BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Lê Quang Minh Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đồn Phong HẢI PHỊNG - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ TẦNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Lê Quang Minh Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Đồn Phong HẢI PHỊNG - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Lê Quang Minh - MSV : 1412102041 Lớp : DC 2001 Ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Tòa Nhà Tầng NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để tính tốn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 3.Địa điểm thực tập tốt nghiệp ……………………………………………………………………………………… CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên : Nguyễn Đoàn Phong Học hàm, học vị : Thạc sỹ Cơ quan công tác : Trường Đại học quản lý công nghệ Hải Phòng Nội dung hướng dẫn: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2021 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 30 tháng năm 2021 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Giảng viên hướng dẫn Lê Quang Minh ThS Nguyễn Đồn Phong Hải Phịng, ngày tháng TRƯỞNG KHOA năm 2021 Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng viên: Nguyễn Đồn Phong Đơn vị cơng tác: Trường Đại học Quản lý Cơng nghệ Hải Phịng Họ tên sinh viên: Lê Quang Minh Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án/khóa luận ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu ) Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn ( ký ghi rõ họ tên) Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên: Đơn vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Phần nhận xét giảng viên chấm phản biện Những mặt hạn chế Ý kiến giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2021 Giảng viên chấm phản biện ( ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ TÕA NHÀ VĂN PHÒNG TẦNG 12 1.1 1.1.2 Hệ thống lưới điện 12 THỐNG KÊ PHỤ TẢI CHO TÒA NHÀ TẦNG 13 1.2 1.2.1.1 Công suất đặt (KW) 14 1.2.1.2 Công suất biểu kiến (KVA) 14 1.2.1.3 Hệ số sử dụng Ksd 14 1.2.1.4 Hệ số đồng thời Kđt 15 1.2.2 Phương pháp tính phụ tải tính tốn 15 1.2.3 Thống kê phụ tải cho tòa nhà 17 1.2.3.1 Xác định công suất điện cần cấp cho tầng hầm: 17 a Xác định phụ tải Gara: 18 b Phụ tải ổ cắm 18 c Công suất điều hòa làm mát: 18 d Phụ tải chiếu sáng cố cầu thang 19 e Phụ tải tầng hầm 19 1.2.3.2 Xác định công suất điện cần cấp cho tầng 1: 20 a Phụ tải chiếu sáng 20 b Phụ tải ổ cắm 21 c Phụ tải điều hòa 22 d Phụ tải chiếu sáng cầu thang WC 22 e Phụ tải tổng tầng 22 b Phụ tải chiếu sáng hành lang 24 c Tổng hợp: 25 1.2.3.4 Xác định công suất điện cần cấp cho tầng 6: 25 a Xác định phụ tải phòng hội thảo 120 m2 25 b Xác định phụ tải phòng họp 32 m2 27 b Phụ tải chiếu sáng hành lang 28 c Tổng hợp: 28 1.2.3.5 Xác định công suất điện cần cấp cho tầng 29 1.2.3.6 Xác định công suất điện cần cấp cho phụ tải bơm 29 a Xác định phụ tải máy bơm nước cấp nước thải: 30 b Phụ tải bơm chữa cháy: 31 1.2.3.7 Xác định công suất điện cần cấp cho phụ tải khác 32 1.2.4 Tính tốn phụ tải cho tồn tịa nhà 33 CHƯƠNG 35 2.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO TÒA NHÀ TẦNG 35 2.2 XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CHO TRẠM BIẾN ÁP 35 2.2.2 2.3 2.3.2 Chọn số lượng công suất MBA 36 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ PHÍA CAO ÁP 39 Tính chọn thiết bị cho phía cao áp : 40 2.4 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN DÂY DẪN TỪ TRẠM BIẾN ÁP ĐẾN CÁC TỦ PHÂN PHỐI HẠ TỔNG 44 2.4.1 Tính tốn chọn dây cho tòa nhà 45 2.4.1.2 Từ tủ điện đến tủ phân phối tịa nhà: 48 CHƯƠNG 60 3.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 60 3.1.1 Các dạng chiếu sáng: 61 3.1.2 Chọn độ rọi 61 3.2 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO KHU VAN PHÕNG 62 3.3 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC HỘI TRƯỜNG 65 3.4 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC ĐƯỜNG NỘI BỘ 67 3.5 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN TÕA NHÀ TẦNG 68 CHƯƠNG 72 4.1.1 Khái niệm sét 72 4.1.2 Các hậu sét việc bảo vệ chống sét trực tiếp 72 4.2 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 73 4.2.2 Bảo vệ dùng kim thu sét 74 4.2.3 Bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét ESE (Early Stream Emision): 75 4.3.1 Tính toán nối đất chống sét 78 4.3.2 Chọn thiết bị thu sét 80 4.3.3 Chọn dẫy dẫn dòng sét từ đầu ESE xuống hệ thống nối đất chống sét 81 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 LỜI MỞ ĐẦU Cung cấp điện ngành quan trọng xã hội loài người, trình phát triển nhanh khoa học kĩ thuật nước ta đường công nghiệp hóa đại hóa đất nước Vì thế, việc thiết kế cung cấp điện vấn đề quan trọng thiếu ngành điện nói chung sinh viên học tập, nghiên cứu lĩnh vực nói riêng Trong năm gần đây, nước ta đạt thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội Số lượng nhà máy công nghiệp, hoạt động thương mại, dịch vụ, … gia tăng nhanh chóng , dẫn đến sản lượng điện sản xuất tiêu dùng nước ta tăng lên đáng kể dự báo tiếp tục tăng nhanh năm tới Do mà cần đội ngũ người am hiểu điện để làm công tác thiết kế vận hành, cải tạo sửa chữa lưới điện nói chung có khâu thiết kế cung cấp điện quang trọng Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức học trường vào việc thiết kế cụthể Nay em giao đề tài “Thiết kế cung cấp điện tòa nhà tầng” Thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Đoàn Phong hướng dẫn 10 Hình 3.5: Sơ đồ bố trí chiếu sáng tầng 70 Hình 3.6: Sơ đồ bố trí chiếu sáng tầng 71 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHỐNG SÉT 4.1 KHÁI NIỆM VỀ SÉT VÀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT 4.1.1 Khái niệm sét Trong khí quyển, đám mây tích điện trái dấu sinh phóng điện Trước có phóng điện sét, có phân chia tích luỹ điện tích cao đám mây giơng, tác động luồng khí nóng bốc lên nước ngưng tụ đám mây Điện áp đám mây giơng đất đạt tới trị số hàng chục, chí hàng trăm triệu volt Giữa đám mây đất hình thành tụ điện khổng lồ Cường độ điện trường tụ điện mây đất không ngừng tăng lên cường độ điện trường đạt tới giá trị tới hạn (25-30 KV/cm) bắt đầu có phóng điện hay gọi sét 4.1.2 Các hậu sét việc bảo vệ chống sét trực tiếp Khi lựa chọn phương pháp bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào cơng trình, cần phải lựa chọn phương pháp bảo vệ thích hợp với đặc tính cấu trúc, mục đích sử dụng, u cầu cơng nghệ cơng trình Sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện gây nhiều tác hại nghiêm trọng như: làm gián đoạn việc cung cấp điện hệ thống, làm ngắn mạch, chạm đất pha thiết bị điện tượng điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện thiết bị Khi sét đánh vào cơng trình điện, tồ nhà cao tầng; dòng điện sét sinh gây tác dụng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản: vật dụng, thiết bị nguy hiểm cho tính mạng người Do đó, bảo vệ chống sét việc cần thiết cho cơng trình Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực phương pháp dùng cột thu sét dây thu sét Bao gồm: phận thu sét, phận nối đất 72 phận dẫn dòng điện sét tản xuống đất (nối liền từ phận thu sét phận nối đất) Có loại kiểu thu sét sau : Cột thu sét đặt độc lập Dây thu sét (dây căng dạng ăng-ten) Lưới thu sét (còn gọi dòng thu sét) Bộ phận thu sét hỗn hợp, gồm : cột thu sét dây thu sét kết hợp với 4.2 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 4.2.1 Các nguyên tắc bảo vệ Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Áp dụng công trình có độ cao 15(m) cơng trình không quan trọng Theo phương thức bảo vệ trọng điểm, phận thường bị sét đánh phải bảo vệ Đối với cơng trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ bốn góc, xung quanh tường chắn mái kết cấu nhô cao khỏi mặt đất Đối với cơng trình mái dốc, trọng điểm đỉnh góc, bờ bờ chảy, gốc diềm mái kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn : Áp dụng cơng trình có độ cao 20 (m) cơng trình quan trọng, dễ cháy nổ Theo ngun tắc tồn cơng trình phải nằm phạm vi bảo vệ cột thu sét Ơ đây, nhà có độ cao 75 (m) ta thực biện pháp bảo vệ tồn có phương án để thực hiện, bảo vệ chống sét dùng kim thu sét cổ điển bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét đặc biệt 73 4.2.2 Bảo vệ dùng kim thu sét Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ kim thu sét : rx : bán kính bảo vệ cơng trình Bán kính bảo vệ kim độ cao hx : rx = 1.6h h hx p h hx Trong : h : Độ cao cột thu sét hx : Độ cao cơng trình cần bảo vệ p=1 h p = 5.5 h > 30 (m) 30 (m) Khi có hai kim đặt gần có tượng tương hổ hai kim, tạo nên cột giả tưởng h0 có gây phạm vi bảo vệ thực tế Với h0 = h - a 7p h > 30 (m) Khi phối hợp nhiều cột để bảo vệ diện tích, đơi cột có phạm vi bảo vệ hai cột Phạm vi bảo vệ phía cột khơng cần vẽ, có u cầu sau : D (h-hx) p 74 a12 a14 a23 a34 4.2.3 Bảo vệ chống sét dùng đầu thu sét ESE (Early Stream Emision):  Ngun tắc tính tốn vùng bảo vệ đầu thu ESE Cách lắp đặt : Đầu ESE lắp đặt cột độc lập kết cấu cơng trình cần bảo vệ, cho đỉnh kim cao độ cao cần bảo vệ  Nguyên lý hoạt động : ESE hoạt động dựa nguyên lý làm thay đổi trường điện từ chung quanh cấu trúc cần bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện Cấu trúc đặc biệt ESE tạo gia tăng cường độ điện trường chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả phát xạ ion, nhờ tạo điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét Vùng bảo vệ : Tuỳ theo loại đầu ESE, độ cao cột thu sét cấp độ bảo vệ mà cho ta bán kính bảo vệ Rp = f ( khoảng cách kích hoạt sớm trung bình L(m) kim, khoảng cách phóng điện Rs (m) tuỳ theo cấp bảo vệ) Rs : khoảng cách phóng điện hay khoảng cách tia tiên đạo nối liền + Bảo vệ cấp I : Isét (KA); + Bảo vệ cấp II : (KA) + Bảo vệ cấp III : Isét RS = 20 (m) (KA); Isét (KA); 75 RS = 45 (m) RS = 60 (m) Bảng bán kính bảo vệ loại đầu thu sét ESE, theo độ cao lắp đặt kim (trích sách an tồn điện Phan Thị Thu Vân) Bảng 4.1: Bảng bán kính bảo vệ loại đầu thu sét ESE Rp(m) SE6, L = 15m SE9, L = 30m SE12, L=45m SE15, L= 60m I II III I II III I II III I II III (20m) (45m) (60m) 13 18 20 19 25 28 25 32 36 31 39 43 25 36 41 38 51 57 51 65 72 63 78 85 32 46 52 48 64 72 63 81 90 79 97 107 33 47 54 49 65 73 64 82 91 79 98 108 10 34 49 56 49 66 75 64 83 92 79 99 109 20 35 55 63 50 71 81 64 86 97 80 102 113 30 35 58 69 50 73 85 65 89 101 80 104 116 60 35 60 75 50 75 90 65 90 105 80 105 120 H(m) Bán kính cạnh tranh : Theo phương pháp này, góc nhà đỉnh nhọn tạo vùng cạnh tranh với bán kính cạnh tranh cho bảng sau: Bảng 4.2: Bảng bán kính cạnh tranh góc đỉnh Hx (m) Rct (m) Hx (m) Rct (m) 12 20 34 17 22 35 20 24 36 23 26 37 10 26 28 38 12 28 32 39 14 30 34 40 16 31 45 41 18 33 70 42 76 4.3 TÍNH TỐN BẢO VỆ CHO TỒN CƠNG TRÌNH Diện tích (16x19) m2 Chiều cao tối đa nhà 30 m Ta sử dụng đầu thu sét ESE để bảo vệ cho cơng trình Hình 4.1: Mặt diện tích tịa nhà tầng Hình 4.2: Sơ đồ chống sét tịa nhà tầng 77 4.3.1 Tính tốn nối đất chống sét Các thơng số ban đầu: - Điện trở nối đất yêu cầu: Rnđ ≤ 10 Ω [7] - Điện trở suất đất: Tòa nhà tầng xây dựng Thành Phố Hải Phòng nên đất thuộc loại đất bồi phù sa  đđất = 20 – 100 Ωm [7]  Giả sử thời điểm đo đ đất = 50 Ωm - Hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu: [9] Bảng 4.3: hệ số điều chỉnh theo điều kiện khí hậu Loại nối đất Loại điện cực Nối đất chống Cọc Sét thẳng đứng Độ chôn sâu Hệ số mùa Km (đất (m) khô) 0.8 1.15 - Chọn cọc tiếp đất: t0 t = t0+ l d Hình 4.3: Cọc tiếp đất Cọc tiếp đất cọc thép mạ đồng có đường kính d = 20mm, cọc dài 3m, độ chôn sâu cọc: t0 = 0.8 m, khoảng cách hai cọc gần L = 6m - Dây nối cọc tiếp đất dây đồng trần có tiết diện 70mm2 78 to=0.8 m Mặt đất l=3 m Dây nối cọc tiếp đất Dây đồng trần 70mm2 Mối hàn Cọc tiếp đất L = 6m Hình 4.4: Hệ thống nối đất chống sét Tính toán: Điện trở tản xoay chiều cọc: R~c = tt l ln 2l d 4t l , Ω ln 4t l Trong đó: l: chiều dài cọc tiếp đất (m), l = m d: đường kính cọc tiếp đất (m), d = 20 mm = 0.02m t: độ chơn sâu cọc tính từ cọc (m), l 2 t = t0 + = 0.8 + = 2.3 m đtt = Km đđo = 1.4 x 50 = 70 Ωm R~c = 70 ln 2.3 0.02 4x2.3 ln 4x2.3 21.18 Điện trở tản xung kích cọc nối đất: Rxk = αxk R~c Trong đó: αxk: hệ số xung kích cọc 79 R~c: điện trở tản xoay chiều cọc Rxk: điện trở xung kích cọc Giả sử dịng sét Is = 20 KA =>α xk= 0.7 =>Rxk = 0.7 x 21.18 = 14.82Ω Hệ nối đất có n cọc giống (điện trở dây nối chúng bỏ qua) ghép song song cách đoạn L điện trở xung kích tổ hợp tính theo: Rxk∑ = Rxk n xk = Rnđ Trong đó: Rxk: điện trở xung kích cọc ηxk: hệ số xung kích tổ hợp Ước lượng sơ số cọc cần: n= Rxk Rnd 14.82 1.48 10 Giả sử hệ thống nối đất có cọc nối đất, dây nối chúng có điện trở khơng đáng kể Ta có thông số sau: n =2, Rxk = 14.82 Ω tỷ số L l  Hệ số sử dng xung kớch cc ỗxk = 0.8 in tr ni đất Rnđ = Rxk n xk 14.82 2x0.8 9.26 < 10 Ω , đạt Vậy số cọc cần sử dụng cọc 4.3.2 Chọn thiết bị thu sét Dựa vẽ mặt bằng, với vị trí đầu ESE đặt vị trí trung tâm tịa nhà bán kính bảo vệ đầu thu sét Rp ≥ 40 m Vì tác giả chọn thiết bị thu sét với đặc tính sau: Đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm ESE hiệu Saint – Elmo [7]: 80 Bảng 4.4: bảng chọn thiết bị thu sét h (m) Mã hiệu Cấp bảo vệ Rp (m) SE - ∆L = 15 m III (D = 60m) 41 Trong đó: h: chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt bảo vệ (m) Rp: bán kính bảo vệ đầu thu sét ESE (m) L: độ lợi khoảng cách phóng tia tiên đạo (m) D : khoảng cách kích hoạt, phụ thuộc vào cấp bảo vệ I, II, III (m) 4.3.3 Chọn dẫy dẫn dòng sét từ đầu ESE xuống hệ thống nối đất chống sét Để đảm bảo dây dẫn sét không bị phá hủy có dịng điện sét qua tiết diện dây khơng nhỏ 50 mm2 [7] Do chọn dây dẫn có tiết diện 70 mm2 làm dây dẫn sét cho cơng trình Điện trở nối đất tính tốn cho hệ thống chống sét phải thoả mãn Rnđ ( ) 81 10 Hình 4.5: Hê thống nối đất an tồn tịa nhà Kết luận: Với Rtđ = 9.26 ( ) < 10 ( đất chống sét hệ thống điện 82 ) thỏa yêu cầu điều kiện nối KẾT LUẬN Sau 12 tuần nghiên cứu thực đồ an em hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung đề tài: "Tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà tầng" Bằng kiến thức học trường em vận dụng hoàn thành nên đồ án Đồ án giải vấn đề cung cấp điện cho nhà Tuy nhiên bên cạnh cịn số khiếm khuyết em thấy thiếu đồ án như: Hệ thống cung cấp điện cho chữa cháy, báo động Do kiến thức thực tế có hạn nên đồ án em khơng có phần nêu Qua em mong nhận góp ý thầy bạn tronglớp để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths.Nguyễn Đồn Phong tận tình hướn dẫn giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án Trong thời gian học tập trường em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn Điện dạy dỗ em để em có kiến thức ngày hơm Đó tảng cơbản giúp em thực đồ án tốt nghiệp cho công việc sau Hải Phòng, ngày tháng Sinh viên thực Lê Quang Minh 83 năm TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Lan Hương, Kỹ thuật chiếu sáng, Nhà xuất Đại học quốc gia TPHCM Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, Cung cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Thiết kế cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2003 Phan Thị Thu Vân, Giáo trình an tồn điện, Nhà xuất Đại học quốc gia TPHCM – 2001 Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Vân, Hướng dẫn đồ án môn học cung cấp điện, Nhà xuất Đại học quốc gia TPHCM 84