kl ho khac lam tung 710129d

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY THUỐC LÁ GVHD SVTH MSSV LỚP : TS LÊ MINH PHƯƠNG : HỒ KHẮC LÂM TÙNG : 710129D : 07DD1N TP HCM, Tháng 07/2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.HCM, ngày ……… tháng ……… năm 2009 Thầy hướng dẫn MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP I LỊCH TRÌNH LÀM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP II LỜI MỞ ĐẦU III PHẦN 0: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI – NHÀ MÁY THUỐC LÁ 1.1/- TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN i-ix Bản vẽ số 01: Sơ đồ mặt PHẦN 1: PHÂN NHÓM VÀ XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI 1.1/- XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 1-4 1.2/- TÍNH TỐN PHỤ TẢI NHÀ MÁY 4-10 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG 1.3/- PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHIẾU SÁNG 22-54 1.4/- TÍNH TỐN CHO Ổ CẤM 55-56 PHẦN 2: CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1/- CHỌN MÁY BIẾN ÁP 66-67 2.2/- CHỌN NGUỒN DỰ PHÒNG 68-69 BÙ CÔNG SUẤT KHÁNG 2.3/ -Ý NGHĨA 69-71 2.4/- LỰA CHỌN THIÉT BỊ BÙ 71-73 PHẦN 3: CHỌN DÂY DẪN 3.1/- TỔNG QUAN 74-75 3.1.1/- TÍNH TỐN 75-79 3.1.7/- LẬP BẢNG TÍNH TỐN 80-84 Bản vẽ số 03: sơ đồ nguyên lý KIỂM TRA SỤT ÁP 3.2/- GIỚI THIỆU 84-85 3.2.1/- TÍNH TỐN 85-98 PHẦN 4: CHỌN CB 4.1/- ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CB 99-101 4.2/- CHỌN CB 102-103 4.3/- KIỂM TRA VÀ CHỈNH ĐỊNH CB 104-108 PHẦN 5: TÍNH NGẮN MẠCH 5.1/- GIỚI THIỆU 109-111 5.3/- TÍNH NGẮN MẠCH PHA 111-121 5.4/- TÍNH NGẮN MẠCH PHA 121-129 PHẦN 6: THIẾT KẾ BẢO VỆ AN TOÀN ĐIỆN 6.1/- BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP 130 6.1/- BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN GIÁN TIẾP 131 6.2/- GIỚI THIỆU CÁC SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 131-133 6.2.2/- CHỌN SƠ ĐỒ BẢO VỆ VÀ DÂY NỐI ĐẤT 133-136 6.2.3/- THIẾT KẾ NỐI ĐẤT AN TOÀN 136-137 PHẦN 7: THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 7.1/- HIỆN TƯỢNG VỀ SÉT 138 7.2/- PHÂN CẤP BẢO VỆ CHỐNG SÉT 138 11.3/- CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 138-141 11.4/- THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 141-143 Bản vẽ số 08: Mặt chống sét LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Nhà trường Quý Thầy Cô Khoa Điện – Điện Tử, Bộ Môn Hệ Thống Điện, Trường Đại Học Tơn Đức Thắng chấp cánh, nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Lê Minh Phương hướng dẫn, cung cấp tài liệu truyền đạt kinh nghiệm thực tế hữu ích giúp em hoàn thành tốt luận văn Đồng thời xin biết ơn đến người thân bạn bè chia sẽ, động viên, khích lệ, ủng hộ giúp đỡ em suốt trình học làm luận văn Tuy luận văn tốt nghiệp em hoàn thành có hạn chế kiến thức, thời gian làm luận văn kinh nghiệm em nên luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Em mong thơng cảm đóng góp ý kiến bạn bè dẫn thêm Quý Thầy Cô Xin chân thành cảm ơn Tp.HCM - Ngày 10 tháng 07 năm 2009 Sinh viên thực HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 1- TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY PHẦN 1: TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY 1.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN  Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác, phụ tải tính tốn đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự phụ tải thực tế gây ra, chọn thiết bị theo phụ tải tính tốn an tồn cho thiết bị mặt phát nóng  Phụ tải tính tốn sử dụng để lựa chọn kiểm tra thiết bị hệ thống cung cấp điện : Máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, bảo vệ, lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng … Phụ tải tính tốn phụ thuộc vào yếu tố : Công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống …  Do có tính quan trọng nên từ trước đến có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hồn tồn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính tốn lại thiếu xác, cịn nâng cao độ xác, kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố phương pháp tính lại phức tạp Tùy theo u cầu cụ thể số liệu thu thập mà chọn phương pháp thích hợp 1.1.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn [5] a Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu: Phụ tải tính tốn nhóm thiết bị có chế độ làm việc giống xác định theo biểu thức: Ptt  K nc Pđm Qtt  Ptt tg S tt  Ptt2  Q 2tt  GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG Ptt cos  SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 1- TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Trong đó: Ptt: cơng suất thực tính tốn (kW) Qtt: cơng suất phản kháng tính tốn (kVAr) Stt: cơng suất biểu kiến tính tốn (kVA) Knc: hệ số nhu cầu Nhận xét: Phương pháp phương pháp gần sơ lược để tính tốn sơ thiết kế Nhược điểm xác Knc tra sổ tay b Xác định phụ tải tính tốn theo xuất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm: Đối với loại phụ tải có đồ thị phụ tải khơng thay đổi thay đổi theo thời gian ( : quạt gió, bơm nước, máy nén, xí nghiệp giấy, … ) nên dùng phương pháp để xác định phụ tải tính tốn với phụ tải tính tốn phụ tải trung bình ca mang tải lớn : Ptt  Ptb ,ca  b0 M ca Tca Trong đó: - b0: suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm, tính kWh - Mca: số lượng sản phẩm sản xuất ca - Tca: thời gian làm việc ca mang tải lớn nhất, tính (h) Nhận xét: Phương pháp cho kết gần đúng, thường áp dụng cho xí nghiệp có phụ tải thay đổi theo thời gian c Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất: Với phân xưởng sản xuất, có nhiều thiết bị phân bố tương đối đồng phân xưởng may, phân xưởng dệt… ta dùng phương pháp để xác định phụ tải tính tốn sau: Ptt  p F GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 1- TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY Trong đó: - p0: cơng suất tính tốn 1m2 diện tích sản xuất (kWh/m2 ) Suất phụ tải tính tốn p0 phụ thuộc vào dạng sản xuất phân tích theo số liệu thống kê - F: diện tích bố trí thiết bị (m2) Nhận xét: Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu sản xuất phương pháp gần theo kinh nghiệm d Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình Ptb hệ số cực đại Kmax: Phương pháp gọi phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo số thiết bị hiệu Ptt  K max K sd Pđm  K max Ptb Ptb = Ksd n P dmi i 1 Hệ số sử dụng K sd , hệ số cực đại K max tra sổ tay Phương pháp cho kết tương đối xác xác định số thiết bị hiệu nhq có xét ảnh hưởng số thiết bị chế độ làm việc thiết bị Khi tính tốn phụ tải theo phương pháp này, số trường hợp tính gần sau :  Nếu n ≤ nhq< : n n Ptt   Pdmi Qtt   Pdmi tg dm i 1 i 1  Nếu n > nhq< : n n Ptt   Pdm,i k pt ,i Qtt   Pdm,i tg dm k pt ,i i 1 i 1 Nếu nhq  tính theo Kmax nhq : Ptt = Kmax Ptb Nếu nhq ≤ 10 Qtt = 1.1 Qtb Nếu nhq > 10 Qtt = Qtb = Ptb tgtb n costb =  cos  i 1 Pdmi n P i 1 GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG ii dmi SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 1- TÍNH TỐN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY  Trường hợp phụ tải có đồ thị phụ tải khơng đổi Ptt = Ptb Qtt = Qtb Nếu nhq > 300 Ksd < 0.5 hệ số Kmax tra theo nhq = 300  Nếu nhq > 300 Ksd ≥ 0.5 :Ptt = 1,05 Ksd Pđm Nếu có thiết bị pha phải cố gắng phân bố cơng suất lên ba pha Trong đó: Pđm,i : cơng suất định mức thiết bị thứ i n : số thiết bị kpt,i : hệ số phụ tải thiết bị thứ i Trong thực tế tùy theo quy mô đặc điểm cơng trình, tùy theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện thích hợp 1.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY A PHỤ TẢI ĐỘNG LỰC 1.2.1 Xác định phụ tải tính tốn khu vực Nhà máy Khu vực nhà máy gồm có Phân xưởng sau: Phân xưởng thuốc sợi, Phân xưởng Thuốc điếu, Buồng khí nén nhà kho Với tổng diện tích 2233 m2 Trong phân xưởng có 76 thiết bị, công suất thiết bị khác nhau, thiết bị có cơng suất lớn 37kW (máy nén khí ), thiết bị có cơng suất nhỏ 2,2kW ( máy phun hương) Phần lớn thiết bị có chế độ làm việc dài hạn Những đặc điểm cần quan tâm phân nhóm phụ tải, xác định phụ tải tính tốn lựa chọn phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng 1.2.2 Phân nhóm phụ tải động lực Phân xưởng Trong Phân xưởng có nhiều thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính tốn xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm cần phải tuân theo nguyên tắc sau : a Các thiết bị nhóm nên gần để giảm tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng b Chế độ làm việc thiết bị nhóm nên giống để việc xác định phụ tải tính tốn xác thuận lợi cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TOÀN ĐIỆN 130 PHẦN 6: AN TOÀN ĐIỆN 6.1CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ AN TOÀN ĐIỆN [13] Bảo vệ chống chạm điện trực tiếp Đây yêu cầu mạng điện, thiết bị điện Khi chế tạo dây dẫn thiết bị điện nhà sản suất đảm bảo điện trở cách điện thích hợp với cấp điện áp Khi thi cơng hệ thống điện cần phải thực biện pháp bảo vệ chống trạm điện trực tiếp : - Sử dụng phần dẫn điện có điện trở cách điện theo cấp điện áp yêu cầu - Lắp đặt phần mang điện cao, tầm với che chắn tránh người sử dụng sờ tới - Lắp đặt phần mang điện không bọc cách điện tủ kín có khóa giữ người có chức - Thiết kế lắp đặt mạng có U ≤ Ucp [ 40(V) 24(V), 12(V), 6(V) ] lấy nguồn qua mạng cách ly - Thiết kế lắp mạng lấy nguồn sau biến áp cách ly đặc biệt đảm bảo mức cách điện mạng theo yêu cầu an toàn, thực nối đẳng vỏ thiết bị Ngoài ra, sử dụng vận hành thiết bị điện, bất cẩn, cách điện bị hư hỏng, thao tác nhầm, người tiếp xúc với điện áp Do bắt buộc sử dụng biện pháp bảo vệ phụ nơi có nguy trạm điện cao : Ổ cắm điện có Iđm  30A nơi ẩm ướt phòng tắm với thiết bị điện di động Biện pháp bảo vệ phụ thực thông qua việc sử dụng thiết bị chống dòng dò RCD (Residual Current Device ) đầu nguồn vào Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp [13] Tình trạng chạm điện gián tiếp xảy có cố cách điện khiến phần mang điện áp chạm vào vỏ kim loại thiết bị Nếu khơng có biện pháp bảo vệ, GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TOÀN ĐIỆN 131 người sờ vào vỏ kim loại thiết bị tiếp xúc với điện áp có trị số lớn chạm trực tiếp vào mạng điện Ngồi có tượng chạm dây dẫn xuống đất, xuống sàn nhà tường nhà, dòng điện dò qua đất tạo điện áp chung quanh chỗ dòng vào đất Bảo vệ chống trạm điện gián tiếp bao gồm biện pháp an toàn thực nhằm cắt thiết bị chạm vỏ báo tín hiệu có dịng rị xuống đất lớn Tiêu chuẩn Việt Nam IEC quy định hình thức bảo vệ thơng qua việc nối vỏ kim loại thiết bị điện theo sơ đồ bảo vệ nối đất việc sử dụng bảo vệ thích hợp 6.2CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT CHO NHÀ MÁY 6.2.1.Giới thiệu sơ đồ nối đất [13] a Sơ đồ TT : ( ba pha dây ) Hình 5.1: Sơ đồ nối đất kiểu TT Điểm nối (hoặc điểm nối máy biến áp phân phối) nguồn nối trực tiếp với đất Các phận cần nối đất vật dẫn tự nhiên nối chung tới cực nối đất riêng biệt lưới Điện cực độc lập phụ thuộc điện với điện cực nguồn, hai vùng ảnh hưởng bao trùm lẫn mà khơng liên quan đến tác động thiết bị bảo vệ b Sơ đồ TN : Nguồn nối đất sơ đồ TT Trong mạng, vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên lưới nối với dây trung tính Một vài phương án sơ đồ TN là: Sơ đồ TN-C ( pha dây ) Hình 5.2: Sơ đồ nối đất kiểu TN-C GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TỒN ĐIỆN 132 Dây trung tính dây PE sử dụng chung gọi dây PEN Sơ đồ không dùng cho dây đồng có tiết diện nhỏ 10 mm2 16mm2 dây nhơm Sơ đồ TN-C địi hỏi đẳng áp hiệu lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại Cắt điện sử dụng CB nên RCD khơng cần sử dụng Vì cố hư hỏng cách điện coi nhắn mạch pha – trung tính Sơ đồ TN-S ( pha dây ) Hình 5.3: Sơ đồ nối đất kiểu TN-S Dây bảo vệ PE dây trung tính riêng biệt Sơ đồ TN-S bắt buộc dây đồng có tiết diện nhỏ 10 mm2 16mm2 dây nhơm Bố trí bảo vệ chống chạm điện :do dòng cố điện áp lớn Tự động ngắt điện có hư hỏng cách điện CB đảm nhận vai trò RCD bảo vệ chống trạm điện tách biệt với bảo vệ ngắn mạch Hai sơ đồ TN-C TN-S kết hợp thành sơ đồ TN-C-S Hình 5.4: Sơ đồ nối đất kiểu TN-C-S Sơ đồ TN-C TN-S sử dụng lưới Trong sơ đồ TN-C-S , sơ đồ TN-C (4 dây) không sử dụng sau sơ đồ TN-S Điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường điểm đầu lưới GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TOÀN ĐIỆN 133 c Sơ đồ IT :( trung tính cách ly ) Cá c vỏkim loại Trung tính Đấ t Cá ch ly hoặ c nố i đấ t qua điệ n trở Hình 5.5: Sơ đồ nối đất kiểu IT Vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên nối tới điện cực nối đất chung 6.2.2.Chọn Sơ đồ nối đất cho Nhà máy thuốc Bình Dương Vì nhà máy thuốc cơng trình có khả cháy nổ cao thiết bị điện chủ yếu hoạt động theo dây truyền sản xuất ta chọn sơ đồ nối đất kiểu TT PE Sơ đồ nối đất kiểu TT Mạch tự động ngắt có hư hỏng cách điện Việc thực RCD, sử dụng RCD với dòng ≤ 500mA tránh hỏa hoạn điện Độ sụt áp, nhiễu điện từ khác biệt điện áp độ thiết bị nối với cáp bọc thường nhẹ so với sơ đồ TN-C-S Trong điều kiện bình thường dây PE khơng có sụt áp khơng có khuyết điểm sơ đồ TN-C Đối với lưới phân phối tiết diện dây PE nhỏ so với trường hợp sơ đồ TN-S a Các biện pháp thực sơ đồ TT [1] Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp thực nhờ RCD Dòng chỉnh định phải đảm bảo điều kiện : In ≤ GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG U cp RA SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TỒN ĐIỆN Trong : 134 - Ucp = 50V : điện áp cho phép - RA : điện trở nối đất thiết bị Dòng chỉnh định trường hợp hàm theo điện trở RA mạng hạ áp (bảng G26 – theo IEC)-Trang G35 In - Điện trở nối đất tối đa () 3A 16 1A 50 500mA 100 300mA 166 30mA 1666 Trường hợp mạng phân phối : thời gian cắt tối đa 1s Điều cho phép đảm bảo tính chọn lọc theo cấp ( Tiêu chuẩn IEC 364-4-41 ) - Trường hợp vỏ thiết bị nhóm thiết bị nói đất riêng : Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp RCD riêng đặt cho thiết bị nhóm thiết bị có nối đất chung Độ nhạy chúng phải tương ứng với điện trở cực nối đất - Sử dụng RCD có độ nhạy cao (≤ 30mA) trường hợp sau : ( IEC 364-4-471) + Các ổ cắm ngồi có dòng định mức 32A + Các ổ cắm nơi ẩm ướt với dòng định mức + Mạch điện cung cấp cho phòng giặt + Ổ cắm  20A mạch cung cấp cho thiết bị cầm tay - Ở nơi có nguy cháy nổ cao : Bảo vệ RCD với độ nhạy không vượt 500mA - Bảo vệ vỏ thiết bị không nối đất : (trong trường hợp mạch điện nơi đất khô, thi công hệ thống nối đất trường hợp dây nối đất bị đứt) Các RCD có độ nhạy cao In ≤ 30 mA c Phối hợp thiết bị bảo vệ so lệch [1] Việc phối hợp nhằm cắt cố có chọn lọc thực cách tạo thời gian trễ cách chia nhỏ mạch, theo phần tử mạch bảo vệ riêng GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TOÀN ĐIỆN 135 Tính chọn lọc bảo đảm có CB phía trước vị trí cố tác động Mức chọn lọc thực theo mức sau : - Tại tủ phân phối - Tại tủ phân phối phân xưởng - Tại tủ động lực tủ khu vực - Tại ổ cắm thiết bị độc lập Ở tủ phân phối bảo vệ thiết bị riêng rẽ, thiết bị tự động cắt nguồn có nguy chạm điện gián tiếp mắc trung với bảo vệ bổ sung chống chạm điện trực tiếp Sự chọn lọc thực việc thực nhiều mức độ nhạy khác nhau: 30mA, 100mA, 300mA thời gian cắt tương ứng với mức chọn lọc: Sự chọn lọc theo mức Mức A : RCD có mức chỉnh thời gian trễ I (đối với thiết bị công nghiệp), loại S (cho dân dụng) để bảo vệ chống trạm điện gián tiếp Mức B : RCD tác động tức thời với độ nhạy cao đặt với ổ cắm thiết bị điện làm việc chế độ nguy hiểm Sự chọn lọc theo mức Mức A : RCD có thời gian trễ (trị đặt theo mức III) Mức B : RCD có thời gian trễ (trị đặt theo mức II) Mức C : RCD có thời gian trễ (trị đặt theo mức I) loại S Mức D : RCD tác động tức thời c Cách mắc chọn dây PE [1] Dây PE liên kết với vật dẫn tự nhiên vỏ kim loại khơng có điện thết bị điện để tạo lưới đẳng áp PE nối vào đầu nối đất mạng Đầu nối đất nối vào điện cực nối đất qua dây nối đất Dây PE cần : ( theo IEC) - Bọc sơn màu vàng xanh - Bảo vệ chống hư hỏng hóa Kết nối : - Dây PE không chứa đựng hình thức thiết bị đóng cắt - Nối vỏ thiết bị cần nối tới dây PE chính, nghĩa nối song song GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TỒN ĐIỆN - 136 Có đầu kết nối riêng đầu nối đất chung tủ phân phối Kích cỡ dây PE: chọn theo phương pháp đơn giản Phương pháp có liên quan đến kích cỡ dây pha với loại vật liệu : (theo tiêu chuẩn IEC) Sph ≤ 16 mm2 Chọn : SPE = Sph 16 < Sph ≤ 35 mm2 Chọn : SPE = 16 mm2 Sph > 35 mm2 Chọn : SPE = Sph/2 Trong sơ đồ TT điện cực nối đất nằm vùng ảnh hưởng nối đất nguồn, tiết diện dây PE giảm tới 25mm2 cho đồng 35 mm2 cho nhơm 6.2.3.Tính tốn nối đất an toàn cho khu nhà xưởng [12] Nối đất an tồn xưởng gồm mạch vịng chạy ven chu vi xưởng, mạch vịng chơn cách mặt đất 0.8m Hệ thống mạch vòng thiết kế gồm thép trịn có đường kính ngồi d = 20mm, chôn sâu cách mặt đất 0.8m men theo chu vi Phân xưởng Chu vi Nhà xưởng :64m x 28m =1792m  l = 1792 (m) Kết cấu địa chất nhà máy đất sét cứng có điện trở suất : đo = 100 m Điện trở suất tính tốn : t = đo Kmt = 100×1,6 = 160 (m) Kmt = 1,6: Hệ số mùa đo đất khô K hệ số hình dáng mạch vịng: với l1 64   2.29 l 28  K = 6.42 (Tra bảng ) Điện trở mạch vòng : Rnd  Rmv  t K l 160 6.42  1792 ln t  ln  0.3() 2 lt t o d t 2.  1792 0.8  0.02 Trong : - ρt : điện trở suất tính tốn (160 m) - lt : tổng chiều dài ven chu vi (1792 m) - K : hệ số hình dáng (K = 6.42) - to : độ chôn sâu (0.8 m) - dt : đường kính (0.02 m) Ta có điện trở nối đất an toàn xưởng Rnđ = 0.3 < 4 thoả mãn yêu cầu nối đất an toàn GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 6- AN TOÀN ĐIỆN 137 64m 28m Điện trở nối đất thiết bị tính tốn theo Ucp = 50V trị số dịng cắt thiết bị bảo vệ đầu cực phần tử mạng Để đảm bảo an toàn cho người xảy chạm vỏ : Uvỏ thiết bị = Ichạm.Rnđtb ≤ Ucp thết bị bảo vệ phải cắt nguồn nên Ichạm  Icắt bảo vệ Rnđtb ≤ Ucp/Icắt bảo vệ GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 138 PHẦN 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 7.1 HIỆN TƯỢNG SÉT Sét tượng phóng điện khí đám mây dơng mang điện tích với đất đám mây dơng mang điện tích trái dấu 7.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO NHÀ MÁY [12] Phân loại công trình theo mức bảo vệ chống sét Theo mức bảo vệ chống sét cơng trình chia làm loại: a Cơng trình cấp I Bao gồm cơng trình tồn khí cháy, sợi bụi cháy điều kiện làm việc bình thường khí, cháy, bụi, sợi cháy kết hợp với khơng khí chất oxy hóa khác tạo thành hỗn hợp nổ Hỗn hợp nổ phát nổ có tác dụng sét nổ gây chết người thiệt hại lớn kinh tế b Cơng trình cấp II Bao gồm cơng trình tồn khí cháy, bụi sợi cháy xảy cố làm sai nguyên tắc vận hành q trình cơng nghệ, đó, khí, cháy, bụi, sợi cháy có khả kết hợp với khơng khí chất oxy hóa khác tạo thành hỗn hợp nổ c Cơng trình cấp III Bao gồm cơng trình cịn lại Tuyệt đại đa số nhà cơng trình xây dựng cơng cộng thuộc cơng trình cấp III Chọn thiết bị bảo vệ chống sét cho nhà máy thuốc Bình Dương Nhà máy thuốc Bình Dương có vấn đề cố xảy gây thiệt hại kinh tế, nguy hiểm cho người Để bảo vệ chống sét cho nhà máy ta cần thiết kế bảo vệ theo mức bảo vệ chống sét cho công trình cấp III Chọn bảo vệ cột thu sét sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm ( ESE : Early Streamer Emission) Với phát triển khoa học kỹ thuật, công nghệ GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 139 dạng đầu thu sét có đặc điểm có khả phát tia tiên đạo sớm a Cách lắp đặt đầu thu sét ESE Đầu ESE lắp đặt cột độc lập kết cấu cơng trình bảo vệ, cho đỉnh kim cao độ cao cần bảo vệ b Nguyên lý hoạt động đầu thu ESE: ESE hoạt động dựa nguyên lý làm thay đổi trường điện từ chung quanh cấu trúc cần bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện (piezoelectric) (theo thiết kế Franklin France ) Cấu trúc đặc biệt ESE tạo gia tăng cường độ điện trường chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả phát xạ ion, nhờ tạo điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét c Cấu tạo đầu thu sét ESE: - Đầu thu : Có 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 không gỉ luồn ống cách điện nối với điện cực kích thích Thân kim 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 - Vật liệu piezoelectric: cấu trúc tinh thể, đó, lưỡng cực điện làm tăng áp lực theo hướng định trước cách tạo cho chúng trường phân cực ban đầu có mật độ cao Vật liệu sử dụng zircotitanate chì, cứng, đầu kim phủ lớp mỏng điện cực nickel Các vật liệu GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 140 chế tạo thành nhiều đoạn nối tiếp Mức điện áp cao đảm bảo đủ điều kiện để tạo ion mong muốn - Sự kích thích áp điện: xuất đám mây giơng mang điện tích, điện trường khí trạng thái tĩnh, kết hợp với tượng cộng hưởng xảy thân kim ESE, áp lực tạo trước Trong kích thích sinh áp lực biến đổi ngược Kết đầu nhọn, phát xạ ion tạo điện cao, sinh lượng lớn ion Những ion ion hóa dịng khí xung quanh phía đầu thu nhờ hệ thống lưu chuyển khơng khí gắn đầu thu Điều giúp làm giảm điện áp ngưỡng phóng điện, đồng thời làm gia tăng vận tốc phóng điện corona - Điểm thu sớm nhất: khả gia tăng kích thích trường tĩnh điện thấp (khả phát xạ sớm) tăng cường khả thu kim thu sét Nhờ trở thành điểm thu sớm so với điểm khác tòa nhà cần bảo vệ Các kim thu sét hoạt động với dịng sét có cường độ thấp (2kA đến 5kA ứng với khoảng cách kích hoạt D nhỏ D = 10I2/3, với I cường độ dịng sét tính kA) - 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 L(m) kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D(m) tùy theo mức độ bảo vệ) Công thức tính bán kính bảo vệ Rp đầu thu sét ESE, áp dụng h  5m: R p  2D.h  h  L(2D  L) 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 = 45m mức bảo vệ cấp II + D = 60m mức bảo vệ cấp III h(m) : chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt bảo vệ L(m) : độ lợi khoảng cách phóng tia tiên đạo + L = v.T T(S): độ lợi thời gian GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 141 d Vị trí đặt cầu thu sét: Nhà máy thuốc Bình Dương có diện tích tương đối lớn, khu vực làm việc, sinh hoạt nhà máy nằm tập trung gần khu vực phân xưởng nhà máy nên để thiết kế bảo vệ chống sét cho khu vực nhà máy, ta chọn vị trí đặt đầu thu sét ESE nằm kết cấu mái nhà xưởng,với chiều cao đầu thu sét ESE tính từ đỉnh cầu đến bề mặt bảo vệ h = 3m e Bán kính bảo vệ cầu thu sét: Tham khảo Catalogue hãng FRANCE PARATONNERRES Dựa vào vị trí chọn ta đặt cầu thu sét có độ cao so với mặt cao xưởng 3m, có bán kính bảo vệ 65m tính từ tâm cầu Sau vẽ lại sơ đồ mặt nhà máy ta thấy tồn nhà máy phủ kín bán kính bảo vệ cầu thu sét, đảm bảo chống sét an tồn có giơng sét 7.3 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT [12] a Chọn dây dẫn dòng sét Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: “ TCXD 46 ” kích cỡ dây dẫn để tản dịng sét xuống đất bảo vệ cho cơng trình phải có tiết diện khoảng từ 35mm2  95mm2, tùy thuộc vào tính chất cơng trình cần bảo vệ Nhà máy thuốc Bình Dương cơng trình bảo vệ cấp III có diện tích tương đối lớn, nên ta chọn dây dẫn sét cho cơng trình có tiết diện 70mm2 b Tính tốn điện trở nối đất cho hệ thống chống sét GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 142 Đối với mạng điện có điện áp 1000V, điện trở nối đất chống sét cho hệ thống không vượt 10 Kết cấu địa chất nhà máy đất sét cứng có điện trở suất : đo = 100 m Ta chọn hệ thống nối đất chống sét cho nhà máy hệ thống tổ hợp tia cọc, dạng tia thẳng hàng có cọc Ta dùng thép trịn có dt = 20mm, chiều dài lt = 12m cọc dùng thép trịn có dc = 30mm, chiều dài cọc lc = 3m Điện trở thanh: Rt  l2 t ln t 2lt d t t Trong đó: - Rt : điện trở tản () - t : điện trở suất tính tốn (m) - lt : chiều dài thanh, tia (lt = 12m) - dt : đường kính (dt = 0.02m) - t0 : độ chôn sâu (t0 = 0.8m) - đo : điện trở suất đất đo lúc đất ẩm (đo = 100m) - Kmt : hệ số mùa bảng phụ lục (Kmt = 1.45)   t    K mt  100  1.45  145(m)  Rt  145 12 ln  17.52() 2  12 0.02  0.8  Điện trở tản cọc: Rc  c 2l c  2l c 4t  l c   ln ln   d c 4t  l c  Trong đó: - Rc : điện trở tản cọc () - c : điện trở suất tính toán cọc (m) - lc : chiều dài cọc (lc = 3m) GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 143 - dc : đường kính cọc (dc = 0.03m) - t : độ chôn sâu trung bình cọc (h = h0 + lc/2 = 2.3m) - đo : điện trở suất đất đo lúc đất ẩm (đo = 100m) - Kmc : hệ số mùa cọc tra bảng (Kmc = 1.3)   c    K mc  100  1.3  130m  Rc  130    2.3   ln  ln  38.84 2   0.03  2.3    Điện trở nối đất chống sét tổ hợp cọc: Rndcs  Rc  Rt 1 17.52  38.84     4.95() nt Rc   t  Rt  nc   c  0.9 17.52  0.74  38.84   0.72 Trong đó: - Rt : điện trở tản (tia) () - Rc : điện trở tản cọc () - nc, nt : số cọc tia số tia -  c , t : hệ số sử dụng cọc nối theo hình tia tra theo bảng -  : hệ số sử dụng tổ hợp cọc Kết luận : Ta có điện trở nối đất chống sét Rnđcs = 4.95  < 10   thỏa yêu cầu nối đất chống sét GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG PHẦN 7- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO STT [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] TÊN SÁCH Tác giả Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Schneider Electric IEC HD Đồ Án Nhiều tác giả Thiết Kế Cung Cấp Điện HD Đồ Án TS Hồ Văn Hiến Thiết Kế Mạng Điện Thiết Kế Nhà Máy Điện Thầy Huỳnh Trạm Biến Áp Nhơn Hệ Thổng Điện Truyền tải TS Hồ Văn Hiến & Phân Phối Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Cơng Nghiệp Nguyễn Cơng Hiền Đô Thị & Nhà Cao Tầng Sổ tay lựa chọn tra cứu Ngô Hồng Quang thiết bị điện 0,4-500kV Sổ Tay Thiết Kế Chiếu Nguyễn Viễn Xum Sáng Nhà Xuất Bản Năm NXB KH & KT NXB ĐHQG TP.Hồ Chí Minh NXB ĐHQG TP.Hồ Chí Minh NXB ĐHQG TP.Hồ Chí Minh NXB ĐHQG TP.Hồ Chí Minh GVHD : TS LÊ MINH PHƯƠNG Đinh Hoàng Bách 2004 2005 2004 2004 NXB KH & KT 2005 NXB KH & KT 2007 NXB Thanh Niên 2002 ĐH Tôn Đức Thắng ĐH Tơn Đức Giáo Trình KT Điện Lạnh TS Nguyễn Dáo Thắng NXB ĐHQG Kỹ Thuật Cao Áp TS Hoàng Việt TP.Hồ Chí Minh Hướng Dẫn Thiết kế NXB ĐHQG TS Dương Vũ Văn Chống sét TP.Hồ Chí Minh NXB ĐHQG An Tồn Điện Phan Thị Thu Vân TP.Hồ Chí Minh Catalogue Dây dẫn Và Cáp Hãng CADIVI Việt Nam Điện Lực Catalogue Thiết Bị Điện Hãng Nhật Công Nghiệp & Tự Động MITSUBISHI Catalogue Hãng France Pháp thiết bị chống sét Paratonnerres Giáo Trình KT Chiếu Sáng 2007 2002 2004 2005 2005 2004 2007 2007 2005 SVTH : HỒ KHẮC LÂM TÙNG