là (5m x 8,5m)= 42,5

Phòng giám thị (4m x 5m)= 20

Tổng diện tích sân trường: 4250

Khu thực hành có diện tích 300

Sân thể thao: (34m x 16m) = 544

Bãi giữ xe học sinh: (112m x 4m) = 448

Bãi giữ xe giáo viên: (92m x 4m) = 368

1.2.1 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

Phải cố gắng lựa chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt trong điều kiện cho phép

1.2.2 CHẤT LƯỢNG ĐIỆN CUNG CẤP

Phụ thuộc 2 yếu tố tần số và điện áp Tần số do cơ quan điều chỉnh, chỉ có những hộ tiêu thụ hàng chục MW trở lên mới cần quan tâm tới chế độ vận hành của mình sao cho phù hợp nhằm ổn định tần số của hệ thống

Vì vậy thiết kế hệ thống cung cấp điện ta chỉ cần đảm bảo điện áp cho khách hàng thông thường dao động quanh giá trị 5% của điện áp định mức, đặc biệt khi phụ tải có yêucầu về chất lượng điện áp thì chỉ cho phép dao động trong khoảng 5%

 Thiết kế an toàn cung cấp điện:

Nhằm đảm bảo con người và thiết bị, phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lí, rõ ràng đểtránh nhầm lẫn trong vận hành, các thiết bị lựa chọn phải đúng chủng loại và đúng công suất Việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng phải tuyệt đối chấp hành những quy định về an toàn điện khi sử dụng

 Các tính toán kinh tế:

Sau khi kỹ thuật, độ an toàn đã được đảm bảo thì chỉ tiêu kinh tế mới được xét đến, các tính toán sao cho tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ nhất và thời gian thu hồi vốn đầu tư đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư Phương án tối ưu được lựa chọn sao cho khi tính toán và so sánh với các phương án cụ thể

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TRƯỜNG

SƠ ĐỒ PHÒNG HỌC

SƠ ĐỒ PHÒNG GIÁO VIÊN

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN VÀ THIẾT

KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHỤ TẢI

2.1. KHÁI NIỆM PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Phụ tải là một khái niệm bao hàm tất cả những đối tượng có chức năng sử dụng năng lượng điện và các thông số điện liên quan ,có giá trị định lượng là giá trị của 1 hàm nhiều biến (tức phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng) thay đổi theo thời gian và thường không tuân theo 1 quy luật nhất định nhưng lại chứa các thông số ổn định có thể dựa vào đó làm

cơ sở tính toán, đánh giá , lựa chọn các phần tử hệ thống

2.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

2.2.1 HỆ SỐ SỬ DỤNG ()

Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị và nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong 1 chu kỳ làm việc

 Đối với 1 thiết bị:

 Đối với 1 nhóm thiết bị:

2.2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ HỆ SỐ ĐỒNG THỜI

Có thể lấy gần đúng

Trong đó:

 ,: là công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

 ,,: là công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến tính toán củanhóm thiết bị (KW, KVar, KVa)

2.3.CÔNG THỨC TÍNH TOÁN CB( CIRCUIT BREAKER,ÁP-TÔ-MÁT)

VÀ DÂY DẪN

2.3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN CB

Áp-tô-mát(CB) hay còn gọi là cầu dao tự động Trong mạng điện hạ áp ,áp tô mát là một khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho mạng điện.so với cầu dao cógắn chì thì áp tô mát làm việc an toàn hơn và khả năng tự động hóa cao nên được sử dụngrộng rãi trong lưới điện hạ áp,công nghiệp,sinh hoạt,…

Áptômát được chế tạo với các cấp điện áp khác nhau như 400V, 440V, 500V, 600V,

660V Áptômát có loại một pha, hai pha, ba pha và số cực khác nhau như một cực, hai

: Hệ số làm việc của thiết bị điện

2.3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN DÂY DẪN

Yêu cầu đối với dây dẫn là dẫn điện tốt và bền Dây dẫn điện thường dùng kim loại đồng, nhôm và hợp kim của chúng vì có tính dẫn điện tốt

Ta có các bước chọn dây như sau:

Bước 1: xác định dòng điện tính toán Itt của tải chạy qua đường dây cung cấp điện

Bước 2: chọn tiết diện dây dẫn theo biểu thức:

: dòng điện lâu dài cho phép ứng với thiết diện dây dẫn, cáp, tra catalogue

: dòng điện làm việc

: đối với một thiết bị

=k: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường

Bước 4: kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép là:

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

3.1.YÊU CẦU VỀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Độ rọi phải đồng đều trên bề mặt làm việc :

Bộ đèn phải phù hợp với môi trường làm việc, an toàn

Tra bảng dựa vào hệ số phản xạ của trần, tường và chỉ số địa điểm K ta có hệ số sử dụng sau U=0,5

Chọn độ rọi yêu cầu cho 1 phòng là 300lx

 thỏa điều kiệnKiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc

Như vậy với 10 bộ đèn ta có thế phân bố thành 2 dãy, mỗi dãy 5 bóng Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dọc là 1,8m, chiều ngang là 1,9m, cách tường 1m

Ta tính tương tự cho các phòng còn lại:

Tất cả phòng đều sử dụng bóng huỳnh quang 38w, chỉ có hội trường là sử dụng đèn led ốptrần 18w dạng tròn

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

4.1.CHIA CÁC NHÓM PHỤ TẢI TRONG TRƯỜNG HỌC

Để tiện cho việc xác định phụ tải và câp điện cho trường ta có thể chia phụ tải ra làm

3 tủ động lực

Tủ động lực 1(nhóm 1): Khu giảng đường

Tầng trệt gồm: 12 phòng học khu ABC, WC, phòng vệ sinh giáo viên, căn tin, phòng giám thị 1, phòng giám thị 2

Tầng 1 gồm: 10 phòng học khu ABC,WC, phòng vệ sinh giáo viên, phòng giám thị 3, phòng giám thị 4, kho dụng cụ

Tầng 2 gồm: 12 phòng học khu ABC, WC, phòng vệ sinh giáo viên

Tầng 3 gồm: 6 phòng học khu B, WC

Tủ động lực 2(nhóm 2): Khu văn phòng hành chánh + nhà xe giáo viên

Tầng trệt: Văn phòng đoàn đội, phòng hành chánh tổ chức, phòng giáo vụ, phòng tiếp

khách

Tầng 1: Phòng giáo viên, 2 phòng nghỉ giáo viên, phòng hiệu trưởng, phòng hiệu phó,

phòng hội đồng, phòng vệ sinh giáo viên

Tầng 2: Phòng hội trường, WC

Tủ động lực 3(nhóm 3): Khu thực hành+ khu thể thao

Tầng trệt: 2 phòng thực hành sinh học, phòng LAB, 2 phòng tin học, 2 phòng học âm

Xác định công suất tính toán của 1 phòng học

Ta lấy vì không phải phòng học nào cũng đều sử dụng

Tương tự ta có các công suất tính toán từng phòng sau:

1 phòng Tổng

17,5

(p.giamthi) 2 0,5 1 0,8 0,4 0,8

25(cantin) 1 0,8 0,8 0,8 0,6442,5

Công suất phản kháng của tủ ĐL 1:

Công suất biểu kiến của ĐL 1:

Chọn đèn có =>

4.2.2 Tủ động lực 2

+Phòng giáo vụ gồm: 6 bóng đèn, 1 quạt trần

+Phòng tiếp khách gồm: 5 bóng đèn và 1 máy lạnh 2HP (736W x 2)

+Phòng đoàn gồm: 6 bóng đèn, 1 quạt trần, ổ cắm dự phòng 300W

+Phòng nghỉ giáo viên: 3 bóng đèn, ổ cắm

+Phòng hiệu phó: 6 bóng đèn, máy lạnh 2HP, ổ cắm

+Phòng hiệu trưởng: 6 bóng đèn, máy lạnh 2HP, ổ cắm

+Phòng giáo viên: 8 bóng đèn, 2 quạt trần, 2 ổ cắm

bị

1 phòng Tổng

2

Trệt

20(p.giaovu) 1 0,5 0,5 0,8 0,4 0,423

 Xác định phụ tải tính toán của tủ ĐL 2:

Công suất tác dụng tính toán của tủ ĐL 2:

Lấy hệ số đồng thời là 0,9 và

Công suất phản kháng của tủ ĐL 2:

Công suất biểu kiến của tủ ĐL 2:

bị

1 phòng Tổng

(p.thuchanhhoa) 1 0,5 0,5 0,8

kW

38,7 kW

 Tương tự, ta tính phụ tải cho các phòng của tủ ĐL 3 và tổng là 37,5kW

Công suất tính toán của tủ ĐL 3:

Lấy hệ số đồng thời là 0,9 và

Công suất phản kháng của tủ ĐL 3:

Công suất biểu kiến của tủ ĐL 3:

4.3.CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN TOÀN TRƯỜNG

 Cơng suất tính tốn tồn trường:

4.4.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI

Tọa độ tâm phụ tải được tính theo cơng thức:

Với :

n số thiết bị của nhóm

Pđmi công suất định mức của thiết bị thứ I

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TẦNG TRỆT TỈ LỆ 1/200

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TẦNG 1 TỈ LỆ 1/200

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TẦNG 2 TỈ LỆ 1/200

Ký hiệu trên mặt bằng

1

WC

1(a,d) trệt1(b,e) tầng 11(c,f) tầng 2

4a(trệt),4b(tầng1) 4c(tầng2),4d(tầng3)

Ký hiệu trên mặt bằng

Tầng 2 62,4 14,6

4.4.3 TỌA ĐỘ TÂM PHỤ TẢI TỦ ĐỘNG LỰC 3

Ký hiệu trên mặt bằng của nhóm 3:

4.6.PHƯƠNG PHÁP LẮP ĐẶT TỦ ĐIỆN

Đặt tủ phân phối tổng tại cổng sau trường và phân phối cho 3 tủ tổng, mỗi tủ gồm CBtổng và CB nhánh các tầng

4.6.1 TỦ PHÂN PHỐI

Cần chọn vị trí thích hợp để đặt tủ phân phối Việc lắp đặt vừa phải đảm bảo tính an toàn vừa thể hiện cách bố trí hợp lý Thông thường tại tâm phụ tải là nơi lắp đặt hợp lý nhất tuy nhiên tùy theo từng sơ đồ mặt bằng cụ thể mà cần chọn những vị trí khác nhau sao cho thật hợp lý Dựa vào sơ đồ mặt bằng trường và cách bố trí các thiết bị, ta cần đặt một tủ phân phối, tủ cấp điện cho toàn bộ khu vực được lắp đặt kế tưởng và gần tâm phụ tải nhất Tủ phân phối được lựa chọn có số ngõ ra phụ thuộc vào số lượng tủ động lực và

tủ chiếu sáng bố trí trong trường học Ngõ vào tủ phân phối được nối với thanh góp đặt tạinhà phân phối

4.6.2 TỦ TỔNG

Đối với trường học có nhiều phòng học/thiết bị được bố trí rải đều trên mặt bằng hoặc

bố trí theo nhiệm vụ chức năng của từng nhóm thiết bị, ta chia các thiết bị thành các nhómnhỏ, các nhóm này được cấp điện từ các tủ phân phối Trong mỗi tủ tổng được phân thànhnhiều nhánh thì mỗi nhánh được cung cấp cho một nhóm thiết bị đặt gần nhau Tương tự như tủ phân phối thì tủ tổng cũng được lắp đặt giống như vậy và phải đảm bảo kỹ thuật, tính mỹ quan chung cho toàn trường

SƠ ĐỒ TỦ PHÂN PHỐI:

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện.Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất

5.1.CHỌN SỐ LƯỢNG, VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP

 Chọn vị trí đặt trạm:

Vị trí đặt trạm phải thỏa mãn các yêu cầu:

- An toàn và liên tục cung cấp điện

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng

- Phòng cháy nổ, bụi bặm, khí ăn mòn tốt

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

- Chú ý đến các yếu tố về địa chất

- Thuận thiện cho việc lắp đặt và sửa chữa

 Số lượng và dung lượng trạm máy biến áp:

Số lượng và dung lượng máy biến áp tùy thuộc vào các yếu tố sau:

- Tùy thuộc vào tính chất của hộ tiêu thụ

- Phương án cung cấp điện: tập trung ( xí nghiệp nhỏ), phân tán (xí nghiệp lớn)

- Số lượng máy biến áp của trạm được xác định từ việc đảm bảo độ tin cậy, cung cấp điện

- Xét đến khả năng mở rộng và phát triển về sau

Dung lượng MBA:

- Chọn dung lượng theo điều kiện bình thường ( có xét đến khả năng quá tải cho phép)

- Kiểm tra dung lượng theo điều kiện sự cố

Do là trường học, công suất sử dụng thấp nên ta chọn 1 MBA Đặt MBA tại khu vực bãi xe HS cổng sau Nguồn điện được lấy từ đoạn cáp 22kV nối với đường cáp trục 22kVDung lượng MBA dc tính như sau:

Như vậy ta chọn MBA có thông số như sau:

Máy biến áp THIBIDI 160kVA - 22/0.4kV

Loại máy biến áp : 3 pha ngâm dầu

CHƯƠNG 6 CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

6.1.PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY TRONG MẠNG TRƯỜNG HỌC

Yêu cầu:

- Đảm bảo chất lượng điện năng, nghĩa là phải đảm bảo tần số và điện áp trong phạm vi cho phép

- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải

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

- Đảm bảo tính kinh tế, ít tốn kim loại màu

- Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng

6.2.PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

Có 2 phương án đi dây thường sử dụng nhất là:

a/ Mạng hình tia:

Là loại mạng điện có cấu hình đơn giản, các tủ phân phối phụ được cấp điện từ tủ phân phối chính bằng các đường dây riêng và có những ưu nhược điểm sau:

+Ưu điểm:

- Độ tin cậy cung cấp điện cao, khi có sự cố ở nhánh nào thì chỉ nhánh đó mất điện các nhánh còn lại làm việc bình thường

- Đơn giản trong việc vận hành, sữa chữa, xử lý sự cố

- Dễ thực hiện các biện pháp bảo về và tự động hóa

- Kích thước dây có thể chọn theo mức giảm dần

+Nhược điểm:

- Sự cố xảy ra trên đường dây cấp điện chính từ tủ phân phối chính sẽ cắt tất cả các mạch và tủ điện phía sau

- Vốn đầu tư cao

- Khi có nhiều phụ tải trong nhóm sơ đồ trở nên phức tạp

b/Mạng phân nhánh:

Trong trường hợp có nhiều phụ tải như trường học này thì sơ đồ nối dây ở thanh góp nguồn vẫn đơn giản Ta bố trí để phân bố đầu công suất trên các nhánh, làm việc lựa chọn thiết bị và dây dẫn tương đối đơn giản Mạng phân nhánh các ưu nhược điểm như sau:+Ưu điểm:

- Giảm chi phí đầu tư

- Giảm các đường dây ra, sơ đồ đơn giản

- Có thể phân phối công suất đều trên các tuyến dây

6.2.1 PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY

- Từ tủ phân phối đến tủ động lực dùng phương pháp đi dây hình tia

- Từ tủ động lực đến các phụ tải dùng phương pháp đi dây phân nhánh

SƠ ĐỒ MẠNG PHÂN NHÁNH

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠNG ĐIỆN 22kV

Ta chọn dây theo điều kiện phát nóng Do mạng phân phối hạ áp có công suất nhỏ nênđiều kiện kinh tế chỉ là 1 phần quan trọng, phần quyết định đến chọn dây là kỹ thuật và antoàn.

Đối với dây chôn trong đất khô ráo có nhiệt độ , nhiệt độ cho phép chỉ được dao độngtrong khoảng đến

6.3.TÍNH TOÁN VÀ CHỌN DÂY DẪN TỪ TỦ BIẾN ÁP ĐẾN TỦ PHÂN PHỐI CHÍNH

Tiết diện dây dẫn và cáp được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau:

Với

tra bảng 3.1, 3.2, nhiệt độ môi trường khoảng 40 độ, đi ngầm cho phép 15 độ => ta chọn

Đi dây 3 pha 4 dây, khoảng cách các sợi là 100 mm => chọn 0,78

 Chọn dây đồng có tiết diện dây 95

 Chọn dây đồng có tiết diện dây 25

Chọn thiết bị bảo vệ cho tủ tổng ĐL 1 đặt tại tầng trệt:

Chọn CB 3 pha BBW3125SKY hãng Panasonic có dòng định mức 150A

Áp 415/440VAC

 Tủ ĐL 2:

 Chọn dây đồng có tiết diện dây 25

Chọn thiết bị bảo vệ cho tủ tổng ĐL 2 đặt tại tầng trệt:

Chọn CB 3 pha BBW3125SKY hãng Panasonic có dòng định mức 125A

Áp 415/440VAC

 Tủ ĐL 3:

 Chọn dây đồng có tiết diện dây 25

Chọn thiết bị bảo vệ cho tủ tổng ĐL 2 đặt tại tầng trệt:

Chọn CB 3 pha BBW3150SKY hãng Panasonic có dòng định mức 150A

 Chọn CB 1 pha BBD208021Chãng Panasonic có dòng định mức 80A

6.5.KIỂM TRA TỔN THẤT ĐIỆN ÁP DÂY DẪN

Điều kiện tổn thất điện áp cho phép là:

6.5.1 Từ TBA đến tủ pp chính

Tra bảng M-120 , khoảng cách từ TBA đến tủ pp là L=30m

 Thỏa mãn điều kiện, dây dẫn đạt yêu cầu

SƠ ĐỒ ĐI DÂY TẦNG TRỆT

SƠ ĐỒ ĐI DÂY TẦNG 1

SƠ ĐỒ ĐI DÂY TẦNG 2

1 Tủ ĐL 2,3 (Vì 2 tủ có cùng tiết diện nên dòng ngắn mạch bằng nhau):

Tiết diện dây

 Tủ các tầng ĐL 3 :

CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN TỔN THẤT

8.1.TỔN THẤT CÔNG SUẤT

 Tổn thất công suất MBA:

Công suất biểu kiến MBA là:

Theo bảng giá điện năm 2020 thì tiền điện trường học có giá là 1635VNĐ/kWh

Vậy tiền tổn thất hằng năm là:

Quá trình thực hiện đồ án đã giúp em thu lượm được nhiều kiến thức bổ ích về chuyên môn cũng như học hỏi được phong cách làm việc của quý thầy cô Điều này sẽ là hành trang quý báu có thể giúp ích cho em trên chặng đường sự nghiệp sau này.

II TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình mạng cung cấp điện- Thầy Phạm Công Thành, Cô Phạm Thị Xuân Hoa, Thầy Bùi Văn Hiền

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chiếu sáng-Mức cho phép chiếu sáng nơi làm việc-Bộ Y Tế

Một số tài liệu sưu tầm trên internet