4.2.1.1 Các nguyên tắc bảo vệ
Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm:
Áp dụng đối với các công trình có độ cao dưới 15(m) và các công trình không quan trọng. Theo phương thức bảo vệ trọng điểm, chỉ những bộ phận thường bị sét đánh mới phải bảo vệ. Đối với công trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ là bốn góc, xung quanh tường chắn mái và các kết cấu nhô cao khỏi mặt đất. Đối với các công trình mái dốc, trọng điểm là các đỉnh tại các góc, bờ nóc bờ chảy, các gốc diềm mái và các kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái.
Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ:
Áp dụng đối với các công trình có độ cao trên 20 (m) và các công trình quan trọng, dễ cháy nổ. Theo nguyên tắc này thì toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
Như vậy, đối với tòa nhà khu B (B1, B2, B3, B4 và B5) có chiều cao khoảng 10 đến 15m nên sẽ ta sử dụng phương pháp bảo vệ trọng điểm, sử dụng kim thu lôi kết hợp với hệ thống nối đất.
4.2.2.2 Bảo vệ dùng kim thu lôi
Trên cơ sở nghiên cứu các mô hình, người ta có thể xác định vùng bảo vệ của cột thu lôi. Đó là khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật được bảo vệ trong đó, có rất ít khả năng bị sét đánh.
Phạm vi bảo vệ cột thu lôi là hình nón cong tròn xoay có tiết diện ngang là những hình tròn, ở độ cao hx có bán kính Rx
Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ của kim thu lôi:
Hình 4.1: Nguyên tắc tính toán vùng bảo vệ của kim thu lôi
Bán kính bảo vệ của kim ở độ cao hx:
Trong đó:
rx: bán kính bảo vệ của công trình.
h: Độ cao của cột thu sét.
P = 1 nếu h 30 (m).
P = nếu h > 30 (m).
Trong trường hợp có hai cột thu lôi, phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi được thể hiện như hình sau:
Hình 4.2: Vùng bảo vệ của 2 cột thu lôi
Trong đó, Rx được xác định theo công thức trên, còn bx – là bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ ở độ cao hx, xác định theo công thức:
Ở đây:
a - khoảng cách giữa 2 cột thu lôi (m)
ha - chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi (m), và
Đặc biệt, khi có hai kim đặt gần nhau thì sẽ có hiện tượng tương hỗ giữa hai kim, sẽ tạo nên một cột giả tưởng h0 có gây ra phạm vi bảo vệ trong thực tế.
Với
Khi phối hợp nhiều cột để bảo vệ một diện tích, thì từng đôi cột một có phạm vi bảo vệ như hai cột. Phạm vi bảo vệ phía trong các cột không cần vẽ, nhưng có yêu cầu như sau:
a. Tính toán chống sét cho nhà B1, B2, B3, B4
Nhà B1, B2, B3, B4 có chiều cao khoảng 10m, mái bằng nên theo nguyên tắc bảo vệ trọng điểm ta sẽ đặt cọc thu lôi ở 4 góc của tòa nhà. Như vậy, nhà B1 với diện tích (6×40m) ta sẽ chọn được số lượng kim thu lôi như sau:
Chọn kim có độ cao
Ta chỉ cần xét trên các cạnh, nếu có kim giả tưởng
Như vấy, nếu ta đặt 2 kim có độ cao 2m ở 2 góc cạnh 6m thì có kim giả tưởng.
Với N là số kim trên 1 cạnh chiều dài với
Như vây, trên cạnh 40m của nhà B1, số kim cần có là
Vây số kim trên cạnh 40m là 4 cái.
Kiểm tra trên cạnh 40m
Tính toán bán kính bảo vệ: 1 a12 2 a14 a23 D 4 a34 3
b. Tính toán chống sét cho nhà B5
Nhà B5 có chiều cao khoảng 16m, chắn mái. Như vậy theo nguyên tắc bảo vệ trọng điểm, ta sẽ đặt kim thu sét tại vị trí nhô cao.
Chọn kim thu sét có độ dài 2m.
- Số lượng kim trên cạnh 1 ( 30m ) sẽ là
Chọn 4 kim thu sét
- Số lượng kim trên cạnh 2 ( 60m ) sẽ là
Chọn 6 kim thu sét - Tính bán kính bảo vệ:
4.2.2.3 Tính toán nối đất chống sét
Do khu B Đại học Hàng hải Việt Nam được xây dựng trên nền đất vườn nên ta chọn được
Đất khô nên theo bảng 10-1 trang 389 tài liệu [1], có hệ số hiệu chỉnh điện trở suất của đất kmax ta chọn hệ số mùa là
Xác định điện trở nối đất: Rđ
- Theo quy định về nối đất chống sét điên trở nối đất nên ta chọn
Xác định điện trở nối đất của của 1 cọc: R1c
- Chọn thép góc L 60×60×6 dài 2,5m chôn sâu 0,7m
Xác định sơ bộ số cọc cho nhà B1, B2, B3, B4
Sơ bộ ta dùng 22 cọc thép góc L 60×60×6 mm dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,7m. 20 cọc này được xếp thành mạch vòng cách nhau 5m. Nên tỉ số khoảng cách giữa cọc và chiều dài cọc là 2. Do vậy, tra bảng 10.3 trang 387 tài liệu [1], ta chọn được ηc=0,63
- Điện trở của 22 cọc chôn thẳng đứng:
Chọn thanh thép dẹt có kích thước (40×4) mm, được chôn sâu 0,8m và được nối thành vòng qua 22 cọc.
Tổng chiều dài các thanh nối nằm ngang L = 22.5=110(m)
- Điện trở thanh nối nằm ngang
- Điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và thanh nối nằm ngang:
Như vậy thiết bị nối đã chọn thỏa mãn yêu cầu đề ra.
Sơ bộ ta dùng 50 cọc thép góc L 60×60×6 dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,7m. 50 cọc này được xếp thành mạch vòng cách nhau 5m. Nên tỉ số khoảng cách giữa cọc và chiều dài cọc là 2. Do vậy, tra bảng 10.3 trang 387 tài liệu [1], ta chọn được ηc=0.56
- Điện trở của 50 cọc chôn thẳng đứng:
Chọn thanh thép dẹt có kích thước (40×4) mm, được chôn sâu 0,8m và được nối thành vòng qua 50 cọc.
Tổng chiều dài các thanh nối nằm ngang L = 50.5=250(m)
- Điện trở thanh nối nằm ngang
- Điện trở của thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc và thanh nối nằm ngang:
Như vậy thiết bị nối đã chọn thỏa mãn yêu cầu đề ra.
4.2.3 Lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp
Để phù hợp với điều kiện thực tế thì phần lựa chọn thiết bị chống sét quá điện áp này bọn em lựa chọn thiết bị chống sét van
Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân phối. Để chống sét được hiệu quả nhất thì ta lựa chọn đấu chống sét van vào trạm. Đây là cách điện tốt nhất, vừa đảm bảo an toàn cho dao cách ly vừa thuận tiện cho việc sửa chữa thay thế chống sét van
+) Trạm biến áp phân phối được cấp điện bằng đường dây trên không 22kV. Chọn dùng chống sét van do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:
Loại Vật liệu (kV) Dòng điện phóng định mức (kA)
Vật liệu vỏ
3EA1 Cacbua silic SIC 24 5 Nhựa
+) Về phía hạ áp, từ tủ phân phối cần đặt chống sét van hạ áp trong tủ phân phối.
Chọn dùng chống sét van hạ áp do Siemens chế tạo có các thông số kỹ thuật sau:
Loại (kV) Số cực Dòng tháo sét (kA) Khối lượng (kg)
KẾT LUẬN
Sau một thời gian thực hiện đề tài, đề tài đã cơ bản hoàn thành với các nội dung sau :
- Tổng quan về các mạng và hệ thống điện.
- Đưa ra được phương án cung cấp điện phù hợp cho Khu B dựa trên cơ sở tính toán phụ tải và so sánh theo chỉ tiêu kỹ thuật.
- Lựa chọn các thiết bị phân phối và bảo vệ đường điện cho Khu B. - Thiết kế chống sét và nối đất an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.
Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã cố gắng vận dụng tất cả kiến thức đã học để thực hiện đề tài, đồng thời em luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của cô Phạm Thị Hồng Anh đến nay em và các thành viên trong nhóm đã hoàn thành đề tài thiết kế môn học. Em mong nhận được sự góp ý nhiệt tình của thầy để đồ án của chúng em hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp, đô thị và nhà cao tầng - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2012.
[2]. Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê. Cung cấp điện
-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2005.
[3]. Ngô Hồng Quang . Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện - Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật , 2002.