BÁO cáo bài tập lớn THIẾT kế CUNG cấp điện đề tài thiết kế cấp điện cho phân xưởng cơ khí

TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG 3

Yêu cầu và mục đích

Chọn độ rọi Eyc = 500Lx

Ta giả sử thông số cần thiết:

Phân xưởng 3 có chiều cao trần là H=7m

Hệ số phản xạ là:

Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra một phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật, đồng thời đáp ứng nhu cầu về tiện nghi và thẩm mỹ trong không gian thiết kế.

Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:

Hội chiếu sáng quốc tế đã tiến hành nghiên cứu các không gian phổ biến và đề xuất một thiết kế sơ bộ cho không gian tiêu chuẩn hình hộp Qua việc tính toán và thực nghiệm, hội đã xây dựng bảng tiêu chuẩn để tham khảo, nhằm tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng trong các không gian này.

Thiết kế sơ bộ chiếu sáng xác định phương pháp, số lượng và loại đèn cần thiết, đồng thời tính toán tổng quang thông cần cung cấp Việc chọn lựa đèn phải đáp ứng nhu cầu chất lượng và lưới bố trí hợp lý, thường là hình chữ nhật với chiều cao cố định Quá trình này bao gồm việc thực hiện nhiều phương án để so sánh và chọn lựa phương án tối ưu cho việc tính toán tiếp theo, trong đó yếu tố thẩm mỹ cũng được xem xét kỹ lưỡng.

Kiểm tra thiết kế là bước quan trọng, trong đó cần thực hiện tính toán để xác định độ rọi chính xác trên trần, tường và mặt phẳng làm việc Kết quả tính toán sẽ được sử dụng để đánh giá sự phù hợp với các tiêu chuẩn đã đặt ra về yêu cầu tiện nghi ánh sáng.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Trình tự thiết kế

1.2.1 Thiết kế sơ bộ đèn a, Xác định cấp chiếu sáng và bộ đèn

Dài a` m , rộng b0m, cao H=7 m Độ rọi EycP0 Lx

B2: Theo TCVN 7114:2000 độ rọi yêu cầu là EycP0 Lx đối với phân xưởng lắp ráp máy có cấp quan sát ở mức B-C

Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào các yếu tố:

- Phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồ Kioff

- Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu và chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trong phòng

- Tính kinh tế: hiệu suất phát quang

Dùng đèn Metal halide có : = 27000 Lm

B4: Sơ bộ bố trí đèn

-Tổ chức lưới hình chữ nhật trên trần

-Giá trị m,n,p sẽ quyết định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng

+ Số bộ đèn tối thiểu cho 1 không gian Nmin Chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần là h’=0,5 m

Ta có chỉ số treo đèn j = 0 ; chỉ số phòng = ×( + ) =2,85 m Để đảm bảo độ rọi đều trên mặt phẳng làm việc đối vs loại đèn C:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ×

Số bộ tối thiểu theo cạnh a:

Số bộ tối thiểu theo cạnh b:

Số lượng đèn tối thiểu của nhà xưởng là:

B6: Tính quang thông tổng cần cấp : ɸ tt

Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra số bộ đèn và lưới phân bố

- Tính quang thông tổng cần cấp: ɸtt =

, chọn δ dt = 1,3 là hệ số dự trữ d k l d k sd =0,2 đầu bài cho, theo k=2,85m  chọn k ld =0.595(hệ số lợi dụng quang thông) hiệu suất đèn η =0.58

-Số bộ đèn cần đặt:

N= ɸtt ɸbd = 3390321 27000 = 125,6 =>> chọn 128 bộ đèn

- Vì kích thước phân xưởng là hình chữ nhật 60x30 mà có 16x8 bộ đèn.Nên ta lấy theo phương a là 16 bộ và theo phương b là 8 bộ

Khoảng cách giữa hai bộ đèn được ký hiệu là n, trong khi q là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường Chiều rộng m là khoảng cách giữa hai bộ đèn theo chiều dài, và p là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều dài Với công thức n.8+n 0, ta chọn n=3,2 m, từ đó suy ra q=2,2 m.

1.3 Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng

Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng với n=2p, chúng ta lắp đặt một tủ chiếu sáng bao gồm một áp tô mát tổng 3 pha 4 cực và 8 áp tô mát nhánh một pha 2 cực Mỗi áp tô mát nhánh sẽ cấp điện cho một dãy 16 bộ bóng đèn, đảm bảo hệ thống chiếu sáng hoạt động hiệu quả.

 Chọn áp tô mát tổng :

Aptomat tổng được chọn theo 2 điều kiện : Điện áp định mức

Chọn aptomat 3 pha 4 cực C60N do hãng Merin Gernin sản xuất có các thông số kĩ thuật sau :

 Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng Cáp được chọn theo chiều điều kiện phát nóng cho phép :

Icp là dòng điện cho phép với từng loại dây Khc Hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 1

Chọn cáp 4D2,5 cách điện PVC của LÉN có Icp = 41(A).

Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptomat:

 Chọn aptomat nhánh: Điện áp định mức:

Công suất chiếu sáng cho 1 dãy đèn Pcsd = 16.160

Vậy chọn 8 aptomat loại C60L loại 1 pha 2 cực do hãng Merin Gerin sản xuất với các thông số sau :

 Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đén bóng đèn : Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép :

Chọn loại cáp đòng 2 lõi tiết diện 2.1,5(mm2) có Icp = 26(A) do LENS chế tạo.

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY

Phụ tải tính toán là phụ tải giả định lâu dài không thay đổi, tương đương với tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hủy hoại cách điện Điều này có nghĩa là phụ tải tính toán làm nóng các thiết bị điện đến nhiệt độ tương tự như tải thực tế, do đó, việc chọn thiết bị dựa trên phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.

Phụ tải tính toán đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện, bao gồm máy biến áp, dây dẫn, và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ.

Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp là những yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Do đó, xác định phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất cần thiết Việc xác định phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện và gây ra nguy cơ cháy nổ, trong khi nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế sẽ dẫn đến lãng phí tài nguyên.

Do tính chất quan trọng của phụ tải điện, nhiều nghiên cứu và phương pháp tính toán đã được phát triển Tuy nhiên, do phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Các phương pháp đơn giản thường thiếu độ chính xác, trong khi các phương pháp nâng cao lại phức tạp hơn.

,kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương tính lại phức tạp.

Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kệ hệ thống cung cấp điện:

-Phương pháp theo hệ số yêu cầu

-Phương pháp tính theo công suất trung bình

Phương pháp tính toán công suất tiêu hao điện năng cho mỗi đơn vị sản phẩm và công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất là rất quan trọng Tùy thuộc vào quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình, việc lựa chọn phương pháp tính toán phụ tải điện phù hợp sẽ được thực hiện trong giai đoạn thiết kế hoặc thi công kỹ thuật.

Tờn thiết bị Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Máy 7 Máy 8

- Vì số lượng thiết bị là n ! n 1 = 13, P = 133,8 (kW) và P 1 = 104,5 kW

-> Tra bảng ta có n hq * = 0,87

Vậy công suất tính toán của phân xưởng là:

2.3 Tính toán phụ tải của toàn nhà máy

* Công suất chiếu sáng: lấy P 0 W/m 2 (dùng đèn sợi đốt) P cs1 = P 0 F 1 = 15.18.30 8100(W)

*Công suất tính toán động lực:

*Công suất tính toán tương đương của phân xưởng:

*Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:

Q tt2 = P tt2 tan = 32,1.0,8 = 25,68 (kVAr) Q tt4 P tt4 tan = 39.1,17 = 45,63 (kVAr) Q tt5 = P tt5 tan 73,05.0,85 = 62,09 (kVAr) Q tt6 = P tt6 tan 41,85.0,8 = 33,48 (kVAr) *Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:

Kđt = 0,8 đối vs nhà máy có số phân xưởng từ 5-10

SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA MẠNG ĐIỆN

3.1 Nhánh và dạng kín Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau

Sơ đồ hình tia có chiều dài dây lớn và cho phép các phụ tải hoạt động độc lập Khi xảy ra sự cố trên một đường dây, chỉ có phụ tải tại vị trí đó bị mất điện, trong khi các phụ tải khác vẫn hoạt động bình thường Sự phân phối điện trong sơ đồ tia nhờ vào việc sử dụng nhiều dây dẫn.

Sơ đồ phân nhánh có tổng chiều dài đường dây ngắn hơn so với sơ đồ hình tia, với tiết diện đường dây trục chính thường lớn hơn Tuy nhiên, các phụ tải trong hệ thống này phụ thuộc lẫn nhau, vì khi xảy ra sự cố ở đoạn đường dây phía trước, toàn bộ phụ tải phía sau sẽ bị mất điện.

Sơ đồ dạng kín giúp duy trì nguồn điện cho các phụ tải vận hành liên tục, ngay cả khi có sự cố xảy ra ở bất kỳ đoạn đường dây nào Điều này đảm bảo rằng không có đường dây nào bị mất điện Tuy nhiên, tiết diện của đoạn đường dây đầu nguồn thường lớn, vì khi sự cố xảy ra gần nguồn, các đoạn dây khác phải gánh toàn bộ phụ tải.

3.2 Các phương án đi dây Đây là các sơ đồ có thể áp dụng

Chọn 2 trong 5 phương án trên

Cách 1: sơ đồ hình tia

Cách 2: sơ đồ phân nhánh

Dựa vào khoảng cách trong nhà máy và yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải, phương án đi dây thứ nhất được chọn Phương án này không chỉ đảm bảo tính kinh tế do các xưởng hoạt động độc lập mà còn giúp tránh tình trạng quá tải trên các đường dây.

LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

Trong điều kiện vận hành các khí cụ, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ:

Chế độ làm việc lâu dài: Các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức

Chế độ quá tải xảy ra khi dòng điện qua các thiết bị điện vượt quá mức bình thường Tuy nhiên, thiết bị vẫn có thể hoạt động đáng tin cậy nếu giá trị và thời gian của điện áp hoặc dòng điện tăng cao không vượt quá giới hạn cho phép.

Chế độ ngắt mạch là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của các thiết bị điện Khi lựa chọn thiết bị, cần xem xét điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Đối với máy cắt điện, việc chọn lựa còn phải dựa trên khả năng cắt của thiết bị để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Việc xác định vị trí trạm biến áp trong xí nghiệp cần được thực hiện thông qua việc so sánh kinh tế - kỹ thuật Để tiến hành so sánh này, cần phải có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về phương án cung cấp điện nội bộ cho xí nghiệp Tất cả các phương án phải được phê duyệt trước khi tiến hành.

Để tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật và lựa chọn vị trí cũng như số lượng trạm biến áp trong xí nghiệp, vui lòng tải tài liệu TIEU LUAN MOI qua email skknchat@gmail.com.

* Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:

- An toàn và liên tục cấp điện.

- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đi tới.

- Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng.

- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.

- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩn cấp,

- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏ nhất.

4.1.2 Chọn số lượng, dung lượng MBA:

Giả thiết rằng nhà máy có 73% phụ tải loại I và II, chúng ta có thể lựa chọn phương án cấp điện bằng cách sử dụng trạm có 2 MBA hoạt động song song.

Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:

=> đ của 2 MBA cần chọn là 560 KVA

Tra bảng phụ lục 6.2.Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dấy do VN sản xuất ta chọn được:

Để đảm bảo không bị mất điện trong thời gian dài, việc sử dụng hệ thống ATS kết hợp với nguồn dự phòng là cần thiết Hệ thống ATS sẽ tự động kiểm tra tín hiệu điện áp và khởi động, đóng nguồn điện dự phòng khi nguồn điện chính gặp sự cố.

Giả sử nhà máy hoạt động với 73% phụ tải loại I và II, trong trường hợp nguồn điện chính gặp sự cố, chúng ta cần đảm bảo cung cấp điện cho một lượng phụ tải có công suất nhất định.

=>Chọn máy phát điện dự phòng là máy DENYO xuất xứ Nhật Bản

Model DCA-500SPK Động cơ Komatsu SA6D170-B

Vòng tua (vòng / phút) 1500 Đầu phát Denyo

Công suất liên tục (kVA) 450

Công suất dự phòng (kVA) 495 Điện áp (V) 380 Độ ồn cách 7m (dB) 68 (~Siêu thị)

Tiêu hao nhiên liệu 75% tải (L/h) 69.5

4.2 Chọn tiết diện dây dẫn

Căn cứ vào vị trí các phân xưởng và trạm biến áp trên mặt bằng ta sẽ có 2 phương án đi dây:

Có hai phương án cấp điện cho các phân xưởng: Phương án 1 là cấp điện trực tiếp từ tủ phân phối (TPP) cho các phân xưởng gần TPP Phương án 2 là cấp điện cho các phân xưởng xa TPP thông qua các phân xưởng gần TPP hơn.

Trong đồ án này chúng em chọn phương án 1 để tính toán bởi:

+ Các phân xưởng được cấp điện trực tiếp nên khi 1 phân xưởng bị sự cố cũng không ảnh hưởng đến các phân xưởng khác.

+ Sơ đồ cung cấp điện đơn giản, dễ dàng cho việc thi công.

4.2.1Chọn cáp từ Tủ Phân Phối tới các phân xưởng:

Chọn cáp dưới đất cho hợp mỹ quan.

Chọn: K = 1 Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là 25 0 C

K 2 =1 (Số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) ( theo bảng 10 sách Lưới điện và hệ thống điện)

Ta chọn dây dẫn theo dòng cho I cp : phép

Nhà máy xí nghiệp sử dụng mạng điện 10 KV/0,4KV

0 L P d ( kW ) cosφ I lv ( A) I cp ( A) Dường

( / Km (km) kính xưởng ) (mm)

4.2.2.Chọn cáp từ MBA đến TPP:

Ta chọn khoảng cách từ máy biến áp đến tủ phân phối chính khoảng 5m.

Ta chọn cáp 3 pha 3 lõi gồm 3 sợi cáp, cáp ruột đồng cách điện PVC do

LENS chế tạo loại 3G300 có tiết diện dây là F00 mm 2

0 3 b Chọn máy cắt phụ tải:

- Máy cắt điện là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp cao để đóng, cắt dòng điện

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch.

Máy cắt phụ tải là thiết bị đóng cắt đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn so với máy cắt Thiết bị này bao gồm một bộ phận đóng cắt được điều khiển bằng tay và cầu chì, trong đó cầu chì có chức năng cắt dòng khi xảy ra sự cố ngắn mạch.

Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

STT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức (KW) U dmMCD U dmMCD U dmmang

2 Dòng điện định mức(A) I dmMCD I dmMCD I lv max

3 Dòng điện ổn định lực điện I max I max I xk động(kA)

4 Dòng điện ổn định nhiệt I odn I I T gt odn n T nhdm

Chọn: U dmMCPT U dmmang 10KV  U dmMCPT 15KV

+ Dòng điện ổn định lực điện động:

Giả sử chọn dây AC-120 nối từ máy cắt đến hệ thống :

+ Chọn dòng điện ổn định lực điện I max = 3,5 (KA) động

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com b Chọn Attomat cho các phân xưởng:

- Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

Aptomat vượt trội hơn cầu chì nhờ vào tính năng làm việc chắc chắn, tin cậy và an toàn, có khả năng đóng cắt đồng thời 3 pha cùng với mức độ tự động hóa cao Mặc dù có giá thành cao hơn, nhưng aptomat ngày càng được ưa chuộng trong hệ thống điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ và cả trong lưới điện sinh hoạt.

- Aptomat được chế tạo với điện áp khác nhau: 400V; 500V; 600V Người ta cũng chế tạo aptomat 1 pha, 2 pha, 3 pha với số lượng các cực khác nhau.

- Cách chọn Aptomat cho tải như sau:

Thứ tự Đại lượng chọn và Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra kiểm tra

1 Điện áp định mức (KV) U dmA U dmA U dmmang

2 Dòng điện định I dmA I dmA I lv max mức(A)

Vì không biết rõ số lượng máy trong một phân xưởng nên ta coi

+ Đối với phân xưởng P tt = 31,5 Kw

I dm = 100 (A) và có U dmatm = 0,6 kV > U dm = 0,4 (kV) Chọn Aptomat có I dm = 100 (A)

+ Đối với phân xưởng 2: P tt = 53,7 Kw

I dm = 110(A) và có U dmatm = 0,6 kV > U dm = 0,4 (kV) Chọn Aptomat có I dm = 110 (A)

+ Đối với phân xưởng 3: P tt = 73,08kW

Chọn aptomat loại có I dm 0A và có U dmatm = 0,6 kv > U dm = 0,4kv

+ Đối với phân xưởng 4: = 54 KW

Chọn aptomat có I dm = 150A và có U dmatm = 0,6kv > U dm =0,4kv

Chọn aptomat loại I dm = 150A và có U dmatm =0,6kv> U dm = 0,4kv

+ Đối với phân xưởng 6: P tt 41,85Kw

Chọn aptomat loại I dm = 100A và có U dmatm = 0,6kv> U dm 0,4kv +

Chọn loại Aptomat ACB Metasol 3 pha loại AS-20E3-20H có I dm 850A. c Chọn thanh cái cho máy biến áp:

- Thanh dẫn có thể bằng đồng, nhôm hay sắt tùy theo cường độ cũng như môi trường làm việc sao cho thích hợp.

- Các điều kiện phát nóng và ổn định động:

Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép 1

Khả năng ổn định động (kg/m 2 ) ≥ Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) ≥ √

- Giả sử mật độ dòng điện là j = 1,8 (A/mm 2 )

Dòng điện lớn nhất qua thanh cái là dòng định mức của MBA:

Tiết diện thanh cái tính theo công thức:

Tra bảng phụ lục 7 sách cung cấp điện ta chọn thanh cái bằng đồng kích thước

120x10mm 2 có khối lượng 10, 65 kg/m 2 mỗi pha 1 thanh.

- Tính toán dòng điện ngắn mạch để kiểm tra tính ổn định động và ổn định nhiệt Tổng trở:

Trị số dòng điện xung kích: Ixk =√2.1,8 IN = 39 (KA) Đặt 3 thanh cái cách nhau a cm, mỗi thanh đặt trên 3 sứ cách nhau l = 70 cm.

Lực điện động : F tt = 1,76.10 -2 70 39 2 = 125 (kg)

Mô men chống uốn của thanh đồng M120x10mm 2 đặt đứng:

- Kiểm tra thanh cái ghi trong bảng sau:

Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả

Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép 1 2 ≥

↔ 1.1.2650 ≥ 1837 Khả năng ổn định động (kg/m 2 ) = 1400 ≥ = 455

Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) = 120.10 = 1200

Vậy dùng thanh đồng M120x10 (mm 2 ) là thỏa mãn.

KIỂM TRA CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN

5.1 Kiểm tra điều kiện sụt áp ∆ ở điều kiện làm việc bình thường

Để tính toán sụt áp, chúng ta chỉ cần tập trung vào phân xưởng có khoảng cách xa nhất và công suất lớn nhất, tức là phân xưởng 5, nơi có ∆U cao nhất Các phân xưởng khác sẽ được tính toán theo cách tương tự.

- Theo như trên hình vẽ ta xác định được khoảng cách từ tủ phân phối đến phân xưởng ≈ 250m.

Với P tt 6 P dm Q tt Q dm

Ptt5 = 73,05 (KW), Qtt5 = 62,05 (KVAR) ( với r 0

U dm trong bảng tính chọn tiết diện : 0 = 0,13, 0 = 0,25 - dây AC-240)

- Do ta chọn cách phân phối điện theo phương án 1 nên ta có tổng tổn thất công suất tác dụng bao gồm:

+ Tổn thất công suất trên các đoạn đường dây

+ Tổn thất công suất trên MBA

Tổn thất công suất trên các đoạn đường dây gây ra: ∑ = ∑ ∆

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT

6.1 Tác dụng của việc nối đất và an toàn khi nối đất

Nối đất có ba chức năng chính: nối đất làm việc, nối đất chống sét và nối đất an toàn Hệ thống nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất, với dây nối đất được sử dụng để kết nối các bộ phận cần nối đất với các điện cực.

Trong nối đất bảo vệ thì điện áp trên vỏ thiết bị so với đất

I d - dòng điện ngắn mạch 1 pha nối đất R d - điện trở nối đất

Khi người chạm vào vỏ thiết bị có điện áp dòng điện chạy qua người xác định :

Vì điện trở của người được coi như mắc song song với điện trở nối đất

Khi thực hiện nối đất sao cho : R R thì I d

I ng có thể coi I I ' ng d d

Khi thực hiện nối đất đúng cách và đảm bảo điện trở nối đất đủ nhỏ, dòng điện chạy qua người sẽ được giảm thiểu, từ đó giảm nguy cơ gây nguy hiểm đến tính mạng.

Khi có trang bị nối đất dòng điện ngắn mạch theo dây dẫn nối xuống đất các điện cực và chạy tản vào đất.

Tại vị trí đặt điện cực, điện thế đạt giá trị lớn nhất, và nó sẽ giảm dần khi di chuyển xa khỏi điện cực Ở khoảng cách khoảng 15 đến 20 mét, điện thế sẽ trở về mức bằng không.

Nếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối đất thì điện trở nối đất được tính :

Trong đó : U d - điện áp của trang bị nối đất với đất

Nếu tay người hoặc 1 bộ phận nào đấy của cơ thể chạm vào thiết bị thì điện áp tiếp xúc U tx như sau :

Trong đó : d - điện thế lớn nhất tại vị trí điện cực nối đất

- điện thế trên mặt đất tại chân người đứng Điện áp bước được xác định :

Điện áp tiếp xúc và điện áp bước cần phải nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo an toàn Để đạt được điều này, việc bố trí hệ thống nối đất là cần thiết nhằm tạo ra sự cân bằng điện thế và giúp tản nhanh dòng điện vào đất.

6.1.2 Cách thực hiện nối đất

Nối đất có 2 loại : Nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo

Nối đất tự nhiên là quá trình sử dụng các ống dẫn nước hoặc ống kim loại được chôn trong đất, loại trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy Việc này đảm bảo an toàn cho các kết cấu công trình như nhà xưởng thông qua việc thiết lập hệ thống nối đất hiệu quả.

Nối đất nhân tạo thường sử dụng các vật liệu như cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc Các cấu kiện này thường có chiều dài từ 2 đến 3 mét và được chôn sâu xuống đất, với đầu trên cách mặt đất khoảng 0,5 đến 0,7 mét.

6.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên

Mạng tính gần đúng Đối với đường ống dẫn nước bằng kim loại , điện trở khuếch tán dược tính gần đúng như bảng sau :

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com là điện áp ở vị trí chạm vào cơ thể người với chân người được xác định

Bảng 1: Điện trở khuếch tán của các ống dẫn bằng kim loại chon sâu dưới đất 200

.cm ( điện trở suất của đất 3.10 4 cm ) Độ dài Đường kính ống dây(inch) ống chôn sâu 1 inch = 2,54 cm dưới đất

Như vậy chúng ta đã biết điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn 100kVA la

Bảng 2: Điện trở khuếch tán của các điện trở bằng kim loại chôn sau dưới đất

70 cm ( điện trở suất 3.10 4 cm ) Độ dài phần cáp chôn Tiết diện cáp mm 2 sâu dưới đất (m)

Các điện trở khuếch tán trong bảng 1 và 2 khi tính toán phải nhân với hệ số k.

Trong một rãnh chôn nhiều cáp, điện trở khuếch tán của tất cả các vỏ cáp cần phải xem xét ảnh hưởng của màng che Công thức xác định điện trở này là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống cáp.

R 1c - điện trở khuếch tán của 1 cáp n - số cáp chôn trong cùng 1 rãnh Điện trở nối đất tự nhiên được xác định theo công thức :

R tn tn tn tn tn R 1 R 2 R 3 R n

Trong đó : R 1 2 ,… , n là điện trở khuếch tán của các vỏ cấp hoặc

, t t t ống nước đặt riêng lẻ.

6.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo

Nếu R tn R thì điện trở nối đất nhân tạo được tính theo công thức :

R – điện trở nối đất cho phép lớn nhất của trang bị nối đất

- điện trở nối đất tự nhiên Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc chôn thẳng đứng và nằm ngang được xác định theo công thức :

R : điện trở khuếch tán của hệ thống thanh chôn nằm ngang ng

R d : điện trở khuếch tán của hệ thống thanh chôn thẳng đứng.

Thì điện trở khuếch tán được tính theo công thức sau :

0: điện trở suất của đất ( cm ) l : chiều dài cọc (cm) d : đường kính ngoài của coc (cm) t : đọ chôn sâu từ mặt đất đến điểm giữa của cọc (cm) Đối với thép góc đường kính đẳng trị được xác định theo công thức :

Trong bài viết này, chúng ta sẽ đề cập đến các thông số quan trọng của thanh thép, bao gồm bề rộng của thanh thép dẹt (cm), đường kính của thanh thép tròn (cm), và độ chôn sâu tính từ mặt đất tới giữa tiết diện ngang của thanh (cm) Những thông số này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất và ứng dụng của các loại thanh thép trong xây dựng và công nghiệp.

- điện trở khuếch tán của 1 thanh thép tròn

Khi xác định nối đất cho toàn bộ mạch vòng, cần chú ý đến ảnh hưởng của các màng che giữa các cọc của thanh thép dẹt, vì điện trở khuếch tán của nó có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của hệ thống.

Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng hệ số sử dụng của cọc đứng ngang Điện trở khuếch tán của n cọc, với sự xem xét ảnh hưởng của màng che, được tính theo công thức cụ thể.

R td là điện trở của một cọc hoặc điện cực thẳng đứng, trong khi d là hệ số sử dụng của các điện cực chọn thẳng đứng Điện trở khuếch tán của các thanh nằm ngang nối giữa các điện cực đóng thẳng đứng cần được xem xét với ảnh hưởng của màng che.

Điện trở khuếch tán của thanh nối chưa xem xét đến ảnh hưởng của màng che, trong khi hệ số sử dụng của thanh nằm ngang d và t được tra cứu trong giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng trong công nghiệp.

6.3 Áp dụng tính toán thực tế với bài của chúng em:

- Ta có bảng điện trở suất của đất như sau :

Loại đất ( cm.10 4 ) Trị số gần đúng

Than bùn 0,2 0,20 Đất sét 0,08-0,7 0,40 Đất vườn 0,4 0,40

Nước song , ao, hồ 0,1-0,8 0,50 Đất sét thành từng vỉa lớn 0,7 0,70 Đất pha sét 0,4-1,5 1,00 Đất pha sét khoang 50% sét 1,0 1,00 Đất đen 0,096-5,3 2,00 Đất pha cát 1,5-4 3,00

Cát 4,0-10 7,00 Đất vôi , đá vôi, các hạt lấn đá vụn, sỏi 10-20 10-20 Đá , đá vụn 20-40 20-40

- Như đã biết điện trở nối tiếp cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn

Để tiết kiệm chi phí, hệ thống móng nhà xưởng và hệ thống ống nước được sử dụng làm nối đất tự nhiên Điện trở nối đất đo được là R tn 27,6, với điện trở suất của đất là 3.10^4 (đất pha cát) Trong điều kiện độ ẩm trung bình, hệ số điều chỉnh của cọc nối đất cũng được xem xét.

K coc =2,0 và đối với thanh nối K =3, tra bảng sau với loại nối đất an toàn làm việc ng

Loại nối đất Hình thức nối đất Độ sâu đặt bộ Hệ số thay đổi Ghi chú phận nối đất điện trở suất K (m)

Chống sét Than đặt nằm 0,5 1,4-1,8 Trị số nhỏ ngang 0,8-1,0 1,25-1,45 ứng với loại

( nối đất bề mặt) đất khô, lớn ứng với loại

Cọc đóng thẳng 0,8 1,3-1,4 đứng đất ẩm.

An toàn làm Điện cực chon 0,5 4,5-6,5 việc nằm ngang 0,8 1,6-3

Như trên Điện cực chon 0,8 1,4-2 thẳng đứng

- Trước hết ta xác định điện trở nối đất nhân tạo :

Chọn cọc nối đất bằng thép tròn dài l=2,5 mét , đường kính d = 5,6cm , đóng cọc sâu cách mặt đất h=0,8 mét,

Chiều sâu trung bình của cọc h tb h l

2 2 Điện trở tiếp xúc của cọc này có giá trị :

R coc K coc 0 (ln 2l 1 ln 4h tb l )

Sơ bộ chọn số lượng cọc :

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com n

Số cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi ( giả sử trạm biến áp có kích thước là a=7m, b=8m )

Khoảng cách trung bình giữa các cọc là : l L 30

Tra bảng ứng với tỉ lệ l a

0,75 0,3 và số lượng cọc là 40 cọc l 2,5

Ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc nối đất ( theo phương pháp nội suy tuyến tính tra bảng ứng với chu vi là 30 ) : l / l n n ngang a coc

Chọn thanh nối đất bằng thép có kích thước b.c.8 cm Điện trở tiếp xúc của thanh nối ngang :

2 L ln b 2.3,14.3000 8.80 h Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng ngang là :

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ngang ' R ngang 48,9

0,198 247( ) ngang Điện trở cần thiết của hệ thống nối đất có tính đến điện trở của thanh nối :

Số lượng cọc chính thức là : n ct

TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG BÙ

Yêu cầu:Tính toán dung lượng bù để hệ số công suất nâng lên giá trị cosφ 1 =0,73 lên cosφ 2 = 0,95

- Hệ số cos φ trước khi bù là cosφ 1 = 0,73 dự định nâng lên cosφ 2 = 0,95

- Dung lượng công suất phản kháng cần bù toàn nhà máy

P ∑ là tổng P tác dụng trong nhà máy tgφ 1 : trước khi bù và tgφ: sau khi bù cos 1 0,73 tg 1 0,936 cos 2 0,95 tg 2 0,329

Vậy chọn thiết bị bù là tụ bù

Tính toán bù công suất cho phân xưởng Phân xưởng 1:

(Kvar) Tương tự phân xưởng khác ta có

Phân xưởn g cos 1 cos 2 P Kw Q b KVAr tg 1 Loại tụ bù

DỰ KIẾN CÔNG TRÌNH ĐIỆN

Loại thiết bị Số Hãng sản xuất Giá thành lượng (VNĐ)

Máy biến áp 2 Cty TBĐ Đông Anh 2x 230.000.000

Máy phát điện 1 DENYO DCA_1100SPM xuất 320.000.000 xứ từ Nhật Bản

Máy cắt 1 AS-40E3-40H hãng ABC 108.350.000

Metasol Attomat tổng 1 ACB Metasol 3 pha loại AS- 53.450.000

20E3-20H Attomat PX 1 1 Aptomat loại 3 pha ABN 803 7.480.000

C Attomat PX 2 1 Aptomat loại 3 pha ABN 803 7.480.000

Cáp, dây dẫn, ……… Dây, cáp điện Trần Phú 103.000.000 thanh cái, cọc nối đất…

Tổng dự toán công trình 1.672.070.000

Tiêu đề	Thiết Kế Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí
Tác giả	Nguyễn Quốc Đạt
Người hướng dẫn	Ninh Văn Nam
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	báo cáo
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	837 KB