Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng bia s g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG BIA S.G SVTH : PHẠM THANH HẢI MSSV : 0851030026 GVHD : TS.NGUYỄN HỒNG VIỆT TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Hoàng Việt LỜI MỞ ĐẦU Hiện , điện ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Điện định phần lớn tốc độ cơng nghiệp hóa đại hóa Nâng cao chất lượng điện độ tin cậy lưới phân phối mối quan tâm hàng đầu nhà phân phối điện người sử dụng Thực tế , hệ thống điện ln có vấn đề cần xử lý nhằm mục đích ổn định cung cấp liên tục cho khách hàng Để ngăn ngừa cố tránh hư hỏng thiết bị, tránh nguy hiểm người sử dụng điện yêu cầu thiết kế mạng điện hạ áp phải kỹ thuật đảm bảo an toàn Tuy nhiên việc tính tốn thiết kế cung cấp điện cơng việc khó khăn, đòi hỏi nhà thiết kế ngồi lĩnh vực chun mơn kỹ thuật phải có hiểu biết mặt : môi trường, xã hội, đối tượng cấp điện,… Trong trình thiết kế cấp điện, phương án xem hợp lý tối ưu thỏa yêu cầu sau :      Vốn đầu tư nhỏbảo độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất phụ tải Chi phí vận hành hàng năm thấp Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Thuận tiện cho việc vận hành, bảo quản sửa chửa Đảm bảo chất lượng điện ( đảm bảo độ lệch độ dao động điện áp bé nằm giới hạn cho phép so với định mức ) Tuy nhiên hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế tài liệu tham khảo, thời gian thực hiện, nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót , kính mong thầy hướng dẫn góp ý xây dựng cho đồ án ngày hoàn thiện để cố kiến thức em tương lai Ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực Phạm Thanh Hải SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Hoàng Việt LỜI CẢM ƠN: Em xin chân thành cảm ơn thầy Ngyễn Hoàng Việt tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Và em xin cảm ơn q thầy cơ, anh chị khóa trước bạn sinh viện khóa đóng góp ý kiến quý báu để đồ án hoàn thành thời gian quy định Sinh viên thực Phạm Thanh Hải SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS Nguyễn Hồng Việt MỤC LỤC Lời nói đầu……………………………… ………………………………….Trang Lời cảm ơn………………………………………………………………… Trang Mục lục ………………………………………………………………………Trang Phần I.Xác định nhu cầu điện cho nhà xưởng…………………………….Trang Phần II.Thiết kế chiếu sáng…………………….………………………… Trang 26 Phần III Lựa chọn MBA-Máy phát dự phòng……… …… …………….Trang 37 Phần IV Chọn dây dẫn-Tính sut áp……………………………………….Trang 42 Phần V Tính ngắn mạch- chọn CB……………………………………… Trang 57 Phần VI Thiết kế nối đất an toàn……………… …………………………Trang 70 Phần VII Thiết kế chống sét……………………….……………………….Trang 81 Phần VIII.B cơng suất phản khng………………………………………….Trang 88 Kết luận……………………… …………………………………………… Trang 92 Tải liệu tham khảo……… ……… Trang 93 SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Chương : TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Tổng quan cung cấp điện 1.1.1 Tổng quan nguồn lượng Ngày , nhân dân giới tạo ngày nhiều cải vật chất cho xã hội Trong số cải có nhiều lượng tạo Năng lượng bắp người vật nguồn lượng có từ xưa xã hội loài người Sự phát triển mạnh mẽ liên tục hoạt động người đất đòi hỏi ngày nhiều lượng lấy từ thiên nhiên Thiên nhiên xung quanh ta có giàu , nguồn lượng điện Than đá , đầu khí , nguồn nước dòng sơng biển cả, nguồn phát nhiệt lượng vơ lớn phong phú mặt trời long đất , dòng khí chuyển động v…v nguồn lượng tốt quí giá người Năng lượng điện hay gọi điện năng, dạng lượng phổ biến, ngày đóng vai trò quan trọng đời sống người Sản lượng điện hàng năm giới ngày tăng chiếm hàng nghìn tỉ kwh Sở dĩ điện thơng dụng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành dạng lượng khác ( cơ, hóa, nhiệt.v.v…), dễ truyền tải xa, hiệu xuất cao… Chính ưu điểm vượt trội so với nguồn lượng khác mà ngày điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực, từ công nghiệp, dịch vu,…cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày gia đình Có thể nói khơng quốc gia giới không sản xuất tiêu thụ điện năng, tương lai nhu cầu người nguồn lượng điện tiếp tục tăng cao Trong năm gần đây, nước ta đạt thành tựu to lớn phát triển kinh tế, xã hội Số lượng nhà máy công nghiệp, hoạt động thương mại, dịch vụ,… gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất tiêu dùng nước ta tăng lên đáng kể dự báo tiếp tục tăng nhanh năm Do mà cần đội ngũ người am hiểu điện để làm công tác thiết kế vận hành, cải tạo sửa chữa lưới điện nói chung, khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện có vai trò quan trọng SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Cùng vơí xu hội nhập quốc tế vịêc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày có thêm nhiều nhà đâu tư nước đến với Do mà vấn đề đặt cần phải thiết kế hệ thống cung cấp điện cách có quy cách, phù hợp với tiêu chuẫn kỹ thuật hành Có theo kịp với trinh độ nước 1.1.2 Các khái niệm bản: Hệ thống điện: tổ hợp nhà máy điện, trạm điện, đường dây truyền tải điện hộ tiêu thụ điện Nhà máy điện: nhà máy cơng nghiệp, có nhiện vụ tạo lượng điện từ dạng lượng khác năng, nhiệt năng… Trạm điện: tổ hợp thiết bị điện, có nhiệm vụ biến đổi lượng điện từ cấp điện áp thành lượng điện cấp điện áp khác, thông qua trạm hạ áp tăng áp.Trạm hạ áp: trạm điện có nhiệm vụ thay đổi điện áp từ 110 ; 220 ; 500 KV xuống cấp điện áp thấp 6,3 ; 10,5 ; 22; 35KV Còn trạm tăng áp trạm có nhiệm vụ ngược lại với trạm hạ áp Đường dây truyền tải điện: hệ thống dây dẫn hay cáp có nhiệm vụ truyền tải điện từ nguồn điện ( nhà máy điện) đến hộ tiêu thụ điện Hộ tiêu thụ điện: tổ hợp thiết bị tiêu thụ điện Hộ tiêu thụ loại 1: hộ tiêu thụ mà ngừng cung cấp điện gây hậu nguy hiểm đến tính mạng người, tình hình trị, an ninh quốc phòng, làm thiệt hại lớn kinh tế dẫn đến hư hỏng thiết bị, gây rối loạn lâu dài q trình cơng nghệ phức tạp (bệnh viện, đài phát thanh, truyền hình, quan Nhà nước….) Đối với hộ loại phải cung cấp điện với độ tinh cậy cao, thường dùng nguồn điện, đường dây hai lộ đến có nguồn dự phòng Thời gian điện thời gian tự đóng nguồn dự trữ Hộ tiêu thụ loại 2: hộ tiêu thụ mà ngừng cung cấp điện dẫn đến thiệt hại kinh tế ngừng trí truệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động (Nhà máy khí, nhà máy thực phẩm cơng nghệ nhẹ…) Đối với hộ loại phải cung cấp điện nguồn đến, đường dây lộ đến Thời gian điện coi thời gian đóng nguồn dự trữ tay SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Hộ loại 3: tấ hộ tiêu thụ lại ngồi hộ loại Ta cung cấp điện cho hộ loại đường dây lộ Thời gian điện cho phép thời gian sửa chửa khắc phục cố 1.1.3 Tổng quan thực thiết kế a) Bước 1: Thu thập liệu ban đầu (tính chất nhà máy, diện tích, số lượng thiết bị, cơng suất định mức Pđm thiết bị, hệ số sử dụng Ksd, số công suất cos v.v… ) b) Bước 2: Xác định phụ tải tính tốn ( thiết bị, tủ động lực (TĐL), tủ phân phối phân xưởng (TPPPX), tủ phân phối (TPPC) tồn nhà máy) c) Bước 3: Xác định phụ tải chiếu sáng phụ tải sinh hao ( ổ cắm, quạt, máy lạnh v.v…) d) Bước 4: Lựa chọn tụ bù công xuất máybiến áp e) Bược 5: Lựa chọn dây dẫm thiết bị bảo vệ (cầu chì, CB) f) Bước 6: Tính ngắn mạch sụt áp g) Bước 7: Thiết kế nối đất an toàn h) Bước 8: Hồ sơ cung cấp điện 1.1.4.Những yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Thiết kế hệ thống cung cấp điện việc làm tổng thể gồm nhiều giai đọan, không thu thập diệu để tính tốn mà lựa chọn phần tử hệ thống cho phần tử đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vận hành an tồn kinh tế Trong mục tiêu đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép Một phương án cung cấp điện xem hợp lý thõa mãn đựơc yêu cầu sau: -Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao (tùy theo tính chất hộ tiêu thụ) -Đảm bảo chất lượng điện (chủ yếu đảm bảo độ lệch dao động điện phạm vi cho phép) -Đảm bảo an toàn cho người thiết bị -Vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành hàng năm thấp -Thuận tiện cho công tác vận hành sửa chữav.v… SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Những yêu cầu lý tưởng thiết kế cung cấp điện nhiên thực tế thiết kế khó đảm bảo u cầu yêu cầu thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân nhắc, kết hợp hài hoà tùy vào hoàn cảnh cụ thể Ngoài ra, thiết kế cung cấp điện cần ý đến yêu cầu khác như: Có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển thêm phụ tải sau này,rút ngắn thời gian xây dựng, tiết kiệm kinh tế v.v… 1.2 Tổng quan phân xưởng bia: Trong năm gần đây, nhu cầu tiêu dùng người ngày gia tăng, nhu cầu giải khát khơng thể thiếu thời đại ngày Chính mà nhiều nhà máy sản xuất nước giải khát đời, nhằm đáp ứng nhu cầu Khi cung không đủ khơng đủ cầu cac nhà máy Bia thi đua mở rộng công suất Bộ công nghiệp xem xét việc thay đổi mục tiêu vào năm 210 đạt sản lượng bia tỷ lít (thay 2.5 tỷ lít ) tiến hành hiệu chỉnh tổng thể ngành bia đến 2010 Hiện , mức tiêu thụ bia bình quân đầu người Việt nam 18lit/năm , nhiên mức thu nhâp' người Việt nam tăng lên cộng với thay đổi tập quán uống (chuyển từ uống rượu tự nấu sang uống bia ) người dân nhiều vùng nơng thơn … vào năm 2010 , mức tiêu thụ bia bình quân đầu người Việt nam ước tăng tới 28lit/năm Hiện , thị trường bia chứng kiến cạnh tranh mạnh mẽ nhãn hiệu Bia Sài Gòn ,333, Bia Hà Nội , Heineken, Tiger , Calsberg , Huda ………Với nhãn hiệu quen thuộc Bia sài gòn ,333, Sabeco triển khai dự án đầu tư tăng thêm 200 lít vào năm 2008 Năm ngối , Sabeco đạt sản lượng 460 triệu lít số năm khoảng 550 triệu lít Với nhãn hiệu Bia Hà nội , Habeco có lực sản xuất 150 triệu lit / năm (tại Hà nội Thanh Hoá ) Dự án sản xuất bia Vĩnh phúc Habeco (với công suất 100 triệu lít /năm ) vào hoạt động từ năm 2008 nâng lên 200 triệu lít /năm vào năm 2010 Các nhà đầu tư nước khơng đứng ngồi chơi sơi động Vì mục dích nhu cầu xây dựng mở rộng công suất (tức mở rộng công suất máy móc trang thiết bị ,con người ) Một điều thiếu thiết kế mạng diện thật kinh tế, thật an toàn , vận hành đơn giản Ở giới hạn dồ án tính toán cung cấp điện cho phân xưởng bia mà khơng thực tế , nên việc tính tốn mang tính chất tính tốn lại Mặt phân xưởng bia có diện tích 5125m² với chiều dài 76 m chiều rộng 68 m Toàn diện tích dùng cho sản xuất bia, khơng có văn phòng làm việc Đặc điểm phụ tải phân xưởng: Đa số thiết bị điện động KĐB rơ to lồng sóc, chủ yếu động pha, điện áp định mức 0.4kV, số thiết bị pha, điện áp định mức 220V, phân xưởng chiếu sáng đèn huỳnh quang Phân xưởng cấp điện từ nguồn điện lưới quốc gia, điện áp đầu vào phía trung 22KV Các dây dẫn đặt ống cách điện ngầm đất nhằm đảm bảo tính mỹ quan an tồn làm việc SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Chương : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 2.1 khái niệm chung: Phụ tải tính tốn: Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng (được gọi tắt phụ tải tính tốn 𝐏𝒕𝒕 ) ; phụ tải giả thiết không đổi lâu dài phần tử hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây,….), tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề Nói cách khác, phụ tải tính tốn làm dây dẫn phát nóng tới nhệt độ với nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Do vậy, phương diện phát nóng ta chọn thiết bị điện theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị trang thái vận hành bình thường Quan hệ phụ tải tính tốn phụ tải khác thể bất đẳng thức sau: 𝐏𝐭𝐭 ≤ 𝐏𝐭𝐭 ≤ 𝐏max 2.2 Mục đích xác định phụ tải tính tốn: Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy , xí nghệp, hộ tiêu thụ ta phải tiến hành xác định phụ tải tính tốn Đây cơng đoạn quan trọng thiết kế cung cấp điện, khâu bắt buộc, quan trọng nhằm làm sở cho việc lựa chọn phần tử thiết bị điện hệ thống hệ thống lưới điện công nghiệp 2.3 Phân nhóm phụ tải 2.3.1 Các phương pháp phân nhóm phụ tải: Khi tiến hành xác định Ptt cơng việc mà ta phải làm phân nhóm phụ tải Có phương pháp nhóm Theo vị trí thiết bị mặt Theo dây chuyền sản xuất Theo công suất Theo đặc điểm cơng nghệ Thơng thường người ta sửa dụng hai phương pháp sau:  Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất Phương pháp có ưu điểm đảm bảo tính linh hoạt cao vận hành bảo trì , sửa chữa Chẳng hạn nhà máy sản xuất công suất thiết kế cho ngừng làm việc vài dây chuyền mà không làm ảnh hưởng đén hoạt động dây chuyền khác, bảo trì, sửa chữa cho ngừng làm việc dây chuyền riêng lẻ… Nhưng phương án có nhược điểm sơ đồ phức tạp, chi phí lắp đặt kha cao thiết bị dây chuyền sản xuất khơng nằm gần dẫn đến chi phí tăng cho phí đầu tư dây dẫn, ngồi đòi hỏi người thiết kế cần nắm vững quy trình cơng nghệ nhà máy  Phân nhóm theo vị trí thiết bị mặt Ưu điểm phương pháp dễ thiết kế , thi cơng, chi phí lắp đặt thấp Nhưng có nhược điểm tính linh hoạt vận hành sửa chữa so với phương pháp thứ SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Do mà tùy vào điền kiện thực tế mà người thiết kế lựa chọn phương án cho phù hợp 2.3.2 Phân chia nhóm phụ tải cho phân xưởng: Dựa theo sơ đồ mặt phân xưởng, lựa chọn phân nhóm theo phương pháp 1, tức phân nhóm theo vị trí thiết bị mặt Dựa vào sơ đồ bố trí mặt bằng, số lượng thiết bị tiêu thụ điện, phân thành nhóm (TĐL 1; TĐL ; TDDL3 ;TĐL ; TĐL ) đánh số thứ tự từ trái sang phải từ xuống 2.4 Xác định tâm phụ tải 2.4.1 Mục đích: Xác định tâm phụ tải xác định vị trí đặt tủ phân phối (hay tủ động lực) cho nhóm thiết bị, phân xưởng, vài phân xưởng tồn nhà máy cách hợp lý Vì đặt tủ phân phối vị trí hợp lý đạt tổn thất điện áp tổn thất cơng suất nhỏ nhất, chi phí kim loại màu Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí đặt tủ cuối phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: đảm bảo tính mỹ quan, thuận tiện di chuyển an toàn thao tác v.v 2.4.2 Cơng thức tính: Tâm phụ tải xác định thao công thức: n X n  ( X P ®mi ) i i 1 n P i 1 Y ; ®mi  (Y.P ®mi i i 1 ) n P i 1 ®mi Trong đó: X ; Y hoành độ tung độ tâm phụ tải ( so với gốc tọa độ) Xi ; Yi hoành độ tung độ thiết bị thứ i ( so với gốc tọa độ) Pđmi công suất định mức thiết bị thứ i 2.4.3 Xác định tâm phụ tải cho phân xưởng Để xác định tâm phụ tải ta tiến hành chọn gốc tọa độ đo tọa độ thiết bị Chọn gốc tọa độ vị trí góc bên tái ( sơ đồ mặt bằng) phân xưởng Sau chọn gốc tọa độ đo tọa độ thiết bị ta có kết sau Bảng số liệu tính toán tâm phụ tải: SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Lựa chọn sơ đồ nối đất cho phân xưởng: Tùy thuộc vào chế độ trung tính nguồn, đặc điểm nhà máy tiêu chuẩn quốc gia mà ta chọn hệ thống nối đất TT, IT, TNC, TNS, TN – C – S Theo tiêu chuẩn IEC mạng điện có U < 1000V, trung tính trực tiếp nối đất phần tính tốn chọn dây dẫn có nhiều tiết diện khác nên ta chọn sơ đồ nối đất cho mạng điện Xí nghiệp, ưu điểm có dòng chạm vỏ lớn nên CB dễ dàng phát cắt thiết bị khỏi lưới cố xảy 7.1.2 Đất (Tere  T ) Trung tính ( Neutral  N) Sơ đồ TN – C (4 dây): Dây trung tính dây bảo vệ gọi dây PEN, sơ đồ dùng cho dây đồng có F  10 mm2 dây nhôm F  16 mm2 Sơ đồ TN – S (5 dây): Dây bảo vệ dây trung tính riêng biệt, hệ TN – S bắt buộc mạch có tiết diện nhỏ 10 mm2 (Cu) 16 mm2 (Al) SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 117 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Đối với mạng điện nhà máy, từ TPPC đến TĐL dây trung tính có tiết diện lớn 10 mm2 nên dùng dây PEN (nối theo sơ đồ TN – C), từ TĐL đến thiết bị dùng dây trung tính có tiết diện lớn 10 mm2 dùng dây PEN (nối theo sơ đồ TN – C), thiết bị có tiết diện nhỏ 10 mm2 phải dùng riêng hai dây (dây trung tính N dây bảo vệ PE) nối theo sơ đồ TN – S 7.2 Thiết kế nối đất: 7.2.1 Đặc điểm: Đối với mạng điện Xí nghiệp vận hành điện áp 380V có trung tính trực tiếp nối đất.Yêu cầu mạng điện sau: nối đất điểm trung tính MBA nối đất bảo vệ điện trở không vượt  Nối đất lặp lại dây trung tính mạng điện 220/380V điện trở không 10 Có hai loại, nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo  Nối đất tự nhiên: Sử dụng ống dẫn nước hay ống kim loại khác (trừ ống dẫn nhiên liệu lỏng khí dễ cháy) đặt đất Khi tính tốn trang bị nối đất cần phải tận dụng vật nối đất tự nhiên có sẵn Điện trở nối đất tự nhiên vật nối đất tự nhiên xác định cách đo lường thực tế chỗ hay lấy theo tài liệu thực tế  Nối đất nhân tạo : Dùng cọc kim loại cơng trình làm trang bị nối đất dùng dây dẫn để nối liền điện cực với thiết bị Khi điện trở nối đất nhân tạo tính theo cơng thức : R  Rtựnhiên Rnhântạo = max Rtựnhiên  Rmax Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc thẳng đứng nằm ngang xác định theo cơng thức : Rđ  Rng Rnhântạo Rđ  Rng Trong : Rđ : điện trở khuếch tán hệ thống cọc đóng thẳng đứng Rng : điện trở khuếch tán hệ thống cọc chôn nằm ngang 7.2.2 Tính điện trở nối đất: Điện trở định dòng điện đất gọi điện trở tản Điện trở nối đất xác định: Rnd  U nd I nd Trong đó: Und: điện áp thiết bị nối đất Ind: trị số dòng điện qua phận nối đất Thiết bị nối đất bao gồm: cọc thép góc dài từ đến mét đóng sâu mặt đất 0,8m Các cọc đóng thành vòng hàng thẳng nối SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 118 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt với thép dẹp.Các hàn chặt với cọc độ sâu 0,8m mặt đất  Xác định điện trở nối đất cọc thẳng đứng: R1d    2l  0,366  4t     ttd  lg     lg   l  4t    d Trong đó: R1d: điện trở nối đất cọc [  ]  ttd : điện trở suất đất [ m ] l: chiều dài cọc [m] t: độ chơn sâu cọc, tính từ mặt đất tới điểm cọc [m]  Xác định sơ số cọc: n R1d  d  Rnd Trong đó: R1d: điện trở nối đất cọc [  ] Rnd: điện trở thiết bị nối đất theo quy định [  ]  d : hệ số sử dụng cọc  Xác định điện trở nối nằm ngang: Điện trở khuếch tán nằm ngang chôn đất cách mặt đất khoảng tính theo cơng thức: Rng     ng   2l  0,366 '   Rng      ttng  lg    ng l  bt   Trong đó: b: chiều rộng dẹp, điện cực tròn có đường kính d b = 2d Rng: điện trở nối đất cọc [  ]  ttng : điện trở suất đất độ sâu chôn ngang [ m ] l: chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên nối [m] t: độ sâu chôn nối [m] Đối với đường kính đẳng trị theo cơng thức: d = 0,95b (với b bề rộng thép góc)  Điện trở khuếch tán tồn số điện cực thẳng đứng Rd  R1d n  d Trong : R1d : điện trở cọc đứng [  ] d : hệ số sử dụng cọc thẳng đứng SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 119 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt  Điện trở tải nối đất có dòng xung với biên độ lớn (dòng sét) gọi điện trở xung xác định theo công thức: Rx = x  Rt Trong : Rt : điện trở tản đo tần số thấp dòng nhỏ x : hệ số xung Điện trở tản xung khơng phụ thuộc vào kích thước hình học điện cực mà phụ thuộc vào đặc tính đất biên độ dòng điện gây nên phóng điện tia lửa đất  Xác định điện trở khuếch tán thiết bị nối đất: Rd  Rng R HT  Rd  Rng  So sánh điện trở hệ thống nối đất tính với điện trở nối đất theo quy định: RHT  R0  4 7.2.3 Tính nối đất cho phân xưởng: Do trạm khơng có nối đất tự nhiên theo u cầu quy phạm mạng điện áp 1000V, phải tính tốn nối đất nhân tạo có điện trở nối đất theo yêu cầu năm không vượt 4[  ] Điện cực nối đất gồm cột chôn sâu 0,8 [m] Cột thẳng đứng dài 2,5[m], dùng thép góc L 60 x 60 x Điện trở suất đất chỗ nối đất (khi độ ẩm = 10 – 20% trọng lượng đo = 40 [/m] (Tra PL6.4 - 412, sách “Hệ thống cung cấp điện” Nguyễn Công Hiền Nguyễn Mạnh Hoạch) Hệ số tăng cao cho điện cực nằm ngang: Kng = (tra sách thiết kế cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú) Hệ số tăng cao cho điện cực nằm đứng: Kđ = 1,5 (tra sách thiết kế cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú) Điện trở suất tính tốn:   K ng     40  80 / m Thanh ngang: ttng Thanh đứng: ttd  Kd    1,5  40  60 / m  Điện cực thẳng đứng: Với độ chôn sâu tc = 0, [m]; chiều dài cọc L = 2,5 [m] Khoảng cách từ đất tới điểm điện cực thẳng đứng: t = tc + l/2= 0,8 + 2,5/2 = 2,05 [m] Ta dùng thép L 60 x 60 x 6, nên đường kính đẳng trị tính d = 0,95  b (với bề dày cọc b = 0,06 [m]) d = 0,95  0,06 = 0,057 [m] SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 120 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Vậy điện trở tản cọc thẳng đứng xác định sau: R1đ  0,366 4t  l   2l  ttd   lg   lg  l 4t  l   d  0,366  2,05  2,5    2,5  60   lg   lg  2,5  2,05  2,5   0,057 = 18,27 [Ω] Xác định sơ số cọc - Chọn tỷ số khoảng cách cọc so với chiều dài: a  l=2,5 nên l a=2 ×l= × 2,5 = 2,5 [m] - Mạch vòng thiết kế nối đất cho trạm 60m Số cọc cần dùng cho hệ thống nối đất: L 60 n1    24 cọc a 2,5 Tra bảng PL6.7, sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện” Nguyễn Công Hiền   0,71 ; Nguyễn Mạnh Hoạch ta hệ số sử dụng điện cực thẳng đứng: d  ng  0,43 Vậy ta có, điện trở khuếch tán số điện cực thẳng đứng: R 18,27 Rd  1d   1,07 n1 xd 24 x 0,71  Điện cực ngang: Điện trở nối đất ngang nối mạch vòng Chọn loại thép 40×4mm2 L= 60m, chôn sâu đất 0,8m Điện trở tản điện cực ngang:     l2  0,366 '   Rng  Rng      ttng  lg    ng l  bt   ng  Với b bề rộng thép: b = 40mm = 0,04m  Rng    602  0,366    80  lg  0,43 60  bt  Rng = 5,6 [Ω] Điện trở toàn hệ thống nối đất: R xR 1,07 x5,6 RHT  d ng   0,9  R0  4 Rd  Rng 1,07  5,6 Như vậy, cách thiết kế điện trở nối đất hệ thống nối đất RHT=0,9 [Ω] nhỏ điện trở yêu cầu R0 = 4[Ω]: thoả mãn điều kiện kỹ thuật nối đất SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 121 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Sơ đồ hệ thống nối đất: Chương :THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO PHÂN XƯỞNG SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 122 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt 8.1 Lý thuyết: 8.1.1 Khái niệm: Sét tượng phóng điện khí đám mây giơng mang điện tích với đất đám mây giơng mang điện tích trái dấu Chính vậy, thiết bị phải bảo vệ chống sét Các phần tử mang điện hay công trình xây dựng muốn bảo vệ chống sét phải nằm vùng bảo vệ thiết bị chống sét Theo tiêu chuẩn ngành 20TNC46-84 “ Chống sét cho cơng trình xây dựng” phân cấp bảo vệ chống sét cho cơng trình theo cấp: Cấp I: Những cơng trình, có toả chất khí hay cháy dễ dàng chuyển sang trạng thái lơ lửng có khả kết hợp với khơng khí hay chất oxy hố khác tạo thành hỗn hợp nổ, xảy điều kiện bình thường Khi xảy cháy nổ gây thiệt hại đáng kể thiết bị, kinh tế nguy hiểm đến tính mạng Cấp II: Những cơng trình, có toả chất khí, hơi, bụi cháy có khả kết hợp với khơng khí hay chất oxy hố khác tạo thành hỗn hợp nổ Nhưng khả xảy có cố làm sai quy tắc, khơng xảy điều kiện làm việc bình thường Trường hợp làm thiệt hại thiết bị không gây chết người Cấp III: Tất cơng trình lại  Hậu sét đánh: Đối với người súc vật, sét nguy hiểm trước hết nguồn điện áp cao có dòng điện lớn Như biết, cần dòng điện nhỏ khoảng vài mA qua gây chết người Vì thế, dễ hiểu bị sét đánh trực tiếp người thường bị chết Nhiều sét khơng phóng điện trực tiếp gây nguy hiểm Lý dòng điện sét qua vật nối đất gây chênh lệch lớn vùng đất gần hay nói cách khác có gradient điện lớn Nếu người súc vật đứng trú mưa có dơng cao ngồi cánh đồng bị sét đánh điện áp bước gây nguy hiểm Dòng sét gây nhiệt độ lớn, phóng vào vật cháy mái nhà tranh, gỗ khơ gây nên đám cháy lớn Sét phá huỷ bề mặt học Đã có nhiều trường hợp tháp cao, cối bị nổ tung dơng sét qua nung nóng phần lõi, nước bốc nhanh phá vỡ thân Nếu cơng trình nối đất liền với vật dẫn điện kéo dài đường dây điện thoại, đường ray ống nước vật dẫn mang điện cao từ xa tới gây nguy hiểm cho người vật dễ cháy nổ Tóm lại sét gây nguy hiểm trực tiếp gián tiếp để lại hậu vô nặng nề thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp phần khơng thể khơng có hệ cung cấp điện 8.1.2 Các hệ thống bảo vệ nay: Hệ thống bảo vệ chống sét gồm: đầu thu đón bắt sét đặt khơng trung nối với dây dẫn đưa xuống, đầu dây dẫn lại nối đến mạng lưới nằm đất Nhà khoa học Benjamin Franklin có cơng khám pha nguyên tắc việc bảo vệ sét đánh từ năm 1750 Mặc dù có nhiều tiến nhiều lĩnh vực ngành kỹ thuật xảy 240 năm qua, song qua thập kỷ sau lĩnh vực chống SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 123 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt sét xuất loại đầu thu đặt không trung Nhìn chung chúng xếp vào loại chính: Loại theo tấp quán kinh điển: đầu thu cột thu lôi thông thường đặt sở phát minh Franklin Loại đầu thu không theo tập quán hay loại tăng cường, đầu thu mang tính tích cực Bản thân đầu thu phát dãy sớm gọi ESE Ở nước ta nay, thiết bị chống sét đánh thẳng đứng áp dụng rộng rãi kim thu sét cổ điển kiểu Franklin, thiết bị rẻ tiền dễ tính tốn xây dựng Cấu tạo gồm phần: Bộ phận thu sét: kim hay dây dẫn đắt nằm ngang Bộ phận dây dẫn nối phận thu sét với hệ thống nối đất Bộ phận tiếp đất có nhiệm vụ tản nhanh dòng sét đánh vào đất Nguyên lý hoạt động: Khi đám mây tích điện tích âm qua đỉnh cột thu lơi ( có chiều cao mặt đất có điện đất xem 0) nhờ cảm ứng tĩnh điện đỉnh cột thu sét nạp điện tích dương Cường độ điện trường tập trung vùng đỉnh nhọn cột thu lôi điều dễ dàng tạo nên kênh phóng điện từ cột thu lơi đến đám mây tích điện âm, có dòng điện phóng từ đám mây xuống đất a Bảo vệ sét đánh trực tiếp:  Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Theo phương thức bảo vệ trọng điểm phận thường hay bị sét đánh phải bảo vệ Đối với cơng trình mái , trọng điểm bảo vệ góc, xung quanh tường chắn mái kết cấu nhô lên khỏi mặt mái Đối với công trình mái dốc, trọng điểm đỉnh hồi, bờ dốc, bờ chảy, góc diềm mài , kết cấu nhô lên khỏi mặt mái – công trình lớn thêm xung quanh diềm mái  Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ: Phương thức bảo vệ tồn – tồn cơng trình phải nằm phạm vi bảo vệ phận thu sét  Phạm vi bảo vệ cột thu đơn giản hoá: Thực tế cho thấy nên dùng nhiều cột thu sét với độ cao vừa phải để bảo vệ thay cho cột có độ cao lớn Ta xem xét phạm vi bảo vệ cột thu sét 8.2 Tính toán chống sét cho phân xưởng: SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 124 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hồng Việt 8.2.1 Tính chiều cao cột thu sét phạm vi bảo vệ: a Đối tượng cần bảo vệ Ta có cơng thức: = h – hx Với: h: chiều cao cột thu lôi hx: chiều cao đối tượng cần bảo vệ ha: chiều cao hiệu dụng cột Các phân xưởng xí nghiệp xây dựng theo kiểu mái dốc, có độ cao 10m, tức hx = 10[m] Xí nghiệp sản xuất có chiều dài 100m, rộng 80m chiều cao cần bảo vệ hx=10 m b Chọn đầu thu sét: - Kiểm tra bán kính bảo vệ cho phân xưởng với độ cao 10m 2 2  a  b  100   80  R             64(m)  2  2    2 Ta sử dụng kim thu sét phóng điện sớm: Ta chọn kim thu sét phóng điện sớm stormaster 50 - Độ cao kim m - Bán kính bảo vệ:  Cấp 1: 55 m  Cấp : 66 m  Cấp : 76 m SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 125 Đồ án tốt nghiệp SVTH : Phạm Thanh Hải GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt MSSV : 0851030026 Trang 126 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hồng Việt 8.2.2 Tính toán điện trở nối đất chống sét: Để bảo vệ điện áp sét, người ta quan tâm đến điện trở hệ thống nối đất có dòng điện sét xuống Điện trở điện trở xung điện trở xung xác định theo tỷ lệ biên độ điện hệ thống nối đất chống sét biên độ dòng điện sét vào hệ thống nối đất Giá trị điện trở xung hệ thống nối đất chống sét khác với hệ thống nối đất thông thường dùng bảo vệ an tồn Sự khác mật độ dòng điện chạy qua hệ thống nối đất thời gian sét đánh lớn Điện trở nối đất tính toán cho hệ thống chống sét R0  10 Loại đất sét mềm : ρđ = 50 (Ωm) Hệ số hiệu chỉnh theo mùa cọc đứng : Kd = 1,5 Hệ số hiệu chỉnh theo mùa ngang : Kng = Chọn hình thức nối đất chống sét đặt cọc thành dãy  Điện cực thẳng đứng: Chọn cọc nối đất có thơng số: Loại cọc : thép góc Bề rộng cạnh : 60 (mm) Chiều dài : 2,5 (m) Cọc chôn thẳng đứng, làm thép góc đầu nằm sâu cách mặt đất khoảng tc = 0,8 (m), chiều dài cọc l cọc = 2,5 (m) - Đường kính đẳng trị thép góc Thép góc L có kích thước: 60*60*6 (mm) d = 0,95b = 0,95 0,06 = 0,057 (m) SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 127 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hồng Việt - Điện trở suất tính toán với điện cực cọc ρtt cọc = K ρđ = 1,5 50 = 75 (Ωm) - Khoảng cách từ đất tới điểm điện cực cọc l 2,5 t  tc   0,8   2,05(m) 2 Hình 7-3 Cọc nối đất thẳng đứng - Điện trở tản cọc nối đất cọc thẳng đứng Rnd coc   ttcoc  2l 4t  l  ln  ln 2 l  d 4t  l  75  2.2,5 4.2,05  l  ln  ln  22,87() 2 2,5  0,057 4.2,05  l  Xác định số cọc + Chọn tỷ số khoảng cách hai cọc so với chiều dài a  với l = 2,5 (m) l Vậy a=2 l = 2.2,5 = (m) Chọn số cọc cần dùng cho hệ thống nối đất ncoc = cọc Với hình thức nối đất đặt cọc ncọc = tỉ số a/l = (tra bảng 10-3 sách “ cung cấp điện” Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Bội Khê) ta có: - Hệ số sửa dụng cọc thẳng đứng ncọc = 0,78 - Hệ số sửa dụng nằm ngang ncọc = 0,8 - Điện trở tản điện cực cọc thẳng đứng tính đến hệ số sửa dụng Rnd coc  Rndcoc 22,87   9,77() ncoc coc 3.0,78 Với Rnđ cọc = 9,77 (  ) < 10 (  ): thỏa mãn điều kiện nối đất chống sét - Chọn dây dẫn chống sét: SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 128 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Cáp đồng xoắn nhiều lõi Tiết diện S = 70 mm2 KẾT LUẬN SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 129 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt Trong đồ án, việc thiết kế cung cấp điện cho nhà xưởng chia làm nhiều phần nhỏ để thuận tiện cho việc tính tốn số liệu Trong thực tế nay, việc thiết kế cung cấp điện ngồi việc tính tốn phương pháp thơng thường, người ta dùng phần mềm để hổ trợ Trong đó:  Tính tốn chiếu sáng, ta dng phần mềm LUXICON, DIALUX  Thiết kế chống sụt áp, ta dng phần mềm Benji  Trong thiết kế mạng điện động lực dùng phần mềm Ecodial Sinh viên thực Phạm Thanh Hải SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 130 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Hoàng Việt DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Lan Hương, Giáo trình Kỹ Thuật Chiếu Sáng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2011 [2] Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội năm 2011 [3] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn Tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500kV, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội năm 2007 [4] Ngơ Hồng Quang, Giáo trình Cung Cấp Điện, NXB Giáo Dục, 2010 [5] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khê, Cung Cấp Điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội năm 2010 [6] Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Vân, Hướng dẫn đồ án môn học Thiết Kế Cung Cấp Điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2010 [7] Phan Thị Thu Vân, An Toàn Điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh năm 2009 [8] Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7114:2002 SVTH : Phạm Thanh Hải MSSV : 0851030026 Trang 131 ... s t áp g) Bước 7: Thiết kế nối đất an toàn h) Bước 8: Hồ s cung cấp điện 1.1.4.Những yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện: Thiết kế hệ thống cung cấp điện việc làm tổng thể g m nhiều giai đọan,... phong phú mặt trời long đất , dòng khí chuyển động v…v nguồn lượng tốt quí giá người Năng lượng điện hay g i điện năng, dạng lượng phổ biến, ngày đóng vai trò quan trọng đời s ng người S n lượng... s hệ s công suất cực đại hệ s s a dụng *Hệ s đồng thời Kđt: Là tỷ s công suất tác dụng tính tốn cực đại nút khảo s t hệ thống cung cấp điện với tổng cơng suất tác dụng tính tốn cực đại SVTH