Giáo trình Cung cấp điện (Nghề Điện công nghiệp Trung cấp)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CUNG CẤP ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo định số: … /QĐ … ngày … tháng … năm … Hiệu trưởng Quảng Ninh, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình (bài giảng) nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Cung cấp điện môn học chuyên ngành biên soạn dựa chương trình khung chương trình chi tiết trường Cao Đẳng nghề Xây dựng ban hành năm 2017 dành cho hệ Cao Đẳng Nghề Điện công nghiệp Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp tham khảo nhiều giáo trình có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo nhà trường phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Giáo trình gồm chương: Chương 1: Tổng quan cung cấp điện Chương 2: Tính tốn kinh tế, kỹ thuật cung cấp điện xí nghiệp Chương 3: Hệ thống chống sét, nối đất Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, khí cán vận hành sửa chữa đường dây trạm biến áp Mặc dù nhóm tác giả có nhiều cố gắng, song thiếu sót khó tránh Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đọc để giáo trình hồn thiện hơn! Mọi đóng góp xin gửi đại diện nhóm tác giả theo hịm thư: khoadiencdxd@gmail.com Quảng Ninh, ngày tháng năm 2017 Chủ biên ThS Vũ Thị Thơ Những người tham gia: - MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN I Vị trí, tính chất mơn học II Mục tiêu môn học III Nội dung chính: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Hệ thống cung cấp điện 1.1 Lưới điện 1.2 Phân loại 1.3 Yêu cầu đối vưới phương án cung cấp điện 1.4 Cấu trúc hệ thống truyền tải 1.4.1 Dây dẫn, cáp …………………………………………………………… …… 12 1.4.2 Hệ thống truyền tải không ………………………………………………… 14 1.4.3 Hệ thống truyền tải ngầm……………………………………………………… .15 1.5 Các ký hiệu thường dùng 16 Trạm biến áp…………………………………………………………………… …….20 2.1 Trạm biến áp phân phối…………………………………………………… ………20 2.2 Trạm phân phối……………………………………………………………… ……22 2.3 Trạm biến áp trung gian……………………………………… …… ……………23 Phụ tải điện 29 3.1 Đặc tính phụ tải điện 30 3.2 Xác định phụ tải tính tốn 30 3.3 Dự báo phụ tải…………………………………………………………………… 35 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1……………………………………………………… …….37 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KINH TẾ, KỸ THUẬT TRONG CCĐ XÍ NGHIỆP ………… 38 Sơ đồ thay 38 1.1 Sơ đồ thay đường dây 38 1.2 Sơ đồ thay máy biến áp 39 Tính tốn mạng điện phân phối 39 2.1 Tính tốn tổn thất cơng suất, điện 39 2.1.1 Tính tốn tổn thất cơng suất đường dây……… ……………………… …… 39 2.1.2 Tính tốn tổn thất cơng suất máy biến áp……… ………………………… 41 2.1.3 Tính tốn tổn thất điện năng………………………………………………………43 2.2 Tính tốn tổn thất điện áp………………………………………………………… 46 Tính chọn dây dẫn, thiết bị ………………………………………………………… 48 3.1 Tính chọn dây dẫn cáp…………………………………………………………… 48 3.1.1 Khái niệm chung………………………………………………………………… 48 3.1.2 Chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện phát nóng cho phép………………… ………49 3.1.3 Chọn dây dẫn, cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép…………… ……49 3.1.4 Chọn dây dẫn, cáp theo tiêu kinh tế ………………………………………….50 3.2 Tính chọn thiết bị……………………… …………………………………………51 3.2.1 Tính chọn máy cắt ……………………………………………………………… 51 3.2.2 Tính chọn dao cách ly…………………………………………………………….52 3.2.3 Tính chọn cầu chì…………………………………………………………………52 3.2.4 Tính chọn sứ cách điện………………………………………………………… 54 3.2.5 Tính chọn máy biến dịng ……………………………………………………… 54 3.2.6 Tính chọn dẫn điện ……………………………………………………….54 Nâng cao hệ số công suất ……………………………………………… …………….55 4.1 Hệ số công suất ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất ………………………… 55 4.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất …………………………………………… 56 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 61 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT 63 Hệ thống nối đất 63 1.1 Khái niệm nối đất 63 1.2 Thiết bị hệ thống nối đất 66 1.3 Tính tốn nối đất 69 Hệ thống chống sét 71 2.1 Khái niệm 71 2.1.1 Sự hình thành sét đặc trưng ……………………………………….72 2.1.2 Chống sét lan truyền………………………………………………………………73 2.2 Thiết bị hệ thống chống sét 73 2.2.1 Chống sét đánh thẳng …………………………………………………………….73 2.2.2 Chống sét lan truyền………………………………………………………………74 2.3 Tính tốn chống sét 77 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 79 PHỤ LỤC 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN Tên môn học: Cung cấp điện Mã môn học: MH 18 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học - Vị trí: Mơn học bố trí học song song với mơ đun: Kỹ thuật PLC, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ… - Tính chất: Là mơn học lý thuyết chuyên môn nghề II Mục tiêu môn học - Về kiến thức: + Trình bày khái quát khái niệm hệ thống cung cấp điện, hệ thống chống sét nối đất + Phân tích sơ đồ cấp điện sơ đồ thay mạng điện - Về kỹ năng: + Tính tốn xasxc định phụ tải tính tốn, tổn thất mạng điện; tính chọn dây dẫn, cáp, thiết bị mạng điện; tính tốn hệ thống chống sét, nối đất đảm bảo yêu cầu - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, xác, chủ động, sáng tạo khoa học, nghiêm túc học tập công việc III Nội dung chính: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Mục tiêu - Kiến thức: Trình bày khái niệm hệ thống cung cấp điện - Kỹ năng: Xác định phụ tải tính tốn yêu cầu kỹ thuật - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc q trình học tập cơng việc Nội dung Hệ thống cung cấp điện Điện ngày phổ biến dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… ; sản xuất trung tâm điện truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao Trong q trình sản xuất tiêu thụ điện có số đặc tính: + Điện sản xuất thường khơng tích trữ được, phải có cân sản xuất tiêu thụ điện + Các quy trình điện xảy nhanh nguy hiểm cố cố xảy ra, thiết bị điện có tính tự động địi hỏi độ an toàn tin cậy cao Định nghĩa: hệ thống điện bao gồm khâu sản xuất điện năng; khâu truyền tải; phân phối cung cấp điện đến tận hộ dùng điện (Hình 1.1) Nl sơ cấp ~ NMĐ1 10 kV 220 kV sản xuất & tryền tải (phát dẫn điện) 10 kV ~ 110 kV NMĐ2 35 kV 6; 10 kV Phân phối & cung cấp điện (ccđ) 0,4 kV Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống điện 1.1 Lưới điện Lưới điện Việt Nam có cấp điện áp: 0,4; 6; 10; 22; 35; 110; 220 500kV tương lai cấp: 0,4; 22; 110; 220 500kV Có nhiều cách phân loại lưới điện: Theo điện áp: siêu cao áp (500kV), cao áp (220, 110kV), trung áp (35, 22, 10, 6kV) hạ áp (0,4kV) Theo nhiệm vụ: lưới cung cấp (500, 220, 110kV) lưới phân phối (35, 22, 10, 0,4kV) Ngồi ra, chia theo khu vực, số pha, công nghiệp, nông nghiệp… 1.2 Phân loại lưới điện Căn vào trị số điện áp: Chia làm loại là: Lưới siêu cao áp (500kV), lưới cao áp (110, 220kV), lưới trung áp (6,10, 22, 35kV), lưới hạ áp (0,4kV) Căn vào nhiệm vụ có loại: lưới cung cấp lưới phân phối Căn vào số pha có lưới 1pha pha Căn vào đối tượng cấp điện có lưới cơng nghiệp, nơng nghiệp, thị 1.3 Yêu cầu phương án cung cấp điện 1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện + Độ tin cậy cung cấp điện khả hệ thống cung cấp điện đảm bảo liên tục cung cấp điện với chất lượng điện định trước khoảng thời gian định trước + Hộ tiêu thụ phận quan trọng hệ thống cung cấp điện Tùy theo mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ phân thành ba loại: * Hộ loại I: hộ mà cố ngừng cung cấp điện gây thiệt hại lớn kinh tế, đe doạ đến tính mạng người, ảnh hưởng, có hại lớn trị – gây thiệt hại đối loạn qui trình cơng nghệ Hộ loại I phải cung cấp điện từ nguồn độc lập trở lên Xác suất ngừng cung cấp điện nhỏ, thời gian ngừng cung cấp điện thường phép thời gian tự động đóng thiết bị dự trữ Xí nghiệp cơng nghiệp: nhà máy hóa chất, văn phịng phủ, phịng mổ bệnh viện…Xí nghiệp mỏ:Quạt gió thiết bị phục vụ cho nó, thiết bị thơng gió đặt giếng gió phụ, quạt thơng gió cục cho gương lị cụt mỏ có khí bụi nổ loại siêu hạng * Hộ loại II: Là hộ có tầm quan trọng lớn ngừng cung cấp điện dẫn đến thiệt hại kinh tế hư hỏng sản phẩm, ngừng trệ sản xuất v.v… hộ loại II cung cấp điện từ nguồn – thời gian ngừng cung cấp điện cho phép thời gian để đóng thiết bị dự trữ tay Xí nghiệp cơng nghiệp: nhà máy khí, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu… * Hộ loại III: Mức độ tin cậy thấp hơn, gồm hộ không nằm hộ loại Cho phép điện thời gian sửa chữa, thay phần tử cố không ngày đêm Hộ loại III thường cung cấp điện nguồn Cách chia hộ tạm thời giai đoạn kinh tế thấp kém, hướng đến mục tiêu hộ phải hộ loại cấp điện liên tục 1.3.2 Chất lượng điện Chất lượng điện thể qua hai thông số: tần số (f) điện áp (U) Các trị số phải nằm phạm vi cho phép Trung tâm điều độ quốc gia trạm điện có nhiệm vụ giữ ổn định thông số này: Tần số f giữ 50 ± 0,5Hz Điện áp yêu cầu độ lệch |δU|= U – Uđm≤5%Uđm Lưu ý độ lệch điện áp khác với tổn thất điện áp (hiệu số điện áp đầu cuối nguồn cấp điện áp) 1.3.3 Tính kinh tế - Tính kinh tế phương án cung cấp điện thể qua hai tiêu: vốn đầu tư chi phí vận hành: + Vốn đầu tư cơng trình điện bao gồm tiền mua vật tư, thiết bị, tiền vận chuyển, thí nghiệm, thử nghiệm, mua đất đai, đền bù hoa màu, tiền khảo sát thiết kế, lắp đặt nghiệm thu + Phí tổn vận hành bao gồm khoản tiền phí q trình vận hành cơng trình điện: lương cho cán quản lý, kỹ thuật, vận hành, chi phí bảo dưỡng sửa chữa, chi phí cho thí nghiệm thử nghiệm, tổn thất điện cơng trình điện - Thơng thường hai loại chi phí mâu thuẫn Phương án cấp điện tối ưu phương án dung hòa hai chi phí trên, phương án có chi phí tính toán hàng năm nhỏ Z = (avh + atc)K+ c A Trong đó: avh: hệ số vận hành, với đường dây không lấy 0,04; cáp trạm biến áp lấy 0,1 atc: hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn = 1/Ttc , với lưới cung cấp điện Ttc = năm K: vốn đầu tư A:tổn thất điện năm c: giá tiền tổn thất điện (đ/kWh) 1.3.4 Tính an tồn An tồn vấn đề quan trọng, chí phải đặt lên đầu thiết kế, lắp đặt, vận hành cơng trình điện An toàn cho người vận hành, an toàn cho thiết bị, cơng trình điện, an tồn cho người dân, an tồn cho cơng trình dân dụng lân cận Người thiết kế vận hành cơng trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt để qui định, nội qui an tồn Ví dụ khoảng cách an tồn từ dây dẫn tới mặt đất, khoảng cách an toàn cơng trình điện cơng trình dân dụng v.v… 1.3.5 Tính tự động hóa cao Vì q trình điện diễn hệ thống điện xảy thời gian ngắn, nên việc đưa định thao tác cần thiết để đảm bảo an ninh chế độ vận hành ổn định lưới điện cần có trợ giúp hệ thống giám sát tự động hóa cao 1.3.6 Các tiêu kinh tế phương án cung cấp điện Tính kinh tế phương án cung cấp điện thể qua hai tiêu: tổng vốn đầu tư ban đầu chi phí vận hành hàng năm Trong hai tiêu này, vốn đầu tư ban đầu bỏ thời gian ngắn chi phí vận hành hàng năm phân bố nhiều năm + Tổng vốn đầu tư ban đầu V: Việc xác định tổng vốn đầu tư ban đầu V dựa hoàn toàn vào ước lượng Các liệu quá khứ liệu giúp tăng cường độ tin cậy, nâng cao độ xác đến mức ln có thay đổi giá tiến cơng nghệ + Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm bao gồm khoản tiền phí q trình vận hành cơng trình điện: Tiền lương cán quản lý, cán kỹ thuật, công nhân vận hành, tiền bảo dưỡng định kỳ, tiền sửa chữa, trung tu, đại tu, tiền thử nghiệm, thí nghiệm, tiền tổn thất điện cơng trình điện Thường hai khoản kinh phí ln mâu thuẫn nhau, vốn đầu tư lớn phí tổn vận hành nhỏ ngược lại Ví dụ: chọn tiết diện dây dẫn nhỏ tiền mua đI tiền tổn thất điện lại tăng lên điện trở dây lớn hơn; Nếu mua thiết bị điện lọai tốt đắt tiền giảm phí tổn vận hành phải sửa chữa, bảo dưỡng Phương án cấp điện tối ưu phương án tổng hịa hai đại lượng trên, phương án có chi phí tính tốn hàng năm nhỏ 1.4 Cấu trúc hệ thống truyền tải điện Hệ thống điện gồm khâu là: Nguồn điện, truyền tải điện hộ tiêu thụ - Nguồn điện nhà máy điện ( nhiệt điện, thủy điện ) - Truyền tải điện + Mạng truyền tải: Mục đích mạng truyền tải khơng truyền tải lượng từ nhà máy phát nơi khác đến mạng phân phối Mạng phân phối nơi cuối cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Các đường dây truyền tải nối kết hệ thống điện lân cận Điều cho phép điều phối kinh tế lượng vùng q trình vận hành bình thường mà cịn cho phép chuyển tải lượng vùng điều kiện cố Mạng truyền tải có điện áp dây 60kV tiêu chuẩn hóa 69kV, 115kV, 138kV, 161kV, 230kV, 345kV, 500kV 765kV (tiêu chuẩn ASNI) Điện áp truyền tải 230 kV thường coi siêu cao áp + Mạng phân phối Mạng phân phối phần kết nối trạm phân phối với hộ tiêu thụ Các đường dây phân phối sơ cấp thường cấp điện áp từ (4  34,5)kV cung cấp điện 10 cọc với ηc =0,68 tra theo bảng Chiều dài dây nối: l = 1,05 a.n = 1,05 600 15 = 9.500 cm Điện trở day nối không kể đến điện trở chắn: Ω (với b = 2d) Điện trở tiếp đất đo gần trạm trung tâm: Ω với ηn = 0,34 – hệ số sử dụng dây nối Điện trở mạng tiếp đất đến thiết bị 0,4 kV xa là: Ω Hệ thống chống sét 2.1 Khái niệm Sét (hay 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.Trong q trình tích lũy điện tích trái dấu, điện trường có cường độ ln gia tăng hình thành xung quanh đám mây Khi điện điểm đám mây đạt giá trị tới hạn vượt ngưỡng cách điện khơng khí (với áp lực khí bình thường khoảng 3.106 V/m), xảy đánh xun hay cịn gọi sét tiên đạo.Theo ước tính giây đồng hồ có khoảng trăm sét đánh xuống mặt đất Sét gây tai nạn cho người, phá hoại cơng trình xây dựng, lượng điện, hàng không, thiết bị điện tử, đài, trạm quan sát tự động, hệ thống thông tin liên lạc, trạm viễn thông,.v.v Trong năm gần đây, với phát triển kỹ thuật đại phá hoại sét ngày tăng Theo báo cáo khảo sát thống kê hư hỏng sét gây cơng trình viễn thông nghiêm trọng : làm chết bị thương hàng trăm người, phá hỏng hàng chục máy biến áp (trong có 11 trạm biến áp có cơng suất từ 100kA đến 180kA), gây hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống chuyển mạch truyền dẫn tổng cơng ty Bưu viễn thơng Việt Nam Tháng 5/2000 sét đánh vào đường dây cung cấp trung AC gây hỏng thiết bị chống sét phần hạ áp trạm biến thế, dòng sét cảm ứng vào cáp điện thoại, cáp trung kế từ chuyển mạch sang truyền dẫn gây thiệt hại nghiêm trọng cho card nguồn, card trung kế, card thuê bao hệ thống tổng đài NEAX 61S trạm HOST Phủ Lý Hà 71 Nam Vào cuối tháng 10/2000 sét đánh gây hỏng Card Modem trạm VMS2 thiệt hại ước tính 3000Dolas.v.v 2.1.1 Sự hình thành sét đặc trưng 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 Hình 3-4 Quá trình hình thành sét 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 Trong q trình tích luỹ điện tích có phân cực khác nhau, điện trường với cường độ 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 Sét gây tác hại tĩnh điện, điện từ, nhiệt, động lực đến đối tượng xung quanh thiết bị kỹ thuật điện, đường dây thơng tin, tín hiệu, truyền số liệu, đường dây điện lực, phương tiện thông tin, vô tuyến điện tử thường gây thiệt hại lớn Phân loại sét Theo dấu hiệu phía ngồi sét phân thành số loại Loại phổ biến sét vạch với dạng khác : sét dải, sét dạng tên lửa, sét dạng chữ chi dạng nhánh, loại thấy sét cầu Sét vạch thường gặp thiên nhiên nguồn điện từ mạnh phổ biến 72 Sét vạch gồm có loại sau: - Sét vạch “Đám mây - Lớp khí phía trên”; - Sét vạch “Đám mây - Đất”; - Sét vạch “Đám mây - Đám mây”; - Sét vạch bên đám mây (Đám mây); Trong dạng sét vạch sét vạch “Đám mây - Đất” thường hay gặp Các đặc điểm sét: -Trị số điện tích mang -Dòng điện kênh sét -Số sét lặp lại kênh sét -Cường độ hoạt động dông sét 2.1.2 Phân loại hệ thống chống sét - Hệ thống chống sét trực tiếp - Hệ thống chống setd gián tiếp 2.2 Thiết bị hệ thống chống sét 2.2.1 Chống sét đánh thẳng Cấu hình loại gồm có phần: - Các đầu kim thụ sét: Thường làm thép mạ đồng, đồng thau đúc inox Lựa chọn chiều dài kim phụ thuộc vào cấu trúc cơng trình cần bảo vệ - Dây dẫn sét: Dùng dẫn dòng sét từ đầu kim thu đến hệ thống tiếp đất Thường làm đồng cáp đồng trần, tiết diện dây dẫn quy định theo tiêu chuẩn quốc tế ( NFC 17 102 Pháp ) từ 50mm2 đến 75mm2 - Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét đất Cấu hình hệ thống tiếp đất gồm: - Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2,4 mét đến mét Đường kính ngồi thường 14-16mm Được chôn thẳng đứng cách mặt đất từ 0.5 đến mét Khoảng cách cọc với cọc từ đến 15 mét Dây tiếp đất: thường cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2 dùng để liên kết cọc tiếp đất lại với Cáp nằm âm mặt đất từ 0,5 đến mét - Ốc siết cáp mối hàn hoá nhiệt CADWELD: dùng để liên kết cọc tiếp đất với * Chống sét đánh thẳng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích khơng cho hình thành tia tiên đạo sét (dissipation array system) 73 Công nghệ Viêt Nam sử dụng giá thành cao,chỉ ứng dụng vào số cơng trình cần thiết Các hãng sản xuất như: LEC – USA, LIGHTING PREVECTION SYSTEM _ USA Cấu hình loại gồm có phần: - Các đầu phát ion dương: Thường làm thép mạ đồng inox Các đầu phát ion dương có dạng cầu nhiều gai Dạng dù nhiều gai, dạng cánh dơi nhiều gai - Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng ion dương từ mặt đất lên thiết bị phát ion dương Thường làm cáp đồng trần, tiết diện dây dẫn quy định theo tiêu chuẩn quốc tế ( nfc 17 102 Pháp ) từ 50mm2 đến 75mm2 - Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dịng điện sét đất Cấu hình hệ thống tiếp đất gồm: + Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2,4 mét đến mét Đường kính ngồi thường 14– 16mm Được chơn thẳng đứng cách mặt đất từ 0,5 đến mét Yêu cầu dây cáp tiếp đất phải nối thành mạch vịng kín trước nối với dây dẫn sét + Ốc siết cáp mối hàn hoá nhiệt cadweld: dùng để liên kết dây tiếp đất cọc tiếp đất với * Chống sét đánh thẳng công nghệ phát tia tiên đạo sớm ( Early Streamer Emission ) Các hãng sản xuất: INDELEC – PHÁP, SATELIT – PHÁP, HELITA – PHÁP, POUYET – PHÁP, PARATONNRRES – PHÁP, ERICO – ÚC INGESCO – TÂY BAN NHA Cấu hình loại gồm có phần: - Đầu thu lôi: Dùng để phát tia tiên đạo lên thu hút sét Đầu thu lơi gắn trụ đỡ có độ cao trung bình mét so với đỉnh cơng trình cần bảo vệ - Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng sét đầu thu lôi đến hệ thống tiếp đất Thường làm đồng cáp đồng trần, tiết diện dây dẫn quy định theo tiêu chuẩn quốc tế (nfc 17 102 pháp ) từ 50mm2 đến 75mm2 - Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét đất Cấu hình hệ thống tiếp đất gồm: + Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2.4 mét đến mét Đường kính ngồi thường 14 – 16mm Được chôn thẳng đứng cách mặt đất từ 0,5 đến mét Khoảng cách cọc với cọc từ đến 15 mét + Dây tiếp đất: thường cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2 dùng để liên kết cọc tiếp đất lại với Cáp nằm âm mặt đất từ 0,5 đến mét + Ốc siết cáp nối hàn hoá nhiệt cadweld: dùng để liên kết dây tiếp đất cọc tiếp đất với 2.2.2 Chống sét lan truyền 74 * Chống sét lan truyền cho trạm biến áp 1000 V (1kV): - Dùng chống sét Van ( Lightning Arrester ) lắp đầu đường dây vào trạm biến áp để cắt xung điện sét xuống đất + Dùng chống sét van sơ ( gọi thiết bị cắt sét nguồn pha pha ), lắp song song với nguồn điện để cắt giảm xung điện sét lớn xuống đất Cấu hình loại gồm có phần: Van cắt sét: Dùng để cắt xả xung điện sét lan truyền lưới hạ xuống đất, trước theo nguồn điện vào phụ tải Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng sét từ điểm nút mạng đến van cắt sét từ van cắt sét đến hệ thống tiếp đất Hệ thốn tiếp đất: Dùng để tản dịng điện sét đất Cấu hình hệ thống tiếp đất gồm: Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2,4 mét đến mét Đường kính ngồi thường 14 – 16mm Được chơn thẳng đứng cách mặt đất từ 0.5 đến mét Ốc siết cáp mối hàn hoá nhiệt CADWELD: dùng để liên kết dây tiếp đất cọc tiếp đất với Cấu tạo van cắt sét: Van cắt sét chế tạo từ ô xýt kim loại ( metal oxide varristor – mov ) thường ô xýt kẽm Đặc điểm loại vật liệu chì dẫn điện điện áp cao trở thành vật cách điện điện áp thấp, điện cao dịng điện thơng mạch lớn điện áp giảm dịng thơng mạch giảm zê rơ ( cịn gọi khối điện trở phi tuyến ) Nguyên lý làm việc van cắt sét: Khi sét đánh trực tiếp vào đường dây hạ pha 220/380vac – 50hz, sét đánh vào vùng lân cận cảm ứng vào đường dây hạ lan truyền vào van cắt sét trước đến phụ tải (các thiết bị dùng điện) Xung điện sét có biên độ điện áp lớn làm cho điện trở phi tuyến van cắt sét ngưỡng dẫn, lúc mở mạch để độ điện áp lớn làm cho điện trở phi tuyến van cắt sét ngưỡng dẫn, lúc mở mạch cho dịng điện sét qua xuống đất Khi xung điện sét giảm thấp đến giá trị điện áp ngưỡng van cắt dét điện trở phi tuyến van cắt sét tan nhanh để ngắt dòng cắt xung sét - Dùng thiết bị cắt lọc sét (thường lắp nối tiếp với phụ tải) để vừa cắt xung điện sét, vừa lọc loại sóng hài, nhiễu tần số cao sét + Cấu hình: loại gồm có phần:  Thiết bị lọc sét: Dùng để cắt xả xung điện sét lan truyền lưới hạ xuống đất lọc sóng hài nhiễu tần số cao trước chúng theo nguồn điện vào phụ tải  Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng sét từ thiết bị cắt lọc sét sét đến hệ thống tiếp đất  Hệ thống tiếp đất: dùng để tản dòng điện sét đất Cấu hình hệ thống tiếp đất gồm: Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2,4 mét đến mét Đường kính ngồi thường 14 – 16mm Được chôn thẳng đứng cách mặt đất từ 0,5 đến mét Khoảng cách cọc với cọc từ đến 15 mét 75 Dây tiếp đất: thường cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2 dùng để liên kết cọc tiếp đất lại với Cáp nằm âm mặt đất từ 0.5 đến mét Ốc siết cáp mối hàn hoá nhiệt cadweld: dùng để liên kết dây tiếp đất với + Cấu tạo thiết bị cắt lọc sét thường bao gồm:  Van cắt sét sơ cấp ( nằm phía trước )  Bộ lọc sóng hài nhiễu ( nằm giữa)  Van cắt sét thứ cấp ( nằm phía sau) Van cắt sét sơ cấp thứ cấp chế tạo từ ô xýt kim loại ( metal oxide varristor – mov ) thường ô xýt kẽm Đặc điểm loại vật liệu dẫn điện điện cáp cao trở thành vật cách điện điện áp thấp, điện áp cao dịng điện thông mạch lớn điện áp giảm dịng thơng mạch giảm zê rơ ( gọi khối điện trở phi tuyến ) Bộ lọc sóng hài cấu tạo từ cuộn kháng điện I tụ lọc, cuộn khán I lắp nối tiếp với mạch điện cịn tụ lọc lắp song song với mạch điện ( nằm phí sau cuộn kháng điện I) + Nguyên lý làm việc thiết bị cắt lọc sét: Khi đánh sét trực tiếp vào đường dây điện hạ pha 220/380 – 50 hz, sét đánh vào vùng lân cận cảm ứng vào đường dây hạ lan truyền vào thiết bị cắt lọc sét trước đến phụ tải ( Các thiết bị dùng điện ) Xung điện sét cịn sót với biên độ thấp khỏi lọc I – c bị van cắt sét thứ cấp cắt thêm lần Khi xung điện sét giảm thấp đến giá trị điện áp ngưỡng van cắt điện trở phi tuyến van cắt sét tăng nhanh để ngắt dòng cắt xung sét * Chống sét lan truyền cho lưới điện hạ pha 220/380V – 50/60hz: - Dùng chống sét Van sơ cấp: (gọi thiết bị cắt sét nguồn pha pha), lắp song song với nguồn điện để cắt giảm xung điện sét lớn xuống đất Ưu điểm: + Khơng giới hạn dịng tải nên lúc bảo vệ nhiều thiết bị dùng điện + Vì thiết bị cắt sét sơ cấp nên thường giá thành thấp Nhược điểm: + Chỉ cắt hầu hết xung lớn mà không lọc thành phần tần số cao sét, sóng hài, loại nhiễu… Các hãng đáp ứng tốt : TPS –Úc, OBO – Đức, MCG – USA, ERICO – Úc, TERCEL – Úc + Dùng thiết bị cắt lọc sét ( thường lắp nối tiếp với phụ tải ) để vừa cắt xung điện sét, vừa lọc loại sóng hài sét Ưu điểm: + Bảo vệ đa cấp cho phụ tải (gồm cắt sét sơ cấp, lọc, cắt sét thứ cấp ), độ an tồn cao 76 Nhược điểm: + Vì chế tao bảo vệ đa cấp nên giá thành cao + Vì lắp nối tiếp nên bị giới hạn với dòng điện định Úc + Các hãng đáp ứng tốt như: TPS – Úc, OBO – Đức, ERICO – Úc, YERCEL – * Chống sét lan truyền cho đường dây thông tin: - Chống sét lan truyền cho đường dây điện thoại lắp đặt phiến Krone 10 đôi dây: tuỳ theo mức điện áp tín hiệu, tần số làm việc, tốc độ đường truyền lựa chọn thiết bị bảo vệ khác Các hãng đáp ứng : TPS – Úc, ERICO – Úc, TERCEL – Úc - Chống lan truyền đường dây nối mạng máy tính cáp RJ45: có nhiều hãng để lựa chọn APC – USA, ATLENTIC – USA, ERICO – Úc, TPS – Úc - Chống sét lan truyền đường dây cáp đồng trục 75W: có nhiều hãng để lựa chọn như: ERICO – Úc, TPS – Úc, OBO –Đức 2.3 Tính tốn chống sét Bán kính bảo vệ kim thu sét: Kim thu sét dây dẫn sét, cọc tiếp địa,… tạo thành hệ thống chống sét hoàn chỉnh với chế tập trung lượng từ tia sét đánh, dẫn truyền tới phận khác hệ thống truyền xuống mặt đất cách an tồn Hình 3-5 Tính bán kính bảo vệ kim thu sét 77 Bán kính bảo vệ kim thu sét hiểu phạm vi mà kim có khả hoạt động hiệu Đa phần, sản phẩm kim thu sét có cấp độ bảo vệ với chiều cao lắp đặt chuẩn - 6m Nếu bán kính tiêu chuẩn cấp 1, khả bảo vệ lên mức tối ưu 99% Càng xa khả đón sét giảm Ngồi ra, phạm vi bán kính bảo vệ cịn thay đổi theo độ cao lắp đặt cột chống sét Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo Kim thu sét tia tiên đạo E.S.E (Early Streamer Emission) hay biết đến với tên gọi kim thu sét đại kế thừa dịng kim cổ điển Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo dựa theo tiêu chuẩn NFC 17-102 với phạm vi an toàn phụ thuộc yếu tố: - Chiều cao kim thu sét cơng trình cần bảo vệ - Thời gian phát tia tiên đạo sau thực nghiệm Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo (E.S.E) phụ thuộc vào độ cao (h) kim so với bề mặt cần bảo vệ - Với h > 5m: Rp=h(2D-h) +ΔL(2D+ΔL) - Trường hợp h < 5m: Dùng phương pháp đồ thị để tính bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo theo mục 2.2.3.3.a, b c tiêu chuẩn NFC 17-102:2011 đó: - Rp: Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo - h: Độ cao đầu kim thu sét tiên đạo với mặt phẳng ngang cần bảo vệ - D: Cấp độ bảo vệ kim (I , II , III) xác định nguy có vùng sét đánh - ∆ L = V ∆T - ∆ L: Độ dài tiên đạo đầu kim E.S.E phát (m) - ∆ T: Thời gian phát tia tiên đạo sớm kim thu sét đầu kim E.S.E phát (µm/s) - V: Vận tốc lan truyền tia tiên đạo khí (m/s) - Giá trị V tính toán, đo đạc theo thực nghiệm nêu tiêu chuẩn NFC 17-102:2011 78 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Trình bày khái niệm hệ thống nối đất? Trình bày thiết bị hệ thống nối đất? Trình bày cách tính tốn hệ thống nối đất? Trình bày khái niệm hệ thống chống sét? Trình bày hình thành đặc trưng sét? Trình bày cách phân loại hệ thống chống sét? Trình bày hệ thống chống sét đánh thẳng Trình bày hệ thống chống sét lan truyền? Trình bày phương pháp tính tốn chống sét? 79 PHỤ LỤC Bảng 1: Bảng hệ số yêu cầu hệ số công suất trung bình phụ tải mỏ hầm lị Nhóm phụ tải STT kyc Cosφ 0,6-0,7 0,7 0,75-0,85 0,8 Ở sân giếng: Khơng kể trạm bơm Có kể trạm bơm Cơng tác khai thác mỏ: Vỉa dốc thoải 0,4-0,5 0,6 Vỉa dốc đứng 0,5-0,6 0,7 Công tác chuẩn bị 0,3-0,4 0,6 0,45-0,65 0,9 0,8 0,9 0,5-0,65 0,7 Vận tải tầu điện: Tầu cần vẹt Tầu ác qui Các phụ tải khác (băng tải, máng cào, tời ) Trục cũi skip 0,7 0,7 10 Trạm quạt 0,5 0,7 11 Tổ hợp công nghệ 0,6-0,7 0,7 12 Chất hàng vào gòong 0,55 0,7 13 Nhà đun nước 0,75 0,75 14 Xưởng khí 0,3 - 0,35 0,65 15 Kho gỗ 0,35 0,65 16 Trạm bơm cấp nước 0,75 0,7 17 Khu vực hành 0,6 0,75 18 Kho than 0,5 0,7 19 Các thiết bị nhỏ khác 0,65 0,7 20 Chiếu sáng trời 1 21 Chiếu sáng nhà 0,8 22 Khu dân cư 0,75 0,95 23 Bốc đất đá - mở vỉa 0,5-0,7 0,65 24 Khai thác 0,5-0,75 0,7 Máy xúc gầu truyền động theo hệ F-Đ 80 25 Máy xúc nhiều gầu 0,45-0,6 0,6 26 Máy xúc roto 0,6-0,7 0,6-0,8 Đến 1400mm 0,7-0,8 0,75 Lớn 1400mm 0,8-0,85 0,8 kyc Cosφ 28 Khoan đập cáp 0,5-0,6 0,65 29 Khoan xoay 0,5-0,7 0,7 30 Băng chuyền cầu thải 0,6-0,7 0,5-0,65 Công suất 200kW 0,6 0,75 Công suất 200kW-2000kW 0,8 0,9 Công suất 500kW 0,75-0,85 0,8 Công suất lớn 500kW 0,85-0,9 0,85 Công suất 400kW 0,8-0,85 0,75 Công suất lớn 400kW 0,9-0,95 0,75 34 Trục tải có cơng suất 1000kW 0,75 0,75 35 Quạt gió có cơng suất nhỏ 200kW 0,6 0,75 36 Máy nghiền má 0,5-0,6 0,85 37 Máy nghiền côn 0,75-0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,75 27 Băng chuyền có chiều rộng băng Nhóm phụ tải STT 31 Bơm bùn 32 Bơm nước 33 Máy ép khí cố định 38 Chỉnh lưu thủy ngân: kim loại Thủy tinh 81 Bảng 2: Trị số * nhq  f ( n* ; p* ) 82 Bảng 3: Bảng tra Kmax Bảng 4: Thông số kỹ thuật máy biến áp liên xô chế tạo 83 Bảng 5: Điện trở điện kháng dây nhôm lõi thép: Loại dây AC10 AC16 AC25 AC35 AC50 AC70 AC95 AC120 AC150 AC185 Điện trở 3,12 2,06 1,38 0,85 0,65 0,46 0,33 0,27 0,21 0,17 Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn, mm Điện kháng 2000 - - - 0,403 0,392 0,382 0,371 0,365 0,358 2500 - - - 0,417 0,406 0,396 0,385 0,379 0,372 3000 - - - 0,429 0,418 0,408 0,397 0,391 0,384 0,377 A150 Bảng 6: Điện trở điện kháng dây nhôm trần: Loại dây A-6 A-10 A-16 A-25 A-35 A-50 A-70 A-95 A120 Điện trở 5,26 3,16 1,98 1,28 0,92 0,64 0,46 0,34 0,27 0.21 Khoảng cách trung bình hình học dây dẫn, mm Điện kháng 600 - - 0,358 0.345 0,336 0,325 0.315 0,303 0,297 0,288 800 - - 0,377 0,363 0,352 0,341 0,331 0,319 0,313 0,305 1000 - - 0,391 0,377 0,366 0,355 0,345 0,334 0,327 0,319 1250 - - 0,405 0,391 0,380 0,369 0,359 0,347 0,341 0,333 1500 - - - 0,402 0,391 0,380 0,370 0,358 0,352 0,344 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dần thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, Schneider Electric S.A, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000 Cung cấp điện, Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Bội Khuê, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998 Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 Hướng dẫn thiết kế lắp đặt mạng điện Xí nghiệp - Cơng nghiệp, Trần Thế Sang - Nguyễn Trọng Thắng, NXB Đà Nẵng 2001 Tính tốn cung cấp lựa chọn thiết bị khí cụ điện, Nguyền Xuân Phú, NXB Giáo dục 1998 Nhà máy điện trạm biến áp, Trịnh Hoàng Thám - Nguyễn Hữu Khái - Đào Quang Thạch - Lã Văn út - Phạm Văn Hoà - Đào Kim Thoa, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1996 85 ... tin cậy cung cấp điện khả hệ thống cung cấp điện đảm bảo liên tục cung cấp điện với chất lượng điện định trước khoảng thời gian định trước + Hộ tiêu thụ phận quan trọng hệ thống cung cấp điện Tùy... sơ cấp thường cấp điện áp từ (4  34,5)kV cung cấp điện 10 cho vùng địa lý xác định trước Một vài phụ tải công nghiệp nhỏ cung cấp trực tiếp đường dây cáp sơ cấp Mạng phân phối thứ cấp giảm điện. .. lưới cung cấp lưới phân phối Căn vào số pha có lưới 1pha pha Căn vào đối tượng cấp điện có lưới cơng nghiệp, nơng nghiệp, đô thị 1.3 Yêu cầu phương án cung cấp điện 1.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện