3.3.1 Lựa chọn máy cắt điện
Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện theo các điều kiện trong bảng 3.3 Bảng 3.3 Điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt điện
Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức để chọn và kiểm tra
Điện áp định mức (kV) = 22kV
Dòng điện định mức (A)
Dòng điện ổn định lực điện động (kA)
Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian tôđn (A) Iôđn
Công suất cắt định mức (MVA)
Từ đó chọn máy cắt điện loại HVF-604 có thông số kỹ thuật như bảng 3.4 Bảng 3.4: Thông số ký thuật máy cắt điện HVF-604
Loại Uđm (kV) Iđm (A) IN (kA) Ixk (kA) Trọng lượng
(kg)
HVF-604 24 630 25 25 300
3.3.2 Tính toán ngắn mạch phía cao áp
Trạm biến áp có dung lượng 250KVA nên ta có:
= 3,8 (kW)
- Điểm ngắn mạch ở xa nguồn
- Công suất hệ thống so với lưới điện quốc gia là vô cùng nhỏ nên toàn bộ hệ thống điện phía trước được thay thế bằng 1 điện kháng
- Giá trị điện kháng được tính qua công suất cắt của máy cắt đầu nguồn => Ta có sơ đồ thay thế như hình 3.
Hình 3.6 Sơ đồ thay thế
Hệ thống được cấp điện trực tiếp từ đường dây trung áp. Dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp có chiều dài l = 250 (m), và có tiết diện F = 120mm2 nên:
ta có:
Ta có máy cắt HVF-604 có Icđm = 25kA Xác định điện kháng hệ thống:
Xác định tổng trở từ nguồn về điểm ngắn mạch:
= = 0,52 ( )
Dòng điện ngắn mạch 3 pha ổn định là:
Dòng điện ngắn mạch xung kích là:
3.3.3 Lựa chọn aptomat cho Khu B
Aptomat là thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn
mạch.Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hóa cao, nên aptomat mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp cũng như lưới điện ánh sáng sinh hoạt.
Aptomat được chế tạo với các điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V.
Người ta cũng chế tạo các loại aptomat một pha, hai pha, ba pha với số cực khác nhau: một cực, hai cực, ba cực, bốn cực
Hình 3.7 Aptomat
3.3.3.1 Lựa chọn Aptomat tổng cho khu B
Chọn Aptomat cho khu B với điều kiện:
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 250 - 1200 A do LG chế tạo: Bảng 3.5 Thông số Aptomat tổng cho khu B
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
400AF ABH403a 600 350 30 3
3.3.3.2 Lựa chọn aptomat cho nhà B1
Lựa chọn Aptomat cho tủ điện tổng nhà B1
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.6 Thông số Aptomat tổng cho nhà B1
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
100AF ABS103a 600 75 7,5 3
Lựa chọn Aptomat cho tầng 1 nhà B1
Chọn aptomat cho nhà tầng 1 với điều kiện:
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.7 Thông số Aptomat tổng cho tầng 1 nhà B1
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
50AF ABE53a 600 30 2,5 2
Lựa chọn Aptomat cho từng phòng của tầng 1
Bảng 3.8 Thông số Aptomat cho các phòng tầng 1 nhà B1
Phòng Loại Kiểu
101 50AF ABE 53a 5 2,5
102 50AF ABE 53a 5 2,5
103 50AF ABE 53a 5 2,5
104 50AF ABE 53a 5 2,5
Chọn aptomat cho nhà tầng 2 với điều kiện:
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.9 Thông số Aptomat cho tầng 2 nhà B1
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
50AF ABE53a 600 30 2,5 2
Lựa chọn Aptomat cho từng phòng của tầng 2
Bảng 3.10 Thông số Aptomat cho các phòng tầng 2 nhà B1
Phòng Loại Kiểu
201 50AF ABE 53a 5 2,5
202 50AF ABE 53a 5 2,5
203 50AF ABE 53a 5 2,5
204 50AF ABE 53a 5 2,5
Lựa chọn Aptomat cho tầng 3 nhà B1
Chọn aptomat cho nhà tầng 3 với điều kiện:
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.11 Thông số Aptomat cho tầng 3 nhà B1
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
50AF ABE53a 600 30 2,5 2
Bảng 3.12 Thông số Aptomat cho các phòng tầng 3 nhà B1
Phòng Loại Kiểu
301 50AF ABE 53a 5 2,5
302 50AF ABE 53a 5 2,5
303 50AF ABE 53a 5 2,5
304 50AF ABE 53a 5 2,5
3.3.3.3 Lựa chọn aptomat cho nhà B5
Lựa chọn Aptomat cho tủ điện tổng nhà B5
Chọn aptomat cho nhà B5 với điều kiện:
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.13 Thông số Aptomat tổng cho nhà B5
Loại Kiểu Uđm(V) Iđm(A) Icđm(KA) Số cực
100AF ABS103a 600 75 7,5 3
Lựa chọn Aptomat cho tủ điện tầng 1 nhà B5
Chọn aptomat cho nhà B5 với điều kiện:
Tra bảng 3.1/146 tài liệu [3], ta chọn được aptomat từ 5 - 225 A do LG chế tạo: Bảng 3.14 Thông số Aptomat cho tầng 1 nhà B5
100AF ABE103a 600 20 5 2
Tủ điện các tầng còn lại nhà B5 có cùng Ptt nên ta chọn cùng loại Aptomat như trên.
Lựa chọn Aptomat cho từng phòng nhà B5
Bảng 3.15 Thông số Aptomat cho các phòng nhà B5
Phòng Loại Kiểu
101, 201, 301, 401 50AF ABE 53a 5 2,5
102, 202, 302, 402 50AF ABE 53a 5 2,5
103, 203, 303, 403 50AF ABE 53a 5 2,5
104, 204, 304, 404 50AF ABE 53a 5 2,5
105, 205, 305, 405 50AF ABE 53a 5 2,5
106, 206, 306, 406 50AF ABE 53a 5 2,5
107, 207, 307, 407 50AF ABE 53a 5 2,5
108, 208, 308, 408 50AF ABE 53a 5 2,5
109, 209, 309, 409 50AF ABE 53a 5 2,5
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 4.1 Tính toán nối đất trung tính
Để đảm bảo, cần phải trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất. Các điện cực nối đất bao gồm điện cực thẳng đứng được đóng sau trong đất và điện cực nằm ngang được chôn ngầm ở một độ sâu nhất định. Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận nối đất với các điện cực nối đất.
Chọn dây dẫn nối đất:
Dây nối đất cần có tiết diện thỏa mãn đôi bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài. Dây dẫn cho phép không được nhỏ hơn 1/3 tiết diện dây dẫn pha. Như vây, với nhưng thông số đã được tính toán trước đó, ta chọn được dây đồng 25mm2
Tính toán các điện cực nối đất
Do TBA của khu B Đại học Hàng hải Việt Nam được đặt 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
kCọc= 1,4 và kThanh = 1,6
Xác định điện trở nối đất:Rđ
- Theo quy định về nối đất làm việc 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
cách giữa cọc và chiều dài cọc là 2m. Do vậy, tra bảng 10.3 trang 387 tài liệu [1], ta chọn được ηc=0.78
- Điện trở của 4 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 4 cọc.
Tổng chiều dài các thanh nối nằm ngang L = 4.5=20(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 đất đã chọn thỏa mãn yêu cầu đề ra.
4.2 Tính toán chống sét
Trong khí quyển, giữa các đám mây khi tích điện trái dấu sẽ sinh ra sự phóng điện. Trước khi có sự phóng điện của sét, đã có sự phân chia và tích luỹ điện tích rất cao trong các đám mây giông, do tác động của các luồng khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ trong các đám mây. Điện áp giữa các đám mây giông và đất có thể đạt tới trị số hàng chục, thậm chí hàng trăm triệu volt. Giữa các đám mây và đất hình thành các tụ điện khổng lồ. Cường độ điện trường của tụ điện giữa mây và đất không ngừng tăng lên và nếu cường độ điện trường đạt tới giá trị tới hạn (25-30 KV/cm) thì bắt đầu có sự phóng điện hay gọi là sét.
Sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng như: làm gián đoạn việc cung cấp điện của hệ thống, làm ngắn mạch, chạm đất các pha ở các thiết bị điện do hiện tượng quá điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện của
các thiết bị. Khi sét đánh vào các công trình điện, toà nhà cao tầng; dòng điện sét sinh ra sẽ gây các tác dụng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản: vật dụng, thiết bị và nguy hiểm cho tính mạng con người. Do đó, bảo vệ chống sét là việc cần thiết cho các công trình.
Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực hiện bằng phương pháp dùng cột thu sét hoặc dây thu sét. Bao gồm: bộ phận thu sét, bộ phận nối đất và bộ phận dẫn dòng điện sét tản xuống đất (nối liền từ bộ phận thu sét và bộ phận nối đất).
Có các loại kiểu thu sét như sau:
- Cột thu sét đặt độc lập.
- Dây thu sét (dây căng dạng ăng-ten) - Lưới thu sét (còn gọi là dòng thu sét).
- Bộ phận thu sét hỗn hợp, gồm: cột thu sét và dây thu sét kết hợp với nhau.
4.2.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp4.2.1.1 Các nguyên tắc bảo vệ 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: