kl doan minh hop 910438d

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Thiết kế hệ thống cấp điện việc làm khó phải đảm bảo kỹ thuật, phù hợp với thực tế, nét mỹ quan … phải khả thi mặt kinh tế cho dự án Do vậy, nhiệm vụ thiết kế luận văn cịn nhiều sai sót kính mong góp ý thơng cảm q Thầy, Cô Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Trường ĐH Tôn Đức Thắng - Khoa Điện - Điện Tử dạy dỗ truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm quý báo Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Đình Cương hướng dẫn, cung cấp tài liệu truyền đạt kinh nghiệm thực tế hữu ích giúp em hoàn thành tốt luận văn Tp.HCM - Tháng 06 năm2010 Sinh viên thực ĐOÀN MINH HỢP GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang PHẦN GIỚI THIỆU Trang CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1.1 Xác định u cầu phụ tải điện Trang 1.2 Công suất đặt khu vực xưởng Trang 1.2.1 Khu vực phân xưởng sản xuất Trang 1.3 Tính tốn phụ tải điện Trang 12 1.4 Xác định tâm phụ tải xưởng Trang 13 1.5 Tính tốn phụ tải đỉnh nhọn xưởng Trang 15 CHƯƠNG CHỌN MÁY BIẾN ÁP – BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG – LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT AN TOÀN 2.1 Thiết kế trạm biến áp phân phối cho xưởng Trang 20 2.1.1 Lựa chọn phương án tối ưu xác định công suất máy biến áp Trang 21 2.1.1.1 Các phương án cho trạm Trang 21 2.1.1.2 Nhận xét - So sánh - Lựa chọn phương án cho trạm Trang 23 2.2 Lựa chọn nguồn điện dự phòng cho xưởng Trang 24 2.3 Bù công suất kháng cho hệ thống Trang 26 2.3.1 Bản chất lượng Trang 26 2.3.2 Mục đích việc cải thiện hệ số công suất Trang 26 2.3.3 Bù công suất kháng cho hệ thống Trang 27 2.4 Sơ đồ nối đất an toàn Trang 28 2.4.2 Giới thiệu kiểu nối đất Trang 28 2.4.3 Chọn sơ đồ nối đất cho xưởng khí Trang 30 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG CHỌN DÂY DẪN – CÁP VÀ KIỂM TRA SỤT ÁP 3.1 Lý thuyết tính tốn Trang 31 3.1.1 Xác định kích cỡ dây pha Trang 32 3.1.2 Xác định kích cỡ dây trung tính Trang 33 3.1.3 Xác định kích cỡ dây PE Trang 33 3.1.4 Xác định sụt áp Trang 34 3.2 Phần tính tốn thiết kế Trang 35 CHƯƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ - KIỂM TRA THIẾT BỊ BẢO VỆ AN TỒN 4.1 Tính tốn ngắn mạch Trang 44 4.1.1 Ngắn mạch pha Trang 44 4.1.1.1 Lý thuyết tính tốn Trang 44 4.1.1.2 Tính tốn ngắn mạch pha Trang 46 4.1.2 ngắn mạch pha Trang 54 4.2 Chọn thiết bị bảo vệ Trang 58 4.2.1 Giới thiệu thiết bị đóng cắt Trang 59 4.2.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt Trang 63 4.3 Kiểm tra dịng chạm vỏ thiết bị Trang 65 4.4 Phương pháp kiểm tra độ dài lớn cho phép dây dẫn Trang 68 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 5.1 Thiết kế hệ thống chống sét Trang 70 5.2 Thiết kế hệ thống nối đất an tồn Trang 76 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 6.1 Các vấn đề kỹ thuật chiếu sáng Trang 77 6.2 Tính tốn chiếu sáng cho khu vực phân xưởng Trang 79 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN: Ngày kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực cơng nghiệp sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Một lượng đông đảo cán kỹ thuật ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt cơng trình để cung cấp điện Thiết kế hệ thống cấp điện việc làm khó Một cơng trình điện dù nhỏ yêu cầu kiến thức kỹ thuật từ hàng loạt chuyên ngành (cung cấp điện, kỹ thuật điện, kỹ thuật cao áp, bảo vệ rơle, an toàn điện ) Ngồi người thiết kế cịn phải có hiểu biết định xã hội, môi trường, đối tượng cấp điện,… Cơng trình thiết kế q dư thừa gây hao phí nguyên vật liệu làm ứ đọng vốn đầu tư Cơng trình thiết kế sai (do thiếu hiểu biết, ham lợi nhuận…) gây hậu nghiêm trọng không lường: gây điện, đổ sập, cháy nổ,… làm thiệt hại đến tính mạng tài sản nhân dân Vì vậy, để thiết kế mạng điện dân dụng tốt, người cán kỹ thuật cần phải nắm vững kiến thức, lựa chọn bước tiến cần thiết, dẫn cơng thức tính tốn lựa chọn phần tử hệ thống cấp điện thích hợp với lĩnh vực xí nghiệp, nơng thơn thị, nắm vững phương pháp chiếu sáng xưởng sản xuất, chiếu sáng cơng cộng Cần thiết phải tính dung lượng bù cần đặt để giảm bớt tổn thất điện áp, điện lưới trung, hạ áp nâng cao hệ số bù cơng suất cho xí nghiệp nhà máy Người cán kỹ thuật phải phân tích kỹ bước triển khai thực hoàn tất thiết kế cấp điện Những yêu cầu đề án cung cấp điện: Một đề án thiết kế cung cấp điện cho đối tượng cần thoã mãn yêu cầu sau đây: ¬ Độ tin cậy cung cấp điện: Mức độ đảm bảo liên tục cung cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất yêu cầu phụ tải Với cơng trình cơng cộng cấp quốc gia Hội Trường Quốc Hội, Ngân Hàng Nhà Nước, Đại Sứ Quán, Sân Bay, Bệnh Viện…phải đảm bảo liên tục mức cao nhất, nghĩa với tình điện Những đối tượng kinh tế nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất, cao ốc, khách sạn nên đặt máy phát điện dự phòng Tuy nhiên, quyền định đặt máy phát dự phịng hồn tồn phụ thuộc vào khách hàng định Người thiết kế cố vấn, gợi ý, giúp họ cân nhắc so sánh lựa chọn phương án cấp điện tối ưu GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ¬ Chất lượng cung cấp điện: Chất lượng đánh giá qua hai tiêu tần số điện áp Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện quốc gia điều chỉnh Người thiết kế phải bảo đảm chất lượng điện áp cho khách hàng ¬Tính kinh tế cung cấp điện: Trong trình thiết kế thường xuất nhiều phương án Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng, có mâu thuẫn kinh tế kỹ thuật Một phương án đắt tiền thường có ưu điểm chất lượng độ tin cậy điện cao Thường đánh giá kinh tế phương án cung cấp điện qua hai đại lượng: vốn đầu tư phí tổn thất vận hành ¬ Tính an tồn cung cấp điện: Cơng trình cung cấp điện phải thiết kế có tính an tồn cao: an toàn cho người vận hành, người sử dụng thiết bị điện, an tồn cho thiết bị điện tồn cơng trình Người thiết kế ngồi việc tính tốn xác, chọn thiết bị khí cụ điện phải nắm vững quy định an tồn, hiểu rõ mơi trường lắp đặt hệ thống cung cấp điện đặc điểm đối tượng cung cấp điện Bản vẽ thi công phải xác, chi tiết đầy đủ dẫn rõ ràng cụ thể GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH THIẾT KẾ: Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp “ Thiết kế cung cấp điện cho xưởng khí “ Xưởng khí xây dựng Thành Phố Hồ Chí Minh Nhà máy chế biến xuất loại phụ kiện máy móc chất lượng cao, với quy mô sản xuất vừa phải, cố điện gây thiệt hại kinh tế, khơng gây nguy hiểm tính mạng người Do vậy, xưởng xếp vào loại hộ tiêu thụ điện loại Xưởng chuyên sản xuất phụ kiện máy móc, thời gian nhà máy làm việc liên tục với ca ngày GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP Nguồn điện cung cấp cho xưởng lấy từ đường dây điện trung điện lực Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện chất lượng điện cho nhà máy, xưởng khí yêu cầu xây dựng riêng trạm biến áp khách hàng cho nhà máy với cấp điện áp trung áp trạm 22/(15)kV cấp hạ áp máy biến áp phân phối cho trạm 0,4kV Xưởng lắp đặt thiết bị máy móc thiết bị điện với điện áp làm việc 230/400V tần số 50Hz GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1.1 XÁC ĐỊNH U CẦU PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải điện số liệu quan trọng để tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp điện Xác định phụ tải điện lớn so với thực tế dẫn đến chọn thiết bị lớn làm tăng vốn đầu tư Xác định phụ tải điện nhỏ dẫn tới chọn thiết bị nhỏ bị tải gây cháy nổ hư hại cơng trình, làm điện Phụ tải cần xác định giai đoạn tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn phụ tải gần dùng để tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp điện cịn phụ tải thực tế phụ tải xác xác định đồng hồ đo điện q trình vận hành Hiện có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn Thơng thường, phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện lại cho kết khơng thật xác, cịn muốn độ xác cao phương pháp tính tốn lại phức tạp Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp bao gồm hai giai đoạn: + Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế + Giai đoạn vẽ thi công Trong giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế (hoặc thiết kế kỹ thuật), ta tính sơ gần phụ tải điện dựa sở tổng công suất biết hộ tiêu thụ (bộ phận, phân xưởng hay khu nhà ) Còn giai đoạn thiết kế thi công, ta tiến hành xác định xác phụ tải điện dựa vào số liệu cụ thể hộ tiêu thụ phận, phân xưởng Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế thi công yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính tốn cho thích hợp Ở đây, ta lựa chọn phương pháp tính theo hệ số sử dụng Ku hệ số đồng thời Ks theo tiêu chuẩn IEC n Stt = K s ∑ K ui Sdmi i =1 Trong đó: Stt Ks Kui Sdmi : cơng suất biểu kiến tính tốn (kVA) : hệ số đồng thời dùng cho nhóm tải : hệ số sử dụng thể vận hành thường không đầy tải : công suất biểu kiến định mức nhóm thiết bị (kVA) GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.2.CÔNG SUẤT ĐẶT CỦA CÁC KHU VỰC TRONG PHÂN XƯỞNG: 1.2.1 Khu vực phân xưởng sản xuất Khu vực phân xưởng sản xuất chia làm khu vực nhỏ, khu vực có nhóm thiết bị máy móc khác bao gồm sau: ¬ Khu vực nhóm  Tải động lực KHMB 10 11 12 13 14 15 17 18 Số lượng 1 1 1 1 Tên thiết bị khoan bàn máy tròn vạn máy phay rãnh máy phay vạn máy tiện ren máy tiện ren máy tiện ren máy tiện ren máy tiện ren máy khoan đứng Pđm (Kv) 1.5 2.8 4.5 9 10 10 10 2.8 Hệ số cos ϕ 0.6 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.7 Ksd 0.4 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5  Tải chiếu sáng Khu vực nhóm gồm có đèn halogen kim loại × 400W Ballast 80W cosphi = 0,9 ⇒ Công suất chiếu sáng : Scs = × Pd + Pballast 400 + 80 = 6× = × 5.33 = 3.2kvA cos ϕ 0.9  Tải ổ cắm Khu vực nhóm gồm có 11 ổ cắm điện: P = 2kW (cosϕ = 0,8) ⇒ Cơng suất tải ổ cắm: Poc = 11 × 2000 = 22000W ⇒ Công suất S = 22000/0,8 = 27500= 27,5kVA GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ¬ Khu vực nhóm  Tải động lực KHMB Số lượng 2 Tên thiết bị máy cưa kiểu dài khoan bàn máy khoan đứng máy bào ngang máy tròn vạn Pđm (Kv) 4.5 1.5 2.8 14 2.8 Hệ số cos ϕ 0.6 0.6 0.67 0.67 0.7 Ksd 0.4 0.4 0.4 0.35 0.5  Tải chiếu sáng Khu vực nhóm gồm có đèn halogen kim loại × 400W Ballast = 80W cosphi = 0,9 Scs = × Pd + Pballast 400 + 80 = 8× = × 533 = 4.2kVA cos ϕ 0.9  Tải ổ cắm Khu vực nhóm gồm có ổ cắm điện: P = 2kW (cosϕ = 0,8) ⇒ Công suất tải ổ cắm: Poc = × 2000 = 18000W ⇒ Cơng suất S = 18000/0,8 = 22500 = 22,5KVA ¬ Khu vực nhóm  Tải động lực KHMB 18 19 25 26 27 30 38 39 Số lượng 1 2 Tên thiết bị máy khoan đứng cầu trục khoan bàn nhỏ bể dầu tăng nhiệt máy cạo máy mài thô máy khoan đứng máy khoan đứng Pđm (Kv) 2.8 4.5 1.5 2.8 1.5 2.8 2.8 2.8 Hệ số cos ϕ 0.7 0.6 0.6 0.7 0.65 0.65 0.65 0.65 Ksd 0.5 0.1 0.6 0.5 0.5 0.35 0.35 0.35  Tải chiếu sáng Khu vực nhóm gồm có 12 đèn halogen kim loại × 400W Ballast 80W cosphi = 0,9 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 10 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Trở kháng dây dẫn Rc3 : Rc = ρ×L S = 22,5 × 30 = 30, 6mΩ 1× 22 - Cảm kháng dây dẫn Xc3 : Xc3 = 0,08×L = 0,08×30 = 2,4mΩ y Dây dẫn từ tủ DB1 đến động có L = 37m, Sph = 2,5mm2 ρ × L 22,5 × 37 = = 333mΩ - Trở kháng dây dẫn Rc4 : Rc = 1× 2,5 S - Cảm kháng dây dẫn Xc4 = (do dây Sph = 11mm2 Dòng điện chạm vỏ động cơ: I chamvo = 0,95U pha ⎡ ∑ ⎡ R pha + RPE ⎤ ⎤ + ⎡ ∑ X pha ⎤ ⎦⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎣ = 0,95 × 230 [ 733, 03] + [33,53] 2 = 0, 29(kA) 4.4 KIỂM TRA ĐỘ DÀI CHO PHÉP CỦA CÁC MẠCH: 4.4.1 Mục đích tính chiều dài lớn cho phép dây dẫn Xác định chiều dài cực đại dây dẫn để thiết bị bảo vệ cắt nguồn đảm bảo an tồn cho người GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 68 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chiều dài mạch điện hạn chế biên độ dịng ngắn mạch, làm chậm trễ ngắt mạch tự động, ta cần phải xác định chiều dài lớn dây dẫn để bảo vệ cắt nguồn cách nhanh đảm bảo an toàn cho người Nguyên tắc tính tốn dựa việc tính dịng ngắn mạch với giả thiết điện áp ngắn mạch (tại chỗ đặt thiết bị bảo vệ) trì trị 80%U (Xét U định mức pha – trung tính) Người ta sử dụng giá trị tổng trở mạch vòng ngắn mạch để tính dịng ngắn mạch Giá trị 0,8U xem xét tất điện áp rơi từ phía nguồn tới điểm đặt thiết bị bảo vệ Chiều dài tối đa cáp mạng TN tính theo cơng thức: Lmax = 0,8 × U × S ph ρ (1 + m) I a ( m) Lmax : chiều dài tối đa cho phép cáp(m) U0 : Điện áp pha định mức 230 V ρ : Điện trở suất đồng ρ = 22,5.10-3 Ωmm2/m Ia : Dòng tác động tác động tức thời m= S ph S PEN : Sph : Tiết điện dây pha ; SPEN : tiết diện dây nối đất bảo vệ GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 69 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ CHỐNG SÉT 5.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 5.1.1 Hiện tượng sét Sét tượng phóng điện khí đám mây dơng mang điện tích với đất đám mây dơng mang điện tích trái dấu 5.1.2 Tác hại dòng sét Các thiệt hại sét cụ thể là: + 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 Vì thiệt hại sét lớn dự báo trước nên việc phịng chống sét ln mối quan tâm người Việc phịng chống sét khơng thể đạt mức an tồn tuyệt đối mà việc phịng chống sét nhằm giảm thiệt hại sét mức thấp 5.1.3 Phân loại cơng trình theo mức bảo vệ chống sét Theo mức bảo vệ chống sét cơng trình chia làm loại: a Cơng trình cấp I: cơng trình, có tỏa chất khí hay cháy, sợi cháy, dễ dàng chuyển sang trạng thái lơ lửng có khả kết hợp với khơng khí hay chất oxyt hóa khác tạo thành hỗn hợp nổ, xẩy điều kiện làm việc bình thường Khi xảy nổ gây phá hoại lớn, làm chết người b Cơng trình cấp II: cơng trình, có tỏa chất khí hay cháy, sợi cháy, dễ dàng chuyển sang trạng thái lơ lửng có khả kết hợp với khơng khí hay chất oxyt hóa khác tạo thành hỗn hợp nổ Nhưng khả xảy cố hay làm sai qui tắc Khi xảy nổ gây hư hỏng nhỏ, không làm chết người c Cơng trình cấp III Bao gồm cơng trình cịn lại GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 70 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.1.4 Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho phân xưởng Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào cơng trình có nhiều phương pháp từ cổ điển đến đại Do khoa học kỹ thuật với công nghệ ngày phát triển cơng trình xây dựng phục vụ nhu cầu sống sản xuất cho người ngày cao rộng Do cơng trình xây dựng công cộng ngày cao nhiều nghĩa khả sét đánh vào cơng trình xác suất cao hơn, nhu cầu cần thiết để đảm bảo an tồn cho cơng trình phải chống sét đánh thẳng vào cơng trình Theo cách đặt kim thông thường để bảo vệ chống sét cho cơng trình có độ cao lớn diện tích rộng phải đặt nhiều kim thu đặt kim kim phải có độ cao cao gây khó khăn vấn đề lắp đặt thi cơng, gia cố ảnh hưởng đến mỹ quan công trình 5.1.4.1 Chọn thiết bị bảo vệ chống sét cho phân xưởng Ta chọn bảo vệ cột thu sét sử dụng đầu thu sét phát tiên đạo sớm (ESE: Early Streamer Emission) hiệu Saint – Elmo, loại đầu kim SEL15 Với phát triển khoa học kỹ thuật, cơng nghệ dạng đầu thu sét có đặc điểm có khả phát tia tiên đạo sớm Hình 5.1 Kim Prevectron ¬ Cách lắp đặt đầu thu sét ESE Đầu ESE lắp đặt cột độc lập kết cấu công trình bảo vệ, cho đỉnh kim cao độ cao cần bảo vệ ¬ Nguyên lý hoạt động đầu thu ESE Kim phóng điện sớm ESE ( Early Streamer Emission) nghiên cứu từ thập niên 70 phát triển từ năm 1985 Nguyên lý kim phóng điện sớm tạo tia phóng điện lên sớm điểm khu vực bảo vệ, từ tạo nên điểm chuẩn để sét đánh vào kiểm soát đường dẫn sét bảo vệ cơng trình ¬ Cấu tạo đầu thu sét ESE - Đầu thu: hệ thống thơng gió nhằm tạo dịng lưu chuyển khơng khí đỉnh thân ESE Đầu thu làm nhiệm vụ bảo vệ thân kim - Thân kim: làm đồng xử lý inox, phía có nhiều đầu nhọn làm nhiệm vụ phát xạ ion Các đầu làm thép khơng rỉ GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 71 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP luồn ống cách điện nối tới điện cực kích Thân kim ln nối với điện cực nối đất chống sét - Bộ kích thích áp điện: làm ceramic áp điện (piezoelectric ceramic) đặt phía thân kim, ngăn cách điện, nối với đỉnh nhọn phát xạ ion nêu cáp cách điện cao áp - Vùng bảo vệ: vùng bảo vệ ESE hình nón có đỉnh đầu kim thu sét, bán kính bảo vệ Rp(m) = f (khoảng cách kích hoạt sớm trung bình ΔL(m) kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D(m) tùy theo mức độ bảo vệ) Cơng thức tính bán kính bảo vệ Rp đầu thu sét ESE, áp dụng h ≥ 5m: R p = 2D.h − h + ΔL(2D + ΔL) Nếu độ cao kim nhỏ 5m nhà sản xuất cung cấp Catalogue bán kính bảo vệ theo độ cao kim Trong đó: D(m) : phụ thuộc vào cấp bảo vệ I, II, III + D = 20m mức bảo vệ cấp I + D = 30m mức bảo vệ cấp II + D = 45m mức bảo vệ cấp III + D = 60m mức bảo vệ cấp IV Các cấp bảo vệ kim thu sét Prevectron 2: Protection Level I : D = 20m h (m) 10 S 6.60 31 47 63 79 79 S 4.50 27 41 55 68 69 S 3.40 23 35 46 58 59 TS 3.40 23 35 46 58 59 TS 2.25 17 24 34 42 44 Protection Level II : D = 30m h (m) 10 S 6.60 34 52 68 86 88 S 4.50 30 45 60 76 77 S 3.40 26 39 52 65 67 TS 3.40 26 39 52 65 67 TS 2.25 19 29 39 49 51 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 72 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Protection Level III : D = 45m h (m) 10 S 6.60 39 58 78 97 99 S 4.50 34 52 69 86 88 S 3.40 30 45 60 75 77 TS 3.40 30 45 60 75 77 TS 2.25 23 34 46 57 61 Protection Level IV : D = 60m h (m) 10 S 6.60 43 64 85 107 109 S 4.50 38 57 76 95 98 S 3.40 33 50 67 84 87 TS 3.40 33 50 67 84 87 TS 2.25 26 39 52 65 69 h(m) : chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt bảo vệ ΔL(m) : độ lợi khoảng cách phóng tia tiên đạo + ΔL = v.ΔT ΔT(μS): độ lợi thời gian GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 73 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ¬ Tính tốn bảo vệ cho phân xưởng Ta chọn vị trí đặt đầu thu sét ESE nằm kết cấu mái tôn trọng tâm phân xưởng này, với chiều cao đầu thu sét ESE tính từ đỉnh cầu đến bề mặt bảo vệ h = 6m Đường kính khu vực cần bảo vệ d = 180, bán kính R = 90m Vậy chọn kim thu sét Prevectron loại S 6.60 cấp D = 45m có chiều cao h = 5m, bán kính bảo vệ Rp = 97m, thỏa mãn để bảo vệ phân xưởng Sau ta vẽ lại mặt ta nhận thấy khu vực phân xưởng nằm phạm vi bảo vệ đầu thu sét ESE + Chọn dây dẫn dòng sét Theo tài liệu [6] chọn cáp đồng trần dẫn sét tiết diện dây tối thiểu không nhỏ 50mm2 Nên ta chọn dây đồng trần 50mm2 để làm dây dẫn sét 5.1.4.2 Tính tốn điện trở nối đất cho hệ thống chống sét – Hệ thống nối đất có trở kháng tĩnh không vượt 10Ω – Nối đất thực dây đồng hay bảng đồng – Cần nối kết hệ thống nối đất tới phần kim loại tòa nhà, cấu trúc thép tòa nhà Điện trở nên đo lớn 10Ω Thông số thiết kế hệ thống nối đất chống sét: – Sử dụng hệ thống nối đất cọc chơn sâu 0.8m – Dùng cọc thép có đường kính d = 30mm, chiều dài 3m, khoảng cách cọc 3m , số lượng cọc – Thanh ngang làm thép có d = 20mm, hàn vào đầu cọc – Điện trở suất đo vào mùa khơ 100Ωm – Dịng điện sét tính tốn 100kA Độ chơn sâu cọc tính từ cọc: t = t0 + l = 0.8 + = 2.3 (m) 2 Điện trở suất đo vào mùa khô 100Ωm Hệ số mùa cọc cho đất khô Kmùa = 1.4 (tra phụ lục PL03 trang 244 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Điện trở suất tính tốn cọc: ρtt = Kmùa * ρ = 1.4*100 = 140 (Ωm) Điện trở tản cọc là: ρ ⎛ 2l 4t + l ⎞ 140 ⎛ * * 2.3 + ⎞ + ln RC = tt ⎜ ln + ln ⎟= ⎜ ln ⎟ = 41.87 (Ω) 2πl ⎝ d 4t + l ⎠ 2π ⎝ 0.03 * 2.3 − ⎠ GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 74 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hệ số mùa cho đất khô Kmùa = 1.6 (tra phụ lục PL03 trang 244 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Điện trở suất tính tốn cọc: ρtt = Kmùa * ρ = 1.6*100 = 160 (Ωm) Điện trở tản xoay chiều thanh: ρ l2 160 18 ln Rt = tt ln = = 14.03 (Ω) 2πl d t 2π 18 0.02 * 0.8 a = =1 n = cọc Ö ηc = 0.7, ηt = 0.73 (tra phụ lục PL04 PL 06 trang l 244 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Điện trở tản tương đương cọc: RCΣ = RC 41.87 = = 9.97 n.η c * 0.7 Dòng điện sét chạy hệ thống cọc thỏa hệ: IcΣ + ItΣ = 100 (kA) (1) I tΣ R 9.97 = cΣ = (2) I cΣ RtΣ 14.03 Giải hệ phương trình (1), (2), tìm được: IcΣ = 58.46 (kA), ItΣ = 41.54 (kA) Vậy, dòng điện sét chạy cọc: Ic = I cΣ 58.46 = = 9.74 (kA) nc Với cọc có l = 3m, Ic = 9.74 (kA), ρttcoc = 140 (Ωm) Tra phụ lục PL15 (trang 251 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Ö αxk = 0.79 Với l = 18m, It = 41.54 (kA), ρttthanh = 160 (Ωm) Tra phụ lục PL15 (trang 251 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Ö αxk = 0.9 Điện trở xung kích cọc: Rxkcoc = αxk RC = 0.79*41.87 = 33.01 (Ω) Điện trở xung kích thanh: Rxkthanh = αxk Rt = 0.9*14.03 = 12.63 (Ω) Điện trở tản xung kích hệ thống nối đất gồm cọc: Rxkht = R xkc R xkt 33.01 *12.63 1 = = 4.25 (Ω) R xkc + n.R xkt η xk (33.01 + *12.63) 0.9 (ηxk = 0.9 tra PL12 trang 248 sách tập kỹ thuật cao áp Hồ Văn Nhật Chương) Vậy Rxkht = 4.25 (Ω) < 10 (Ω) (thỏa điều kiện) GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 75 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT AN TOÀN Do mạng điện phân xưởng nối đất theo sơ đồ TNS nên ta nối đất Rnđnguồn ≤ Ω đạt yêu cầu Ta nối đất mạch vòng trạm biến áp ( tổ hợp cọc) Thanh dùng vật liệu sắt trịn đường kính 26 mm chơn sâu 0,8m Cọc dùng vật liệu sắt trịn đường kính 30mm, chơn sâu 0.8m, dài 3m Điện trở suất đất đo 100Ωm (đất khô) y Điện trở tản thanh: ρt k ×l2 Rt = ln 2π × l h0 × d Mà ρt = ρđo kt = 100 × 1,6 = 160 Ω.m (Kmùa = 1,6) Diện tích trạm biến áp × 18 m Tỳ số l 18 = = Ta tra bảng k = 8,17 l= 2.(18 + 6) = 48 m l2 Suy Rt = ρt k ×l2 160 8,17 × 482 ln ln = = 7, 28Ω 2π × l h0 × d × 3,14 × 48 0,8 × 0, 026 y Điện trở tản cọc: RC = ρC × π × lc ⎡ lc 4h + lc ⎤ ⎢ ln + ln ⎥ d c 4h − lc ⎦ ⎣ Trong đó: ƒ ρc = ρđo kc = 100 × 1,4 = 140 Ω.m (Kmùa = 1,4) ƒ h=h0 + lc/2 = 0,8 + 3/2 = 2,3m ρC ⎡ lc 4h + lc ⎤ 140 × 2,3 + ⎤ ⎡ + ln = 41,88Ω ln ⎢ln + ln ⎥= ⎢ × π × lc ⎣ 0, 03 × 2,3 − ⎥⎦ d c 4h − lc ⎦ × 3,14 × ⎣ Do có 16 cọc nên suy bước cọc :a = 48/16 = 3m a/ lc = 3/3 = Tra bảng ta có: ηc = 0,51; ηt = 0,26 y Điện trở nối đất an tồn: Rc Rt 41,88 × 7, 28 = = 3,57Ω Rnd = Rmv = Rcηt + Rt nηc 41,88 × 0, 26 + 9,128 × 16 × 0,51 RC = Điện trở nối đất an toàn phân xưởng có giá trị: 3,57Ω Thoả mãn yêu cầu điện trở nối đất an toàn phải nhỏ 4Ω GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 76 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 6.1 CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG Chiếu sáng yếu tố cần thiết sống sinh hoạt người Chiếc đèn điện Thomas Editon chế tạo năm 1879 không ngừng cải tiến phát triển Ngày nay, ban đêm, đèn điện gần thay cho hầu hết nguồn chiếu sáng khác, trở thành thiết bị quen thuộc gần gũi gia đình người Nhu cầu chiếu sáng khơng ngừng nâng cao số lượng chất lượng Bản thân thiết bị chiếu sáng không ngừng hoàn thiện cải tiến với việc áp dụng thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến Lợi ích chiếu sáng: Theo nghiên cứu chất lượng chiếu sáng có ảnh hưởng rõ rệt khơng người mà đến tiêu kinh tế kỹ thuật nói chung kinh tế quốc dân, chất lượng chiếu sáng tốt dẫn đến Tăng hứng khởi sảng khoái tinh thần - Tăng thẩm mỹ - Cải thiện điều kiện vệ sinh - Tăng độ an toàn lao động sức khỏe - Tăng khả sáng tạo - Tăng suất lao động - Giảm tỷ lệ phế phẩm - Giảm thiệt hại kinh tế … 6.1.1 Các u cầu tính tốn thiết kế chiếu sáng Mục đích chiếu sáng cung cấp mơi trường chiếu sáng đầy đủ, tiện nghi: - Không gian làm việc đạt độ rọi yêu cầu Eyc nội thất theo tính chất hoạt động GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 77 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Các đèn chiếu sáng có nhiệt độ màu, số hoàn màu phù hợp, tạo cảm giác nhìn tự nhiên, thoải mái, phải hạn chế vấn đề độ chói q cao, khơng gây cảm giác khó chịu cho mắt - Việc bố trí lắp đặt đèn chiếu sáng hài hịa với kiến trúc, khơng gian, phân bố đồng ánh sáng đến vị trí làm việc - Một số yêu cầu khác tiết kiệm lượng, khơng làm tăng nhiệt độ phịng q mức, tính kinh tế 6.1.2 Một số loại đèn thường gặp : 6.2 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC PHÂN XƯỞNG Nhà máy chế biến xuất loại thiết bị khí Theo tiêu chuẩn IEC, để đảm bảo ánh sáng cho công nhân làm việc độ rọi yêu cầu bề mặt làm việc nhà xưởng phải nằm khoảng từ 150 ÷ 750 lux [3] GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 78 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Do nhà xưởng xây dựng cao có tận dụng ánh sáng mặt trời (sử dụng tơn sáng) nên ta chọn độ rọi yêu cầu bề mặt làm việc nhà xưởng là: Eyc = 200 lux Phân xưởng có kích thước Chiều dài L = 90 Chiều rộng W = 50 m Chiều cao H = 14 m Diện tích nhà xưởng S = 4500 m2 Màu sơn - hệ số phản xạ: - Trần xốp cách nhiệt màu sáng: ρtr = 0,7 (bảng 1/[3]) - Tường xi măng sơn màu lục sáng: ρt = 0,5 (bảng 1//[3]) - Sàn bê tông xỉn màu tối: ρs = 0,1 (bảng 1//[3]) Độ rọi yêu cầu: Eyc = 200 lux Đồ thị Kruithof - mơi trường tiện nghi: Tm = 2800 ÷ 4000oK (bảng 3//[3]) Nhà xưởng sản xuất thiết bị khí , cơng trình có độ cao lớn, dựa vào thông số kỹ thuật Ta chọn: a) Đèn cao áp halogen kim loại Đèn có thơng số: - Model: 400MH - Đầu đèn: E40 - Pđ = 400W - Φđ = 34.000Lm - H = 85Lm/W - Tm = 4000oK - Uđm = 230V GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 79 SVTH: Đoàn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP a) Ballast: - Model: BL400MH - Hệ số công suất %: 90 - Cơng suất (W): 400 a) Chóa đèn - Cấp/hiệu suất: 0,8F Phân bố đèn: Đèn đặt cách trần: h’ = m Mặt phẳng làm việc: e = 0,8 m Độ cao từ sàn đến trần: H = 14 m ⇒ Độ treo cao đèn so với mặt phẳng làm việc: h = H - h’ - e = 14 - - 0,8 = 7.2 m Chỉ số địa điểm: k= L ×W 90 × 50 = = 4.46 h( L + W ) 7.2(90 + 50) Hệ số bù – Hệ số dự trữ đèn : Môi trường nhà xưởng có mức độ bụi trung bình: δ = 1,25 (bảng 6/TKCCĐ) Tỷ số treo đèn: J= h' h' + h Do nhà xưởng có trần cao, nên ta chọn J = (J ≠ 0) 10 Xác định hệ số sử dụng: U = ηd u d + ηi u i Trong đó: - ηd , ηi : hiệu suất trực tiếp gián tiếp đèn - ud , ui : hệ số có ích ứng với hiệu suất trực tiếp gián tiếp Hệ số có ích đèn: - Đèn cấp F (chiếu sáng trực tiếp rộng) - Hệ số phản xạ: 7/5/1 - Tỷ số treo đèn: - Hệ số khơng gian: k = 4.46 ⇒ hệ số có ích đèn: ud = 0,955 (bảng7/TKCCĐ) Suy hệ số sử dụng: U = ηd ud + ηi ui = 0,8 × 0,955 + ≈ 0, 76 GVHD:Th.S Trần Đình Cương Trang 80 SVTH: Đồn Minh Hợp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 11 Xác định quang thông tổng: Φ tong = E yc Sd U = 200 × 4500 × 1, 25 = 1480263, 2lm 0, 76 12 Số lượng đèn cần cho thiết kế: Nd = Φ tong Φd = 1480263, = 44 bóng 34000 13 Số lượng đèn lắp đặt thực tế: Ta chọn Nd = 48 bóng 14 Kiểm tra sai số quang thơng: ΔΦ % = N d Φ d − Φ tong Φ tong = 48 × 34000 − 1480263, = 10, 25% 1480263, ⇒ thoả khoảng cho phép: -10% ÷ 20% 15 Kiểm tra độ rọi trung bình bề mặt làm việc: Etb = N d Φ dU 48 × 34000 × 0, 76 = = 220lux (thỏa điều kiện độ rọi khoảng 4500 × 1, 25 Sd 16% ) => đạt yêu cầu 16 Phân bố đèn: Do máng đèn cấp F nên nmax< 1,9h [4] Trong đó: h = 5,2m: Độ treo cao đèn so với mặt phẳng làm việc nmax : số dãy đèn => nmax< 1,9h = 1,9 5,2 = 9,88 Chọn n = (