CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ XƯỞNG 1.1 Cơ sở lý thuyết Phụ tải điện là tập hợp các thiết bị dùng điện và biến đổi điện năng thànhcác dạng năng lượng khác.. Như vậy nếu ch
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ XƯỞNG
Cơ sở lý thuyết
Phụ tải điện bao gồm các thiết bị tiêu thụ điện và chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác Đây là đại lượng thể hiện công suất tiêu thụ của các hộ sử dụng điện.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất.
Việc lựa chọn thiết bị điện dựa trên phụ tải tính toán giúp đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong quá trình vận hành, ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt.
Công suất tính toán cho nhà xưởng được xác định dựa trên số lượng và công suất của các thiết bị điện dự kiến lắp đặt Để đảm bảo tính chính xác, cần áp dụng hệ số đồng thời trong quá trình tính toán.
Kđt và hệ số yêu cầu Kyc.
Xác định phụ tải tính toán chiếu sáng cho nhà xưởng
Do các máy có cùng chủng loại phân bố ở các vị trí khác nhau trong phân xưởng và dựa vào điều kiện phân nhóm phụ tải.
Các điều kiện để phân nhóm phụ tải:
Các máy ở gần nhau nên đặt vào 1 nhóm.
Công suất các máy trong nhóm không lệch nhau quá 10kW.
Tổng công suất các nhóm không lệch nhau 15kW.
Các máy có cùng công suất và cùng chủng loại nên cho vào
Dựa vào vị trí và công suất của các máy công cụ trong phân xưởng, chúng ta phân chia thành 4 nhóm thiết bị phụ tải, mỗi nhóm sẽ được cung cấp năng lượng bởi một tủ động lực riêng biệt.
Nhóm Tên máy Số hiệu trên sơ đồ k sd cosφ P(kW)
Máy biến áp hàn, εđm 0,65
Bàn lắp ráp và thử nghiệm 21; 22 0,53 0,69 10+12
Bàn lắp ráp và thử nghiệm 23; 24 0,53 0,69 16+18
Bảng 1.1: Bảng nhóm thiết bị
Xác định phụ tải tính toán động lực cho nhà xưởng
Tính toán cho nhóm 1: ksd = 0,41; cosφ = 0,68
Tổng số máy của nhóm là n = 9.
Vì máy biến áp và cần cẩu 10T làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên phải quy đổi về chế độ dài hạn.
Tổng công suất của 9 thiết bị trong nhóm 1: p = (3 + 1,6) + 4,3 + 5,4 + 5,2 + (6,5 + 1,6) + (8 + 1,6) + (10 + 1,6) + (1,5 + 1,6) + (8,5 + 1,6) = 62,0 (kW)
Công suất lớn nhất Pmax là công suất của máy tiện rèn 14: Pmax = (10 + 1,6)
Vậy số máy có công suất lớn hơn 0,5Pmax là n1 = 4.
Tổng công suất của n1 máy nhóm 1 là: p1 = (6,5 + 1,6) + (8 + 1,6) + (10 + 1,6) + (8,5 + 1,6) = 39,4 (kW)
Số thiết bị tương đối: n* = n1/n = 4/9 = 0,44 p* = p1/p = 39,4/62,0 = 0,64
Hệ số thiết bị hiệu quả tương đối:
Hệ số thiết bị hiệu quả:
Công suất tính đoán động lực:
Công suất toàn phần tính toán động lực:
Công suất phản kháng tính toán động lực:
Tính toán tương tự với các nhóm còn lại
Ta có bảng tổng kết phụ tải điện như sau:
Nhóm K sd K max Cosφ P ĐL (kW) Q ĐL (kVAr) S ĐL (kVA)
Bảng 1.2: Bảng tổng kết phụ tải
Phụ tải tính toán tổng hợp nhà xưởng
1.4.1 Phụ tải tính toán toàn phần động lực của phân xưởng mở rộng được xác định như sau
Vì số nhóm của phân xưởng mở rộng là 4 nên ta lấy hệ số đồng thời kđt 0,85.
Công suất tác dụng tính toán toàn phân xưởng phần động lực là:
Công suất phản kháng động lực của phân xưởng là:
Công suất toàn phần động lực của phân xưởng là:
Dòng điện tính toán động lực của phân xưởng là:
1.4.2 Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng cơ khí Phần chiếu sáng chung cho phân xưởng cơ khí
Nhà xưởng xí nghiệp công nghiệp: chiều dài 36m, chiều rộng 24m => S 864 m 2
Phần chiếu sáng chung sử dụng các bóng đèn sợi đốt có cosφ = 1 và tgφ 1 => QTTCS = 0.
Để tính toán phụ tải chiếu sáng trong xưởng, chúng ta sử dụng phương pháp xác định phụ tải theo suất phụ tải chiếu sáng trên mỗi đơn vị diện tích, với các bóng đèn có công suất tiêu thụ đồng đều và phân bố đều trên toàn bộ diện tích xưởng.
- p0: Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng (W/m 2 )
- S: Diện tích được chiếu sáng (m 2 )
Tra Phụ lục- Bảng 1.9 suất phu tải chiếu sáng cho một số phân xưởng (trang 234 giáo trình “Cung cấp điện” trường ĐHCNHN.) [1]
Với phân xưởng cơ khí và hàn thì có p0 = 16W/m 2
Công suất tác dụng là:
PTTCS = 16.864.10 -3 = 13,82 (kW) Công suất phản kháng là:
Công suất toàn phần tính toán là:
1.4.3 Xác định phụ tải tính toán toàn phần xưởng mở rộng
Công suất tác dụng tính toán của phân xưởng là:
PTTPX = PTTCS + PTTĐL = 13,82 + 139,44 = 153,26 (kW) Công suất phản kháng tính toán của phân xưởng là:
QTTPX = QTTCS + QTTĐL = 0 + 152,74 = 152,74 (kVAr) Công suất toàn phần tính toán của phân xưởng là:
Dòng điện tính toán của phân xưởng là:
Tên P TTPX (kW) Q TTPX (kVAr) S TTPX (kVA) I TTPX (kA)
Bảng 1.3: Bảng phụ tải tính toán toàn phân xưởng
[1] N V Nam, Giáo trình Cung Cấp Điện, Hà Nội: Nhà xuất bản Giáo Dục,
ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN VÀ SO SÁNH
Cơ sở lý thuyết
Việc lựa chọn sơ đồ cấp điện có ảnh hưởng lớn đến giá trị kinh tế và kỹ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện hợp lý cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
Đảm bảo các chi phí về mặt kĩ thuật.
Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
An toàn đối với người và thiết bị.
Hệ thống vận hành linh hoạt và dễ dàng thao tác, cho phép nhanh chóng điều chỉnh để phù hợp với sự phát triển của phụ tải điện.
Chọn sơ đồ cấp điện
2.2.1 Xác định vị trí trạm biến áp
Để đảm bảo hiệu quả hoạt động của nhà máy theo dữ liệu trong bảng phụ tải, cần thiết phải lắp đặt một trạm phân phối trung tâm Trạm này sẽ nhận điện từ trạm biến áp trung gian và sau đó phân phối điện cho các tủ động lực trong phân xưởng.
Dựa vào mặt bằng bố trí thiết bị trong nhà xưởng với mật độ phụ tải cao, việc lắp đặt máy biến áp bên trong phân xưởng không phù hợp Do đó, trạm biến áp sẽ được đặt bên ngoài, xây dựng liền kề với xưởng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
2.2.2 Xác định số lượng máy biến áp
Việc xác định số lượng máy biến áp cần thiết phụ thuộc vào độ tin cậy trong cung cấp điện Đồng thời, cần xem xét nhu cầu tiêu thụ điện năng và phân loại phụ tải dựa trên độ tin cậy, với ba loại chính được phân chia như sau.
Phụ tải loại I yêu cầu hai nguồn cung cấp điện để đảm bảo nguồn điện luôn liên tục Loại phụ tải này thường được sử dụng trong các môi trường quan trọng như hầm mỏ, bệnh viện và các nhà máy luyện kim.
- Phụ tải loại II: Đây là loại phụ tải được cung cấp điện bằng 1 hoặc
Mất điện từ hai nguồn có thể dẫn đến thiệt hại kinh tế nghiêm trọng, bao gồm việc sản xuất bị thiếu hụt và gia tăng số lượng sản phẩm thứ phẩm Điều này không chỉ gây ra lãng phí lao động mà còn làm giảm hiệu suất sử dụng thiết bị.
Phụ tải loại III chỉ cần một nguồn cung cấp điện và cho phép mất điện, thường gặp ở các công trình dân dụng, công trình phúc lợi và khu dân cư Trong trường hợp này, nhà xưởng có công suất nhỏ STTPX = 216,37 kVA thuộc nhóm phụ tải II Do đó, việc lựa chọn sử dụng một máy biến áp sẽ phù hợp với công suất thực tế và giúp giảm chi phí đầu tư cũng như vận hành thiết bị.
2.2.3 Lựa chọn máy biến áp
Với số lượng máy biến áp dùng trong xưởng, công suất cảu một máy được xác định theo công thức: Xưởng dùng 1 máy biến áp: 𝑆 đmB ≥ 𝑆TT
Xưởng dùng 2 máy biến áp: 𝑆 đmB ≥ 𝑆 TT /1,4 Trong đó : 𝑆 đmB : công suất định mức của máy biến áp mà nhà máy chế tạo
𝑆 TT : công suất tính toán nhà xưởng 1,4 : hệ số quá tải
Để đáp ứng nhu cầu công suất của nhà xưởng với giá trị tính toán 𝑆 TTPX = 216,37 kVA, nên lựa chọn máy biến áp có công suất 𝑆 đ 𝑚𝐵 = 250 kVA Đề xuất sử dụng máy biến áp do ABB chế tạo để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong quá trình vận hành.
S đm (kVA) Điện áp (kV) p 0 (W) p k (W) U n (%)
Bảng 2.4: Bảng chọn thông số MBA
Đề xuất các phương án cấp điện
Các tủ động lực được cấp điện trược tiếp từ tủ phân phối.
- Đặc điểm: Mỗi phụ tải sẽ được cấp điện từ 1 đường dây độc lập.
- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao.
- Nhược điểm: Giá thành cao.
Các tủ động lực xa tủ phân phối được lấy điện liên thông qua các tủ động lực ở gần tủ phân phối
- Đặc điểm: Phụ tải được cấp điện thông qua phụ tải khác.
- Ưu điểm: Chi phí thấp.
- Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp.
Các tủ động lực được nối theo mạch vòng kín.
- Ưu điểm: Độ tin cậy cung cấp điện cao.
- Nhược điểm: Giá thành cao.
So sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án
Chọn dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp: k1 k2 Icp ≥ ITT
Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k1 được sử dụng để điều chỉnh sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường chế tạo và môi trường lắp đặt dây Trong khi đó, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ k2 tính đến lượng cáp được đặt chung trong một rãnh.
Icp: dòng phát nóng cho phép, nhà chế tạo cho với từng loại dây, từng tiết diện dây.
Itt: dòng điện lớn nhất có thể chạy qua dây dẫn trong thời gian không hạn chế.
Dòng điện tính toán là:
ITT Cáp đi máy biến áp đến tủ phân phối đi dưới đất nên 𝑘 1 = 𝑘 2 = 1
Cáp đi từ tủ phân phối đến tủ động lực ta lấy 𝑘 1 = 1; 𝑘 2 = 0,78 ( tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 – 500kV)
Dựa vào ICP ta tra ( tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 – 500kV) trang 269 để lựa chọn dây nhôm lõi thép AC [2]
Lựa chọn dây cáp đồng 3 lõi, cách điện XLPE, đai vỏ PVC do hãng FURUKAWA (nhật bản) chế tạo.
I TT I CP Mã hàng Điện trở r 0
Bảng 2.5: Bảng lựa chọn dây cáp
2.4.2 Kiểm tra tổn thất điện áp và điện năng
Tổn thất điện áp lúc vận hành bình thường:
Trong đó: L là chiều dài đường dây từ máy biến áp đến tủ phân phối Điều kiện tổn thất điện áp cho phép:
Nếu tổn thất điện áp vượt quá 5% ta cần chọn lại dây dẫn điện cho phù hợp.Tổn thất điện năng:
Tổn thất điện áp cho phép
Bảng 2.6: Bảng tổn thất điện áp và điện năng phương án 1
Tổn thất điện áp ∆U Tổn thất điện áp cho phép
Bảng 2.7: Bảng tổn thất điện áp và điện năng phương án 2
Chiều dài Tổn thất Tổn thất điện Tổn thất điện đường dây L (m) điện áp ∆U áp cho phép
Bảng 2.8: Bảng tổn thất điện áp và điện năng phương án 3
2.4.3 So sánh và lựa chọn phương án tối ưu
Ta sử dụng hàm chi phí tính toán hàng năm của phương án để xác định phương án nào có hàm Z nhỏ hơn sẽ là phương án tối ưu
Zi là hàm mục tiêu khi tính toán kinh tế kĩ thuật. là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn.
Ttc được xác định riêng cho từng ngành kinh tế và vùng lãnh thổ trong các thời kỳ kinh tế khác nhau, hiện tại ở Việt Nam, Ttc có giá trị là 5 năm Hệ số vận hành avh, bao gồm các chi phí như khấu hao, tu sửa, bảo quản và trả lương, được quy định với giá trị avh = 0,1.
Tổng vốn đầu tư được xác định dựa trên chi phí đường dây, vì các phương án đều sử dụng lượng thiết bị tương tự, chỉ khác nhau về độ dài đường dây Chi phí tổn thất điện năng hàng năm cũng cần được tính đến, với tổn thất điện năng được tính theo giá điện sản xuất của EVN năm 2023 Áp dụng công thức, ta có thể xây dựng bảng tổng hợp chi phí này.
Bảng 2.9: Bảng so sánh và chọn phương án tối ưu
Phương án 2 được chỉ ra là có giá trị hàm chi phí tính toán hàng năm thấp nhất, vốn đầu tư ban đầu thấp nhất và tổn thất điện năng nhỏ nhất, do đó, phương án một là lựa chọn tối ưu nhất.
[1] N V Nam, Giáo trình Cung Cấp Điện, Hà Nội: Nhà xuất bản Giáo Dục,
[2] N H Quang, Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện, Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa Học và Kĩ Thuật, 2002.
THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ
Cơ sở lý thuyết
Ngắn mạch xảy ra khi mạch điện bị chập tại một điểm, dẫn đến tổng trở mạch giảm, làm cho dòng điện tăng đột ngột và điện áp giảm Sự gia tăng dòng điện quá mức có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
- Xuất hiện lực điện động lớn có khả năng phá huỷ kết cấu của các thiết bị điện, tiếp tục gây chạm chập cháy nổ.
- Làm nhiệt độ tăng cao phá huỷ các đặc tính cách điện, việc này lại tiếp tục gây ra ngắn mạch khác.
- Trực tiếp: cách điện bị hỏng (do già cỗi vì làm việc lâu ngày, chịu tác động từ trường mạnh,…)
- Gián tiếp: do cách điện bị va đập cơ khí, sét đánh, gió bão,…
- Phát sinh nóng cục bộ gây cháy nổ.
- Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần tử của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gãy vỡ các phần tử.
- Gây sụt áp trên lưới điện, làm động cơ ngừng quay.
- Gây mất ổn định HTCCĐ do các máy phát điện bị mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau làm mất đồng bộ.
- Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các đường dây thông tin ở gần.
- Làm gián đoạn HTCCĐ do nhiều phần tử bị cắt ra để loại trừ ngắn mạch.
- Các điểm cần tính ngắn mạch là:
+ N1: Ngắn mạch ngay sau trạm biến áp
+ N2: Ngắn mạch trên thanh cái tủ phân phối
Trong quá trình kiểm tra ngắn mạch tủ động lực, tủ 1 được lựa chọn làm đại diện gần nhất với cáp lớn nhất Đồng thời, việc ngắn mạch cũng được thực hiện trước các thiết bị, với tủ động lực 1 làm đại diện cho thiết bị 1, cụ thể là cần cẩu 10T.
Sơ đồ cấp điện (bản vẽ)
Hình 3.5: Sơ đồ cấp điện
Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trong sơ đồ
3.3.1 Tính toán các giá trị điện trở của các phần tử trên:
Trong mạng điện cung cấp, tổng trở của các thiết bị như thanh cái, aptomat, cầu chì và dao cách ly thường rất nhỏ so với tổng trở của trạm biến áp, do đó có thể bỏ qua ảnh hưởng của chúng trong các tính toán.
+ Điện trở của trạm biến áp: Trạm biến áp có 1 máy biến áp 250 kVA có:
+ Điện trở của dây cáp CXV-150 có ro=0,124 và x0=0,0765 từ trạm biến áp tới tủ phân phối hạ thế:
+ Điện trở của dây cáp có r0= 0,147 (Ω/km) và x0=0,101 (Ω/km) từ tủ phân phối tới tủ động lực 1 là:
Tương tự ta có: Đường cáp L(m) r 0 x 0 R X Z
Bảng 3.10: Bảng giá trị điện trở
- Điện trở tới điểm ngắn mạch N1 là: ZN1=ZBA=0,0327
- Dòng ngắn mạch 3 pha là:
- Dòng ngắn mạch xung kích là:
- Điện trở điểm ngắn mạch N2 là:
- Dòng ngắn mạch 3 pha là:
- Dòng ngắn mạch xung kích là:
- Điện trở điểm ngắn mạch N3 là:
- Dòng ngắn mạch xung kích là:
- Điện trở điểm ngắn mạch N4 là:
- Dòng ngắn mạch xung kích là:
3.3.2 Chọn và kiểm thiết bị trung áp (dao cách ly, cầu chì,…)
3.3.2.1 Chọn dao cách ly Điều kiện chọn và kiểm tra dao cách ly:
- Điện áp định mức (kV):
- Dòng điện ổn định động (kA):
- Dòng điện ổn định nhiệt (kA):
Loại Điện áp danh nghĩa (kV)
Dòng điện ngắn mạch cho phép (kA)
Dòng điện ổn định nhiệt (kA)
Bảng 3.11: Bảng chọn dao cách ly
(Tra “ Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện” - Ngô Hồng Quang bảng 2.32 trang 127) [2]
3.3.2.2 Chọn cầu chì Điện áp định mức:
Công suất cắt định mức cầu chì:
I cắt (kA) Tổn hao công suất (W)
Bảng 3.12: Bảng chọn cầu chì
3.3.2.3 Chọn máy cắt Điện áp định mức của máy cắt phải lớn hơn điện áp định mức:
Dòng cưỡng bức của máy cắt chính là dòng quá tải của máy biến áp:
Với k=1,25 đối với chạm máy
3.3.3 Chọn thiết bị hạ áp
Tủ phân phối được thiết kế với 1 đầu vào và 6 đầu ra, trong đó 5 đầu ra được sử dụng để cung cấp điện cho tủ động lực, còn 1 đầu ra duy nhất phục vụ cho tủ chiếu sáng.
Ta chọn tủ phân phối tổng MSB2 với thông số kỹ thuật như sau:
- Tiêu chuẩn: IEC60439-1, I EC60529 - Điện áp định mức: 220-230 / 380-
- Độ tăng nhiệt tối đa: 50
- Bề mặt: Mạ kẽm hoặc sơn tĩnh điện RAL7032, RAL7033 và các màu khác theo yêu cầu khách hàng
+ Cánh tủ: 01 lớp cánh và 02 lớp cánh theo yêu cầu kỹ thuật của khách hàng.
+ Vỏ tủ: Làm từ thép tấm, sơn tĩnh điện, dày 1mm – 2mm
- Cấp bảo vệ (IP) IP43 – IP55
Phòng thiết bị đều được cấp điện từ một tủ động lực
Ta chọn tủ phân phối DB3 với thông số kỹ thuật như sau:
+ Tủ treo tường: lên đến 400A
- Điện áp cách điện định mức Ui: 1000 VAC
- Điện áp hoạt động định mức: 690 VAC, 50/60 Hz
- Dòng ngắn mạch chịu đựng theo thời gian Icw: 35 KA/ 1s
- Dòng xung đỉnh Ipk: 53 KA
- Vật liệu vỏ: Thép tấm
- Loại lắp đặt: Tủ treo tường/ tủ đứng
- Hoạt động: Trong nhà/ ngoài trời
3.3.3.3 Chọn aptomat Điện áp định mức:
Dòng điện cắt định mức:
Công suất cắt định mức aptomat:
Chọn aptomat do LG chế tạo:
Loại Kiểu U đm (V) I đm (A) I cđmA (kA)
[1] N V Nam, Giáo trình Cung Cấp Điện, Hà Nội: Nhà xuất bản Giáo Dục,
[2] N H Quang, Sổ tay tra cứu và lựa chọn các thiết bị điện, Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa Học và Kĩ Thuật, 2002.
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG CHỐNG SÉT NỐI ĐẤT
Cơ sở lý thuyết
Nối đất là biện pháp an toàn cần thiết cho hệ thống cung cấp điện, đặc biệt khi hệ thống này trải rộng và có người thường xuyên làm việc với thiết bị điện Nếu cách điện của thiết bị bị hỏng và người vận hành không tuân thủ quy tắc an toàn, điện có thể xuất hiện trên các vỏ thiết bị và tay cầm, gây nguy hiểm Ngoài ra, sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào thiết bị điện không chỉ gây hư hỏng mà còn đe dọa tính mạng của người vận hành.
Việc nối đất cho các bộ phận kim loại có khả năng dẫn điện khi cách điện bị hỏng là rất quan trọng để đảm bảo điện thế tiếp xúc luôn ở mức an toàn, không gây nguy hiểm cho con người.
Mục đích của việc bảo vệ nối đất là đảm bảo an toàn cho người dùng khi tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ, bằng cách giảm điện áp trên vỏ thiết bị xuống mức an toàn Điều này có nghĩa là tạo ra một mạch điện giữa vỏ thiết bị và đất với điện trở thấp, giúp giảm lượng dòng điện qua cơ thể người, từ đó làm giảm điện áp trên vỏ thiết bị đến một giá trị an toàn khi người chạm vào.
Nối đất cho nhà xưởng là yếu tố quan trọng để bảo vệ an toàn cho hệ thống điện và người lao động Để thực hiện việc nối đất an toàn, cần tuân thủ 4 bước sau đây.
1 Xác định điểm đất gần nhất cho nhà xưởng Điểm đất có thể được cung cấp bởi nhà cung cấp điện hoặc có thể được thiết lập bằng cách sử dụng máy đo đa năng.
• Liên hệ với nhà cung cấp điện để tìm hiểu xem điểm đất của họ có sẵn và nằm ở đâu.
Nếu bạn không có điểm đất có sẵn từ nhà cung cấp điện hoặc muốn xác minh lại, hãy sử dụng máy đo đa năng để tìm vị trí điểm đất gần nhất.
Sử dụng máy đo đa năng để xác định trở kháng điểm đất ở các vị trí khác nhau quanh nhà xưởng; điểm đất gần nhất thường có trở kháng thấp nhất.
• Thực hiện kiểm tra tiếp theo để đảm bảo rằng điểm được chọn có đủ khả năng để nối đất toàn bộ hệ thống điện của nhà xưởng.
2 Chọn một thanh đồng nối từ điểm đất đến nhà xưởng.
• Chọn một thanh đồng nối có đường kính phù hợp với yêu cầu nối đất của nhà xưởng.
Đảm bảo rằng thanh đồng nối được sản xuất từ vật liệu chất lượng cao, có khả năng chịu đựng tốt các điều kiện môi trường trong khu vực nhà xưởng.
• Thiết kế thanh đồng nối để có thể chịu được sức ép, va chạm và các tác động khác trong quá trình hoạt động của nhà xưởng.
• Lắp đặt thanh đồng nối theo đúng tiêu chuẩn an toàn và đảm bảo rằng nó không bị ăn mòn hoặc hỏng hóc trong quá trình sử dụng.
3 Lắp đặt thanh đồng nối tại nhà xưởng và đảm bảo rằng nó được kết nối chặt chẽ với hệ thống điện của nhà xưởng.
• Xác định vị trí lắp đặt thanh đồng nối sao cho tiết xúc giữa thanh đồng và hệ thống điện của nhà xưởng là tốt nhất
Để lắp đặt thanh đồng nối trên tường hoặc sàn nhà xưởng, cần tạo một vị trí phù hợp và đảm bảo rằng khu vực lắp đặt không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, hãy lắp đặt thanh đồng nối theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất, đồng thời kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng nó được kết nối chặt chẽ với hệ thống điện của nhà xưởng.
4 Kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng không có điểm nào trên hệ thống điện của nhà xưởng bị mất nối đất.
• Sử dụng máy đo đa năng hoặc các thiết bị đo trở kháng để kiểm tra trở kháng giữa các điểm trong hệ thống điện của nhà xưởng.
• Kiểm tra kỹ lưỡng các đường dây điện, ổ cắm và các thiết bị điện khác để đảm bảo rằng chúng được nối đất đúng cách.
Kiểm tra kỹ lưỡng các ống dẫn và hệ thống môi trường xung quanh là rất quan trọng để đảm bảo rằng không có yếu tố nào ảnh hưởng đến nối đất của hệ thống điện.
Nếu phát hiện bất kỳ điểm nào bị mất nối đất, cần thực hiện sửa chữa ngay để bảo đảm an toàn cho hệ thống điện và người lao động Việc kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo không có điểm nào trên hệ thống điện của nhà xưởng bị mất nối đất là rất quan trọng, nhằm duy trì an toàn cho cả hệ thống và nhân viên.
Tính toán thiết kế hệ thống nối đất
4.2.1 Nguyên lý hoạt động bộ phận nối đất
Khi có giông sét, điện tích sẽ tập trung vào kim và dây thu sét, giúp định hướng sét phóng điện vào các thiết bị này Khi sét đánh vào, hệ thống nối đất sẽ tản dòng điện vào đất, đảm bảo điện áp trên các phần có dòng điện sét chạy qua luôn ở mức an toàn cho con người và công trình Điện trở nối đất bảo vệ giúp tản dòng điện xoay chiều, trong khi điện trở nối đất chống sét có nhiệm vụ tản dòng điện sét vào đất.
Mà dòng điện sét là dòng điện dạng sóng xung kích nên đối với nối đất chống sét được quy định là điện trở xung kích (Rxk ).
R là điện trở xoay chiều
𝛼 xk là hệ số xung kích
Hệ số xung kích, có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn 1, phụ thuộc vào trị số dòng điện sét, trở suất của đất và cấu trúc của hệ thống nối đất Để tính toán 49 nối đất chống sét, có thể tham khảo hệ số xung kích từ bảng 9.1 và 9.2 trên trang 193.
4.2.2 Áp dụng cho nhà xưởng
Nhà xưởng có kích thước 24m x 36m, được trang bị 32 thiết bị với tổng công suất tính toán lên đến 216,37 kVA Nguồn điện cho nhà xưởng được cung cấp qua trạm biến áp 250 kVA-22/0,4kV, dẫn đến tủ phân phối.
Ngoài ra, điện trở suất của vùng đất xây dựng nhà xưởng đo được ở mùa khô là:
Đối với phân xưởng có nguồn cấp lớn hơn 100kVA, việc tính toán điện trở nối đất là rất quan trọng Theo quy định, điện trở nối đất phải đảm bảo không vượt quá 4 Ω để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động.
Kết cấu hệ thống nối đất của trạm biến áp như sau :
- Dự tính sử dụng 10 cọc thép mạ đồng
- Đồ dài mỗi cọc L=2,5m; Lc=2,5m
- Chiều sâu chôn cọc h-0,8m, cáp liên kết giữa các cọc đồng trần 70 mm 2
Hệ thống thay đổi điện trở theo mùa cho cọc Kmc=1,25 Điện trở suất của đất mùa khô là: Điện trở nối đất của 1 cọc là:
Với n cọc và tỷ số a/l là 5/2,5, hệ số hiệu suất 𝜂 c đạt 0,69 (theo bảng 3.8) Điện trở của hệ thống gồm 10 cọc được xác định, trong khi đường kính cáp đồng kết nối các cọc có tiết diện 70 mm².
Suy ra đường kính của cáp Dng = 0,01 m
Số cọc theo hàng ngang: na = 4
Số cọc theo hàng dọc: nb = 3
Khoảng cách giữa các cọc là a = 5 m Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài L = 10x5 = 50m
Hệ số sử dụng thanh 𝜂 ng = 0,4 được xác định từ bảng 3.8 [2] cho điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc, khi xem xét hệ số sử dụng của thanh (dây) Điều này giúp đánh giá điện trở của toàn hệ thống.
Hệ thống nối đất đạt yêu cầu
Tính toán thiết kế hệ thống chống sét
4.3.1 Tính toán chống sét Để chống sét một cách toàn diện và có hiệu quả cho một công trình, cần tuần theo giải pháp chống sét toàn diện 6 điểm như sau:
- Thu bắt sét tại điểm định trước.
- Dẫn sét xuống đất an toàn.
- Tản nhanh năng lượng sét vào đất.
- Đẳng thế các hệ thống nối đất.
- Chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn.
- Chống sét làn truyền trên đường tín hiệu.
Chúng ta sử dụng kim phóng điện sớm ESE (Early Streamer Emission).
Nguyên lý hoạt động của kim phóng điện sớm là tạo ra tia phóng điện ở thời điểm sớm hơn bất kỳ điểm nào trong khu vực bảo vệ Điều này giúp hình thành một điểm chuẩn cho sét đánh, từ đó kiểm soát đường dẫn sét và bảo vệ hiệu quả cho công trình.
Lựa chọn kim thu sét Stormaster – ESE - 15 của hãng LPI (Úc) với thời gian phóng điện sớm ∆T = 15 𝜇𝑠, được lắp đặt giữa phân xưởng và có cột đỡ cao 4m Mức bảo vệ được chọn là 2, tương ứng với DEm và IkA theo tiêu chuẩn Pháp NF C17-102, đảm bảo độ lợi khoảng cách hiệu quả.
Bán kính bảo vệ của kim ESE:
Chúng tôi lựa chọn cáp đồng trần có tiết diện lớn hơn 50 mm2 để dẫn sét từ kim thu lôi xuống đất Để đảm bảo an toàn cho con người, đoạn cáp dài 3m tính từ mặt đất sẽ được bọc bằng ống PVC.
Chọn cáp đồng của hãng CADIVI
Tiết diện ruột mm 2 Dòng điện định mức (A) Độ sút áp (mV)
Bảng 4.14: Bảng chọn cáp dẫn sét
4.3.3 Chọn thiết bị đẳng thế hệ thống nối đất
Phân xưởng có nhiều hệ thống nối đất, do đó cần phải kết nối chúng với nhau để đảm bảo đẳng thế Việc sử dụng thiết bị đẳng thế hệ thống đất TEC (Transient Earth Clamp) là cần thiết để duy trì sự an toàn và hiệu quả trong hoạt động của các hệ thống này.
Nguyên lý hoạt động của TEC là duy trì điện trở cách điện cao trong điều kiện bình thường Tuy nhiên, khi điện áp vượt quá 350V, TEC sẽ chuyển sang trạng thái nối tắt, từ đó tạo ra đẳng thế cho các hệ thống nối đất.
Van đẳng thế có thể lắp đặt ở trong lòng đất, trong hộp kiểm tra hoặc tại bảng đồng tiếp địa.
Chọn thiết bị nối đất đẳng thế: TEC-100 2L
- Điện áp định mức một chiều (100V/s): 350V
- Dung sai thiết bị đẳng thế đất: +/- 20%
- Điện áp xung (1kV/ms): 1000V
- Điện áp vòng thiết bị đẳng thế đất: > 80V
- Khả năng chịu cách điện ở mức 100VDC: > 1 G Ohms
- Khả năng chịu xung (50Hz, 1 giây, 5 lần): 100A
- Dòng xung định mức 100kA
- Dòng tối đa (8/20ms, 1 lần): 150kA
- Dòng tối đa (10/350 ms, 1 lần): 60kA
- Mã hàng thiết bị đẳng thế đất: LPI TEC-100 2L
4.3.4 Chọn thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn
Phân xưởng sử dụng nguồn điện 3 pha với điện áp 80V, bao gồm một tủ phân phối cung cấp điện cho 5 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng Để bảo vệ toàn bộ phân xưởng khỏi xung sét, cần lựa chọn một thiết bị cắt lọc sét lan truyền và lắp đặt tại tủ phân phối.
Nguyên lý của chống sét lan truyền tương tự như chống sét van trong hệ thống cao áp, nhưng được áp dụng cho hạ áp Thiết bị này có điện trở rất lớn để ngăn chặn dòng điện xuống đất khi có điện áp lớn (điện áp xung của sét) Khi có điện áp cao, điện trở trên van giảm đột ngột nhờ công nghệ MOV, cho phép dẫn dòng điện xuống đất, từ đó bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện.
Lựa chọn: Thiết bị chống sét làn truyền 3P+N+E 100kA của hãng Novaris
Thiết bị cắt sét 3 pha với khả năng chịu dòng sét lên đến 100kA/pha, được lắp đặt trên thanh DIN, cung cấp bảo vệ hiệu quả cho hệ thống điện Sản phẩm sử dụng công nghệ MOV với ba tầng bảo vệ L-N, L-, giúp ngăn chặn các hiện tượng sét lan truyền qua đường cấp nguồn.
PE, N-PE, điện áp danh định 230 V,50A, điện áp xung sét bảo vệ 8/20𝜇s, có đèn Led hiển thị hoạt động, thời gian nhảy áp