Ta cĩ : Qbù =P .(t gttΣ ϕ − ϕ1 t g )2 ; cosϕtbΣ ≈0,73 => t gϕ =1 0,94 Chọn cosϕ =2 0,95 => t gϕ =2 0,33
Vậy :Qbù =P .(t gttΣ ϕ − ϕ =1 t g ) 94,63.(0,94 0,33) 57,72 KVAR2 − = [ ] Ta tính dịng điện qua bộ tụ bù để chọn CB bảo vệ cho tụ:
ϕ = = = ù (A) U.Sin QB 57,72 IB 146,16 3. 3.0,38.0.6
Phía hạ áp chọn bộ tụ 10 KVAR do DAE YEONG chế tạo
Bảng 6.6 , tra sách “sổ tay LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN từ 0,4 đến 500KV”, tác giả Ngơ Hồng Quang, trang 340
Loại tụ Qb (KVAR) Số lượng Uđm (KV) (µCF) Iđm (A) Số pha Kích thước (mm) Cao thùng Cao tồn bộ DLE- 4D10 K5T 10 6 0,44 164,5 13,1 3 175 235
Bộ tụ được bảo vệ bằng Aptomat Bảng 3.4 , tra sách “sổ tay LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỤ ĐIỆN từ 0,4 đến 500KV ” , tác giả Ngơ Hồng Quang, trang 146.
Loại Số cực Uđm
(V) Iđm (A) Icđm
(KA)
ABL103a 3 600 160 15
Kiểm tra sau khi bù
Qtt = 78,85 – 57,72 = 21,13 [KVAr]
[ ]
= 2Σ+ 2 = 2+ 2 =
Σ
ϕ =Ptt = 94,63 =
Cos 0,976
Stt 96,96 => thỗ mãn.
Trong tủ tụ bù được đặt điện trở để phĩng điện . Điện trở phĩng điện được xác định theo cơng thức 12-16 , trang 465 , sách Cung Cấp Điện , Nguyễn Xuân Phú (chủ biên )-Nguyễn Bội Khuê-Nguyễn Cơng Hiền , Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật.
Rpđ = 2 6 15.Up.10 ( ) Q Ω Trong đĩ :
Q : dung lượng của bộ tụ bù [KVA] U : điện áp định mức pha [ ]KV
Để bù cho tịa nhà 57,72 KVAR , ta cần cĩ một điện trở phĩng điện cĩ giá trị như sau:
Rpđ = 2 6 15.Up.10 ( ) Q Ω = 2 2 6 0, 22 6 15. .10 15. .10 12577,9 57,72 p U Q = = [ ]Ω
Ta dùng bĩng đèn 35 W để làm điện trở phĩng điện . Điện trở bĩng đèn :
Rđ = 2 2 220 =1382,8 35 p U Q = [ ]Ω Vậy số bống đèn cần dùng là: n = 12577,9 9 1382,8 = ( bĩng )
Vậy : ta dùng 9 bĩng đèn 35 W , điện áp 220 V , mỗi pha 3 bĩng làm điện trở phĩng điện cho tụ.
MF DDK-10KV KWh V A A A NHĨ M-T B ÐL NHĨ M-C S TÐL-TT NHĨ M-T B ÐL NHĨ M-C S TÐL-T1 NHĨ M-T B ÐL NHĨ M-C S TÐL-T2 TÐL-TM TÐL-BN TPPT.Nhà TPPN.T
Chương 9 : THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 9.1.Khái niệm
Sét là hiện tượng phĩng điện trong khí quyển giữa các đám mây dơng mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu nhau..Các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây,chúng thường tích điện âm và cùng với đất hình thành các tụ điện mây đất.Cường độ điện trường của tụ điện mây - đất tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đĩ cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25-30kV∕cm thì khơng khí bị ion hĩa và bắt đầu trở nên dẫn điện.
Sự phĩng điện của sét được chia thành 3 giai đoạn :
- Giai đoạn 1: sự phĩng điện giữa các đám mây và đất bắt đầu bằng sự xuất hiện 1 dịng sáng phát triển xuống đất,chuyển động từng đợt với vận tốc 100÷1000 km/s.Dịng này mang phần lớn điện tích của đám mây,tạo nên ở đầu cực nĩ một điện thế rất cao hàng triệu vơn.Giai đoạn này gọi là giai đoạn phĩng điện tiên đạo từng bậc.
- Giai đoạn 2: đây là giai đoạn phĩng điện chủ yếu của sét.Trong giai đoạn này các điện tích dương của đất di chuyển cĩ hướng từ đất theo dịng tiên đạo với vận tốc lớn(6.103÷105km/s) chạy lên và trung hịa các điện tích âm của dịng tiên đạo.
- Giai đoạn 3: Sét sẽ kết thúc sự di chuyển các điện tích của mây mà từ đĩ bắt đầu phĩng điện,và sự lĩe sáng dần dần biến mất.
Tác hại của sét được chia làm 2 loại chủ yếu : sét đánh trực tiếp và sé đánh gián tiếp.
Bảo vệ sét đánh trực tiếp : đặt kim thu sét ở nơi cao nhất của cơng trình và được nối vào thiết bị nối đất.
9.2.Nguyên lý hoạt động của kim thu sét :
Khi xuất hiện đám mây dơng đi ngang qua đỉnh kim thu sét, do đỉnh kim thu sét nhọn nên cường độ điện trường trong vùng này lớn hơn nhiều so với mơi trường xung quanh. Điều này sẽ tạo giữa đám mây và kim một kênh phĩng điện. Do vậy dịng sét đã phĩng qua kim thu sét và xuống đất. Khoảng khơng gian gần kim thu sét mà vật được bảo vệ đặt trong đĩ rất ít khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ của kim thu sét. Bán kính bảo vệ ở độ cao : = 1,6.(1 ) . h h P h x a + Khi h ≤ 30 m, P =1 khi 30 m ≤h ≤60 m, P=
Với : h : chiều cao cột thu sét : chiều cao của vật cần bảo vệ
=
a
h h−hx : độ cao hiệu dụng của cột thu sét
Trong thiết kế để đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ bởi hai đường thẳng.
Một đường nối từ đỉnh kim đến một điểm ở mặt đất cách chân cột bằng 0,75h,đoạn kia nối từ kim thu sét với chiều cao 0,8h tới một điểm ở mặt đất cách chân cột thu sét bằng 1,5h Nếu hx h 3 2 ≤ thì : = 1,5.h.p. Nếuhx h 3 2 ≥ thì : = 0,75.h.p. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét :
Nếu cĩ 2 cột cĩ cùng chiều cao h cách nhau 1 khoảng a ≤ 7h thì chúng cĩ thể bảo vệ được 1 vật cĩ độ cao h0 đặt giữa chúng, với h0 được xác định như sau : h−h0 =7ap Để đảm bảo 1 độ cao giữa 2 cột thu sét thì khoảng cách giữa hai cột thu sét phải thỏa điều kiện :
a ≤ 7P(h−h0). =1,6..
9.3.Một số kỹ thuật chống sét mới hiện nay 9.3.1.Kế hoạch thực hiện 6 điểm.
Bảng 10-7, trang 398, sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú ( chủ biên), Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản KH-KT
Kinh nghiệm cho thấy khi thiết kế thì phải nghiên cứu nội dung 6 điểm này để hồn tất cơng việc bảo vệ tồn bộ.
- Đĩn bắt sét đánh trên những đầu thu sét đặt trong khơng trung tại những vị trí mong muốn.
- Dẫn dịng điện sét đi xuống đất một cách an tồn nhờ dây dẫn được thiết kế đặc biệt để đưa xuống đất mà khơng nguy hiểm do sự quá đốt nĩng.
- Tiêu tán năng lượng sét vào trong đất với sự tăng lên ít nhất về điện thế trong đất.
- Loại trừ các vịng mạch (lưới) nằm trong đất và sự chênh lệch điện thế đất bằng cách tạo nên một tổng trở thấp, hệ thống nối đất đẳng thế.
- Bảo vệ trang thiết bị được nối đến các đường dây điện lực khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ, đề phịng hư hỏng thiết bị.
- Bảo vệ các mạch điện thoại, mạch dữ liệu và mạch tín hiệu đưa đến khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ.
9.3.2.Thiết bị chống sét tia tiên đạo
Cấu tạo của thiết bị chống sét PREVECTRON© 2
- Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép khơng rỉ, kim này cĩ tác dụng tạo một đường dẫn sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theo dây dẫn sét. Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ, cao tối thiểu 2 m.
- Hợp bảo vệ bằng đồng hoặc thép khơng rỉ, cĩ tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên trong. Hợp này được gắn vào kim thu sét trung tâm.
- Thiết bị tạo ion, giải phĩng ion và phát tia tiên đạo: Đây là thiết bị cĩ tính năng đặt biệt của đầu thu sét PREVECTRON© 2 cĩ thể tạo ra được một vùng bảo vệ rộng lớn với mực độ an tồn cao.
- Hệ thống các điện cực phía trên: Cĩ tác dụng phát tia tiên đạo.
- Hệ thống các điện cực phía dưới: Cĩ tác dụng thu năng lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động.
Đầu PREVECTRON© 2
Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON-2
Kim thu sét trung tâm Hệ thống các điện cực phía trên
Hộp bảo vệ bằng đồng và thiết bị tạo ion
Hệ thống các điện cực phía dưới
Nguyên tắc hoạt động của đầu thu sét PREVECTRON-2
- Trong trường hợp dơng bão xãy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chĩng trong khoảng vài ngàn, đầu thu sét này sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trữ bên trong thiết bị ion hố.
- Trước khi xãy ra hiện tượng phĩng dịng điện sét (thường gọi là “sét đánh”), cĩ một sự gia tăng nhanh chĩng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hố giải phĩng năng lượng được tích luỹ dưới dạng ion, tạo một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét
Các ưu điểm của đầu thu sét PREVECTRON© 2
- Bán kính bảo vệ rộng .
- Khả năng bảo vệ cơng trình ở mức cao nhất. - Nối đất đơn giản nhưng tin cậy.
- Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì.
- Hoạt động tin cậy, an tồn, đã được kiểm tra thử nghiệm trong phịng thí nghiệm cao áp bởi trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp (C.N.R.S) và kiểm tra trong điều kiện sét thực tế bởi Hội Đồng Năng lượng Nguyên Tử Pháp (C.E.A).
Vùng bảo vệ
Bán kín bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON© 2 được tính theo cơng thức đã được định bởi tiêu chuẩn Quốc Gia Pháp NEC 17-102
Đối với chiều cao h≥5m Rp = h(2D−h)+∆l(2D+∆l)
Với h : khoảng cách từ đầu kim đến độ cao được bảo vệ D : 20m, 45m, 60m tùy thuộc vào cấp bảo vệ
) ( . 10 ) (m 6 T s l = ∆ µ ∆ 9.4.Tính tốn chống sét cho tồ nhà
Chọn thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON-2 để bảo vệ chống sét cho tồ nhà.
Đặt đầu thu sét PREVECTRON-2 loại TS 3.40.25, cấp bảo vệ D = 20m, h = 3m, Rp= 35m trên tồ nhà. Chọn sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Cơng Hiên – Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật
– trang 417
Tồ nhà cĩ : chiều ngang 30m ; Chiều dài 26m ; cao 17,075m
Bán kính cần bảo vệ là = ÷ + ÷ = [ ] 2 2 30 26 a 13,32 m 3 3
Rp = 35 (m) > 13,32 (m). Vậy bảo vệ được cho trường.
Chương 10 : THIẾT KẾ AN TỒN ĐIỆN
Tác dụng nối đất là để tản vào đất dịng điện sự cố(rị cách điện ,ngắn mạch chạm đất hoặc dịng điện sét) và giữ cho điện thế trên các phần tử được nối đất thấp.Theo chức năng của nĩ,nối đất trong hệ thống điện được chia ra làm 3 loại.
- Nối đất làm việc: cĩ nhiệm vụ bảo đảm sự làm việc của trang thiết bị điện trong các điều kiện bình thường và sự cố theo các điều kiện quy định.Đĩ là nối đất điểm trung tính các cuộn dây máy phát,máy biến áp lực,máy biến áp đo lường,máy bù…
- Nối đất an tồn ( nối đất bảo vệ ): cĩ nhiệm vụ bảo đảm an tồn cho người phục vụ khi cách điện của trang thiết bị điện bị hư hỏng gây ra dịng điện rị.Đĩ là nối đất vỏ máy phát , máy biến áp,vỏ thiết bị điện , vỏ cáp,nối đất các kết cấu kim loại của các thiết bị phân phối…Khi thiết bị làm việc bình thường thì cĩ điện thế bằng khơng,nhưng khi cách điện bị phá hỏng hay phĩng điện bề mặt thì sẽ cĩ điện thế khác khơng.
- Nối đất chống sét: nhằm tản dịng điện sét vào đất,giữ cho điện thế của các phần tử được nối đất khơng quá cao để hạn chế phĩng điện ngược từ các phần tử đĩ đến các bộ phận mang điện và các thiết bị điện khác.Đĩ là nối đất cột thu sét,dây chống sét,các thiết bị chống sét,nối đất các kết cấu kim loại cĩ thể bị sét đánh.
Trong nhiều trường hợp , cùng 1 hệ thống nối đất đồng thời thực hiện hai hoặc ba nhiệm vụ nối trên.
Các loại nối đất thơng thường được thực hiện bằng 1 hệ thống những cọc thép (hoặc đồng) đĩng vào đất hoặc những thanh ngang cùng loại vật liệu chơn trong đất,cọc và thanh nối liền nhau và nối liền với vật cần nối đất.Cọc thường làm bằng thép ống hoặc thép thanh trịn khơng rỉ ( hoặc mạ kẽ) , đường kính từ 2- 6cm , dài từ 2- 4m , hoặc làm bằng thép gĩc 40 x 40 , 50 x 50 ,
60 x 60 đĩng thẳng đứng vào đất .Cịn thanh ngang làm bằng thép dẹt tiết diện (3 ÷ 5 ) x ( 20 ÷ 40) hoặc bằng thép thanh trịn đường kính 10 -20 mm .Cọc và thanh được gọi chung là cực nối đất ,thường được chơn sâu cách mặt đất 50 - 80cm để giảm bớt ảnh hưởng của thời tiết khơng thuận lợi ( quá khơ về mùa nắng,bị băng giá về mùa đơng ) và tránh khả năng bị hư hỏng về cơ giới ( do đào bới , cày cuốc ).
Tính tốn trang bị nối đất :
Cách thực hiện nối đất : cĩ 2 cách.
Nối đất tự nhiên: là sử dụng các ống dẫn nước hay ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí),các kết cấu kim loại của cơng trình nhà cửa cĩ nối đất các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất..v.v…làm trang bị nối đất.
Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên cĩ sẵn. Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo các tài liệu để tính gần đúng.
Nối đất nhân tạo: thường được thực hiện bằng cọc thép,thanh thép dẹt hình chữ nhật hay hình thép gĩc dài từ 2-3m đĩng sâu xuống đất.Để chống ăn mịn kim loại các ống thép,thanh thép dẹt,thép gĩc phải cĩ chiều dày > 4mm.
Dây nối đất cần cĩ tiết diện thỏa mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịu được dịng điện cho phép lâu dài.Dây nối đất khơng được bé hơn tiết diện dây dẫn pha,thường dùng thép cĩ tiết diện 120 ,nhơm 35 ,đồng 5 .
Đối với mạng điện cĩ điện áp dưới 1000V,điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm khơng được vượt quá 4Ω.
*. Tính tốn nối đất cho trường đại học: Sử dụng cơng thức bảng 10-2, trang 385, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên).
0,336 2 4 . . lg 0,5.lg 4 tt lc l t l R l ρ d t l + = + − 2 0,336. . lg2 . . t ttthanh t l R l ρ b t η = Với : Rlc- điện trở một cọc (Ω) b- bề rộng của thanh dẹt
t- độ chơn của cọc tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc. l- chiều dài cọc
tt
ρ - điện trở suất của đất
Các hệ số Kcọc , Kthnh , ρđất tra bảng hệ số hiệu chỉnh 10 -1 trang 384, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên).
10.2.Sơ đồ nối đất:.
Theo hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC.
Trong một tịa nhà, việc nối điện cực nối đất và kết lưới các phần kim loại với nhau và với vỏ kim loại của thiết bị điện sẽ tránh xuất hiện điện áp cao nguy hiểm giữa hai phần kim loại bị chạm đồng thời.
- Điện cực nối đất (1): Vật dẫn hay nhĩm vật dẫn điện tiếp xục với nhau và liên kết về điện với đất.
- Đất: Phần dẫn điện của đất tại bất kì điểm nào cũng được qui ước lấy là 0. - Các điện cực nối đất độc lập: Các điện cực nối đất đặt cách nhau một khoảng mà dịng cực đại đi qua một điện cực sẽ khơng ảnh hưởng đáng kể đến điện áp của các điện cực khác.
- Điện trở của điện cực nối đất: Điện trở tiếp xúc với điện cực nối đất.
- Dây nối đất (2): Dây bảo vệ nối đầu nối đất chính (6) của lưới với điện cực nối đất (1) hoặc với các dụng cụ tiếp địa khác (sơ đồ TN).
- Các bộ phận cần nối đất (vỏ kim loại) (bảng F 25): Phần dẫn điện của thiết bị khi bình thường khơng cĩ điện, tuy nhiên trong điều kiện hư hỏng sẽ xuất hiện điện áp.