THIẾT KẾ CUNG CẬP ĐIỆN CHO NHÀ MẢY DỆT THÀNH CÔNG II KCN BÌNH TÂNTP HÒ CHỈ MINH

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP T TH HIIẾ ẾT TK KẾ ẾC CU UN NG GC CẤ ẤP PĐ ĐIIỆ ỆN NC CH HO O N DỆ ỆT TT TH HÀ ÀN NH HC CÔ ÔN NG G IIII NH HÀ ÀM MÁ ÁY YD K TP P H HỒ ỒC CH HÍÍ M MIIN NH H KC CN NB BÌÌN NH HT TÂ ÂN N –– T GVHD : Phan Kế Phúc SVTH : Phạm Ngọc Bắc MSSV : 811087D KHÓA : 08 TPHCM 07/2009 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, Tháng 07 Năm 2009 Giáo viên hướng dẫn SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.HCM, Tháng 07 Năm 2009 Giáo viên phản biện SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Lời cảm ơn Sau thời gian học tập rèn luyện trường, nhà trường tiến hành cho sinh viên khoa Điện – Điện Tử, ngành Hệ Thống Điện trường đại học Tôn Đức Thắng thực tập tốt nghiệp làm luận văn tốt nghiệp Em giao nhiệm vụ là: "Thiết kế cung cấp điện cho Nhà Máy Dệt Thành Cơng II – khu cơng nghiệp Bình Tân, quận Bình Tân, TP.Hồ Chí Minh” Để hồn thành luận văn này, trước tiên cho phép em gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô: trường đại học Tôn Đức Thắng, khoa Điện – Điện Tử, môn Hệ Thống Điện hết lòng truyền dạy kiến thức quý báu cho chúng em suốt trình học tập Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Phan Kế Phúc – người thầy tận tình, trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, động viên em suốt thời gian thực tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tuy luận văn hoàn thành, thời gian có hạn đề tài chưa sâu nhiều vào tìm hiểu kinh nghiệm vận hành từ thực tế nghiên cứu thử nghiệm từ tạp chí, khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Vì mà em mong góp ý, dạy thêm từ thầy cô để giúp em rút học kinh nghiệm từ thực tế nhiều cho Xin cảm ơn cô chú, anh chị công tác công ty dệt Thành Công, đặc biệt anh bên bảo trì hệ thống vận hành thiết bị, đội quản lý tận tình cung cấp tài liệu, hỗ trợ em thời gian thực tập thực luận văn Chân thành cảm ơn gia đình bạn bè bên cạnh tơi thời gian làm luận văn vừa qua Em xin chân thành cảm ơn ! Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 Sinh viên thực Phạm Ngọc Bắc Lớp 08DD1N – khoa Điện – Điện Tử, ngành Hệ Thống Điện, trường Đại học Tôn Đức Thắng, số 98 – Ngô Tất Tố - phường 19 – quận Bình Thạnh, Tp.Hồ Chí Minh Email: ngocbac_nd1@yahoo.com Số điện thoại: 0974 445 534 SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC MỤC LỤC Đề tài nhiệm vụ luận văn Lời cảm ơn Các sơ đồ vẽ bảng số liệu tính tốn TỔNG QUAN CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Tổng quát nhà máy 1.2 Giới thiệu chung cung cấp điện 1.2.1 Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế cung cấp điện 1.2.2 Các bước thiết kế cung cấp điện 1.2.3 Một số định nghĩa 1.2.4 Các loại công suất khác thiết kế cung cấp điện 1.2.5 Các loại phụ tải cung cấp điện 1.2.6 Chọn phương án cung cấp điện 1.2.7 Trạm biến áp 1.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.3.1 Theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm 1.3.2 Theo công suất đơn vị diện tích sản xuất 1.3.3 Theo công suất đặt hệ số nhu cầu 1.3.4 Theo cơng suất trung bình Ptb hệ số cực đại Kmax 1.3.5 Theo công suất đặt, hệ số sử dụng hệ hệ số đồng thời CHƯƠNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG, TÍNH TỐN VÀ THỐNG KÊ PHỤ TẢI 11 2.1 Xác định tâm phụ tải nhà máy 11 2.2 Lý thuyết thiết kế chiếu sáng 13 2.2.1 Giới thiệu 13 2.2.2 Nguyên tắc chung .13 2.2.3 Các loại nguồn sáng 13 2.2.4 Thiết kế hệ thống chiếu sáng 15 2.2.5 Các phương pháp tính toán chiếu sáng 18 2.3 Thiết kế chiếu sáng cho nhà máy dệt Thành Công 19 2.3.1 Chiếu sáng khu vực phân xưởng 19 2.3.2 Chiếu sáng khu vực nhà kho 20 2.3.3 Tính tốn chiếu sáng tồn nhà máy 23 2.4 Thống kê phụ tải nhà máy 23 2.4.1 Thống kê tính tốn ổ cắm cho nhà máy 24 2.4.2 Thống kê tính tốn phụ tải động lực nhà máy 25 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH, NGUỒN ĐIỆN CHÍNH 28 3.1 Tính tốn cơng suất nguồn, chọn cơng suất máy biến áp, trạm biến áp 28 SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC 3.1.1 Sơ lược trạm biến áp 28 3.1.2 Phân loại trạm biến áp .28 3.1.3 Chọn vị trí, số lượng công suất trạm biến áp 28 3.2 Lựa chọn nguồn dự phòng phương án cung cấp điện .29 3.2.1 Lựa chọn nguồn dự phòng .29 3.2.2 Chọn phương án cung cấp điện .29 3.2.3 Điều khiển khóa liên động nguồn 30 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN 33 4.1 Giới thiệu 33 4.1.1 Dây dẫn 33 4.1.2 Cáp 33 4.2 Phương pháp tính tốn chọn tiết diện dây dẫn .34 4.2.1 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng 34 4.2.2 Chọn tiết diện dây PEN 35 4.2.3 Thuật toán xác định kích cỡ dây dẫn thiết bị bảo vệ 36 4.3 Chọn tiết diện dây dẫn cho mạng cung cấp điện nhà máy 36 4.3.1 Chọn dây từ MBA đến nhà máy 36 4.3.2 Chọn tiết diện dây dẫn từ đến tủ phân phối .37 CHƯƠNG TÍNH TỐN SỤT ÁP TRÊN ĐƯỜNG DÂY VÀ TÍNH NGẮN MẠCH 42 5.1 Tính tốn sụt áp đường dây 42 5.1.1 Đặt vấn đề 42 5.1.2 Các biện pháp điều chỉnh điện áp hệ thống cung cấp điện 43 5.1.3 Tính tốn độ sụt áp cho nhà máy 43 5.2 Tính tốn ngắn mạch 47 5.2.1 Khái niệm chung .47 5.2.2 Tính tốn ngắn mạch mạng điện áp cao 47 5.2.3 Tính tốn ngắn mạch mạng điện áp thấp .48 5.2.4 Tính tốn ngắn mạch cho nhà máy 48 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 56 6.1 Đặt vấn đề .56 6.2 Chức thiết bị đóng cắt hạ áp 56 6.2.1 Bảo vệ điện 56 6.2.2 Cách ly .57 6.2.3 Điều khiển thiết bị đóng cắt 57 6.3 Giới thiệu số thiết bị đóng cắt 58 6.3.1 Dao cách ly 58 6.3.2 Cầu dao phụ tải 58 6.3.3 Côngtăctơ .58 6.3.4 Cầu chì .59 6.3.5 Máy cắt hạ (CB) 59 SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC 6.4 Phương pháp chọn CB 61 6.5 Chọn CB cho mạng điện nhà máy 62 CHƯƠNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 63 7.1 Đặt vấn đề 63 7.2 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cos .63 7.2.1 Bản chất lượng phản kháng 63 7.2.2 Các máy phát điện thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng 64 7.2.3 Lợi ích việc nâng cao hệ số công suất 64 7.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 65 7.3.1 Các định nghĩa hệ số công suất cos 65 7.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 65 7.3.3 Chọn thiết bị bù .67 7.4 Phân phối dung lượng bù mạng điện 68 7.5 Bù trạm đặt MBA 69 7.6 Bù công suất đầu vào động cảm ứng 69 7.7 Chọn tụ điện điều chỉnh dung lượng bù .70 7.7.1 Chọn tụ điện 70 7.7.2 Điều chỉnh dung lượng bù .70 7.8 Tính tốn bù cơng suất phản kháng cho nhà máy 71 7.8.1 Tính tốn bù cơng suất .71 7.8.2 Tính tốn bù cơng suất .71 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 72 8.1 Đặt vấn đề .72 8.2 Sét thiết bị chống sét .72 8.2.1 Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện 72 8.2.2 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 73 8.3 Giới thiệu thiết bị chống sét thời đại 74 8.3.1 Cấu tạo .74 8.3.2 Nguyên Tắc hoạt động 75 8.3.3 Đặc điểm q trình ion hóa .75 8.3.4 Các loại đầu thu sét 75 8.3.5 Các ưu điểm .75 8.3.6 Bán kính bảo vệ Rp 75 8.4 Chọn thiết bị chống sét cho nhà máy 76 8.5 Chọn hệ thống nối đất 78 8.5.1 Tổng quát sơ đồ nối đất 78 8.5.2 Tính tốn nối đất 79 8.5.3 Sơ lược loại sơ đồ nối đất 79 8.5.4 Chọn sơ đồ nối đất cho nhà máy .80 8.6 Mô tả sơ đồ đơn tuyến nhà máy 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC TỔNG QUAN Cơng nghiệp hóa, đại hóa đường, chủ trương mà nhà nước ta chọn để xây dựng đất nước giai đoạn Khoa học kỹ thuật phần thiếu công cải cách phát triển đất nước có nhiều lĩnh vực cần quan tâm, điện số lĩnh vực có vai trị quan trọng cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Ngành điện phát triển mạnh mẽ đáp ứng nhu cầu sử dụng, sản xuất phục vụ cho ngành khoa học khác nhằm đẩy mạnh phát triển đất nước 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 sinh hoạt tăng trưởng khơng ngừng, xã hội ngày hịa nhập phát triển, mức sống người ngày nâng cao, dẫn đến nhu cầu tiêu dùng điện phục vụ sinh hoạt, kéo theo doanh nghiệp, công ty cần phải tăng gia sản xuất, mặt khác nhu cầu tiêu dùng đòi hỏi chất lượng sản phẩm dồi mẫu mã Chính mà cơng ty, xí nghiệp ln cải tiến việc thiết kế lắp đặt thiết bị tiên tiến để sản xuất sản phẩm đạt hiệu đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng Trong hàng loạt cơng ty, xí nghiệp có xí nghiệp dệt liên hợp Thành Cơng II Vì lý trên, nhu cầu sử dụng điện nhà máy ngày cao, đỏi hỏi ngành công nghiệp lượng điện phải đáp ứng kịp thời kỹ thuật theo phát triển Mặt khác, hệ thống điện ngày phức tạp, đòi hỏi việc thiết kế cung cấp điện có nhiệm vụ đề phương án cung cấp điện hợp lý tối ưu, qua giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện chi phí vận hành, tổn thất điện năng, đồng thời vận hành đơn giản, thuận tiện việc sửa chữa, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cách thích hợp Thiết kế hệ thống cấp điện việc khó, 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 tồn điện, …) Ngồi ra, người thiết kế cịn phải có hiểu biết định xã hội, mơi trường, đối tượng cấp điện,… cơng trình thiết kế 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 xí nghiệp dân dụng tốt cần phải nắm vững kiến thức, lựa chọn bước tiến cần thiết, lựa chọn phần tử hệ thống cấp điện thích hợp với lĩnh vực xí nghiệp … Nội dung luận văn gồm chương:  Chương 1: Giới thiệu chung cung cấp điện  Chương 2: Thiết kế chiếu sáng, tính tốn thống kê phụ tải  Chương 3: Xác định sơ đồ nối điện chính, nguồn điện  Chương 4: Tính tốn chọn tiết diện dây dẫn  Chương 5: Tính tốn sụt áp đường dây tính tốn ngắn mạch  Chương 6: Chọn thiết bị đóng cắt  Chương 7: Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất  Chương 8: Thiết kế chống sét hệ thống nối đất SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Chương GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 TỔNG QUÁT VỀ NHÀ MÁY: Dệt ngành quan trọng công nghiệp nhẹ, sản phẩm công nghiệp dệt chủ yếu phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng nhân dân xuất khẩu, cơng nghiệp dệt đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Công nghệ xí nghiệp dệt liên hiệp điển hình gồm có ba nhà máy nhà máy kéo sợi, nhà máy dệt vải nhà máy in nhuộm hoa, từ nguyên liệu chế biến thành sợi dọc, sợi ngang đưa vào dệt thành vải Chu trình sản xuất gồm nhiều công đoạn sau: nguyên liệu dạng kiện đưa vào nhà máy sợi với công đoạn sau: máy xé đập trộn để xé tơi trộn loại theo yêu cầu công nghệ Bông sau xé đập đưa sang máy chải để chải cho sợi ghép song song với nhau, sản phẩm máy chải cúi có kích thước nhỏ Sau máy ghép máy sợi thô dùng để kéo cúi thành sợi thô Sợi thô đưa đến máy sợi để kéo thành sợi thành phẩm, sợi thành phẩm nguyên liệu nhà máy dệt, dệt gồm công đoạn: sợi thành phẩm đưa vào loại máy căng, máy căng phân hạng, sau đưa vào máy hồ, máy gỗ sau đưa đến máy dệt kim máy dệt tự động để dệt thành vải mộc hoàn tất Nhà máy dệt Thành Cơng II, với diện tích 120 x 106m2= 12720m2, diện tích khu sản xuất khoảng gần 6000m2 xây dựng khu công nghiệp Bình Tân, Tp.Hồ Chí Minh nên thuận lợi giao thông đường nhà máy có vai trị định TP góp phần giải cho nhiều lao động Mặt nhà máy dệt gồm khu vực sau:  Khu vực trạm biến áp  Khu vực nhà sản xuất  Khu vực văn phòng  Khu vực nhà nghỉ  Khu vực nhà ăn  Khu vực nhà kho  Nhà kho phế liệu  Khu vực bể phòng cháy chữa cháy  Khu vực xử lý nước thải  Trạm bơm  Nhà kho tương lai  Khu vực nhà bảo vệ nhà xe Các tủ phân phối khu vực:  Khu vực sản xuất gồm tủ: LP1, LP2, LP3, LP4, DP1, DP2, DP3, CE.P  Khu vực nhà kho: ST.P1, ST.P2  Khu vực trạm bơm: PU.P  Khu vực văn phòng: LP5  Khu vực nhà khách: LP6  Khu vực nhà bảo vệ: GU.P  Khu vực xử lý nước: WT.P SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN: 1.2.1 Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế cung cấp điện: thiết kế cung cấp điện mục tiêu chủ yếu phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng điện nằm phạm vi cho phép Để nghiên cứu thiết kế cung cấp điện cần phải có kiến thức quy tắc quy định ngành điện Một phương án cung cấp điện coi hợp lý thỏa mãn yêu cầu sau:  Vốn đầu tư nhỏ  Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiêu thụ  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo an toàn cho người cho thiết bị  Thuận tiện cho việc vận hành sửa chữa  Đảm bảo chất lượng điện năng, độ lệch điện áp nằm phạm vi cho phép a Độ tin cậy cung cấp điện: mức độ đảm bảo cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại Trong trường hợp cho phép ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện cao tốt b Chất lượng điện: Chất lượng điện đánh giá qua hai tiêu tần số điện áp Tần số quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh Chỉ có hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) phải quan tâm đến chế độ vận hành cho hợp lý để góp phần ổn định tần số hệ thống điện Vì vậy, thiết kế cung cấp điện quan tâm đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Đối với lưới trung áp hạ áp cho phép điện áp dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức Với phụ tải có yêu cầu cao chất lượng điện áp nhà máy hóa chất, điện tử, khí xác, v.v… điện áp cho phép dao động khoảng 2.5% c An toàn cung cấp điện: Hệ thống cung cấp điện phải vận hành an toàn người thiết bị muốn vậy, phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ rang, mạch lạc để tránh nhầm lẫn vận hành Các thiết bị điện phải chọn chủng loại cơng suất, ngồi cịn phải nắm vững u cầu an toàn cung cấp điện d Về kinh tế: Khi đánh giá so sánh phương án cung cấp điện, tiêu kinh tế xét đến tiêu kỹ thuật đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế đánh giá qua tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành năm thời gian thu hồi vốn đầ tư 1.2.2 Các bước thiết kế cung cấp điện: Tùy quy mơ cơng trình lớn hay nhỏ mà bước phân tỉ mỉ gộp số bước với Nói chung, bước thiết kế cung cấp điện phân sau: a Thu thập liệu ban đầu bao gồm: Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện Đặc điểm q trình cơng nghệ cơng trình cung cấp điện Dữ liệu nguồn điện: công suất, hướng cấp điện, khoảng cách đến nơi sử dụng điện Dữ liệu phụ tải: công suất, phân bố, phân loại hộ tiêu thụ b Xác định phụ tải tính tốn, cơng suất cho phân xưởng cho tồn xí nghiệp: SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC phương án không bù công suất phản kháng mạng điện áp thấp, khơng có tác dụng làm giảm tổn thất điện áp công suất mạng điện áp thấp  Tụ điện điện áp thấp (0.4kV) đặt theo ba cách: Bù tập trung: bù tập trung tải ổn định liện tục Bộ tụ đấu vào góp hạ áp tủ phân phối đóng thời gian tải hoạt động Ưu điểm bù tập trung: - Làm giảm tiền phạt vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu - Làm nhẹ tải cho máy biến áp có khả phát triển phụ tải thêm cần thiết Do dòng điện phản kháng tiếp tục vào lộ tủ phân phối mạng hạ nên kích cỡ dây dẫn, cơng suất tổn hao dây không cải thiện chế độ bù tập trung Bù nhóm (bù phân đoạn): bù nhóm nên sử dụng mạng điện lớn chế độ tải tiêu thụ theo thời gian phân đoạn thay đổi khác Bộ tụ đấu vào tủ phân phối khu vực Hiệu bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối đến tủ phân phối khu vực có đặt tụ thể rõ Ưu điểm bù nhóm: - Làm giảm tiền phạt vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu - Kích thước dây cáp đến tủ phân phối khu vực giảm với dây cáp tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực - Tổn hao dây dẫn cáp giảm Do dòng điện phản kháng tiếp tục vào tất dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực, nên kích thước cơng suất tổn hao dây dẫn khơng cải thiện với chế độ bù nhóm Khi có thay đổi đáng kể tải, ln tồn nguy bù dư kèm theo tượng điện áp Bù riêng: bù riêng nên xét đến công suát động đáng kể so với công suất mạng điện Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối thiết bị dùng điện có tính chất cảm Bù riêng xét đến công suất động đáng kể so với công suất mạng điện Bộ tụ định mức (kVAr) đến khoảng 25% giá trị công suất (KW) động Bù bổ sung đầu nguồn điện mang lại hiệu tốt Ưu điểm bù riêng: - Làm giảm tiền phạt vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng - Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu - Giảm kích thước tổn hao dây dẫn tất dây dẫn Các dịng điện phản kháng có trị số lớn khơng cịn tồn mạng điện 7.5 BÙ TẠI CÁC TRẠM ĐẶT MÁY BIẾN ÁP: - Bù nâng cao khả tải công suất: lắp đặt tụ bù giúp ta tránh thay máy biến áp cần gia tăng tải - Nếu thực đo lường phía trung máy biến áp, tổn thất công suất phản kháng máy biến áp cần bù Cơng suất phản kháng tiêu thụ máy biến áp bỏ qua chiếm tỉ lệ đến 5% công suất định mức máy mang đầy tải Có thể thực chế độ bù tụ SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 69 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Trong máy biến áp, công suất phản kháng tiêu thụ cảm kháng nhánh shunt (từ hóa) mà cịn cảm kháng nối tiếp (từ thơng tản) Chế độ bù hồn tồn thực tụ hạ áp mắc shunt SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 70 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC 7.6 BÙ CÔNG SUẤT TẠI ĐẦU VÀO CỦA ĐỘNG CƠ CẢM ỨNG: - Bù riêng lẻ cho động sử dụng công suất động (kVA) lớn so với cơng suất tính tốn mạng điện Do động tiêu thụ công suất thấp chạy không tải mạng tải nhỏ, hệ số cơng suất động thấp Thực tế dịng cảm kháng động không thay đổi tải biến đổi nên động không mang tải tiêu thụ công suất phản kháng gây bất lợi cho mạng điện Vì có hai ngun tắc chung thường sử dụng cắt động không mang tải không định mức công suất thừa động (bởi điều dẫn đến động chạy non tải) Bù tụ nên lắp đặt trực tiếp đầu vào động - Không nên thực chế độ bù cho động đặc biệt: động bước, động vận hành thường xuyên chế độ đảo chiều, hãm ngược 7.7 CHỌN TỤ ĐIỆN VÀ ĐIỀU CHỈNH DUNG LƯỢNG BÙ: 7.7.1 Chọn tụ điện: Tụ điện chọn theo điện áp định mức Số lượng tụ điện tùy thuộc vào dung lượng bù Dung lượng tụ sinh tính theo biểu thức: Qtd = 0.314U2C , kVAr Trong đó: U: điện áp đặt lên cực tụ điện, kV C: điện dung tụ điện, F Vì cơng suất phản kháng tụ điện sinh tỷ lệ với bình phương điện áp đặt lên cực nên cần cho tụ điện làm việc điện áp định mức để tận dụng hiệu suất Tụ điện điện áp cao thường chế tạo thành tụ pha, ba phần tử nối thành hình tam giác Tụ điện điện áp cao thường chế tạo thành tụ pha, chúng ghép lại theo hình tam giác, có cầu chì bảo vệ cho pha 7.7.2 Điều chỉnh dung lượng bù: Do trị số phụ tải có dung lượng bù tối ưu, nên cần phải điều chỉnh dung lượng bù tụ điện cho phù hợp với phụ tải phản kháng để đạt hiệu kinh tế cao Nhưng phụ tải ln biến đổi tụ điện chế tạo sẵn thành phần tử có dung lượng định nên việc điều chỉnh liên tục dung lượng bù điều khó thực Trong thực tế người ta chia tụ điện thành nhiều nhóm nhỏ tùy theo biến đổi phụ tải mà cho nhiều hay nhóm làm việc Việc điều chỉnh dung lượng bù tụ điện thực tay hay tự động Việc điều chỉnh tự động dung lượng bù tụ điện thường đặt trường hợp bù tập trung với dung lượng lớn Có bốn cách điều chỉnh dung lượng tụ bù tự động: điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp, theo thời gian, theo dòng điện phụ tải theo hướng công suất phản kháng Trong việc điều chỉnh dung lượng bù theo điện áp thời gian dùng nhiều a, Điều chỉnh dung lượng bù theo nguyên tắc điện áp: vào điện áp trạm biến áp để tiến hành điều chỉnh tự động dung lượng bù Nếu điện áp mạng sụt xuống định mức, có nghã mạng thiếu cơng suất phản kháng cần phải đóng thêm tụ điện vào làm việc Ngược lại điện áp giá trị định mức cần cắt bớt tụ điện, lúc mạng điện thừa công suất phản kháng Phương pháp điều chỉnh tự động dung lượng bù theo điện áp vừa giải yêu cầu bù công SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 71 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC suất phản kháng, nâng cao số cơng suất, vừa có tác dụng ổn định điện áp nên dùng phổ biến b, Điều chỉnh tự động dung lượng bù theo nguyên tắc thời gian: vào biến đổi phụ tải phản kháng ngày đêm mà ta đóng cắt bớt tụ điện Phương pháp dùng đồ thi phụ tải phản kháng ngày biến đổi theo quy luật tương đối ổn định người vận hành nắm vững đồ thị Ngày kỹ thuật vi xử lý phát triển, thị trường có bán loại thiết bị điều khiển PLC (Prỏgammable Logic Cỏntoller), người ta thường dùng PLC để làm thiết bị điều khiển đóng cắt dung lượng tụ bù 7.8 TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY: 7.8.1 Tính tốn bù cơng suất 1: Tổng cơng suất tính tốn là: Ptt1 = 859.338 (KW) Stt1 = 1088.16 (KVA) - Hệ số công suất cos : cos = Ptt1/Stt1 = 0.789 - Tổng công suất phản kháng cần phải bù để nâng hệ số công suất cos từ 0.789(1 = 37.9o) lên 0.95 (2 = 18.195o): Qb = Ptt1(tg1-tg2) = 859.338(tg37.9 – tg18.195) = 386.72 (KVAr) Vậy sử dụng 10 tụ loại SH-46040TR, dung lượng 50 (KVAr/1bộ), điện áp 440(V) Tính tốn cơng suất thực tụ mạng 380(V): Qbthực=50x(380/440)2=37.29 (KVAr) Qbtổng=37.29x10=372.9 (KVAr) 7.8.2 Tính tốn bù cơng suất 2: Tổng cơng suất tính tốn là: Ptt2 = 854.44 (KW) Stt2 = 1096.97 (KVA) - Hệ số công suất cos : cos = Ptt2/Stt2 = 0.779 - Tổng công suất phản kháng cần phải bù để nâng hệ số công suất cos từ 0.779(1 = 38.8o) lên 0.95 (2 = 18.195o): Qb = Ptt1(tg1-tg2) = 859.338(tg38.8 – tg18.195) = 408.473 (KVAr) Vậy sử dụng 10 tụ loại SH-46040TR, dung lượng 50 (KVAr/1bộ), điện áp 440(V) Tính tốn công suất thực tụ mạng 380(V): Qbthực=50x(380/440)2=37.29 (KVAr) Qbtổng=37.29x10=372.9 (KVAr) SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 72 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Chương THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 8.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu thụ dùng điện Vì đặc điểm quan trọng hệ thống cung cấp điện phân bố diện tích rộng thường xun có người làm việc với thiết bị điện Cách điện thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo quy tắc an tồn v.v… ngun nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn điện giật Sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện khơng làm hư hỏng thiết bị điện mà cịn gây nguy hiểm cho người vận hành Vì hệ thống cung cấp điện thiết phải có biện pháp an tồn có hiệu tương đối đơn giản thực việc nối đất đặt thiết bị chống sét 8.2 SÉT VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT: Sét tượng phóng điện khí đám mây tích điện với đất hay đám mây mang điện tích trái dấu Khi điện áp mây dơng mặt đất đạt tới trị số hàng chục, chí hàng trăm triệu volt Khoảng cách phóng điện, tức độ dài tia chớp mà ta nhìn thấy, thay đổi phạm vi vài tới hàng chục km Trong giai đoạn đầu, đám mây tích điện phóng điện hướng xuống đất với tốc độ trung bình khoảng 2.107(cm/s) Điện tích từ mây xuống khe phóng điện giữ cho khe có điện dẫn định Quá trình phát triển chậm nên dịng điện khơng lớn, nhiệt độ chưa đủ cao, mật độ ion plasma chưa đủ lớn, độ sáng yếu mắt thường khơng nhìn thấy được, giai đoạn gọi hình thành dịng tiên đạo Khi dịng tiên đạo tiến gần tới mặt đất phần kim loại cơng trình, tới thời điểm định, điện tích tạo nên cường độ điện trường đủ lớn đỉnh nhọn gây nên dịng phóng điện hướng lên Dịng có tên dòng tiên đạo ngược Khi hai dòng tiên đạo gặp nhau, chúng mnag điện tích trái dấu tạo phóng điện chủ yếu Đây trình trung hịa điện tích trái dấu theo hai phía, dịng tiên đạo có mật độ dẫn điện định nên tốc độ phát triển trình lớn, đạt tới trị số 0.1 – 0.5 tốc độ ánh sáng Sự phóng điện chủ yếu đặc trưng dòng điện lớn qua chỗ sét đánh gọi dòng điện sét dòng điện sét có nhiệt độ khoảng 20 ngàn độ giãn nở nhanh tạo thành sóng âm tác động vào tai ta 8.2.1 Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện: Trong vận hành, cố cắt điện sét đánh vào đường dây tải điện khơng chiếm tỷ lệ lớn tồn cố hệ thống điện Bởi vậy, bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng lớn việc đảm bảo vận hành an toàn liên tục cung cấp điện Để bảo vệ chống sét cho đường dây, tốt đặt dây chống sét toàn tuyến đường dây biện pháp tốn Vì dùng cho đường dây 110-220kV với cột thép bê tông cốt thép Đường dây điện áp đến 35kV cột thép bê tơng cốt thép bảo vệ tồn tuyến Để tăng cường chống sét cho đường dây, ta đặt chống sét ống tăng thêm bát sứ nơi cách điện chủ yếu, cột vượt cao v.v … đường dây yêu cầu mức an toàn cung cấp điện cao tốt dùng đường dây cáp SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 73 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Dây chống sét: tùy theo cách bố trí dây dẫn cột treo hai dây chống sét Các dây chống sét treo đường dây tải điện cho dây dẫn ba pha nằm phạm vi bảo vệ dây chống sét 8.2.2 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp: 8.2.2.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: Bảo vệ chống sét đáng trực tiếp cho thiết bị điện cơng trình khác đặt trạm biến áp thực cột thu lôi, cột thu lôi gồm kim thu lôi kim loại đặt cao vật bảo vệ để thu sét dây dẫn sét xuống đất với trang bị nối đất Khoảng không gian gần cột thu lơi mà vật bảo vệ đặt khả bị sét đánh gọi phạm vi bảo vệ cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lơi hình nón cong trịn xoay có tiết diện ngang hình trịn độ cao hx có bán kính Rx Trị số bán kính bảo vệ Rx xác định theo cơng thức sau: - Ở độ cao hx30 p = 5.5 h Nếu diện tích trạm biến áp lớn ta phải đặt nhiều cột thu lôi cho trạm biến áp nằm phạm vi bảo vệ 8.2.2.2 Bảo vệ chống sét với đường dây truyền vào trạm: Các đường dây khơng dù có bảo vệ chống sét hay khơng thiết bị điện có nối với chúng phải chịu tác dụng sóng sét truyền từ đường dây đến Biên độ điện áp khí lớn điện áp cách điện thiết bị, dẫn đến cách điện bị chọc thủng, phá hủy thiết bị mạch điện bị cắt Vì vậy, để bảo vệ thiết bị đặt trạm biến áp tránh sóng điện áp truyền từ đường dây vào phải dùng thiết bị chống sét Các thiết bị chống sét hạ thấp biên độ sóng điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần bảo vệ (cách điện máy biến áp thiết bị đặt trạm) Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp chủ yếu chống sét van, kết hợp với chống sét ống khe hở phóng điện Khe hở phóng điện chống sét đơn giản gồm hai điện cực, điện cực nối với mạch điện điện cực nối với đất Khi làm việc bình thường khe hở cách ly phần tử mang điện (dây dẫn) với đất Khi có sóng điện áp chạy đường dây, khe hở phóng điện phóng điện truyền xuống đất Ưu điểm thiết bị đơn giản, rẻ tiền Nhưng khơng có phận dập tắt hồ quang nên làm việc bảo vệ rơle cắt mạch điện Vì khe hở phóng điện thường dùng làm bảo vệ phụ (bảo vệ máy biến áp) làm phận loại chống sét khác SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 74 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Chống sét ống gồm hai khe hở phóng điện S1 S2 Trong khe hở S1 đặt ống làm vật liệu sinh khí, có sóng q điện áp S1 S2 phóng điện Dưới tác dụng hồ quang, chất sinh khí phát nóng sản sinh nhiều khí làm cho áp suất ống tăng tới hàng trục at thổi tắt hồ quang Khả dập hồ quang chống sét ống hạn chế Ứng với trị số dòng điện giới hạn định, dòng hồ quang lớn, hồ quang không bị dập tắt gây ngắn mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle cắt mạch điện Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đường dây không treo dây chống sét làm phần tử phụ sơ đồ bảo vệ trạm biến áp Chống sét van gồm có hai phần tử khe hở phóng điện điện trở làm việc Khe hở phóng điện chống sét van chuỗi khe hở Điện trở làm việc điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế trị số dòng điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) qua chống sét van sóng điện áp chọc thủng khe hở phóng điện Dịng điện trì điện áp định mức mạng Do để hạn chế dịng điện kế tục để dập tắt hồ quang khe hở phóng điện sau chống sét van làm việc, đồng thời để bảo vệ cách điện phải giảm điện áp dư ta cần phải giảm điện trở làm việc Như trị số điện trở làm việc phải thỏa mãn hai yêu cầu trái ngược nhau: cần phải có trị số lớn để hạn chế dòng kế tục lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư Vì chất vilit (thỏa mãn hai yêu cầu trên) nên dùng làm điện trở chống sét van Điện trở giảm tăng điện áp đặt vào điện trở tăng điện áp giảm xuống điện áp mạng Bảo vệ chống sóng điện áp lan truyền từ đường dây vào trạm biến áp đạt cách đặt chống sét van biện pháp bảo vệ đoạn dây gần trạm Ngoài để bảo vệ chống điện áp cho trạm phải phối hợp cách điện cho trạm biến áp Nối đất chống sét cho trạm biến áp cần phải đảm bảo quy định sau:  Với trạm có trung tính trực tiếp nối đất điện áp từ 110kV trở lên điện trở cho phép 0.5  Với trạm có trung tính cách điện, điện áp 110kV điện trở cho phép 0.4  Với trạm công suất bé (dưới 100kVA) điện trở nối đất cho phép 10 8.3 GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT HIỆN ĐẠI: Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTION-2 hãng IDELEC-CENES Pháp chế tạo 8.3.1 Cấu tạo: Kim thu sét trung tâm đồng điện phân thép không gỉ, kim có tác dụng tạo đường dẫn dịng sét liên tục từ tia tiên đạo dẫn xuống đất theo dây dẫn sét Kim thu sét gắn trụ gỗ cao tối thiểu 2m Hộp bảo vệ đồng thép khơng gỉ, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên Hộp gắn vào kim thu sét trung tâm Thiết bị tạo ion, giải phóng ion phát tia tiên đạo: thiết bị có tính đặc biệt, nhờ thiết bị mà mà đầu thu sét prevection-2 tạo vùng bảo vệ rộng lớn với mức an toàn cao Hệ thống điện cực phía trên: có tác dụng phát tia tiên đạo SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 75 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Hệ thống điện cực phía dưới: có tác dụng thu lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động 8.3.2 Nguyên tắc hoạt động: Trong trường hợp có dơng bão xảy ra, điện trường khí gia tăng nhanh chóng khoảng vài ngàn volt/m, đầu thu sét prevection-2 thu lượng điện trường khí hệ thống điện cực phía Năng lượng tích trữ thiết bị ion hóa Trước xảy tượng phóng điện sét có gia tăng nhanh chóng đột ngột điện trường khí quyển, ảnh hưởng tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng lượng tích lũy dạng ion, tạo đường dẫn tiên đạo phía chủ động dẫn sét 8.3.3 Đặc điểm trình ion hóa: Q trình ion hóa đặc trưng tính chất sau: - Điều khiển giải phóng ion thời điểm - Thiết bị ion hóa cho phép phát khoảng thời gian ngắn thời điểm thích hợp đặc biệt, vài phần giây trước có phóng điện sét, đảm bảo dẫn sét kịp thời, xác an tồn - Sự hình thành hiệu ứng CORONA: xuất số lượng lớn electron tiên đạo với gia tăng điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng CORONA - Sự chuẩn bị trước đường dẫn sét phía trên: đầu thu sét prevection-2 phát đường dẫn sét chủ động phía nhanh điểm nhọn gần Do đảm bảo dẫn sét chủ động xác Độ lợi đặc trưng đại lượng T, độ lợi thời gian phát đường dẫn sét phía 8.3.4 Các loại đầu thu sét: Có loại đầu thu sét prevection-2, loại chia làm nhóm khác nhau:  Loại cấu tạo đồng: kim thu sét trung tâm điện cực chế tạo đồng  Loại cấu tạo thép không gỉ: kim thu sét trung tâm, điện cực, hộp bảo vệ làm thép không gỉ Loại thu sét thích hợp với mơi trường ăn mịn nơi có nhiều bụi 8.3.5 Các ưu điểm:  Bán kính bảo vệ rộng  Khả bảo vệ cơng trình mức cao  Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì  Nối đất đơn giản độ tin cậy cao  Hoạt động tin cậy, an toàn, kiểm tra thử nghiệm phịng thí nghiệm cao áp, trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia pháp 8.3.6 Bán kính bảo vệ Rp: Rp = h( D  h )  L( D  L) (m) Trong đó:  D = 20, 45, 60 (m) tùy thuộc cấp bảo vệ yêu cầu  h: chiều cao thực kim (m)  L : độ lợi quãng đường so với phương pháp cổ điển L = 106 T (m) SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 76 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC  T : độ lợi thời gian phương pháp đại cổ điển 8.4 CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CHO NHÀ MÁY: Nếu ta đặt cột thu sét đỉnh nhà máy độ cao để bảo vệ an tồn cho tồn nhà máy kim thu sét cao, khơng chịu thời tiết khí hậu an tồn cho việc bảo trì, sửa chữa Vậy phương án đặt lúc là: để bảo vệ chống sét ta dùng phận thu sét gồm: - cột thu sét làm thép ống có tiết diện 30mm2 đặt thẳng đứng gọi kim thu sét phối hợp với dây chống sét làm dây thép căng ngang đầu cột thu sét - phận nối đất phận dẫn dòng điện sét nối liền điện hai phận với Bộ phận dẫn dòng điện sét làm dây thép có tiết diện 15mm2 Bộ phận nối đất tạo thành hệ thống cọc thép nối liền nhau, khoan chôn sâu đất, có điện trở tản bé để dịng điện sét tản cách dễ dàng đất - Căn sở vẽ mặt nhà máy, phạm vi độ cao cần bảo vệ, phương pháp bố trí hệ thống thu sét hợp lý phù hợp với đặc điểm nhà máy phải thỏa mãn yêu cầu mặt kỹ thuật, kinh tế Qui phạm bảo vệ chống sét cho trang thiết bị điện ngành Điện Lực Nhà nước ban hành - Chọn vị trí đặt kim thu sét: địa hình nhà máy nên ta đặt kim thu sét có chiều cao bắt chặt bốn góc nhà kho nhà sản xuất hợp lý nhất, đỉnh hai kim thu sét nhà kho, nhà sản xuất có treo dây chống sét, dây thép dẫn dòng điện sét nối từ cuối kim thu sét men theo góc va xuống cọc nối đất Như thỏa mãn mặt kỹ thuật lại đẹp mặt thẩm mỹ, khách quan - Xác định độ cao kim thu sét để bảo vệ an toàn cho nhà máy Xác định cho kim thu sét có độ cao thấp tốt để thỏa mãn chống sét có hiệu ảnh hưởng khí hậu, gió bão, mặt khác kim thu sét cịn kéo căng dây thu sét, đặt kim thu sét cao ảnh hưởng đến an tồn, thiết bị chống sét - Khi hai kim thu sét dây chống sét căng ngang hai dây khu (nhà kho, nhà sản xuất) đảm nhiệm bảo vệ phần diện tích 120m x 50m nửa khoảng cách hai nhà SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 77 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC  Độ cao từ mặt đất đến nhà kho (nhà sản xuất): hx = 9m  Chọn dây chống sét có độ treo cao h< 30m  Khi phạm vi bảo vệ dây chống sét để bảo vệ cho toàn nhà máy là: bx = 25+3 = 28m để bảo vệ khoảng cách hai dây thu sét: S = 2bx = 4h => h = 14m => độ cao dây thu sét đặt kim thu sét thực hk = 5m - để bảo vệ phần phía ngồi ta cần: 25= 1.2 h(h-9)/(h+9) => h = 12m Như độ cao để bảo vệ an toàn cho nhà máy cao, khơng hợp lý * Vì ưu điểm bật thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo prevection-2 nên ta chọn làm thiết bị chống sét cho nhà máy - Vị trí đặt: nhà kho nhà sản xuất, đặt men theo bờ tường nhà sản xuất - Bán kính cần bảo vệ kim là: Rp=107(m) - Chọn cấp bảo vệ tiêu chuẩn D= 60m - Loại kim thu sét S 6.60, đồng L = 106 T (m)= 180m - Chiều cao thực kim: Rp = h( D  h )  L( D  L) => h=4.998m Vậy chiều cao kim thực là: 5m - Chiều cao mặt bảo vệ 9m - Trọng lượng đầu thu sét 4.2kg SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 78 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Như vậy, kim thu sét tạo tia tiên đạo prevection-2, nhà máy bảo vệ cách an toàn Nhưng việc truyền tải công suất từ máy biến áp đến phụ tải tủ phân phối, đường dây khơng, tồn khả sóng điện áp khí quyển, xuất đường dây truyền vào nhà máy tác dụng lên thiết bị đặt đó, mà cách điện thiết bị điện có độ bền xung nhỏ độ bền điện xung cách điện đường dây, sóng q điện áp khí truyền theo đường dây vào có khả gây phóng điện xuyên thủng cách điện thiết bị điện, gây hư hỏng thiết bị điện tử Do cần phải có thiết bị bảo vệ thích hợp – thiết bị chống sét – đặt vị trí hợp lý để giảm sóng điện áp truyền vào nhà máy xuống trị số nguy hiểm cho cách điện thiết bị điện Để chọn thiết bị thỏa mãn làm nhiệm vụ trên, thiết bị chống sét phải: - Tự dập tắt nhanh chóng hồ quang dịng điện tần số cơng nghiệp kèm theo, trước máy cắt tác động Khi có điện áp khí quyển, thiết bị chống sét làm việc để tản dòng điện sét xuống đất, chạy qua hồ quang đồng thời với dòng điện sét dịng điện tần số cơng nghiệp, tạo nên ngắn mạch chạm đất pha Nếu điện áp chấm dứt, mà hồ quang không bị dập tắt kịp thời, có nghĩa kéo dài tình trạng chạm đất phận bảo vệ làm việc cắt điện đường dây - Thiết bị chống sét phải có điện áp dư thấp mức cách điện xung thiết bị điện bảo vệ - Thiết bị chống sét phải làm việc ổn định điều kiện thời tiết Từ yêu cầu trên, dựa vào thiết bị chống sét, ta chọn thiết bị chống sét chống sét van có khe hở Đặt đầu thiết bị điện tử Phần chống sét van gồm chuỗi nhiều khe hở nhỏ nối tiếp ghép nối tiếp với chồng nhiều đĩa điện trở khơng đường thẳng, cịn gọi điện trở làm việc Tất đặt ống vỏ sứ bảo vệ Khi sóng điện áp truyền đến chỗ đặt chống sét van có biên độ vượt trị số điện áp xuyên thủng xung chuỗi khe hở, xảy phóng điện dịng điện xung chạy qua điện trở khơng đường thẳng R, qua phận nối đất tản vào đất 8.5 CHỌN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT: 8.5.1 Tổng quát sơ đồ nối đất: Nối đất hệ thông thu sét (HTTS) đóng vai trị quan trọng việc phát huy tác dụng bảo vệ HTTS Nếu nối đất khơng đạt u cầu nhiều hậu cịn xấu khơng đặt HTTS Bởi HTTS có độ cao vượt hẳn độ cao nhà máy, có tác dụng câu sét vào nhà máy, tổng trở xung hệ thống nối đất tản dòng sét cao, điện áp giáng xung hệ thống nối đất đủ cao để gây nên phóng điện ngược đến phận mang điện Đặc điểm quan trọng hệ thống cung cấp điện phân bố diện tích rộng thường xun có người làm việc với thiết bị điện Do cách điện thiết bị điện bị chọc thủng người vận hành không tuân theo qui tắc an toàn v.v… dẫn đến tai nạn điện Vì hệ thống cung cấp điện thiết cần có hệ thống an tồn, hiệu tương đối đơn giản thực việc nối đất SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 79 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Khi có nối đất, thiết bị hư hỏng vỏ thiết bị mang điện áp có dịng rị chạy từ vỏ thiết bị điện xuống đất Như nối đất biện pháp kỹ thuật quan trọng hệ thống cung cấp điện góp phần vận hành an tồn cung cấp điện Có loại nối đất sau:  Nối đất an toàn: thiết bị nối đất nối vào vỏ thiết bị điện  Nối đất làm việc: thiết bị nối đất loại nối vào trung tính máy biến áp  Nối đất chống sét: thiết bị nối đất loại nối vào kim thu lôi 8.5.2 Tính tốn nối đất: Có hai cách thực nối đất: + Nối đất tự nhiên: sử dụng ống dẫn nước hay ống kim loại khác (trừ ống dễ cháy) đặt đất, vật kim loại nhà cửa, cơng trình có nối đất, vỏ bọc kim loại cáp có đất… làm trang bị nối đất +Nối đất nhân tạo: thường thực cọc thép, ống thép, thép dẹp hình chữ nhật thép góc dài 2-3m chơn sâu xuống đất Tính tốn nối đất theo trình tự sau: - Xác định điện trở nối đất Rđ theo quy định quy trình quy phạm nối đất - Xác định điện trở nối đất Rnđ hệ thống Nếu Rnđ > Rđ phải tăng số cọc nối đất Nếu Rnđ < Rđ không cần đặt thêm cọc đất 8.5.3 Sơ lược loại sơ đồ nối đất: Sơ đồ TN_C:  Cách nối đất: điểm trung tính máy 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 đến dây trung tính  Cách lắp đặt dây PE: dây PE dây trung tính nên cịn gọi dây PEN  Bố trí chống chạm điện gián tiếp: sơ đồ có dịng cố điện áp tiếp xúc lớn Có thể cắt điện trường hợp hư hỏng cách điện  Cắt điện dùng CB hay cầu chì ngắn mạch pha trung tính Sơ đồ TN_S:  Cách nối đất: điểm trung tính máy biến áp nối đất lần lưới đầu vào Các vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên nối với dây bảo vệ Dây nối với trung tính máy biến áp  Cách lắp đặt dây PE: dây PE tách biệt với dây trung tính định theo dòng cố điện áp tiếp xúc lớn  Tự động cắt điện có hư hỏng  Các CB hay cầu chì đảm nhận vai trị RCD bảo vệ chống chạm điện tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha – pha pha – trung tính Sơ đồ TT:  Phương pháp nối đất: điểm trung tính máy biến áp nối đất trực tiếp Vỏ thiết bị nối với đất thông qua dây dẫn cọc nối đất  Bố trí đặt dây PE: dây PE bố trí riêng biệt với dây trung tính định cỡ theo dịng cố lớn xảy  Bố trí chống chạm điện gián tiếp: tự động cắt có cố hư hỏng cách điện Cắt điện phải thực RCD SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 80 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC Sơ đồ IT:  Cách nối đất: điểm trung tính máy biến áp cách ly với đất nối qua điện trở thông qua hạn chế áp Vỏ thiết bị vật dẫn tự nhiên nối với đất thông qua điện cực riêng  Bố trí đặt dây PE: dây PE bố trí riêng biệt với dây trung tính định cỡ theo dịng cố lớn xảy  Bố trí chống chạm điện gián tiếp: dịng cố hư hỏng cách điện thường thấp không nguy hiểm 8.5.4 Chọn sơ đồ nối đất cho nhà máy: Từ Máy Biến Áp đến ta sử dụng sơ đồ nối đất TN_C (3 pha dây) Sơ đồ không phép sử dụng cho dây nhỏ 10mm2 cho dây đồng (Cu) 16mm2 dây nhôm (Al) thiết bị xách tay Sơ đồ đòi hỏi đẳng áp hiệu lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại Trong sơ đồ TN_C chức bảo vệ dây PEN đặt hàng đầu, dây PEN cần nối trực tiếp với đầu nối đất thiết bị sau đầu nối với đầu trung tính Từ tủ phân phối sau ta sử dụng sơ đồ nối đất TN_S (3 pha dây), dây bảo vệ trung tính riêng biệt Đối với cáp có vỏ bọc chì, dây bảo vệ vỏ chì Sơ đồ bắt buộc mạch có tiết diện nhỏ 10mm2 dây đồng (Cu) 16mm2 dây nhôm (Al) cho thiết bị di động Dây PEN cần sơn sọc vàng xanh bảo vệ chống lão hóa Vì sơ đồ nối đất nhà máy kết hợp hai sơ đồ TN_C TN_S lại thành sơ đồ TN_C_S, sơ đồ TN_C đứng trước sơ đồ TN_S Điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường điểm đầu lưới - Ưu điểm sơ đồ: sơ đồ đơn giản, kinh tế - Khuyết điểm: dòng chạm vỏ lớn nguy cháy nổ cao, nguy nhiễu điện từ lớn, điều làm thiết bị hoạt động sai Tuy nhiên ta đặt thiết bị bảo vệ, có nối đất lặp lại an tồn ta khắc phục tình trạng UN-đất  có tượng chạm vỏ, nâng tính an tồn cao A B C N PE RnđHT Tuy nhiên, mặt nhà máy rộng ta thiết kế nối đất theo địa hình nhà máy Men theo chu vi nhà máy, ta dùng dây cáp đồng trần nhiều sợi đường kính 25mm, chống tính ăn mịn cách tốt chơn theo mạch vịng chung quanh nhà máy đặt tiếp xúc trực tiếp với đất có nhiệm vụ cân tiếp SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 81 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC đất cho trang thiết bị cách thuận lợi, cách mặt đất 0.8m phần móng bê tông ý không tiếp xúc với móng bê tơng nhà máy Nối xung quanh mạch vịng cáp đồng trần chung quanh móng chu vi nhà máy, ta dùng cọc nối đất đóng sâu xuống đất, ống thép mạ đồng đường kính 25mm, chiều dài 2.4m, chiều dài cọc 4m, số cọc nhà máy113 cọc Để nối cọc cáp đồng trần, điểm tiếp xúc phần kim loại nối đất theo phương pháp dùng bù lơng siết lại với hàn gió đá, biện pháp vừa tốn vừa khơng hữu hiệu ảnh hưởng đến q trình thi cơng, dùng bù lơng siết lại ảnh hưởng đến hiệu nối đất tiếp xúc kém, lâu ngày giảm, hàn gió đá vừa tốn khâu vận chuyển vật liệu máy hàn phức tạp nặng nề, mặt khác hàn gió đá dẫn nhiệt nhanh dẫn đến phá hủy thiết bị nối đất Vì để nối cọc với cáp với ta sử dụng biện pháp hàn CADWELD, hay cịn gọi hàn hóa nhiệt, biện pháp hiệu lại đơn giản, độ bền cao lại không tốn Công nghệ sử dụng rộng rãi thực tế Hàn hóa nhiệt (cadweld), sử dụng khn đất sét, độ bền kém, sử dụng (2 đến mối hàn), ta sử dụng than chì điện cực graphit, có hai mặt úp vào rỗng giữa, có đường để ta xiên cọc nối đất vào đó, bên hơng ngang có đường ống dây cáp qua, bên đường ống để đổ thuốc hàn, lắp đậy, lắp đậy có khe ăn liền xuống lỗ hổng hai mặt, thuốc hàn bột nhôm, trộn lẫn với bột đồng thuốc pháo, sử dụng thuốc hàn Mỹ sản xuất, lọ thuốc hàn này, bên bột đồng, nhơm, bên có lớp thuốc pháo dùng để mồi ta đổ thuốc hàn vào khn thuốc mồi bên Khi khuôn ép chặt vào dây cáp cọc, ta dùng kẹp kẹp chặt lấy khuôn hai mặt khuôn cố định, lỗ thơng xuống ta cho miếng nhơm hình trịn (long đền) đề tránh thuốc hàn chui xuống đổ thuốc hàn ta dùng lửa châm cho thuốc pháo cháy làm bột nhôm cháy nhiệt độ tăng lên khoảng 20000c, làm cho bột nhôm đồng chảy bám chặt làm nối lại với Quá trình xảy nhanh, có tiếng kêu nhỏ Độ nóng khn kéo dài khoảng 20 phút, sau ta gỡ khn khỏi mối nối Để khơng tính đến ảnh hưởng hệ số Kmùa , bốn góc nhà máy, ta sử dụng khoan để khoan sâu khoảng 30m dẫn cáp đồng trần xuống sâu để tạo lưới đẳng sâu điện trở đất nhỏ, nối đất hiệu cao 8.6 MÔ TẢ SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN CỦA NHÀ MÁY: Thanh nhận điện từ máy biến áp, đồng thời nối vào máy phát dự phịng Trên có gắn tủ điện (M.DP1, M.DP2, M.DP3, M.DP4) Từ tủ điện phân phối điện đến tủ D.P1, D.P2, D.P3, PU.P, WT.P tủ phân phối đến tủ LP, LP2, LP3, LP4… Ngồi ra, tủ cịn đặt thiết bị đóng ngắt, bảo vệ cho thiết bị điện ACB, MCCB … thiết bị đo đạc vôn kế, ampe kế, watt kế … SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 82 Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Nhà Máy Dệt Thành Công – Theo Tiêu Chuẩn QT IEC TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC Tác giả: Schneider 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 Hướng dẫn đồ án môn học Thiết Kế Cung Cấp Điện Biên soạn: Phan Thị Thanh Bình, Phan Thị Thu Vân, Dương Lan Hương Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp thị nhà cao tầng Tác giả: Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch An toàn điện Tác giả: Phan Thị Thu Vân Thiết kế hệ thống điện Tác giả: Nguyễn Hoàng Việt Kỹ thuật điện cao áp Tác giả: Hồng Việt Giáo trình kỹ thuật chiếu sáng Tác giả: Đinh Hoàng Bách Cẩm nang thiết kế sử dụng thiết bị đóng cắt Của hãng MITSUBISHI ELECTRIC – nhà xuất khoa học kỹ thuật SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Trang 83 ... Đại học Tôn Đức Thắng, số 98 – Ngô Tất Tố - phường 19 – quận Bình Thạnh, Tp.Hồ Chí Minh Email: ngocbac_nd1@yahoo.com Số điện thoại: 0974 445 534 SVTH: Phạm Ngọc Bắc _ 811087D Thiết Kế Cung Cấp