Thiết kế cung cấp điện cho văn phòng Lam Sơn

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay điện năng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân .

Điện năng đã quyết định phần lớn tốc độ công nghiệp hóa và hiện đại hóa . Nâng cao chất

lượng điện năng và độ tin cậy trên lưới phân phối luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà

phân phối điện năng cũng như người sử dụng .

Thực tế , trong hệ thống điện luôn có những vấn đề cần xử lý nhằm mục đích ổn định

sự cung cấp liên tục cho khách hàng . Để ngăn ngừa các sự cố tránh hư hỏng thiết bị, tránh

nguy hiểm đối với người sử dụng điện yêu cầu đầu tiên là khi thiết kế mạng điện hạ áp phải

đúng kỹ thuật và đảm bảo an toàn.

Tuy nhiên việc tính toán thiết kế cung cấp điện là một công việc hết sức khó khăn, đòi

hỏi ở nhà thiết kế ngoài lĩnh vực về chuyên môn kỹ thuật còn phải có sự hiểu biết về mọi mặt

như : môi trường, xã hội, đối tượng cấp điện,….. Trong quá trình thiết kế cấp điện, một

phương án được xem là hợp lý và tối ưu khi nó thỏa các yêu cầu sau :

 Vốn đầu tư nhỏ bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất của phụ tải.

 Chi phí vận hành hàng năm thấp.

 Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

 Thuận tiện cho việc vận hành, bảo quản và sửa chửa.

 Đảm bảo chất lượng điện năng ( nhất là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất

và nằm trong giới hạn cho phép so với định mức ).

Tuy nhiên do còn hạn chế về kiến thức kinh nghiệm thực tế tài liệu tham khảo, thời gian

thực hiện, nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót , kính mong thầy hướng dẫn góp ý

xây dựng cho đồ án ngày càng hoàn thiện và để cũng cố kiến thức của em trong tương lai .

Ngày 20 tháng 01 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079

LỜI CẢM ƠN:

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Việt đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em

trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

Em xin chân thành cảm ơn những thầy cô đã giảng dạy cho em trong suốt hơn 4 năm học

qua,thầy cô đã tận tâm giảng dạy cho em kiến thức quý báu làm hành trang cho con đường

tương lai của chúng em sau này,và em cũng xin cảm ơn các anh chị khóa trên và các bạn sinh

viện cùng khóa đã đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án này hoàn thành đúng thời gian

quy định.

Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079

MỤC LỤC

Lời nói đầu……………………………………………………………………………

Lời cảm ơn……………………………………………………………………………

Mục lục……………………………………………………………………………….

Chương I.Giới thiệu công trình………………………………………………………Trang 1

Chương II.Thiết kế chiếu sáng…………………….………………………………....Trang 4

Chương III. Lựa chọn phương án cung cấp điện………..…………………………...Trang 49

Chương IV. Chọn dây dẫn-Tính sut áp………………………………………………Trang 57

Chương V. Tính ngắn mạch- chọn CB……………………………………………….Trang 71

Chương VI. Thiết kế chống sét…….………………..………………………………..Trang 78

Chương VII. Thiết kế an toàn điện……………………….…………………………..Trang 85

Kết luận……………………………………………………………………………….Trang 93

Tải liệu tham khảo…………………………………………………………………….Trang 94

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VĂN PHÒNG LAM SƠN

I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

- Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển, đời sống của người dân ngày được nâng

cao nhanh chóng. Do đó nhu cầu về năng lượng các lĩnh vực tăng lên công nghiệp, nông

nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt… luôn tăng trưởng không ngừng. Để đáp ứng được nhu cầu đó rất

đông cán bộ kỹ thuật trong và ngoài nghành điện đang tham gia thiết kế lắp đặt các công trình

cung cấp điện cũng như nâng cao chất lượng điện năng để đảm bảo phục vụ các nhu cầu đó.

- Cung cấp điện cũng là một công trình điện, để thực hiện một công trình tuy nhỏ nhưng

cũng cần phải có kiến thức tổng hợp các ngành khác nhau, phải hiểu biết thực tế xã hội, môi

trường và đối tượng cần cung cấp điện. Từ đó tính toán lựa chọn phương án tối ưu nhất.

- Cung cấp điện là trình bày những bước cần thiết tính toán để lựa chọn các phần tử

thích hợp với đối tượng, thiết kế chiếu sáng cho các nhà máy sản xuất công nghiệp, các tòa

nhà làm việc cao tầng, tính toán chọn dây dẫn phù hợp để đảm bảo sụt áp cho phép, khả năng

chịu dòng ngắn mạch trong một khoảng thời gian nhất định. Tính toán dung lượng bù cần thiết

để giảm điện áp, điện năng trên lưới hạ áp trung áp, an toàn điện… Bố trí dây dẫn để bước đến

triển khai hoàn tất một bản vẽ thiết kế cung cấp điện. Bên cạnh đó phải lựa chọn thêm nguồn

dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục ổn định của đối tượng cung cấp điện.

- Trong tình hình kinh tế hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải

tự hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá thành sản phẩm.

Công nghiệp thương mại và dịch vụ chiếm một tỷ trọng ngày càng tăng trong nền kinh tế

quốc doanh và đã thực sự là khách hàng của ngành điện lực. Sự mất điện, chất lượng điện kém

đều gây ảnh hưởng rất lớn đến các xí nghiệp may mặc, xưởng hóa chất điện tử vì những nơi

này đòi hỏi sự chính xác rất cao. Do đó, phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao chất

lượng điện năng luôn là mối quan tâm hàng đầu của các ngành các cấp.

- Một xã hội có điện sẽ làm cho mức sống của người dân được nâng lên với những trang

thiết bị nội thất sang trọng nhưng nếu chúng ta lắp đặt một cách cẩu thả, thiếu hiểu biết về quy

tắc an toàn sẽ rất nguy hiểm. ở nông thôn và các phụ tải sinh hoạt là các phụ tải rất lớn, người

thiết kế phải quan tâm đến sụt áp trên đường dây xa nhất. Thiết kế điện cho phụ tải sinh hoạt

luôn lựa chọn những thiết bị tốt nhằm đảm bảo an toàn và độ tin cậy cấp điện cho người sử

dụng.

Những yêu cầu sử dụng điện của văn phòng làm việc:

- Chiếu sáng: Bao gồm chiếu sáng công cộng (tầng trệt, hành lang, cầu thang, thang

máy……) và chiếu sáng cho văn phòng làm việc.

- Yêu cầu cung cấp điện áp đảm bảo tính liên tục giúp cho quá trình làm việc đạt năng suất

cao

- Động cơ: Thang máy, bơm nước.

- Các thiết bị cho văn phòng: Máy lạnh,vi tính…

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 2

II. GIỚI THIỆU VỀ VĂN PHÒNG LAM SƠN

- Văn phòng Lam Sơn hiện nay đang được xây dựng, là tòa nhà văn phòng cao cấp nằm

trên đường Lam Sơn, phường 6, quận Bình Thạnh , TP - Hồ Chí Minh.

- Cao ốc văn phòng có diện tích: 17.3m x 11.6m = 200m2

.

- Diện tích đất: 200 m2

.

- Mật độ xây dựng: 100%.

- Công trình này gồm có:

+ Tầng trệt: Là nơi đặt ống điện, ống nước, phòng rác, máy phát điện dự phòng, máy

bơm cung cấp hệ thống nước sinh hoạt, máy bơm nước cho hệ thống phòng cháy chữa

cháy,bãi giữ xe….

+ Tầng lửng=>8 văn phòng cho thuê

+ Sân thượng và mặt bằng mái: Nơi đặt bể nước máy.

1. Những yêu cầu về chất lượng điện

Việc thiết kế cung cấp điện cho các đối tượng là rất đa dạng với những đặc thù khác nhau.

Như vậy, để một đề án cung cấp điện được tốt đối với bất cứ đối tượng nào cũng cần thỏa mãn

các yêu cầu sau đây:

- Độ tin cậy cung cấp điện: Mức độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào yêu cầu phụ

tải, thiết kế cho toà nhà quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức cao

nhất nghĩa là không bị mất điện trong mọi tình huống. Còn những đối tượng như: nhà máy, xí

nghiệp, tổ sản xuất … tốt nhất phải có máy phát dự phòng để đảm bảo khi mất điện sẽ dùng

máy phát cấp cho những phụ tải quan trọng.

- Chất lượng điện: Được đánh giá qua hai chỉ tiêu điện áp và tần số. Tần số do trung

tâm điều độ hệ thống điện quốc gia điều chỉnh, như vậy người thiết kế phải đảm bảo vấn đề

điện áp. Điện áp lưới trung và hạ thế chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 5%. Các xí

nghiệp, nhà máy yêu cầu chất lượng điện áp phải cao nên chỉ cho phép dao động trong khoảng

± 2,5%.

- An toàn: Công trình cung cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cho người vận

hành, người sử dụng, an toàn cho thiết bị và an toàn điện, cần phải nắm vững các qui tắc an

toàn, phải hiểu rõ môi trường hệ thống điện và đối tượng cung cấp điện.

- Kinh tế: Trong quá trình thiết kế thường xuyên xuất hiện nhiều phương án có

những khuyết điểm và ưu điểm riêng của từng phương án đắt tiền thường có độ tin cậy và an

toàn cao hơn. Để đảm bảo sự hài hoà giữa hai vấn đề kinh tế và kỹ thuật cần phải nghiên cứu

kỹ rồi mới quyết định chọn phương án thiết kế.

2. Phân phối hệ thống điện cho cao ốc

- Nguồn điện chủ yếu cho cao ốc chủ yếu là nguồn điện lưới quốc gia, ngoài ra còn có

thêm nguồn máy phát dự phòng, để thuận tiện cho việc cung cấp điện liên tục ta gắn thêm

ATS để việc cung cấp điện không bị gián đoạn.

- Nguồn điện lực để cấp điện cho khối công trình, không có nguồn dự phòng cho các căn

hộ khi xảy ra sự cố.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 3

+ Các tủ điện tổng dùng loại vỏ tole dày 2mm được sơn tĩnh điện. Lắp đèn báo pha,

Volt kế, Ampe kế, biến dòng, đảo dòng, đảo điện cho Ampe kế, ngắt điện tự động.

+ Các tủ điện tổng dùng loại tủ điện vỏ tole dày 2mm được sơn tĩnh điện dày, lắp đèn

báo pha.

- Nguồn máy phát để cấp điện cho khối công cộng: Trang bị một máy phát dự phòng với

điện áp định mứt 380V đặt tại phòng máy phát tầng hầm cấp nguồn. Sự cố cho cao ốc thông

qua tủ ATS lúc nguồn bị sự cố, gián đoạn.

- Phương án đi cáp theo sơ đồ hình tia, cáp phân phối:

+ Từ hệ thống tủ điện chính và phân phối đặt tại máy phát tầng hầm, tuyến cáp cấp

nguồn cho các tầng đi theo máng cáp treo trên tầng hầm và bắt vách ống điện lên cấp điện tủ

cho các tủ tầng.

+ Cáp đến công tắc, thiết bị, ổ cắm được đi vào ống nhựa cứng chống cháy có :

- Chiều cao thiết bị:

+ Bảng điện, công tắc cách sàn 1,4m.

+Ổ cắm bắt cách sàn 0,3 m.

+ Đèn tường, quạt trang trí bắt cách sàn từ 2,5m – 2,8m.

+ Các hộp bảng cách điện bắt cách sàn 1, 4m tính đến đáy tủ.

- Nối đất bảng điện, nối đất thiết bị.

- Thiết bị chiếu sáng: Chiếu sáng bên trong công trình chủ yếu dùng đèn huỳnh quang

đơn 1,2m, chiếu sáng trang trí ở căn hộ sử dụng bóng nung sáng treo sát tường.

-

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 4

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG VÀ PHỤ TẢI

I. ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Việc xác định phụ tải tính toán giúp ta xác định được tiết diện dây dẫn (Sdd) đến từng tủ

động lực, cũng như đến từng thiết bị, giúp ta có số lượng cũng như công suất máy biến áp của

tòa nhà, ta chọn các thiết bị bảo vệ cho từng thiết bị, cho từng tủ động lực, cho tủ phân phối.

Để tính toán thiết kế điện, trước hết cần xác định nhu cầu tải thực tế lớn nhất. Nếu chỉ dựa

vào việc cộng số học của tổng tải trên lưới, điều này sẽ dẫn đến không kinh tế. Mục đích của

chương này là chỉ ra cách gán các giá trị hệ số đồng thời và hệ số sử dụng trong việc tính toán

phụ tải hiện hữu và thiết kế. Các hệ số đồng thời tính đến sự vận hành không đồng thời của

các thiết bị trong nhóm. Còn hệ số sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải. Các giá

trị của các hệ số này có được dựa trên kinh nghiệm và thống kê từ các lưới hiện có.

Tải được xác định qua hai đại lượng :

+ Công Suất (KW)

+ Công Suất biểu kiến (KVA)

Công suất đặt (KW):

Hầu hết, các thiết bị đều có nhãn ghi công suất định mức của thiết bị (Pn). Công suất

đặt là tổng công suất định mức của các thiết bị tiêu thụ điện trong lưới. Đây không phải là

công suất thực.

Với động cơ, công suất định mức là công suất đầu ra trên trục động cơ. Công suất đầu

vào rõ ràng sẽ lớn hơn.

Các đèn Huỳnh Quang và phóng điện có Ballast có công suất định mức ghi trên đèn.

Công suất này nhỏ hơn công suất tiêu thụ bởi đèn và ballast.

Công suất biểu kiến (KVA):

Công suất biểu kiến thường là tổng số học (KVA) của các tải riêng biệt. Phụ tải tính

toán (KVA) sẽ không bằng tổng công suất đặt.

Công suất biểu kiến yêu cầu của một tải (có thể là một thiết bị) được tính từ công suất

định mức của nó (nếu cần, có thể phải hiệu chỉnh đối với các động cơ) và sử dụng các hệ số

sau:

KVA

KW

KW

KW

 

 

Heä SoáCoângSuaát

ÑaàuVaøo

ÑaàuRa HieäuSuaát





Cos

Công suất biểu kiến yêu cầu của tải:

 .Cos

P

S

ñm



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 5

Thực ra thì tổng số KVA không phải là tổng số học các công suất biểu kiến của từng

tải (trừ khi có cùng hệ số công suất). Kết quả thu được do đó sẽ lớn hơn giá trị thực. Nhưng

trong thiết kế, điều này là chấp nhận được.

Hệ số sử dụng Ksd:

Là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất định mức của

thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm,…)

+ Đối với một thiết bị: Ksd =

dm

tb

P

P

+ Đối với một nhóm thiết bị: Ksd =

dm

tb

P

P

=









n

i

dmi

n

i

tbi

P

P

1

1

Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị trong

khoảng thời gian cho xem xét.

Hệ số đồng thời Kđt:

Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung

cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cự đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt

(hoặc các nhóm thiết bị) nối vào nút đó:

Kđt =



n

i

tti

tt

P

P

1

Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số các phần tử n đi vào nhóm

Kđt = 0.9  0.95 khi số phần tử n = 2  4

Kđt = 0.8  0.85 khi số phần tử n = 5 10

Phương pháp tính phụ tải tính toán:

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để tính toán phụ tải tính toán (PTTT), dựa trên cơ

sở khoa học để tính toán phụ tải điện và được hoàn thiện về phương diện lý thuyết trên cơ sở

quan sát các phụ tải điện ở hộ tiêu thụ điện đang vận hành.

Thông thường, những phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện lại cho kết quả

không thật chính xác, còn muốn chính xác cao thì phải tính toán lại phức tạp. Do vậy, tùy theo

giai đoạn thiết kế thi công và yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính toán cho thích hợp.

Nguyên tắc chung để tính PTTT của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở về

nguồn, tức là được tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao của hệ thống cung cấp điện, và ta chỉ cần

tính toán tại các điểm nút của hệ thống điện.

Mục đích của việc tính toán phụ tải điện tại các nút nhằm:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 6

- Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên.

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp.

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ.

Tính toán phụ tải tính toán Ptt theo hệ số sử dụng Ksd và Kđt:

Dòng điện định mức của từng thiết bị:

Áp dụng công thức :

Dòng điện làm việc của từng thiết bị:

Ib = Iđm .Ksd

Dòng điện tải trong các dây dẫn :

Ib (tổng) = Kđt . Ib

Phương pháp tính toán Ptt hệ số sử dụng Ksd

Ptt = kdt *



n

i

uiPdmi k

1

(W)

Qtt = Ptt * tg

 (VAR)

cos tb = cos (arctan(Qtt/Ptt))

Việc xác định Kđt (hệ số đồng thời) đòi hỏi sự hiểu biết chi tiết về lưới và điều kiện vận

hành của từng tải riêng biệt trong lưới do vậy khó có thể cho giá trị chính xác cho mọi trường

hợp.

II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Phương pháp tính toán:

Chọn nguồn sáng:

Nguồn sáng có rất nhiều loại ta có thể phân loại theo :

Công suất tiêu thụ.

Điện áp sử dụng.

Hình dạng và kích thước.

Tính năng kỹ thuật của nguồn sáng.

Trong nhà ở và công trình cũng như trong các gian phòng sản xuất của nhà máy, xí

nghiệp, nguồn chiếu sáng thường là bóng đèn nung sáng hoặc bóng đèn huỳnh quang.

Giữa 2 loại nguồn bóng đèn huỳnh quang và bóng đèn nung sáng thì thường được so

sánh về độ rọi (bình thường bóng đèn huỳnh quang có độ rọi cao hơn) và định suất năng

lượng tiêu thụ.

U  Cos

P

I

dm

dm

dm 3. . .

.103



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt

SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 7

Bóng đèn huỳnh quang có ánh sáng tốt cho việc quan sát, nhìn nhận các vật thể nhất là

trong trường hợp các vật thể cần phân biệt có kích thước nhỏ, tinh vi, hoặc cần dùng màu sắc

ánh sáng để nâng cao năng suất công tác. Mặt khác, khi làm việc trong môi trường có sử dụng

đèn huỳnh quang còn đảm bảo được an toàn lao động. Bóng đèn huỳnh quang có sự phát sáng

tốt giống với ánh sáng tự nhiên và tạo được độ rọi cao mà tiêu thụ công suất điện không lớn

lắm.

Nên dùng nguồn sáng là bóng đèn huỳnh quang ở những vị trí sau :

- Trong các phòng thường xuyên có nguời nhưng thiếu ánh sáng tự nhiên.

- Trong các phòng có yêu cầu trang trọng.

- Trong các phòng cần phân biệt chính xác về màu sắc.

- Trong các phòng, gian sản xuất có yêu cầu cường độ nhìn cao trong một

thời gian lâu hoặc cần tạo điều kiện tốt cho việc quan sát.

Lựa chọn hệ thống chiếu sáng:

Để thiết kế hệ thống chiếu sáng, thường sử dụng các phương thức sau:

- Hệ 1 : Hệ chiếu sáng chung, không những bề mặt được chiếu sáng mà cả

phòng nói chung cũng được chiếu sáng. Trong trường hợp này đèn được

đặt ngay dưới trần, có bề cao cách sàn tương đối lớn. Trong phương thức

này có 02 phương pháp đặt đèn là chung đều và khu vực.

- Hệ 2 : Hệ chiếu sáng hỗn hợp gồm các đèn được đặt trực tiếp tại chỗ làm

việc và các đèn dùng chiếu sáng chung để khắc phục sự phân bố không

đều của huy độ.

Lựa chọn giữa hệ chiếu sáng chung và chiếu sáng hỗn hợp là 01 bài toán tương đối

phức tạp. Kết quả của nó dựa vào hàng loạt các yếu tố : tâm lý, kinh tế , cấu trúc và ngành

nghề …………

Chọn thiết bị chiếu sáng:

Sự lựa chọn thiết bị chiếu sáng phải dựa trên các điều kiện sau :

- Tính chất của môi trường xung quanh.

- Các yêu cầu về sự phân bố ánh sáng và sự giảm chói.

- Các phương án kinh tế.