đồ án thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển chiếu sáng đô thị

Tiêu chuẩn này quy định: độ chói trung bình, độ rọi trung bình trên mặt đường, độ cao treo đèn thấp nhất, yêu cầu về an toàn của hệ thống chiếu sáng, phương pháp tính toán và thiết kế ch

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay việc ứng dụng công nghệ để thu thập dữ liệu xa, điều khiển

xa và giám sát xa cho các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân là rấtcần thiết

Ngành chiếu sáng đô thị cũng là một trong những lĩnh vực đang rấtđược quan tâm, nhằm giải quyết bài toán giám sát, chống thất thoát điện.Đây là một vấn đề cấp thiết vì hệ thống chiếu sáng đô thị trải dài trên toànthành phố

Do đó em đã chọn đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế hệ thống giám sát vàđiều khiển chiếu sáng đô thị ” Nhằm tìm hiểu các vấn đề liên quan đến tínhtoán cung cấp điện chiếu sáng, giám sát và điều khiển hệ thống

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ

1 1 Tính cấp thiết của hệ thống chiếu sáng đô thị

Để thấy được tính cấp thiết của vấn đề này ở nội dung chương 1 em sẽ

đi vào tìm hiểu vai trò và hiện trạng chiếu sáng của nước ta hiện nay

1.1.1 Vai trò của hệ thống chiếu sáng đô thị

Tại các nước phát triển, điện năng dùng cho chiếu sáng chiếm từ 8đến 13% tổng điện năng tiêu thụ Hệ thống chiếu sáng đô thị bao gồm nhiềuthành phần khác nhau, trong đó có thể kể đến chiếu sáng phục vụ giao thông,chiếu sáng các cơ quan chức năng của đô thị…

Chiếu sáng đường phố tạo ra sự sống động, hấp dẫn và tráng lệ chocác đô thị về đêm, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân

đô thị, thúc đẩy sự phát triển thương mại và du lịch Đặc biệt, hệ thống chiếusáng trang trí còn tạo ra không khí lễ hội, sự khác biệt về cảnh quan của các

đô thị trong các dịp lễ tết và các ngày kỷ niệm lớn hoặc trong thời điểm diễn

ra các hoạt động chính trị, văn hóa xã hội cũng như sự kiện quốc tế

Trong điều kiện thiếu hụt về điện năng của nước ta, đã có những lúc,những nơi chiếu sáng quảng cáo bị coi là phù phiếm, lãng phí và không hiểuquả Điều này xuất phát từ góc độ tiêu thụ năng lượng mà chưa nhận thứctổng quát vai trò của chiếu sáng đô thị Do đó cần có sự đánh giá chính xác

và khách quan về hiệu quả mà chiếu sáng đem lại không chỉ về mặt kinh tế,

mà còn cả trên các bình diện văn hóa - xã hội Không chỉ nhìn nhận nhữnghiệu quả trực tiếp trước mắt, có thể tính được bằng tiền mà còn cả hiệu quảgián tiếp và lâu dài mà chiếu sáng đem lại trong việc quảng bá, thúc đầy sự

phát triển của thương mại, du lịch và dịch vụ Chỉ có như vậy, hệ thốngchiếu sáng đô thị mới có thể phát triển và duy trì một cách bền vững, đóngmột vai trò ngày một xứng đáng trong các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị.

Để làm được việc đó chúng ta phải đẩy mạnh việc nghiên cứu, ứngdụng, phát triển về công nghệ chiếu sáng đô thị ngày càng hoàn thiện nhằmxây dựng đô thị Việt Nam vừa mang phong cách hiện đại vừa giữ gìn đượcnét truyền thống

1.1.2 Thực tế chiếu sáng đô thị ở Việt Nam

Quá trình phát triển nhanh của các đô thị trọng tâm hiên nay là rất lớn,

do đó hệ thống chiếu sáng phải phát triển để đáp ứng yêu cầu đặt ra Hiệnnay, hệ thống chiếu sáng của chúng ta đang gặp nhiều bất cập, nhất là cácthành phố lớn quá trình phát triển đô thị nhanh Hệ thống chiếu sáng khôngđáp ứng kịp yêu cầu đó nên để lại nó nhiều vấn đề cần phải giải quyết

Vấn đề quản lý và vận hành hệ thống chiếu sáng còn chưa tập trung,thiếu đồng bộ, quá trình vận hành và bảo dưỡng sữa chữa mất nhiều thờigian Vì thế chi phí cho đội ngũ nhân viên bảo dưỡng sữa chữa tốn kém ảnhhưởng đến quá trình phát triển chung Vì thế vấn đề đặt ra đó là cần phảixây dựng được một hệ thống chiếu sáng tập trung để quá trình vận hành hệthống được dễ dàng thuận lợi

Hệ thống chiếu sáng hiện nay được điều khiển bật/tắt tại các tủ chiếusáng dựa vào thời gian thực Do đó, thời gian bật tắt đèn hằng ngày là cốđịnh mà mỗi mùa lại có một thời gian sáng và tối của một ngày là khácnhau, quá trình thay đổi giờ khó khăn và phức tạp Thực tế đó dẫn đến hệthống đèn của chúng ta có

thể là được bật lên sớm hoặc lên muộn, tắt sớm hoặc tắt muộn Điều này làmảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân thành phố và nguy cơ dẫn đến mất

an toàn giao thông Điều này đặt ra cho hệ thống chiếu sáng là phải đáp ứngđược về mặt thời tiết từng mùa cũng như từng vùng miền mà có hệ thốngchiếu sáng đó

Mặt khác do sự phát triển nhanh của các đô thị, đường mới được xâydựng quá trình lắp đặt hệ thống mới đồng bộ với hệ thống cũ là rất khó khăn

và mất nhiều thời gian Không những thế các hệ thống chiếu sáng cũ còn rấtbất cập trong quá trình thay mới và sửa chữa dẫn đến chất lượng chiếu sángnhiều nơi còn chưa đồng đều, nơi thì thiếu nơi thì thừa

1.2 Yêu cầu kỹ thuật

Trong phần này giới thiệu về các yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện vàyêu cầu về kỹ thuật trong chiếu sáng đô thị

1.2.1 Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện

a Độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ thuộc loạinào,trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấpđiện có độ tin cậy cang cao càng tốt

b Chất lượng điện

Chất lượng điện được đánh giá bàng hai chỉ tiêu tần số và điện áp.Chỉtiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh.Chỉ có những hộtiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hànhcủa mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện

Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm đảm bảođến chất lượng điện áp cho khách hàng.

Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép giao động quanhgiá trị 5% điện áp định mức.Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chấtlượng điện như nhà máy hóa chất,điện tử,cơ khí…điện áp chỉ cho phép daođộng trong khoảng 2,5%

c An toàn cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người vàthiết bị Muốn đạt được yêu cầu đó,người thiết kế phải lựa chọn sơ đồ cungcấp điện hợp lý,rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành;các thiết bị phải được chọn đúng chủng loại,đúng công suất

Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởn lớn đếnchế độ an toàn cung cấp điện

Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệtquan trọng Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành những quy định về antoàn sử dụng điện

d Kinh tế

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉđược xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo

Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành

và thời gian thu hồi vốn đầu tư

Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỉ mỉgiữa các phương án từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu

1.2.2 Các yêu cầu chung đối với hệ thống chiếu sáng đô thị

- Đảm bảo độ rọi yêu cầu cho từng vị trí trên đường

- Phân bố độ chói trong không gian chiếu sáng

- Tạo hướng ánh sáng thích hợp

- Đảm bảo mức độ chiếu sáng tự nhiên cần thiết

- Duy trì các thông số ánh sáng trong suốt thời gian sử dụng

- Nhằm tạo ra một môi trường chiếu sáng tiện nghi đảm bảo cho ngườitham gia giao thông xử lý quan sát chính xác tình huống giao thông xẩy ratrên đường

- Chiếu sáng cho người quan sát đang chuyển động

- Khác với chiếu sáng nội thất lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên thì thiết kếchiếu sáng đường được chọn độ chói khi quan sát làm tiêu chuẩn đầu tiên

- Khác với độ chói trong thiết kế nội thất, độ chói trên đường không tuânthủ định luật Lamber mà phụ thuộc vào kết cấu lớp phủ mặt đường

- Khi thiết kế chiếu sáng trên mặt đường cần đảm bảo độ đồng đều chiếusáng để tránh hiện tượng “bậc thang”

- Các đèn chiếu sáng ở đường cần có công suất lớn và chú ý đến chỉ tiêutiết kiệm điện năng

- Đường phố là bộ mặt của đô thị nên cần phải quan tâm đến yếu tố thẩmmỹ

- Độ đồng đều của độ chói: Độ đồng đều chung: U0 = LLminb



- Độ đồng đều dọc: U1 = LLmaxmin

- Tiêu chuẩn hạn chế chói loá mất tiện nghi:

G = ISL + 0,97 log LTB + 4,41 log h’ – 1,46 log P

Trong đó: ISL là chỉ số chói loá của bộ đèn (3  6)

LTB: giá trị độ chói trung bình trên đường

h’ = h – 1,5m: độ cao của đèn so với mắt người

P: là số bộ đèn bố trí trên 1Km đường theo TCVN: 4 G  6

1.3 Các tiêu chuẩn chiếu sáng hiện nay

1.3.1 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 259:2001

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 259:2001 “Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố, quảng trường đô thị” xây dựng trên cơ sởsoát xét TCXD 95:1983-Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sang nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng

Tiêu chuẩn này quy định: độ chói trung bình, độ rọi trung bình trên mặt đường, độ cao treo đèn thấp nhất, yêu cầu về an toàn của hệ thống chiếu sáng, phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng đường, đường phố và quảng trường

đô thị

a.Phạm vi ứng dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng để tính toán thiết kế xây dựng mới,cải tạo và kiểm

định hệ thống chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố, quảng trường đô thị

b Tiêu chuẩn trích dẫn

- TCVN 4400:57- Kỹ thuật chiếu sáng- Thuật ngữ và định nghĩa

- TCXD 104:1983- Quy phạm thiết kế kỹ thuật đường, đường phố, quảng

trường đô thị

- HTCN 19:1984 - Quy phạm trang bị điện, hệ thống đường dây dẫn điện

- TCVN 5828:1984 - Đèn chiếu sáng đường phố-Yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 4086:1985 - Quy phạm an toàn lưới điện trong xây dựng

- TCVN 4756:1989 - Tiêu chuản kỹ thuật về nối đất và nối không các thiết

bị điện

c Quy định chung

- Hệ thống chiếu sáng nhân tạo ở đây được quy định là các hệ thống chiếu sáng lắp bóng đèn phóng điện ( huỳnh quang, thủy ngân cao áp, halogen kimloại, natri cao cấp, thấp áp ) và bóng đèn nung sáng ( kể cả bóng halogen nung sáng )

- Hệ thống chiếu sáng đường, đường phố, quảng trường là một bộ phận củacông trình kỹ thuật hạ tầng đô thị, bao gồm các trạm biến áp, tủ điều khiển, cáp, dây dẫn, cột và đèn được thiết kế, xây dựng và tổ chức thành hệ thống độc lập để đảm bảo cho việc vận hành và sửa chữa an toàn, hiệu quả

- Khi tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng đường, đường phố, quảng trường cần phải tính đến hệ số dự trữ và số lần lau đèn trong năm, được quy

-Khi xác định độ rọi tiêu chuẩn (tính bằng lux) phải theo thang độ rọi sau:

d.Yêu cầu kỹ thuật

- Phân cấp đường, đường phố và quảng trường đô thị theo yêu cầu chiếu

sáng được quy định trong bảng 1.3

Bảng 1.3: Bảng phân cấp loại đường theo yêu cầu chiều sáng

Loại đường

phố,quảng

trường

Cấp đường phố đô thị

Chức năng chính của đường phố quảng trường

Tốc độ tính toán(km/h)

Cấp chiếu sáng Đường cao tốc

Đường phố

Xe chạy tốc độ cao,liên hệ giữa các khu đô thị loại I, các đô thị và các điểm dân cư trong hệ thống chùm đô thị.Tổ chức giao thông khác cao độ

Giao thông lien tục liên hệ giữa các khu nhà ở, khu công nghiệp và các khu trung tâm công cộng nối với

đường cao tốc trong phạm vi đo thị

Tổ chức giao thông khác cao độ.

Giao thông có điều khiển liên hệ trong phạm vi đô thị giữa các khu nhà

ở, khu công nghiệp và trung tâm công cộng nối với đường phố chính cấp I

Tổ chức giao nhau khác cao độ

100

80

A

A Cấp khu vực Đường khu vực

Chuyên chở hàn hóa công nghiệp và vật liệu xây dựng trong giới hạn khu công nghiệp,kho tang,nối ra đường vận tải và các đường khác

-Quảng trường trước ga -Quảng trường đầu mối các công trình giao thông

-Quảng trường trước và các công trình công cộng và các điểm tập trung công cộng

A A

A A

B

- Trị số độ chói trung bình và độ rọi trung bình tương ứng trên dải có hoạt động vận chuyển của đường, đường phố và quảng trường không được nhỏ

hơn các giá trị quy định trong bảng 1.4

Bảng 1.4: Trị số độ chói trung bình và độ rọi trung bình

Cấp Lưu lượng xe lớn nhất trong thới gian có

chiếu sáng

Độ chói trung bình trên mặt đường (Cd/

m2)

Độ rọi trung bình trên mặt đường (Lx)

Dưới 500

0.6 0.4

12 8 0.2-0.4 5-8

- Tỷ số giữa các độ chói nhỏ nhất và độ chói trung bình trên mặt đường có hoạt động vận chuyển của đường, đường phố, quảng trường không nhỏ hơn 0.4

- Tỷ số giữa độ chói nhỏ nhất và độ chói trung bình trên các dải song song

với trục đường có hoạt động vận chuyển không nhỏ hơn 0.7.

- Để hạn chế chói lóa,khi thiết kế hệ thống chiếu sáng đường, đường phố và quảng trường cần phải chọn các thiết bị (đèn) chiếu sáng sao cho có chỉ số

hạn chế chói lóa G không nhỏ hơn 4.

- Để thực hiện chức năng hướng dẫn nhìn và dẫn hướng quang học, hệ thốngchiếu sáng đương, đương phố và quảng trường phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Vị trí của đèn chiếu sáng phải được bố trí sao cho người điều khiển phương tiện phân biệt rõ các biển báo hiệu Các biển báo này có bề mặt làm bằng vật liệu làm cho sự phản xạ ánh sáng mang tính khuyếch tán

+ Các đèn phải được đặt theo hàng có tác dụng như cọc tiêu để người điều khiển phương tiện tăng khả năng định hướng

- Đối với đường cấp C và cấp D, độ cao treo đèn thấp nhất so với mặt

đường không được nhỏ hơn quy địnhtrong bảng 1.5

Bảng 1.5: Độ cao treo đèn thấp nhất

TT Tính chất của đèn Tổng quang thông lớn nhất của

các bóng đèn được treo lên 1 cột(Lm)

Độ cao treo đèn thấp nhất khi

sử dung đèn lắp(m) Bóng đèn nung sáng

Bóng đèn phóng điện

1 Đèn nấm ánh sáng tán

xạ

Từ 6000 trở lên Dưới 6000

3.0 4.0

3.0 4.0

2 Đèn có phân bố ánh

sáng bán rộng

Dưới 5000

Từ 5000 đến 10000 Trên 10000 đến 20000 Trên 20000 đến 30000 Trên 30000 đến 40000 Trên 40000

6.5 7.0 7.5

7.0 7.5 8.0 9.0 10.0 11.5

3 Đèn có phân bố ánh

sáng rộng

Dưới 5000

Từ 5000 đến 10000 Trên 10000 đến 20000 Trên 20000 đến 30000 Trên 30000 đến 40000 Trên 40000

7.0 8.0 9.0

7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 13.5

e Yêu cầu về kết cấu và an toàn của hệ thống chiếu sáng

- Cấp bảo vệ Toàn bộ các thiết bị điện và chiếu sáng sử dụng trong hệ thốngchiếu sáng đường,đường phố và quảng trường phải có cấp cách điện cấp I vàII

- Để đảm bảo làm việc lâu dài và an toàn,đền sử dụng trong chiếu sáng

đường,đườn phố và quảng trường phải phù hợp với TCVN 5828:1994 “Đèn

chiếu sáng đường phố-Yêu cầu kỹ thuật chung” và có cấp bảo vệ IP tối thiểu

theo quy định trong bảng 1.6.

Môi trường ít bị ô nhiễm,ít bụi và không bị ăn mòn Môi trường có mức ô nhiễm trung bình,bụi và ăn mòn trung bình

Môi trường bị ô nhiễm bụi và ăn mòn nặng

Đèn đặt dưới độ cao 3m Trong hầm,thành cầu

22 44

Phần quang học:54 Phần quang học:44 44 55

- Lưới điện của hệ thống chiếu sáng

+ Sử dụng thống nhất hệ thống lưới điện 3 pha có trung tính nối đất

380/200V để cấp nguồn

+ Phương pháp lắp đặt :Theo tiêu chuẩn 11 TCN 19-84 – Quy phạm trang

bị điện

- Hệ thống đường dây dẫn điện

+ Việc tính chọn tiết diện dây dẫn điện trong hệ thống chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu

 Tổn hao điện áp không lớn hơn 5% tính từ điểm đầu đường dâycho tới điểm cuối đường dây

 Thỏa mãn điều kiện phát nóng

 Công suất cấp cho tủ chiếu sáng theo phụ tải thực tế

f Phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng đường, đường phố và quảng trường

* Các thuật ngữ sử dụng :

Cường độ ánh sáng I, đơn vị đo candela (cd) Cường độ ánh sáng

được đo bằng đơn vị nến, viết tắt la cd (từ chữ candela)

Quang thông , đơn vị đo là lumen(lm).Lumen là quang thông do nguồn phát ra trong một góc đặc bằng một steradian Quang thông là đặc

* Các yêu cầu kỹ thuật tính toán

- Cách bố trí cột đèn

Ghi chú : l : Bề rộng mặt đường (m)

h : Độ cao đặt đèn (m)

+ Cách bố trí đèn trên đường đơn :

- Bố trí 1 phía : Áp dụng trong trường hợp lh

- Bố trí so le : Áp dụng trong trường hợp lh

- Bố trí hình chữ nhật: Áp dụng trong trường hợp l >1.5h

- Bố trí đèn trên trục đường: Áp dụng trong trường hợp trồng nhiều cây 2 bên

+ Cách bố trí đèn trên đường đôi :

- Bố trí trên dải phân cách: Áp dụng trong trường hợp bề rộng dải phân cách  1.5m và < 6m

-Bố trí 2 bên: Áp dụng trong trường hợp bề rộng dải phân cách< 1m

-Bố trí đèn hỗn hợp: Áp dụng trong trường hợp đường có chiều rộng lớn

+ Bố trí đèn trên các đoạn đường cong:

- Đối với các đoạn đường cong có bán kính cong > 1000m việc

bố trí cột đèn có thể áp dụng như trên đương thẳng

- Đối với đoạn đương cong có bán kính cong < 1000m cột đèn được trồng ở bên lề đường phía ngoài với khoảng cách cột thu nhỏ < 0.7l

- Nếu l > 1.5h cần lắp them đèn phụ phía trong long đường

- Để đảm bảo độ đồng đều dọc tuyến, tùy thuộc vào phân bố ánh sáng của đèn và phương pháp bố trí đèn, tỷ số giữa khoảng cách cột (e) và chiều cao

đặt đèn (h) phải thỏa mãn điều kiện ghi trong bảng 1.7

Bảng 1.7: Tỷ số giữa khoảng cách cột và chiều cao đặt đèn

Hướng Imax Phương pháp bố trí đèn e/h max 0-75o

- Chọn loại đèn : Để hạn chế chói lóa,nói chung nên sử dụng các loại đèn có

phân bố ánh sáng bán rộng (Imax nằm trong khoảng 0-65 o ) Các loại đèn

phân bố ánh sáng rộng (Imax trong khoảng 0-75 o ) chỉ sử dụng ở các đương nhỏ, chiều rộng không lớn, tốc độ phương tiện thấp

- Chọn công suất và loại nguồn sáng :

+Công suất của bóng đèn sử dụng tính theo công thức :

bd =



e l L

R. tb .

.k

Trong đó : bd :Quang thông của bóng đèn

Ltb :Độ chói trung bình trên bề mặt đương chọn theo bảng 3

R cho phép đánh giá khái quát về tính chất phản xạ của mặt đường Các giá

trị thực nghiệm cuẩ tỷ số R được xác định theo bảng 1.9

Bảng 1.9: Tỷ số giữa độ rọi và độ chói trung bình

Tính chất lớp phủ

Giá trị tỷ số R Imax từ 0-65o Imax từ 0-75o

Bê tông Sạch

Bẩn

Bê tông nhựa màu sáng

Bê tông nhựa màu trung bình

Bê tông nhựa màu tối

Đường lát gạch

12 14 14 20 25 18

8 10 10 14 18 13

1.3.2 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 333:2005

TCXDVN 333:2005 “ Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị -Tiêu chuẩn thiết kế ” được Bộ trưởng

0.25 0.25 0.4

0.30 0.4 0.45

Bộ Xây dựng ban hành theo quyết định số 08/2005/QD-BXD ngày 04 tháng

04 năm 2005

Tiêu chuẩn này thay thế cho tiêu chuẩn TCXD 95:1983 “Tiêu chuẩn

thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng”

a Phạm vi ứng dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng để tính toán thiết kế,giám sát và nghiệm thu đánh giá chất lượng các công trình xây dựng hệ thống chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị thay thế cho

tiêu chuẩn xây dựng TCXD 95:1983-Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo

bên ngoài công trình xây dựng dân dụng

Các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị được hiểu bao gồm các thành phân sau :

Các công trình đô thị: Điểm đỗ giao thông công cộng ngoài trời, đường, cầu và đường hầm dành cho người đi bộ; bên ngoài các khu trườg học, bệnh viện, trung tâm thương mại, hội chợ triển lãm và các trụ sở

- Công viên, vườn hoa

- Các công trình kiến trúc-Tượng đài - Đài phun nước

- Các công trình thể dục thể thao ngoài trời

b Tiêu chuẩn trích dẫn

- TCVN 4400:1987- Kỹ thuật chiếu sáng-Thuật ngữ và định nghĩa

- TCXDVN 259:201- Tiêu chuẩn TK chiếu sáng nhân tạo đường,đường

phố và quảng trường đô thị

- 11 TCN 18:1984 - Quy phạm trang bị điện- Phần 1: Quy định chung

- 11 TCN 19:1984 - Quy phạm trang bị điện- Phần 2: Hệ thống đương dây

dẫn điện

- TCVN 5828:1994 - Đèn chiếu sáng đường phố-Yêu cầu kỹ thuật

- TCVN 4086:1985 - Quy phạm an toàn lưới điện trong xây dựng

- TCVN 4756:1989 - Quy phạm nối đất và nối không các thiết bị điện

c Quy định chung

Tiêu chuẩn này áp dụng để thiết kế chiếu sáng nhân tạo sử dụng các loại bong đèn phóng điện ( huỳnh quang, thủy ngân, natri cao cấp, natri thấp áp) và bóng đèn sợi đốt ( kể cả các loại bóng sợi đốt halogen) Đối với những trường hợp sử dụng các loại nguồn sáng đặc thù khác ( đèn Led công suất cao, đèn cảm ứng điện từ ) có thể sử dụng phương pháp tra cứu tương đương căn cứ vào các tính năng kỹ thuật của bóng đèn

Hệ thống chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và

kỹ thuật hạ tầng đô thị (trừ các công trình thẻ dục thể thao ngoài trời) có thể

là 1 thành phần cấu thành của hệ thống chiếu sáng công cộng, được cấp nguồn và điều khiển theo mạng điều khiển chung của hệ thống chiếu sáng công cộng của đô thị, hoặc cũng có thể là một hệ thống công trình được quản lý và vận hành độc lập

Khi xác định độ rọi tiêu chuẩn (tính bằng Lux) phải theo thang thang

độ rọi quy định trong bảng 1.10

Bảng 1.10: Thang độ rọi

Bậc thang I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Nông thôn

Đô thị lớn khu công nghiệp nặng

Đô thị vùa và nhỏ, khu công nghiệp nhẹ

Nông thôn

Đô thị lớn khu công nghiệp nặng

Đô thị vùa và nhỏ, khu công nghiệp nhẹ

Nông thôn

0.82 0.80 0.79 0.78

0.89 0.87 0.84 0.76

0.90 0.88 0.86 0.82

0.92 0.91 0.90 0.88

0.91 0.90 0.88 0.83

0.92 0.91 0.89 0.87

0.93 0.92 0.91 0.90

- Các thiết bị chiếu sáng được sử dụng cần phải có hiệu quả sử dụng điện năng cao, độ bền và khả năng duy trì các đặc tính quang học trong điều kiện

làm việc ngoài trời tốt và phải có cấp bảo vệ IP tối thiểu quy định trong

bảng 1.12

Bảng 1.12: cấp bảo vệ IP

STT Đặc điểm-phân loại môi trường làm việc Cấp bảo vệ tối thiểu

1 Đèn lắp đặt trong khu vực nông thôn IP 23

2 Đèn lắp đặt trong khu đô thị vừa và nhỏ,khu công nghiệp

5 Đèn lắp đặt trong hầm,trên thành cầu IP55

6 Vị trí lắp đặt đèn có khả năng xảy ra úng ngập IP67

7 Đèn phải thường xuyên làm việc trong điều kiện ngâm nước IP68

Mức độ chiếu sáng quy định trong tiêu chuẩn này thể hiện qua các chỉ

tiêu độ rọi ngang trung bình En(tb), độ rọi đứng trung bình Ed(tb), độ chói trung bình L(tb), cường độ ánh sáng I được hiểu là ngưỡng tối thiểu mà hệ

thống chiếu sáng cần đáp ứng để đảm bảo yêu cầu ánh sáng cho đối tượngđược tiêu chuẩn hóa Đối với các công trình thể dục thể thao ngoài trời mức

độ chiếu sáng tối đa cho phép không quá 2 lần ngưỡng tối thiểu, các công

trình khác không quá 1,5 lần ngưỡng tối thiểu quy định trong tiêu chuẩn

1.3.3 Tiêu chuẩn quốc tế CIE

Kỹ thuật chiếu sáng công cộng - Nói riêng là chiếu sáng đường cũng như kỹ thuật chiếu sáng trong nhà từ một nữa thế kỷ nay đang không ngừng phát triển do việc nâng cao các tính năng của đèn và bộ đèn, do việc cải tiến liên tục các phương pháp nghiên cứu theo yêu cầu của người sử dụng và do

sự tiến bộ của các phương pháp tính toán

Nếu trước đây vai trò chiếu sáng chỉ nhằm đẩy lùi bóng tối Ngay từ năm

1940 đã xuất hiện các chỉ dẫn nhằm đảm bảo độ đồng đều của việc chiéu sáng, yêu cầu an toàn cho giao thông ô tô lúc ấy Từ năm 1965, Uỷ ban quốc

tế về chiếu sáng (C.I.E) đã công bố một phương pháp gọi là phương pháp tỷ

số R, trong đó khái niệm về độ rọi đã phải nhường bộ một bước cho khái niệm về độ chói trung bình của mặt đường có xét đến hiện tượng tương phản

và do đó đã chú ý đến tri giác nhìn

Các nghiên cứu thống kê và thực nghiệm được tiến hành, các tiêu

chuẩn về tiện nghi của việc bố trí đã được đề ra Năm 1975, C.I.E công bố

một phương pháp gọi là phương pháp các độ chói điểm, trong đó việc tính toán dần từng điểm do máy tính thực hiện đối với một cách bố trí chiếu sángcho trước, cho phép kiểm tra chất lượng của việc thực chiếu sáng Việc đưa vào các hệ số nhìn rõ Q0, hệ số lưu giữ S1 và S2 phụ thuộc đồng thời vào chỉ số khuếch tán của bộ đèn và loại chất phủ mặt đường, vào vị trí quan sát

và điểm nhìn cho thấy rằng phương pháp này trước hết được sử dụng cho các phòng nghiên cứu chuyên nghiệp

Phương pháp tỷ số R vẫn là phương pháp kinh điển, là cơ sở cho thiết kế sơ bộ

Các tiêu chuẩn chất lượng chiếu sáng đường bộ thực chất đòi hỏi cho phép một tri giác nhìn nhanh chóng, chính xác và tiện nghi Về phương diện này

ta cần lưu ý:

+ Độ chói trung bình của mặt đường do người lái xe quan sát khi nhìn mặt

đường ở tầm xa 100m khi thời tiết khô Mức yêu cầu phụ thuộc vào loại đường (mật độ giao thông, tốc độ, vùng đô thị hay nông thôn…) trong các điều kiện làm việc bình thường Mặt đường được xét đến được quan sát dưới

góc 0,50 đến 105 và trải dài từ 60 ÷170m trước người quan sát.

+ Độ đồng đều phân bố biểu kiến của độ chói lấy ở các điểm khác nhau của

bề mặt Độ chói không giống nhau theo mọi hướng, điều quan trọng là chỉ rõdạng lưới của chỗ quan sát

+ Hạn chế loá mắt không tiện nghi, nguồn cản trở và sự mệt mỏi do số lượng

và quan cảnh của các đèn xuất hiện trong thị trường, liên quan đến độ chói

trung bình của con đường Người ta định nghĩa chỉ số tiện nghi G (Glare

index), chia theo thang từ 1 (không chịu được) đến 9 ( không cảm nhận

được) và cần phải giữ ít nhất ở mức 5 (chấp nhận được)

-So sánh giữa hai tiêu chuẩn TCXDVN 259:2001 với TCXDVN 333:2005 ta

thấy điểm khác nhau rõ rệt nhất giữa hai tiêu chuẩn này đó là yêu cầu về

nguồn sáng.Yêu cầu về nguồn sáng của TXDVN 333:2005 đặt ra cao hơn so với TCXDVN 259:2001, điều này được thể hiện khi ta nhìn vào thang độ rọi,

cấp bảo vệ IP…

CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHIẾU

SÁNG

2.1 Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện

Khi chọn các thiết bị điện khác nhau ta phải thỏa mãn những điều kiện cụthể khác nhau, song có những điều kiện chung mà mọi thiết bị được chọn đều phải thỏa mãn Thông thường các thiết bị điện được chọn theo một số tiêu chuẩn, và sau đó chúng được kiểm tra lại theo một tiêu chuẩn khác Vì vậy ta có thể phân toàn bộ các điều kiện chung mà mỗi thiết bị được chọn phải thỏa mãn thành hai lớp:

Lớp các điều kiện chọn

Lớp các điều kiện kiểm tra

Các điều kiện chọn là những điều kiện làm việc trong chế độ dài hạnbao gồm các điều kiện về điện áp, dòng điện, hoàn cảnh làm việc ( trongnhà, ngoài trời, chống nổ, chống ẩm, độ cao so với mặt nước biển…) Cácđiều kiện kiểm tra là những điều kiện làm việc trong chế độ ngắn mạch sự

cố bao gồm các điều kiện về lực điện động và về hiệu ứng nhiệt

2.1.1 Chọn thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện theo điều kiện làm việc lâu dài.

a Chọn theo điện áp định mức

Điện áp định mức của thiết bị điện được ghi trên nhãn phù hợp đối với độcách điện của nó Mặt khác khi thiết kế chế tạo các thiết bị điện đều có dựtrữ độ bền về điện, nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế vớiđiện áp cao định mức (10-15%) và gọi là điện áp làm việc cực đại của thiết

bị điện Như vậy trong điều kiện làm việc bình thường, do độ chênh lệchđiện áp không vượt quá (10-15%) điện áp định mức nên khi chọn thiết bịđiện phải thỏa mãn điều kiện điện áp sau đây:

– điện áp định mức của mạng điện.

– điện áp định mức của thiết bị điện

: độ tăng điện áp cho phép của thiết bị điện

: độ chênh lệch điện áp có thể của mạng so với điện áp định mứctrong điều kiện vận hành

Đối với thiết bị điện , sứ cách điện và cáp điện lực trong điều kiện vậnhành điện áp cho phép tăng đến một giá trị số nào đây Ví dụ bảng cho dướiđây ghi rõ trị số độ lệch

Điện áp cho phép tương đối so với điện áp định mức của thiết bị điện

thiết để cho dòng điện làm việc cực đại của các mạch không vượtquá dòng điện định mức của thiết bị điện:

Dòng điện làm việc cực đại của các mạch tính như sau:

Đối với đường dây làm việc song song: tính khi cắt bớt một đường dây

Đối với mạch máy biến áp: tình khi máy biến áp : tính khi máy biến áp sửdụng khả năng quá tải của nó

Đối với đường dây cáp không có dự trữ: tính khi sử dụng khả năng quá tảicủa nó

Đối với thanh góp của nhà máy điện, trạm biến áp, các thanh dẫn mạch phânđoạn và mạch nối thiết bị điện : tính trong điều kiện chế độ vận hành là xấunhất

Đối với máy phát điện : tình bằng 1,05 lần dòng điện định mức của nó vìmáy phát điện chỉ cho phép quá tải về dòng điện đến 5%

Các thiết bị điện được chế tạo với nhiệt độ định mức của môi trường xung

quanh là C Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh khác nhiệt độ địnhmức thì phải hiệu chỉnh dòng điện cho phép của thiết bị điện

2.1.2 Kiểm tra thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện theo dòng điện ngắn mạch.

Sau khi chọn các thiết bị điện, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điệntheo điều kiện định mức cần phải kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt khingắn mạch.

vỡ sứ cách điện, hư hỏng cuộn dây v.v…

Do đó khi thiết kế lựa chọn các thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện kháccần phải kiểm tra độ ổn định lực điện động Khi kiểm tra ổn định động cóthể dùng ngắn mạch ba pha hay một pha Trong mạch điện, điện áp lớn hơn1000V cho tới 35KV có trung tính cách điện đối với đất dạng ngắn mạchtính toán là ngắn mạch 3 pha Trong mạch điện trung tính trực tiếp nối đất( điện áp lớn hơn hoặc bằng 110KV ), dạng ngắn mạch tính toán là ngắnmạch ba pha hay một pha, dòng điện ở pha sự cố lúc này là lớn nhất

Điều kiện kiểm tra ổn định động của thiết bị điện là:

: Biên độ dòng điện cực đại cho phép đặc trưng ổn định động cao củathiết bị điện.

: Biên độ dòng điện ngắn mạch xung kích

Như vậy khả năng ổn định động (khả năng chống lại tác dụng của lực độngđiện) của thiết bị điện được đặc trưng bởi dòng điện ổn định động đinh mức.Dòng điện ổn định động định mức là dòng điện lớn nhất có thể chạy quathiết bị điện mà lực động điện do nó sinh ra không thể phá hoại thiết bị điệnđược

b Kiểm tra ổn định nhiệt

Dây dẫn và thiết bị điện khi có dòng điện chạy qua sẽ bị nóng lên vì cócác tổn thất công suất

Nguyên nhân gây ra các tổn thất này là:

- Do điện trở của dây dẫn, các đầu tiếp xúc, các cuộn dây

- Do dòng điện xoáy trong các bộ phận bằng kim loại

- Do mạch từ máy biến áp v.v…

Tổn thất công suất trong thiết bị điện và dây dẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp , tần số,.v.v…nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương dòng điện

Khi nhiệt độ của thiết bị điện và dây dẫn quá cao sẽ làm cho chúng bị

hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ Vì vậy, cần phải quy định nhiệt độ chophép của chúng khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch

Đối với dây dẫn điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt có thể áp dụng một trong

ba biên pháp sau:

Căn cứ vào nhiệt độ cuối cùng của dây dẫn khi ngắn mạch phải nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đốt nóng cho phép của chúng khi ngăn mạch

Căn cứ vào tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn để có ổn định nhiệt

Dây dẫn được ổn định nhiệt nều tiết diện chọn ( ) lớn hơn hay bằng tiết diện nhỏ nhất để có ổn định nhiệt:

: nhiệt độ đốt nóng cho phép lớn nhất khi ngắn mạch

Đôi với thiết bị điện khả năng ổn định nhiệt được đặc trưng bởi dòng

điện ổn định nhiệt định mức ( ) và thời gian ổn định nhiệt định mức (

)

Dòng điện ổn định nhiệt của thiết bị điện hiệu dụng, không thay đổitheo thời gian có thể đi qua thiết bi điện trong thời gian ổn đinh nhiệt địnhmức mà không làm cho nhiệt độ các bộ phận của nó vượt qua trị số cho phépngắn mạch

Kiểm tra ổn định nhiệt của thiết bị điện dựa vào điều kiện sau:

của bảo vệ chính đặt tại chỗ máy cắt điện sự cố với thời gian tác động toànphần của máy cắt điện đó.

2.2 Các phương pháp lựa chọn dây dẫn, cáp trong mạng điện

Dây dẫn và dây cáp trong mạng điện được lựa chọn theo các điều kiệnsau đây:

- Lựa chọn theo điều kiện phát nóng

- Lựa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Ngoài hai điều kiện trên người ta còn lựa chọn theo kết cấu của dây dẫn và cáp như một sợi, nhiều sợi, vật liệu cách điện…

- Theo điều kiện phát nóng là :

Trong đó:

: dòng điện làm việc lâu dài lớn nhất

: dòng điện cho phép (đã hiệu chỉnh) của dây dẫn

Đối với mỗi loại dây dẫn, nhà chế tạo cho trước giá trị dòng điện cho phép

, dòng ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường là : không khí, +

k – hệ số hiệu chỉnh, tra trong sổ tay

- Theo điều kiện tổn thất điện áp là:

Trong đó:

– tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng

– tổn thất điện áp cho phép ( 5 hoặc 2.5 tùy loại phụ tải)

Nếu mạng điện có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phải tìm điểm nào có tổn thất

điện áp lớn nhất Để so sánh tính từ đầu nguồn đến phụ tải

Giá trị điện kháng trên 1km đường dây nằm trong khoảng = 0,3 0,43

, để cho đơn giản có thể lấy = 0,3

Vậy ta có thể tính được

Trị số đã cho trước, vậy có thể tính:

=

Thay = với – điện dẫn suất của vật liệu dây dẫn ; F – tiết diện dây dẫn

( ) Tính chọn theo cách cho F tăng dần đến khi

Vậy :

Từ đó tiết diện dây dẫn được xác định :

Căn cứ vào trị số tình toán F, tra bảng chọn tiết diện dây dẫn tiêu chuẩn gần

nhất Từ đó xác định được và ứng với dây dẫn đã chọn, tính lại lần nữa

Sau khi đã đạt , kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng

2.3 Lựa chọn thiết bị bảo vệ đóng cắt

2.3.1 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện

Máy cắt điện là thiết bị quan trọng mạng cao áp dùng để đóng cắt dòng điệnphụ tải, cắt dòng điện ngắn mạch

Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt như sau:

Bảng 2.3: Lựa chọn máy cắt điện

Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức tính toán

Điện áp định mức

Dòng điện lâu dài định mức,A

Dòng điện cắt định mức kA

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép, kA

Công suất cắt định mức, MVA

Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian

,kA

2.3.2 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải là một thiết bị đóng cắt đơn giản và rẻ tiền hơn máycắt Nó gồm hai bộ phận hợp thành: bộ phận đóng cắt điều băng tay và cầuchì

Máy cắt phụ tải được chọn theo điều kiên sau:

Bảng 2.4 Lựa chọn máy cắt phụ tải

Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tình toán

Điện áp định mức , KV

= Dòng điện định mức, KA

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép,KA

Trị số hiệu dụng dòng điện lớn nhất cho phép của dòng

Dòng điện ổn định nhiệt ứng với thới gian ổn định

nhiệt,KA

Dòng điện định mức của cầu chì,KA

Dòng điện cắt định mức của cầu chì,KA

Công thức cắt định mức của cầu chì, MVA

Trong đó: =

là giá trị hiệu dụng ban đầu của dòng điện ngắnmạch thành phần chu kỳ.

2.3.2 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly

Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở cách điệntrông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận được cắt điệnnhằm mục đích đảm bảo an toàn cho các nhân viên sửa chữa thiết bị điện

Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểmtra ổn định động, ổn định nhiệt độ khi ngắn mạch Điều kiện chọn như sau:

Bảng 2.5: Lựa chọn dao cách ly

Đại lượng chọn kiểm tra Công thức tính toán

Điện áp định mức , Kv

Dòng điện lâu dài định mức, A

Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép,KA

Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian ổn định nhiệt

,KA

2.2.3 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì

Cầu trì dùng để bảo vệ mạch điện xoay chiều và một chiều khi quá tảihay ngắn mạch

Điều kiện lựa chọn cầu chì như sau:

Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tình toán

Dong điện phát nóng lâu dài cho phép, A

Khả năng ổn định động , KG/

2.3.4 Lựa chọn máy biến áp dòng BI

Máy biến dòng điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn ( sơ cấp ) thànhdòng điện 5A ( thứ cấp) để cung cấp cho các dụng cụ đo lường bảo vệ rơle và

tự động hóa