Thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự lan 1 HAUi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  BÀI TẬP LỚN Học Phần Thiết kế hệ thống cung cấp điện Đề tài Thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự Giáo viên hướng dẫn Phạm Trung Hiếu Sinh viên Mã sinh viên Hà Nội, 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 3 1 1 Khái quát chung 3 Chương 2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NGÔI NHÀ 3 TẦNG 1 TUM 5 2 1 MÔ TẢ CHI TIẾT NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO 5 2 2 TRÌNH BÀY CHI TIẾT VỀ NỘI DUNG CÁC CÔNG VIỆC THỰC HIỆN 5.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  BÀI TẬP LỚN Học Phần: Thiết kế hệ thống cung cấp điện Đề tài: Thiết kế cung cấp điện cho nhà biệt thự Giáo viên hướng dẫn: Phạm Trung Hiếu Sinh viên: Mã sinh viên: Hà Nội, 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái quát chung .3 Chương NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NGÔI NHÀ TẦNG TUM 2.1 MÔ TẢ CHI TIẾT NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO 2.2 TRÌNH BÀY CHI TIẾT VỀ NỘI DUNG CÁC CÔNG VIỆC THỰC HIỆN 2.2.1 Yêu cầu, đặc điểm hệ thống cung cấp điện sinh hoạt 2.2.2 Sơ đồ tổng thể nhà 2.2.3 Đặc điểm hộ: .12 2.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CĂN HỘ 13 2.3.1 Tính tốn phụ tải lựa chọn tiết diện dây cho phịng 13 2.3.2 Tính tốn phụ tải tầng 23 2.3.3 Tính tốn phụ tải nhà 23 2.4 Lựa chọn at-to-mat .23 Chương TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 26 3.1 Khái niệm chung 26 3.1.1 Nguyên nhân: 26 3.1.2 Hậu quả: 26 3.1.3 Mục đích: 27 Chương TÍNH TOÁN SỤT ÁP 28 4.1 Tính tốn sụt áp 28 Chương TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT 29 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU 5.1 Khái niệm 29 5.2 Một số tác hại sét 30 5.3 Các hình thức sét đánh 30 5.4 Những nguyên tắc thiết lập hệ thống chống sét 30 5.5 Tính toán chống sét cho nhà biệt thự .32 5.5.1 Khái niệm chung 32 5.5.2 Áp dụng tính tốn chọn vùng bảo vệ cho biệt thự 33 5.5.3 Chọn dây dẫn sét xuống đất 33 Chương TÍNH TỐN BẢO VỆ NỐI ĐẤT 34 6.1 Cơ sở lý thuyết .34 6.1.1 Khái niệm chung 34 6.1.2 Mục đích: 34 6.1.3 Các hình thức nối đất 34 6.1.4 Điện trở nối đất, điện trở suất đất 35 6.1.5 Các quy định điện trở nối đất tiêu chuẩn .37 6.2 Tính tốn hệ thống nối đất: 37 6.2.1 Cách thực nối đất: .37 6.2.2 Các bước tính tốn nối đất 39 6.3 Áp dụng tính toán nối đất cho nhà biệt thự 41 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU LỜI MỞ ĐẦU Trong kinh tế nước ta - Nền kinh tế thị trường Các doanh nghiệp Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ hình thức quy mô hoạt động xây dựng Cho đến nay, với sách mở cửa doanh nghiệp góp phần quan trọng việc thiết lập kinh tế thị trường đà ổn định phát triển Cùng với lên đất nước, quy mô hoạt động xây dựng doanh nghiệp ngày mở rộng nâng cao, doanh nghiệp dù hình thức xây dựng sản xuất khác nhau, theo hình thức phải quan tâm đến hiệu kinh tế Đó điều kiện để doanh nghiệp tồn phát triển Nhưng vấn đề quan trọng làm để đạt tối đa hiệu kinh doanh Đây câu hỏi làm doanh nghiệp phải suy nghĩ Để kinh doanh có hiệu đòi hỏi nhà doanh nghiệp phải nắm bắt hội kinh doanh, đồng thời phải đảm bảo thuận lợi bền vững cạnh tranh Muốn họ phải biết giữ uy tín Cơng việc kĩ thuật có nhiều khâu, nhiều phần hành địi hỏi xác trung thực cao, phần hành kĩ thuật có mối quan hệ mật thiết, chúng ln gắn bó với tạo thành thể thống nhất, hệ thống đồng quản lý Việc tổ chức công tác xây dựng phù hợp với điều kiện sản xuất kinh doanh doanh nghiệp sở quan trọng cho việc đạo điều hành sản xuất xây dựng Với nhiệm vụ thực đồ án học phần Được giúp đỡ giảng viên Lê Ngọc Hội, nhóm chúng em thực đồ án: “Thiết kế cung cấp điện cho tịa nhà tầng Đồ án gồm có phần: Chương 1: Tổng quan thiết kế cung cấp điện Chương 2: Nội dung thiết kế cung cấp điện cho nhà tầng Chương 3: Vận hành an toàn hiệu thiết bị điện nhà Kính mong giúp đỡ thầy cô để Đồ án em hoàn thiện THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chương GV: PHẠM TRUNG HIẾU TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Khái qt chung Phụ tải tính tốn phụ tải giải thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác ,phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị mặt phát nóng Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện sau: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn dung lượng bù cơng suất phản kháng… Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống… Vì xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn quan trọng Bởi phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn tới cố cháy nổ, nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực gây lãng phí Do tính chất quan trọng nên từ trước tới có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Song phụ tải tính phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn lại thiếu xác, cịn nâng cao thì độ xác, kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp Sau phương pháp tính tốn phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu Knc • Phương pháp tính theo cơng suất trung bình THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU • Phương pháp tính theo công suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm W0 • Phương pháp theo cơng suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất P0 • Phương pháp tính theo hệ số đồng thời Kđt • Phương pháp tính theo số thiết bị hiệu Trong thực tế tùy theo quy mơ sản xuất đặc điểm cơng trình theo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện thích hợp THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Chương GV: PHẠM TRUNG HIẾU NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NGÔI NHÀ TẦNG TUM 2.1 MÔ TẢ CHI TIẾT NHIỆM VỤ ĐƯỢC GIAO Tìm hiểu yêu cầu, đặc điểm hệ thống cung cấp điện sinh hoạt Trình bày phương pháp xác định phụ tải, tính chọn dây dẫn thiết bị đóng cẳt, bảo vệ mạch điện chiếu sáng sinh hoạt Vận dụng thiết kế lắp đặt dự toán lắp đặt hệ thống điện cho hộ theo sơ đồ mặt cho trước Phương pháp lắp đặt, vận hành an toàn, hiệu thiết bị điện, hệ thống điện thực tế Lập thực Đồ án theo kế hoạch Quyển thuyết minh vẽ Folie mô tả đầy đủ nội dung đề 2.2 TRÌNH BÀY CHI TIẾT VỀ NỘI DUNG CÁC CÔNG VIỆC THỰC HIỆN 2.2.1 Yêu cầu, đặc điểm hệ thống cung cấp điện sinh hoạt a.Yêu cầu: Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện sinh hoạt bao gồm chiếu sáng thiết bị điện sinh hoạt khác phải thoả mãn yêu cầu sau - An toàn điện, bảo vệ mạch điện kịp thời tránh gây hoả hoạn - Dễ sử dụng điều khiển kiểm soát , dễ sửa chữa - Đạt yêu cầu kỹ thuật mỹ thuật - Việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện khơng u cầu cao thuộc hộ tiêu thụ loại phải đẩm bảo chất lượng điện tức độ lệch dao động điện áp bé nằm phạm vi cho phép Với mạng chiếusáng thì độ lệch điện áp cho phép 2.5% THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU -Ngoài thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện sinh hoạt cần phải tính đến đường dây trục nên tính dư thừa đề phịng phụ tải tăng sau -Đảm bảo độ an tồn điện khí cụ điện đóng cắt bảo vệ aptomat, cầu chì, cầu dao, cơng tắc… b.Đặc điểm - Hệ thống cung cấp điện sinh hoạt thuộc loại cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại hộ cho phép với mức độ tin cậy điện thấp, cho phép điện thời gian sửa chữa, thay thiết bị cố thường không cho phép ngày đêm bao gồm khu nhà ở, nhà kho, trường học… - Để cung cấp cho mạng điện sinh hoạt ta dùng nguồn điện đường dây lộ - Mạng điện sinh hoạt mạng pha nhận điện từ mạng phân phối pha điện áp thấp để cung cấp cho thiết bị, đồ dùng điện chiếu sáng -Mạng điện sinh hoạt thường có trị số điện áp pha định mức 380/220 220/127 Tuy nhiên tổn thất điện áp đường dây tải nên cuối nguồn điện áp bị giảm so với định mức Để bù lại giảm áp hộ tiêu thụ thường dùng máy biến áp điều chỉnh để nâng điện áp đạt trị số định mức - Mạng điện sinh hoạt gồm mạch mạch nhánh Mạch giữ vai trị mạch cung cấp mạch nhánh rẽ từ đường dây mắc song song để điều khiển độc lập mạch phân phối điện tới đồ dùng điện - Với hệ thống cung cấp điện cho sinh hoạt chiếu sáng cấp chung với mạng điện cấp cho phụ tải khác - Mạng điện sinh hoạt cần có thiết bị đo lường điều khiển, bảo vệ công tơ điện, cầu dao, aptomat, cầu chì, cơng tắc… - Mạng điện sinh hoạt thường có phương thức phân phối điện sau: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU 2.2.2 Sơ đồ tổng thể nhà THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU nhiên cần phải sử dụng điều kiện tính tốn hồn tồn khác với điều kiện nêu Chương 4.1 - TÍNH TỐN SỤT ÁP Tính tốn sụt áp Tổng trở đường dây nhỏ bỏ qua Khi mang tải tồn sụt áp đầu cuối đường dây Vận hành tải (như động cơ, chiếu sáng ) phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào chúng đòi hỏi giá trị điện áp gần với giá trị định mức Do cần phải chọn kích cở dây cho mang tải lớn nhất, điện áp điểm cuối phải nằm phạm vi cho phép - Xác định độ sụt áp nhằm kiểm tra: Độ sụt áp chấp nhận thoả mãn yêu cầu vận hành Độ sụt áp lớn cho phép thay đổi tuỳ theo quốc gia Các giá trị điển hình lưới hạ áp cho bảng Độ sụt áp lớn cho phép từ điểm nối vào lưới tới nơi dùng điện Chiếu sáng Các loại tải khác Từ trạm hạ áp công cộng 3% 5% Trạm khách hàng nối từ 6% 8% lưới trung áp công cộng - Các sụt áp giới hạn cho chế độ vận hành bình thường (ổn định tĩnh) không sử dụng khởi động động cơ, đóng cắt đồng thời cách tình cờ nhiều tải Khi sụt áp vượt giới hạn bảng phải dùng dây có tiết diện lớn hơn.Nếu sụt áp 8% cho phép gây hàng loạt vấn đề sau cho động cơ: 28 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU • 5% xung quanh giá trị định mức trạng thái ổn định tĩnh; Nói chung vận hành động địi hỏi điện áp dao động • Dịng khởi động động gấp 5-7 lần dịng làm việc lớn Nếu sụt áp 8% thời điểm đầy tải, dẫn đến sụt áp 40% thời điểm khởi động Điều làm cho động ✓ Đứng yên (do mô men điện từ không vượt mô men tải) làm cho động q nóng ✓ Tăng tốc độ chậm dịng tải lớn (gây giảm áp thiết bị khác) tiếp tục tồn thời gian khởi động • Sụt áp 8% gây tổn thất cơng suất đáng kể cho tải làm việc liên tục Chia hệ thống làm cấp là: ∆U1; ∆U2 Chương 5.1 TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT Khái niệm - Sét hay tia sét tượng phóng điện khí đám mây đất hay đám mây mang điện tích khác dấu đơi cịn xuất trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát) - Khi phóng điện khí tia sét di chuyển với tốc độ 36.000 km/h (22.000 mph) sét di chuyển ion hình ảnh sét dòng plasma phát sáng tạo nên thấy trước nghe tiếng động tiếng động di chuyển với tốc độ 1.230 km/h (767 mph) điều kiện bình thường khơng khí cịn ánh sáng 299.792.458 m/s - Sét đạt tới nhiệt độ 30.000 °C (54.000 °F) gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1330 °C để làm nóng chảy SiO2), viên đá tạo sét đánh vào cát gọi fulgurite (thường có dạng hình ống sét di chuyển vào lịng đất) Có khoảng 16 triệu dông năm.Sét 29 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU tạo cột tro vụ phun trào núi lửa trận cháy rừng dội tạo khói đặc đủ để dẫn điện - Nếu có đám mây dơng tích điện gần mặt đất tới khu vực trống trải, gặp vật có độ cao cối, người cầm cuốc xẻng có tượng phóng tia lửa điện đám mây mặt đất Đó tượng sét đánh 5.2 Một số tác hại sét ▪ Gây cháy nổ hư hại cơng trình ▪ Phá hủy thiết bị, phương tiện thông tin liên lạc ▪ Gây nhiễu loạn hay ngưng vận hành hệ thống ▪ Mất liệu hay hư liệu ▪ Ngừng dịch vụ gây tổn thất kinh tế tổn thất khác ▪ Gây chết người Các hình thức sét đánh 5.3 - Sét đánh thẳng vào vị trí nạn nhân từ đám mây xuống Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh - Sét phóng qua khoảng cách khơng khí người vật Trong trường hợp gọi sét đánh tạt ngang Sét đánh nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh Điện bước - Khi người tiếp xúc với mặt đất vài điểm Sét lan truyền mặt đất Sét lan truyền qua đường dây cáp tới vật điện thoại, tivi (vô tuyến), ổ cắm 5.4 Những nguyên tắc thiết lập hệ thống chống sét - Hệ thống bảo vệ tòa nhà chống lại ảnh hưởng sét phải bao gồm: ▪ Bảo vệ cấu trúc khỏi bị sét đánh trực tiếp ▪ Bảo vệ hệ thống điện khỏi bị sét trực tiếp gián tiếp 30 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - GV: PHẠM TRUNG HIẾU Nguyên tắc bảo vệ thiết lập chống lại nguy sét đánh để ngăn chặn lượng sét ảnh hưởng đến thiết bị điện tử nhạy cảm Để đạt điều này, hệ thống chống sét cần phải: ▪ Xác định dịng sét kênh (vị trí) mà tia sét có khả thơng qua để phóng xuống đất lớn (tránh vùng lân cận thiết bị điện tử nhạy cảm) ▪ Thực liên kết đẳng tiến trình thiết lập hệ thống chống sét ▪ Liên kết đẳng thực liên kết hệ thống dây tiếp đất (kết nối hệ thống tiếp đất), thiết bị van đẳng thiết bị chống xung (SPDs) ống phóng khí gas (Spark gaps) ▪ Giảm thiểu tác động gây ảnh hưởng gián tiếp việc cài đặt SPDs lọc Hai hệ thống bảo vệ sử dụng để loại bỏ giới hạn áp: chúng gọi hệ thống bảo vệ tòa nhà – hệ thống chống sét trực tiếp (đối với bên ngồi tịa nhà) hệ thống bảo vệ thiết bị điện (đối với bên tòa nhà) - Xây dựng hệ thống bảo vệ tòa nhà Vai trò hệ thống bảo vệ tòa nhà để chống sét trực tiếp hệ thống bao gồm: ▪ Thiết bị bắt sét (VD: kim thu sét): hệ thống chống sét ▪ Dây dẫn thiết kế để truyền sét xuống đất ▪ Hệ thống tiếp địa "chim chân" kết nối với ▪ Liên kết tất khung kim loại (bằng liên kết van đẳng thế) với điểm tiếp đất ▪ Khi có dịng sét dây dẫn (dây sét), có khác biệt xuất hệ thống dẫn kết nối với điểm tiếp đất nằm vùng lân cận, gây tượng phóng điện bề mặt ⇨ Vì nhà nên ta chọn phương án kĩ thuật thu sét điểm, có nghĩa ta tạo điểm chuẩn để sét đánh vào mà không đánh vào 31 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU điểm khác khu vực cần bảo vệ ta điều khiển đường dẫn sét 5.5 Tính toán chống sét cho nhà biệt thự 5.5.1 Khái niệm chung - Theo tiêu chuẩn IEC kĩ thuật thu sét điểm đặt trước vùng bảo vệ xác định phương pháp hình nón, phương pháp cầu lăn phương pháp lưới bảo vệ - Phương pháp hình nón: Ưu điểm đơn giản khơng quan tâm đến thông số quan trọng biên độ dòng sét - Phương pháp cầu lăn: Khắc phục nhược điểm lại cho khả khởi tạo tiên đạo tất điểm mà cầu tiếp xúc cấu trúc Phương pháp địi hỏi có số lượng lớn đầu thu cấu trúc cao gồm mặt đứng ngang vốn khơng có gia tăng điện trường Các hệ thống thiết kế theo phương án đắt tiền dẫn đến thiết kế thừa có q nhiều chứng cho thấy mặt hông bị sét đánh ⇨ Vì nhà nên ta chọn phương pháp hình nón - Theo phương pháp hình nón, vùng bảo vệ kim Franklin xác định sau: - Trường hợp có kim ▪ Bán kính bảo vệ rx kim Franklin xác định theo biểu thức ℎ𝑥 ≤ ℎ𝑥 ).𝑝 ℎ ∶ 𝑟𝑥 = 1,5ℎ (1 − 0,8ℎ ℎ𝑥 > ℎ𝑥 ℎ ∶ 𝑟𝑥 = 0,75ℎ (1 − ) 𝑝 ℎ đó: 32 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU h chiều cao kim thu sét (m) hx chiều cao cơng trình (m) p hệ số hiệu chỉnh theo chiều cao kim thu sét p = h ≤ 30m p = 5,5/√h 30m ≤ h ≤ 100m - Trường hợp hai kim có độ cao thì phạm vi bảo vệ cột thu sét xác định sau : 2𝑏𝑥 = 4𝑟𝑥 7ℎ𝑎 − 𝑎 14ℎ𝑎 − 𝑎 Trong đó: rx xác định theo biểu thức trường hợp kim bx bề ngang hẹp phạm vi bảo vệ độ cao hx a khoảng cách cột thu sét (m) chiều cao hiệu dụng cột thu sét (m), a ≤ 7ha Trường hợp có nhiều kim xác định theo biểu thức: D ≤ 8(h- hx).p Với D đường kính vịng trịn ngoại tiếp tam giác 5.5.2 Áp dụng tính tốn chọn vùng bảo vệ cho biệt thự - Biệt thự có chiều dài 18.25m, chiều rộng 15m, chiều cao 8.9m - Áp dụng phương pháp chống sét kim đặt cách 8m, cột thu sét cao 5m ta có: ℎ𝑥 𝑟𝑥 = 0,75ℎ (1 − ) 𝑝 𝑣ớ𝑖 ℎ𝑥 > ℎ ℎ 7ℎ𝑎 − 𝑎 2𝑏𝑥 = 4𝑟𝑥 14ℎ𝑎 − 𝑎 5.5.3 Chọn dây dẫn sét xuống đất Để dẫn sét xuấng đất dùng dây đồng trần, đồng hay cáp thoát sét chống nhiễu Ericore Vì nhà nên ta dùng dây đồng trần 33 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU o Theo tiêu chuẩn IEC thì tiết diện dây dẫn sét tối thiểu không nhỏ 50 𝑚𝑚2 , nhà có độ cao nhỏ 28m nên ta chọn tiết diện dây dẫn sét 50𝑚𝑚2 Chương 6.1 TÍNH TỐN BẢO VỆ NỐI ĐẤT Cơ sở lý thuyết 6.1.1 Khái niệm chung - Bảo vệ nối đất biện pháp bảo vệ an toàn áp dụng từ lâu Bảo vệ nối đất nối tất phần kim loại thiết bị điện kết cấu kim loại mà xuất điện áp cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất 6.1.2 Mục đích: - Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho người người tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ cách giảm điện áp vỏ thiết bị xuống trị số an toàn => Chú ý: Ở ta hiểu chạm vỏ tượng pha bị hỏng cách điện có tiếp xúc điện với vỏ thiết bị 6.1.3 Các hình thức nối đất a Nối đất tập trung - Là hình thức dùng số cọc nối đất tập trung đất chổ, vùng định phía ngồi vùng bảo vệ - Nhược điểm nối đất tập trung nhiều trường hợp nối đất tập trung giảm điện áp tiếp xúc điện áp đến giá trị an toàn cho người 34 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU b Nối đất mạch vòng - Để khắc phục nhược điểm nối đất tập trung người ta sử dụng hình thức nối đất mạch vịng Đó hình thức dùng nhiều cọc đóng theo chu vi khu vực đặt thiết bị điện c Lĩnh vực áp dụng bảo vệ nối đất: - Bảo vệ nối đất áp dụng với tất thiết bịcó điện áp U>1000V lẫn thiết bị có điện áp 1000V bảo vệ nối đất phải áp dụng trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc trung tính loại nhà cửa ▪ Đối với thiết bị có điện áp U 1000V có dịng chạm đất lớn (>500A) thiết bị điện mạng điện có điện áp từ 110kV trở lên thì điện trở nối đất tiêu chuẩn: Rđ ≤ 0,5Ω ▪ Đối với thiết bị điện mạng có điện áp U< 1000V có trung tính cách điện thì điện trở nối đất thời điểm năm không 4Ω ▪ Riêng với thiết bị nhỏ mà công suất tổng máy phát điện 6.2 Tính tốn hệ thống nối đất: 6.2.1 Cách thực nối đất: Trước hết cần phải phân biệt nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo - Nối đất tự nhiên: sử dụng ống dẫn nước, cọc sắt, sàn sắt có sẵn đất Hay sử dụng kết cấu nhà cửa, cơng trình có nối đất, vỏ cáp đất làm điện cực nối đất Khi xây dựng vật nối đất cần phải sử dụng, tận dụng vật nối đất tự nhiên có sẵn Điện trở nối đất vật nối đất tự nhiên xác định cách đo chổ hay lấy theo sách tham khảo - Nối đất nhân tạo thường thực cọc thép tròn, thép góc, thép ống, thép dẹt dài -5m chơn sâu xuống đất cho đầu chúng cách mặt đất 0,5 - 0,8m ▪ Vật nối đất thép trịn, thép ống chơn sát mặt đất thì điện trở nối đất cột là: 𝑅𝑐 = 𝜌𝑡𝑡 4𝑙 𝑙𝑛 2𝜋𝑙 𝑑 - Trong đó: ▪ ρtt = ρ (Ω.m) điện trở suất tính tốn đất 37 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU ▪ d: đường kính ngồi cọc nối đất, dùng thép góc thì đường kính đẳng trị là: d = 0,95b (b: chiều rộng thép góc) ▪ Vật nối đất thép trịn, thép ống đượcđóng sâu xuống cho đầu chúng cách mặt đất khoảng Lúc điện trở nối đất cọc là: 𝑅𝑐 = 𝜌𝑡𝑡 2𝜋𝑙 (𝑙𝑛 2𝑙 𝑑 4𝑡+𝑙 4𝑡−𝑙 + 𝑙𝑛 ) - Trong ▪ t khoảng cách từ mặt đất đến điểm cọc ▪ Vật nối đất thép dẹt, thép trịn chơn nằm ngang đất thì điện trở nối đất - Trong : ▪ b: chiều rộng thép, dùng thép trịn thay b=2d ▪ d: đường kính ▪ Một điều cần ý xác định điện trở nối đất cần phải xét đến ảnh hưởng điện cực tản dịng điện vào đất Q trình tản dịng điện đất điện cực bị hạn chế q trình tản dịng điện cực từ điện cực lân cận, làm tăng số điện trở nối đất ảnh hưởng tính việc đưa vào công thức xác định điện trở nối đất hệ số gọi hệ số sử dụng Vì điện trở nối đất n cọc (đóng thẳng đứng) có xét đến hệ số sử dụng: - Trong đó: ▪ R1c: trị số điện trở nối đất cọc ▪ µc: hệ số sử dụng cọc ▪ Hệ số µc phụ thuộc vào số cọc n tỉ số a/l 38 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU - Trong đó: ▪ a: khoảng cách cọc chôn thẳng đứng ▪ l: chiều dài cọc ▪ Thông thường a/l =1,2,3 ▪ Tương tự điện trở nối đất ngang có tính đến hệ số sử dụng: - Trong đó: ▪ R’n: điện trở nối đất ngang chưa tính đến hệ số sử dụng ngang µn ▪ µn phụ thuộc vào n a/l ▪ Hệ số µn µc thườngcho sổ tay Rõ ràng µn hay µc ln ln nhỏ 6.2.2 Các bước tính tốn nối đất - B1: Xác định điện trở nối đất yêu cầu Rđ - B2: Xác định điện trở nối đất nhân tạo Nếu có sử dụng điện trở nối đất tự nhiên với trị số Rtn thì điện trở nối đất nhân tạo cần thiết là: B3: Xác định điện trở suất tính tốn đất: Ở cần ý cọc chơn thẳng đứng nối ngang có độ chơn sâu khác nên chúng có điện trở suất tính khác Cụ thể: Với cọc ρttc = Kmc.ρ Với nối ngang: ρttn = Kmn.ρ Trong đó: Kmc: hệ số mùa cọc 39 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU Kmn: hệ số mùa ngang B4: Theo địa hình thực tế mà bố trí hệ thống nối đất mà từ xác định gần số lượng cọc ban đầu chiều dài tổng nối ngang (nbđ ln) Ở cần lưu ý khoảng cách cọc không bé chiều dài cọc (a/l≥1) Cũng theo điều kiện yêu cầu thực tế mà chọn cách lắp đặt, kích thước, hình dạng vật nối đất từ xác định điện trở nối đất cọc (R1c) theo công thức biết B5: Xác định số lượng cọc cần dùng: - Trong đó: ▪ µc: hệ số sử dụng cọc phụ thuộc vào số lượng cọc ban đầu (nbđ) tỉ số a/l ▪ Rtn: điện trở suất nhân tạo yêu cầu tính đến điện trở nối đất tự nhiên (nếu có) ▪ Nếu khơng có sử dụng nối đất tự nhiên Rnt trị số nối đất tiêu chuẩn yêu cầu: Rnt= Rđ - B6: Xác định điện trở nối đất ngang nối đất cọc theo cơng thức biết có tính đến hệ số sử dụng ngang: - Trong đó: ▪ µn: hệ số sử dụng ngang phụ thuộc vào nbđ a/l ▪ ln: tổng chiều dài ngang nối cọc ta coi ngang - B7: Xác định trị số điện trở nối đất yêu cầu cọc có xét đến điện trở nối đất ngang: Chú ý có bất đẳng thức: Rd ≤Rtn≤Rc 40 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU B8: Xác định xác số cọc cần dùng: 6.3 Áp dụng tính tốn nối đất cho nhà biệt thự Theo tiêu chuẩn IEC thiết bị điện mạng điện hạ áp U < 1000V thì điện trở suất đất là: Rđ = Rnt ≤ 10Ω Xác định điện trở tính toán đất : Ở cần ý cọc chơn thẳng đứng nối ngang có độ chơn sâu khác nên chúng có điện trở suất tính khác Cụ thể sau: Với cọc: ρttc = Kmc.ρ = 2x100 = 200 Ω.m Với nối ngang: ρttn = Kmn.ρ = 3x100 = 300 Ω.m Trong đó: Kmc: hệ số mùa cọc Kmn: hệ số mùa ngang Dự định: Hệ thống nối đất, cho nhà dùng cọc thép trịn đường kính d = 20mm, dài l = 4m đóng cách 5,2m nối ngang nối cọc đặt độ sâu 0,5m Dự kiến mạch vòng nối đất là: 2.(5,2+14)= 38,4m Như chiều dài nối ngang là: Ln = 38,4m, tỉ số a/l = số lượng cọc ban đầu là: nbđ = 38,4/5 = 7,68 (cọc) ta làm tròn lấy thành cọc Điện trở nối đất cọc nối đất thẳng đứng theo cách lắp đặt R1C = 〖ρ 〗_ttc/(2π.l)(ln2l/d+ 1/2ln(4t+l)/(4t-l)) = 200/(2π.4)(ln2.4/0,02+ 1/2ln(4.2,5+4)/(4.2,5-4)) = 23,65 Ω Trong t khoảng cách từ mặt đất đến điểm cọc 41 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU l chiều dài cọc (m) d đường kính cọc Xác định số lượng cọc cần dùng: nsb = R_1c/(R_tn μ_c ) = 23,65/10.0,69 = 3,43 (cọc) ta lấy cọc Trong đó: µc: hệ số sử dụng cọc phụ thuộc vào số lượng cọc ban đầu (nbđ) tỉ số a/l Rtn: điện trở suất nhân tạo yêu cầu tính đến điện trở nối đất tự nhiên (nếu có) Xác định điện trở nối đất ngang nối đất cọc theo cơng thức biết có tính đến hệ số sử dụng ngang: Rn = ρ_ttn/(2π〖μ_n l〗_n ).(2π〖(l_n)〗^2)/bt = 300/(2π.0,58.38,4).ln (2.〖 (38,4)〗^2)/0,04.2,5 = 22,07 Ω Trong đó: µn: hệ số sử dụng ngang phụ thuộc vào nbđ a/l ln: tổng chiều dài ngang nối cọc ta coi ngang b: chiều rộng thép, dùng thép trịn thay b=2d d: đường kính t: khoảng cách từ mặt đất đến điểm cọc Xác định trị số điện trở nối đất yêu cầu cọc có xét đến điện trở nối đất ngang: Rc = (R_n R_tn)/(R_n-R_tn ) = 22,7.10/(22,7-10) = 17,87 Ω Xác định xác số cọc cần dùng: nc = R_1C/(R_C.〖μ'〗_c ) = 23,65/17,87.0,58 = 2,28 42 ... THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU Sơ đồ mặt 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN GV: PHẠM TRUNG HIẾU 11 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP... 1: Tổng quan thiết kế cung cấp điện Chương 2: Nội dung thiết kế cung cấp điện cho nhà tầng Chương 3: Vận hành an toàn hiệu thiết bị điện nhà Kính mong giúp đỡ thầy cô để Đồ án em hoàn thiện THIẾT... Chuông 60 0.8 Tiểu cảnh 10 0.8 Ổ cắm 300 0.8 0.85 Điều Hịa 15 00 0.8 0.8 0.7 Tổng cơng suất nhóm thiết bị : ΣPn=40*4+60 *1+ 1*75 +15 *3 +18 *1+ 100 *1+ 70 *1 +250 *1+ 60 *1+ 10 *1+ 300*7 +15 00 *1= 4448(W) Cơng suất