Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà cao tầng

ó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi ngắn mạch. Cầu chì trong trường hợp này dùng để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp. Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt định mức Bảng 4.4: lựa chọn cầu chì: Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Điện áp định mức ( KV ) UđmCC > Uđm.mạng Dòng điện lâu dài định mức ( A ) IđmCC > Ilvmax Công suất cắt định mức ( MVA ) SđmCC > S” Dòng điện cắt định mức ( KA ) Iđmcắt >I” Từ những điều kiện trên tra bảng PL 2.19- TL 1 ta chọn được cầu chì cao áp loại 3GD1 420-4B do hãng SIEMENS chế tạo: Bảng 4.5: thông số của cầu chì. Loại Uđm ( KV ) Iđm ( A ) IcắtN ( KA ) IcắtNmin (A ) 3GD1 420-4B 24 100 31,5 540 Bảng 4.6: kết quả kiểm tra cầu chì ( CC ). Đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả Điện áp định mức ( KV ) UđmCC = 24 > Uđm.m = 22 Dòng điện định mức ( A ) IđmCC = 100 > Icb = 42(A) Dòng cắt định mức ( KA ) Icđm = 31,5 > IN = 7,74 Công suất cắt định mức(MVA) SđmCC=> Cầu chì cao áp 3GD1 420-4B đạt yêu cầu. 6. Lựa chọn và kiểm tra thanh dẫn: Người ta thường dùng thanh dẫn đồng để làm các thanh góp trong các trạm điện. Thanh dẫn đồng thường có tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ nhật được lắp đặt trên sứ cách điện. Dòng điện tính toán của trạm biến áp là: IBA = Với IBA = 42 (A) tra PL 4.20 – TL 1 chọn thanh cái làm bằng đồng thanh kích thước 25 x 3 mm có Icp = 340 (A) Bảng 4.7. lựa chọn thanh dẫn: Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, A k1k2Icp > Ilvmax Khả năng ổn định động, kG/cm2 σcp ≥ σtt Khả năng ổn định nhiệt, mm2  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. Icb là dòng điện cưỡng bức (tức dòng điện cực đại chạy qua thanh dẫn). σcp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng: σcp = 1400 kG/cm2 σtt là ứng suất tính toán. σtt = M – mômen uốn tính toán Ftt- lực tính toán do tác dụng của dòng điện ngắn mạch (kG) l - khoảng cách giữa các sứ của một pha, l = 70 cm a - là khoảng cách giữa các pha (cm). W – mômen chống uốn của các loại thanh dẫn, kGm (kG) (kGcm) (kG/cm2) (kG/cm2) Vậy thanh cái chịu được lực điện động khi ngắn mạch nghĩa là đảm bảo điều kiện ổn định động. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: tqd lấy là 0,5s. → thỏa mãn B. Phía hạ áp: I. Chọn cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối. Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép và kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Khi có dòng điện chạy qua cáp vật dẫn bị nóng, nếu nhiệt độ dây cáp quá cao có thể làm chúng bị hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ. Mặt khác độ bền cơ của kim loại dẫn điện bị giảm xuống. Do vậy nhà chế tạo qui định nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại dây cáp. Do đó dây cáp được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau: k. Icp > Ilvmax Trong đó: Ilvmax là dòng điện làm việc cực đại của cáp. Icp là dòng điện cho phép ứng với cáp đã chọn. k là hệ số điều chỉnh nhiệt độ. Tra PL 4.21 (TL 1) có k = 0,63 * Dòng điện làm việc cực đại của TBA là: (A) Với Sđm là công suất định mức của máy biến áp cung cấp cho một đơn nguyên. Dựa vào điều kiện k. Icp ≥ Ilvmax → (A), ta tra PL4.28(TL1) ta chọn được 5 cáp đồng hạ áp một lõi do hãng LENS xản xuất có thông số kĩ thuật bảng 4.8. Bảng 4.8. Cáp tổng hạ áp. F ( mm2 ) d ( mm ) M (kg/km) r0 (Ω/km) ở 200C Icp (A) lõi vỏ Min Max 5.3PVC (1. 630)+PVC(1.300) 29,7 39,9 43 6360 0,0283 850 x0 = 0,06 (Ω / km) Đoạn này dùng 5 sợi cáp nên điện trở và điện kháng tương đương là: (Ω/km) (Ω/km) Đường cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối có chiều dài l = 5m. Do vậy điện trở và điện kháng của cả đoạn dây là: (Ω) (Ω) II. Lựa chọn thiết bị điện hạ áp trong tủ phân phối: Lựa chọn aptomat tổng bảo vệ phía hạ áp: Aptomat là khí cụ điện tự động đóng, cắt mạch điện khi có quá tải. Yêu cầu chung đối với aptomat là độ tin cậy cao bảo vệ chọn lọc sử dụng an toàn, công suất ngắt lớn, kích thước nhỏ gọn. * Điều kiện chọn aptomat tổng: IđmAP > Itt Trong đó: Tra PL 3.3 (TL 1) ta chọn được aptomat do Merlin Gerin chế tạo có các thông số kĩ thuật ở bảng 4.9. Bảng 4.9. Thông số kỹ thuật áptômát tổng. Loại AP Uđm (V) Iđm (A) IN (KA) Số cực CM2500N 690 2500 50 3÷4 Trong đó: IN : là dòng điện cắt ngắn mạch tối đa. Lựa chọn máy biến dòng điện ( BI ): Máy biến dòng điện dùng để biến đổi dòng điện từ trị số lớn hơn xuống trị số thích hợp để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. Thường dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng điện là 5A (đặc biệt có trường hợp trị số là 1A hay 10 A), dù rằng dòng điện định mức sơ cấp có thể bằng bao nhiêu. Máy biến dòng điện lựa chọn theo điều kiện điện áp, dòng điện, phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác và kiểm tra theo điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Ngoài ra còn phải chọn loại máy biến dòng điện phù hợp với nơi lắp đặt như trong nhà, ngoài trời, lắp trên thanh cái, lắp xuyên tường. * Việc lựa chọn máy biến dòng phải tuân theo điều kiện bảng 4.10 Bảng 4.10. Điều kiện chọn máy biến dòng. Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Điện áp định mức (KV) UđmBI > Uđm.mang Dòng điện sơ cấp định mức ( A ) Iđm > Itt ( A ) Hệ số ổn định nhiệt Hệ số ổn định động Từ những điều kiện trên tra PL2.27 (TL 1) chọn được máy biến dòng loại BD30/1 do công ty Thiết bị đo điện chế tạo. Bảng 4.11. Thông số của máy biến dòng Iđm (A) Iđm (A) thứ cấp Uđm (KV) Kơđn Kđ 4000 5 0,6 45 31 3. Chọn thanh cái cho tủ phân phối hạ áp: Chọn tiết diện thanh cái theo chỉ tiêu kinh tế: Trong đó: Ibt : dòng điện làm việc bình thường của thanh dẫn (A) Jkt: mật độ dòng điện kinh tế của thanh dẫn (A/mm2) Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào vật liệu thanh dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại. Tiết diện chọn được phải kiểm tra điều kiện phát nóng lúc bình thường. Ở đây ta chọn Jkt = 2,5 (A/mm2) với loại thanh dẫn đồng và Ibt = IđmBA Ta có: Tra PL 6.9 (TL 1) chọn loại thanh dẫn bằng đồng có các thông số bảng 4.12. Bảng 4.12. Thông số kỹ thuật của thanh dẫn. Kích thước (mm) Tiết diện (mm2) Khối lượng ( kg/m) Dòng cho phép 250C (A) 120x10 1200 10,65 2650 III. Tính toán ngắn mạch tại thanh cái hạ áp: AT-2500A ZC ZB TC N' ZA N' BA 5PVC (1. 630 + 1. 300), l= 5m ω BI ZTC Sơ đồ tính toán ngắn mạch: Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại thanh cái Tính toán ngắn mạch tại điểm N: Trong đó: Sđm = 1600 KVA ΔPN = 15,7 KW Uđm = 0,4 KV UN% = 5,5 Vậy: (mΩ) Vì ZC, ZA, ZTC, ZBI rất nhỏ so với ZB của máy biến áp 1600 KVA nên không cần tính đến. Dòng điện ngắn mạch tại N: Dòng điện xung kích: IV. Kiểm tra các thiết bị đã chọn. 1. Kiểm tra cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối: Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt ( cáp đồng 5PVC(1x630) với α = 7 là hệ số của dây cáp đồng. tqđ = 0,8 (s) là thời gian quá độ phụ thuộc vào thời gian tồn tại dòng điện ngắn mạch. Vậy F = 630 > 7. 41,34. = 258,83 (mm2) Như vậy cáp đã chọn thỏa mãn yêu cầu ổn định nhiệt. 2. Kiểm tra BI: Điện áp định mức UđmBI = 0,6 > 0,4 KV Dòng điện định mức IđmBI = 4000 (A) > 2309 (A) Hệ số ổn định nhiệt: Độ ổn định nhiệt tại thời điểm t = 1s Tra bảng tqđ = 0,8 (s) Vậy Kôđn = 45 > Hệ số ổn định động: Vậy máy biến dòng đã chọn thỏa mãn yêu cầu. 3.Kiểm tra thanh cái đồng: Thanh cái đồng có tiết diện (120 x 10 )mm2 - Kiểm tra thanh cái theo điều kiện ổn định động dòng điện ngắn mạch: Khi xảy ra ngắn mạch, các thanh cái đặt gần nhau sẽ xuất hiện hiệu ứng lực làm cho thanh cái bị uốn cong, yêu cầu ứng lực đó phải nhỏ hơn hay bằng ứng lực cho phép của thanh cái là: бtt ≤ бcp бcp  : ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh cái, ở đây ta dùng thanh cái bằng đồng (Cu) tra TL 1 ta được: бcp = 1400 kG/cm2. бtt : ứng suất tính toán của thanh cái được tính như sau: бtt Xác định lực tính toán Ftt do tác dụng của dòng điện ngắn mạch gây ra: Với: ixk = 105,2 KA là dòng điện xung kích ngắn mạch 3 pha. l = 70 (cm ) khoảng cách giữa các sứ của 1 pha. a = 30 (cm) là khoảng cách giữa các pha. Xác định mômen uốn của thanh cái: Do thanh cái đặt đứng nên mômen chống của thanh cái là: a b h Với: b = 10 (mm) = 0,1 (cm) h = 120 (mm) = 12 (cm) Thanh cái đã chọn ở trên. Vậy ta tính được ứng suất tính toán là: бtt бtt = 1325,6 (kG/cm2) < бcp = 1400 (kG/cm2) Vậy thanh cái đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định động khi ngắn mạch. - Kiểm tra thanh cái theo điều kiện ổn định nhiệt: Nhằm đảm bảo khi có dòng điện ngắn mạch đi qua nhiệt độ thanh cái không vượt quá giới hạn cho phép khi ngắn mạch. Khi đó tiết diện F của thanh cái phải lớn hơn hay bằng tiết diện ổn định nhiệt Fôđn. Ta có: Trong đó α = 6 là hệ số vật liệu với thanh cái đồng ( tra bảng 8.8 TL 1 ). IN là dòng điện ngắn mạch. tqđ = 0,8 (s) là thời gian quy đổi phụ thuộc vào thời gian tồn tại dòng điện ngắn mạch. Thay F = 120. 10 = 1200 mm2 > 6. 105,2. = 564,56 mm2 Vậy F = 1200 > F = 563,49 mm2 thanh cái thỏa mãn khả năng ổn định nhiệt. - Kiểm tra dòng điện phát nóng lâu dài cho phép: Thanh cái chịu được dòng điện phát nóng lâu dài cho phép nếu thỏa mãn điều kiện sau: k1. k2. Icp > Itt Trong đó k1 là hệ số hiệu chỉnh theo vị trí đặt thanh cái. K1 = 1 thanh cái đặt đứng. k3: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ theo môi trường. ( tra PL 6.10 - TL 1 ta được k3 = 0,95 ). Icp = 2650 (A) (bảng 4.12). Do đó ta có 1. 0,95. 2650 = 2617,5 (A) > 2309 (A). Như vậy thanh cái đã chọn đạt yêu cầu điều kiện phát nóng lâu dài. CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT ĐƠN NGUYÊN CỦA KHU NHÀ CAO TẦNG I. Nguyên lý cấp điện đến một đơn nguyên: Sau khi điện áp được biến đổi từ 22 KV xuống còn 0,4 KV được đưa qua aptomat tổng 2500A, từ trạm biến áp có 2 đường cáp ngầm: một đường cấp cho phụ tải ưu tiên bằng máy phát, một đường cấp cho phụ tải không ưu tiên từ lưới. Chuyển nguồn từ lưới sang nguồn máy phát cấp cho phụ tải ưu tiên sử dụng tủ ATS, chuyển nguồn tự động đặt tại trạm biến áp (hình 3.9). Trong phòng kĩ thuật điện tầng hầm có 2 tủ phân phối tổng của mỗi loại phụ tải. Trong tủ phân phối đặt một aptomat tổng và các aptomát nhánh cấp điện cho các tầng (hình 5.1). Hình 5.1. Tủ phân phối cho mỗi đơn nguyên. Sơ đồ nối dây thường có 2 dạng cơ bản đó là: sơ đồ phân nhánh và sơ đồ hình tia. + Sơ đồ hình tia (hình 5.2) có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cung cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng nhau, độ tin cậy cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành bảo quản. Hình 5.2. Sơ đồ hình tia + Sơ đồ phân nhánh (hình 5.3) thì các hộ dùng điện được cung cấp chung một đường dây, do vậy độ tin cậy cung cấp điện không cao. Vì vậy để cung cấp điện cho tòa nhà ta dùng sơ đồ mạng điện hạ áp hình tia cung cấp cho phụ tải để thuận tiện cho việc quản lí và vận hành. Đường dây từ tủ hạ áp của trạm biến áp ta dùng cáp đi ngầm dưới đất về tủ phân phối tổng, và từ tủ phân phối đến các tủ điện các tầng dùng cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do CADIVI chế tạo. Đường cáp từ tủ phân phối đến các tủ điện tầng đi trong hộp đến tủ điện các tầng. Từ tủ điện các tầng đi qua các aptomat đi dây về các tủ điện các hộ. II. Lựa chọn thiết bị hạ áp cung cấp điện cho một đơn nguyên: Theo tính toán ở trên, mỗi đơn nguyên có 2 loại phụ tải: phụ tải không ưu tiên và phụ tải ưu tiên. Do đó ta cần chọn thiết bị bảo vệ lắp đặt trong các tủ cấp điện cho 2 loại phụ tải trên: MF Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho một đơn nguyên II.1. Tủ điện ưu tiên: TĐ 2 1. Lựa chọn aptomat tổng bảo vệ cho phụ tải ưu tiên TĐ 2: Aptomat là khí cụ điện tự động đóng, cắt mạch điện khi có sự cố quá tải. Yêu cầu chung đối với aptomat là độ tin cậy cao bảo vệ chọn lọc sử dụng an toàn, công suất ngắt lớn, kích thước nhỏ gọn. Phía hạ áp chọn dùng aptomat của VINAKIP sản xuất. Với aptomat tổng ta có dòng điện tính toán là: 2. Lựa chọn các aptomat nhánh trong tủ ưu tiên: - Aptomat cấp cho thang máy: Dòng điện lớn nhất qua aptomat của thang máy là: - Aptomat cấp cho hệ thống bơm: Dòng điện lớn nhất qua aptomat của hệ thống bơm là: - Aptomat cấp cho hệ thống chiếu sáng hành lang các tầng: Dòng điện lớn nhất qua aptomat của hệ thống chiếu sáng hành lang các tầng là: - Aptomat cấp cho hệ thống chiếu sáng cầu thang các tầng: Dòng điện lớn nhất qua aptomat của hệ thống chiếu sáng cầu thang các tầng là: - Aptomat cấp cho tầng hầm là: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho tầng hầm là: - Aptomat cấp cho tầng 1 là: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho tầng 1 là: Tra PL 3.1 (TL 1) ta chọn aptomat do Merlin Gerlin chế tạo có các thông số kĩ thuật bảng 5.1. Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật của aptomat ưu tiên TĐ2. Loại AP Uđm (V) Itt (A) Iđm(A) IN (KA) Số cực Aptomat tổng NS 400E 500 366,01 400 15 3 Aptomat thang máy NC 125H 415 101,9 125 10 3-4 Aptomat hệ thống bơm NC 100H 440 83,57 100 6 1÷4 Aptomat hành lang C60N 440 53,12 63 6 1÷4 Aptomat cầu thang C60a 440 2,74 40 3 1÷4 Aptomat tầng hầm C60a 440 12,73 40 3 1÷4 Aptomat tầng 1 NC 125H 415 111,95 125 10 3-4 3. Lựa chọn cáp từ tủ ATS đặt tại trạm đến tủ ưu tiên TĐ 2 và dây cáp tới phụ tải ưu tiên: a. Tính chọn dây dẫn từ tủ ATS đặt tại trạm biến áp tới tủ điện cấp cho phụ tải ưu tiên. Với mạng hạ áp ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. K1. K2. Icp > Itt Trong đó: K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1. K2: là hệ số kể đến cáp đặt trong rãnh có nhiều cáp, vì cáp riêng rẽ nên chọn K2 = 0,9. Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện Icp > Itt Dòng điện tính toán là: Tra PL 4.29 (TL 1) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo. Bảng 5.2 thông số kĩ thuật cáp tổng ưu tiên. Fmm2 d, mm M, kg/km r0, Ω/km ở 200C Icp, A Lõi Vỏ Min Max 4 G 185 15,6 50,0 59,0 8175 0,0991 434 b. Tính chọn cáp từ aptomat tổng của tủ điện ưu tiên cấp cho các phụ tải dùng nguồn ưu tiên. Với mạng hạ áp ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. K1. K2. Icp > Itt Trong đó: K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1 với cáp CADIVI K2  là hệ số kể đến cáp đặt trong rãnh, vì cáp đi riêng rẽ nên chọn K2 = 1. Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện Icp > Itt * Cáp cấp cho thang máy: Dòng điện tính toán của thang máy là: Tra PL 22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do CADIVI chế tạo. Bảng 5.3 thông số kỹ thuật cáp thang máy. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) r0, (Ω/km) ở 200C Icp (A) x0 (Ω/km) PVC (4. 25) 6,42 0,727 111 0,07 * Cáp cấp cho hệ thống bơm: Dòng điện tính toán của hệ thống bơm là: Tra PL 4.22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do CADIVI chế tạo. Bảng 5.4. thông số kĩ thuật cáp cho hệ thống bơm. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Icp (A) r0, (Ω/km) ở 200C PVC (4. 22) 6 102 0,84 * Cáp cấp cho hệ thống đèn hành lang các tầng: Dòng điện tính toán của hệ thống đèn chiếu sáng hành lang là: Tra PL 4. 22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo. Bảng 5.5. Thông số kĩ thuật cáp cấp đèn hành lang tầng. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Icp (A) r0, (Ω/km) ở 200C x0 (Ω/km) PVC (4. 8) 3,6 55 2,31 0,07 *Cáp cấp cho hệ thống đèn cầu thang các tầng: Dòng điện tính toán của hệ thống đèn chiếu sáng cầu thang các tầng: Tra PL 4.22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng hạ áp 1 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo. Bảng 5.6. Thông số kỹ thuật cáp cấp đèn cầu thang tầng. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Icp (A) r0, (Ω/km) ở 200C x0 (Ω/km) PVC (1. 1,5) 1,5 215 12,1 0,09 *Cápcấp cho tầng hầm: Dòng điện tính toán của tầng hầm là: Tra PL 4.22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo. Bảng 5.7. Thông số kỹ thuật cáp cấp tầng hầm. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Icp (A) r0, (Ω/km) ở 200C x0 (Ω/km) PVC (4. 1,5) 1,5 21 12,1 0,09 *Cáp cấp cho tầng 1: Dòng điện tính toán của tầng 1 là: Tra PL 4.22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo. Bảng 5.8. Thông số kỹ thuật cáp cấp tầng một. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) Icp (A) r0, (Ω/km) ở 200C x0 (Ω/km) PVC (4. 25) 6,42 111 0,727 0,07 4. Lựa chọn thanh dẫn cho tủ điện 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. Bảng 5.9. Lựa chọn thanh dẫn. Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, A k1k2Icp > Ilvmax Khả năng ổn định động, kG/cm2 σcp ≥ σtt Khả năng ổn định nhiệt, mm2  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. Icb là dòng điện cưỡng bức (tức dòng điện cực đại chạy qua thanh dẫn). σcp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng. σcp = 1400 kG/cm2 Như đã tính ở phần trên ta có dòng điện tính toán là: Itt = 433 (A) Tra PL 4.20 (TL 1) ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước (30 x 3) mm2, mỗi pha một thanh, có Icp = 405 (A). 5. Chọn tủ hạ áp cấp điện ưu tiên TĐ 2: Chọn tủ phân phối hạ áp của hãng SIEMENS sản xuất. Tra PL 3.16 (TL 1) ta chọn tủ có các thông số kĩ thuật bảng 5.9. Bảng 5.10. thông số kĩ thuật của tủ TĐ 2. Thiết bị Nơi đặt Kích thước (mm) Tủ ưu tiên TĐ 2 Thanh cái TBA Dài Rộng Sâu 2200 600 600 II.2. Tủ điện không ưu tiên TĐ 1: Lựa chọn Aptomat tổng bảo vệ cho phụ tải không ưu tiên: Với aptomat tổng ta có dòng điện tính toán là: 2. Lựa chọn các aptomat nhánh trong tủ không ưu tiên: Từ tầng 2 đến tầng 21 của 1 đơn nguyên giống nhau nên ta chỉ cần tính chọn 1 tầng. - Aptomat cấp cho 1 tầng khu căn hộ: Dòng điện lớn nhất qua aptomat: . Để giảm số lượng dây dẫn lên tầng ta cấp chung 1 lộ cho 2 tầng: - Aptomat cấp cho 2 tầng khu căn hộ: Dòng điện lớn nhất qua aptomat: Ittc = 2. Itt = 2. 95,35 = 190,7(A) Tra PL 3.1, PL 3.2, PL 3.3 (TL 1) ta chọn aptomat do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số kĩ thuật bảng 5.10: Bảng 5.11. Thông số kỹ thuật các aptomat của tủ điện không ưu tiên. Loại Uđm ,V Itt ,A Iđm , A IN , KA Số cực Aptomat tổng CM 1600N 690 1334,79 1600 50 3-4 Aptomat cấp cho tầng điển hình NC 100H 440 95,35 100 6 1 ÷ 4 Aptomat cấp cho 2 tầng NS 225E 500 190,7 225 7,5 3 3. Lựa chọn cáp từ tủ phân phối đặt tại trạm biến áp đến tủ không ưu tiên TĐ 1 và cáp cấp tới các tầng khu căn hộ (hình 5.5): a. Tính chọn cáp từ tủ phân phối đặt tại trạm biến áp tới tủ điện cấp cho phụ tải không ưu tiên TĐ 1. Với mạng hạ áp ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. K1. K2. Icp > Itt Trong đó: K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1, cáp CADIVI K2 là hệ số kể đến cáp đặt trong rãnh. Vì cáp đặt trong rãnh tra PL VI.11 (TL 2) chọn K2 = 0,90. Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện K2. Icp > Itt Dòng điện tính toán là: Tra PL 22 (TL 5) ta chọn 4 cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo: 4 PVC (3. 250 + 1. 200) Bảng 5.12. Thông số kỹ thuật cáp cấp tủ TĐ 2. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) r0, (Ω/km) ở 200C Icp (A) x0 (Ω/km) 4 PVC (3. 250 + 1. 200) 20,7 0,0738 360 0,05 b. Tính chọn cáp từ aptomat tổng của tủ điện cấp cho các tầng khu căn hộ. Với mạng hạ áp ta chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép. K1. K2. Icp > Itt Trong đó: K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1. K2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rãnh có nhiều cáp, chọn K2 = 1. Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện Icp > Itt Dòng điện tính toán là: Tra PL 22 (TL 5) ta chọn cáp ruột đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo: PVC (3. 30 + 1. 20) Bảng 5.13. Thông số kỹ thuật cáp cấp cho 1 tầng. Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) r0, (Ω/km) ở 200C Icp (A) PVC (3. 30 + 1. 20) 6,95 0,635 121 Bảng 5.14. Thông số kỹ thuật cáp cấp cho 2 tầng: ( ghép chung ). Tiết diện định mức (mm2) Đường kính dây dẫn (mm) r0, (Ω/km) ở 200C Icp (A) x0 (Ω/km) PVC (3. 70 + 1. 35) 10,7 0,268 201 0,07 4. Lựa chọn thanh dẫn cho tủ điện 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. Bảng 5.15. Lựa chọn thanh dẫn: Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, A k1k2Icp > Ilvmax Khả năng ổn định động, kG/cm2 σcp ≥ σtt Khả năng ổn định nhiệt, mm2  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. Icb là dòng điện cưỡng bức (tức dòng điện cực đại chạy qua thanh dẫn). σcp ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn đồng: σcp = 1400 kG/cm2 Như đã tính ở phần trên ta có dòng điện tính toán là: 1334,79A Tra PL 4.20 (TL 1) ta chọn thanh dẫn bằng đồng có kích thước (80 x 8) mm2, mỗi pha một thanh, có Icp = 1690A. 5. Chọn tủ hạ áp: Bảng 5.16. Chọn tủ phân phối hạ áp của hãng SIEMENS sản xuất. Thiết bị Nơi đặt Kích thước (mm) Tủ hạ áp Thanh cái TBA Dài Rộng Sâu 2200 800 600 II.3. Tính chọn aptomat và dây dẫn cấp tới các căn hộ cho một tầng điển hình: Lựa chọn các aptomat nhánh cho một tầng khu căn hộ: Ở đây ta chỉ chọn aptomat và dây dẫn cho các căn hộ của một tầng điển hình, tầng 10: - Aptomat cấp cho căn hộ A: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ A là: - Aptomat cấp cho căn hộ B: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ B là: - Aptomat cấp cho căn hộ C: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ C là: - Aptomat cấp cho căn hộ D: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ D là: - Aptomat cấp cho căn hộ E: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ E là: - Aptomat cấp cho căn hộ F: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ F là: - Aptomat cấp cho căn hộ G: Dòng điện lớn nhất qua aptomat cấp cho căn hộ G là: Do các căn hộ trong 1 tầng không có sự chênh lệch quá lớn về phụ tải và để thuận tiện cho quản lý, ta sử dụng aptomat bảo vệ cho các căn hộ có thông số sau: Tra PL 3.1 (TL 1) ta chọn aptomat do Merlin Gerin chế tạo có các thông số kĩ thuật bảng 5.17. Bảng 5.17. Thông số kỹ thuật của aptomat nhánh cho tầng khu căn hộ. Aptomat Loại AP Uđm(V) Itt(A) Iđm(A) IN(KA) Số cực Căn hộ A, B, C, D, F C60N 440 39,05÷51,68 63 6 1 ÷ 4 Căn hộ E, G C60a 440 32,77; 38,41 40 3 1 ÷ 4 2. Lựa chọn dây dẫn từ tủ điện tầng cấp tới các căn hộ: * Khi cấp điện cho các phòng theo qui định ta chỉ cấp điện 220V vào từng phòng. Do vậy khi chọn dây dẫn cấp cho các phòng ta tính theo điện áp pha U = 220V. Tính chọn dây dẫn từ aptomat nhánh cấp cho căn hộ. Với mạng hạ áp ta chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép. K1. K2. Icp > Itt Trong đó: K1 là hệ số kể đến môi trường, chọn K1 = 1. K2 là hệ số kể đến dây dẫn đặt song song khi đặt cáp trong rãnh có nhiều cáp, chọn K2 = 1. Vậy tiết diện cáp được chọn theo điều kiện Icp > Itt Căn cứ vào dòng điện tính toán của các căn hộ ta chọn tiết diện dây cấp tới các căn hộ. Tra PL 4.28 (TL 1) ta chọn cáp ruột đồng 2 lõi cách điện PVC do hãng Lens chế tạo. PVC (2. 4) Bảng 5.18. Thông số kỹ thuật dây dẫn từ tủ điện tầng cấp tới các căn hộ. Fmm2 d, mm M, kg/km r0, Ω/km ở 200C Icp, A Lõi Vỏ Min Max 2 x 4 2,25 10,5 13 211 4,61 63 II.4. Chọn công tơ và các đồng hồ đo: a. Chọn các đồng hồ đo: Trên tủ phân phối đặt 3 đồng hồ ampe, một đồng hồ vôn, một chuyển mạch. Tất cả các loại đồng hồ đều do nhà máy thiết bị đo Trần Nguyên Hãn chế tạo. b. Chọn công tơ: mỗi hộ đặt một công tơ 1 pha 20A, đặt tập trung tại tủ điện tầng. III. Sơ đồ nguyên lý cấp điện hạ áp (Hình 5.6 và hình 5.7): CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO TẦNG 10 CỦA TÒA NHÀ. I. Đặt vấn đề: Mặc dù chúng ta không chủ động điều khiển ánh sáng tự nhiên song ảnh hưởng của nó tới vấn đề chiếu sáng cho một công trình kiến trúc rất đáng kể. Đối với các tòa nhà văn phòng làm việc thì ánh sáng tự nhiên ít được xem xét đến khi thiết kế song đối với các tòa nhà khách sạn, khu chung cư thì việc kết hợp giữa ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo do hệ thống đèn tạo ra mới đảm bảo chất lượng công trình về cả hai mặt kỹ thuật và mỹ thuật. Trong tất cả các lĩnh vực, ánh sáng nhân tạo rất cần thiết, nó thay thế và bổ xung cho ánh sáng thiên nhiên. Bởi vì ánh sáng thiên nhiên phụ thuộc vào mặt trời nên không đủ độ chiếu sáng cần thiết và nhất là ban đêm. Việc chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất lao động, sức khỏe của con người trong công tác cũng như trong sinh hoạt nghỉ ngơi. Bởi vậy việc chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu tối thiểu nhất định, các yêu cầu này được xem như tiêu chuẩn, chất lượng ánh sáng và được coi là một nguyên tắc để định ra tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng: Đảm bảo độ chiếu sáng đủ và ổn định. Quang thông phân bố đều trên toàn bề mặt cần chiếu sáng. - Không có ánh sáng chói trong vùng nhìn của mắt, làm mắt chóng mỏi và khó điều tiết, nếu ánh sáng chói quá sẽ gây hiệu ứng Pakin hoặc hóa mù. II. Tính toán chiếu sáng: Căn cứ vào bản vẽ mặt bằng xây dựng của tầng 10 đơn nguyên A khu nhà cao tầng. Tầng này gồm có 9 căn hộ, khu vực hành lang chung. Để đảm bảo chiếu sáng sinh hoạt cho các hộ dân, phương án đưa ra là dùng đèn ống huỳnh quang và đèn compact tiết kiệm điện lắp cho các phòng của căn hộ, trong đồ án này không tính toán chiếu sáng trang trí cho các căn hộ mà chỉ tính đến chiếu sáng phục vụ sinh hoạt. Sử dụng đèn ống huỳnh quang có các ưu điểm là: Tiết kiệm năng lượng. Hiệu quả ánh sáng cao 60 – 90 lm/W. Tuổi thọ lớn khoảng 7000h. Thành phần quang phổ tốt, hiệu suất cao. Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép thì quang thông thay đổi ít. Nhiệt độ màu Ra từ 28000K–65000K,chỉ số màu đã được cải thiện 50-92 Vì có các ưu điểm trên nên đèn ống được dùng rất rộng rãi trong công tác thiết kế. Trong thiết kế này sử dụng đèn ống huỳnh quang loại 1,2m- 40W- 220V, bóng có quang thông 3350 (lm). Công thức tính chiếu sáng: Trong đó: N: số lượng đèn cần thiết. E: độ rọi yêu cầu (lx). S: diện tích cần chiếu sáng (m2). Φd: quang thông của bóng đèn (lumen). Ksd: hệ số sử dụng ( Ksd = 0,9 ). Kbq: hệ số bảo quản ( Kbq = 0,8 ). Tính chiếu sáng cho căn hộ A: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 72m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 2 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 16 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 5m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 2. Tính chiếu sáng cho căn hộ B: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 50m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 2 bóng, số đèn cần thiết là 2 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 15 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 5m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 3. Tính chiếu sáng cho căn hộ C: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 45m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 1 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 15 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lux. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 4m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 4. Tính chiếu sáng cho căn hộ D: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 45m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 1 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 15 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 4m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 5. Tính chiếu sáng cho căn hộ E: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 43,6m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 1 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 14 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 4m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lux. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 6. Tính chiếu sáng cho căn hộ F: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 44,8m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 1 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 14,5 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 4m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 7. Tính chiếu sáng cho căn hộ G: Chiếu sáng phòng khách, bếp ăn: Có S = 46m2, sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W-1,2m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Với khu vực này ta sử dụng đèn huỳnh quang 1 bóng, số đèn cần thiết là 3 bộ đèn. - Chiếu sáng phòng ngủ: Do các phòng ngủ của căn hộ này có diện tích không khác nhau nhiều nên ta chỉ cần tính điển hình 1 phòng có diện tích S = 16 m2 Sử dụng loại đèn huỳnh quang có Φd = 3350 (lm), 40W- 1,2 m. Độ rọi yêu cầu E = 150 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Trong phòng ngủ ta bố trí một bóng đèn huỳnh quang. Chiếu sáng phòng vệ sinh: Có S = 5m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1100 (lm), 15W- 220V. Độ rọi yêu cầu E = 100 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng). Trong nhà vệ sinh bố trí một bóng compact. 8. Tính chiếu sáng cho khu vực hành lang: khu vực hành lang của tầng có S =156,45m2, sử dụng loại đèn compact có Φd = 1800 (lm), 26W-220V. Độ rọi yêu cầu E = 75 lx. Số lượng bóng cần thiết là: (bóng) Như vậy khu vực hành lang chung của khu ở ta bố trí 10 bóng đèn compact có công suất 26W. CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT, CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ I. Đặt vấn đề: Dông sét là một hiện tượng thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khổng lồ trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất. Khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào nhà ở hay công trình không những làm hư hại nghiêm trọng cho các phương tiện vật chất mà còn gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì thế nhà ở và các công trình công cộng tùy theo mức độ nhất thiết phải có hệ thống các thiết bị chống sét và biện pháp bảo vệ khi có sét đánh. Căn cứ vào đặt tính tác dụng của dòng điện sét, tầm quan trọng và quá trình sử dụng theo các yêu cầu công nghệ. Toàn bộ các nhà và công trình được phân thành 3 cấp bảo vệ: Bảo vệ cấp 1: Những công trình, trong đó có tỏa ra các chất khí hoặc hơi cháy, cũng như các bụi hoặc sợi dễ cháy chuyển sang trạng thái lơ lửng và có khả năng kết hợp với không khí hoặc chất ôxi-hóa khác tạo thành các hỗn hợp nổ, có thể xảy ra ngay trong điều kiện làm việc bình thường kể cả điều kiện làm việc bình thường ngắn hạn ( mở hoặc đóng thiết bị, chứa hoặc rót các chất dễ bắt lửa hoặc các chất lỏng chảy qua các bình để hở...). Khi xảy ra nổ sẽ gây ra những phá hoại lớn và làm chết người. Bảo vệ cấp II: Những công trình, trong đó có tỏa ra các chất khí, hơi, bụi hoặc sợi cháy và có khả năng kết hợp với không khí hoặc các chất ôxi- hóa khác tạo thành các hỗn hợp nổ. Nhưng khả năng này chỉ xảy ra khi có sự cố hoặc làm sai quy tắc, không thể xảy ra khi làm việc bình thường. Khi xảy ra nổ chỉ gây ra những hư hỏng nhỏ và không làm chết người. Bảo vệ cấp III: Tất cả những công trình còn lại. Với chung cư là nơi sinh hoạt của nhiều hộ dân, để đảm bảo an toàn về con người và tài sản là việc làm cần thiết. Do đó với công trình cần được bảo vệ chống sét đánh thẳng và chống việc xuất hiện các vùng mang điện áp cao do các đường dây, đường ống bằng kim loại dẫn vào công trình. II. Chống sét cho khu nhà cao tầng: Qua khảo sát thực tế, công trình không nằm trong vùng bảo vệ chống sét của công trình khác nên cần tính toán hệ thống chống sét riêng cho công trình. Các công trình cao tầng hiện nay thường sử dụng thiết bị chống sét phát tia tiên đạo. Trong công trình này ta sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo của hãng HELITA- Pháp. 1. Đầu thu sét phát xạ sớm tia tiên đạo PULSAR18 ( the early STREAMER EMISION lightning (ESE) ): Sản phẩm PULSAR được thiết kế và chế tạo bởi hãng HELITA- Pháp. Đây là hệ thống chống sét trực tiếp tiên tiến nhất trên thế giới hiện nay với chứng nhận bản quyền phát minh sáng chế năm 1985. Năm 2003 phát triển công nghệ phát xạ sớm thế hệ IV. Giải pháp thiết kế và kĩ thuật của hãng HELITA đã được ủy ban tiêu chuẩn an toàn của quốc gia Pháp chấp nhận thành tiêu chuẩn quốc gia chung NFC 17- 102/1995 và sản phẩm này đã được cấp chứng nhận chất lượng L.C.I.E của Pháp có giá trị trên toàn thế giới, BSI của Anh, KERI của Hàn Quốc và MINT của Malaysia kèm theo là các chứng nhận thử nghiệm tại nhà máy, tại phòng thí nghiệm Trung Tâm Công Nghiệp Điện Quốc Gia Pháp ( L.C.I.E ), tại phòng thí nghiệm Electricite De France "Les Renardieres – EDF" và tại phòng thí nghiệm " DE PHYSIQUE DES DECHARGES ". Hệ thống chống sét PULSAR gồm 3 bộ phận chính: Đầu thu sét PULSAR18 Cáp đồng dẫn sét. Hệ thống nối đất chống sét và nối đất an toàn. Đầu thu sét PULSAR18: a. Nguyên tắc hoạt động: Đầu thu sét PULSAR nhận năng lượng cần thiết trong khí quyển để tích trữ các điện tích trong bầu hình trụ. PULSAR sẽ thu năng lượng từ vùng điện trường xung quanh trong thời gian giông bão khoảng từ 10 tới 20.000 V/m. đường dẫn chủ động bắt đầu ngay khi điện trường xung quanh vượt quá giá trị cực đại để bảo đảm nguy cơ sét đánh là nhỏ nhất. Phát ra tín hiệu có hiệu điện thế cao với một biên độ, tần số nhất định tạo ra đường dẫn sét chủ động về phía trên đồng thời trong khi đó làm giảm điện tích xung quanh đầu thu sét tức là cho phép giảm thời gian yêu cầu phát ra đường dẫn sét chủ động về phía trên liên tục. Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm: thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng điện sét, do đó đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn. PULSAR là thiết bị chủ động không sử dụng nguồn điện nào, không gây ra bất kì tiếng động, chỉ tác động trong vòng vài μs trước khi có dòng sét thực sự đánh xuống và có hiệu quả trong thời gian lâu dài. b. So sánh với các hệ thống chống sét cổ điển, phương pháp này có các ưu điểm sau: Stt Đặc tính Hệ thống đầu thu sét công nghệ tiên tiến PULSAR 1 Thiết kế Năm 1985 nhận bằng sáng chế HELITA-CNRS về đầu thu sét PULSAR. Năm 2003 phát triển công nghệ phát xung điện thế cao thế hệ IV. 2 Công nghệ chế tạo Sử dụng công nghệ hiện đại phát ra xung điện thế cao để thu hút và bắt giữ từ xa tia sét phóng xuống từ đám mây giông (chủ động dẫn sét). 3 Cấu tạo và lắp đặt - Thường chỉ cần một đầu thu sét PULSAR cho mỗi công trình. thích hợp với mọi công trình đặc biệt là các trụ sở, văn phòng giao dịch, khách sạn, trung tâm công nghệ thông tin, bệnh viện, chung cư cao tầng... - Tạo thẩm mỹ cho kiến trúc công trình. - Dễ dàng lắp đặt trong thời gian ngắn, không gây thấm dột mái sau này khi đưa công trình vào sử dụng. - Rất dễ bảo trì. 4 Độ an toàn Độ an toàn rất cao do vùng bảo vệ rộng lớn ( có bán kính bảo vệ tháp nhất là 55m và cao nhất là 130m ). Bảo vệ cho các vùng lân cận. Chống sét đánh tạt, đánh xuyên. 5 Đối tượng bảo vệ - Chống được sét đánh trực tiếp có hiệu quả tốt cho các tòa nhà cao tầng, kho bạc, ngân hàng, trạm viễn thông, khách sạn, đài phát sóng, kho xăng dầu, khí đốt, khu công nghiệp, khu chế xuất.... - Những nơi được trang bị các thiết bị điện, điện tử máy móc hiện đại có giá trị lớn, trung tâm công nghệ thông tin, các kho chứa tiền... c. Vùng bảo vệ: Bán kính bảo vệ Rp của đầu thu sét được tính theo tiêu chuẩn an toàn quốc gia Pháp NFC17-102 năm 1995. d. Đầu thu sét PULSAR18: Kết cấu: - Đầu thu sét PULSAR18 dài 72cm, đường kính dài 18mm. - Đĩa PULSAR với đường kính 85mm. - Bầu hình trụ 200mm chứa thiết bị phát tia tiên đạo tạo đường dẫn sét chủ động. - Đường kính phía ngoài ống PULSAR 30 mm. - Kẹp nối dây để đưa thoát sét xuống đất. Đầu thu sét PULSAR18 có chiều dài 2m là một khối bằng thép không gỉ siêu bền. Kết cấu PULSAR này được liên kết với bộ ghép nối bằng Inox dài 2m do vậy chịu mọi hoàn cảnh thời tiết khắc nghiệt, cùng tồn tại với tòa nhà được đặt trên mái công trình có bán kính bảo vệ cấp III, Rbv = 61,23m. Đầu thu sét được đặt tại vị trí cao nhất của công trình trên cột tháp ăngten và có bán kính bảo vệ được tính theo công thức sau đây: Trong đó: Rp: bán kính bảo vệ mặt phẳng ngang tính từ chân đặt PULSAR18. h: chiều cao đầu thu sét PULSAR ở trên bề mặt được bảo vệ. D: chiều cao ảo tăng thêm khi chủ động phát xung theo tiêu chuẩn cấp bảo vệ. Thay vào công thức trên với: h = 5m D = 75m ΔL = 106.ΔT ( đường dẫn chủ động ) ΔT của PULSAR18 = 18μs =18. 10-6 s PULSAR18: Mỗi đơn nguyên của chung cư sẽ được lắp đặt một kim thu sét có bán kính bảo vệ Rbv = 61,23m. 2. Cáp dẫn sét: Cáp dẫn sét bao gồm 2 đường cáp đồng bện thoát sét đảm bảo khả năng dẫn sét nhanh chóng an toàn cho công trình, cáp thoát sét với diện tích cắt ngang là 70mm2. Cách 1,5m có một bộ kẹp định vị cáp thoát sét. 3. Tính toán hệ thống nối đất chống sét: + Xác định điện trở của một cọc thép: Ta có: ρ = 1. 104 Ω/cm ρmax = Kmax. ρ Ω/cm Với Kmax là hệ số theo mùa tra PL6.4 (TL 1) Kmax = 1,5 Vậy ρmax = 1,5. 1. 104 = 15000 Ω/cm Cọc nối đất bằng thép góc L60 x 60 x 6 dài 2,5m có điện trở nối đất tính theo công thức: R1c = 0,00298. ρmax Trong đó: ρ: là điện trở suất của đất, Ω/cm Kmax: là hệ số theo mùa Ta có: R1c = 0,00298. 15000 = 44,7 Ω + Xác định sơ bộ số cọc: Trong đó: 1R1c: là điện trở nối đất của 1 cọc Rd(yc): là điện trở của thiết bị nối đất theo quy định. Rd = 10 Ω ηc: là hệ số sử dụng cọc. Tra bảng PL6.6 (TL 1) ta chọn ηc = 0,78 Thay vào ta được: (cọc) Xác định điện trở của thanh nối nằm ngang: Ta có: Trong đó: ρmax: là điện trở suất của đất ở độ sâu chân thanh nằm ngang. ρmax = K. ρ với K là hệ số hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất, chọn K = 2 l: là chiều dài (chu vi) của mạch tạo trên bởi các thanh, cm. l = 5. 5 = 25m = 2500cm. b: là bề rộng thanh nối b = 40mm = 4cm t: là chiều sâu thanh nối t = 0,8m = 80cm Vậy thay vào công thức trên ta được: (Ω) Điện trở của thanh nối thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng ηt R't = (Ω) Tra bảng PL6.6 (TL 1) ta chọn ηt = 0,83 Vậy R't = (Ω) Điện trở khuếch tán của 6 cọc chôn thẳng đứng R'c (Ω) Điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và các thanh nối nằm ngang. Ta có: (Ω) Vậy Rnd < Rd = 10 Ω - thỏa mãn yêu cầu đặt ra. cọc thanh nối Như vậy ta dùng 6 cọc thép góc L60 x 60 x 6 mỗi thanh dài 2,5m chôn thành dãy dài 25m, nối với nhau bằng thanh thép dẹt 40x4mm đặt cách mặt đất 0,8m điện trở của hệ thống Rd < 10Ω. Việc liên kết giữa cọc thép bọc đồng và cáp đồng thoát sét bằng bộ kẹp đặc chủng nối đất ( Ground Rod Clamp ) tuân theo tiêu chuẩn chống sét 20 TCN 46-84 hiện hành của Bộ Xây Dựng. CHƯƠNG VIII HỆ THỐNG BÁO CHÁY 1. Sự cần thiết của hệ thống báo cháy trong nhà cao tầng. Trong lịch sử loài người nói chung và trong các tòa nhà nói riêng, hỏa hoạn đã gây nên những hậu quả khủng khiếp về tài sản cũng như sinh mạng. Nhiều vụ cháy nhà cao tầng ở châu Âu và Mỹ đã được cả thế giới biết đến. Sở dĩ có nhiều vụ cháy xảy ra là do những năm đầu thế kỷ này khi kỹ thuật xây dựng phát triển, người ta đã ít quan tâm đến vấn đề phòng và chống cháy cho nhà cao tầng, nơi mà khi vụ cháy xảy ra, rất ít cơ may cứu chữa nếu không có các biện pháp dự phòng từ trước. Ngày nay, vấn đề phòng và chữa cháy là một trong những vấn đề được ưu tiên xem xét trước hết khi duyệt thiết kế cấp giấy phép xây dựng cũng như cho phép đưa vào xây dựng. 2. Các thiết bị báo cháy dùng cho nhà cao tầng và cách lắp đặt chúng. a. Thiết bị báo khói: Đây là loại thiết bị dùng để nhận biết có khói trong khu vực. thiết bị này hoạt động dựa trên một trong hai nguyên tắt: ion hóa không khí và quang học. Khi có khói, trong không khí sẽ xảy ra hiện tượng ion hóa làm thay đổi thành phần các điện tích. Sự thay đổi này được nhận biết bằng một cảm biến nằm trong thiết bị báo khói. Loại thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc quang học có các cảm biến ánh sáng và sẽ phát tín hiệu báo động khi ánh sáng bị khúc xạ qua khói. Khi lắp đặt loại thiết bị này cần chú ý đến vị trí lắp đặt. Tránh đặt những nơi có nhiều bụi hay khói của máy móc, động cơ có thể gây báo động nhầm. Nên đặt ở sát trần hay mái nhà là nơi khói đọng lại nhiều nhất do đó dễ phát hiện. b. Thiết bị báo nhiệt: Thiết bị cảm biến nhiệt độ được sử dụng chủ yếu ở những nơi có nhiều khói như phòng đặt máy móc nên không thể lắp thiết bị báo khói hay những nơi có thể xảy ra sự cố về nhiệt độ. Cách lắp đặt chúng tương tụ như thiết bị báo khói. 3. Thiết bị báo lửa: Thiết bị này hoạt động theo từng cặp thu-phát hoặc đơn lẻ cảm biến tín hiệu quang học. Loại hoạt động theo cặp được lắp đối diện nhau qua khu vực cần giám sát. Hiện nay có loại cho phép khoảng cách giữa hai phần thu-phát lên tới hàng trăm mét. Khi có lửa, tín hiệu quang học mà phần thu nhận được sẽ thay đổi, thiết bị sẽ phát tín hiệu báo động về tủ điều khiển trung tâm. khi lắp đặt thiết bị này cần chú ý không có các vật cản nằm giữa hai phần thu phát. Hai phần này phải đặt ở khoảng cách tương ứng nhau như chỉ dẫn của nhà sản xuất. Loại thiết bị báo lửa đơn lẻ hoạy động theo nguyên tắc cảm biến tín hiệu tia cực tím (UV) phát ra từ các đám cháy trong khi không tác động với ánh sáng từ các nguồn đèn chiếu sáng thông thường hay ánh sáng mặt trời. 4. Hộp đập kính: Đây là loại thiết bị báo động do con người điều khiển mà không phải tự động như các cảm biến kể trên. Thực chất đây chỉ là tiếp điểm thường đón hoặc thường mở, được bảo vệ bằng một miếng kính an toàn có thể dễ dàng bị vỡ khi có người ấn mạnh ngón tay vào nhưng không làm bị thương họ. Khi miếng kính bị vỡ, các tín hiệu tác động gửi tín hiệu-báo cháy đến tủ điều khiển trung tâm. Hộp này thường gắn vừa tầm tay người, ở những nơi công cộng dễ nhìn thấy. Khi phát hiện hỏa hoạn người ta sẽ nhanh chóng đập vỡ miếng kính. 5. Chuông báo động: Chuông thường được gắn ở những nơi công cộng để báo cho mọi ngườ biết khu có hỏa hoạn xảy ra. Chuông thường được báo động tự động từ tủ điều khiển trung tâm. Tuy nhiên việc phát tín hiệu báo động tới chuông luôn được kiểm tra kỹ nhằm tránh gây hỗn loạn khi báo động nhầm. 6. Các biển hiệu, đèn hiệu. Các biển hiệu dùng để hướng dẫn mọi người di tản khỏi nơi hỏa hoạn. Thông thường chúng được lắp đặt ở các hành lang, lối ra cầu thang thoát hiểm. Các biển này phải được chiếu sáng bằng nguồn điện ắc quy vì trong trường hợp sự cố, nguồn điện cấp cho tòa nhà sẽ bị cắt. Đèn hiệu thường được nối với các thiết bị báo khói, nhiệt và được gắn bên ngoài các phòng kín, ít có người vào nên khi có hỏa hoạn, người bên ngoài sẽ dễ nhìn thấy. 7. Kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị báo cháy: Các loại thiết bị cảm biến trên cần phải được kiểm tra, bảo dưỡng thường xuyên theo chỉ dẫn của nhà sản xuất và môi trường nơi láp đặt. Thiết bị cần được thổi sạch bụi bẩn, lau chùi sạch sẽ sau đó kiểm tra độ nhạy của cảm biến bằng việc đưa tín hiệu thử. hiện nay các thiết bị báo cháy thường được đặt địa chỉ lắp đặt. Điều này giúp cho người giám sát hệ thống dễ dàng nhận biết khu vực xảy ra sự cố khi tủ điều khiển trung tâm phát tín hiệu báo động. 3. Thiết kế hệ thống báo cháy: a. Lựa chọn các thiết bị cho hệ thống: Hiện nay có rất nhiều các thiết bị phục vụ cho công tác phòng cháy của các hãng sản xuất nổi tiếng thế giới trên thị trường Việt Nam như Thorn, MK (Anh quốc), Honeywell, Clubb (Mỹ) ... Tùy thuộc vào khả năng đầu tư mà chọn một hệ thống thích hợp nhưng phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản về phòng cháy và phải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền phê duyệt. b. Xác định vị trí đặt các thiết bị và các tủ điều khiển cho hệ thống. Các thiết bị báo khói, báo nhiệt hay báo lửa được bố trí phụ thuộc vào mục đích sử dụng của từng khu vực. Trong các văn phòng làm việc thường được bố trí mỗi đầu báo khói cho từ 15 đến 20 m2. Các tủ điều khiển thường có các tủ khu vực và tủ trung tâm thường đặt trong phòng điều khiển chung của cả tòa nhà và có người giám sát. c. Xác định các thiết bị máy móc liên quan. Căn cứ vào các loại máy móc, để thiết kế các thiết bị hay mạch điện làm nhiệm vụ giao diện giữa hệ thống báo cháy và hệ thống máy móc thiết bị điều khiển. Thông thường các các tủ điều khiển khu vực làm nhiệm vụ này. d. Thiết kế hệ thống dây dẫn. Hệ thống dây dẫn cho một hệ thống báo cháy thường có hai loại: dây cho các đầu cảm biến và dây điều khiển các thiết bị máy móc liên quan. Dây dẫn cho các đầu cảm biến phải chọn đúng theo chỉ dẫn của nhà sản xuất các thiết bị này. thông thường dây là các loại dây có lớp kim loại chống nhiễu. Khi lắp đặt thì phần lưới này phải được nối đất để khử nhiễu. Dây dẫn được nối theo mạch vòng, mỗi vòng có số lượng các đầu báo giới hạn, có chiều dài nhất định đảm bảo tính chính xác của tín hiệu gửi tới trung tâm. Như vậy mỗi vòng có một cặp đi và một cặp trở về tủ. Dây dẫn điều khiển các thiết bị máy móc liên quan thường là loại dây PVC đưa tín hiệu dạng tiếp điểm rơle hoặc điện áp thấp tới điều khiển ngừng hoặc khởi động các thiết bị này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ký hiệu Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp TL 1 công nghiệp đô thị và nhà cao tầng. Tác giả: Nguyễn Công Hiền Nguyễn Mạnh Hoạch 2. Thiết kế cấp điện TL 2 Tác giả: Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tẩm 3. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện (0,4÷500 KV) TL3 Tác giả: Ngô Hồng Quang 4. Khí cụ điện Bộ môn thiết bị điện ĐHBK_Hà Nội TL4 5. Giáo trình cung cấp điện Tác Giả: Ngô Hồng Quang TL 5 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương I: Giới thiệu phụ tải khu nhà cao tầng. 3 Giới thiệu chung. 3 Giới thiệu tổng quan khu nhà cao tầng. 3 Chương II: Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà. 4 Phương pháp xác định phụ tải tính toán. 4 Đặc vấn đề. 4 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. 5 Xác định phụ tải tính toán cho toàn khu nhà. 9 Xác định phụ tải ưu tiên. 9 Xác định phụ tải không ưu tiên. 14 Xác định phụ tải của một đơn nguyên. 23 Dự báo phụ tải điện 23 Chương III. Chọn phương án cấp điện,trạm biến áp cho tòa nhà. 24 Chọn phương án cấp điện. 24 Xác định nguồn trung áp. 26 Sơ đồ nguyên lí của mạch vòng kín vận hành hở. 27 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điện trung áp. 28 Sơ đồ nguyên lí trạm điện. 29 Chọn dung lượng máy biến áp và máy phát. 31 Thiết kế trạm biến áp cho khu nhà. 32 Chương IV: Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho tòa nhà. 39 A. Phía trung áp. 39 Lựa chọn cáp phía trung áp. 39 Chọn thiết bị bảo vệ phía trung áp. 39 B. Phía hạ áp. I. Chọn cáp từ máy biến áp tới tủ phân phối. 48 II. Lựa chọn thiết bị điện hạ áp trong tủ phân phối. 49 III. Tính toán ngắn mạch tại thanh cái hạ áp. 52 IV. Kiểm tra các thiết bị đã chọn. 53 Chương V: Thiết kế cung cấp điện cho một đơn nguyên của khu nhà cao tầng. 56 Nguyên lý cấp điện đến một đơn nguyên. 56 Lựa chọn thiết bị hạ áp cung cấp điện cho một đơn nguyên. 58 II.1. Tủ điện ưu tiên. TĐ2 59 II.2. Tủ điện không ưu tiên. TĐ1 65 II.3. Tính chọn aptomat và dây dẫn cấp tới các căn hộ cho một tầng điển hình. 69 II.4 chọn công tơ và các đồng hồ đo 71 III. Sơ đồ nguyên lý cung cấp hạ áp. 71 Chương VI: Thiết kế chiếu sáng cho tầng 10 của tòa nhà. 74 Đặc vấn đề. 74 Tính toán chiếu sáng. 74 Chương VII: Tính toán nối đất, chống sét cho tòa nhà. 82 Đặc vấn đề. 82 II. Chống sét cho khu nhà cao tầng. 83 Chương VIII: Hệ thống báo cháy. Sự cần thiết của hệ thống báo cháy trong nhà cao tầng. 90 Các thiết bị báo cháy dùng cho nhà cao tầng và cách 90 lắp đặt chúng. thiết kế hệ thống báo cháy 94