Bài tập lớn thiết kế hệ thống cung cấp điện đề tài thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự

Bảng tổng hợp chọn Aptomat cho nhóm phụ tải các tầng ...42Bảng 3.2.Bảng tổng hợp chọn Aptomat cho nhóm phụ tải chiếu sáng các tầng...43Bảng 3.3.. Trang 11 Chương 1: Tổng quan và xác định

TỔNG QUAN VÀ XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Tính toán phụ tải các tầng

Chương 2: Đề xuất các phương án và lựa chọn phương án cấp điện.

Chương 3: Thiết lập sơ đồ cấp điện và lựa chọn các phần tử trong sơ đồ. Chương 4: Tính toán và lựa chọn hệ thống chống sét nối đất.

Kính mong sự giúp đỡ của thầy Hoàng Mai Quyền và các thầy cô trong bộ môn để bài Đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ XÁC ĐỊNH

Phụ tải tính toán là phụ tải giải thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện Nói cách khác ,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị điện lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như sau: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ

Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống… Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện, có khi dẫn tới sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực thế thì gây lãng phí.

Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụ tải tính phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được thì độ chính xác, kể đến ảnh hưởng cùa nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phức tạp.

1.1.1 Phương pháp tính theo Pđ và hệ số nhu cầu Knc

Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị có chế độ làm việc giống nhau được xác định theo biểu thức:

 : công suất định mức của thiết bị thứ i, kW

 , , : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm

 n: số thiết bị trong nhóm

1.1.2 Phương pháp tính theo hệ số cực đại Kmax và Ptb

 : Công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị, kW

 : Công suất định mức của thiết bị hay nhóm thiết bị, kW

1.1.3 Phương pháp tính theo hệ số đồng thời Kđt.

 : Công suất tính toán tổng của các hộ dùng điện, kW

 : Công suất tính toán của nhóm phụ tải thứ i, kW

Trong thực tế thì tùy theo quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình thì theo giai đoạn thiết kế hay kỹ thuật thì công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp.

1.2.1 Tính toán chọn phụ tải điều hòa

Công suất tính toán của phụ tải điều hòa sẽ được tính toán quy đổi từ yêu cầu công suất trao đổi nhiệt của hệ thống điều hòa trung tâm hoặc bán trung tâm và các thiết bị tiêu thụ điện khác của hệ thống Theo (TCVN 6104-1:2015)[ CITATION

TCV \l 1033 ] , 1 cần công suất lạnh là 600 BTU, ta có công thức tính toán chọn điều hòa :

 CSlạnh: Công suất lạnh (BTU)

 S: Diện tích phòng đặt điều hòa (

Lưu ý: Nếu không gian phòng mà bạn đặt điều hòa là phòng khách hoặc bếp thì nên cộng thêm 4000BTU bởi vì ở đó thường có nhiều người và có lượng nhiệt tỏa ra tương đối lớn.

- Tính chọn điều hoà cho phòng khách tầng 1(25m 2 ):

 Chọn điều hoà Casper 18000BTU SC-18TL32 công suất 1500W.

- Tương tự các phòng khác ta có:

Phòng khách tầng 1 25 1500 Casper 18000BTU

Phòng làm việc T5 18 1000 Casper 12000BTU

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp chọn điều hòa cho các phòng

1.2.2 Tính toán chiếu sáng Để tính theo công thức này có 2 vấn đề cần quan tâm:

 Diện tích mặt bằng: Diện tích phòng cần lắp đặt đèn chiếu sáng S = Chiều dài X chiều rộng

 Khuyến nghị lượng lumens cần dùng từ các nhà thiết kế chiếu sáng:

Mỗi không gian sẽ yêu cầu mức độ ánh sáng khác nhau Một phòng trưng bày sẽ cần nhiều ánh sáng hơn là thư viện, phòng khách gia đình cần nhiều ánh sáng hơn phòng ngủ Dưới dây là độ rọi tiêu chuẩn được đề xuất cho các khu vực chiếu sáng (QCVN 09:2013/BXD) [ CITATION TCV13 \l 1033 ], 1Lux (lx) = 1lumen/1m²

 Phòng hội nghị, phòng họp: 500lx (tức là 500lumen/1m²)

 Cầu thang, hành lang của các tòa chung cư, cao ốc: 750lx

 Phòng khách gia đình: 150 - 300lx

 Phòng bếp gia đình: 400 - 800lx

Công suất 6W Điện áp 220V/50Hz

Chọn đèn cho các phòng, sử dụng loại đènèn LED âm trần DOWNLIGHT có thông số kĩ thuật:

Phòng khách T1 có diện tích là 25 m 2 Theo tiêu chuẩn VN (QCVN 09:2013/BXD)[ CITATION TCV13 \l 1033 ], lấy trị số độ rọi tiêu chuẩn của phòng khách là 300lx Dự tính sử dụng đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông 12W để chiếu sáng cho phòng khách:

Tổng lượng lumens ánh sáng cho phòng khách là:

Theo (TCVN 16:1996)– Chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng[ CITATION TCV1 \l 1033 ], ta có công thức tính số lượng đèn cần dùng cho phòng khách là:

 F là quang thông của đèn (lm)

 P là công suất của đèn (W)

 Vậy ta chọn 6 đèn cho phòng khách

Hình 1.1 Catalogue đèn rạng đông

- Tính tương tự ta có:

(m 2 ) Độ rọi yêu cầu (Lx)

Phòng khách T1 25 300 12 6 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Hầm để xe 28 100 12 3 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng bếp T2 18 500 24 4 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng ăn T2 34 500 24 8 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Sân chơi khu trưng bày T2 25 300 12 6 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng WC T2 8 150 12 1 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng ngủ 1 T3 25 150 12 4 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng WC1 T3 8 150 12 1 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng quần áo T3 15 200 18 2 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng quần áo T4 15 200 18 2 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng khách T5 25 300 12 6 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng làm việc T5 18 450 24 4 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng thờ T5 27 250 12 6 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng tiểu cảnh T5 10 200 12 2 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Phòng WC T5 8 150 12 1 LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông

Bảng 1.2 Bảng tổng hợp chiếu sáng cho các phòng

Nhánh phụ tải Hệ số đồng thời

Hệ thống điều hòa không khí, thông gió 0,9

Hệ thống cung cấp nước nóng 0,9

Các trung tâm tiêu thụ điện lớn khác 0,9

Bảng 1.3 Hệ số đồng thời lớn nhất theo các nhánh phụ tải

Theo (QCVN 09:2013/BXD)[ CITATION TCV13 \l 1033 ], ta có được hệ số đồng thời để tính toán các tầng của ngôi nhà

1.3.1 Phụ tải tầng 1 a) Phụ tải nhóm thiết bị tầng 1

Các phụ tải dùng cho tầng 1

STT Thiết bị Công suất

Bảng 1.4 Các thiết bị dùng trong tầng 1

Công suất tính toán của nhóm thiết bị là: b) Phụ tải điều hòa

Theo bảng 1: bảng tổng hợp chọn điều hòa cho các phòng chọn Điều hòa phòng khách T1 là:

Casper 18000BTU SC-18TL32 có công suất 1500W: c) Phụ tải chiếu sáng

Theo bảng 2: bảng tổng hợp chiếu sáng cho các phòng tính được T1 có tổng:

 9 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 12W:

 Công suất tính toán của tầng 1 là

Các thiết bị dùng cho tầng 2

Công suất tính toán cho nhóm thiết bị tầng 2 là: b) Phụ tải bếp từ

Chọn 1 bếp từ có Pbt = 2,5 kW loại Sunhouse SHD6015

= 2,5= 2,25 (kW) c) Phụ tải điều hòa

Theo bảng 1: bảng tổng hợp chọn điều hòa cho các phòng chọn Điều hòa phòng bếp T2 là:

Casper 12000BTU KC- 12FC32 có công suất 1000W:

PttDH=Kdt.PDH=0,9.1=0,9(kW) d) Phụ tải bình nước nóng e) Phụ tải chiếu sáng

 7 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 12W và 12 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 24W:

Các thiết bị ổ cắm dùng cho tầng 3

Công suất tính toán cho nhóm thiết bị tầng 3 là: b) Phụ tải điều hòa

Theo bảng 1: bảng tổng hợp chọn điều hòa cho các phòng chọn Điều hòa 2 phòng ngủ T3 là:

 Casper 18000BTU SC-18TL32 có công suất 1500W cho phòng ngủ 1 và Casper12000BTU KC- 12FC32 cho phòng ngủ 2: c) Phụ tải bình nước nóng

Chọn 2 bình nước nóng có PNN = 2.5 kW cho WC tầng 3 loại Ariston 15L AN2 15R d) Phụ tải chiếu sáng

 10 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 12W nên ta có:

Tương tự như tầng 3 ta tính được:

Các thiết bị dùng cho tầng 5

Bảng 1.7 Các thiết bị dùng ổ cắm trong tầng 5

Công suất tính toán cho nhóm thiết bị tầng 5 là: b) Phụ tải điều hòa

Theo Bảng 1: bảng tổng hợp chọn điều hòa cho các phòng chọn Điều hòa 2 phòng khách và làm việc T5 là:

 Casper 18000BTU SC-18TL32 có công suất 1500W cho phòng khách vàCasper 12000BTU KC- 12FC32 cho phòng làm việc:

Chọn bình nước nóng có PNN = 2.5 kW cho WC tầng 5 loại Ariston 15L AN2 15R d) Phụ tải chiếu sáng

Theo Bảng 2: Bảng tổng hợp chiếu sáng cho các phòng tính được T5 có tổng:

 15 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 12W và 4 đèn LED âm trần DOWNLIGHT Rạng Đông loại 24W:

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

Cơ sở Lý thuyết

Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau đây: 3 loại

Hình 1.1 Sơ đồ hình tia

Là loại sơ đồ mà các phụ tải nhận điện trực tiếp từ nguồn Dùng để cung cấp cho các phụ tải phân tán Từ thanh cái các trạm biến áp có các đường dây dẫn đến các tủ phân phối động lực Từ tủ phân phối động lực có các đường dây dẫn tới các phụ tải. Loại sơ đồ này có độ tin cậy tương đối cao.

+ Ưu điểm: có ưu điểm là nối dây dễ dàng, các phụ tải được cung cấp ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hóa, dễ vận hành và bảo quản

+ Nhược điểm: vốn đầu tư lớn do tổng chiều dài đường dây và số thiết bị đóng cắt lớn.

Hình 2.2 Sơ đồ phân nhánh

Sơ đồ phân nhánh là loại sơ đồ có các phụ tải nhận điện trực tiếp từ một đường dây nối với nguồn.

+ Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp do tổng chiều dài đường dây ngắn, số thiết bị đóng cắt ít.

+ Nhược điểm: Độ tin cậy không cao thậm chí còn thấp do khi gặp sự cố thì toàn bộ phụ tải đều bị ảnh hưởng Để tránh nhược điểm này người ta chia đường dây chính thành các dao phân đoạn, tuy nhiên thiết kế chỉnh định bảo vệ rơle phức tạp.

Hình 2.2 Sơ đồ hỗn hợp

Là loại sơ đồ kết hợp giữa sơ đồ hình tia và sơ đồ phân nhánh

 Ưu và nhược điểm: Vốn đầu tư không quá lớn và độ tin cậy cũng không quá thấp.

 Phạm vi ứng dụng: Đây là loại sơ đồ rất hay được dùng trong thực tế bởi các tải quan trọng và ít quan trọng đan xen nhau Những phụ tải quan trọng được cấp điện theo hình tia những phụ tải ít quan trọng hơn được nhóm lại thành 1 nhóm và cấp điện bằng đường dây chính.

Đề xuất các phương án cấp điện

Phương án cấp điện cho nhà: Căn cứ vào sơ đồ mặt bằng ta tiến hành cấp điện theo 2 phương án.

 Phương án 1: Từ tủ phân phối đặt ở tầng 1 đi dây hình tia cấp điện cho từng nguồn theo từng chức năng.

Hình 2.3 Phương án cấp điện theo sơ đồ hình tia

Hình 2.4.Phương án cấp điện theo sơ đồ hỗn hợp

2.2.1 Chọn cáp từ điện lưới về tủ phân phối, từ tủ phân phối đến các aptomat từng tầng

2.2.1.1 Chọn dây từ điểm đấu điện về tủ phân phối (100m)

 Dòng điện chạy trong dây dẫn:

 k1 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của dây cáp về nhiệt độ của môi trường xung quanh

 k2 là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của dây cáp về số dây được đặt cùng một máng.

(Tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 - 500kW của Ngô Hồng Quang – trang

Do đó ta chọn cáp AC-35

(Tra phụ lục 2 trang 231 giáo trình “cung cấp điện” của trường ĐHCNHN)

+ Dòng điện cho phép ngoài trời: 175 (A)

+ Điện trở r0 =0,85 Ω/km, điện kháng x0= 0,4 Ω/km

 Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp:

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sử dụng là:

Do truyền tải đường dây ngắn nên có thể bỏ qua trở kháng.

Tổn thất điện áp lớn nhất lúc sự cố, lúc này tổn thất gấp đôi

Vậy dây dẫn đã thoả mãn điều kiện về tổn thất điện áp.

L: Chiều dài từ nguồn tới lưới điện, L0 (m).

2.2.1.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến aptomat tầng 2

Do đó ta chọn cáp hạ áp một lõi đồng, cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo.

 L: Chiều dài từ nguồn tới lưới điện, L=3 (m).

Do đó ta chọn cáp hạ áp một lõi đồng, cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo

 L: Chiều dài từ nguồn tới lưới điện, L (m).

Ta có bảng tổng hợp: Đoạn dây Độ dài

(V) (kWh) Điểm đấu điện - TPP

Bảng 2.1.Bảng tổng hợp phương án 1

Thông số đi chia theo 3 lộ:

 Qtt2= 10,98 kvArTương tự tính toán phương pháp 1 ta có bảng tổng hợp sau: Đoạn dây Độ dài

(V) (kWh) Điểm đấu điện - TPP 100 24,64 15,25 29 41,85 58,59 3,12 59 AC-35 3,08 0,4 3,38 351,25

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp phương án 2

THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ

Lựa chọn thiết bị bảo vệ

Dự định chọn mỗi bình nóng lạnh 1 Áptômát, mỗi điều hòa 1 Áptômát, mỗi nhóm thiết bị của các tầng 1 Áptômát, mỗi tầng 1 Áptômát và 1 Áptômát tổng cho cả nhà.

Vì căn hộ ở xa trạm biến áp nên không cần kiểm tra điều kiện ngắn mạch.

Cách lựa chọn Aptomat bảo vệ:

 Uđm A: Điện áp định mức của aptomat (V).

 Uđm LĐ: Điện áp định mức của lưới điện (V).

 Iđm A: Dòng điện định mức của aptomat.

 ICđm A: Dòng cắt định mức của aptomat (kA).

 INM: Dòng điện ngắn mạch (kA).

 ITT: Dòng điện tính toán.

3.1.1 Chọn Áptômát cho nhóm phụ tải

 Chọn Áptômát cho nhóm phụ tải tầng 1

Vậy ta chọn Áptômát 5SQ2 260-0KA16 do Siemens[ CITATION Sie \l 1033 ] chế tạo có thông số:

 Điện áp định mức: Uđm A $0 (V) > Uđm LĐ"0 (V)

 Dòng điện định mức: Iđm A = 10 (A) > Itt = 0,38 (A)

 Dòng cắt định mức: ICđm A = 3 (kA)

Tương tự ta có thể tính toán và chọn Áp tô mát cho nhóm phụ tải tầng 2,3,4,5 Ta có bảng sau

(A) Loại ATM Số cực Điện áp định mức U đm

Dòng điện định mức I đm

Bảng 3 Bảng tổng hợp chọn Aptomat cho nhóm phụ tải các tầng của ngôi nhà

Chọn Áptômát cho nhóm phụ tải chiếu sáng tầng 1

Vậy ta chọn aptomat 5SQ2 260-0KA16 do Siemens chế tạo[ CITATION Sie \l

 Điện áp định mức: Uđm A $0 (V) > Uđm LĐ"0 (V)

Tương tự ta có thể tính toán và chọn Áp tô mát cho phụ tải chiếu tầng 2,3,4,5 Ta có bảng sau:

Loại ATM Số cực Điện áp định mức

Bảng 3 Bảng tổng hợp chọn Aptomat cho nhóm phụ tải chiếu sáng các tầng của ngôi nhà

3.1.3 Chọn Áptômát cho điều hòa

Theo chương 1 ta chọn được 2 loại điều hòa là loại 1000W và 1500W

Chọn aptomat 5SQ2 260-0KA10 do Siemens chế tạo[ CITATION Sie \l 1033 ] có thông số:

 Điện áp định mức: Uđm A #0 (V) > Uđm LĐ

Chọn aptomat 5SQ2 260-0KA10 do Siemens chế tạo[ CITATION Sie \l 1033 ] có thông số:

3.1.4 Chọn Áptômát cho bình nước nóng

Theo chương 1 ta chọn loại bình nước nóng loại Ariston 15L AN2 15R có Pnn=2,5 (kW)

Chọn aptomat 5SQ2 260-0KA10 do Siemens chế tạo có thông số:

3.1.5 Chọn Aptomat tổng cho các tầng của ngôi nhà

Chọn Aptomat tổng cho tầng 1

Ta chọn Aptomat loại JMM2/C10 do NIVAL[ CITATION NIV \l 1033 ] chế tạo có các thông số sau:

Tên Aptomat Uđm (V) Iđm (A) Số cực IN (KA)

 Tính toán tương tự ta có thể chọn Áp tô mát cho các tầng 2,3,4,5 Ta có bảng sau:

Tên Áp tô mát P tt

Số cực Điện áp định mức

Dòng điện định mức I đm

Bảng 3 Bảng tổng hợp chọn Aptomat cho các tầng của ngôi nhà

3.1.6 Chọn Aptomat tổng cho tầng 3,4,5

Ta có công suất tính toán tổng tầng 3,4,5 là

Ta chọn Aptomat loại C32N do Merlin Gerin (Pháp)[ CITATION Nin \l 1033 ] chế tạo có các thông số sau:

3.1.7 Chọn Aptomat tổng cho cả ngôi nhà

Ta có công suất tính toán của ngôi nhà theo chương 1 là Ptt= 24,643 (kW), suy ra

Ta chọn Aptomat loại C60N do Merlin Gerin (Pháp)[ CITATION Nin \l 1033 ] chế tạo có các thông số sau:

Tính chọn dây dẫn từ Aptomat tới các thiết bị

Do đó ta chọn dây điện mềm bọc nhựa cách điện PVC -300/500V.

 Đường kính dây dẫn: 2.5mm.

Biệt thự sử dụng 2 loại điều hoà là 1000W và 1500W. Điều hoà P tt (kW) S tt (kVA)

Biệt thự sử dụng 3 loại đèn có công suất là 12W, 18W và 24W.

Tầng P tt (kW) S tt (kVA)

 Đường kính dây dẫn: 1mm.

Biệt thự sử dụng loại nóng lạnh có công suất là 2,5kW.

Bảng danh mục các thiết bị đã chọn

STT Tên thiết bị Hãng sản xuất Đơn vị

Số lượng Đơn giá (đồng)

Bảng 3 Bảng danh mục thiết bị đã chọn

[6] Siemens, Catalog MCCB từ 5 đến 225A, 2012

[7] NIVAL, Catalog MCCB từ 5 đến 225A, 2012

[8] Ninh Văn Nam (chủ biên) Giáo trình Cung cấp điện NXBGD; 2016

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG

Cơ sở lý thuyết

Khái niệm: Nối đất là hình thức tạo sự kết nối từ các thiết bị điện với đất (dùng thanh kim loại dẫn điện tốt cẳm sâu trong lòng đất) Hệ thống nối đất tập hợp các cực tiếp địa vào dây nối đất có nhiệm vụ truyền dẫn dòng điện xuống đất Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.

Tác dụng của nối dất: Là tản dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các vật được nối đất giảm thiểu rủi ro khi sảy ra sự cô chạm đất, để các thiết bị bảo vệ hoạt động đúng chức năng khi có sự cố.

Trong hệ thống điện tồn tại 3 loại hệ thống nối đất:

 Nối đất làm việc R0: Nối các điểm của mạng điện (thường là trung tính mạng điện) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn trong chế độ làm việc của mạng điện.

 Nối đất an toàn Rđ: Nối các phần tử bình thường không mang điện áp (vỏ máy, khung máy, chân sứ, …) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với các phần tử này khi vì lý do nào đó cùng có điện (cách điện bị hỏng)

 Nối đất chống sét Rxk: Nối các thiết bị chống sét với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị, công trình khi có sét đánh.

Hệ thống nối đất cũng có 2 kiểu nối đất tùy theo các bố trí các điện cực nói đất mà phân biệt thành:

 Nối đất tập trung: Thường dùng nhiều cọc đóng xuống đất và nối với nhau bằng các thanh ngang hay cáp đồng trần Khoảng các giữa các cọc thường bằng hai lần chiều dài cọc để loại trừ hiệu ứng màn che (hiệu ừng làm giảm điện trở tản).Thường chọn nơi đất ẩm, điện trở suất thấp, ở xa công trình. vệ (cách mép người từ 1÷1,5 m) khi phạm vi công trình rộng Thường dùng ở các trang thiết bị điện có điện áp trên 1000V, dòng điện chạm đất lớn.

Hình 4.1 Hai kiểu nối đất

Vấn đề thi công hệ thống nối đât cần chú ý đến các điểm sau:

- Các cọc nối đất (thanh nối đất) bằng sắt hay thép trước khi đặt xuống đất đều phải đánh sạch gỉ, không sơn Ở nơi có khả năng ăn mòn kim loại, phải dùng sắt mạ kẽm hay cọc thép bọc đồng.

- Đường dây nối đất có thể dùng cáp hoặc dây đồng trần được tính toán lựa chọn theo tiêu chuẩn.

- Đường dây nối đất chính đặt ở ngoài nhà phải chôn sau 0,5÷0,7m, ở trong nhà phải đặt trong rãnh hoặc theo tường sao cho việc kiểm trang thiết bị được thuận tiện.

- Dây nối đất chính được nối vào bảng đồng nối đất, các trang thiết bị sẽ nối với bảng đồng.

Hiện tượng dòng điện tản vào trong đất:

Khi thiết bị điện có dòng chạm vỏ, đường dây điện đứt rơi xuống đât hoặc khi có sét đánh…tại chỗ chạm đất sẽ có dòng điện tản vào trong đất.

- Sự phân bố điện thế tại chỗ dòng điện chạm đất Dòng điện tản trong đất thông qua một bán cầu kim loại có bán kính r0 chôn sát mặt đất (với ρ điện trở đất là thuần nhất, trường của dòng điện là trường tĩnh) Điện thế tại điểm x (khoảng cách tử điểm

- Điện áp tiếp xúc Utx điện áp người chạm vào thiết bị tại vị trí đứng cách xa một khoảng x.

- Điện áp bước Ub điện áp rơi trên người đứng gần chỗ chạm đất và bước một bước rộng a.

Hình 4.2 Hình ảnh phân tích mức độ nguy hiểm của chạm đất ở vỏ

Khi sảy ra sự cố nếu không tính toán trước để đưa ra các biện pháp phòng tránh thì rất nguy hiểm.

Các bước tính toán nối đất

Tính toán nối đất để xác định số lượng cọc và thanh ngang cần thiết để đảm bảo điện trở của hệ thống nối đất nằm trong giới hạn yêu cầu Điện trở của hệ thống nối đất phụ thuộc vào loại và số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc của hệ thống nối đất và tính chất của đất nơi đặt tiếp địa Các bước để tính toán nối đất cơ bản:

 Bước 1: Thu thập số liệu.

Loại mạng điện cung cấp.

Xác định vị trí và điện trở suất của vùng đất sẽ thực hiện nối dất bảo vệ.

 Bước 2: Xác định điện trở nối đất yêu cầu Ryc

(Dựa vào quy phạm bảng 5.5 Giáo trình An Toàn Điện- Đại học Công nghiếp Hà Nội).[ CITATION 11 \l 1033 ] công thức tính toán điện trở nối đất RHT

(Theo bảng 5.3 Giáo trình An Toàn Điện – Đại học Công nghiệp Hà Nội)[ CITATION

11 \l 1033 ] hoặc các phương pháp khác.

 Bước 4: So sánh trị số điện trở tản tính toán được ở Bước 3 với Ryc nếu:

RHT ≤ Ryc chuyển sang bước 5.

RHT > Ryc Cần tăng số lượng điện cực và tính lại Bước 3 sao cho đạt Ryc.

 Bước 5: Vẽ mặt bằng, mặt cắt của hệ thống nối đất và hình vẽ hưỡng dẫn thi công lắp đặt.

Tính toán nối đất

Ngôi nhà có diện tích 4,5m chiều rộng x 25m chiều dài, có công suất tính toán toàn ngôi nhà là 29 kVA Nguồn điện được lấy từ điểm đấu 0.4kV bên ngoài tòa nhà, rãnh cáp ngầm dẫn vào phòng kỹ thuật dài 100m.

Ngoài ra, biết điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà đo được ở mùa khô là: ρđ= 40Ωm Như vậy ngôi nhà cần có 2 hệ thộng nối đất khác nhau:

 Hệ thống nối đât bảo vệ (nối đất cho các thiết bị động lực và tủ điện).

 Hệ thống nối đất chống sét (nối đất cho kim thu lôi, chống sét van và chống sét lan truyền).

Các hệ thống này phải được nối đẳng thế với nhau nhằm tạo một mặt đẳng thế.

Từ đó ngăn chặn chênh lệch điện thế giữa các hệ thống nối đất trong quá trình tản sét,khắc phục hiện tượng phóng điện ngược gây nguy hiểm cho người và thiết bị Ngoài

Thu phập dữ liệu: Loại mạng điện cung cấp TT (trung tính nối đât và thiết bị nối đất), Điện trở suất của vùng đất xây dựng ngôi nhà là ρđ = 40Ωm= 4000 Ωcm vào mùa khô.

 Điện trở nối đất yêu cầu đối trung tính nguồn cấp điện áp 380/220V thì Ryc ≤ 4

Ω (Trị số điện trở nối đất yêu cầu theo TCVN 4756-89)

 Tính: (theo bảng 5.3 Giáo trình Vật liệu điện & An Toàn Điện – Đại học Công nghiệp Hà Nội) [ CITATION 11 \l 1033 ]

Dự kiến dùng n = 6 cọc thép góc V 60x60x6 mm; chiều dài l = 2,5 m; chôn sâu t

= 0,8m; chôn cách nhau a =l = 2,5 m tạo thành hình lưới vuông (diện tích đất hạn chế). Thanh ngang dùng thép dẹt 40 x 4; chiều dài L = 30 m; chôn sâu t = 0,8 m; dùng để liên kết các cọc lại với nhau (hình vẽ).

 Điện trở hệ thống nối đất trung tính:

 hệ số kmua  1, 4 Đối với cọc và thanh ngang chôn sâu 0,8m khi ρ đ được đo vào mùa khô (tra bảng 5.4

Giáo trình Vật liệu điện& An toàn điện – Đại học công nghiệp hà nội).[ CITATION

 n = 6 (số lượng cọc), l = 2,5 m (chiều dài cọc).

 S = 5.5 = 25 m 2 diện tích lưới nối đất.

 L = 30 m tổng chiều dài điện cực nằm ngang (thanh ngang).

- Do 3,52Ω < 4Ω Nên Rtt ≤Ryc thỏa mãn điện trở nối đất yêu cầu Vậy hệ thống nối đất là một hình lưới vuông gồm 6 cọc tròn đường kính 50mm dài 2,5m được liên kết bởi các thanh ngang 40x4

- Mặt bằng, mặt cắt của hệ thống nối đất.

- Lựa chọn cáp cho hệ thống nối đất trung tính: Cáp đồng 1x50 mm 2 / PVC của hãng CADIVI ( Bảng 4.12 trang 235 Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV của Ngô Hồng Quang) [ CITATION NgH \l 1033 ]

4.2.2 Hệ thống nối đất chống sét

Yêu cầu của hệ thống nối đất chống sét có khắt khe hơn hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất trung tính Đó là:

 Có điện trở đủ nhỏ tuân theo tiêu chuẩn chống sét hiện hành.

 Có bề mặt tiếp xúc với đất lớn để tăng dung kháng của hệ thống nối đất.

 Mọi kết nối của hệ thống phải bến vững theo thời gian không bị ăn mòn hóa học hay điện phân.

 Không lắp gần các cáp ngầm truyền tải điện

Theo tiêu chuẩn chống sét TCVN68: 174-1998 của Tổng cục Bưu điện, tiêu chuẩn chống sét của Pháp NFC17-102:1991, tiêu chuẩn chống sét của Úc NZS/Á 1768- 1991

Hình 4.3 Sơ đồ mặt bằng hệ thống nối đất bảo vệ dòng chống sét không phải là dòng một chiều hay xoay chiều 50 Hz, do đó giá trị điện trở nối đất vừa nêu là điện trở xung Giá trị điện trở xung này được xác định theo biểu thức:

 α 0,75  0,86 là hệ số xung khi điện trở suất đất là  = 100(Ω) và cường độ dòng điện qua cọc nối đất là 10Ka

 R (Ω) là điện trở nối đất thuần (tương tự nối đất bảo vệ hay nối đất trung tính),

 Do công trình xây dựng trên nền đất đồng bằng nên điện trở suất của đất CITATION Nin \l 1033 [8]

 Hệ số mùa an toàn k m  1,5.[ CITATION Nin \l 1033 ]

 Giả thiết bố trí mặt bằng nối đất theo dãy Điện cực nối đất là cọc tròn có d  0,05(m), dài l  2,5(m), chôn sâu t c  0,8(m), khoảng cách giữa các cọc a

Khi đó điện trở của cọc được xác định theo công thức sau với  c  375() và độ sâu của cọc h’= h + (1/2) = 0,8 + (2,5/2) = 2,05(m)

Ta có điện trở nối đất của một cọc là:

  - Điện trở duất của đất (cm)

 R là điện trở yêu cầu của cả bộ nối đất ở đây là 10.

 là hệ số sử dụng cọc, ta chọn = 0,83

Xác định thanh nối nằm ngang (sử dụng thép dẹt)

 ρ thanh là điện trở suất của đất ở độ sâu chôn thanh nằm ngang, Ω /cm

 ρ thanh = k.ρ với k là hệ số điều chỉnh tăng cao điện trở suất của đất, chọn k=2.

 l là chiều dài thanh nối tạo bởi các thanh nối, l x5 (m), thanh dẹt 40x4

 t là chiều sâu đặt thanh, 0,8m (lấy độ sâu bằng 0,8 m)

 0,87: Hệ số sử dụng thanh (do đặt 3 cọc trong 1 dãy).

R t    Điện trở khuếch tán 6 cọc chôn thẳng là:

    Điện trở nối đất của hệ thống là: d

Do Rnd =3,34

Tiêu đề	Thiết kế cung cấp điện cho một nhà biệt thự
Tác giả	Nguyễn Tiến Quang, Nguyễn Đình Thành, Phạm Hải Thành
Người hướng dẫn	Thầy Hoàng Mai Quyền
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Thiết kế hệ thống cung cấp điện
Thể loại	Bài tập lớn
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	855,93 KB