Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng Quận Lê Chân. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng Quận Lê Chân. Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng Quận Lê Chân. luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU Chiếu sáng đóng vai trị quan trọng đời sống nay, thiếu ánh sáng ngƣời chìm bóng tối, cơng việc sinh hoạt đời sống khó khăn Trong cơng đổi đất nƣớc song song với q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa việc xây dựng sở hạ tầng đƣợc tiến hành Nền kinh tế nƣớc ta phát triển nhanh chóng u cầu chiếu sáng thị, khu cơng nghiệp xa lộ, cơng trình văn hóa, thể thao, khu vui chơi giải trí cần thiết Chính u cầu này, địi hỏi nhà kỹ thuật, mỹ thuật, nhà khoa học phải nghiên cứu, tìm hiểu để tạo sản phẩm chiếu sáng đáp ứng đƣợc nhu cầu Thiết kế chiếu sáng với hiệu suất cao, tiết kiệm điện công việc làm khó Nó khơng đáp ứng đƣợc đơn chiếu sáng mà phải đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật nhƣ: mức độ tiện nghi, đảm bảo độ rọi, khơng bị chói, lóa Ngồi cịn phải có tính thẩm mỹ có tính kinh tế cao Đề tài: "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho chiếu sáng - Quận Lê Chân" cô giáo Thạc sĩ Đỗ Thị Hồng Lý đƣợc thực với nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1: Khái niệm chung chiếu sáng đô thị Chƣơng 2: Đánh giá trạng thiết kế chiếu sáng cho số tuyến đƣờng quận Lê Chân Chƣơng 3: Thiết kế cấp điện cho chiếu sáng đô thị quận Lê Chân CHƢƠNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG ĐƠ THỊ Hệ thống chiếu sáng thị cơng trình kỹ thuật có kiến trúc hạ tầng, bao gồm trạm biến áp, tủ điều khiển, cáp, dây dẫn, cột đèn Đƣợc thiết kế xây dựng tổ chức thành hệ thống độc lập để đảm bảo cho việc vận hành, sửa chữa đƣợc an toàn hiệu 1.1.CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN Các tiêu chuẩn chiếu sáng đƣờng thực chất đòi hỏi cho phép tri giác nhìn nhanh chóng, xác tiện nghi cụ thể: Độ chói trung bình mặt đƣờng ngƣời lái xe quan sát nhìn mặt đƣờng tầm xa 100m thời tiết khô Mức yêu cầu phụ thuộc vào loại đƣờng (mật độ giao thông, tốc độ, vùng đô thị hay nông thôn .) điều kiện làm việc bình thƣờng * Mặt đƣờng đƣợc xét đến đƣợc quan sát dƣới góc 0,50 đến 1,50 chải dài từ 60 đến 170m trƣớc ngƣời quan sát Hình 1.1 Mắt ngƣời quan sát với mặt đƣờng * Độ đồng phân bố biểu kiến độ chói lấy điểm khác bề mặt Độ chói khơng giống theo hƣớng (sự phản xạ khơng phải vng góc mà phản xạ hỗn hợp), điều quan trọng rõ hình dạng "lƣới" chỗ quan sát * Nói chung đƣờng giao thơng ngƣời ta đƣa hai điểm đo theo chiều ngang tập hợp cách gần 5m cột đèn số lần đo theo chiều dọc * Hạn chế lóa mắt khơng tiện nghi, nguồn cản trở mệt mỏi số lƣợng quang cảnh đèn xuất thị trƣờng, liên quan đến độ chói trung bình đƣờng * Do ngƣời ta định nghĩa "chỉ số lóa mắt" G (Glare index) chia theo thang từ (không chịu đƣợc) đến (khơng cảm nhận đƣợc) cần phải giữ mức (chấp nhận đƣợc) * Hiệu dẫn hƣớng nhìn lái phụ thuộc vào vị trí điểm sáng đƣờng cong, loại nguồn sáng tuyến đƣờng tín hiệu báo trƣớc nơi cần ý (đƣờng vòng, chỗ thu thuế đƣờng, ngã tƣ ) nhƣ lối vào đƣờng 1.2 CÁC CẤP CHIẾU SÁNG Đối với tuyến đƣờng mô quan trọng, C.I.E xác định cấp chiếu sáng đƣa giá trị tối thiểu phải thỏa mãn với chất lƣợng phục vụ Cần ý khác công thức hệ số đồng đều: giá trị U từ 0,4 đảm bảo tri giác nhìn xác nhìn mặt đƣờng thấy phong cảnh thấp thống, cịn gọi "hiệu ứng bậc thang" Nếu độ đồng theo chiều dọc U1 lớn 0,7 hiệu ứng khơng cịn Tất nhiên, già hóa thiết bị, chun viên thiết kế phải tăng độ chói trung bình vận hành giống nhƣ trƣờng hợp chiếu sáng nhà Bảng 1.1 Các cấp chiếu sáng tƣơng ứng với loại đƣờng Độ chói Cấp Loại đƣờng trung Mốc bình Độ đồng nói chung cd/m2 Ltb U A C Đƣờng Sáng Đƣờng hình tia Tối Thành đến phố Sáng chiều dọc U1 Chỉ số tiện nghi G Lmin Lmax 0,4 0,7 0,4 0,7 đƣờng có D Xa lộ Xa lộ cao tốc B Lmin Ltb Độ đồng Tối Các phó Sáng Các phố bn 0,4 ngƣời 0,7 0,4 0,7 bán E Đƣờng vắng Sáng Tối 0,5 0,5 1.3 CÁC PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ ĐÈN 1.3.1 Bố trí đèn bên đƣờng Đó trƣờng hợp đƣờng tƣơng đối hẹp phía có hàng chỗ uốn cong Trƣờng hợp bố trí đèn ngồi chỗ uốn khúc để đảm bảo hƣớng tầm nhìn cho phép đánh giá tầm quan trọng chỗ rẽ Sự đồng độ rọi đƣợc đảm bảo giá trị h Hình 1.2 Bố trí đèn bên đƣờng 1.3.2 Bố trí đèn hai bên so le Dành cho đƣờng hai chiều, độ rọi nói chung nhƣng phải tránh uốn khúc Sự đồng độ chói ngang địi hỏi độ cao đèn h 2/31 Hình 1.3 Bố trí đèn hai bên so le 1.3.3 Bố trí đèn hai bên đối diện Đối với đƣờng rộng đảm bảo độ cao định đèn, đồng độ chói ngang cần thiết có h 0,51 Hình 1.4 Bố trí đèn hai bên đƣờng song song 1.3.4 Bố trí đèn theo trục đƣờng Đƣợc sử dụng trƣờng hợp đƣờng đôi có phân cách giữa, bố trí nhƣ cho phép sử dụng cột có hai đầu nhô ra, đồng thời đƣờng cung cấp điện Hình 1.5 Bố trí đèn dải phân cách 1.4 CÁC LOẠI ĐÈN SỬ DỤNG TRONG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 1.4.1 Đèn natri áp suất thấp Đèn dạng ống, đơi ống dạng hình chữ U, chứa natri (khi nguội trạng thái giọt) neon cho phép mồi ống (ánh sáng đỏ - da cam) bay natri Các đặc trƣng đèn: - Hiệu phát sáng đạt tới 1901m/W, vƣợt xa nguồn sáng khác - Chỉ số màu không tỏa tia hầu nhƣ đơn sắc - Tuổi thọ lý thuyết 8000 Ứng dựng: - Dành cho trƣờng hợp thể màu không quan trọng, khái niệm sồ lƣợng quan chất lƣợng Chiếu sáng kinh tế loại đƣờng nhƣ: đƣờng xa lộ, đƣờng hâm, chỗ đậu xe, kênh đào cửa sông 1.4.2 Đèn natri áp suất cao Đèn phóng điện có kích thƣớc giảm đáng kể để trì nhiệt độ, áp suất đƣợc làm thủy tinh alumin, thạch anh bị ăn mịn Na Ống đặt bóng hình ứng hay hình ống có đui xốy Các đặc trƣng đèn: - Hiệu ánh sáng đạt tới 120 (lm/W) - Chỉ số màu xấu (Ra = 20), nhƣng bù lại đèn có nhiệt độ màu thấp, dễ chịu mức độ rọi thấp - Nhiệt độ màu từ 2000 đến 2500K - Tuổi thọ lý thuyết 10.000 Ứng dụng: - Đƣợc dùng chủ yếu để chiếu sáng trời, khu vực cần vận chuyển nhƣ đƣờng phố, bến đỗ xe lớn, gầm cầu bên tòa nhà hay xƣởng công nghiệp nặng 1.4.3 Đèn thủy ngân Bóng đèn thủy ngân áp lực cao nguồn sáng điện tƣơng đối mới, có hiệu suất phát sáng cao Khi phóng điện thủy ngân có áp suất cao 1at 10at ánh sáng nhìn thấy có bốn vạch (400,430, 540 560nm), mặc ánh sáng trắng song không đảm bảo thể màu tốt Về cấu tạo có hai loại: - Loại có phận chân lƣu đặt bên - Loại có phận chấn lƣu đặt bên Đặc trƣng đèn: Hiệu ánh sảng từ 40 dền 60 lm/W - Chỉ số màu 50 4000K 60 sêri "cao cấp" 3300 K - Tuổi thọ lý thuyết 10000 Ứng dụng - Sử dụng chiếu sang trời sở công nghiệp lớn Trong chiếu sáng đô thị (chủ yếu chiếu sáng cho cơng viên vƣờn hoa, giữ ngun tính chắn, tin cậy giá thành) 1.5 NGUỒN CẤP CHO CHIẾU SÁNG ĐƠ THỊ 1.5.1.Tính tốn tiết diện dây dẫn Hình 1.6 Bố trí chiếu sáng đƣờng * Biểu thức điện áp rơi U R.I cos L .I sin Thực tế thiết bị chiếu sáng bù có cos gần 0,85 ta tính gần điện áp rơi đƣờng dây là: U = R.I Điện trở suất dãy đồng dây nhơm cần tính nhiệt độ kim loại ruột cáp thƣờng 650, nhƣ tính đến điện trở tiếp xúc Do ta lấy: đồng = 22 /km/mm2 35 /km/mm2 nhôm Trong trƣờng hợp, giá trị điện áp rơi với đèn cuối đƣờng dây không vƣợt 3% tức 6,6V đầu cực đèn, không quang thông giảm trƣờng hợp phận lƣới bị hỏng có nguy làm đèn không bật sáng đƣợc * Điện áp rơi đƣờng trục Với đƣờng dây pha gồm n đèn giống nhau, khoảng cách đèn đèn tiêu thụ dịng điện có trị số hiệu dụng I, dòng điện pha, dòng điện đầu đƣờng dây It = n I Hình 1.7 Điện áp rơi đƣờng trục Điện áp rơi đoạn là: Un lI , Un s 2 l 2I , U1 s Do điện áp rơi đƣờng dây: n Ue Us UK lI (n 1) n s l (n 1) I s Với chiều dài đƣờng dây L = (n-1).l, điện áp rơi U It L điều s đƣợc coi nhƣ tổng tải đƣợc đặt nửa chiều dài đƣờng dây Ta thấy lợi ích việc bù cos đèn mà khơng đặt trạm bù cos khơng bù từ 0,4 đến 0,5 làm tăng dịng điện đƣờng dây lên gấp đôi Nhận xét: Trƣờng hợp nguồn cung cấp ba pha nối tính Y n, đèn đƣợc nối vào dây pha dây trung tính, điện áp rơi pha phải đƣợc chia cho khơng có dịng điện dây trung tính điện áp rơi dây bằng: U It L s Kết với lƣới hình tam giác, cho ta thấy lợi ích mạch ba pha * Các đƣờng trục có tiết diện khác Trong trƣờng hợp kinh tế chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện chạy qua, trƣờng hợp đƣờng dây dài lƣới phân nhánh Do vấn đề tìm cách bố trí cho trọng lƣợng dây dẫn nhỏ mà sụt áp không 3% Hình 1.8 Độ sụt áp đƣờng dây có tiết diện khác Sụt áp lớn là: V (l1 / s1 ) I1 (ln / sn I n (1) Khôi lƣợng kim loại : [l1S1 + lnSn] (2) Với khối lƣợng kim loại điện áp rơi cho, vi phân biểu thức theo tiết diện không cho ta: l1 I ds1 s12 dS n s12 .l n I n Cân thành phần ta đƣợc S k l1 ds1 s1 l n d n n IK (3) I1 Do phƣơng trình (3) (1) dẫn đến : S1 I1 U (l1 I1 I A (4) l n I1 Từ Suy giá trị tiết diện đƣờng dây Trong thực tế ta chọn tiết diện dây khác mạch phân phối nối tiếp, ƣu điểm phƣơng pháp thể rõ tính tốn mạch phân nhánh 1.5.2 Các phƣơng pháp cung cấp Khi công suất chiếu sáng đạt tới 30 kW nên sử dụng lƣới trung áp 3200/5500 V có máy biến áp cho nhóm đèn ƣu điểm trung áp là: - Giảm tiết diện dây dẫn - Tiêu thụ điện nhỏ hơn, giá tiền điện điện áp cao rẻ - Điện áp ổn định làm tuổi thọ đèn tăng - Hệ thống có điều khiển từ xa thống 1.5.2.1 Phân phối điện Có thể tiến hành theo cách: pha 220V, ba pha Yn (sao trung tính) 220/380V, (tam giác) 220V Bảng 1.2 Phân phối ba pha hệ thống chiếu sáng cho có sụt áp Một pha 220V Yn 220/380V D 220V Số lƣợng dây dẫn 3+1 Dòng điện dây dẫn I I/3 I/ Tiết diện dây dẫn tỷ lệ với Trọng lƣợng dây dẫn tỷ lệ I V Sm 2Sm 10 I V Sm 0,66Sm I V Sm 1,5 Sm * Máy biến áp B8 cấp điện cho tủ T22, T23 T24 Tủ T22 cấp điện cho đƣờng Nguyễn Đức Cảnh: PT22 = 44720 (W) - Tủ T23 cấp điện cho đƣờng Cát Cụt: PT23 = 11950 (W) - Tủ T24 cấp điện cho đƣờng Nhà Thƣơng: PT24 = 6090 (W) Cơng suất tính tốn máy biến áp B8 là: PB8 = PT22 + PT23 + PT24 = 44720 + 11950 + 6090 = 62760(W) QB8 = PB8 tg = 62760 0,484 = 30376 (Var) S B8 PB27 QB28 627602 Chọn máy biến áp có Sđm 303762 SB8 69725(VA) SđmB8 = 100 (kVA) (Dựa vào sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện) * Máy biến áp B9 cấp điện cho tủ T25, T26 T27 : - Tủ T25 cấp điện cho đƣờng Trần Nguyên Hãn: PT25 = 28160 (W) - Tủ T26 cấp điện cho đƣờng Tôn Đức Thắng: PT26 = 15290 (W) Tủ T27 cấp điện cho đƣờng Lam Sơn: PT27 = 10870 (w) Cơng suất tính toán máy biến áp B9 là: PB9 = PT25 + PT26 + PT27 = 28160 + 15290 + 10870 = 54320(W) QB9 = PB9 tg = 54320 0,484 = 26290 (Var) S B9 PB29 QB2 543202 Chọn máy biến áp có Sđm 262902 SB9 60348(VA) SđmB9 = 100 (kVA) (Dựa vào sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện) 3.2 THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B1 VÀ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG 3.2.1 Chọn máy biến áp Phụ tải chiếu sáng phụ tải loại trạm biến áp cung cấp cần máy biến áp Với ƣu điểm trạm biến áp treo tiết kiệm diện tích trạm biến áp quận Lê Chân sử dụng trạm biến áp treo đặt sát vỉa hè Trạm biên áp có kết cấu kiểu treo, cột dàn trạm 2LT12 (m) 34 Hình 3.1 Trạm biến áp treo Trạm biến áp B1 cấp nguồn cho tủ T1, T2 T3 có cơng suất tính tốn SB1 = 74163 (kVA) Chọn máy biến áp ba pha hai dây quấn Việt Nam chế tạo (THIBIDI) tổ đấu dây /Y0 - 11 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy biến áp Loại Sđm Điện áp Điện áp máy (kVA) sơ cấp thứ cấp 22/0,4 100 22 0,4 P0 PN 380 2200 UN Trọng (%) lƣợng (kg) 4,5 657 Hệ thống nối tiếp địa gồm cọc sắt L63x63x6 chiếc, dài 2,5 (m) nối thành mạch vịng, đóng ngập sâu vớt đất 0,8 (m) Nối liên thông sắt dẹt 20x4 liên kết hàn điện bu lơng sắt mạ kẽm Dây nối tới cọc trung tính máy biến áp dùng dây đồng M65 3.2.2 Tính chọn phần tử phía cao áp * Tiết diện dây tải điện từ đƣờng cao áp 22kV ngầm trạm biến áp dụng cáp bọc 35 S B1 3.U dm Có: I BI Fkt 100 3.22 2,62 ( A) I B1 J kt 5000h có Jkt = 3,l (A/mm2) (tra bảng Ứng với cáp đồng có Tmax = 3000 10 trang 31 sách Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tấm) Fkt 2,62 0,85(mm ) 3,1 Chọn cáp đồng cách điện XLPE có đai thép vỏ PVC hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo có tiết diện 25mm2 (tra bảng PLV.9 trang 298 sách Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm) Vì dây dẫn đƣợc chọn vƣợt cấp nên không cần kiểm tra dây dợ theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép * Chọn chống sét van Trong tính tốn thiết kế, việc lụa chọn chống sét van đơn giản can vào điện áp: Ucsv Uđm Bảng 3.2 Chọn chống sét van Siemens chế tạo Dịng điện Loại Vật liệu Uđm phóng định Vật liệu vỏ mức (kA) 3EG4 Cacbua silic (SIC) 24 Sứ * Chọn cầu chì tự rơi Bảng 3.3 Chọn cầu chì C710 - 211PB CHANGE (Mỹ) chế tạo Loại Ulvmax (kV) Iđm (A) IN (kA) Trọng lƣợng C710 - 211 PB 27 100 8,07 * Tính chọn phần tử phía hạ áp 36 * Chọn cáp từ trạm biến áp tới tủ phân phối: I tt S tt 3.U dm 74,163 112,7( A) 3.0,38 Chọn cáp theo mật độ dòng kinh tế với Tmax = 3000 5000h cáp lõi đồng (tra bảng 1.10 trang 31 sách Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm) Ta có: Jkt = 3,1 (A/mm2) Vậy tiết diện dây là: Fkt I tt J kt 112,17 3,1 36,35(mm ) Chọn cáp đồng lõi cộng trung tính cách điện PVC Lens chế tạo có F= 50 + 35 (mm2) có Icp = 192 (A) (bảng PL V.11 trang 301 sách Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm) * Chọn aptomat cho tủ phân phối Chọn aptomat tổng: Merlin Gerin chế tạo (bảng PL IV.1 trang 2B2 sách Thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm) với thông số Bảng 3.4 Thông số áptomat tổng Thông số kỹ thuật Loại NS225E Số cực Iđm, A Uđm, kV 225 Uđm, kV 500 IN, kA 7,5 * Kiểm tra bảo vệ aptomat: K hc I cp I odnh 1,5 Trong đó: Iodnh = 1,25 IđmA Khc = k1 k2 = (do cáp chôn dƣới đất) 37 1,25.225 187,5( A) 1,5 1.192 + Các áptomat đƣợc chọn cần kiểm tra theo điều kiện cắt dịng ngắn mạch Sơ đồ thay tính ngắn mạch: U IN ( RB R AT ) RC (X B XC X AT ) Trong đó: U N %.U dm 10( ) S dm XB Z c r0 l jx0 l l F jx0 l ( ) Với cáp đồng = 18,8 mm2/km l: chiều dài cáp từ trạm biến áp tủ phân phối F : tiết diện dây cáp ZAT =RAT + jXAT = (R1+R2)+jXAT R1: điện tủ tiếp xúc aptomat R2: điện trở, điện kháng cuộn dây bảo vệ dịng AT Ta chọn đƣợc máy biến áp cơng suất IOO(KVA) với thông số: PN = 2,2 kW P0 = 0,38kW UN = 4,5 Uđm = 0,4 kV Tổng trở cáp đồng 50.3 + 1.35 dài 5(m) là: Zc r0 l jx0 l 18,8 0,005 35 j.0,06.0,005 0,0027 j 0,0003( ) Tổng trở ZAT