Bài giảng Cấp điện công trình xây dựng

hẩm mỹ công trình 3.6.1. Xác ñịnh Sơ ñồ cấp ñiện ngoài nhà: - Công trình có nhiều ñơn nguyên
cấp ñiện cho các tủ phân phối của từng toà nhà phải tính tới dự phòng. - Tủ phân phối toà nhà lắp thiết bị ñóng cắt, bảo vệ, ñiều khiển, ño ñếm. Số lượng phụ thuộc ñộ tin cậy, số tầng, - Tuỳ tính chất phụ tải tải trong toà nhà
một hay nhiều tủ phân phối - Công trình cao > 20 tầng thiết kế ñiện rất phức tạp. - Có nhiều loại sơ ñồ cấp ñiện ngoài nhà ñã ñược ñưa ra, tuy nhiên có thể quy về một số dạng ñiển hình sau: a) Sơ ñồ cấp ñiện toà nhà thấp tầng (≤ 5 tầng), phân xưởng,: - Dùng sơ ñồ ñường dây trục có hoặc không có mạch vòng Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 60 - Nguyên lý làm việc: + Bình thường các ñơn nguyên nhận ñiện riêng từ trục 1 và trục 2 + Sự cố 1 trục (ví dụ trục 1) thì ñóng trục dự phòng, trục 1 nhận ñiện từ trục 2. - ðặc ñiểm sơ ñồ: + ðóng trục dự phòng bằng tay + Trục dự phòng không làm việc thường xuyên. + Dây dẫn trục 1 và trục 2 ñược chọn tăng gấp 2 lần so với 1 trục. - Phạm vi sử dụng: + Cho các chung cư thấp tầng, không có phụ tải quan trọng. + Dùng phổ biến b) Sơ ñồ cấp ñiện toà nhà cao trung bình (6÷16 tầng): - Dùng sơ ñồ ñường trục phân nhánh có cơ cấu chuyển mạch ñặt tại mỗi tủ của các ñơn nguyên - Nguyên lý làm việc: + Do toà nhà khá cao, các thiết bị khẩn cấp (thang máy, cứu hoả, chiếu sáng sự cố) phải ñược ưu tiên cấp ñiện từ 2 nguồn. + Thiết bị khẩn cấp dùng ñiện qua trục 1 + Phụ tải sinh hoạt nhận ñiện qua trục 2. + Sự cố 1 trục (ví dụ trục 1) thì chuyển công tắc sang trục 2. - ðặc ñiểm sơ ñồ: + Thời gian chuyển mạch bé vì thao tác tại tủ của mỗi ñơn nguyên. + ðộ tin cậy cao vì ñược cấp từ 2 nguồn Tủ ñơn nguyên 1 Tủ ñơn nguyên 2 Tủ ñơn nguyên 3 Tủ ñơn nguyên 4 Máy biến áp Trục chính 2 Trục chính 1 Tr ục dự ph òn g Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 61 - Phạm vi sử dụng: + Cho các chung cư cao trung bình, có phụ tải quan trọng. + Khi cần nâng cao ñộ tin cậy, có thể tăng số trục chính nhiều hơn (ví dụ thêm trục 3 vào) Bình thường mỗi ñơn nguyên nhận ñiện từ một trục chính. Trục chính 1 dự phòng cho trục chính 2, trục chính 2 dự phòng cho trục chính 3 và trục chính 3 dự phòng cho trục chính 1 c) Sơ ñồ cấp ñiện toà nhà cao tầng (17÷30 tầng): - Dùng sơ ñồ ñường trục phân nhánh có cơ cấu chuyển mạch ñặt tại mỗi tủ của các ñơn nguyên, ñồng thời phải có máy phát ñiện dự phòng Tủ ñơn nguyên 1 Tủ ñơn nguyên 2 Máy biến áp Trục chính 2 Trục chính 1 Sinh hoạt Thang máy, cứu hoả, Sinh hoạt Thang máy, cứu hoả, Tủ ñơn nguyên 1 Tủ ñơn nguyên 2 Máy biến áp Trục chính 2 Trục chính 1 Trục chính 3 Tủ ñơn nguyên 3 Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 62 - Nguyên lý làm việc: + Do toà nhà rất cao, các thiết bị khẩn cấp (thang máy, cứu hoả, chiếu sáng sự cố) phải ñược ưu tiên cấp ñiện từ 2 nguồn, ñồng thời phải có thêm máy phái ñiện dự phòng cho loại phụ tải này. + Bắt buộc phải chia phụ tải thành 2 nhóm: nhóm sinh hoạt và nhóm khẩn cấp (thang máy, cứu hoả, chiếu sáng sự cố,) + Bình thường trục chính 1 cấp cho phụ tải sinh hoạt, trục chính 2 cấp cho sự cố. + Sự cố 1 trục (ví dụ trục 1) thì chuyển công tắc sang trục 2. + Khi sự cố cả trục 1 và 2, nhóm phụ tải sự cố ñược tự ñộng cấp ñiện qua máy phát diezen. - ðặc ñiểm sơ ñồ: ðộ tin cậy rất cao (ñặc biệt là nhóm khẩn cấp). 3.6.2. Xác ñịnh Sơ ñồ ñường trục cấp ñiện trong nhà: a) Sơ ñồ ñường trục cấp ñiện trong toà nhà thấp tầng (≤ 5 tầng): - Mỗi tầng ñược cấp ñiện bằng ñường dây riêng từ tủ phân phối chính - Tủ phân phối chính ñặt ở tầng hầm hoặc tầng trệt (cầu thang, thang máy,) - Mỗi tầng ñặt 1 tủ phân phối của tầng ñó. Tủ mỗi tầng thường ñặt tại cầu thang. - Công tơ ño ñiện, aptomat của mỗi căn hộ ñặt tại tủ tầng. ðầu vào mỗi căn hộ thường bố trí hộp nối dây (hộp kỹ thuật) ngầm trong tường ñể dễ phân lập mạch ñiện. - ðặt 1 tủ ñiện dùng chung ñể cấp ñiện cho bơm nước, cứu hoả, chiếu sáng hành lang, (tầng trệt hoặc tầng hầm). Tủ ñiện này có thể ñặt riêng hay gộp chung trong tủ ñiện chính Tủ ñiện cấp cho ñơn nguyên 1 Máy biến áp Trục chính 2 Trục chính 1 Sinh hoạt Thang máy, cứu hoả, Máy phát ñiện Công tắc liên ñộng ñóng máy phát tự ñộng Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 63 b) Sơ ñồ ñường trục cấp ñiện trong toà nhà trung bình và cao (6÷30 tầng): - Phương án cấp ñiện là sử dụng nhiều ñường trục ñứng - Bố trí các trục ñứng dọc song song trục thang máy hoặc dọc trục ñứng cầu thang bộ. - Số lượng trục ñứng cần phải so sánh kinh tế-kỹ thuật. Tuy nhiên ñể thuận lợi khi vận hành nên chọn một vài trục là ñủ. - Mỗi tầng có thể ñặt một hoặc một số tủ ñiện ñể cấp ñiện cho các căn hộ và chúng ñược nối với ñường trục. Số lượng tủ ñiện mỗi tầng phụ thuộc vào số căn hộ của tầng ñó. - ðặt 1 tủ ñiện dùng chung ñể cấp ñiện cho bơm nước, cứu hoả, chiếu sáng hành lang, thang máy, (tầng trệt hoặc tầng hầm). Tủ ñiện này có thể ñặt riêng hay gộp chung trong tủ ñiện chính Cáp ñiện ñến Tủ ñiện chung gồm bơm nước, cứu hoả, chiếu sáng hành lang, ` Cầu thang Tủ ñiện tầng Hộp nối trong căn hộ Hộp nối trong căn hộ Buồng kỹ thuật Tủ ñiện chính Tủ ñiện chung Cầu thang Cầu thang Nhà xe Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 64 Cáp ñiện ñến Tủ ñiện chung gồm bơm nước, cứu hoả, chiếu sáng hành lang, ` Cầu thang Tủ ñiện tầng Hộp nối trong căn hộ Hộp nối trong căn hộ Buồng kỹ thuật Tủ ñiện chính Tủ ñiện chung Cầu thang Cầu thang Tr ục 1 (tầ n g 1, 2, 3) Tr ục 2 (tầ n g 4, 5, 6) Cầu thang Nhà xe Lên các tầng trên a) Các loại sơ ñồ bố trí dây ñiện ñường trục lên tầng b) c) d) a) Sơ ñồ m ột tr ục ñứ n g b) Sơ ñồ ha i t rụ c ñứ n g cu n g cấ p ñi ện cá ch tầ n g Sơ ñồ ha i t rụ c ñứ n g cấ p ñi ện liề n tầ n g Sơ ñồ ha i t rụ c ñứ n g, m ỗi tr ục cu n g cấ p ch o m ột n ửa số că n hộ ở m ỗi tầ n g. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 65 c) Sơ ñồ ñường trục cấp ñiện toà nhà rất cao (> 30 tầng): - Mỗi ñơn nguyên ñược thiết kế cấp nguồn từ một trạm biến áp riêng do công suất lớn, không chuyển ñiện cho ñơn nguyên khác. - Trường hợp này không thể dùng ñường dây hạ thế ñể cấp ñiện lên tầng cao vì tổn thất ñiện áp và công suất rất lớn. - Khi ñó phải kéo ñường dây trung thế ngầm lên các tầng cao
rất phức tạp. - Theo kinh nghiệm, cứ 20 tầng người ta phải bố trí 1 tầng kỹ thuật, trong tầng ñó gồm bể nước, kho dụng cụ khẩn cấp, bơm nước chuyển tiếp lên tầng, trạm biến áp, hệ thống tủ ñiện, máy phát ñiện, - ðây là lĩnh vực thiết kế chuyên sâu, ở Việt Nam ít có kinh nghiệm. Việc cấp ñiện ñòi hỏi nhiều kiến thức chuyên môn khác như phòng cháy, chữa cháy, phòng nổ, phương án cấp cứu, phương án di tản dân, hành lang an toàn ñường ñiện cao áp, ` 3.6.3. Xác ñịnh Sơ ñồ mạng ñiện trong căn hộ: Mạng ñiện chuẩn của căn hộ bao gồm các trang bị sau: - ðầu vào là công tơ ño ñiện, thường ñặt ở tủ phân phối của tầng hoặc có thể ñặt ở bảng ñiện trước cửa phòng. - Mỗi thiết bị nên có một aptomat ñể vừa ñóng cắt vừa bảo vệ. Cáp ngầm 22 kV ñến ` Cầu thang Tủ ñiện chính cấp cho tầng 1-19 Cầu thang Cầu thang Tr ục 22 kV Cầu thang Mặt ñất Tầng hầm Căn hộ tầng 1 Căn hộ tầng 2 Căn hộ tầng 1 Căn hộ tầng 2 Máy biến áp 22/0,4kV ð ýờ n g tr ục 38 0V cấ p ch o tầ n g 1- 19 Tủ ñiện chính cấp cho tầng 20-40 Tầng kỹ Tầng kỹ thuật và nhà ñể xe Máy biến áp 22/0,4kV Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 66 - Ở các ñầu vào tổng nên ñặt RCD (thiết bị chống rò ñiện – Residual Curent Device) với dòng rò 300mA, các ñầu nhánh ñặt RCD với dòng rò 30mA. Lưu ý: Dòng ñiện rò Irò = 10mA không nguy hiểm, Irò = 10÷50mA bắt ñầu bị ñiện giật, Irò ≥ 50 mA có thể gây chết người. - ðặt thêm dây PE và hệ thống nối ñất ñể chống dòng ñiện rò. - ðặt 1 bộ chống sét van hạ thế chung ñể bảo vệ thiết bị - Ổ cắm nên dùng loại 3 lỗ, trong ñó có 1 lỗ PE 3.7. Kết cấu mạng ñiện công trình 3.7.1. Dây dẫn ñiện: - Dây dẫn thường có các loại dây trần, cáp bọc, cáp ngầm - Vật liệu chế tạo: ñồng, nhôm, nhôm có lõi thép, dây thép. - Phạm vi sử dụng: + Dây ñiện bên trong công trình xây dựng thường dùng dây ñồng bọc hoặc cáp ñồng, có thể dùng dây nhôm bọc nhưng rất ít vì ñiện trở của nó lớn. + Phần cao thế dẫn ñến máy biến áp dùng dây nhôm ñể giảm giá thành, nếu khoảng cách lớn thì dùng dây nhôm lõi thép. + Dây ñiện trần ñược dùng ñể lắp ñặt bên ngoài công trình xây dựng ở miền núi, vùng sâu vùng xa. Wh RCD 40A- 30mA Rửa bát Máy giặt ðiều hoà ðèn Quạt Nước nóng Tủ lạnh Ti vi ðiều hoà L N PE PE Chống sét hạ thế Cực nối ñất RCD 40A- 30mA RCD 50A- 300mA RCD 40A- 30mA Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 67 a) Dây dẫn ñiện trần: - ðây là loại dây không có bọc cách ñiện, nguy hiểm cao nếu chạm vào, hoặc ñứng gần. - Theo quy ñịnh về quản lý kiến trúc ñô thị, trong ñô thị không ñược dùng các loại dây trần (ñể an toàn và tiết kiệm ñất ñai ñô thị). - ðể ñảm bảo an toàn, bên trong công trình cũng không nên sử dụng dây trần, trừ trường hợp có che chắn ñảm bảo khoảng cách an toàn. - Loại dây trần phổ biến là dây nhôm lõi thép và dây thép (ký hiệu TK) nhưng chỉ dùng cho vùng ngoài ñô thị. - Ký hiệu dây trần: bắt ñầu bằng mã hiệu dây, theo sau là tiết diện dây + Dây nhôm trần: A-16, A-25, (16mm2, 25mm2,) + ðồng trầm: M-16, M-25 + Nhôm lõi thép: AC-25, AC-35,... b) Dây dẫn bọc cách ñiện: - ðể an toàn cho người, giảm khoảng cách nguy hiểm (tiết kiệm ñất ñai ñô thị) người ta chế tạo dây bọc. - Ruột ñồng hay nhôm của loại dây này ñược bọc bên ngoài bằng một hay nhiều lớp vật liệu cách ñiện như: nhựa tổng hợp, XLPE, PVC, cao su, silicon, Cáp nhiều lõi thì lớp bọc của chúng có nhiều màu ñể phân biệt pha. - Lớp cách ñiện phải chịu ñược ñiện áp của ñường dây, chịu nhiệt phát nóng của dòng ñiện, chịu va ñập khi thi công, chịu thời tiết và môi trường, - Loại dây bọc phổ biến là ñồng bọc, dây nhôm bọc ít dùng. - Ký hiệu: Thường tuân theo nhà sản xuất, tuy nhiên ña số nhà chế tạo ký hiệu theo quy tắc sau: + Nguyên tắc: xếp lớp vật liệu từ trong ra ngoài, cuối cùng là ñiện áp. Ví dụ M(3x16)/XLPE/PVC-0,6kV tức là cáp 3 lõi ñồng, mỗi lõi 16mm2, cách ñiện XLPE, lớp bảo vệ bằng PVC. Lưu ý: lớp ñộn không ñược ghi vào ký hiệu cáp. + ðể ñơn giản nhiều khi người ta thay M bằng chữ C, PVC bằng chữ V và XLPE bằng chữ X. Hình ảnh một số dây trần ðồng trần Nhôm trần Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 68 Ví dụ: CV(2x2,5)-750V là cáp 2 lõi, có 1 cách ñiện bằng PVC CVV(2x4)-0,6kV là cáp có cách ñiện PVC, lớp bảo vệ PVC CXV(2x2,5)-0,6kV là cáp có cách ñiện XLPE, lớp bảo vệ PVC AXV(2x2,5)-0,6kV là cáp nhôm có cách ñiện XLPE, lớp bảo vệ PVC c) Cáp ngầm: Hình ảnh một số dây bọc dùng cho trục cấp ñiện chính Lõi ñồng Cách ñiện XLPE Vỏ bảo vệ cơ học PVC Lớp ñộn Lớp ñộn Lõi nhôm AV CXV Dây bọc dân dụng CV-250V CVV-250V Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 69 - Các sợi cáp bọc cách ñiện khi chôn ngầm nó chịu tác ñộng của rất nhiều yếu tố có hại như: tải trọng cơ học phía trên, nhiệt ñộ cao, môi trường tản nhiệt kém, ăn mòn hoá học, ẩm thấp, do ñó cáp ngầm phải ñược chế tạo với nhiều tính chất ñặc biệt hơn cáp bọc, ví dụ cấp cách ñiện phải cao hơn, nhiều lớp hơn, có thêm lớp kim loại (bằng thép, nhôm hoặc ñồng) bọc ngoài ñể chống tác ñộng cơ học. - Vật liệu cách ñiện bọc cáp ngầm giống như cáp bọc. - Loại cáp ngầm phổ biến là cáp ñồng, cáp ngầm ruột nhôm ít dùng. - Ký hiệu: Thường tuân theo nhà sản xuất, tuy nhiên ña số nhà chế tạo ký hiệu theo quy tắc giống như dây cáp bọc, chỉ khác là có nhiều lớp hơn và có thêm lớp bọc kim loại. Lớp bọc kim loại có nhiều loại ñược ký hiệu như sau: + SWA: Lớp bọc bảo vệ cơ học bằng các sợi thép + DATA: Lớp bọc bảo vệ cơ học bằng băng nhôm 2 lớp + DSTA: Lớp bọc bảo vệ cơ học bằng băng thép 2 lớp + DCTA: Lớp bọc bảo vệ cơ học bằng băng ñồng 2 lớp Trong các ký hiệu trên: D= double S = steel W=wire C=Copper T=Tape A (chữ thứ 2) = Aluminium A (chữ cuối)=Armoured Ví dụ: M(3x25+1x16)/XLPE/PVC/DSTA/PVC-0,6kV Cáp ngầm ñồng 3 lõi 25mm2, 1 lõi 16mm2, cách ñiện XLPE, bảo vệ cơ học dạng băng thép, vỏ ngoài PVC. Lõi ñồng Lớp bọc lõi PVC Lớp ñộn Lớp băng thép bảo vệ Lớp bọc ngoài PVC Cách ñiện XLPE Cột góc nhìn từ trên cao Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 70 3.7.2. ðặt dây dẫn ñiện ngoài nhà: Dây ñiện ngoài công trình xây dựng là tuyến dây tổng cung cấp ñiện cho toàn bộ công trình. ðiểm cuối tuyến dây này chính là tủ ñiện tổng của công trình ñể từ ñây phân phối ñến các phụ tải. ðường dây ñi phải ñảm bảo an toàn, tiết kiệm ñất và không gian kiến trúc. Lắp ñặt ñường dây ngoài nhà phải tuân theo tiêu chuẩn 20TCN-19-2006 do Bộ Công thương ban hành. a) ðặt dây trên không: - ðể lắp dây ñiện trên không phải dùng cột, xà, sứ và các phụ kiện ñể ñỡ dây a.1) Cột: Bêtông ly tâm, bêtông vuông, cột thép dạng tháp, cột thép ống + Cột bêtông ly tâm: * Loại bêtông ly tâm rỗng, trong có cốt thép * ðầu cột có ñường kính 190mm, ñộ côn của cột 15% * Chiều cao theo TCVN5846-94 gồm: 8,4-10,5-12-14-16m * Cấp cột: A, B, C, D theo lực chịu ñựng ñầu cột Loại cột này dùng phổ biến trong công trình nhưng phải chế tạo tại xưởng, tốn chi phí vận chuyển. Với ñô thị chỉ dùng cột cao 12-14m + Cột bêtông vuông: * Loại cột này chỉ dùng cho vùng nông thôn, miền núi * Hình thức và chiều cao khá ña dạng tuỳ vào người thiết kế * Chế tạo ngay tại công trình, không cần vận chuyển. * ðộ bền không bằng cột ly tâm. Cáp 4 lõi 2 lớp băng thép Cáp nhiều lõi 2 lớp băng ñồng Cáp 3 lõi 1 lớp sợi thép Cáp 2 lõi 1 lớp sợi thép Hình ảnh một số loại cáp ngầm Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 71 + Cột thép hình tháp: * Lắp ghép từ các thanh thép L gia công sẵn tại nhà máy, ñược mạ kẽm nhúng nóng ñể chống rỉ. * Dùng cho các vị trí chịu lực rất lớn. * Hình thức và chiều cao ña dạng, tuỳ vào người thiết kế * Vận chuyển thuận lợi do kích thước ngắn. * Lắp ráp dễ dàng + Cột thép hình ống: * Chỉ dùng ñể lắp tạm cho công trình hoặc ñỡ dây dẫn có tiết diện bé cấp ñiện cho 1 vài hộ dân. * Chiều cao 5m-7m, ñường kính 60-70mm, chiều dày 5-7mm có mạ kẽm chống rỉ. + Bố trí cột trên mặt bằng công trình: * Trong công trình, cột thường bố trí dọc theo tường rào, ñường giao thông, theo tường nhà hoặc những nơi khuất, ít xe và người qua lại * Khoảng cách bố trí cột là bài toán kinh tế-kỹ thuật ña chỉ tiêu. Nếu khoảng cột xa quá thì dây võng xuống gần ñất sẽ nguy hiểm, nếu khoảng cột gần quá thì chi phí xây dựng lớn. * Tuỳ vào hướng dây ñiện và ñịa vật bên dưới dây ñiện người ta chia thành nhiều loại cột ñể tính toán: * Cột góc: Là cột mà dây ñiện chuyển hướng khác * Cột cuối: Là cột mà dây ñiện bắt ñầu ñi hay kết thúc * Cột vượt: Là cột ñỡ dây ñiện vượt qua ñường nhựa, nhà ở, Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 72 * Cột ñỡ trung gian: cột chỉ làm nhiệm vụ ñỡ dây ñiện ñi thẳng * Cột rẽ nhánh: cột có thêm 1 nhánh rẽ ngang so với dây ñiện cũ Tuỳ mỗi loại cột mà Tiêu chuẩn thiết kế quy ñịnh cách tính toán riêng. a.2) Xà, sứ và phụ kiện ñỡ dây: Dây ñiện muốn lắp ñược lên cột phải nhờ bộ phận ñỡ dây là xà, sứ và các loại phụ kiện ñỡ dây - Xà: + Là bộ phận dùng ñể lắp sứ ñỡ dây ñiện + Chế tạo bằng thép L, mạ kẽm nhúng nóng + Kích thước xà phụ thuộc vào chiều dài của 2 cột liền kề. + Có nhiều loại xà tuỳ vào chức năng của cột. + Hình dáng của xà rất ña dạng, phong phú, nhiều mẫu mã tuỳ vào mỗi công ty và tuỳ vào cá nhân người thiết kế. Cột rẽ nhánh nhìn từ trên cao Cột góc nhìn từ trên cao Cột kết thúc nhìn từ trên cao Cột ñỡ thẳng không cắt qua công trình bên dưới Cột ñỡ vượt qua công trình xây dựng bên dưới Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 73 Tuyến ñi thẳng Một số kiểu bố trí dây trần (thường dùng cho nông thôn) Tuyến bẻ góc Xà 22kV Mặt bằng Mặt ñứng Xà 0,4kV Mặt bằng Mặt ñứng Sứ 0,4kV Cột bêtông Cột bêtông Một số kiểu bố trí cáp vặn xoắn (thường dùng trong ñô thị) Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 74 - Sứ và phụ kiện ñỡ dây: + Sứ làm nhiệm vụ chính là ñỡ dây và phải cách ñiện giữa xà và dây. + Sứ dùng vị trí cột ñỡ gọi là sứ ñỡ. Loại sứ này có tải trọng phá huỷ bé vì chịu trọng lực của dây. + Sứ dùng ở cột góc là sứ chuỗi, gồm các bát thuỷ tinh ghép lại hoặc bằng chuỗi polymer. Loại này chịu lực rất lớn. + Một số vị trí ñỡ thẳng nhưng khoảng cách cột quá lớn người ta cũng dùng sứ chuỗi ñể ñỡ dây mà không dùng sứ ñỡ vì khi ñó trọng lượng dây quá lớn. + Các phụ kiện khác cũng không thể thiếu ñược như kẹp dây, nối dây, Sứ ñỡ 22kV Sứ chuỗi polime Sứ ñỡ 0,4kV Sứ ñỡ 22 kV Sứ bát (có thể ghép thành chuỗi) Lắp ñặt các loại sứ Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 75 b) ðặt ngầm dưới ñất: - Sử dụng cáp ngầm ñể dẫn ñiện thì rất an toàn, ñảm bảo mỹ quan nhưng giá thành xây dựng cao.
Với nhà ở cao cấp, biệt thự, nhà vườn, công trình quan trọng (Uỷ ban, vườn hoa, tượng ñài,) dây ñiện bắt buộc phải ñi ngầm. - Cáp ngầm có thể ñặt trực tiếp trong ñất, ñặt trong mương, ñặt trên giá ñỡ hay luồn trong ống bảo vệ. Với ñoạn qua ñường có xe chạy thì phải luồn trong ống thép. ðể dễ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa thì cáp ngầm nên ñặt chỗ thuận lợi, ví dụ dọc theo vỉa hè, tường rào, sân công trình. Hạn chế việc ñặt ngầm dưới công trình kiên cố. - Việc thiết kế ñặt cáp ngầm dưới ñất ñược quy ñịnh rất chặt chẽ trong tiêu chuẩn 20TCN-19-2006. 3.7.3. ðặt dây dẫn ñiện trong nhà: - Tất cả các loại dây ñiện lắp ñặt trong nhà ñều phải dùng dây bọc - Lắp ñặt ñường dây trong nhà phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD: 25-91 do Bộ Xây dựng ban hành. - Mạch ñiện cấp cho phân xưởng của các xí nghiệp thường treo dọc theo các trụ của xưởng (lắp ñặt nổi) ðặt cáp trong ñất nhưng có ống bảo vệ cáp ðặt cáp trong mương cáp ðặt cáp trực tiếp trong ñất Một kiểu bố trí cáp lên trụ Ống bảo vệ cáp Cáp Cáp Giá thép ñỡ cáp Cáp Gạch làm dấu Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 76 - Với nhà cao tầng, mạch ñiện lên các tầng thường ñi dọc theo cầu thang sau ñó rẽ nhánh vào các căn hộ. Mỗi tầng người ta ñặt 1 tủ phân phối, mỗi phòng lại ñặt một hộp kỹ thuật (chủ yếu là lắp ñặt ngầm, chỉ có tầng kỹ thuật nơi ñặt các tủ phân phối chính mới ñặt nổi). - Với nhà ở gia ñình người ta thường ñặt công tơ và hộp kỹ thuật ở ngoài cột, sau ñó kéo dây vào nhà ñể sử dụng mà không cần ñặt hộp kỹ thuật trong nhà nữa. a) ðặt dây ñiện nổi - Nếu hướng ñi dây có số dây ñiện ít, dòng ñiện bé thì nó ñược luồn trong các ống nhựa tròn xoắn hoặc các ống nhựa hình vuông và ñược lắp ở các vị trí góc tường, vị trí khuất. - ðặt dây nổi bắt buộc phải men theo các góc của tường ñể ñảm bảo mỹ quan, do ñó tốn nhiều dây ñiện. - Nếu hướng ñi có số lượng dây lớn, người ta phải sử dụng máng cáp, ñặc biệt là phòng ñặt các tủ ñiện chính có số dây ñiện lớn. + Các máng cáp có thể treo trên trần, lắp trên tường, trên giá ñỡ, + Vật liệu chế tạo: thép, nhựa cứng,kết cấu rất dễ lắp ghép và ñược chế tạo hàng loạt + Dọc theo máng cáp có lỗ thông gió. Ống nhựa xoắn (ruột gà) Ống nhựa vuông Sơ ñồ ñặt dây ñiện nổi men theo góc tường Quạt tường ðèn Công tắc Hộp nối Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 77 - Khi cáp có trọng lượng lớn, người ta phải sử dụng thang cáp. - Lắp máng cáp hay thang cáp có nhiều cách như treo trên trần, ñỡ trên tường, kẹp vào thanh ngang, tuỳ vào vị trí thuận lợi. - Với nhà ở gia ñình, khách sạn, công trình yêu cầu thẩm mỹ người ta không ñặt dây nổi. Cáp ñặt trong máng cáp. Máng cáp Cáp ñặt trong thang cáp. Thang cáp ñược lắp trên tường của công trình. Cáp ñặt theo trụ của công trình Các loại máng cáp ñể ñi cáp trong nhà Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 78 Phụ kiện lắp máng cáp Treo máng ðỡ máng Móc treo máng Nối máng Nối và ñỡ Nối máng Các thang máng cáp ñể ñi cáp trong nhà Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 79 b) ðặt dây ñiện ngầm: - Dây ñiện chỉ ñi ngầm khi số lượng dây ít, thường là dây ñiện dẫn ñến các phòng, các tầng. - Do khó sửa chữa nên dây ñiện phải ñược luồn trong ống nhựa bảo vệ trước khi chôn ngầm trong tường, trần hay sàn. - Tính toán chọn dây phải tính ñến hiện tượng dây bị nóng do không toả nhiệt ñược ra xung quanh. - Không dùng dây nhôm vì bị gãy ngầm trong tường rất khó sửa chữa. - Cần tính toán số lượng và vị trí các hộp kỹ thuật ñể thuận lợi khi sửa chữa, cô lập ñể tìm ñiểm bị sự cố. Ví dụ ở chung cư: Tại ñiểm rẽ nhánh từ ñường trục chính vào từng căn hộ thường bố trí hộp kỹ thuật ñể ñấu dây tại ñây. - Ưu ñiểm khi ñặt ngầm là bố trí ñược sơ ñồ hình tia, tiết kiếm ñược nhiều dây ñiện. 3.7.4. ðặt tủ ñiện phân phối trong công trình: - Mỗi công trình chính thường có 1 hoặc nhiều tủ ñiện phân phối chính. Các tủ phân phối phụ lấy ñiện từ tủ chính ñể cấp cho phụ tải - Tủ phân phối phụ thường bố trí theo tầng nhà, theo khối nhà, theo phân xưởng, Với nhà cao tầng chúng thường ñặt ở cầu thang. - Tủ phân phối luôn ñược ñặt trong nhà ñể tránh mưa, tránh ảnh hưởng của môi trường,... a) Tủ ñiện chính - Là nơi chứa thiết bị ñóng cắt và bảo vệ (aptomat). Sõ ñồ ñặt dây ñiện ngầm hình tia Công tắc Quạt tường ðèn Hộp nối Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 80 - Trong tủ ñiện chính có 1 aptomat tổng có dòng ñiện ñịnh mức lớn, phía sau nó là các thanh ñồng phân phối ñiện (thanh cái). Từ ñây ñiện năng ñược phân phối ñến các tầng, các xưởng, các phụ tải thông qua aptomat nhánh có dòng ñiện ñịnh mức bé hơn. - Khi xảy ra sự cố, aptomat nhánh sẽ cắt ra, các nhánh khác vẫn có ñiện. Nếu aptomat nhánh hỏng mà không cắt ñược thì aptomat tổng sẽ cắt dẫn ñến mất ñiện toàn bộ công trình - Tất cả các dây ñi vào và ñi ra tủ ñều ñược luồn từ ñáy tủ lên. - Với công trình nhỏ (gia ñình, xưởng máy,) tủ nhỏ nên thường treo trên tường, trên cột cách ñất 1,3m. Loại tủ này không có các ñồng hồ chỉ thị dòng ñiện, ñiện áp,.. Các aptomat ñược lắp bên trong tủ. - Với công trình lớn (khách sạn, chung cư, xí nghiệp,) có nhiều tủ ñiện chính, kích thước to nên phải ñặt trên nền hoặc tầng hầm. Bên ngoài cánh cửa tủ lắp các ñồng hồ chỉ thị dòng ñiện, ñiện áp. Các aptomat lắp bên trong tủ. Aptomat tổng Thanh cái Tấm cách ñiện Aptomat nhánh Sõ ñồ nguyên lý tủ Nguồn ñiện Aptomat tổng Thanh cái Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 81 b) Tủ ñiện phụ: - Với công trình lớn ngoài tủ ñiện chính phân phối ñiện cho cả công trình, ñể thuận lợi cho thao tác, vận hành, phân lập sự cố người ta bố trí thêm các tủ ñiện phụ với số lượng tuỳ thuộc vào quy mô sử dụng cũng như yêu cầu ñộ tin cậy. - Thông thường mỗi xưởng máy hoặc mỗi tầng nhà bố trí 1 tủ ñiện phụ, trong ñó có lắp các aptomat nhánh ñến các phòng (không có aptomat tổng). Trong từng phòng không bố trí tủ ñiện ñể ñảm bảo mỹ quan. Các aptomat, công tắc thường ñược bố trí trên tường ngay cửa ra vào còn các ổ cắm ñược bố trí rải rác trong nhà. Các thiết bị này lắp ở ñộ cao 1,3m, riêng ổ cắm lắp ở ñộ cao 0,2-0,3m. 3.7.5. Các thiết bị ñóng cắt và bảo vệ: Tuỳ từng thiết bị mà chúng có một hoặc cả hai chức năng sau: + ðóng/cắt mạch ñiện bằng tay khi cần thiết (chức năng ñóng cắt) + Cắt mạch ñiện tự ñộng khi sự cố (chức năng bảo vệ) Hệ thống tủ ñiện chính của một khách sạn lớn ñặt trong tầng hầm ðồng hồ ño ña năng (Wh, VAr, A, V,) ðèn báo pha Một số mẫu tủ ñiện phụ Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 82 a) Aptomat (còn có các tên là MCB, CB, cầu dao tự ñộng): - Thường chế tạo với ñiện áp <1000V - Chức năng chính là bảo vệ (ngắn mạch, quá tải), ñóng cắt mạch ñiện có dòng ñiện lớn (do bên trong có bộ phận dập tia lửa ñiện). - Tuổi thọ ñược ñánh giá qua số lần ñóng cắt (20.000 lần) - Aptomat có nhiều loại 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực. - Các thông số chính: + ðiện áp : 220V (1 cực) hay 380V (3 hoặc 4 cực) + Dòng ñiện ñịnh mức: từ 5A- hàng ngàn A. + Dòng ñiện cắt: 6-10kA. b) Cầu dao chống rò (RCD – Residual Current Device): - Chức năng giống aptomat (ñóng/cắt, bảo vệ) nhưng thêm bộ phận chống rò ñiện (chống chạm ñiện ra vỏ). - Giá thành ñắt hơn nhưng an toàn hơn. - Cấu tạo: + Hình dáng giống như aptomat
phân biệt dựa vào thông số: * Dòng ñiện ñịnh mức: vài A ñến hàng ngàn A. * Thông số dòng ñiện rò có thể ñiều chỉnh ñược từ vài mA ñến vài trăm mA. Aptomat 1 pha Aptomat 3 pha Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 83 + Phần aptomat cấu tạo như aptomat thông thường. + Phần chống rò: * 1 lõi thép hình xuyến * 2 cuộn dây và 1 lõi thép hình trụ - Nguyên lý làm việc bộ phận chống rò ñiện: + Bình thường I2 = -I1
Φ=0
IRCD = 0 nên RCD làm việc bình thường + Khi rò ñiện Irò ñi qua ñiểm chạm
I1 ≠ I2
Φ≠0
IRCD ≠ 0
lõi thép nhiễm từ hút bộ phận cắt aptomat ra làm mất ñiện + Lõi thép ñược quấn nhiều vòng dây ñể tăng lực hút nam châm
tăng ñộ nhạy - Dòng ñiện rò Irò = 10mA không nguy hiểm, Irò = 10÷50mA bắt ñầu bị ñiện giật, Irò ≥ 50 mA có thể gây chết người. Ngoài ra dòng ñiện rò rất bé nếu duy trì lâu cũng làm nóng chỗ chạm ñiện
gây hoả hoạn. Do vậy Các dòng ñiện này quá bé nên aptomat không thể cắt ñược (nhược ñiểm lớn của aptomat)
Dùng RCD ñể cắt, ñảm bảo an toàn c) Dao cách ly và cầu dao: - Các trường hợp sử dụng cầu dao: Nguyên lý làm việc của bộ phận chống rò trong RCD Dòng ñiện rò Irò Chạm vỏ Lõi thép hình xuyến RCD Vỏ máy ñiện I1 I2 IRCD Lõi thép Bộ phận cắt của aptomat Irò Chạm tay Từ thông Φ Hình dáng cầu dao chống rò RCD Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 84 + ðối với các mạch ñiện có dòng ñiện lớn phải dùng aptomat ñể ñóng cắt mạch ñiện. Tuy nhiên dù aptomat ñã cắt nhưng mắt không thể thấy ñược, do ñó người sửa chữa không dám chạm vào thiết bị
cần dùng cầu dao ñể tạo khe hở nhìn thấy (chức năng cách ly)
gọi là dao cách ly. + Mạch ñiện có dòng bé (bơm nước, máy hàn, gia ñình,) có thể dùng cầu dao ñể ñóng/cắt mạch (chức năng ñóng cắt)
gọi là cầu dao. - Có các loại: 1 pha, 3 pha. - Cầu dao có thể gắn với cầu chì ñể có thêm chức năng bảo vệ (dao cách ly không lắp cầu chì) - Hiện nay trong công trình gần như không dùng cầu dao mà dùng aptomat vì giá thành chúng tương ñương nhưng cầu dao kém an toàn d) Công tắc: - Công tắc dùng ñể ñóng/cắt dòng ñiện bé < 5A, ñiện áp 220V. - Công tắc bố trí trên 1 dây pha, ñặt trên tường ở ñộ cao 13,m - Chủng loại rất ña dạng và phong phú: Cầu dao hạ thế kèm cầu chì Cần ñóng cắt Hộp cầu chì Dao cách ly 22 kV 1 pha Cầu dao hạ thế không có cầu chì Dây chì Ch iề u ñó n g Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 85 + Công tắc chế tạo riêng, lắp trên tấm bảng chừa sẵn lỗ (mặt nạ) + Trên một tấm có thể bố trí kết hợp công tắc và ổ cắm hoặc ñèn báo. + Có loại công tắc ñiều khiển từ xa, hẹn giờ, công tắc 2 vị trí, 3 vị trí, công tắc tự nhả,... Người thiết kế phải luôn luôn tìm hiểu, cập nhật thông tin về mẫu mã, chủng loại cho phù hợp với thị hiếu của chủ ñầu tư. - Công tắc chỉ làm nhiệm vụ ñóng/cắt, không có chức năng bảo vệ e) Ổ cắm ñiện: - ðể cung cấp cho các thiết bị ñiện di ñộng: ti vi, tủ lạnh, - Ổ cắm phải phù hợp với phích cắm ñiện - Ổ cắm có các loại: 2 lỗ, 3 lỗ, loại có nắp che, loại 1 pha, 3 pha, - Trong công trình nên dùng ổ cắm + phích cắm loại 3 lỗ, trong ñó 1 lỗ cho nối ñất an toàn. - Ổ cắm ñược bố trí phân tán trong phòng ñể tiện sử dụng. Với công trình nên lắp trên tường cách mặt ñất 0,2-0,3 m ñể ñảm bảo mỹ quan. Với nhà ở có trẻ em nên bố trí cao 1,3m ñể ñảm bảo an toàn hoặc dùng loại có nắp che. - Ngoài ra còn có loại ổ cắm di ñộng cho phép ñưa nguồn ñiện ñến bất kỳ vị trí nào trong phòng làm việc. Công tắc có ñèn báo Công tắc + ổ cắm Bố trí nhiều công tắc Mặt nạ Công tắc thẻ (chìa khoá phòng) Công tắc chuông Công tắc hẹn giờ Công tắc ñiều chỉnh ñộ sáng ñèn Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 86 3.8 Chọn tiết diện dây dẫn ñiện Dây dẫn ñiện thực chất là một ñiện trở nên khi có dòng ñiện chạy qua nó bị ñốt nóng do tỏa nhiệt. Nếu dây dẫn bị nóng ñến một giới hạn nào ñó thì nó mất ñi tính chất dẫn ñiện, vỏ bọc bị nứt, biến chất, do ñó người ta phải quy ñịnh dòn ñiện giới hạn ñối với từng loại dây ñiện cụ thể và gọi là dòng ñiện cho phép Icp. Ngoài ra ñiện trở của dây dẫn cũng làm tổn hao ñiện áp nên ñiện áp ở cuối ñường dây (nơi có phụ tải) sẽ thấp hơn ñầu ñường dây. Nếu tổn thất ñiện áp trên ñường dây quá lớn thì ñiện áp nhận ñược tại thiết bị ñiện quá thấp, khi thấp dưới 95% Uñm thì thiết bị ñiện hoạt ñộng kém hiệu quả (thiết bị nóng, ñèn rất tối không làm việc ñược, ñộng cơ quay chậm lại thậm chí dừng các dây chuyền sản xuất, sản phẩm bị lỗi không bán ñược,) ðể khắc phục tình trạng này người ta có thể dùng nhiều giải pháp, trong ñó có giải pháp chọn dây to lên. Dây ñiện to thì ñiện trở giảm nên nhiệt ñốt nóng dây dẫn giảm xuống, ñiện áp tổn thất giảm xuống. Tuy nhiên nếu chọn dây dẫn ñiện to quá mức cần thiết sẽ gây lãng phí tiền vốn ñầu tư. Từ những nhận ñịnh trên ta thấy chọn tiết diện cho dây dẫn ñiện là bài toán kinh tế - kỹ thuật, có nghĩa là bài toán xác ñịnh tiết diện vừa ñủ ñảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nhưng cũng không quá dư thừa lãng phí. Trong mạng ñiện công trình chỉ có hai ñiều kiện bắt buộc ñể chọn dây: ñiều kiện phát nóng và ñiều kiện tổn thất ñiện áp cho phép. Khi chọn dây dẫn phải ñồng thời kiểm tra cả 2 ñiều kiện này, chỉ khi cả 2 ñều thoả mãn thì dây dẫn mới ñảm bảo yêu cầu kỹ thuật. 3.8.1. Chọn dây ñiện theo ñiều kiện phát nóng cho phép: Như trên ñã nói dòng ñiện qua dây bao giờ cũng phát nóng. Tuy nhiên nếu cùng một dòng ñiện chạy qua nhưng dây dẫn ñặt trong những môi trường khác nhau thì mức ñộ phát Ổ cắm 3 pha có nắp che dùng cho xí nghiệp Ổ cắm + công tắc bố trí chung Phích cắm 3 pha 6 ổ cắm 2 chân Ổ cắm 3 chân + công tắc có ñèn báo Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 87 nóng khác nhau (ví dụ dây ñặt trong phòng ñiều hòa sẽ phát nóng ít hơn ñặt ngoài trời nắng). Do ñó ñể chuẩn hóa giá trị Icp người ta quy ước ñiều kiện thí nghiệm như sau: + Dây ñiện ñặt hở, ñặt 1 sợi ñộc lập. + Nhiệt ñộ môi trường xung quanh 300C. + Tăng dần dòng ñiện trong dây dẫn cho ñến khi ruột dây dẫn nóng ñến 650C thì dừng lại. Giá trị Icp là giá trị dòng ñiện ño ñược ở thời ñiểm này. Icp ñược nhà chế tạo công bố trong các catologue và ñược lập thành bảng tra rất tiện dụng. Giá trị Icp nói chung khá giống nhau với các loại dây cùng chủng loại trên thị trường, nếu có khác nhau cũng không ñáng kể. ðiều kiện thí nghiệm xác ñịnh Icp nói trên ñược gọi là ñiều kiện chuẩn, các dây dẫn ñiện thực tế lắp ñặt trong môi trường khác xa ñiều kiện chuẩn, do ñó cần phải quy ñổi Icp ở ñiều kiện chuẩn về ñiều kiện thực tại bằng hệ số hiệu chỉnh Khc. Và khi ñó dây dòng ñiện làm việc trong dây dẫn phải thỏa mãn ñiều kiện: .lv hc cpI K I≤ Trong ñó: Icp là dòng ñiện cho phép của dây dẫn ở ñiều kiện chuẩn Khc là hệ số hiệu chỉnh Icp theo môi trường lắp ñặt: Khc = K1.K2.K3 Với loại cáp ñặt nổi Khc = K4.K5.K6.K7 với loại cáp chôn ngầm trong ñất Ilv là dòng ñiện làm việc tính toán trên dây dẫn, xác ñịnh theo các trường hợp sau: a) ðường dây chỉ cấp ñiện cho 1 phụ tải: 1 1 1 . os p p lv p p p P S I U c Uϕ = = 3 3 3 3. . os 3. p p lv p d d P S I U c Uϕ = = b) ðường dây cấp ñiện cho nhiều phụ tải tập trung: Up ðiểm ñầu nối Dây dẫn P1p, Q1p Cấp ñiện cho 1 phụ tải 1 pha: Ilv1p ðiểm ñầu nối Dây dẫn P3p, Q3p Ud Cấp ñiện cho 1 phụ tải 3 pha: Ilv3p ðiểm ñầu nối Up ðiểm ñầu nối Dây dẫn P1, Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 1 pha P2, Q2 P3, Q3 Ilv1p PΣ, QΣ Dây dẫn Ud Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 3 pha Ilv3p P1, Q1 P2, Q2 P3, Q3 PΣ, QΣ Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 88 Như chương 1 ñã phân tích, mỗi phụ tải ñược ñặc trưng bởi 1 tam giác công suất (P,Q,S) và bản thân ñiểm nối các phụ tải cũng là một phụ tải tổng và là tam giác công suất (PΣ,QΣ,SΣ) ñược xác ñịnh qua công thức: 1 2 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3 2 2 ... ... . . . ... P P P P Q Q Q Q P tg P tg P tg Q tg P S P Q ϕ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ = + + +  = + + + = ϕ + ϕ + ϕ +   =    = + Dòng ñiện tổng trong dây dẫn cung cấp: Một pha: 1 . os lv p p p P SI U c Uϕ Σ Σ Σ = = Ba pha: 3 3. . os 3.lv p d d P SI U c Uϕ Σ Σ Σ = = c) ðường dây cấp ñiện cho nhiều phụ tải phân bố rải rác: Ví dụ hình trên ta có 2 phụ tải: phụ tải1 nối vào ñiểm B, phụ tải 2 nối vào ñiểm A. Rõ ràng dòng ñiện IlvA (trên dây dẫn 1) lớn hơn IlvB (trên dây dẫn 2), do ñó phải chọn dây dẫn riêng biệt cho từng ñoạn. IlvB cung cấp cho phụ tải (P1,Q1) duy nhất còn IlvA cung cấp cho phụ tải (PA,QA)=(P1+P2,Q1+Q2) nên ta có các công thức tính dòng ñiện: Một pha: 2 2 2 2 1 1 2 2 B BB lvB p p p A AA lvA p p P Q P QSI U U U P QSI U U  + +  = = =   + = =  Up ðiểm ñầu nối P1,Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 1 pha phân bố rải rác P2,Q2 IlvA Dây dẫn 1 A B IlvB Dây dẫn 2 Ud ðiểm ñầu nối P1,Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 3 pha phân bố rải rác P2,Q2 IlvA Dây dẫn 1 A B IlvB Dây dẫn 2 Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 89 Ba pha: 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 3 3 3 B BB lvB d d d A AA lvA d d P Q P QSI U U U P QSI U U  + +  = = =   + = =  K1 là hệ số thể hiện cách lắp ñặt cáp (cáp không chôn trong ñất) Cách ñặt cáp Sơ hoạ hình vẽ K1 ðặt trong tường xây hoặc trong vật liệu xây dựng khác 0,7 Cáp luồn trong ống, ống ñược ñặt trong tường xây hoặc vật liệu xây dựng 0,77 Cáp ñặt trong máng cáp, mương cáp, hầm cáp, ống nhựa, kiểu kín 0,90 Cáp treo trên trần bằng các kẹp, phần lớn diện tích cáp tiếp xúc với không khí 0,95 Các trường hợp khác (ñặt hở thẳng ñứng, treo trên giá ñỡ không tiếp xúc trần, ñặt ngang dọc tường nhà,) 1 K2 là hệ số xác ñịnh theo số ñường cáp trong 1 hàng Số ñường cáp trong 1 hàng Cách ñặt cáp 1 2 3 3 5 ðặt trực tiếp trong tường xây hoặc trong vật liệu xây dựng khác 1 0,8 0,7 0,65 0,6 Luồn trong ống, dưới nền nhà, trong máng cáp kín 1 0,85 0,79 0,75 0,73 Cáp treo trên trần 0,95 0,81 0,72 0,68 0,66 Lắp trên máng ñứng 1 0,88 0,82 0,77 0,75 Treo tường bằng giá ñỡ 1 0,87 0,82 0,8 0,8 Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 90 K3 là hệ số ñiều chỉnh theo nhiệt ñộ môi trường nơi lắp cáp khác với nhiệt ñộ khi thí nghiệm cáp Cách ñiện của cáp Nhiệt ñộ môi trường lắp ñặt cáp ( 0C ) Cao su PVC XLPE 10 1,29 1,22 1,15 15 1,22 1,17 1,12 20 1,15 1,12 1,08 25 1,07 1,07 1,04 30 1,00 1,00 1,00 35 0,93 0,93 0,96 40 0,82 0,87 0,91 45 0,71 0.79 0,87 K4 là hệ số tính ñến ảnh hưởng của cách lắp ñặt dây cáp ngầm : + Luồn trong ống: K4 = 0,8 + Trường hợp khác (chôn trực tiếp trong ñất, trong tường,): K4 = 1 K5 là hệ số xác ñịnh theo số ñường cáp ngầm trong 1 hàng Số ñường cáp trong 1 hàng 1 2 3 3 5 1 0,8 0,7 0,6 0,57 K6 là hệ số tính ñến ảnh hưởng của ñất chôn cáp ngầm + Rất ướt K6 = 1,21 + Ướt K6 = 1,13 + Ẩm K6 = 1,05 (Cát có ñộ ẩm >9%; ðất sét pha cát có ñộ ẩm >1% ) + Khô K6 = 1 (ðất và cát có ñộ ẩm 7-9%;ðất sét pha cát ñộ ẩm 12-14%) + Rất khô K6 = 0,86 (Cát có ñộ ẩm >4% và <7%;ðất sét pha cát có ñộ ẩm 8-12%) + Khô hoàn toàn K6=0,75 (Cát có ñộ ẩm tới 4%;ðất nhiều ñá ) Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 91 K7 là hệ số ñiều chỉnh theo nhiệt ñộ của ñất nơi lắp cáp ngầm khác với nhiệt ñộ khi thí nghiệm cáp ngầm Cách ñiện của cáp Nhiệt ñộ của ñất nơi lắp ñặt cáp ( 0C ) PVC XLPE 10 1,10 1,07 15 1,05 1,04 20 1,00 1,00 25 0,95 0,96 30 0,89 0,93 35 0,84 0,89 40 0,77 0,85 45 0,71 0,80 3.8.2. Chọn dây ñiện theo ñiều kiện tổn thất ñiện áp: Do ảnh hưởng của ñiện áp ñến hoạt ñộng của thiết bị nên ñây là 1 chỉ tiêu ñánh giá chất lượng ñiện cung cấp. Nhà nước quy ñịnh mức ñộ dao ñộng ñiện áp lớn nhất tại ñầu cực thiết bị là ∆Ucp% = ±5%. Như vậy tổn thất ñiện áp từ nơi cấp ñiện ñến nơi ñặt thiết bị phải thoả mãn ñiều kiện: % %cpU U∆ ≤ ∆ hay % 5%U∆ ≤ Tổn thất ñiện áp trên ñường dây ñược ký hiệu là ∆U tính bằng Vôn hoặc ∆U% theo tỷ lệ phần trăm so với ñiện áp ñịnh mức Uñm. Giá trị ∆U phụ thuộc vào chiều dài và tiết diện dây ñiện, loại vật liệu chế tạo dây ñiện và dòng ñiện Ilv chạy trong dây dẫn. a) Tính ∆U của mạng ñiện có 1 phụ tải: ðiện áp nguồn ñiện là Up thì ñiện áp tại ñiểm nối phụ tải chỉ còn (Up-∆U). 1 0 1 02( . . ).p p p P r Q x L U U + ∆ = 3 0 3 0 ( . . ).p p d P r Q x L U U + ∆ = % .100% p UU U ∆∆ = % .100% d UU U ∆∆ = Up ðiểm ñầu nối L, r0, x0 P1p, Q1p Cấp ñiện cho 1 phụ tải 1 pha: Ilv1p ∆U ðiểm ñầu nối L, r0, x0 P3p, Q3p Ud Cấp ñiện cho 1 phụ tải 3 pha: Ilv3p ∆U Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 92 Trong ñó: L là chiều dài dây ñiện từ ñiểm ñấu nối ñến phụ tải (km) r0, x0 là ñiện trở, ñiện kháng của dây ñiện trên một ñơn vị dài (Ω/km) P1p, Q1p là công suất tác dụng, phản kháng 1 pha truyền trên dây dẫn (kW, kVAR). P3p, Q3p là công suất tác dụng, phản kháng 3 pha truyền trên dây dẫn (kW, kVAR). Up là ñiện áp ñịnh mức của lưới ñiện một pha (kV) Ud là ñiện áp ñịnh mức của lưới ñiện ba pha (kV) ∆U ño bằng V b) Tính ∆U của mạng ñiện có nhiều phụ tải nối tập trung: ðiện áp nguồn ñiện là Up thì ñiện áp tại ñiểm nối phụ tải chỉ còn (Up-∆U). Trước hết tính tổng phụ tải tương ñương tại nút ñấu nối nhiều phụ tải ñã cho: 1 2 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3 2 2 ... ... . . . ... P P P P Q Q Q Q P tg P tg P tg Q tg P S P Q ϕ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ = + + +  = + + + = ϕ + ϕ + ϕ +   =    = + Tổn thất ñiện áp ñược tính theo công thức ở mục a) ñối với phụ tải tổng: Một pha: 0 02( . . ). p P r Q x LU U Σ Σ+∆ = % .100% p UU U ∆∆ = Ba pha: 0 0( . . ). d P r Q x LU U Σ Σ+∆ = % .100% d UU U ∆∆ = c) Tính ∆U của mạng ñiện có nhiều phụ tải phân bố rải rác: Up ðiểm ñầu nối L, r0, x0 P1, Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 1 pha P2, Q2 P3, Q3 Ilv1p PΣ, QΣ Ud Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 3 pha Ilv3p P1, Q1 P2, Q2 P3, Q3 PΣ, QΣ ∆U L, r0, x0 ∆U Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 93 Ví dụ hình trên ta có 2 phụ tải: phụ tải1 nối vào ñiểm B, phụ tải 2 nối vào ñiểm A. ðiểm B là ñiểm xa nhất của lưới ñiện nên ñiện áp tại ñiểm B sẽ thấp nhất. Như vậy nếu ñiện áp của ñiểm B thoả mãn ñiều kiện UB%≥95% thì ñiểm A ñương nhiên thoả mãn ñiều kiện UA%≥95%. Nhận xét này ñưa ñến một quy tắc quan trọng: Chỉ cần kiểm tra tổn thất ñiện áp từ nguồn ñiện ñến ñiểm xa nhất của lưới ñiện. Trong ví dụ trên ta chỉ cần kiểm tra ∆UB% ≤ 5% hay .100% 5%B p U U ∆ ≤ Tổn thất ñiện áp từ ñầu nguồn ñiện ñến ñiểm B tính theo công thức: ∆UB = ∆UA + ∆UAB Trong ñó: ∆UA là tổn thất ñiện áp từ ñầu nguồn ñiện ñến ñiểm A * Mạng 1 pha: ( ) ( )1 2 0 1 2 02 . . .A A AA p P P r Q Q x L U U + + +  ∆ = * Mạng 3 pha: ( ) ( )1 2 0 1 2 0. . .A A AA d P P r Q Q x L U U + + +  ∆ = ∆UAB là tổn thất ñiện áp từ ñiểm A ñến ñiểm B * Mạng 1 pha: [ ]1 0 1 02 . . .AB A ABAB p P r Q x L U U + ∆ = * Mạng 3 pha: [ ]1 0 1 0. . .AB AB ABAB d P r Q x L U U + ∆ = 3.8.3. Một số lưu ý khi chọn dây ñiện: - Mạch ñiện 1 pha chọn dây pha và dây trung tính cùng tiết diện - Mạch 3 pha ñối xứng (ñộng cơ, ñèn chiếu sáng ñường phố, xí nghiệp,) dây tiết diện trung tính lấy ≥ 50% dây pha. Up ðiểm ñầu nối P1,Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 1 pha phân bố rải rác P2,Q2 IlvA LA, r0A, x0A A B IlvB Ud ðiểm ñầu nối P1,Q1 Cấp ñiện cho nhiều phụ tải 3 pha phân bố rải rác P2,Q2 IlvA A B IlvB ∆UA LAB, r0AB, x0AB ∆UAB LA, r0A, x0A ∆UA LAB, r0AB, x0AB ∆UAB Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 94 - Mạch 3 pha không ñối xứng (mạng ñiện công trình) thì chọn dây trung tính bằng dây pha. - Không chọn dây ñiện theo ñiều kiện mật ñộ dòng ñiện kinh tế. 3.8.4. Tiết diện dây ñiện chuẩn và thiết bị bảo vệ cấp cho các thiết bị gia dụng (theo kinh nghiệm, dùng ñể tham khảo): Tên thiết bị Hình ảnh Tiết diện dây ñồng Công suất tối ña Thiết bị bảo vệ ðèn ñiện compact 1,5mm2 2300W Aptomat 16A Cầu chì 10A Ổ cắm 10/16A 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A Bình nước nóng 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A Máy rửa bát 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A Máy giặt 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A Nồi cơm ñiện 6mm2 7300W Aptomat 40A Cầu chì 32A Lò nướng 1,5mm2 2300W Aptomat 16A Cầu chì 10A Ti vi 1,5mm2 2300W Aptomat 16A Cầu chì 10A Tủ lạnh 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A ðiều hoà 2HP 2,5mm2 4600W Aptomat 25A Cầu chì 20A Quạt tường Quạt trần 1,5mm 2 2300W Aptomat 16A Cầu chì 10A D Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 95 3.9. Chọn thiết bị ñóng cắt và bảo vệ (aptomat, cầu chì, RCD) - Các thiết bị ñóng cắt và bảo vệ thường ñặt ở ñầu tuyến dây. Nguyên tắc chọn thiết bị là phải ñảm bảo tính chọn lọc: + Thiết bị xa nguồn thì có dòng ñiện bé + Thiết bị gần nguồn thì có dòng ñiện lớn. - Các thiết bị ñiện có thể rơi vào một trong các chế ñộ sau: + Làm việc bình thường (lâu dài) + Chế ñộ quá tải (cho làm việc 1 thời gian) + Chế ñộ ngắn mạch (cắt mạch ñiện ngay lập tức) + Chế ñộ ñộng cơ khởi ñộng (không ñược cắt mạch ñiện) + Chế ñộ rò ñiện (dòng ñiện bị chạm vỏ nhưng khá bé). - Khi chọn thiết bị ñóng cắt và bảo vệ phải ñảm bảo: + Khi làm việc bình thường không ñược phép cắt tự ñộng + Khi quá tải, sau một thời gian xác ñịnh mới cắt. + Khi ngắn mạch cắt ñiện càng sớm càng tốt + Khi ñộng cơ khởi ñộng không ñược phép cắt ñiện (khoảng 10s) Ngoài ra nếu dùng RCD thì RCD phải cắt ñiện khi có rò ñiện. Dựa trên các yêu cầu này ñể chọn thiết bị bảo vệ và ñóng cắt theo 3 ñiều kiện sau: Ilv ≤ Iñm BV ≤ Icp (1) Icp < Ikñ BV < 1,45 Icp (2) Icắt BV ≥ Inm (3) - Trong ñó: Iñm BV là dòng ñiện ñịnh mức của thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chì) Ilv là cường ñộ dòng ñiện cung cấp cho thiết bị ñược bảo vệ Ikñ BV là dòng ñiện khởi ñộng của bảo vệ (bảo vệ bắt ñầu tác ñộng cắt) Icp là dòng ñiện cho phép lâu dài trong dây ñiện. ðiều kiện này ñể tránh trường hợp dây bị cháy mà bảo vệ vẫn không cắt. Inm là dòng ñiện ngắn mạch - ðiều kiện (1) xác lập rằng ỏ chế ñộ dòng ñiện làm việc bình thường I ≤ Ilv thì thiết bị ñiện, tiết bị bảo vệ, dây dẫn ñều hoạt ñộng bình thường mà không bị phát nóng. Nếu dòng ñiện trong dây dẫn Ilv ≤ I ≤ Icp thì thiết bị ñiện và thiết bị bảo vệ sẽ bị nóng lên trước, trong khi ñó dây dẫn vẫn chưa bị phát nóng. - ðiều kiện (2) : khi xảy ra quá tải I ≥ Icp thì thiết bị bảo vệ ñếm thời gian cho ñến một thời ñiểm xác ñịnh nếu vẫn quá tải thì nó sẽ cắt dây ñiện ra, nếu không dân dẫn sẽ bị cháy do bị phát nóng quá mức. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 96 - ðiều kiện (3) ñảm bảo khả năng cắt nhanh khi ngắn mạch với Inm ≥ 1,45Icp. Vì dòng ñiện ngắn mạch thường có giá trị rất lớn, chỉ cần tồn tại một thời gian ngắn là có thể phá huỷ mạch ñiện do ñó cần thiết phải ñặt Icắt BV sao cho nó tác ñộng cắt mạch ñiện trong thời gian ngắn nhất. 3.10. Tự ñộng hoá mạng ñiện trong nhà 3.10.1. Mạch ñiện chiếu sáng cầu thang (ñóng cắt từ 2 vị trí): - Hình bên là trạng thái ñèn tắt có bật ñèn ở 2 vị trí: * Nếu ñứng ở S1 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S1
ðèn
S2
N làm ñèn sáng. * Nếu ñứng ở S2 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
dây màu vàng
S2
ðèn
S1
dây màu xanh
N làm ñèn sáng. - Phân tích tương tự ta thấy nếu ñèn ñang sáng có thể tắt ñèn ở 2 vị trí - Trong mạch ñèn cầu thang, S1 bố trí dưới chân cầu thang, S2 bố trí ở cuối cầu thang (trên tầng) - Hình bên là trạng thái ñèn tắt có thể bật ñèn ở 2 vị trí: * Nếu ñứng ở S1 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S2
S1
ðèn
N làm ñèn sáng. * Nếu ñứng ở S2 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S1
S2
ðèn
N làm ñèn sáng. - Phân tích tương tự ta thấy nếu ñèn ñang sáng có thể tắt ñèn ở 2 vị trí - Trong mạch ñèn cầu thang, S1 bố trí dưới chân cầu thang, S2 bố trí ở cuối cầu thang (trên tầng) S1 S2 Cầu chì Công tắc 2 vị trí L N ðèn Công tắc 2 vị trí Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 97 3.10.2. Mạch ñiện chiếu sáng hành lang (ñóng cắt từ nhiều vị trí): - Hình trên là trạng thái ñèn tắt có thể bật ñèn ở 3 vị trí: * Nếu ñứng ở S1 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S1 (tiếp ñiểm trên)
S2 (tiếp ñiểm bên trong)
S3
ðèn
N làm ñèn sáng. * Nếu ñứng ở S2 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S1(tiếp ñiểm dưới)
S2(tiếp ñiểm bên trong)
S3
ðèn
N làm ñèn sáng. * Nếu ñứng ở S3 chuyển công tắc: ñiện ñi từ L
S1 (tiếp ñiểm trên)
S2 (tiếp ñiểm bên ngoài)
S3(tiếp ñiểm trên)
ðèn
N làm ñèn sáng. S1 Cầu chì L ðèn S2 S3 N Công tắc 2 vị trí Công tắc 2 vị trí Công tắc ñôi 2 vị trí S1 Cầu chì Công tắc 2 vị trí L N S2 ðèn Công tắc 2 vị trí Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 98 - Phân tích tương tự ta thấy nếu ñèn ñang sáng có thể tắt ñèn ở 3 vị trí - Sơ ñồ này thường dùng cho chiếu sáng chung hành lang nhà công cộng (trường học, bệnh viện, chung cư,). Khi ñó S1, S2, S3 bố trí rải dọc hành lang, người dân có thể ñứng ở nhiều vị trí bật/tắt ñèn mà không cần ñi xa (có khi hành lang dài tới vài trăm mét). - Có thể mở rộng thêm nhiều vị trí ñóng cắt bằng cách ghép nối tiếp thêm nhiều công tắc S2 3.10.3. ðiều khiển mạch ñiện bằng rơle thời gian - Sơ ñồ này không dùng công tắc mà dùng các nút ấn tự nhả. Khi ấn bất kỳ nút S nào thì cuộn dây Kt có ñiện, nó hút tiếp ñiểm Kt ñể cấp ñiện các ñèn E1, E2 sáng. Kt bắt ñầu ñếm thời gian, khi hết thời gian ñặt trước thì rơ le tự cắt và các ñèn mất ñiện (thời gian có thể ñặt từ vài giây ñến 10 giờ). - Số lượng nút ấn không bị giới hạn - Sơ ñồ này thích hợp cho các phòng làm việc ñã ñịnh thời gian (ví dụ phòng học, phòng họp, phòng hội thảo,) ta chỉ bật ñèn 1 lần, hết thời gian là ñiện ngắt. - Ngoài sử dụng cho chiếu sáng nó còn dùng cho mạch ñiện khác bằng cách thay các ñèn bằng các phụ tải khác. 3.10.4. ðiều khiển mạch ñiện bằng thiết bị không dây - ðiều khiển bằng tia hồng ngoại: + Dùng ñèn LED ñể phát hồng ngoại Aptomat Rơle thời gian Các nút ấn Các ñèn Aptomat Aptomat Sơ ñồ lắp ráp Các ñèn hoặc phụ tải Rơle thời gian Sơ ñồ nguyên lý Cuộn dây của Rơle thời gian Tiếp ñiểm của Rơle thời gian Các nút ấn Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 99 + Khoảng cách ñiều khiển ñến 15m tia chiếu phải thẳng + Thiết bị ñiều khiển có thể thay thế lẫn nhau. + Dùng phổ biến do giá rẻ: Tivi, quạt, tủ lạnh, máy ñiều hoà, - ðiều khiển bằng sóng Radio: + Khoảng cách ñiều khiển ñến 150m, không cần thẳng hàng giữa thiết bị ñiều khiển với thiết bị ñiện. + Thiết bị ñiều khiển không thể thay thế lẫn nhau. + Chưa dùng nhiều nhưng ñang xâm nhập mạnh vào ñời sống (thiết bị gắn bluetooth). 3.10.5. Ý tưởng ngôi nhà thông minh - Internet và thiết bị ñiều khiển bằng sóng radio ngày càng phổ biến
ý tưởng ngôi nhà thông minh. - Con người có thể kiểm soát, ñiều khiển, nhìn thấy mọi thiết bị trong nhà ở bất kỳ nơi ñâu trên thế giới. Con người có thể thanh toán các dịch vụ (tiền ñiện, tiền nước,) thông qua tài khoản ngân hàng trực tuyến mà không phải ñến cư aun cung cấp dịch vụ nộp như trước ñây. - Hiện nay ñã có rất nhiều mô hình ngôi nhà thông minh ñược xây dựng, nổi tiếng nhất là mô hình LonWorks và Axiophone.