Đồ Án Cung Cấp Điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ  ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO TỒ NHÀ THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM Giáo Viên Hướng Dẫn : TS Nguyễn Tiễn Dũng Sinh viên thực Phạm Công Bằng(NT) : Phạm Trung Anh Tơ Vĩnh Anh Trần Hữu Tuấn Anh Hồng Đức Anh Lớp : K58 CNKT Điện – điện tử NGHỆ AN, 2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Yêu cầu, đặc điếm hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà 1.1.1 Yêu cầu 1.1.2.Đặc điểm 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.2.1 Giới thiệu chung .7 1.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị bảo vệ hệ thống điện trường học 1.4 Lựa chọn công suất thiết bị điện hệ thống điện trường học 1.4.1 Điều hòa 1.4.2 Quạt trần .10 1.5 Giới thiệu chung cơng trình phương án thiết kế 10 1.5.1 Giới thiệu cơng trình .10 1.5.2 Phương án thiết kế điện 12 1.5.3 Bản vẽ Trung Tâm Thực Hành Thí Nghiệm 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 18 2.1 Phương pháp tính tốn chiếu sáng 18 2.2 Tính tốn chiếu sáng 22 Tầng 23 Tầng 38 Tầng 51 Tầng 62 Tầng 73 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 73 3.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn .73 3.1.1 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu 73 3.1.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất 74 3.1.3 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị thành phẩm 74 3.1.4 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại 74 3.1.5 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số hình dạng 77 3.1.6 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình độ lệch trung bình bình phương 77 3.1.7 Phương pháp xác định phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị 78 3.1.8 Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt, hệ số sử dụng hệ số đồng thời 78 3.2 Tính tốn phụ tải 78 3.2.1 Phương pháp tính tốn phụ tải ổ cắm 78 3.2.2 Phương pháp tính tốn phụ tải quạt trần .79 3.2.3 Tính tốn phụ tải 80 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN PHẦN TỬ CUNG CẤP ĐIỆN 104 4.1 CB tổng nhà .104 4.2 Thanh hạ áp đặt tủ tổng 104 4.3 Chọn CB cho tủ điện tầng .104 4.3.1 Chọn MCB từ đến tủ điện tầng 104 4.3.2 Chọn MCB từ đến tủ điện tầng 104 4.3.3 Chọn MCB từ đến tủ điện tầng 105 4.3.4 Chọn MCB từ đến tủ điện tầng 105 4.3.5 Chọn MCB từ đến tủ điện tầng 105 4.4 Chọn dây dẫn cho nhà .106 4.4.1 Từ nguồn vào tủ điện 106 4.4.2 Từ đến tủ điện tầng 106 4.4.3 Từ đến tủ điện tầng 107 4.4.4 Từ đến tủ điện tầng 107 4.4.5 Từ đến tủ điện tầng 107 4.4.6 Từ đến tủ điện tầng 108 CHƯƠNG 5: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT 109 5.1 Thiết kế hệ thống thu sét .109 5.1.1 Giới thiệu chung hệ thống thu sét 109 5.1.2 Phương pháp tính toán hệ thống thu sét 109 5.1.3.Tính tốn phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét cho tòa nhà .110 5.2 Thiết kế bảo vệ nối đất 112 5.2.1 Các kiểu nối đất 112 5.2.2 Phương pháp xác định điện trở đất 112 KẾT LUẬN CHUNG 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 LỜI NÓI ĐẦU Cung cấp điện ngành quan trọng xã hội lồi người, q 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 khơng thể 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 quang trọng Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức học trường vào việc thiết kế cụ thể Nay em giao đề tài “Thiết Kế Hệ Thống Cung Cấp Điện Toà Nhà Trung Tâm Thực Hành Thí Nghiệm” TS Nguyễn Tiến Dũng hướng dẫn Đề tài gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống cung cấp điện Chương 2: Thiết kế chiếu sáng Chương 3: Xác định phụ tải tính tốn Chương 4: Lựa chọn phần tử cung cấp điện Chương 5: chống sét nối đất Trong thời gian làm đồ án cố gắng nỗ lực thân, với huớng dẫn tận tình TS Nguyễn Tiến Dũng em hoàn thành đồ án Trong trình thiết kế, kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận nhận xét thầy để đồ án hoàn thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Yêu cầu, đặc điếm hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà 1.1.1 Yêu cầu Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho trường học bao gồm chiếu sáng thiết bị điện trường học khác phải thoả mãn yêu cầu sau: - An toàn điện, bảo vệ mạch điện kịp thời tránh gây hoả hoạn - Dễ sử dụng điều khiển kiểm soát, dễ sửa chữa - Đạt yêu cầu kỹ thuật mỹ thuật - Việc đảm bảo độ tin cậy cấp điện khơng u cầu cao thuộc hộ tiêu thụ loại phải đảm bảo chất lượng điện tức độ lệch dao động điện áp bé nằm phạm vi cho phép Với mạng chiếu sáng độ lệch điện áp cho phép ± 2.5% - Ngoài thiết kế cung cấp điện cho hệ thống điện trường học cần phải tính đến đường dây trục nên tính dư thừa đề phịng phụ tải tăng sau - Đảm bảo độ an toàn điện khí cụ điện đóng cắt bảo vệ aptomat, công tắc 1.1.2.Đặc điểm - Hệ thống cung cấp điện cho trường học thuộc loại cung cấp điện cho hộ tiêu thụ loại hộ cho phép với mức độ tin cậy điện thấp, cho phép điện thời gian sửa chữa, thay thiết bị cố thường không cho phép ngày đêm bao gồm khu nhà ở, nhà kho, trường học - Mạng điện cho trường học mạng pha nhận điện từ mạng phân phối pha điện áp thấp để cung cấp cho thiết bị, đồ dùng điện chiếu sáng - Mạng điện cho trường học thường có trị số điện áp pha định mức 380/220 220/127 Tuy nhiên tổn thất điện áp đường dây tải nên cuối nguồn điện áp bị giảm so với điện áp định mức Để bù lại giảm áp hộ tiêu thụ thường dùng máy biến áp điều chỉnh để nâng điện áp đạt trị số định mức - Mạng điện cho trường học gồm mạch mạch nhánh Mạch giữ vai trị mạch cung cấp cịn mạch nhánh rẻ từ đường dây mắc song song để điều khiển độc lập mạch phân phối điện tới đồ dùng điện - Với hệ thống cung cấp điện cho trường học chiếu sáng cấp chung với mạng điện cấp cho phụ tải khác - Mạng điện cho trường học cần có thiết bị đo lường điều khiển, bảo vệ công tơ điện, aptomat, công tắc - Mạng điện cho trường học thường có phương thức phân phối điện sau: + Sơ đồ phân nhánh + Sơ đồ hình tia Sơ đồ phân nhánh Đặc điểm Mỗi dãy nhà trường học có đường dây vào dãy nhà lắp Aptomat có dịng điện điện áp định mức phù hợp với cấp điện áp dòng điện sử dụng dãy nhà Đường dây suốt qua khu vực cần cấp điện đến điểm rẽ nhánh Những thiết bị điện có cơng suất cao đường dây riêng biệt nhánh có khí cụ điện bảo vệ Ưu, nhược điểm + Phương thức đơn giản thi công, sử dụng dây thiết bị bảo vệ phí kinh tế thấp + Mạng điện dễ kiểm tra sửa chữa + Tuy nhiên phân tán nhiều bảng điện nhánh nên ảnh hưởng đến yêu cầu mỹ thuật toàn hệ thống điện Sơ đồ hình tia Đặc điểm Đường điện sau cơng tơ aptomat phân thành nhiều nhánh khác nhánh dẫn đến tầng phòng học dãy nhà Trên đường dây nhánh phải đặt Aptomat riêng cho nhánh phù hợp với dòng điện chạy qua Ưu, nhược điểm + B ảo vệ nhanh có chọn lọc có cổ chập mạch tải tránh gây hoả hoạn + Sử dụng thuận tiện, dễ dàng kiểm tra, an toàn điện đạt yêu cầu mỹ thuật + Tuy nhiên phương thức dây phải sử dụng nhiều dây khí cụ điện phí kinh tế cao 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 1.2.1 Giới thiệu chung Phụ tải tính tốn phụ tải khơng có thực, cần thiết cho việc chọn trang thiết bị cung cấp điện trạng thái vận hành hệ thống cung cấp điện Trong thực tế vận hành chế độ dài hạn người ta muốn phụ tải thực tế khơng phát nóng mức trang thiết bị cung cấp điện (dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt v.v ), ngồi chế độ ngắn hạn không gây tác động cho thiết bị bảo vệ (ví dụ chế độ khởi động phụ tải cầu chì thiết bị bảo vệ khác không cắt) Như phụ tải tính tốn thực chất phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế vài phương diện Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm đến hai yếu tố phụ tải gây phát nóng tổn thất, tồn hai loại phụ tải tính tốn cần phải xác định: Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất Phụ tải tính tốn theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài, không đổi tương đương với phụ tải thực tế, biến thiên hiệu phát nhiệt lớn Phụ tải tính tốn theo điều kiện tổn thất (thường gọi phụ tải đỉnh nhọn): Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất thời gian ngắn từ đến giây, chúng chưa gây phát nóng cho trang thiết bị lại gây tổn thất nhảy khí cụ điện bảo vệ làm đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất khởi động động đóng cắt thiết bị điện khác Tùy theo tầm quan trọng kinh tế xã hội, hộ tiêu thụ cung cấp điện với mức độ tin cậy khác phân thành loại: Hộ loại 1: Là hộ mà có cố dừng cung cấp điện gây nên hậu nguy hiểm đến tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế, hư hỏng thiết kế, gây rối loạn q trình cơng nghiệp có ảnh hưởng khơng tốt phương diện trị Đối với hộ loại phải cung cấp với độ tin cậy cao, thường dùng hai nguồn điện đến, có nguồn dự phịng nhằm hạn chế mức thấp việc điện Thời gian điện thường coi thời gian đóng nguồn dự trữ Hộ loại 2: Là hộ tiêu thụ ngừng cung cấp điện gây thiệt hại kinh tế, hư hỏng sản phẩm , sản xuất bị đình trệ, gây rối loạn q trình cơng nghệ Để cung cấp điện cho hộ loại ta sử dụng phương pháp có khơng có nguồn dự phịng, hộ loại cho phép ngừng cung cấp điện thời gian đóng nguồn dự trữ tay Hộ loại 3: Là hộ tiêu thụ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép điện thời gian sửa chữa, thay có cố 1.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Gồm có phương pháp xác định phụ tải tính tốn: - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu - Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất - Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện đơn vị sản phẩm tổng sản lượng - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số hình dạng - Xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình độ lệch trung bình bình phương - Xác định phụ tải đỉnh nhọn nhóm thiết bị - Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt, hệ số sử dụng hệ số đồng thời 1.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị bảo vệ hệ thống điện trường học Cách tính chọn Aptomat - Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch - Tính tốn lựa chọn Aptomat chọn theo điều kiện: U đmA  U đmLV I đmA  I tt I cđmA  I n Để lựa chọn Aptomat ta tính theo cơng thức sau: Ptt  K nc �i 1 Pdmi n Trong Pđi , Pđmi : công suất đặt, công suất định mức thiết bị thứ i (kW) n: số thiết bị nhóm K nc : hệ số nhu cầu nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra sổ tay tra cứu I ( A)  P (W ) U (V ) I: Chỉ số lựa chọn Aptomat U: Điện áp (220V) 1.4 Lựa chọn công suất thiết bị điện hệ thống điện trường học 1.4.1 Điều hòa Điều hòa thiết bị điện máy gia đình, phịng học, văn phòng sử dụng lượng điện để thay đổi nhiệt độ vốn có phịng Từ giúp cho người dùng có khơng gian thư giãn thoải mái tiện nghi Điều hòa lựa chọn tùy theo diện tích phịng sau: + Diện tích từ đến 15m2 gắn máy 9.000 BTU/h + Diện tích từ 16 đến 20m2 gắn máy 12.000 BTU/h + Diện tích từ 20 đến 30 m2 gắn máy 18.000 BTU/h + Diện tích từ 30 đến 40 m2 gắn máy 24.000 BTU/h + Diện tích từ 40 đến 50 m2 gắn máy 30.000 BTU/h + Diện tích từ 50 đến 60 m2 gắn máy 36.000 BTU/h + Diện tích từ 60 đến 70 m2 gắn máy 48.000 BTU/h Bên cạnh đó, việc lựa chọn cơng suất cịn phụ thuộc vào số người thường xun có phịng (vì thân nhiệt người làm giảm độ lạnh), độ che phủ ánh sáng mặt trời, độ cách nhiệt phịng, vị trí độ lớn cửa sổ Đây yếu tố làm giảm độ lạnh 1.4.2 Quạt trần Quạt trần thiết bị khơng thể thiếu phịng học để chọn quạt có cơng suất cho phù hợp câu hỏi tương đối khó khơng có tiêu chuẩn định Lý đưa khoảng công suất sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sử dụng khác Bởi vậy, tuỳ theo tình hình thực tế khơng gian, tuỳ theo mục đích yêu cầu sử dụng cân nhắc để lựa chọn quạt trần với công suất phù hợp 1.5 Giới thiệu chung cơng trình phương án thiết kế 1.5.1 Giới thiệu cơng trình - Địa Điểm xây dựng cơng trình: Cơng trình xây dựng khn viên Trường Đại Học Vinh - Quy mơ cơng trình: Cơng trình dãy nhà Trung Tâm Thực Hành Thí Nghiệm Trường Đại Học Vinh, bao gồm tầng: Tầng 1: + Phịng Tổ Chun Mơn VLCN: Diện tích 25, 2m + Phịng KTCN 101: Diện tích 50, 4m + Phịng Chun Mơn VLCN: Diện tích 25, 2m + Phịng KTCN 102: Diện tích 50, 4m + Phịng Tổ Chun Mơn VLCN( Điện Tử Viễn Thơng): Diện tích 25, 2m + Phòng Kho Điện Điện Tử: Diện tích 25, 2m + Phịng KTCN 103: Diện tích 75,6m 10 P.R  Q X 217, 418.0, 0991.0,  185,92.0, 06.0,   16,35  V  U dm 0, u  ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép u  16,35  V   ucp  20  V  thoả điều kiện tổn hao cho 4.4.2 Từ đến tủ điện tầng I tt  Ptt tan g1 3U dm costb  42,58  80,86  A  3.0, 4.0, 76 Chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo đặt nhà Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN chọn cáp có tiết diện lõi F =   10 mm2, dòng cho phép cp *Kiểm tra tổn hao điện áp Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN: I  87 A r0  1,83   / km  ; x0  0, 06   / km  , chọn l  5 m P.R  Q X 42,58.1,83.0,005  36,193.0, 06.0, 005   1, 04  V  U dm 0, u  ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép u  1,04  V   ucp  20  V  thoả điều kiện tổn hao cho 4.4.3 Từ đến tủ điện tầng I tt  Ptt tan g 3U dm costb  43,566  82, 73  A  3.0, 4.0, 76 Chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo đặt nhà Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN chọn cáp có tiết diện lõi F =   10 mm2, dòng cho phép cp *Kiểm tra tổn hao điện áp Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN: I  87 A r0  1,83   / km  ; x0  0, 06   / km  , chọn l  10  m  P.R  Q X 43,566.1,83.0, 01  37,03.0,06.0,1   2, 63  V  U dm 0, u  ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép u  2,63  V   ucp  20  V  thoả điều kiện tổn hao cho 118 4.4.4 Từ đến tủ điện tầng I tt  Ptt tan g 3U dm costb  43, 71  83  A  3.0, 4.0, 76 Chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo đặt nhà Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN chọn cáp có tiết diện lõi F =   10 mm2, dòng cho phép cp *Kiểm tra tổn hao điện áp Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN: I  87 A r0  1,83   / km  ; x0  0, 06   / km  , chọn l  15  m  P.R  Q X 43, 71.1,83.0,015  37,15.0, 06.0, 015   3, 21 V  U dm 0, u  ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép u  3, 21 V   ucp  20  V  thoả điều kiện tổn hao cho 4.4.5 Từ đến tủ điện tầng I tt  Ptt tan g 3U dm costb  43,71  83  A  3.0, 4.0,76 Chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo đặt nhà Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN chọn cáp có tiết diện lõi F =   10 mm2, dòng cho phép cp *Kiểm tra tổn hao điện áp Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN: I  87 A r0  1,83   / km  ; x0  0, 06   / km  u  l  20  m  P.R  Q X 43, 71.1,83.0,02  37,15.0,06.0, 02   4, 28  V  U dm 0, ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép , chọn u  19,16  V   ucp  4, 28  V  thoả điều kiện tổn hao cho 119 4.4.6 Từ đến tủ điện tầng I tt  Ptt tan g 3U dm costb  43,852  83, 28  A  3.0, 4.0, 76 Chọn cáp đồng hạ áp cách điện PVC hãng LENS chế tạo đặt nhà Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN chọn cáp có tiết diện lõi F =   10 mm2, dòng cho phép cp *Kiểm tra tổn hao điện áp Tra bảng phụ lục 4.27 GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN: I  87 A r0  1,83   / km  ; x0  0, 06   / km  , chọn l  25  m  P.R  Q X 43,852.1,83.0, 025  37, 27.0, 06.0, 025   5,37  V  U dm 0, u  ucp  5%U dm  20  V  ; Mà phép u  5,37  V   ucp  20  V  thoả điều kiện tổn hao cho 120 CHƯƠNG 5: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT 5.1 Thiết kế hệ thống thu sét 5.1.1 Giới thiệu chung hệ thống thu sét Sét đánh phóng điện khí đám mây vào đất đám mây mang điện tích trái dấu Đặc trưng phóng điện sét dòng điện sét loé sáng mãnh liệt khe phóng điện Dịng điện sét lan truyền khơng gian dạng sóng điện tử gây nhiễu cho hệ thống viễn thông gây điện áp khí hệ thống điện Đặc biệt, sét đánh trực tiếp vào đường dây dẫn điện, thiết bị gây nên điện áp lớn dẫn đến ngắn mạch chạm đất pha làm hư hỏng thiết bị làm tê liệt việc cung cấp điện Vì việc chống sét cho trạm biến áp quan trọng cần thiết Bộ phận thu sét ( ) Bộ phận dẫn dòng sét ( ) Bộ phận nối đất tản dòng điện sét ( ) Các yêu cầu hệ thống thu sét: Yêu cầu kỹ thuật: phạm vi bảo vệ phải phủ kín toàn thiết bị điện phận mang điện trạm nghĩa giảm nhỏ khả sét đánh trực tiếp vào thiết bị trạm Hệ thống nối đất chống sét phải thiết kế tính tốn cho khơng xảy phóng điện ngược cách điện trạm Về mặt kinh tế phương án chọn phải có chi phí thấp thoả mãn tuyệt đối yêu cầu kỹ thuật Trong điều kiện kỹ thuật cho phép cần tận dụng kết cấu cơng trình trạm để đặt hệ thống thu sét như: xà đỡ ăngten , cột đèn chiếu sáng hệ thống thu sét xây dựng khơng gây trở ngại cho vận hành bình thường trạm như: giao thông xe cộ người trạm, đồng thời ý tới mỹ quang cơng trình 5.1.2 Phương pháp tính tốn hệ thống thu sét Phạm vi bảo vệ cột thu sét Bán kính bảo vệ chống sét thực nghiệm: rx  1,6.h h  hx p h  hx Theo phương pháp đơn giản: 121 h h rx  1,5.h.(1  x ) p h Nếu h hx  h rx  0, 75.h.(1  x ) p h Nếu hx  Với: h chiều cao cơng trình hx chiều cao cần bảo vệ p hệ số phụ thuộc h; p=1 h ≤ 30m 5, p= h 30m < h < 60m Phạm vi bảo vệ cột thu sét Nếu chiều cao hai cột Chiều cao bảo vệ đặt hai cột thu sét có khoảng cách a: h0  h  a 7.h Bề rộng phạm vi bảo vệ hai cột thu sét: rx  1, 6.h0 h0  hx p h0  hx Nếu chiều cao hai cột khác Phạm vi bảo vệ hai cột giống phạm vi bảo vệ hai cột riêng lẻ 5.1.3.Tính tốn phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét cho tòa nhà Chọn kim thu sét thép tròn 16 L=700mm nối với dây dẫn sét thép tròn 10 Hình ảnh kim thu sét thép trịn 16 L=700mm Xác định bán kính bảo vệ: h = 20m hx = 15m 122 2 h  20  13, 3m 3 hx  h với p = h < 30m a 38  20   19, 72 7.h 7.20 h h 19, 72  15 rx  1,6.h0 x p  1,6.19,72 .1  4, 28 h0  hx 19,72  15 h0  h  Xét phạm vi bảo vệ cột: Khoảng cách hai cột a1_  38m Độ cao bảo vệ hai cột h0(1_ 2)  h  a 38  20   19, 72m 7.h 7.20 Bán kính bảo vệ cột rx  1,6.h0 h0  hx 19, 72  15 p  1,6.19,72 .1  4, 28 h0  hx 19,72  15 Khoảng cách hai cột a3_  14, 2m Độ cao bảo vệ hai cột h0(3_ 4)  h  a 14,  20   19,89m 7.h 7.20 Bán kính bảo vệ cột rx (3_ 4)  1, 6.h0 h0  hx 19,89  15 p  1,6.19,89 .1  4, 46m h0  hx 19,89  15 Như phạm vi bảo vệ kim thu sét 4,46m với bán kính bảo vệ kim cột 4,46m ta bố trí cho kim bảo vệ tồn tịa nhà 5.2 Thiết kế bảo vệ nối đất 5.2.1 Các kiểu nối đất Nối đất tập trung Nối đất mạch vòng 123 5.2.2 Phương pháp xác định điện trở đất Điện trở suất đất yếu tố chủ yếu định điện trở tản cực nối đất Điện trở suất đất phụ thuộc vào cấu tạo chất đất, độ ẩm đất, nhiệt độ, thành phần kim loại, muối, acid… có đất.Để thiết kế hệ thống tiếp địa đáp ứng có điện trở theo yêu cầu, khâu xác định điện trở suất đất quan trọng Sau biết thành phần đất thông số liên quan tạo cơng trình việc lựa chọn giá trị điện trở đất theo ứng với trường hợp cụ thể Bảng điện trở suất đất Loại đất Nước biển Đất đen Đất sét ẩm Nước sông, ao hồ Đất pha sét Đất vườn, đất ruộng Bê tông Đất khô Đất pha cát Than Đất đá nhỏ Cát Đất đá lớn Giá trị điện trở suất giới hạn (Ωm) 0,150.25 5100 212 10500 20200 20100 401000 201000 300500 10005000 100050000 100010000 1000050000 Giá trị điện trở suất thiết kế (Ωm) 0,2 10 20 30 40 100 100 400 2000 3000 3000 20000 Bảng giá trị điện trở suất đất môi trường dẫn điện phức tạp, không đồng thành phần cấu tạo, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tính tốn nối đất người ta lấy: ρtt = ρđất.kmùa Bảng hệ số thay đổi điện trở suất đất theo mùa Hình thức nối đất Độ sâu đặt phận nối đất Tia (thanh) đặt nằm 0,5 0,81 ngang Cọc đóng thẳng 0,8 đứng Hệ số thay đổi điện trở 1,41,8 1,251,45 1,21,4 Ghi Trị số ứng với loại đất khô (đo vào mùa khô) Trị số lớn ứng với đất ẩm (đo vào mùa mưa) Các tiêu chuẩn thiết đất: Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống tiếp đất chủ yếu dùng tiêu chuẩn bên dưới.: 124 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9358:2012 Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho cơng trình cơng nghiệp – Yêu cầu chung Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7447-5-54:2015 (IEC 60364-5-54:2011) Hệ thống lắp đặt điện hạ áp – Phần 5-54: Lựa chọn lắp đặt thiết bị điện – Bố trí nối đất dây bảo vệ Việc tính tốn nối đất để xác định số lượng cọc ngang cần thiết đảm bảo điện trở hệ thống nối đất nằm giới hạn yêu cầu Điện trở hệ thống nối đất phụ thuộc vào loại số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc hệ thống nối đất tính chất đất nơi đặt tiếp địa.Thông thường người ta kết hợp hệ thống lưới nối đất ngang cọc tiếp địa thẳng đứng để đảm bảo độ ổn định điện trở nối đất Công thức áp dụng cho trường hợp điện trở suất đất đồng (Trong thực tế cọc tiếp đất xuyên qua lớp đất khác nhau, lớp lại có điện trở suất khác nhau) Tính tốn điện trở tản hệ thống n cọc chôn thẳng đứng: Hệ thống gồm n cọc chôn thẳng đứng xác định công thức sau: Rc  rc n.c Trong đó: Rc: điện trở tản hệ thống gồm n cọc rc: điện trở tản cọc ηc: hệ số sử dụng ứng với n cọc chơn thẳng đứng Tính tốn điện trở tản hệ (dây cáp) nằm ngang kết nối n cọc chôn thẳng đứng: Điện trở tản hệ thống (dây) nối đất đặt nằm ngang kết nối n cọc chôn thẳng đứng xác định công thức sau: Rht  rth th Trong đó: Rth: điện trở tản hệ thống (dây) nối đất đặt nằm ngang kết nối n cọc chôn thẳng đứng rth: điện trở tản (dây) nối đất đặt nằm ngang chưa xét đến hệ số sử dụng 125 ηth: hệ số sử dụng (dây) nối đất đặt nằm ngang kết nối n cọc chơn thẳng đứng Tính tốn điện trở tản hệ thống ngang (dây) cọc: Điện trở nối đất hệ thống gồm n cọc chôn thẳng đứng (dây) kết nối đặt nằm ngang là: Rht  Rc  Rth Rc Rth Trong đó: Rht: điện trở tản hệ thống (dây) cọc Rc: điện trở tản hệ cọc Rth: điện trở tản hệ Phía bảng cơng thức tính điện trở nối đất tương ứng với kiểu nối đất Phần em khoanh màu đỏ trường hợp hay thông dụng cọc chôn thẳng đứng cách mặt đất khoảng, dây cáp liên kết cọc lại Bảng cơng thức tính điện trở suất kiểu nối đất 126 Ảnh hưởng hiệu ứng che làm giảm khả tản dòng cọc đặt chôn gần nên người ta đưa thêm hệ số sử dụng cọc, vào tính tốn Bên bảng tra hệ số sử dụng chôn thẳng đứng (dây) nối cọc trường hợp cụ thể Bảng hệ số sử dụng cọc chôn thẳng đứng thanh/dây nối với cọc Số cọc chôn thẳng đứng I Các cọc dặt thành dãy: 10 15 20 30 II Các cọc đặt theo chu vi mạch vòng: 10 20 30 50 70 100 Tỉ số a/l (a:khoảng cách cọc, l: chiều dài cọc) ηc ηth ηc ηth ηc ηth 0,78 0,74 0,70 0,63 0,59 0,54 0,49 0,43 0,80 0,77 0,74 0,72 0,62 0,50 0,42 0,31 0,86 0,83 0,81 0,77 0,75 0,70 0,68 0,65 0,92 0,87 0,86 0,83 0,75 0,64 0,56 0,46 0,91 0,88 0,87 0,83 0,81 0,78 0,77 0,75 0,95 0,92 0,90 0,88 0,82 0,74 0,68 0,58 0,69 0,62 0,58 0,55 0,47 0,43 0,40 0,38 0,35 0,45 0,40 0,36 0,34 0,27 0,24 0,21 0,20 0,19 0,78 0,73 0,71 0,69 0,64 0,60 0,56 0,54 0,52 0,55 0,48 0,43 0,40 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 0,85 0,80 0,78 0,76 0,71 0,68 0,66 0,64 0,62 0,70 0,64 0,60 0,56 0,47 0,41 0,37 0,35 0,33 Đầu thu sét phát xạ sớm tia tiên đạo PULSAR hệ thống chống sét trực tiếp tiên tiến giới với chứng nhận quyền phát minh sáng chế năm 1985 Hệ thống chống sét PULSAR gồm phận chính: + Đầu thu sét PULSAR Đầu thu sét PULSAR nhận lượng cần thiết khí để tích trữ điện tích bầu hình trụ PULSAR thu lượng từ vùng điện trường xung quanh thời gian giông bão khoảng từ 10 tới 20.000 V/m Đường dẫn chủ động bắt đầu 127 điện trường xung quanh vượt giá trị cực bảo đảm nguy sét đánh nhỏ Phát tín hiệu có 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 hóa 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 toàn PULSAR thiết bị chủ động không sử dụng nguồn điện nào, không gây tiếng động, tác động vịng vài µs trước có dịng sét thực đánh xuống có hiệu thời gian lâu dài Đầu thu sét đặt vị trí cao cơng trình cột tháp có bán kính bảo vệ tính theo cơng thức sau đây: R p =  h(2D - h  + L(2D + L)) Trong đó: Rp: bán kính bảo vệ mặt phẳng ngang tính từ chân đặt PULSAR h: chiều cao đầu thu sét PULSAR bề mặt bảo vệ D: chiều cao ảo tăng thêm chủ động phát xung theo tiêu chuẩn cấp bảo vệ Chọn đầu thu sét sét PULSAR18 có chiều dài 2m khối thép không gỉ siêu bền Kết cấu PULSAR liên kết với ghép nối inox dài 3m Thay vào công thức với giá trị thông số sau: - h = 5m - D = 60m - ΔL = 106.ΔT (đường dẫn chủ động) - ΔT PULSAR18 = 18µs =18.10-6 s Bán kính bảo vệ là: R p =  5(2.60 -  + 10 18.10 (2.60 +10 18.10 -6 -6 )) = 55 (m) Vậy nhà trung tâm thí nghiệm thực hành lắp đặt kim thu sét PULSAR18 có bán kính bảo vệ Rbv = 55 m, bố trí mái để đảm bảo an toàn + Cáp đồng dẫn sét Mỗi kim thu sét có cáp dẫn sét Cu/PVC/1Cx70mm kết nối xuống hệ thống nối đất chống sét Đảm bảo khả dẫn sét nhanh chóng an tồn cho cơng trình Cách 1,5m có kẹp định vị cáp thoát sét +Hệ thống nối đất chống sét 128 Tương tự nối đất hệ thống,ta có điện trở tiếp xúc cọc tiếp địa xác định sau: Điện trở nối đất bằng: 1, 4.0, 4.104 � 2.240 4.200  240 � R Coc  ln  ln  22,34() 2.3,14.240 � 4.200  240 � � 1,6 � Số lượng cọc sơ là: R 22,34 n  Coc   2, 234 R nt 10 , chọn n = cọc a   2,08 Ta chọn n = với tỉ số l 2, Tra Bảng 3.8 Hệ số sử dụng c cọc chôn thẳng đứng th thanh/dây nối cọc, trang 42, Giáo trình An tồn điện – Quyền Huy Ánh, ta xác định được: c = 0,86 hệ số sử dụng cọc d = 0,92 hệ số sử dụng Điện trở tản cọc là: R 22,34 R 'Coc = Coc = = 8,66()  c n 0,86.3 Điện trở dây nối nằm ngang: Rd = k m r0 2.ld2 ln 2.ld Dd h d Với: km hệ số thay đổi điện trở suất đất theo mùa, tra 3.5, trang 37 giáo trình An tồn điện – Quyền Huy Ánh chọn km = 1,4 ρo - điện trở suất đất, ρo = 0,4.104 (cm) ld = 2*5 = 10 (m) = 1000 (cm) chiều dài tạo nên dây nối Dd = 240 (mm) = 2,4 (cm) - đường kính dây nối Khi đó: Rd = 1, 4.0, 4.104 2.10002 ln  5,98() 2.3,14.1000 2, 4.80 Điện trở tản nối: R 5,98 R 'd = d = = 6,5() d 0,92 Vậy điện trở nối đất hệ thống là: 129 R HT = R 'Coc R d' R 'Coc + R 'd = 8, 66.6,5 = 3, 7() < R yc = 10 () 8, 66 + 6,5 (Thỏa mãn) Vậy số cọc cần n = cọc Với chiều dài nối 10m RHT = 3,7 Ω < 10 Ω (theo tiêu chuẩn chống sét TCVN 9385:2012 hệ thống đạt yêu cầu) 130 KẾT LUẬN CHUNG Sau nghiên cứu thực đồ án em hoàn thành đề tài đồ án với nội dung đề tài ” Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện cho trung tâm thực hành thí nghiệm” Bằng kiến thức học trường em vận dụng hoàn thành nên đồ án Đồ án giải vấn đề cung cấp điện cho nhà Do kiến thức thực tế có hạn nên đồ án em cịn nhiều thiếu sót Qua em mong nhận đƣợc góp ý thầy bạn lớp để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Nguyễn Tiến Dũng tận tình hướng dẫn giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình an tồn điện, Nhà xuất ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình thiết kế cung cấp điện, Nhà xuất ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh PGS.TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh 132 ... cung cấp cịn mạch nhánh rẻ từ đường dây mắc song song để điều khiển độc lập mạch phân phối điện tới đồ dùng điện - Với hệ thống cung cấp điện cho trường học chiếu sáng cấp chung với mạng điện cấp. .. trình cao ốc nào, ngồi ánh sáng tự nhiên (ánh sáng ngồi trời) cịn phải dùng ánh sáng nhân tạo (do nguồn sáng tạo ra) Phổ biến dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo chiếu sáng điện có ưu điểm sau:... chiếu sáng: + Chiếu sáng chung: Chiếu sáng toàn diện tích cần chiếu sáng cách bố trí ánh sáng đồng để tạo nên độ rọi đồng tồn diện tích cần chiếu sáng + Chiếu sáng riêng biệt hay cục bộ: Chiếu sáng