Công thức tính toán

Dung lượng bù được xác định theo công thức :

( ) Trong đó :

 Ptt - Phụ tải tính toán của nơi bù

 - Góc lệch pha ứng với hệ số công suất trung bình cos , trước khi bù  - Góc lệch pha ứng với hệ số công suất trung bình cos , sau khi bù Dựa vào các thông số của các tủ phân phối trên , ta tiến hành tìm Q bù

Tính công suất định mức của các thiết bị và các tủ phân phối , ta phải xác định hệ số đồng thời của phụ tải ( Hình A12 và A13. Trang A18 sách hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC )

54

Hình 5.2 Hệ số đồng thời theo chức năng mạch

5.6Tính toán Q bù

5.6.1 Tính công suất của các tủ phân phối tầng trệt :

Ta lấy hệ số đồng thời của đèn theo tiêu chuẩn IEC là 1 ( tiêu chuẩn IEC trang A18 )

Hệ số đồng thời của ổ cắm là 0,2 Hệ số công suất trung bình : = ∑ ∑

= 0.8 =

 tg = 0,75

Ta cần đặt tụ bù để hệ số công suất tăng lên 0.95 = 0.95

 tg = 0,328

Công suất cần bù là :

55

- TA CÓ BẢNG TÍNH BÙ THEO CÔNG THỨC NHƢ SAU :

5.7Tính toán chọn dây và CB bảo vệ tụ bù công suất :

Tính dòng của bộ tụ theo công thức :

=

√ ( A )

Trong đó : là dòng định mức của bộ tụ 3 pha

Q là công suất định mức của bộ tụ ( KVAr ) là điện áp dây ( V )

CB được chọn sao cho đảm bảo ngắt với thời gian tác động lớn khi dòng tác động bằng : = x 1,36 ( A ) Và thời gian tác động trễ nhỏ : = 10 x ( A ) Dòng dịnh mức của CB là : = √ = √ = 112.64 ( A ) Dòng điều kiện của CB là :

= x 1,36 = 112.64 x 1,36 = 153,2 ( A ) Chọn MCCB 160 A

56 CB có dòng cắt :

= 10 x = 10 . 160 = 1,6 ( KA )

Tra bảng L34 theo tiêu chuẩn IEC chọn dây có tiết diện 10 Chọn MCCB Loại NF63-SV 160A – 25KA

5.8Tính chọn MBA : Ta có = 140.56 KW = 0,8 => tg =0,75 = . tg = 140.56. 0,75 = 105,42 KVAr = + j = 105,42 + j40= 112,75 KVA Với trạm một MBA : ≥ = 112,75 KVA Vậy chọn MBA có công suất 120 KVA

5.9 Tính chọn máy phát dự phòng :

Ta sẽ cho 100% thiết bị sẽ được cấp điện nếu mất điện xảy ra :

112,75 x 1 = 112,75 KVA Stt

=

= 140.93 kVA Chọn máy phát Công suất S = 150 KVA

57

CHƢƠNG 6 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

6.1 Công thức tính toán ngắn mạch

Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm bất kì được tính :

√

Trong đó : Điện áp dây phía thứ cấp khi không tải của MBA ( V ) Tổng trở trên mỗi pha tới điểm ngắn mạch ( Ω )

Tổng trở cho tập hợp sẽ được tính cho các phân đoạn nối tiếp sẽ được tính :

√

Hình 5.1 : Tổng trở của lưới ( bảng G34 Tiêu chuẩn IEC )

Trở kháng của dây sẽ được tính theo công thức :

= p.

Trong đó : p điện trở suất của vật liệu dây p = 22,5 m Ω. /m đối với đồng p = 36 m Ω. /m đối với nhôm L : chiều dài dây dẫn ( m )

58

6.2 Tính toán ngắn mạch

Tổng trở từ MBA trung/ hạ thế tới thanh cái tổng :

R (m Ω ) X (m Ω ) Lưới trung thế = 500 MVA Bảng G34 sách thiết kết lắp đặt điện tiêu chuẩn IEC = 0,035 = 0,351 Máy biến áp 100KVA Bảng G35 sách thiết kế lắp đặt điện tiêu chuẩn IEC = 37,9 = 59,5 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 15m 4 x 5 = p. (m Ω ) X = 0,08 (m Ω ) = = 0,8 CB tổng = 0 = 0,15 Thanh góp 1m = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái chính , ta tính tổng trở Z : √ =

√( ) ( ) =√( ) ( ) = 72,69 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

59

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng hầm

DB CB-A = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 4m 4 x = p. X = 0,08 3,75 Thanh cái DB = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng hầm , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( ) =

√( ) ( )

= 75,65 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 2,9 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng trệt DB-1A :

DB-A

60 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 7,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 1 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 76,6 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 2,86 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng trệt DB-1B :

DB-1B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 22,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 1 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

61 =

√( ) ( ) = 79,79 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 2,75 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng lửng DB-2A :

DB-2A CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 12,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng lửng , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 76,6 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

62

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng lửng DB-2B :

DB-2B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 37,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng lửng , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 51.08 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 4.29 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng 1 DB-3A:

DB-2B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 17.5m 4 x = p. X = 0,08

63

Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 1 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 78,7 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 2.78 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng 1 DB-3B :

DB-3B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 42,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 1 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

64

= 82,2 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

√ = 2.67 ( KA )

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng 2 DB-4A :

DB-3B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 22,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 2 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 80,8 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

65

Tổng trở từ thanh cái tổng tới tủ tầng 3 DB-5A :

DB-3B CB-B = 0 = 0,15 Cáp 1 lõi đồng chiều dài 27,5m 4 x = p. X = 0,08 Thanh cái DB-B = 0 = 0,15

Tính dòng ngắn mạch trên thanh cái tầng 2 , ta tính tổng trở Z : √ = √( ) ( )

=

√( ) ( ) = 80,8 (m Ω )

Dòng ngắn mạch trên thanh cái :

√

=

66

CHƢƠNG 7 : NỐI ĐẤT – CHỐNG SÉT

7.1 Nối đất:

7.1.1 Mục đích , ý nghĩa của hệ thống nối đất

- Trong một hệ thống điện an toàn,tất cả các vỏ kim loại đều được nối đất,nghĩa là dung các dây dẫn riêng gọi là dây bảo vệ để nối tất cả các điểm kim loại không mang điện của hệ thống này về điện áp chuẩn Zero của đất,nhờ một hệ thống nối đất gồm một hay nhiều điện cực kim loại chôn sâu dưới đất.

- Chỉ tiêu kỹ thuật của một hệ thống nối đất chính là điện trở nối đất của nó,chỉ số này càng nhỏ thì càng tốt,chỉ số lý tưởng là 0Ω . Theo tiêu chuẩn = 4Ω.

- Khi có sự cố chạm điện, nhỏ làm cho điện áp chạm đất nhỏ,kéo theo điện áp tiếp xúc nhỏ,giúp an toàn hơn cho người sử dụng.

- Mặt khác, dòng sự cố có đường đi về đất,làm cho khí cụ cắt mặt an toàn tác động,cách ly vùng trở ngại ra khỏi mạng điện,an toàn them cho cả con người và thiết bị.

7.1.2 Lựa chọn sơ đồ nối đất

- Để bảo vệ nối đất,ta có nhiều sơ đồ bảo vệ. Tùy theo điều kiện vận hành của lưới điện và đặc điểm của công trình mà ta chọn sơ đồ bảo vệ thích hợp.

- Xét mối quan hệ giữa hệ thống nối đất bảo vệ và cách nối dây trunh tính hệ thống điện ( có nối về đất hay không ) người ta phân loại các hệ thống điện theo các sơ đồ nối đất TT,TN và IT. Hệ thống TN còn có 3 loại TN-C, TN-S, TN-C-S.

67  Đặc điểm của hệ thống IT:

- Độ tin cậy cấp điện: rất tốt, khi có chạm điện lần thứ nhất hệ thống không bị cắt,khi bị chạm điện lần thứ hai trong hệ thống thì hệ thống mới bị cắt.

-Bảo vệ con người : tốt. -Bảo vệ tài sản: tốt.

-Độ kháng nhiễu điện từ: trung bình.

 Lưu ý khi sử dụng hệ thống IT:

- Theo quy trình cấp điện tại Việt Nam,Điện lực luôn cung cấp mạng điện hạ thế có trung tính nối đất. Vì vậy hệ thống IT với ưu điểm nổi trội là tính bảo đảm cung cấp điện liên tục cao,chỉ được dung cho các công trình có yêu cầu cao về mặt liên tục cung cấp điện như trong phòng mổ,trung tâm khẩn cấp ,… khi đó người ta sử dụng biến áp cách ly để có được mạng IT cục bộ.

- Phải thường xuyên có một đội ngũ bảo đưỡng điện để phát hiện và giải quyết sự cố chạm vỏ lần thứ nhất bất cứ lúc nào,không để xảy ra sự cố lần thứ hai.

2.Sơ đồ TN:

68

- Đây là hệ thống điện mà hiện nay không còn được khuyên sử dụng.

- Trong sơ đồ TN-C, dây trung tính và dây bảo vệ là một dây chung kết hợp.Do đó dây trung tính trong mạng được ký hiệu là dây PEN (Protective Earth Neutral). - Trong hệ thống TN-C,sự cồ chạm vỏ cũng là sự cố ngắn mạch,dòng sự cố về nguồn theo dây trung bình,bị cắt nhanh bằng khí cụ cắt dòng ngắn mạch,mà không phải them nhiều khí cụ giám sát bảo vệ bổ sung gây tốn kém.

b. Sơ đồ TN-S:

- Trong sơ đồ TN-S,dây trung tính và dây bảo vệ là hai dây riêng. Dây trung tính là dây N,dây bảo vệ là dây PE. Dây N được nối đất tại nguồn. Dây PE nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt.

Hệ thống TN-S giải quyết một số nhược điểm của hệ thống TN-C như sau: -Điện áp tiếp xúc thấp hơn.

-Ít nguy hiểm hơn khi đứt dây trung tính. -Nhiễu điện từ ít hơn.

69

Đồng thời vẫn giữ được ưu điểm cơ bản của hệ thống TN : cắt nhanh khi có sự cố chạm điện.

c. Sơ đồ TN-C-S:

- Trong hệ thống này,dây trung tính và dây bảo vệ là một dây chung (Pen) ở đầu nguồn,sau đó rẽ ra làm hai dây riêng ( N và PE).

Đặc điểm của hệ thống TN: -Độ tin cậy cấp điện: Trung bình. -Bảo vệ con người: tốt.

-Bảo vệ tài sản:kém ( do bảo vệ chống cháy kém).Trong sơ đồ TN-C dòng điện không cân bằng đi trong dây PEN,gây ra nhiễu điện từ thưởng xuyên.Trong sơ đồ TN-S,dòng sự cố chạm vỏ lớn,gây nhiễu điện từ lớn.

-Chi phí: rẻ nhất.

3. Sơ đồ TT:

Một hệ thống phân phối điện được gọi là có cấu hình nối đất TT,hay sơ đồ tiếp địa TT khi thỏa hai điều kiện:

70

- Trung tính của nguồn điện nối với đất bằng nối đất chức năng( nối đất công tác).

- Các bộ phận dẫn điện bình thường không mang điện của hệ thống được nối đất về một hệ thống nối đất bảo vệ độc lập với nối đất công tác .

Ưu điểm của hệ thống TT:

- Chống xâm nhập điện áp từ phía cao thế rất tốt,vì nối đất bảo vệ ở phía hạ thế hoàn toàn riêng biệt,không có điểm chung với nguồn điện.

- Hệ thống TT kết hợp RCD là một hệ thống trở nên có ưu điểm nhiều nhất và ngày nay được dùng nhiều trong các hệ thống dân dụng.Hệ thống này được khuyên dùng ở nhiều nước vì độ an toàn cho người sử dụng không chuyên và an toàn cháy nổ.

Đặc điểm của hệ thống TT:

- Độ tin cậy cấp điện: trung bình.Hệ thống TT hay bị mất điện đột xuất nếu RCD bị tác động do nhiễu,do đó phải chọn dòng rò định mức cho RCD căn cứ vào các dòng rò nội tại do các thiết bị góp vào trong mạng điện.

- Bảo vệ con người: tốt ,ngay cả khi dây trung tính bị chạm đất RCD cũng tác động.

- Bảo vệ tài sản: tốt vì 2 lý do,một là trong điều kiện vận hành bình thường,không có dòng rò đi qua vỏ kim loại,hai là đường rò điện hình thành trên bề mặt cách điện của thiết bị thì RCD sẽ nhảy ngay.

- Độ kháng nhiễu điện từ: trung bình

- Chi phí: đắt,vì phải dùng hai hệ thống nối đất riêng biệt cho trung tính nguồn điện và phần vỏ kim loại của hệ thống,ngoài ra còn phải dùng phối hợp thêm khí cụ dòng dư ( RCD) ( có thể là CB dòng rò ELCB ( Earth Leakage Circuit Breaker) hoặc rơle rò đất EFR (Earth Fault relay).

71

7.1.3 Tính toán nối đất

Bảng 7.1 Giá trị điện trở suất ρ của đất ( bảng 3.4/trang37 sách An Toàn Điện của thầy Quyền Huy Ánh , Đại Học SPKT )

72

Bảng 7.2 Hệ số sử dụng c cọc chôn thẳng đứng và th của thanh/ dây nối các cọc ( bảng 3.8/trang42 sách An Toàn Điện của thầy Quyền Huy Ánh , Đại Học SPKT )

 Ở đây là dùng phương pháp chôn cọc thẳng đứng cách mặt đất h= 0,5m , nối theo mạch vòng quanh khu nhà mẫu , mỗi cóc cách nhau khoảng cách a = 5m, ngiả định = 50 cọc

 Dùng thanh nối các cọc đồng là dây cáp đồng trần có tiết diện S = 35mm2  Khu nhà nằm ở vùng đất pha sét , tra bảng điện trở suất của các loại đất ta có

điện trở suất ρ = 100 Ωm

 Dùng cọc thép mạ đồng có đường kính d =16mm , chiều dài L =3m  S = 2π = 2π. => dcáp = 2√ 2. √ = 6,67 mm

 = =1,67 2 t = + 0,5 = + 0,5 = 2 m

73

 rc = ( log + log ) = ( log + log ) = 31,4

 Điện trở tương đương của 50 cọc:

 Tra bảng hệ số sử dụng của các cọc chôn thẳng đứng với = 2, ngiả định = 50  Ta có c = 0,56

 Rc=

=

= 1,12

 Điện trở tản của dây cáp đồng trần ( chưa tính đến ảnh hưởng của cọc đồng ):

 rt =

log

= log

= 28,3

Điện trở của dây cáp đồng trần khi tính đến ảnh hưởng của cọc đồng: Tra bảng hệ số sử dụng của thanh ngang nối cọc vs = 2, ngiả định =50 cọc

=> t = 0,28  Rt = = = 101  Rđ = <4 <=> <4  = > nthực > 13,47  Ta chọn số cọc nthực = 15 cọc, cọc thép mạ đồng đường kính d = 16 mm và chiều dài l = 3 m.

 Ở đây ta dùng phương pháp chôn cọc thẳng đứng. Các cọc cách nhau một khoảng a = 5m, đóng cọc dọc theo chiều dài phân xưởng

 Dùng thanh nối các cọc đồng là dây cáp đồng trần có tiết diện S = 35mm2  S = 2π = 2π. => dcáp = 2√ 2. √ = 6,67 mm

 = =1,67 2 t = + 0,5 = + 0,5 = 2 m

 Chọn đất cho phân xưởng là đất pha sét, tra bảng điện trở suất của các loại đất ta có điện trở suất của đất là = 100 m.

74

 rc = ( log + log

) = ( log

+ log

) = 31,4 Điện trở tương đương của 15 cọc:

 Tra bảng hệ số sử dụng của các cọc chôn thẳng đứng với =2, n=15