Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy nhựa hoàng nam

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY NHỰA HOÀNG NAM SINH VIÊN : NGUYỄN ĐỨC TRỌNG 15043911 HỒ QUANG THIỆN 15036801 LỚP : DHDI11B GVHD : THS NGUYỄN NGỌC THIÊM TP HCM, NĂM 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Nguyễn Đức Trọng MSSV: 15043911 (2): Hồ Quang Thiện MSSV: 15036801 Tên đề tài THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM NHỰA VÀ KHN MẪU CÁC LOẠI HỒNG NAM Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) Bản vẽ Autocad mặt nhà máy mặt lắp đặt dây chuyền máy Thiết kế cung cấp điện dựa mặt cho Thiết kế chiếu sáng Tính tốn phụ tải, chọn lựa dây dẫn thiết bị bảo vệ Bù công suất phản kháng Kết đạt Đã bố trí đèn chiếu sáng cho nhà máy khuôn viên, vẽ autocad Chia nhóm phụ tải động lực Tính tốn phụ tải cho hệ thống điều hịa khơng khí thơng gió Tính tốn chọn lựa máy bơm nước Bố trí phụ tải: ổ cắm, đèn, máy lạnh, thơng gió Vẽ sơ đồ ngun lý Tính tốn chọn busway dây dẫn cho phụ tải động lực Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Trưởng môn i SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 11 1.1 Giới thiệu 11 1.1.1 Sự cần thiết yêu cầu: 11 1.1.2 Giới thiệu công trình: 11 1.2 Sơ đồ mặt phân xưởng .12 1.3 Thông số thiết bị động lực phân xưởng .13 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG 14 2.1 Tổng quan thiết kế chiếu sáng 14 2.2 Các đại lượng đơn vị đo ánh sáng 14 2.2.1 Góc khối Ω: 14 2.2.2 Quang thông F(𝝓): 14 2.2.3 Hiệu suất phát quang H(lm/W) .14 2.2.4 Cường độ ánh sáng I .15 2.2.5 Độ rọi E 15 2.2.6 Độ chói (huy độ) L 15 2.2.7 Sự phản xạ, hấp thụ thấu xạ .16 2.2.8 Đặc tính màu ánh sáng .17 iii SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 2.2.9 Hệ số trì 17 2.3 Các đại lượng tính tốn thiết kế chiếu sáng nội thất 18 2.3.1 Các thông số đèn 18 2.3.2 Cấp đèn 19 2.3.3 Chỉ số địa điểm K 19 2.3.4 Chỉ số phòng j 19 2.3.5 Hệ số sử dụng quang thông 19 2.3.6 Quang thông tổng 20 2.3.7 Bố trí đèn 20 2.3.8 Kiểm tra 21 2.4 Tính tốn thực tế 23 2.4.1 Tính tốn chiếu sáng phòng quản lý phân xưởng 23 Tính tốn cho phịng cịn lại 26 2.5 Chiếu sáng trời 28 2.5.1 Mục đích 28 2.5.2 Định nghĩa .28 2.5.3 Phương pháp tỉ số R 29 2.5.4 Tính tốn thực tế .32 2.5.5 Tính tốn phần diện tích ngồi trời lại .34 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CHO PHÂN XƯỞNG 35 3.1 Chia nhóm phụ tải 35 3.2 Xác định phụ tải tính toán 37 3.2.1 Nhóm 37 3.2.2 Nhóm 37 3.2.3 Nhóm 37 3.2.4 Nhóm 38 iv SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 3.3 Phụ tải chiếu sáng .38 3.4 Ổ cắm điện 38 3.5 Hệ thống điều hịa khơng khí .38 3.6 Quạt thơng gió phân xưởng 40 3.7 Bơm nước sinh hoạt, bơm nước thải 41 CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 44 4.1 Chọn nguồn cấp 44 4.1.1 Máy biến áp 44 4.1.2 Nguồn dự phòng .44 4.2 Phương án cấp điện cho phân xưởng 46 4.3 Phân chia phụ tải theo pha 47 4.3.1 Tủ điện nhà điều hành - TĐ.NĐH 47 4.3.2 Tủ điện phòng bảo vệ - TĐ.BV 48 4.3.3 Tủ điện trạm bơm - TĐ.TB .48 4.3.4 Tủ điện xưởng sản xuất - TĐ.XSX 49 4.3.5 Văn phòng phân xưởng 50 4.3.6 Tủ điện kho - TĐ.K1 .51 4.3.7 Tủ điện kho - TĐ.K2 .51 4.3.8 Tủ điện kho - TĐ.K3 .52 4.4 Phương pháp chọn dây định nghĩa 52 4.4.1 Phương pháp luận 52 4.4.2 Định nghĩa .54 4.4.3 Qui tắc chung 54 4.5 Tính tốn chọn busway .55 4.5.1 Busway từ trạm điện phân xưởng cấp vào tủ phân phối 55 4.5.2 Busway từ máy phát điện dự phòng vào tủ phân phối 55 v SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 4.5.3 Busway từ tủ phân phối đến nhóm phụ tải động lực 55 4.6 Tính tốn chọn dây dẫn, 56 4.6.1 Tính tốn cho phụ tải động lực .56 4.6.2 Tính tốn chọn dây, cho tủ điện 58 4.6.3 Tính tốn chọn dây cho thiết bị pha 60 4.7 Tính tốn chọn thiết bị bảo vệ 62 4.7.1 Tính tốn dịng ngắn mạch hạ áp máy biến áp phân phối trung/hạ 62 4.7.2 Tính dịng ngắn mạch pha (ISC) điểm lưới hạ 62 4.7.3 Áp dụng tính tốn cho nhà xưởng 64 CHƯƠNG BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG, THIẾT KẾ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT BẢO VỆ 69 5.1 Hệ số công suất bù công suất .69 5.1.1 Hệ số công suất .69 5.1.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng 70 5.1.3 Các thiết bị bù công suất 71 5.1.4 Tính tốn thực tế .72 5.2 Cơ sở lý thuyết nối đất .74 5.2.1 Tính tốn hệ thống nối đất bảo vệ 75 5.2.2 Áp dụng tính tốn hệ nối đất bảo vệ cho nhà máy 76 5.3 Thiết kế chống sét .78 5.3.1 Xác định nhóm cơng trình chống sét 78 5.3.2 Cơ sở để lập thiết kế .78 5.3.3 Thiết bị thu sét phóng điện sớm STORMASTER 78 5.3.4 Thiết bị thu sét STORMASTER ESE 50 79 5.3.5 Cáp dẫn sét 80 vi SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.3.6 Hệ thống nối đất chống sét .81 5.3.7 Chống sét lan truyền đường điện nguồn 82 5.3.8 Các chuẩn mực thiết bị chống sét lan truyền 83 5.3.9 Bố trí lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 LỜI CẢM ƠN .86 vii SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Biểu đồ nhiệt độ Kruithoff 17 Hình 2.2 Đèn Rạng Đơng FL T8-36W Nano Deluxe 18 Hình 2.3 Bố trì đèn phòng Quản lý Phân xưởng (đơn vị: mét) 26 Hình 2.4 Các thơng số bố trí đèn .29 Hình 2.5 Thơng số bố trí đèn Phía sau xưởng 32 Hình 5.1 Vector tam giác công suất 70 Hình 5.2 Bố trí nối đất bảo vệ 77 Hình 5.3 Bố trí chống sét 82 viii SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thống kê phụ tải động lực 13 Bảng 2.1 Thống kê đèn văn phòng xưởng 27 Bảng 2.2 Tiêu chuẩn chiếu sáng đường CIE 12-2 .28 Bảng 2.3 Tỷ số R .29 Bảng 2.4 Khoảng cách cột chiều cao cột 30 Bảng 2.5 Lamp Lumen Maintenance Factors (LLMF) .31 Bảng 2.6 Luminaire Maintenance Factors (LMF) .31 Bảng 2.7 Thống kê đèn trời .34 Bảng 3.1 Phụ tải máy nhà xưởng .35 Bảng 3.2 Thống kê nhóm máy 36 Bảng 3.3 Thống kê số lượng ổ cắm 38 Bảng 3.4 Thống kê quạt thơng gió văn phòng xưởng .39 Bảng 3.5 Thống kê máy lạnh nhà điều hành .40 Bảng 3.6 Cơng suất tính tốn sơ phụ tải .43 Bảng 4.1 Cơng suất nhóm BUSWAY 45 Bảng 4.2 Chia pha phụ tải Nhà điều hành 47 Bảng 4.3 Chia pha phụ tải phòng bảo vệ 48 Bảng 4.4 Chia pha trạm bơm .48 Bảng 4.5 Chia pha phụ tải xưởng sản xuất 49 Bảng 4.6 Chia pha tủ điện Văn phòng xưởng 50 Bảng 4.7 Chia pha phụ tải tủ Kho 51 Bảng 4.8 Chia pha phụ tải tủ Kho 51 Bảng 4.9 Chia pha phụ tải tủ Kho 52 Bảng 4.10 Đặc tính BUSWAY 55 Bảng 4.11 Hệ số công suất BUSWAY 56 Bảng 4.12 Tiêu chuẩn chọn tiết diện dây PE .57 Bảng 4.13 Bảng sụt áp dây ΔU cho 1A 1km (V) .57 Bảng 4.14 Thống kê công suất tủ điện 58 Bảng 4.15 Chọn dây cho tủ điện 59 ix SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp trí mà cơng suất tác dụng cơng suất phản kháng thay đổi phạm vi rộng Lấy tín hiệu dòng áp phụ tải pha điều khiển nhận biết tải hay bình thường 5.1.4 Tính tốn thực tế Sử dụng phương pháp bù máy biến áp IEC (Hướng dẫn thiết kế lắp đặt tiêu chuẩn IEC, NXB KH-KT, L Cải thiện hệ số công suất lọc sóng hài, trang L15) Ta cần nâng cao hệ số công suất Hệ thống cung cấp máy biến áp 2500KVA với tải 1639.4kW có 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0.8 MBA có điện áp ngắn mạch 6%, dịng khơng tải 1% Tổn hao công suất phản kháng MBA: 6% = 0.06 Q = 2500 × 0.06 = 150 (kVAr) Chọn 03 tụ pha 440V, tụ 50kVAr để bù Trong máy biến áp, bỏ qua cơng suất phản kháng tiêu thụ, chiếm tỉ lệ đến khoảng 5% công suất định mức máy biến áp tải định mức Công suất phản kháng tiêu thụ không cảm kháng nhánh song song (từ hóa), mà cịn cảm kháng mạch nối tiếp ( từ thơng tản) Tính dịng cho CB tụ bù: 𝐼= 𝑄 √3𝑈 = 150 × 1000 √3 × 380 = 227.901(𝐴) Chọn MCCB 3P Mitsubishi NF250-CW dòng cắt ngắn mạch 40kA, dòng làm việc định mức 250A Bảng 5.1 Hệ số công suất tủ P (kW) Q(kVAr) Cosφ TĐ.NĐH 21.807 16.06772 0.805 TĐ.BV 10.005 6.4715 0.840 TĐ.XSX 76.095 48.427 0.844 TĐ.TB 17.1 12.825 0.800 TĐ.K 17.191 11.9348 0.821 TĐ.K 13.185 8.6988 0.835 TĐ.K 12.848 6.978 0.879 TĐ.ĐHKK+1P 122.199 91.222 0.802 Busway 433.76 300.79 0.822 Busway 437.58 298.71 0.826 Busway 444.389 300.8 0.828 Busway 439.034 280.97 0.842 Tổng 2045.193 1383.89 0.828 72 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp Tính cơng suất cần bù: 𝑄𝑏 = 𝑃𝑡𝑡 × (𝑡𝑔𝜑1 − 𝑡𝑔𝜑2 ) = 2045.193 × (tan(𝑐𝑜𝑠 −1 (0.829)) − tan(𝑐𝑜𝑠 −1 (0.95))) = 712.8 (𝑘𝑉𝐴𝑟) Ta chia cấp tụ bù sau: Chọn loại tụ bù khô Mikro loại pha, tần số 50Hz, điện áp 400V Bảng 5.2 Chia cấp tụ bù Cấp Tổng Cosφ sau bù Loại tụ bù (kVAr) 100 100 100 100 100 100 100 100 800 0.9507 Chọn điều khiển tụ bù Mikro PFR80-415-50 cấp, cấp điện áp 415V Tính dịng cho CB tụ bù: 𝐼= 𝑄 √3 × 𝑈 = (100 × 1000) √3 × 380 = 151.934 (𝐴) Chọn MCCB 3P Mitsubishi NF250-CW dòng cắt ngắn mạch 36kA, dịng làm việc định mức 180A Chọn Cơng tắc tơ tương ứng Mitsubishi S‐N150 AC200V với dòng làm việc định mức 180A Tính dịng cho CB tổng tủ tụ bù: 𝐼= 𝑄 √3 × 𝑈 = (700 × 1000) √3 × 380 = 1063.54 (𝐴) Chọn MCCB 3P ABB có thơng số: - Rated current (A) : 1250A (dòng điện định mức) - Dòng cắt (kA) : Icu : 50 kA - Loại : T7S - Số Cực : 03 Cực - Nhóm MCCB ABB : Tmax 73 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.2 - Type : Fixed Type - Dải Chỉnh Dòng : (0.4 – 1) x In - Frequency (Hz) : 50Hz / 60Hz (tần số định mức) Cơ sở lý thuyết nối đất Định nghĩa ■ Điện cực nối đất: Vật dẫn hay nhóm vật dẫn điện tiếp xúc với liên kết điện với đất ■ Đất: phần dẫn diện đất có điện điểm quy ước lấy ■ Các điện cực nối đất độc lập: điện cực nối đất đặt cách khoảng mà dòng cực đại qua điện cực không ảnh hưởng đáng kể đến điện điện cực khác ■ Điện trở điện cực nối đất: điện trở tiếp xúc điện cực với đất ■ Dây nối đất: dây bảo vệ nối đầu nối đất lưới với điện cực nối đất với dụng cụ tiếp địa khác (sơ đồ TN) ■ Các phận cần nối đất: Phần dẫn điện thiết bị bình thường khơng có điện, nhiên điều kiện hư hỏng trở nên dẫn điện ■ Dây bảo vệ: dây dùng để bảo vệ tránh điện giật dùng để nối phần sau: • Các phận cần nối đất • Các phận nối đất tự nhiên • Đầu nối đất • Điện cực nối đất • Điểm nối đất nguồn trung tính nhân tạo Bộ phận nối đất tự nhiên: phần dẫn điện có khả tạo điện thế, thường điện đất không nằm lưới điện Tác dụng nối đất để tản dòng điện cố vào đất để giữ mức điện thấp phần tử thiết bị điện nối đất, đảm bảo an toàn lao động Các loại cố thường xảy như: rò điện cách điện, xảy loại ngắn mạch, chạm đất pha, dòng điện sét Nhằm đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cho thiết bị điện số phận thiết bị điện theo chế độ qui định sẵn, để đảm bảo điều kiện vận hành hệ thống 74 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp Các loại nối đất thường thực hệ thống cọc thép (hoặc đồng) đóng vào đất ngang hệ thống - cọc nối liền chôn đất độ sâu định Mục đích nối đất để đảm bảo an toàn cho người lúc chạm vào phận có mang điện áp Khi cách điện bị hư hỏng phần kim loại thiết bị điện hay máy móc khác thường trước khơng có điện, mang hồn tồn điện áp làm việc Khi chạm vào chúng, người bị tổn thương dòng điện chúng gây nên Nối đất để giảm điện áp đất phận kim loại thiết bị điện đến trị số an toàn người Những phận bình thường khơng mang điện áp cách điện bị chọc thủng nên có điện áp xuất chúng Các hệ thống nối đất: • Sơ đồ TT (trung tính nối đất) • Sơ đồ TN (phần vỏ kim loại nối với dây trung tính) • Sơ đồ IT (Trung tính cách li nối đất qua tổng trở) 5.2.1 Tính tốn hệ thống nối đất bảo vệ 5.2.1.1 Xác định điện trở nối đất theo yêu cầu Bảng 5.3 Yêu cầu điện trở nối đất Đặc điểm mạng điện Rd (Ω) Mạng cao áp với Id > 500A 0.5 Mạng cao áp với Id < 500A Mạng cao áp 𝑅𝑑 = 250 𝐼𝑑 Nối đất chung cho mạng cao áp hạ áp 𝑅𝑑 = 250 𝐼𝑑 Trạm biến áp tiêu thụ có S ≥ 100kVA ≤4 Trạm biến áp tiêu thụ có S < 100kVA ≤ 10 75 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.2.1.2 Điện trở nối đất nhân tạo Nếu tận dụng điện trở nối đất tự nhiên Rtn hệ thống nối đất nhân tạo phải xây dựng với điện trở Rnt là: 𝑅𝑛𝑡 = 𝑅𝑡𝑛 × 𝑅𝑑 𝑅𝑡𝑛 − 𝑅𝑑 5.2.1.3 Chọn cọc xác định điện trở chúng + Điện trở xuất đất: 𝜌 = 𝜌0 × 𝑘𝑖 Trong đó: ρ0 : điện trở xuất đất đo điều kiện chuẩn (Ωcm) ki : hệ số phụ thuộc vào điều kiện đo + Chiều sâu trung bình cọc (cọc chơn sâu đất): ℎ𝑡𝑏 = ℎ + 𝑙 Trong đó: h : Khoảng cách đóng sâu cọc cách mặt đất (cm) l : Chiều dài cọc (cm) + Điện trở nối đất cọc chôn sâu đất: 𝑅𝑐ọ𝑐 = 𝜌 2𝑙 4ℎ𝑡𝑏 + 𝑙 (ln + ln ) 2𝜋𝑙 𝑑 4ℎ𝑡𝑏 − 𝑙 Trong đó: d : đường kính cọc (cm) + Xác định số lượng cọc 𝑛𝑐ọ𝑐 = 𝑅𝑐ọ𝑐 𝑅𝑑 5.2.2 Áp dụng tính tốn hệ nối đất bảo vệ cho nhà máy Dựa vào tiêu chuẩn lựa chọn sơ đồ, theo yêu cầu kỹ thuật, tính liên tục cung cấp điện, điều kiện vận hành, kiểu mạng phụ tải Ta chọn sơ đồ nối TT Chọn cọc nối đất thép bọc đồng dài 2.5m, đường kính d = 20mm, đóng sâu cách mặt đất mét + Điện trở xuất đất: (điều kiện đất sét cứng): 𝜌 = 𝜌0 × 𝑘𝑖 = 10000 × 1.3 = 13000 (𝛺𝑐𝑚) 76 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp + Chiều sâu trung bình cọc: ℎ𝑡𝑏 = ℎ + 𝑙 250 = 100 + = 225 2 + Điện trở nối đất cọc chôn sâu đất: 𝑅𝑐ọ𝑐 = 𝜌 2𝑙 4ℎ𝑡𝑏 + 𝑙 13000 × 250 × 225 + 250 (ln + ln )= (ln ) + ln 2𝜋𝑙 𝑑 4ℎ𝑡𝑏 − 𝑙 2𝜋250 2 × 225 − 250 = 48 (𝛺) Chọn số lượng cọc: 𝑛𝑐ọ𝑐 = 𝑅𝑐ọ𝑐 48 = = 12 𝑅𝑑 Chọn 12 cọc nối đất, số cọc đóng phía sau nhà xưởng theo chu vi: 42 m Khoảng cách trung bình cọc ltb = L/n = 42/12 = 3.5 (m) Các cọc liên kết với băng đồng trần 25x3mm, băng đồng trần đặt rãnh 0.5m sâu 1.10m Việc liên kết cọc đồng, băng đồng cáp đồng kẹp đặc chủng nối đất tuân theo tiêu chuẩn TCVN 4756-86 tiêu chuẩn nối đất an toàn hành Việt Nam Điện trở nối đất ≤ 4Ω tuân theo tiêu chuẩn Hoá chất GEM có tác dụng làm giảm điện trở suất đất, tăng độ liên kết phần kim loại với đất ổn định đất theo mùa, hoá chất dải điện cực tiếp đất dọc theo băng đồng tiếp đất D Hình 5.2 Bố trí nối đất bảo vệ 77 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.3 Thiết kế chống sét 5.3.1 Xác định nhóm cơng trình chống sét Cơng trình xây dựng thuộc nhóm III với lý sau đây: • Nhà máy sản xuất sản phẩm nhựa với tổng sản lượng - 15 nghìn sản phẩm/năm • Nhà máy nhựa HỒNG NAM với máy móc công nghiệp đại 5.3.2 Cơ sở để lập thiết kế • Căn vào số liệu thiết kế sơ cơng trình • Căn vào tài liệu khảo sát địa chất cơng trình • Căn vào tiêu chuẩn chống sét hành sau: - TCXDVN 46: 2007 tiêu chuẩn chống sét cho cơng trình xây dựng Việt Nam - TCVN 4756-86 tiêu chuẩn nối đất an toàn điện hành Việt Nam - Tiêu chuẩn chống sét Australia&Newzeland AS 1768-1991và NZS/AS 1768- - Các tiêu chuẩn chung chống sét lan truyền & chống sét cảm ứng Đức: 1991 VDE 0675, P6, 11.89; VDE 0675, P6/A1, 03.96; DIN VDE 0675, P2, 08.75; VDE 0675, P1, 12.94; DIN VDE 0675, P3, 11.82; DIN VDE50083-1,03.94; DIN VDE 0110, P1-P2, 01.89; DIN VDE 0185, P1-P2, 01.82 v.v - Tiêu chuẩn chống sét USA NFPA780 A.S-N.F Protection Association 1972 - Tiêu chuẩn NFC17 102-1995 Pháp chống sét cho cơng trình xây dựng khu đất rộng ứng dụng công nghệ thu sét chủ động phát xạ sớm (tham khảo) - UNE 21186 tiêu chuẩn chống sét an toàn quốc gia Tây Ban Nha (tham khảo) 5.3.3 Thiết bị thu sét phóng điện sớm STORMASTER Kim thu sét Stormaster ESE LPI hệ thống chống sét trực tiếp an toàn hiệu cho thiết bị bạn Kim thu sét Stormaster ESE LPI thu lượng sét điểm thích hợp Sét truyền xuống đất qua cáp sét Khi sét truyền xuống đất, lượng sét giải phóng cách an tồn mà khơng gây nguy hiểm cho người thiết bị Kim thu sét Stormaster ESE thử nghiệm đầy đủ đạt tiêu chuẩn NFC 17-102 (French National Standard) Pháp Hệ thống chống sét STORMASTER ESE gồm phận chính: • Thiết bị thu sét chủ động phóng điện sớm (E.S.E) có phạm vi bảo vệ rộng 78 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp • Cáp thoát sét cáp đồng bện nhiều sợi có khả cao để dẫn lượng xung sét xuống hệ thống tiếp đất • Hệ thống tiếp đất với trở kháng thấp có khả đạt tiêu chuẩn điện trở tiếp đất thích hợp với hầu hết loại đất đai nước ta Đó biện pháp áp dụng loại cọc thép bọc đồng tiếp đất kết hợp với hỗn hợp hoá chất giảm điện trở suất đất GEM Chất keo hỗn hợp hoá chất dẫn điện tồn bền vững lâu dài không bị nước ngầm trôi rửa nên khiến điện trở tiếp đất ổn định hàng chục năm • Bộ đếm sét dùng để kiểm tra tác dụng đánh giá hiệu hoạt động kim thu sét Bộ đếm sét lắp chân cột đèn chiếu sáng để theo dõi hoạt động hệ thống chống sét mà không cần pin nguồn điện cung cấp Thiết bị kích hoạt có dịng xung sét từ 250A đến 100kA Thiết bị đếm sét tự động thống kê số lần sét đánh có ảnh hưởng khu vực lắp thiết bị chống sét tia tiên đạo đồng thời giúp người quản lý chủ động đánh giá mức độ tầng suất hoạt động dông sét để đưa giải pháp bảo vệ thích hợp 5.3.4 Thiết bị thu sét STORMASTER ESE 50 5.3.4.1 Nguyên tắc hoạt động Đầu thu sét STORMASTER ESE 50 nhận lượng cần thiết khí để tích trữ điện tích bầu hình trụ STORMASTER ESE 50 thu lượng từ vùng điện trường xung quanh thời gian giông bão khoảng từ 10 tới 10.000 v/m Đường dẫn chủ động bắt đầu điện trường xung quanh vượt giá trị cực bảo đảm nguy sét đánh nhỏ Phát tín hiệu điện cao với biên độ, tần số định tạo đường dẫn sét chủ động phía đồng thời làm giảm điện tích xung quanh đầu thu sét tức cho phép giảm thời gian yêu cầu phát đường dẫn sét chủ động phía liên tục Điều khiển giải phóng ion thời điểm: thiết bị ion hoá cho phép ion phát khoảng thời gian ngắn thời điểm thích hợp đặc biệt, vài phần giây trước có phóng điện sét, đảm bảo dẫn sét kịp thời, xác an tồn STORMASTER ESE 50 thiết bị chủ động không sử dụng nguồn điện nào, không gây tiếng động, tác động vịng vài s trước có dịng sét thực đánh xuống có hiệu thời gian lâu dài 79 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.3.4.2 Vùng bảo vệ Bán kính bảo vệ Rp Đầu thu sét tính theo tiêu chuẩn an tồn quốc gia pháp NFC17-102 năm 1995 5.3.4.3 Kết cấu thu sét STORMASTER ESE 50 Bầu kim STORMASTER ESE 50 có đường kính 106mm, cao 344mm, nặng 1.8kg chứa thiết bị phát tia tiên đạo tạo đường dẫn sét chủ động Kết cấu STORMASTER ESE 50 liên kết với ghép nối Inox & chân trụ đỡ cột tiếp sóng chịu hoàn cảnh thời tiết khắc nghiệt cơng trình có bán kính bảo vệ cấp III: RBV = 94m Thiết bị thu sét đặt vị trí cao cơng trình bán kính bảo vệ tính theo cơng thức sau : 𝑅𝑝 = √ℎ(2𝐷 − ℎ) + ∆𝐿(2𝐷 + ∆𝐿) Trong : Rp : Bán kính bảo vệ mặt phẳng ngang tính từ chân đặt STORMASTER ESE 50 H : Chiều cao đầu thu sét STORMASTER ESE 50 bề mặt bảo vệ D : Chiều cao ảo tăng thêm chủ động phát xung theo tiêu chuẩn cấp bảo vệ dựa vào tiêu chuẩn NFC 17-102/1995 Thay vào công thức với: h = 3m D = 60m ΔL= 106 x ΔT (đường dẫn chủ động) ΔT CPT-2 = 50μs STORMASTER ESE 50: 𝑅𝑝 = √ℎ(2𝐷 − ℎ) + ∆𝐿(2𝐷 + ∆𝐿) = √5(2 × 60 − 5) + 106 × 50 × 10−6 (2 × 60 + 106 × 50 × 10−6 ) = 94 (𝑚) 5.3.5 Cáp dẫn sét 02 đường cáp đồng bện dẫn sét đảm bảo khả dẫn sét nhanh chóng an tồn cho cơng trình, cáp sét với diện tích cắt ngang 70mm2 Cách 1.5m có kẹp định vị cáp thoát sét 80 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp 5.3.6 Hệ thống nối đất chống sét Cọc thép bọc đồng tiếp đất, băng đồng liên kết phụ kiện đầu nối bố trí theo hệ thống nối đất gồm nhiều điện cực đặt nhà có tác dụng tản lượng sét xuống đất an tồn nhanh chóng Tính tốn hệ thống nối đất chống sét Chọn cọc nối đất thép bọc đồng dài 2.4m, đường kính d = 16mm, đóng sâu cách mặt đất mét + Điện trở xuất đất: (điều kiện đất sét cứng): 𝜌 = 𝜌0 × 𝑘𝑖 = 10000 × 1.3 = 13000 (𝛺𝑐𝑚) + Chiều sâu trung bình cọc: ℎ𝑡𝑏 = ℎ + 𝑙 240 = 100 + = 220 2 + Điện trở nối đất cọc chôn sâu đất: 𝑅𝑐ọ𝑐 = 𝜌 2𝑙 4ℎ𝑡𝑏 + 𝑙 13000 × 240 × 220 + 240 (ln + ln )= (ln ) + ln 2𝜋𝑙 𝑑 4ℎ𝑡𝑏 − 𝑙 2𝜋240 1.6 × 220 − 240 = 51.6 (𝛺) Chọn số lượng cọc: 𝑛𝑐ọ𝑐 = 𝑅𝑐ọ𝑐 51.6 = = 5.16 𝑅𝑑 10 Chọn cọc nối đất, số cọc đóng phía sau nhà xưởng theo chu vi: 21 m Khoảng cách trung bình cọc ltb = L/n = 21/6 = 3.5 (m) Các cọc liên kết với băng đồng trần 25x3mm, băng đồng trần đặt rãnh 0.5m sâu 1.10m Việc liên kết cọc đồng, băng đồng cáp đồng thoát sét kẹp đặc chủng nối đất tuân theo tiêu chuẩn chống sét TCXDVN 46 : 2007 hành Bộ Xây Dựng có tác dụng tải dịng điện hiệu khả tiếp xúc cọc, băng đồng cáp sét cao đạt độ bền tuổi thọ không cần phải bảo dưỡng định kỳ hệ thống nối đất hệ thống cũ trước Điện trở nối đất chống sét ≤10Ω tuân theo tiêu chuẩn TCXDVN 46 : 2007 Bộ Xây Dựng Hố chất GEM có tác dụng làm giảm điện trở suất đất, tăng độ liên kết phần kim loại với đất ổn định đất theo mùa, hoá chất dải điện cực tiếp đất dọc theo băng đồng tiếp đất Hộp kiểm tra tiếp địa chỗ nối đất dùng để theo dõi kiểm tra định kỳ giá trị điện trở nối đất hàng tháng, hàng quý hàng năm 81 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp Hình 5.3 Bố trí chống sét 5.3.7 Chống sét lan truyền đường điện nguồn Đối với cơng trình dù trang bị hệ thống bảo vệ chống sét đánh thẳng trực tiếp thích hợp, cịn có nguy bị sét đánh lan truyền cảm ứng sau: - Sét lan truyền qua mạng điện Trung-hạ đặt ngầm treo nổi, đường dây tín hiệu đặt ngầm treo nổi, mạng điện thoại, máy tính, chênh lệch điện đất - Cảm ứng tĩnh điện cảm ứng điện từ, từ vùng bị sét đánh gần với công trình bảo vệ - Sét lan truyền qua vỏ che chắn thiết bị điện, điện tử - Khi bật (tắt) hệ thống điện cơng trình làm tăng áp sụt áp gây hư hỏng thiết bị điện, điện tử nhạy cảm Vì chống sét lan truyền đóng vai trị quan trọng hệ thống chống sét nói chung để bảo vệ an toàn cho thiết bị cơng trình Việc tính tốn thiết kế lựa chọn số Hãng đứng đầu Châu Âu, Mỹ : Hãng OBO BETTERMANN - Đức ; Hãng APC - Mỹ… chuyên lĩnh vực chống sét đánh lan 82 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp truyền, cảm ứng sản xuất thiết bị chống sét nêu đảm bảo chất lượng DIN ISO 9001/EN 29001 đáp ứng tiêu chuẩn IEC Châu Âu, VDE - Đức, Mỹ chứng chất lượng sản phẩm phịng thí nghiệm có uy tín giới phù hợp với khí hậu nóng ẩm Việt Nam Các thiết bị cắt sét, cắt lọc sét kết hợp công nghệ bảo vệ sơ cấp Multi Carbon Technology (Spark gap), bảo vệ thứ cấp MOV (Metall Oxide Varistor), bảo vệ đến cấp thiết bị Diode technology thoả mãn tất yêu cầu dự án đặc tính kỹ thuật, chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu bảo trì, bảo hành Việc lựa chọn giải pháp phịng, chống sét lan truyền cách hiệu vấn đề quan trọng cho nhà máy Sét lan truyền theo đường điện nguồn vào máy thiết bị nêu gây phá hỏng mạch điện, biến đổi nguồn, đặc biệt mạch điện tử nhạy cảm mạch vi xử lý Ngoài có mức cách điện thấp nên nhiều vi mạch, chíp điện tử dễ bị hỏng nhiễm sét tĩnh điện (nếu thiết bị không nối đất cách) Giải pháp thiết kế bảo vệ chống sét lan truyền bảo vệ tủ điện đầu nguồn - CấpC 5.3.8 Các chuẩn mực thiết bị chống sét lan truyền Phần chân đế: Được thiết kế theo tiêu chuẩn IEC, DIN VDE, European-Standard ENV Tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001, có kích thước phù hợp nên gắn rail, khơng chiếm diện tích lớn nên lắp bên tủ điện tổng Ngồi cịn phù hợp tiêu chuẩn : Denmark (D); Great British (GB), CH, USA, CANADA (CAN) v.v Phần thiết bị cảm ứng: Được thiết kế thành Unit (đơn vị) rời với hai khớp kim loại để tiếp xúc với phần chân đế, hiển thị tình trạng hoạt động thiết bị đồng thời tháo dễ dàng mà không cần cắt điện để bảo đảm hệ thống cung cấp điện liên tục 5.3.9 Bố trí lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền Đặt 01 thiết bị chống sét nguồn pha, bảo vệ sơ cấp/thứ cấp sau tủ điện tổng Loại: V20-C/4 Hãng OBO - Đức ứng dụng công nghệ MCT (Multi Carbon Technology) & MOV (Metall Oxide Varistor) với công nghệ đa khe hở phóng điện đa tầng spark-gap mắc song song bảo vệ công nghệ MOV Thiết bị cắt lọc sét thông minh pha sơ cấp sử dụng công nghệ ngăn ngừa hiệu xung điện lan truyền đường nguồn, tản lượng sét lan truyền xuống đất, bảo vệ thiết bị không bị phá hoại lượng, biên độ độ biến thiên dòng áp sét lớn điểm nhập 83 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp nguồn vào tủ điện tổng cho cơng trình Khả chống sét lên đến 150KA dạng sóng 8/20μs phần thứ cấp - hiển thị tình trạng hoạt động thiết bị Thiết bị thiết kế với lớp bảo vệ MCT-MOV có khả bảo vệ đa xung, hiệu bảo vệ cao, thiết kế gọn nhẹ dễ thay kiểm tra Bản vẽ thiết kế chống sét xem Phụ lục Sau tính tốn cho tồn phân xưởng, ta có sơ đồ ngun lý cho tủ điện phân xưởng, xem Phụ lục 9, Phụ lục 10, Phụ lục 11 84 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, NXB KHKT, 2017 [2] Schneider Electric Industries SAS, Electrical Installation Guide 2018, 2018 [3] TS Trần Quang Khánh, Giáo trình Cung cấp điện, NXB KHKT, 2013 [4] TS Trần Quang Khánh, Bài tập Cung cấp điện, NXB KHKT, 2005 [5] PGS.TS Đặng Văn Đào Thiết bị hệ thống chiếu sáng, NXB Giáo Dục 85 SV: Nguyễn Đức Trọng Hồ Quang Thiện Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Cung cấp điện ngành quan trọng xã hội loài người, trình phát triển nhanh khoa học kĩ thuật nước ta đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Vì thế, việc thiết kế cung cấp điện vấn đề quan trọng thiếu ngành điện nói chung sinh viên học tập, nghiên cứu lĩnh vực nói riêng Trong năm gần đây, nước ta đạt nhựng 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 tới 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 có khâu thiết kế cung cấp điện quan trọng Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Thiêm, tận tình giúp đỡ thời gian vừa qua Em xin cảm ơn Nhà trường Khoa Công Nghệ Điện tạo điều kiện, cung cấp sở vật chất tài liệu để em hoàn thành đề tài Trong q trình thực tập, chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót thiếu kinh nghiệm, nên kính xin thầy nhận xét, góp ý để chúng em hồn thiện, bổ sung thêm kiến thức thân Chúng em xin chân thành cảm ơn 86 ... CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM NHỰA VÀ KHN MẪU CÁC LOẠI HỒNG NAM Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) Bản vẽ Autocad mặt nhà máy mặt lắp đặt dây chuyền máy Thiết kế cung cấp điện. .. tủ điện cấp điện cho thiết bị dây đơn lõi, vỏ bọc PVC, thang cáp + Cho tủ điện TĐ.NĐH cáp đa lõi vỏ bọc PVC, ống chôn đất Từ tủ điện cấp điện cho thiết bị dây đơn lõi, vỏ bọc PVC, trần + Cho. .. vụ nhận điện từ trạm điện phân xưởng (TĐPX) máy phát điện dự phòng (trong trường hợp điện) phân phối cho nhóm hệ thống busway • busway cấp điện từ TĐPX TPP • busway cấp điện từ máy phát điện dự