THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU NHÀ Ở TẦNG THU NHẬP THẤP PRUKSA – AN ĐỒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU NHÀ Ở TẦNG THU NHẬP THẤP PRUKSA – AN ĐỒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU NHÀ Ở TẦNG THU NHẬP THẤP PRUKSA – AN ĐỒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Thành Phúc Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đồn Phong HẢI PHỊNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Thành Phúc – MSV : 1412102015 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho khu nhà tầng thu nhập thấp Pruksa – An Đồng NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính toán vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Nguyễn Đoàn Phong Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phịng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Nguyễn Thành Phúc Th.S Nguyễn Đồn Phong Hải Phịng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU VỀ TẬP ĐOÀN HOÀNG HUY GROUP- YÊU CẦU CHO KHU NHÀ Ở THU NHẬP THẤP PRUKSA–AN ĐỒNG 1.1 Giới thiệu tập đoàn hoàng huy group 1.2 Đặc điểm cho khu nhà thu nhập thấp 1.3 Yêu cầu cung cấp điện cho khu nhà thu nhập thấp CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT TÍNH TỐN PHỤ TẢI CHO KHU CHUNG CƯ 2.1 Các phương pháp tính toán cung cấp điện 2.1.2 Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị sản xuất 2.1.3 Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm 2.1.4 Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại kmax cơng suất trung bình Ptb (cịn gọi phương pháp số thiết bị hiệu nhq) 2.1.5 Phương pháp tính toán chiếu sáng 2.2 Xác định cơng suất tính tốn cho hộ 11 2.3 Xác định cơng suất phụ tải tính tốn tầng 18 2.3.1 Công suất phụ tải tính tốn 18 hộ 18 2.3.2Công suất phụ tải tính tốn chiếu sáng hành lang 24 2.4 Cơng suất phụ tải tịa nhà chung cu pruska –an dương 24 Chương 3:CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU NHÀ Ở TẦNG THU NHẬP THẤP PRUSKA-AN DƯƠNG 26 3.1 Các phương án cung cấp điện 26 3.2 Lựa chọn phương án cấp điện cho khu nhà 28 3.3 Lựa chọn dây dẫn 29 3.3.1 Phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn 29 3.3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn 32 3.4 Chọn máy biến áp 41 3.5 Chọn cb (aptomat) 42 3.5.1 Tổng trở mạng điện 42 3.5.2 Lựa chọn CB 44 Chương :CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHỐNG SÉT CHO KHU NHÀ Ở PRUSKA-AN DƯƠNG 50 4.1 Lý thuyết 50 4.1.1 Vùng bảo vệ ESE 52 4.1.2 Bán kính bảo vệ ESE (đáy R P) 53 4.1.3 Vùng thể tích hấp thu ESE 54 4.1.4 Khảo sát tồn tại phạm vi bảo vệ ESE 55 4.1.5 Một số nét thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo Prevectron 56 4.2 Tính toán 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 LỜI MỞ ĐẦU 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 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 Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức học trường vào việc thiết kế cụ thể Nay em giao đề tài “Thiết kế cung cấp điện cho khu nhà tầng thu nhập thấp Pruksa – An Đồng”do Thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Đoàn Phong hướng dẫn Đồ án gồm nội dung sau:  Chương I:Giới thiệu tập đoàn Hoàng Huy Group- yêu cầu cho khu nhà thu nhập thấp Pruksa–An Đồng  Chương II: Xác định cơng suất tính tốn phụ tải cho khu chung cư  Chương III:Chọn phương án cung cấp điện cho khu nhà tầng thu nhập thấp Pruska-An Dương Lựa chọn CB32: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 32(A) IcdmCB ≥ 5,73(kA) CB32 có dòng điện phụ tải chạy qua I=32(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 40(A) IcdmCB = 7,5 (kA) Lựa chọn CB33: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 16(A) IcdmCB ≥ 5,73(kA) CB33 có dịng điện phụ tải chạy qua I=16(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 20(A) IcdmCB = 7,5 (kA) Lựa chọn CB34: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 68,2(A) IcdmCB ≥ 5,73(kA) CB34 có dịng điện phụ tải chạy qua I=68,2(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 75(A) IcdmCB = 10 (kA) 47 Lựa chọn CB4: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 57(A) IcdmCB ≥ 4(kA) CB4 có dòng điện phụ tải chạy qua I=57(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 60(A) IcdmCB = 7,5 (kA) Lựa chọn CB41: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 17(A) IcdmCB ≥ 4(kA) CB41 có dịng điện phụ tải chạy qua I=17(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 20(A) IcdmCB = 7,5 (kA) Lựa chọn CB42: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 20(A) IcdmCB ≥ 4(kA) CB42 có dịng điện phụ tải chạy qua I=20(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 30(A) IcdmCB = 7,5 (kA) 48 Lựa chọn CB43: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 19(A) IcdmCB ≥ 4(kA) CB43 có dòng điện phụ tải chạy qua I=19(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 20(A) IcdmCB = 7,5 (kA) Lựa chọn CB5: Điều kiện chọn: UdmCB ≥ 380(V) IdmCB ≥ 15(A) IcdmCB ≥ 1,35(kA) CB5 có dịng điện phụ tải chạy qua I=15(A) nên ta chọn CB loại 100AF kiểu ABH103a LG chế tạo với thông số sau: UdmCB = 600(V) IdmCB = 20(A) IcdmCB = 7,5 (kA) 49 Chương :CHỌN PHƯƠNG PHÁP CHỐNG SÉT CHO KHU NHÀ Ở PRUSKA-AN DƯƠNG Phương pháp đại (sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm ESE) 4.1 Lý thuyết Nguyên lý hoạt động: ESE hoạt động dựa nguyên lý làm thay đổi trường điện từ chung quanh cấu trúc cần bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện (piezoeleetric) Cấu trúc đặc biệt ESE tạo gia tăng cường độ điện trường tại chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả phát xạ ion, nhờ tạo điều kiện lí tưởng cho việc phát triển phóng điện sét Cấu tạo ESE: + Đầu thu: có hệ thống thơng gió nhằm tạo dịng lưu chuyển khơng khí đỉnh thân ESE Đầu thu làm nhiệm vụ bảo vệ thân kim + Thân kim: làm đồng xử lí inox, phía có nhiều đầu nhọn làm nhiệm vụ phát xạ ion Các đầu làm thép không rỉ luồn ống cách điện nối tới điện cực kích thích Thân kim ln nối với điện cực nối đất chống sét + Bộ kích thích áp điện: làm ceramic áp điện (piezoelectric ceramic) đặt phía thân kim, ngăn cách điện, nối với đỉnh nhọn phát xạ ion nêu cáp cách điện cao áp * Vật liệu piezoelectric: cấu trúc tinh thể, lưỡng cực điện làm tăng áp lực theo hướng định trước cách tạo cho chúng trường phân cực ban đầu có mật độ cao Vật liệu sử dụng zircotitanate chì, cứng, đầu kim phủ lớp mỏng điện cực nickel Các vật liệu chế tạo thành nhiều đoạn nối tiếp, với đặt tính áp điện chúng, ceramic tạo điện áp cao, lên đến 2025 kV nhiều đoạn nối tiếp Mức điện áp cao đảm bảo đủ điều kiện để tạo ion mong muốn * Sự kích thích áp điện: xuất đám mây giơng mang điện tích, điện trường khí trạng thái tĩnh, kết hợp với tượng cộng hưởng xảy thân kim ESE, áp lực tạo trước, kích sinh 50 áp lực biến đổi ngược Kết tại đầu nhọn, Phát xạ ion tạo điện cao, tại sinh lượng lớn ion (7,65.1010 mức điện áp 2,56,5 kV) Những ion ion hóa dịng khí xung quanh phía đầu thu nhờ hệ thống lưu chuyển khơng khí gắn đầu thu Điều giúp làm giảm điện áp ngưỡng phóng điện đồng thời làm gia tăng vận tốc phóng điện * Điểm thu sớm nhất: khả gia tăng kích thích trường tĩnh điện thấp (khả phát xạ sớm) tăng cường khả thu kim thu sét Nhờ trở thành điểm thu sớm so với điểm khác tòa nhà cần bảo vệ Các kim thu sét hoạt động với dịng sét có cường độ thấp (25 kA ứng với khoảng kích hoạt D nhỏ D = 10.I2/3 với I cường độ dịng sét tính kA) * Vùng bảo vệ: vùng bảo vệ ESE hình nón có đỉnh đầu kim thu sét bán kính bảo vệ Rp = f (khoảng cách kích hoạt sớm trung bình (m) kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D (m) tùy theo mức độ bảo vệ) Hiện nay, trường hợp giảm độ tin cậy kim thu sét Franklin giải thích rõ ràng nhờ vào lý thuyết mơ hình điện hình học Thời gian gần đây, xuất loại đầu thu sét phát xạ sớm (ESE – The Early Streamer Emisson) – mà thực tế vận hành cho thấy khắc phục phần lớn nhược điểm kim thu sét Franklin – lại chưa có cách giải thích hợp lý phạm vi bảo vệ điều kiện tồn tại phạm vi bảo vệ Ứng dụng lý thuyết mơ hình điện hình học để giải vấn đề nội dung phần trình bày Nội dung mơ hình điện hình học q trình phóng điện sét: “khi tiên đạo sét bắt đầu định hướng tới cơng trình mặt đất xảy q trình phóng điện trực tiếp khoảng cách phóng điện từ đạo tới đỉnh cơng trình” Q trình giống với phóng điện khoảng cách dài phịng thí nghiệm Phương pháp đưa khảo sát có nội dung sau: “cho đạo sét nằm tại điểm mà xuất đó, khả phóng điện vào đỉnh cột thu lôi mặt đất lớn – vớí khoảng cách 51 chúng giá trị khoảng cách phóng điện – để từ nhận vùng bảo vệ kim thu sét” Ta có quan hệ biểu diễn công thức thực nghiệm sau: I = 25.Q0,7 (2.5) D = 6,72.I0,8 (2.6) Trong đó: I (kA) – biên độ dòng điện sét Q (C) – điện tích lớp mây giơng tích điện D (m) – khoảng cách phóng điện Như vậy, tiên đạo sét từ mây giơng tích điện phát triển xuống cịn cách bề mặt mặt đất cao trình bề mặt mặt đất khoảng cách khoảng cách phóng điện phóng điện diễn Nếu ta giả thiết đạo sét tâm hình cầu có bán kính khoảng cách phóng điện gần điểm nằm hình cầu có khả “bị sét đánh” Tại nơi thực tế diễn phóng điện điểm tiếp xúc hình cầu phận liên kết điện tích (trái dấu) với mặt đất 4.1.1 Vùng bảo vệ ESE Khác với kim Franklin, đầu thu ESE có khả phát tia tiên đạo chủ động đón bắt tiên đạo xuất phát từ đám mây giơng tích điện hình thành dịng sét Độ dài tia tiên đạo phát từ đầu thu gọi độ lợi khoảng cách, kí hỉệu (m) Do đó, tiên đạo sét phóng điện vào đỉnh cột thu sét với khoảng cách (+ D) tính đến đỉnh thu sét, thay khoảng cách D kim Franklin Trên hình 2-10, tiên đạo sét xuất đoạn EF GH, q trình phóng điện hướng trực tiếp xuống mặt đất; xuất cung FG, tiên đạo sét hướng đến đỉnh thu sét Trên lý thuyết, tia tiên đạo phóng từ đỉnh đầu thu theo hướng để đón bắt tiên đạo sét Do vậy, để tìm vùng bảo vệ đầu thu phát xạ sớm, mơ hình khả phóng tiên đạo ESE hình cầu có bán kính với độ lợi khoảng cách gắn vào đỉnh cột thu sét Tiến hành khảo sát chúng khơng gian có “quả cầu” bán kính D khác – có tâm tượng trưng cho đạo sét – xuất ngẫu nhiên vị 52 trí Nếu cho cầu bán kính D tiếp xúc với mặt đất hình cầu bán kính nói trên, ta thu vùng bảo vệ ESE Cho cột thu sét trang bị đầu thu (ESE) có chiều cao tổng h Trong khơng gian, hình cầu tưởng tượng có tâm gắn đỉnh thu sét, bán kính tượng trưng cho độ dài tia tiên đạo đầu thu phát Điểm mà tiên đạo sét xuất hiện, có xác suất phóng điện xuống mặt đất đến đỉnh thu sét điểm F (hoặc G) hình 2-10 Đó điểm gần với mặt đất cột thu sét mà tiên đạo sét tiến đến trước có phóng điện xảy Vùng bảo vệ thu sét trường hợp hình trịn xoay mà đường sinh bao gồm phần – xem hình 2-11 Minh họa vùng bảo vệ ESE trình bày hình (hình 2-12, 2-13, 2-14) tương ứng cho trường hợp D = h, D < h, D > h 4.1.2 Bán kính bảo vệ ESE (đáy RP) Khảo sát mơ hình vùng bảo vệ mặt phẳng Oxy Chọn gốc toạ độ trùng với chân cột thu sét, trục hồnh trùng với mặt đất, cịn trục tung trùng với thân cột Đầu tiên, ta cần tính bán kính bảo vệ đáy RP ESE có độ cao tổng h, xét hệ trục toạ độ nói Nhận thấy tổng quát có trường hợp sau: * Trường hợp D = h: quan sát hình 2-12, dễ dàng suy ra: * Trường hợp D h: + Khi D > h: quan sát hình 2-14, quan hệ tam giác vuông ABC cho ta: với: AB = (D + ); BC = (D – h); AC = RP + Khi D < h: quan sát hình 2-13, quan hệ tam giác vuông ABC cho ta: với: AB = (D + ); BC = (D – h); AC = RP Dễ thấy, phương trình (2.8) (2.9) nhau; đó, D h bán kính bảo vệ đáy RP tính sau: Suy cơng thức tổng quát cho trường hợp: Trong đó: h – chiều cao tính từ mặt đất đến đỉnh cột thu sét D – khoảng cách phóng điện, phụ thuộc điện tích mây giơng cực tính sét – độ lợi khoảng cách 53 \4.1.3 Vùng thể tích hấp thu ESE Vùng thể tích hấp thu kim thu sét hiểu vùng không gian mà tiên đạo sét phát triển từ mây giông xuống “xâm nhập” vào, khả “đón bắt” kim thu sét lớn Tổng quát, vùng thể tích hấp thu ESE miền không gian giới hạn paraboloit bán cầu có bán kính tổng khoảng cách phóng điện độ lợi khoảng cách (D + ) Nếu xét hệ trục Oxy, miền thể tích hấp thu phần diện tích giới hạn parabol cung trịn có bán kính (D + ) Vấn đề quan tâm ta cần thiết lập dạng phương trình đường parabol; để từ đó, vùng thể tích hấp thu hình thành ta suy điều kiện tồn tại phạm vi bảo vệ ESE Như ta biết, với đặc trưng phát tia tiên đạo đón bắt dịng sét, với độ dài độ lợi khoảng cách – trình mơ hình đường trịn có tâm đỉnh kim thu sét, bán kính đường đồng khả xem tập hợp điểm cách đường trịn nói (hoặc thân cột) mặt đất – biểu diễn trục Ox – khoảng cách với giá trị khoảng cách phóng điện (D) Với hệ trục Oxy hình 2-15, đường trịn tâm O(0,h) bán kính có phương trình viết sau đây: x2 + (y – h)2 = Trục Ox có phương trình: (C’) (d’) y=0 Đường trịn (C’’) có tâm O’(x0,y0), bán kính D thay đổi có phương trình viết sau: (x – x0)2 + (y – y0)2 = D2 Từ điều kiện nêu, nhận thấy rằng: + (C’’) tiếp xúc với (C’): OO’ = + D + (C’’) tiếp xúc với Ox: d(O’,(d’)) = D hay y0 = D Từ (2.15) D = y0 vào (2.14), ta được: Từ (2.14), ta thấy: tập hợp tâm O’(x0,y0) thuộc parabol có đỉnh S(O,(h - )/2), tiêu điểm F(0,h), đường chuẩn y = Đó đường đồng khả phần đường bao thể tích hấp thu 54 Các hình sau minh hoạ vùng thể tích hấp thu đầu thu (ESE), tương ứng với trường hợp h > (hình 2-17), h = (hình 2-17) h < (hình 2-18) Trường hợp h > (hình 2-17), đường đồng khả cịn bao gồm phần đường thẳng y = x y = -x (khảo sát hệ trục Oxy hình 2-15) 4.1.4 Khảo sát tồn phạm vi bảo vệ ESE Phạm vi bảo vệ kim thu sét trường hợp cụ thể - ứng với khoảng cách phóng điện xác định – vùng thể tích hấp thu, có cho khoảng cách phóng điện thay đổi tiến hành khảo sát Từ hình 2-19, nhận thấy rằng: hình trịn bán kính Dmin tiếp xúc với (C’) (d’) có tâm thuộc cột thu lôi Giá trị Dmin trường hợp xác định sau: Thật ra, giá trị Dmin thu khảo sát tầm “đón bắt” tiên đạo sét đỉnh kim Vấn đề đặt thân cột có khả bị tiên đạo sét phóng điện vào đỉnh kim khơng cịn tác dụng bảo vệ – trường hợp h > Quan sát lại hình 2-16, ta thấy khoảng cách phóng điện cần nhỏ giá trị tung độ giao điểm (P) biểu diễn phương trình (2.14) đường thẳng y = x sét đánh vào thân cột Lúc này, cột thu lơi có trang bị ESE trở thành cột thu lơi Franklin t có độ cao lớn với bán kính bảo vệ đáy Nhận thấy, khoảng cách phóng điện có giá trị – tung độ giao điểm (P): y = x2/[2(h + )] + (h + )/2 (d): y = x Do đó, giá trị khoảng cách phóng điện nhỏ Dmin chọn theo (2.16) Giá trị có h > Khi h < , khơng có trường hợp sét đánh vào cột thu lơi Như vậy, với khoảng cách phóng điện D0< Dmin xác định theo (2.16) – trường hợp h > – hình trịn (C’’) bán kính D0 không tiếp xúc với (C’) (d’) Có thể giả sử vị trí đó, hình trịn (C’’) hồn tồn tiếp xúc với (d’) với đường thẳng có phương trình x = – thân cột – mà chưa tiếp xúc với (C’) Trên thực tế, với phát triển tự nhiên kênh tiên đạo, sét đánh trực tiếp xuống cơng trình phía vào thân cột: điều có nghĩa tác dụng bảo vệ đỉnh kim thu sét khơng cịn hiệu 55 Nếu khoảng cách phóng điện nhỏ Dmin (ứng với trường hợp h > ), tác dụng bảo vệ cơng trình cột thu sét có trang bị ESE với độ cao thực h trở thành vô nghĩa Trong khảo sát trên, xem khoảng cách phóng điện D không phụ thuộc vào độ cao thu sét h Biểu thức (2.8) biểu thức thực nghiệm thập niên 60 Những năm gần đây, có cơng trình thực nghiệm xác hơn, chẳng hạn mơ hình Eriksson đề nghị: D = 0,67h0,6I0,74, theo mơ hình IEEE tính khoảng cách phóng điện tiên đạo sét đến mặt đất đề nghị công thức: D = 0,9.8I0,65, khoảng cách để có phóng điện cao trình mặt đất là: D = 8I0,65 Điều có nghĩa khoảng cách phóng điện thay đổi, ứng với vị trí tiên đạo sét cao độ cột thu lơi với mặt đất Như vậy, có vài thay đổi nhỏ biểu thức tính bán kính bảo vệ (RP, rx) khơng thay đổi dạng phạm vi bảo vệ Do vậy, kết đề xuất chấp nhận 4.1.5 Một số nét thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo Prevectron Thiết bị chống sét Prevectron loại điện cực phát tiên đạo sớm công ty Indelec – Cenes (Pháp) nghiên cứu, thiết kế chế tạo cải tiến từ sản phẩm Prevectron trước Do có vùng bảo vệ độ tin cậy cao Thiết bị chống sét Prevectron thử nghiệm thực tế đạt tiêu chuẩn Pháp NFC 17 – 102 * Cấu tạo điện cực phát xạ sớm loại Prevectron bao gồm: + Kim thu sét trung tâm đồng điện phân thép khơng gỉ Kim có tác dụng tạo đường dẫn dòng sét liên tục từ tiên đạo sét xuống đất theo dây dẫn sét Kim gắn trụ đỡ cao tối thiểu m + Hộp bảo vệ đồng thép không gỉ Hộp gắn vào kim thu sét trung tâm, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên + Thiết bị tạo ion, giải phóng ion tạo tia tiên đạo ngược: thiết bị có tính đặc biệt đầu thu Prevectron Nhờ thiết bị mà đầu thu sét Prevectron tạo vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàn cao + Hệ thống điện cực phía có tác dụng thu lượng điện trường quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động + Hệ thống điện cực phía có tác dụng phát tia tiên đạo 56 * Nguyên tắc hoạt động đầu thu sét Prevectron 2: Trong trường hợp giông bão xảy ra, điện trường khí gia tăng nhanh chóng (khoảng vài nghìn vơn/met), đầu thu sét Prevectron thu lượng điện trường khí hệ thống điện cực phía Năng lượng tích trữ thiết bị ion hóa Trước xảy tượng phóng dịng điện sét (mà ta thường gọi “sét đánh”), có gia tăng nhanh chóng đột ngột điện trường khí quyển, ảnh hưởng tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng lượng tích lũy dạng ion, tạo đường dẫn tiên đạo phía – chủ động dẫn sét * Q trình ion hóa đặc trưng tính chất sau: + Điều khiển giải phóng ion thời điểm Thiết bị ion hóa cho phép ion phát khoảng thời gian ngắn tại thời điểm thích hợp đặc biệt, vài phần giây trước có phóng điện sét Do đảm bảo dẫn sét kịp thời, xác an tồn + Sự hình thành hiệu ứng quầng sáng điện Corona Sự xuất số lượng lớn electron tiên đạo với gia tăng điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng quầng sáng điện Corona + Sự chuẩn bị trước đường dẫn sét phía Đầu thu sét Prevectron phát đường dẫn sét chủ động phía nhanh điểm nhọn gần đó, đảm bảo dẫn sét chủ động xác Trong phịng thí nghiệm, đặc điểm đặc trưng đại lượng – độ lợi thời gian phát đường dẫn sét phía đầu thu sét Prevectron kim loại thu sét thông thường khác * Các loại đầu thu sét: Dựa theo đặc điểm số lượng điện cực phía (hoặc phía dưới) thời gian phát tiên đạo sớm (T) mà Prevectron có năm loại đầu thu, ký hiệu sau: TS 2.25; TS 3.40; S 3.40; S 4.50 S 6.60 Ví dụ: + S 3.40 loại điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron 2, có điện cực phía (2 điện cực phía dưới) có thời gian phát xạ sớm 40 57 + S 6.60 loại điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron 2, có điện cực phía (6 điện cực phía dưới) có thời gian phát xạ sớm 60 Mỗi loại tùy thuộc vào chất liệu kim thu sét chia làm nhóm: + Loại cấu tạo đồng: kim thu sét trung tâm điện cực chế tạo đồng, đảm bảo thu dẫn sét tốt + Loại cấu tạo thép không gỉ: kim thu sét, điện cực hộp bảo vệ làm thép khơng gỉ Loại đầu thu sét thích hợp với mơi trường ăn mịn nơi có nhiều bụi bẩn Bảng 2: Số liệu thực nghiệm Rp đầu thu Prevectron h (m) 10 15 20 45 60 Mức bảo vệ cao (D = 20 m) S 6.60 31 47 63 79 79 79 79 79 80 80 S 4.50 27 41 55 68 69 69 69 69 70 70 S 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60 TS 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60 TS 2.25 17 25 34 42 43 43 43 44 45 45 Mức bảo vệ trung bình (D = 45 m) S 6.60 39 58 78 97 97 98 99 101 102 105 S 4.50 34 52 69 86 87 87 88 90 92 95 S 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS 2.25 23 34 46 57 58 59 61 63 65 70 Mức bảo vệ chuẩn (D = 60 m) S 6.60 43 64 85 107 107 108 109 113 119 120 S 4.50 38 57 76 95 96 97 98 102 109 110 S 3.40 33 67 84 84 85 87 92 99 100 TS 3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100 TS 2.25 26 39 52 65 66 67 69 75 84 58 85 * Các ưu điểm đầu thu sét Prevectron 2: + Bán kính bảo vệ rộng + Khả bảo vệ cơng trình mức cao + Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì + Nối đất đơn giản tin cậy + Hoạt động tin cậy, an tồn, kiểm tra thử nghiệm phịng thí nghiệm cao áp Trung tâm nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp kiểm tra điều kiện sét thực tế Hội đồng lượng nguyên tử Pháp * Tính tốn vùng bảo vệ: Vùng bảo vệ điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron xác định qua bán kính bảo vệ Rp theo cơng thức sau: Trong đó: D (m) – khoảng cách phóng điện, xác định theo mức bảo vệ lựa chọn (cao, trung bình, chuẩn); H (m) – độ cao thực điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron đối tượng bảo vệ; với + – độ lợi thời gian phát xạ sớm loại Prevectron lựa chọn; + V = 106 (m/s) – tốc độ tiên đạo ngược 4.2 Tính tốn Theo tiêu chuẩn xây dựng – TCXD 46: 1984 “Chống sét cho cơng trình xây dựng: tiêu chuẩn thiết kế – thi công” – Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 2003, tịa nhà Bộ mơn Kỹ Thuật Điện u cầu chống sét cấp III Đối với cơng trình cấp III cần phải đặt thiết bị chống sét cơng trình, phép đặt thiết bị chống sét độc lập với cơng trình trường hợp đặc biệt có lợi kỹ thuật kinh tế Tham khảo bảng số liệu thông số bảo vệ đầu thu: Ionostar, Saint – Elmo, Dynasphere, Prevectron 2, Pulsar, Satelit+, ta thấy đầu thu Prevectron 59 có bán kính bảo vệ đáy lớn có nhiều ưu điểm so với đầu thu khác nên ta chọn sử dụng đầu thu Thiết kế đặt kim thu sét tại góc cơng trình (khoảng tịa nhà Bộ mơn Kỹ Thuật Điện) nên ta chọn bán kính cần bảo vệ Rp = 36,33 m Do chiều cao cơng trình cần bảo vệ bé mức độ cần bảo vệ (cấp III) nên ta chọn đầu thu Prevectron loại TS 2.25 Tra bảng 2, ta tìm chiều cao cần thiết kim thu sét m Vậy kim thu sét tạo tia tiên đạo Prevectron loại TS 2.25 với chiều cao m bảo vệ hồn tồn cơng trình xây dựng: Bộ môn Kỹ Thuật Điện 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngô Hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500KA,Nhà xuấn khoa học kỹ thuật Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền,Nguyễn Bội Khuê (2001), Cung cấp điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (tái 2007), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp nhà cao tầng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Quang Khánh (tải 2008), Bài tập cung cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Vân (2017), Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM 6.http://doc.edu.vn 7.http://tailieu.hpu.edu.vn 61