MỤC LỤC PHẦN I THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 1 1 CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 3 1 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHỤ TẢI CẦN THIẾT KẾ 4 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 6 2 1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 6 2 1 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 6 2 1 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG ĐƯỢC SỬ DỤNG 6 2 1 3 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 7 2 2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN CHO CÁC TỦ ĐIỆN 9 2 2 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN TẦNG HẦM (.
MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN……………………………… CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN .3 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHỤ TẢI CẦN THIẾT KẾ CHƯƠNG II: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 2.1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 2.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG ĐƯỢC SỬ DỤNG 2.1.3 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 2.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN CHO CÁC TỦ ĐIỆN 2.2.1 TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN TẦNG HẦM (diện tích 693m2) 10 2.2.2 TÍNH TỐN TỦ ĐIỆN TẦNG (2 -18 VÀ TẦNG TUM THANG) 12 2.2.3 TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN CĂN HỘ C1 (diện tích 118,5m 2) 13 2.2.4 TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN BƠM VÀ THANG MÁY 17 2.2.5 TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN SỰ CỐ VÀ TỦ ĐIỆN TỔNG .19 2.3 PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 20 CHƯƠNG III: CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ, CÁP VÀ DÂY DẪN 21 3.1 LỰA CHỌN APTOMAT 21 3.2 LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ CÁP 29 3.2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỌN DÂY VÀ CÁP.29 3.2.2 TÍNH CHỌN DÂY VÀ CÁP ĐIỆN 31 3.3 LỰA CHỌN THANH CÁI .33 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI 36 4.1 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT VÀ SỐ LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP 36 4.1.1 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP .37 4.1.2 SO SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP 37 4.2 LỰA CHỌN CÁP TRUNG ÁP VÀ TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRUNG ÁP 40 4.2.1 LỰA CHỌN CÁP TRUNG ÁP 40 4.2.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRUNG ÁP 40 4.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CAO VÀ HẠ ÁP 41 4.3.1 LỰA CHỌN MÁY CẮT PHỤ TẢI 41 4.3.2 LỰA CHỌN VAN CHỐNG SÉT .43 CHƯƠNG V: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT 44 5.1 HỆ THỐNG CHỐNG SÉT .44 5.1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 44 5.1.2 NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH SÉT .44 5.1.3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH SÉT HIỆU QUẢ .45 5.1.4 LỰA CHỌN KIM THU SÉT .46 5.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 47 5.2.1 GIỚI THIỆU KIM THU SÉT TIÊN ĐẠO BĂNG SÁNG CHẾ HELITACNRS……………………………………………………………………………… 47 5.2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO TÒA NHÀ 49 PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho phụ tải tiêu thụ luôn đủ điện với chất lượng phạm vi cho phép Một phương án cung cấp điện xem hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau: Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao Chi phí vận hành hàng năm thấp Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Thuận tiện cho vận hành sửa chữa v.v… Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu đảm bảo độ lệch dao động điện áp bé nằm phạm vi giá trị cho phép so với định mức Những yêu cầu thường mâu thuẫn nên người thiết kế phải biết cân nhắc kết hợp hài hòa tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra, thiết kế cung cấp điện phải ý đến yêu cầu khác như: có điều kiện thuận lợi có yêu cầu phát triển phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng v.v… Hiện thiết kế người ta thường dùng phương án so sánh kinh tế - kỹ thuật phương án Cụ thể sau: người thiết kế vạch tất phương án có tiến hành so sánh phương án phương diện kỹ thuật để loại trừ phương án không thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật Kế ta tiến hành tính tốn kinh tế - kỹ thuật so sánh Nếu gặp trường hợp các phương án có chi phí xấp xỉ (hoặc sai khác lượng nằm giới hạn cho phép sai số phương pháp tính) xem phương án giống kinh tế Lúc đó, để có phương án hợp lý ta cần xem thêm số tiêu kinh tế - kỹ thuật khác như: vốn đầu tư, tổn thất điện năng, khối lượng kim loại màu, khả thuận tiện vận hành, sửa chữa phát triển mạng điện v.v… Sau số bước để thực thiết kế kỹ thuật phương án cung cấp điện: Xác định phụ tải tính tốn Xác định phương án nguồn điện 3 Xác định cấu trúc mạng Chọn thiết bị Tính tốn chống sét, nối đất chống sét nối đất an toàn cho người vận hành thiết bị Tính tốn tiêu kinh tế - kỹ thuật cụ thể mạng lưới điện thiết kế (các tổn thất, hệ số cosφ, dung lượng bù v.v…) Tiếp theo bước thiết kế kỹ thuật bước thiết kế thi công gồm vẽ lắp đặt, nguyên liệu cần thiết v.v… sơ đồ tổ chức thực công việc lắp đặt thiết bị điện Cuối công tác kiểm tra điều chỉnh thử nghiệm trang thiết bị, đưa vào vận hành thử bàn giao Khi thiết kế kỹ thuật đảm bảo tiêu chuẩn hành như: 11–TCN–18-2006: Quy phạm trang bị điện – Phần I: Quy định chung TCXD -16-86: Tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo cơng trình dân dụng TCXD 27:1991: Đặt thiết bị nhà cơng trình cơng cộng – Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 394: 2007: Tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt trang thiết bị điện công trình xây dựng – phần an tồn điện TCXD 25:1991: Đặt đường dây điện nhà cơng trình xây dựng TCXDVN 46:2007: Chống sét cho cơng trình xây dựng – hướng dẫn thiết kế kiểm tra bảo trì hệ thống 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHỤ TẢI CẦN THIẾT KẾ Thiết kế hệ thống cung cấp điện tòa nhà hỗn hợp 18 tầng, xây dựng khu đất có diện tích 693m2 bao gồm tầng hầm, tầng dịch vụ 17 tầng hộ Chức tầng: + Tầng hầm ( 693m2) bao gồm: phòng đặt bơm nước sinh hoạt 20,5 m 2; phòng đặt máy phát điện 20,5m 2; khu để xe hộp kỹ thuật điện thông lên tầng + Tầng (674m2) bao gồm: phòng bảo vệ, sảnh chung cư, khu dịch vụ, phòng sinh hoạt cộng đồng khu vệ sinh + Tầng 2, 3, (642m2): gồm hộ loại C1, C2, C3, C4 C7 + Tầng 5, 6, (571m2): gồm hộ loại C3, C4, C7 hộ C9 + Tầng 8- 18(529m2): gồm hộ loại C5, C6, C8 hộ C10 + Tầng Tum thang (99m2): gồm phòng đặt bồn nước kho Bảng thống kê chi tiết diện tích hộ Bảng thống kê số hộ CHƯƠNG II: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 2.1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG Trong khơng gian nội thất nào, ngồi chiếu sáng tự nhiên phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo Thiết kế sáng cho nhà công trình xây dựng phải đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngồi cịn phải quan tâm đến mầu sắc ánh sáng, lựa chọn chao chụp đèn, bố trí ánh sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật phải đảm bảo mỹ quan Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: - Khơng lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh căng thẳng, thị giác xác - Khơng lóa phản xạ: Ở số vật cơng tác có tia phản xạ mạnh trực tiếp Do bố trí đèn cần ý tránh - Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đích quan sát từ vị trí sang vị trí khác mắt người khơng phải điều tiết q nhiều, gây mỏi mắt 2.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG ĐƯỢC SỬ DỤNG A, Phương pháp hệ số sử dụng: Thơng số tịa nhà: Chiều dài: a (m) Chiều rộng: b (m) Chiều cao: H (m) Diện tích: S (m) (Tra thơng số phản xạ lấy theo giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng – chiếu sáng tiện nghi hiệu lượng Tác giả Lê Văn Doanh) Hệ số phản xạ trần tr Hệ số phản xạ tường tg Hệ số phản xạ sàn s Chọn độ rọi: E (lux) tiêu chuẩn tra bảng 3.1(trang 126): Yêu cầu độ rọi tối thiểu chiếu sáng nhà (sách Kỹ thuật chiếu sáng – chiếu sáng tiện nghi hiệu lượng Tác giả Lê Văn Doanh) theo tiêu chuẩn TCXDVN 7114: 2002 Chọn bóng đèn: Phân bố đèn: - cách trần h’ (m); bề mặt làm việc 0,8 (m) - chiều cao treo đèn so với mặt bàn làm việc: htt - số địa điểm: K = Chọn hệ số bù quang thông: d Tỷ số treo: j = tra bảng hệ số sử dụng ksd đèn: ksd (PL 35-tr 212: sách giáo trình cung cấp điện) Quang thông tổng: (lm) Xác định số đèn: Nboden = (bộ) (dựa mặt kiến trúc chọn số đèn) (Sử dụng cho khu vực chiếu sáng có yêu cầu khắt khe độ rọi cao xác.) B, Phương pháp dùng cơng suất đặt: Cơng thức: Pcs = P0csxS Trong đó: Pcs cơng suất chiếu sáng phịng (W) P0cs cơng suất chiếu sáng 1msàn (W/m) S diện tích phịng (m) (Sử dụng cho khu vực chiếu sáng có yêu cầu không khắt khe độ rọi cao xác.) 2.1.3 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG Ta sử dụng phương pháp cơng suất đặt để tính tốn chiếu sáng A, Tầng hầm (diện tích 693m2) Suất phụ tải 1m2 sàn (w/m2): Po =5w/m2 Dự định dùng đèn huỳnh quang cosφ = 0.8 Đèn bố trí cụ thể mặt gồm 63 bóng Ta có bảng tính toán sau: Tủ điện T.0 B0 B0 B0 Khu vực Diện tích (m2) Khu để xe Loại đèn Sơ bóng Huỳnh quang 40w 55 Cơng suất (w) 2200 P kỹ thuật điện 20.5 Huỳnh quang 40w 160 P đặt bơm nước 20.5 Huỳnh quang 40w 160 B, Tầng (diện tích 674m2) Tầng nơi đặt khu dịch vụ, phòng bảo vệ, phòng sinh hoạt cộng đồng, sảnh tòa nhà, … Suất phụ tải khu dịch vụ phòng sinh hoạt cộng đồng: Po =20w/m2 Suất phụ tải hành lang, nhà vệ sinh: Po = 5w/m2 Ta có bảng tính tốn sau: Tủ điện T.1 B1 B1 B1 B1 B1 Khu vực 41 Công suất (w) 820 Đèn dowlight 20w 47 940 Sảnh dịch vụ Đèn dowlight 20w 27 540 Phòng sinh hoạt cộng đồng Phòng bảo vệ + hành lang, nhà vệ sinh Đèn huỳnh quang (2x40w) Đèn huỳnh quang 40w Đèn ốp trần 60w 560 80 16 960 Khu dịch vụ Khu dịch vụ Diện tích Loại đèn (m ) 137 Đèn dowlight 20w 187 Sơ bóng C, Căn hộ C1 (diện tích 118.5m2) Cơng suất đặt chiếu sáng Pđcs = 1.46kw Phòng khách (33.9m2) Ta lấy suất phụ tải Po = 15 -20 w/m2 Công suất đặt phòng khách Pdcs = 0.452KW Dựa vào mặt ta lựa chọn bảng tính tốn sau: stt Loại đèn Đèn huỳnh quang Đèn chùm Đèn dowlight Đèn hắt tường Cơng suất bóng (w) 40 200 11 40 Số lượng 12 Công suất ( w) 80 200 132 40 Phòng bếp + ăn ( 15.6m2) Ta lấy suất phụ tải Po = 15-20 w/m2 Cơng suất đặt phịng khách Pdcs = 0.16KW Dựa vào mặt ta lựa chọn bảng tính toán sau: stt Loại đèn Đèn huỳnh quang Đèn thả bàn ăn Cơng suất bóng (w) 40 80 Số lượng Công suất ( w) 80 80 Phòng ngủ (18m2) Suất phụ tải Po = 10 -15 w/m2 Cơng suất đặt phịng ngủ 1: Pcsd = 0.3KW Dựa vào mặt ta lựa chọn bảng tính tốn sau: stt Loại đèn Đèn huỳnh quang Đèn chùm nhỏ Đèn hắt tường Đèn ốp trần Cơng suất bóng (w) 40 80 40 60 Số lượng 2 Công suất ( w) 80 80 80 60 Phòng ngủ & (12,7m2) Suất phụ tải Po = 10 -15 w/m2 Cơng suất đặt phịng ngủ 2: Pcsd = 0.12KW Dựa vào mặt ta lựa chọn bảng tính toán sau: stt Loại đèn Đèn huỳnh quang Đèn hắt tường Cơng suất bóng (w) 40 40 Số lượng Công suất ( w) 40 80 Chiếu sáng thơng gió nhà vệ sinh, lơ gia Suất phụ tải Po = w/m2 Công suất đặt Pcsd = 0.304kw Dựa vào mặt ta lựa chọn bảng tính tốn sau: stt Tên thiết bị Đèn trần Quạt thơng gió Cơng suất bóng (w) 60 32 Số lượng Công suất ( w) 240 64 Tính tốn tương tự cho hộ khác 2.2 TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN CHO CÁC TỦ ĐIỆN Xác định phụ tải điện xuất phát từ hộ: Phụ tải hộ xác định theo công thức: PH = Kđt xPđ = Kđt x Trong đó: Pđ – cơng suất đặt phịng, tổng cơng suất định mức thiết bị điện hộ Kđt - hệ số sử dụng điện hộ chọn Kđt = 0.6 Với cosφ = 0.85 tính phụ tải phản kháng hộ: Qp = PPxtanφ Từ xác định phụ tải điện tầng: PT = Kđt x Với cosφ = 0.85 → tanφ = 0.62, tính phụ tải phản kháng tầng: QT = PT xtanφ Phụ tải điện tòa nhà gồm m tầng: PN K đt 1 P Ti m Cuối xác định phụ tải điện toàn phần tòa nhà: SN PN cos Dòng điện tính tốn: - Với pha: Itt = (Udm = 220V) - Với pha: Itt = (Udm = 380V) 2.2.1 TÍNH TỐN PHỤ TẢI TỦ ĐIỆN TẦNG HẦM (diện tích 693m2) Tủ điện T0: - B0.1: phụ tải phòng kỹ thuật nước + Lộ 1: dãy ổ cắm Pđ =1.2 KW + Lộ 2: điều khiển đèn số 1, 2: Pđ = 0.16KW Vậy: Cơng suất tính tốn Ptt = 0.6 (1.2 +0.16 ) = 1.18KW Dòng điện tính tốn Itt = 6.31A - B0.2: phụ tải phịng kỹ thuật điện + Lộ 1: dãy ổ cắm Pđ =1.2 KW + Lộ 2: điều khiển đèn số 1, 2: Pđ = 0.16KW Vậy: Cơng suất tính tốn Ptt = 0.6 (1.2 +0.16 ) = 1.18KW Dịng điện tính toán Itt = 6.31A - B0.3: chiếu sáng khu để xe 10 Do đó: P0’ = P0 + Kkt.Q0 = 2.2+ 0.05x15 = 2.95(KW) PN’ = PN + Kkt.QN = 16 + 0.05x90 = 20.5(KW) Suy : ΔPtb = ΔP0’ + ΔPN’ (2 = 2.95 + 20.5(2 = 17.9KW Tổn thất điện máy biến áp A tổn thất điện máy biến áp tính theo cơng thức: ΔA1 = ΔP0’.t + ΔPN’(2.T Trong đó: ΔP’0: Tổn thất công suất tác dụng không tải kể phần đo công suất phản kháng gây KW P’N : Tổn thất công suất tác dụng ngắn mạch kể phần công suất phản kháng gây KW t: thời gian vận hành MBA năm ,thường lấy : t =8760 T: Thời gian chịu tổn thất cơng suất lớn tính giờ: T= 4500h Stt, Sđm: Phụ tải dung lượng định mức máy biến áp (KVA) Vậy tổn thất điện máy biến áp: ΔA1 = ΔP0’.t + ΔPN’ (2.T = 2.95x8750 + 20.52x4500 = 93091 KWh B, Phương án Thiết kế trạm biến áp có MBA với dung lượng máy biến áp 1000KVA với thông số lỹ thuật P0 = 1.7 KW PN = 12 KW I0% = 1.5 Un % = Tổn thất công suất phản kháng: Q0 = = 15 KVAR QN = = 60 KVAR Trình tự tính tốn phương án P0’ = P0 + Kkt.Q0 = 1.7 + 0,05x15 = 2.45 (KW) PN’ = PN + Kkt.QN = 12 + 0,05x60 = 15(KW) Tổn thất cơng suất tồn bộ: ΔPtb = 2ΔP0’ + ΔPN’ (2 = 2x2.45 + 15(2 = 17.25 KW 35 Tổn thất điện máy biến áp: ΔA2 = ΔP0’.t + ΔPN’ (2.T =2x2.45x8750+ 152x4500 = 98448 KWh Giả sử giá thành lắp đặt trạm biến áp cho: Phương án : 483 triệu đồng Phương án : 772 triệu đồng Từ phương án ta có bảng sau: P’0 (KW) P’N (KW) A (KWh) Phương án Dung lượng (KVA) Số máy Gía tiền triệu đồng 1500 2.95 20.5 93091 483 1000 2.45 15 98448 772 So sánh hai phương án phương diện kinh tế kỹ thuật + Phương diện kỹ thuật Cả phương án đảm bảo nhu cầu cung cấp điện cho nhà máy + Phương diện kinh tế Qua kết tính tốn bảng cho thấy phương án kinh tế phương án Cụ thể sau Tổn thất điện tính theo phương án lớn tổn thất điện tính theo phương án là: A = A2 - A1 =98448 – 93091 = 5357 (KWh) Giả sử giá tiền KWh 1000 đồng số tiền tiết kiệm dùng phương án năm là: 5357 x 1000=5357000 đồng = 5.357 (triệu) Nếu dùng phương án ta chì phải đầu tư thêm số tiền mua máy là: 772 – 483 = 289 triệu đồng Thời gian thu hồi vốn là: T= = 54 Có nghĩa cần 54 năm thu lại vốn Qua việc so sánh hai phương án ta thấy việc chọn phương án phù hợp kinh tế qua: + Vốn đầu tư mua máy + Tiết kiệm chi phí vận hàng năm + Tổn hao điện Kết luận: Chọn phương án dùng MBA ba pha dung lượng 1500 KVA hãng THIBIDI để thiết kế trạm biến áp cho cơng trình 36 4.2 LỰA CHỌN CÁP TRUNG ÁP VÀ TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRUNG ÁP 4.2.1 LỰA CHỌN CÁP TRUNG ÁP Dịng điện tính tốn: Itt = A Lựa chọn cáp: theo mật độ dòng kinh tế ( J kt ) Đối với phụ tải điện sinh hoạt tòa nhà làm việc ta chọn Tmax = 3000 – 5000(h) Tra bảng 5.9 (giáo trình cung cấp điện Tr.138) ta trị số Jkt = 1,1(A/mm2) dây AC Tiết diện cáp: F = = 35.8 mm2 Chọn dây AC-50 có = 0.64 + j 0.36 Ω/km Tổng trở 5km đường dây AC-50: ZD = RD + j.XD = r0.l + j.x0.l = 0.64×5 + j×0.36×5 = 3.2 + j.2 Ω Kiểm tra tiêu chuẩn kỹ thuật: Tổn thất điện áp: ΔUmax = = = 256.36 V Tổn thất điện áp cho phép ΔUcp= 5%Uđm = 5%×22000 = 1100V Ta có ΔUmax =256.36 < ΔUcp = 1100V Vậy cáp chọn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật 4.2.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRUNG ÁP Điện áp trung bình lưới điện: Utb = 1.05× UđmLD = 1.05×22 = 23.1 KV Cơng suất định mức máy cắt đầu nguồn đặt trạm biến áp trung gian cấp điện Scdm = 250 MVA Điện kháng hệ thống : XH = = = 0.09 Ω Tổng trở 5km đường dây AC-50: ZD = RD + j.XD = r0.l + j.x0.l = 0.64×5 + j×0.36×5 = 3.2 + j.2 Ω Trị số dòng ngắn mạch pha: 37 IN = = = = 3.49 KA Vậy dòng ngắn mạch IN = 3.49 KA 4.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CAO VÀ HẠ ÁP 4.3.1 LỰA CHỌN MÁY CẮT PHỤ TẢI Máy cắt điện, ký hiệu MC, thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1000V) Ngồi nhiệm vụ đóng cắt điện phụ tải phục vụ cho cơng tác vận hành, máy cắt cịn có chức cắt dòng điện ngắn mạch để bảo vệ phần tử hệ thống cung cấp điện Máy cắt phụ tải bao gồm dao cắt phụ tải dùng kết hợp với cầu chì, dao cắt phụ tải dingf để đóng cắt dịng phụ tải cịn cầu chì để cắt dòng ngắn mạch Điều kiện chọn kiểm tra máy cắt phụ tải Các điều kiện chọn kiểm tra Điện áp định mức (kA) Dòng điện định mức (A) Dòng ổn định động (kA) Dòng ổn định nhiệt (kA) Dịng điện định mức cầu chì (A) Dịng cắt định mức cầu chì (kA) Cơng suất cắt định mức cầu chì (MVA) Điều kiện UđmMC ≥ UđmLD IđmMC ≥ Icb Iôdd ≥ ick Iôdnh ≥ Iđmcc ≥ Icb Icdm ≥ I’’ Scdm ≥ S’’ Trong đó: UđmLD : điện áp định mức lưới điện (kV) Icb: dòng điện cưỡng bức, nghĩa dòng điện làm việc lớn qua máy cắt, xác định theo sơ đồ cụ thể I’’, : dịng ngắn mạch vơ cơng siều q độ, tính tốn ngắn mạch lưới cung cấp điện, coi ngắn mạch xa nguồn, trị số dòng ngắn mạch chu kỳ Ixk: dịng điện ngắn mạch xung kích, trị số tức thời lớn dòng ngắn mạch: Ixk = 1.8 S’’ : công suất ngắn mạch = Tnh.dm: thời gian ổn định nhiệt định mức, nhà chế tạo cho tương ứng với Inh.dm (Iodnh) 38 Tqd: thời gian quy đổi, xác thực cách tính tốn tra đồ thị Trong tính tốn thực tế lưới trung áp, người ta cho phép lấy t qd thời gian tồn ngắn mạch, nghĩa thời gian ngắn mạch Vậy: Icdm = Inh.dm ≥ Dòng cưỡng qua máy cắt dịng định mức biến áp với giả thiết không cho biến áp tải (nếu cho biến áp tải Iqd =1.25IđmB) Icb = IđmB = = 39.36 A Chọn dao cắt phụ tải ABB kết hợp với cầu chì Siemens có thông số: Dao cắt phụ tải: Loại dao cắt phụ tải NPS24 B1/A1 Cầu chì ống: Uđm (KV) Iđm (A) INmax (kA) IN3s (kA) 24 400 40 10 Loại cầu chì 3GD1 410-4B Uđm (KV) 24 Iđm (A) 50 INmax (kA) 31.5 IN3s (kA) 31.5 Bảng kiểm tra: Các điều kiện chọn kiểm tra Điện áp định mức (kA) Dòng điện định mức (A) Dòng ổn định động (kA) Dòng ổn định nhiệt (kA) Dòng điện định mức cầu chì (A) Dịng cắt định mức cầu chì (kA) Cơng suất cắt định mức cầu chì (MVA) Vậy thỏa mãn điều kiện Điều kiện UđmMC = 24 ≥ UđmLD = 22 IđmMC =400 ≥ Icb = 39.36 Iôdd =40≥ ick = 1.8= 8.88 Iôdnh =10 ≥ = 3.49 = 1.8 Iđmcc = 40 ≥ Icb = 39.36 Icdm 31.5 ≥ I’’= 3.49 Scdm=≥S’’= = 133 4.3.2 LỰA CHỌN VAN CHỐNG SÉT Điều kiện: Uđmcsv ≥ Uđmdl Chọn chống sét van: Loại Uđm (kV) 3EG4 22 Điện áp cho phép lớn (kV) 24 Vật liệu Cacvua silic SiC Dịng điện phóng định mức (kA) Vỏ Sứ 39 CHƯƠNG V: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT 5.1 HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 5.1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự cảm ứng điện áp, trình độ sét đánh, hậu đóng mạch điện, số lưới điện Hậu không mong muốn sét đánh điện áp thường gây hậu thiệt hại kinh tế thiết bị kỹ thuật Nên việc chống sét cho công trình quan trọng phải tiến hành thiết kế, lắp đặt, kiểm tra cách cận thận 5.1.2 NGUN NHÂN HÌNH THÀNH SÉT Sét (hay cịn gọi phóng điện dơng) nguồn điện từ mạnh phổ biến xảy tự nhiên Nguyên nhân làm xuất sét hình thành điện tích khối lớn Nguồn sét đám mây mưa dơng mang điện tích dương âm phần đám mây, chúng tạo xung quanh đám mây điện trường có cường độ lớn Sự hình thành điện tích khối với cực tính khác đám mây (hay gọi phân cực đám mây) có liên quan đến ngưng tụ làm lạnh nước luồng khơng khí nóng lên, tạo ion dương âm (các trung tâm ngưng tụ) liên quan đến phân chia giọt nước mang điện đám mây tác dụng mạnh luồng khơng khí nóng lên Trên mặt đất bên đám mây tập trung điện tích trái dấu với ion tập trung bến đám mây Nguyên lý corona tượng dây dẫn kim loại nhọn nối đất đặt khu vực có điện trường mạnh có tượng điện tích bị bứt ngoại khơng gian từ điểm nhọn dây dẫn kim loại nối đất 40 Trong q trình tích luỹ điện tích có phân cực khác nhau, điện trường có cường độ ln gia tăng hình thành xung quanh đám mây Khi Gradient điện điểm đám mây đạt giá trị tới hạn tính chất cách điện khơng khí (với áp lực khí bình thường, khoảng 3.106 V/m) xảy đánh xuyên hay sét tiên đạo Hình 4.1 Phân bố điện tích có đảm mây dơng Q trình tiên đạo hình thành bước từ đám mây hướng xuống mặt đất Đồng thời khu vực bên đám mây có tượng tiên đạo ngược từ vật kim loại nhọn nối đất tượng corona tạo Tiên đạo xuống tiên đạo lên gặp kết thúc trình tiên đạo Tia tiên đạo kênh dẫn điện tích từ đám mây xuống mặt đất từ mặt đất lên đám mây 5.1.3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH SÉT HIỆU QUẢ Ở cần phân biết loại sét khác sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp, sét cảm ứng Sét đánh trực tiếp sét đánh thẳng vào nhà cửa cơng trình đánh vào nước kim loại hay trụ anten nằm cơng trình đó, đánh vào cối, đánh vào người di chuyển có dơng,… Đây loại sét nguy hiểm gây thiệt hại nặng nề cho cơng trình gây chết người Sét đánh gián tiếp sét đánh vào đường dây điện thoại, đường dây tải điện cao hạ nơi theo đường dây truyền vào cơng trình làm hư hỏng thiết bị điện sử dụng Chúng ta thường thấy tượng bóng đèn, điện thoại, tivi, tủ lạnh,…bị cháy người gọi điện bị điện giật mạnh sau dông sét, tất ảnh hưởng loại sét Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện cảm ứng điện từ Sét cảm ứng tĩnh điện thường gây nguy hiểm cho cơng trình có chứa chất dễ cháy nổ xăng dầu, khí đốt tác động phóng điện thứ cấp Sét cảm ứng điện từ nguy hiểm 41 thiết bị đại dùng linh kiện điện tử nhạy nhạy với xung điện cơng trình bưu điện, viễn thơng, phát truyền hình Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh phải thể đầy đủ nội dung chống sét nói trên, nhiên đa số hộ gia đình người ta thường quan tâm đến việc đánh sét trực tiếp Có nhiều biện pháp kỹ thuật phòng chống sét chưa có thiết bị hệ thống chống sét đạt hiệu tuyệt đối Một mơ hình chống sét thơng dụng cơng nhận có hiệu phạm vi giới hạn định sử dụng rộng rãi nhiều nơi giới hệ thống dụng kim thu sét cổ điển Franklin chứng minh khả bảo vệ với độ tin cậy cho phép tồn hàng trăm năm qua Kim thu sét Franklin kim loại có đầu nhọn dài khoảng 3m lắp đắt nơi cao khu vực cần bảo vệ Nó hoạt động theo nguyên lý phóng điện điểm, nghĩa điện trường khí dông bão kim thu sét liên tục nhả điện tích vào vùng khơng gian quanh đầu kim thu sét có điện trường cục mạnh so với điểm xung quanh hình thành tia lửa điện mồi nên dễ dàng thu hút dòng tiên đạo từ mây xuống đất tản nhanh đất nhờ bãi tiếp địa tản sét Như hệ thống chống sét tạo phạm vi an tồn cho cơng trình mà bỏa vệ Tuy nhiên thực tế có tượng sét đánh vào cơng trình có hệ thống chống sét mà người ta gọi sét đánh vòng, đẻ dảm bảo an tồn chings ta khơng nên từ lắp hệ thống chống sét mà phải nhờ đến chun viên kỹ thuật tính tốn thiết kế cho hệ thống đảm bảo thông số kỹ thuật phạm vi bảo vệ, điện trở tản sét, khả sét đánh vịng, khả phóng điện thứ cấp,… có hệ thống chống sét hồn thành tốt nhiệm vụ Trong trường hợp ngược lại hệ thống ngun nhân dẫn đến tai họa cho cơng trình người sống cộng trình 5.1.4 LỰA CHỌN KIM THU SÉT Theo đà tiến khoa học kỹ thuật, người ta nghiên cứu chế tạo loại kim thu sét tích cực (thay cho loại kim thu sét cổ điển thụ động nêu trên) để chủ động bắt sét khơng cho đánh vào cơng trình cần bảo vệ Hiện thị trường Việt Nam có gần chục loại kim chủ động nước khác Mỹ, Pháp, Uc, Ý, Các loại kim thu sét hoạt động dựa nguyên lý làm việc khác nói chung chia làm hai loại chính: - Loại phóng điện sớm: loại kim thu sét có đặc tính phát dịng mồi sớm điện trường khí chưa đạt đến trị số tới hạn nghĩa chủ động đón bắt dịng phóng điện sét điểm khơng gian cách xa cơng trình mà bảo vệ Chúng ta hình dung hoạt động kim thu sét kéo dài đoạn gấp hàng chục lần chiều dài thực chúng, đoạn gọi độ cao ảo kim thu sét chúng có phạm vi bảo vệ lớn nhiều so với kim thu sét cổ điển độ cao - Loại phân tán điện tích: loại kim thu sét có đặc tính tạo lớp điện tích khơng gian mang điện dương vùng khí nằm bên đầu kim dựa 42 nguyên lý phóng điện điểm Trường tĩnh điện mây dơng mạnh dịng phóng điện mạnh lớp điện tích khơng gian nhiều, tác dụng chắn tĩnh điện làm cho điện trường đám mây dông đất yếu nghĩa loại bỏ nguy phóng điện sét Ngồi cịn dạng kết hợp hai loại để tạo thành hệ thống chống sét khác gọi loại phóng điện trì hỗn Loại có ưu điểm làm tăng phạm vi bảo vệ lại tốn so với hai loại 5.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 5.2.1 GIỚI THIỆU KIM THU SÉT TIÊN ĐẠO BĂNG SÁNG CHẾ HELITA- CNRS Rp >=2m h Hình 5.2 vùng bảo vệ hệ thống chống sét Để chọn thiết bị thu sét ta cần tính tốn số tiêu chuẩn, cơng thức tiêu chuẩn: RP = Trong đó: Rp : bán kính nằm ngang tính từ chân đặt đầu kim IONIFLASH h : chiều cao kim IONIFLASH tính từ đầu kim đến bề mặt bảo vệ D : bán kính đánh sét theo lý thuyết cầu lăn Theo NF C7-102 thì: Bán kính bảo vệ kim thu sét IONIFLASH 43 Bán kính bảo vệ kim thu sét phát tia tiên đạo (ESE) phụ thuộc vào độ cao h đầu kim so với mặt phắng cần bảo vệ Nếu h