THIẾT KẾ CUNG CÁP ĐIỆN PHẬN XƯỚNG CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Lời cảm ơn Trong q trình theo học trường dạy tận tình thầy cô, đặc biệt thầy cô khoa điện điện tử giúp em nắm kiến thức chuyên ngành điện mà nhiều lĩnh vực khác Trong suốt thời gian thực luận văn, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Trung Thắng hướng dẫn em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Với nỗ lực thân việc tìm tịi nghiên cứu để thực luận văn tốt nghiệp nhiều hạn chế mặt kiến thức kinh nghiệm thực tế luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trung Thắng, quý thầy cô khoa Điện-Điện tử dạy giỗ giúp đỡ em tháng năm học trường thời gian hoàn thành luận văn chắn em không quyên công lao to lớn thầy cô dạy dỗ em suốt trình em học tập giảng đường đại học Cuối em kính chúc thầy trường Đại Học Tôn Đức Thắng nhiều sức khoẻ đạt nhiều thắng lợi q trình cơng tác giảng dạy Sinh viên thực Nguyễn Đức Thiện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày……tháng……năm………… Giáo viên LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Ngày……tháng……năm………… Giáo viên LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Lời mở đầu Điện dạng lượng phổ biến có tầm quan trọng khơng thể thiếu lĩnh vực kinh tế quốc dân đất nước Như đa xác định thống kê khoảng 70% điện sản xuất dùng xí nghiệp nhà máy công nghiệp Ngày lượng điện nước giới bị thiếu vấn đề cấp thiết đặt để giải vấn đề thiếu hụt điện sử dụng điện tiết kiệm có phương án thiết kế cung cấp điện cho hiệu để vừa đảm bảo cung cấp điện đảm bảo vấn đề tiết kiệm điện giúp mang lại chi phí cho hợp lý Sự phát triển kinh tế - xã hội nước ta năm gần kéo theo tăng trưởng xây dựng Nhiều cơng trình lĩnh vực hoàn thiện, nâng cấp triển khai Trong ngành cơng nghiệp phát triển không ngừng, việc xây dựng khu cơng nghiệp địi hỏi tất yếu xu Việc cung cấp điện cho khu công nghiệp việc làm quan trọng tối cần thiết để khu cơng nghiệp vào hoạt động Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp cách hài hoà yêu cầu kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc phải đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển tương lai Tuy nhiên yêu cầu thường mâu thuẫn với nhau, người thiết kế phải biết kết hợp hài hoà với hoàn cảnh cụ thể cho hợp lý Đề tài luận văn tốt nghiệp “ Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí ”, đề tài không lĩnh vực cung cấp điện hạ với đoi hỏi ngày cao chất lượng, an toàn kinh tế nên Khóa luận tốt nghiệp đa áp dụng tiêu chuẩn hành IEC, tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, tiêu chuẩn Việt Nam nhằm đạt phương án tối ưu LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Mục lục trang Lời cám ơn Nhận xét giáo viên hướng dẫn Nhận xét giáo viên phản biện Lời mở đầu Mục lục Chương 1: giới thiệu tổng quan công ty phú lợi 1.1 giới thiệu công ty 1.2 sản phẩm công ty 1.3 bảng liệt kê máy móc Chương 2: xác định phụ tải nhà máy 11 2.1 khái niệm chung 11 2.2 xác định phụ tải tính tốn 11 Chương 3: xác định phụ tải chiếu sáng 32 3.1 giới thiệu chung 32 3.2 yêu cầu trung chiếu sáng 32 3.3 tính tốn chiếu sáng 33 3.4 tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng 35 Chương 4: vạch phương án cung cấp điện 58 4.1 đặt vấn đề 58 4.2 phương án dây cho mạng điện phân xưởng 58 4.3 xác định phương án lắp đặt dây dẫn 60 Chương 5: chọn máy biến áp, máy phát dự phịn bù cơng suất phản kháng 62 5.1 khái quát phân loại chạm biến áp 62 5.2 bù công suất phản kháng 64 5.3 chọn máy biến áp 67 5.4 chọn máy phát dự phòng 67 Chương chọn dây dẫn kiểm tra sụt áp 70 6.1 lựa chọn dây dẫn 70 6.2 tính tốn sụt áp 71 Chương tính ngắn mạch, lựa chọn thiết bị bảo vệ, dây nối đất bảo vệ 88 7.1 tính toán ngắn mạch 88 7.2 lựa chọn dây trung tính, nối đất bảo vệ thiết bị bảo vệ 99 Chương nối đất an toàn 115 8.1 Tổng quan 115 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 8.2 Sơ đồ nối đất 115 8.3Chọn sơ đồ nối đất cho phân xưởng 123 8.4Tính tốn hệ thống nối đất an toàn 124 Chương chống sét 127 9.1 Khái niệm sét 127 9.2 tác hại sét bảo vệ sét đánh trực tiếp 127 9.3 nguyên tắc bảo vệ sét đánh 127 9.4 thiết kế chống sét cho phân sưởng 129 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TY PHÚ LỢI 1.1 Giới thiệu công ty: Nền kinh tế Quốc gia đánh giá phát triển ngành Công nhgiệp, đặc biệt ngành công nghiệp nặng ngành khí, chế tạo máy,… Trong năm vừa qua ngành khí nước ta phát triển khơng ngừng, tạo nhiều sản phẩm, góp phần khơng nhỏ vào cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Cơng ty khí Phú Lợi trực thuộc quản lý Tỉnh Bình Dương, tiền thân Cơng ty Xí nghiệp khí Phú Lợi đời trước năm 1975 chuyên sửa chữa, bảo trì phương tiện xe giới sản xuất loại phụ tùng máy móc Năm 1997 tỉnh Sơng Bé tách thành tỉnh Bình Dương Bình Phước, Xí Nghiệp Cơ Khí Phú Lợi trực thuộc quản lý tỉnh bình Dương đổi tên thành Cơng Ty Cơ Khí Phú Lợi quản lý thêm Trung tâm kiểm định xe giới Bình Dương Hiện nay, Cơng ty có đơn vị trực thuộc 300 cán cơng nhân viên chức  Xí nghiệp khí Phú Lợi  Trung tâm kiểm định xe giới Bình Dương CƠ CẤU TỔ CHỨC CỦA CƠNG TY GIÁM ĐỐC P GIÁM ĐỐC KỸ THUẬT Phân xưởng khí Phân xưởng khuôn mẫu Phân xưởng cán tôn P GIÁM ĐỐC KINH DOANH Phòng kỹ thuật Phòng tổ chức hành Phịng kế hoạch vật tư Phịng tài vụ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Trụ sở Cơng ty : số 80 Đại Lộ Bình Dương, Phường Hiệp Thành, TX.TDM, Bình Dương Diện tích khoảng 6000m² Phía trước đường Đại Lộ Bình Dương Bên trái Bảo tàng Bình Dương Bên phải Trung Tâm kiểm định xe giới Bình Dương Đằng sau khu dân cư Phường Hiệp Thành Do nhu cầu thị trường cộng thêm chuyển đổi từ kinh tế bao cấp sang kinh tế thị trường nên năm 90 Xí Nghiệp đầu tư thiết bị máy móc sản xuất sản phẩm khí xác đổi tên thành Cơng ty khí Phú Lợi 1.2 sản phẩm công ty:  Công ty sản xuất theo đơn đặt hàng khách hàng nên sản phẩm đa dạng, sản phẩm :  Các loại phụ tùng máy móc (bánh răng, puly, trục vít,…)  Các thiếi bị phục vụ ngành xây dựng  Sửa chữa phương tiện xe giới  Các loại khuôn mẫu phục vụ ngành nhựa khuôn gạch  Các loại sản phẩm Công ty góp phần thúc đẩy phát triển ngành cơng nghiệp tỉnh nhà Vì vậy, Cơng ty nhiều lần nhận khen tỉnh Sơ lược quy trình sản xuất cơng ty :  Tơn cán theo bề dày kích thước thiết kế  Cắt tơn thành miếng theo kích thước thiết kế  Phay sơ bề mặt  Hàn lên bề mặt làm việc hợp kim đặc biệt để tạo độ bền chống mài mòn  Mài xác mặt cạnh  Phủ nhựa lên bề mặt làm việc  Sấy tủ nhiệt cho chết lớp nhựa  Hồn tất đóng gói  Sơ đồ khối quy trình sản xuất : Cán tơn theo bề dày Cán tơn theo hình khn Phay sơ Hàn phủ hợp kim Thành phẩm Sấy nhiệt Phủ nhựa Mài sác LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1.3 bảng liệt kê thiết bị máy móc: 1.3.1.Bảng liệt kê thiết bị máy móc Phân Xưởng Cơ Khí : stt Tên thiết bị P(kW) Ký hiệu Số lượng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Máy khoan bàn Máy mài đá Quạt thơng gió Máy cắt sắt Máy dập nhỏ Máy đột Máy bẻ tôn Máy tiện Máy nén khí Máy bào Máy phay Máy hàn điện Máy vê chỏm cầu Máy cắt tôn Máy lốc tôn trục Máy dập lớn Cẩu trục Máy bào giường 2 3 6 7,5 7,5 7,5 7,5 10,5 10,6 11 11 12 14,5 16 18 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2 2 1 1 1 1 cos 0,6 0,75 0,7 0,65 0,7 0,7 0,7 0,65 0,7 0,65 0,75 0,6 0,7 0,75 0,75 0,7 0,6 0,75 Ksd 0,65 0,65 0,8 0,65 0,6 0,6 0,65 0,65 0,6 0,6 0,6 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 0,7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1.3.2.Bảng liệt kê thiết bị máy móc Phân Xưởng Khn Mẫu : stt Tên thiết bị P(kW) Ký hiệu Số lượng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Máy mài đá Máy khoan bàn Máy khắc chữ Quạt thơng gió Tủ lạnh CN Máy hút chân khơng Máy khoan cần Máy mài nhỏ Máy tiện Máy nén khí Máy phun cát Bàn nhiệt Máy phay Máy hàn điện Máy mài trung Tủ sấy Cẩu trục Máy hàn TIG Máy phay tự động Máy mài lớn Máy ép nhựa Lị tơi 2 2,5 3 3,7 4,5 7,5 7,5 7,5 10,5 10,6 12 15 16 17 20 22 23 36 19 20 21 22 23 24 25 11 12 26 27 17 28 29 30 31 32 1 1 2 1 1 2 1 1 1 cos 0,75 0,6 0,75 0,7 0,8 0,75 0,65 0,75 0,65 0,7 0,75 0,75 0,6 0,75 0,6 0,6 0,65 0,75 0,9 Ksd 0,65 0,65 0,5 0,8 0,7 0,5 0,65 0,65 0,65 0,6 0,7 0,8 0,6 0,5 0,65 0,7 0,5 0,6 0,7 0,7 0,75 0,8 1.3.3 Bảng liệt kê thiết bị máy móc Phân Xưởng Cán Tơn : STT Tên thiết bị Máy cán tôn nhỏ Máy cán tôn lớn Công suất P(kW) 78 90 Ký hiệu MB Số lượng cos Ksd 33 34 0,85 0,85 0,65 0,65 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Bố trí dây PE tách biệt với dây trung tính định cỡ theo dịng cố lớn Bố trí chống chạm điện gián tiếp: dịng cố có hư hỏng cách điện thường thấp không nguy hiểm Khó có khả đồng thời xảy cố hai điểm mạng lắp đặtmột thiết bị giám sát cách điện để bảo vệ báo tín hiệu xảy cố điểm thứnhất Từ định vị xác loại trừ Hệ quả: Quá áp: điều kiện bình thường dây trung tính, vỏ thiết bị cực nối đất có chung điện thế.Bộ hạn chế áp cần đặt để ngăn chặn khả tăng điện áp giữaphần mang điện vỏ thiết bị Hiệu điện vượt điện áp chịu đựng thiết bị hạ có cố hư hỏng cách điện trung áp Bảo vệ áp cần thực theo tiêu chuẩn chung cho sơ đồ nối đất Tính liên tục cung cấp điện tương hợp điện từ: dòng cố điểm thứ hư hỏng cách điện thường thấp Sự cố điểm thứ hư hỏng cách điện hạ áp không tạo sụt áp nhiễu điện từ dải tần rộng tương ứng với dòng cố cách điện truyền thống Lưu ý sử dụng hệ thống IT Theo quy trình cấp điện Việt Nam, điện lực ln cung cấp mạng hạ với trung tính nối đất Vì hệ thống IT, với ưu điểm trội tính đảm bảo cấp điện liên tục cao, dùng cho cơng trình có u cầu mặt liên tục cung cấp điện phòng mổ, trung tâm khẩn cấp…Khi người ta sử dụng biến áp cách ly để có mạng IT cục bộ.Khả chịu điện áp thiết bị điện: Phải chịu điện áp dây nguồn Điện trở cách điện hệ thống phải tốt: Để kiểm tra người ta phải dùng hiển thị cách điện, thường chỉnh mức nhỏ 500 kOhm với mạng nhỏ 500V Độ dài đường dây cách diện bị hạn chế Phải thường xuyên có đội ngũ bảo dưỡng điện chuyên nghiệp để phát giải cố chạm vỏ lần thứ lúc nào, không để xảy cố lần hai Hoả hoạn: sử dụng kiểm sốt hư hỏng cách điện dùng RCD với dòng ≤ 500 mA để tránh hoả hoạn cố điện * Sơ đồ TT: (Terre-Terre) Đặc điểm:  Điểm nối nguồn (hay máy biến áp phân phối) nối trực tiếp với đất 117 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ  Vỏ thiết bị nối tới cực nối đất dây nối đất Cực nối đất thường độc lập với cực nối đất trung tính máy biến áp  Bố trí dây PE: dây PE riêng biệt với dây trung tính định cỡ theo dịng cố lớn xảy Sơ đồ nối đất TT Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: mạch điện tự động ngắt có hư hỏng cách điện Trên thực tế, RCD đảm nhận chức Dòng tác động chúng bé có điện trở mắc nối tiếp điện cực nối đất Hệ quả: Quá áp: giống sơ đồ TN, áp vỏ cực nối đất Tuy nhiên điều khơng cho dây trung tính có nối tới điện cực nối đất vỏ thiết bị (rất khác số trường hợp trường hợp sét đánh nông thôn) Đối với lưới đô thị, điện cực nối đất thường bố trí gần nên có bao trùm vùng cực nối đất lên nhau, áp chấp nhận Việc đặt thiết bị chống sét bảo vệ cho cách điện thiết bị cần thiết Tương hợp điện từ: có hư hỏng cách điện, dịng cố thường nhỏ Độ sụt áp, nhiễu điện từ khác biệt điện áp độ hai 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 Khi có hư hỏng cách điện, xung điện áp xuất theo dây PE thường thấp nhiễu bỏ qua Đối với lưới phân phối, tiết 118 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ diện dây PE nhỏ so với trường hợp sơ đồ TN-S Sự có mặt RCD làm đơn giản hố thiết kế điều kiện ràng buộc Không cần thiết phải biết tổng trở nguồn khơng có giới hạn chiều dài mạch (ngoại trừ cần tránh độ sụt áp lớn) Lưới cải tạo mở rộng mà khơng cần tính hay đo lại Hoả hoạn: sử dụng RCD với dòng ≤ 500 mA tránh hoả hoạn điện.\ Cần phải lưu ý điều kiện sau để áp dụng sơ đồ TT: Độ tin cậy cung cấp điện: trung bình Hệ thống TT hay bị điện đột xuất RCD bị tác động nhiễu, phải chọn dòng rò định mức cho RCD vào dịng rị nội loại thiết bị góp vào mạng điện Bảo vệ người: tốt Ngay dây trung tính bị chạm đất RCD tác động Bảo vệ tài sản, cụ thể bảo vệ phịng cháy tốt hai lí do: điều kiện vận hành bình thường, khơng có dịng rị qua vỏ kim loại (như hệ thống TN-C); hai đường rị điện hình thành bề mặt cách điện thiết bị RCD tác động Độ kháng nhiễu điện từ: trung bình Chi phí: mắc phải dùng hai hệ thống nối đất riêng biệt cho trung tính nguồn điện phần vỏ kim loại hệ thống, cịn phải dùng phối hợp thêm khí cụ dịng dư (RCD): CB dịng rị ELCB Rơle rò đất EFR Khả chịu điện áp thiết bị điện: cần chịu điện áp pha nguồn Điện trở cách điện hệ thống phải tốt: Rcđ ≥ 500 kOhm với mạng < 500 V Khơng cần có đội ngũ bảo dưỡng điện chun nghiệp làm việc thường xuyên sơ đồ IT Khí cụ bảo vệ hệ thống phải đầy đủ hai thứ: CB chống dòng RCD chống dòng rò * Sơ đồ TN (Terre-Neutral) (Bảo vệ nối trung tính, nối không) 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: 119 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Sơ đồ TN-C (3 pha dây) (C-common) Đặc điểm:  Điểm trung tính biến áp nối trực tiếp với đất dây trung tính nối đất lặp lại nhiều tốt  Các vỏ thiết bị vật dẫn tự nhiên nối với dây trung tính  Cách lắp PE: dây trung tính PE một, gọi chung PEN Sơ đồ không phép sử dụng dây nhỏ 10 mm2 (dây Cu) 16 mm2 (dây Al) thiết bị điện cầm tay Sơ đồ nối đất TN-C Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: sơ đồ có dịng chạm vỏ điện áp tiếp xúc lớn nên: Có thể ngắt điện trường hợp hư hỏng cách điện Ngắt điện thực CB cầu chì RCD khơng sử dụng cố hư hỏng cách điện coi ngắn mạch pha - trung tính Hệ quả: Quá áp: điều kiện bình thường, điểm trung tính, vỏ thiết bị đất có điện Do hiệu ứng cục điện cực nối đất, điện thay đổi theo khoảng cách điện cực Do vậy, hư hỏng cách điện trung áp, dòng qua điện cực nối đất trung tính cuộn hạ điện áp tần số cơng nghiệp xuất vỏ thiết bị hạ áp đất Độ tin cậy cung cấp điện, nhiễu điện từ phòng cháy: hư hỏng cách 120 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ điện dịng lớn (vài kA) Khi có hư hỏng cách điện hạ áp, độ sụt áp nguồn, nhiễu điện từ khả hư hỏng (cháy ) thường cao Chống cháy: sơ đồ TN-C khơng dùng nơi có khả cháy nổ cao Nguyên nhân nối vật dẫn tự nhiên nhà, thiết bị với dây PEN tạo nên dịng chạy cơng trình gây hiểm hoạ cháy nhiễu điện từ Tương hợp điện từ: Khi có dây PEN, dịng tải khơng đối xứng chạy qua tạo nên điện áp rơi tạo độ lệch điện Do phát sinh dịng chạy mạch tạo vỏ thiết bị, vật dẫn tự nhiên, cáp đồng trục vỏ máy tính hệ thống thông tin Các điện áp rơi khuếch đại cơng trình đại tồn thiết bị tạo hài bậc Biên độ hài tăng lên gấp dây trung tính Trong lưới phân phối, khơng cân pha nên dây trung tính có dịng tạo nên trường điện từ gây nhiễu lên ống cực cathode, hình, thiết bị y khoa với ngưỡng chừng 0,7 A/m (nghĩa 5A m từ thiết bị nhạy cảm) Hiện tượng khuếch đại lên trường hợp hư hỏng cách điện Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp sơ đồ có dịng cố điện áp tiếp xúc lớn: Tự động ngắt nguồn có hư hỏng cách điện CB cầu chì đảm bảo việc ngắt RCD không sử dụng cố hư hỏng cách điện chạm đất coi ngắn mạch pha – trung tính Sơ đồ TN-S (S- Separate) (3 pha dây) Đặc điểm: + Điểm trung tính biến áp nối đất lần đầu vào lưới + Các vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên nối với dây bảo vệ Dây nối với trung tính biến áp + Bố trí dây PE: dây PE tách biệt với dây trung tính định kích cỡ theo dịng cố lớn xảy Hệ TN-S bắt buộc mạch có tiết diện nhỏ 10 mm2 (dây Cu) 16 mm2 (dây Al) thiết bị di động Bố trí bảo vệ chống chạm điện Do dòng cố điện áp tiếp xúc lớn nên: Tự động cắt điện có hư hỏng cách điện Các CB, cầu chì đảm nhận vai trị này, RCD, bảo vệ chống chạm điện tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha-pha pha- trung tính 121 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Sơ đồ nối đất TN-S Hệ quả: Quá điện áp: điều kiện bình thường, trung tính biến áp, vỏ thiết bị có điện thế, chí xảy tượng độ Khả liên tục cung cấp điện nhiễu điện từ, phòng cháy: ảnh hưởng cố trung/ hạ, hư hỏng cách điện cuộn sơ thứ tương tự sơ đồ TNC Dòng cố hư hỏng cách điện lớn Dây PE không nối đất lặp lại Điều để tránh điện áp rơi dòng dây bảo vệ điều kiện vận hành bình thường Tương hợp điện từ: điều kiện bình thường, dây PE khơng có sụt áp nhược điểm sơ đồ TN-C khắc phục Sơ đồ TN-S tương tự sơ đồ TT mặt Khi có hư hỏng cách điện, điện áp xung lớn xuất dọc theo PE tạo nên tượng độ giống sơ đồ TN-C Sử dụng RCD với dòng tác động 500 mA tránh hư hỏng điện Những hư hỏng xảy hư hỏng cách điện ngắn mạch qua tổng trở Sơ đồ TN-C-S Sơ đồ TN-C TN-S sử dụng lưới Trong sơ đồ TN-C-S, sơ đồ TN-C không sử dụng sau sơ đồ TN-S Điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường điểm đầu lưới 122 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Sơ đồ nối đất TN-C-S Cần phải lưu ý điều kiện sau để áp dụng sơ đồ TN: Độ tin cậy cung cấp điện: trung bình Bảo vệ người: tốt Bảo vệ tài sản: kém, bảo vệ chống cháy Trong sơ đồ TN-C dịng điện khơng cân dây PEN, đồng thời vỏ kim loại, làm cho phận nóng lên, chỗ lỏng lẻo dễ phát sinh tia lửa điện Độ kháng nhiễu điện từ: Trong sơ đồ TN-C, dịng điện khơng cân dây PEN gây nhiễu điện từ thường xuyên Trong sơ đồ TN-S, dòng cố chạm vỏ lớn, gây nhiễu điện từ lớn Chi phí: rẻ Khả chịu điện áp thiết bị điện: cần chịu điện áp pha nguồn Phải dùng nối đất lặp lại cho hệ thống TN-C cho thiết bị xa nguồn điện Độ dài đường dây cấp điện bị hạn chế Phải thường xuyên kiểm tra hệ thống nối đất nguồn điện để có điện trở nối đất đạt yêu cầu 8.3 chọn sơ đồ nối đất cho phân xưởng Mỗi sơ đồ nối điện có ưu khuyết điểm riêng, tùy thuộc vào hệ thống xí nghiệp mà ta lựa chọn cho phù hợp Nhà máy khí có tính chất : người lao động ln tiếp xúc với máy móc, 123 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ thiết bị đoi hỏi phải an tồn Do có cố chạm vỏ xảy phải ngắt điện để đảm bảo an tồn Thông qua đặc điểm hệ thống nối đất phân xưởng, ta thấy sơ đồ nối đất TN-S phù hợp với phân xưởng điểm sau:  Chi phí rẻ  Đa số dây dẫn thiết bị có tiết diện nhỏ (< 10 mm2) nên bắt buộc TN-S sử dụng sơ đồ TN  Độ tin cậy cung cấp điện cao  Khả bảo vệ thiết bị cố đảm bảo… Đối với hệ thống TN cần phải thiết kế hệ thống điện trở nối đất trung tính nguồn: Rnđ nguồn ≤ Ω, Rnđtb ≤ 10 Ω 8.4 tính tốn hệ thống nối đất an tồn 8.4.1 Cơ sở lý thuyết: Khi thiết kế ta chọn sơ đồ mạng TN-C-S nên thiết kế hệ thống điện trở nối đất trung tính nguồn, nối đất lặp lại với điều kiện sau: Rnđ nguồn  4 Rnđll  10 Nguyên tắc thực hệ thống nối đất: ρtt = km ρđo với: km: Hệ số mùa, phụ thuộc vào loại đất, thời tiết ρtt: Điện trở suất tính tốn đất ρđo: Điện trở suất đo đất Tùy theo loại đất khác mà ta có ρ khác phụ thuộc vào mùa năm độ chôn sâu điện cực Vì ta có cách chọn sau: - Khi ρ ≤ 300Ωm sử dụng hình thức nối đất tập trung lcọc= 2-3m, ρđ sâu có trị số nhỏ có mạch nước ngầm cần sử dụng hình thức nối đất chơn sâu với chiều dài cọc lcọc ≤ 6m - Khi ρđ lớp nhỏ, phía sỏi đá có ρđ lớn ta sử dụng hình thức nối đất hình tia ltia ≤ 20m, chôn sâu 0.5-0.8m, số tia ≤ 4, ltia ≤ 30m  2l 4t  l Rnđ cọc= ttdung (ln  0.5 ln ) 2l d 4t  l  2l Rthanh= tt thanh (ln ) bt 2l - Khi ρ ≥ 700Ωm sử dụng hình thức nối đất tia mạch vòng hay hỗn hợp 124 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Khoảng cách cọc a ≥ chiều dài cọc, điều kiện cụ thể không cho phép đảm bảo a ≈ lcọc R0 - Khi điện trở nối từ n phận nối đất giống hợp thành: Rnđ~= n Với: Rnđ~: Điện trở nối đất tần số công nghiệp R0: Điện trở nối đất tần số công nghiệp phận nối đất  ~: Hệ số sử dụng tần số công nghiệp 8.4.2 tính tốn hệ thống nối đất: Ta chọn điện trở suất đất  =100  m ta sử dụng hình thức nối đất phức hợp gồm dây dẫn nối cọc (giống nhau) dạng tròn hình đây: Khoảng cách cọc: a=3m, t0=0.8m, t=t0+l/2 Thông số cọc: lc=5m, dc=30mm,  tt=  đ.km=1.4x100 =140( m )  tt 2l 4t  l (ln  0.5 ln ) =27.5(  ) 2l 4t  l d a/l=5/3  n=5 tra bảng : c  0,7 Rcọc= (kỹ thuật cao áp-HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG) Bỏ qua dây nối cọc Điện trở tản nhánh:  =0.7 R1nhánh =Rth1= RC 27.5 = =7.86(  ) n C  0.7 Điện trở tổ hợp nhánh Điện trở tổ hợp nhánh nối song song:  =0.87 Rth3 = Rth1 =3.01 (  )  0.87 125 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Điện trở tổ hợp nhánh song song - Điện trở nối đất lặp lại chọn điện trở tổ hợp nhánh: Rnđll = Rth1 = 7.86(  ) - Kiểm tra điểu kiện nối đất trung tính: RnđHT =Rnđng =3.01< (  ) Rnđll =7.86 < 10 (  ) Kết luận: Hệ thống nối đất thỏa điểu kiện an toàn 126 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CHƯƠNG CHỐNG SÉT 9.1 khái niệm sét Trong khí , đám mây tích điện trái dấu sinh phóngđiện Trước có phóng điện sét, có phân bố tích lũy điện tích Cao đám mây, tác động luồng khí nóng bốc lên nước ngưng tụ đám mây Điện áp đám mây giơng đạt trị số lớn đám mây đất hình thành tụ điện khổng lồ cường độ đạt tới trị số giới hạn (25-30 KV/cm) bắt đầu có phóng điện xảy 9.2 Các tác hại sét bảo vệ sét đánh trực tiếp Sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện gây nhiều tác hại nghiêm trọng như: làm gián đoạn việc cugn cấp điện cho hệ thống, làm ngắn mạch, chạm đất thiết bị điện tượng điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện sét đánh vào cơng trình điện, tòa nhà cao tầng,…dòng điện sét sinh tác dụng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản: vật dụng, thiết bị, gây nguy hiểm cho tính mạng người đó, bảo vệ chống sét cần thiết cho cơng trình Việc bào vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực phương pháp dùng cột thu sét dây thu sét Bao gồm: phận thu sét, phận nối đất phận dẫn dòng sét tản vào đất Các kiểu thu sét sau: Cột thu sét độc lập, dây thu sét (còn gọi dòng thu sét), lưới thu sét (còn gọi dòng thu sét), phận thu sét hỗn hợp gồm: cột thu sét dây thu sét kết hợp với 9.3 nguyên tắc bảo vệ sét đánh  Bảo vệ theo nguyên tắc trọng điểm: Áp dụng cho cơng trình có độ cao 15m cơng trình khơng quan trọng theo phương thức bảo vậ trọng điểm, phận thường bị sét đánh vào bào vệ Đối với cơng trình mái bằng, trọng điểm bào vệ góc, xung quanh tường chắn kết cấu nhô cao khỏi mặt đất Đối với công trình mái dốc, trọng điểm bảo vệ đỉnh góc, bờ nóc, gốc diềm mái kết cấu nhô cao khỏi mặt đất  Bảo vệ theo nguyên tắc toàn bộ: 127 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Áp dụng với cơng trình cao 20m cơng trình quan trọng, dễ cháy nổ theo ngun tắc tồn cơng trình phải nằm phạm vi bảo vệ cột thu sét Có phương án: Dùng kim thu sét cổ điển dùng đầu thu sét ESE 9.3.1 bảo vệ dùng kim thu sét Ngun tắc tính tốn vùng bảo vệ kim thu sét: h hx rx rx: Bán kính bảo vệ cơng trình Bán kính bảo vệ độ cao hx : rx = 1.6h h  hx p h  hx Trong đó: h: độ cao cột thu sét hx: độ cao cần bảo vệ p=1 h ≤ 30m p= 5.5 h h > 30m có hai kim đặt gần có tương tác kim tạo cột giả tưởng h0 có phạm vi bảo vệ riêng: h0 = h – a 7p h > 30m phối hợp nhiều cột để bảo vệ diện tích đơi cột có phạm vi bảo vệ cột Điều kiện yêu cầu: D  (h-hx) p 9.3.2 bảo vệ dùng đầu thu sét ESE o Cách lắp đặt: 128 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Đầu ESE lắp đặt cột độc lập kết cấu cơng trình cần bảo vệ cho đỉnh kim cao độ cao cần bảo vệ Nguyên lý hoạt động: 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 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 o Vùng bảo vệ: Tùy theo loại đầu ESE, độ cao cột thu sét cấp độ bảo vệ mà cho ta bán kính bảo vệ Rp=f (khoảng cách kích hoạt sớm trung bình ∆L(m) kim, khoảng cách phóng điện Rs(m) tùy theo cấp bảo vệ) Rs: khoảng cách phóng điện hay khoảng cách tia tiên đạo nối liền - Bảo vệ cấp I: Isét ≤ (kA) Rs = 20(m) - Bảo vệ cấp II: (kA) ≤ Isét ≤ (kA) Rs = 45(m) - Bảo vệ cấp III: Isét ≥ (kA) Rs = 60(m) 9.4 thiết kế chống sét cho phân xưởng sản xuất Dùng kim thu sét cổ điển: Chiều dài : 50m Chiều rộng :42m 5m 5m 7m 50m 42m 129 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ  Khu vành mái: Chọn chiều cao kim thu sét: = 5m => h = + hx =10m < 30 m chọn p=1 Độ cao cần bảo vệ: hx= 5m Khoảng cách kim thu sét: a ≤ 7(h-hx) = 35 m 50   2.42 chọn kim 35 50 => Khoảng cách kim: a=  16.67 (m) h Bán kính bảo vệ kim: hx = 5m ≤ h => rx = 1.5hp(1- x ) = 5.625m 0.8h Số kim thu sét cần đặt: n  Xác định phạm vi bảo vệ cột thu sét cạnh có độ cao : Giữa cột hình thành cột giả có độ cao : h0=h- a = 7.618m 7p Bán kính hình thành cột giả tạo: hx = 5m > => r0 = 0.75h0p(1- h0 hx ) = 1.96m h0  Khu vực mái vòm: Chọn chiều cao kim thu sét: = 5m => h = + hx =12m < 30 m chọn p=1 Độ cao cần bảo vệ: hx= 7m Khoảng cách kim thu sét: a ≤ 7(h-hx) = 35 m 50   2.43 chọn kim 35 50 => Khoảng cách kim: a=  16.67 (m) h Bán kính bảo vệ kim: hx = 7m < h => rx=1.5hp(1- x ) = 4.875 m 0.8h Số kim thu sét cần đặt: n  Xác định phạm vi bảo vệ cột thu sét cạnh có độ cao: Giữa cột hình thành cột giả có độ cao : h0=h- a = 9.62m 7p Bán kính hình thành cột giả tạo: hx = 7m > => r0 = 0.75h0p(1- hx ) = 1.965m h0 130 h0 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Tài liệu tham khảo [1] Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Vân, Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện, Nxb ĐHQG, Tp Hồ Chí Minh [2] Schneider electric S A, Người dịch: Phan Thị Thanh Bình, Phan Quốc Dũng, Phạm Quang Vinh, Phan Thị Thu Vân, Phan Kế Phúc, Nguyễn Văn Nhờ, Dương Lan Hương, Bùi Ngọc Thư, Tô Hữu Phúc, Nguyễn Bá Bạn, Nguyễn Thị Quang, Ngô Hải Thanh, (2007), Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Lê Văn Doanh, Đặng Văn Đào, Lê Hải Hưng, Ngô Xuân Thành, Nguyễn Anh Tuấn, (2008), Kỹ thuật chiếu sáng, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Phan Thị Thu Vân, (2002), Giáo trình An tồn điện, Nxb ĐHQG, Tp Hồ Chí Minh [5] TCXD 46:2007, (2007), Chống sét cho cơng trình xây dựng-Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống, Nxb Xây dựng, Hà Nội [6] TCXD 46:1984, (1984), Chống sét cho cơng trình xây dựng-Tiêu chuẩn thiết kếThi công [7] TCXD 394:2007, (2007), Thiết kế lắp đặt trang thiết bị điện cơng trình xây dựng-Phần an toàn điện, Nxb Xây dựng, Hà Nội [8] Vũ Hùng Cường, Giáo trình khí cụ điện an tồn điện, Trung tâm điện tử -máy tính, Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TPHCM 131