Đường dây Cơng suất tính tốn (kW) Itt (A) Ftt (mm2) Loại dây (LENS PVC) Icp (A) ATS – Tủ ƯT 41,91 74,9 68 3x70 mm2 + 1x50mm2 197 Tủ ƯT – TM 6,3 11,3 10,2 3x16 mm2 + 16mm2 87 Tủ ƯT - MBCC 6,4 11,4 10,3 3x16 mm2 + 16mm2 87 Tủ ƯT – MBSH 7,2 12,9 11,7 3x16 mm2 + 16mm2 87 Tủ ƯT - ĐCS 11,2 20 18,2 3x25 mm2 111 Tủ ƯT - QTG 10,8 19,3 17,5 3x25 mm2 111
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
CHƯƠNG V: BẢO VỆ CHỐNG SÉT VÀ TIẾP ĐỊA CHO CƠNG TRÌNH
5.1. Tính tốn hệ thống chống sét
5.1.1 Cơ sở lí thuyết
Sét bản chất là các dòng điện lớn di chuyển vào bất cứ vị trí nào. Các tịa nhà, chung cư cao tầng có khả năng bị sét đánh rất cao.Vì vậy khi hoạt động của các tịa nhà, chung cư cao tầng cần thực hiện biện phát chóng sét an tồn. Nếu không trang bị các thiết bị chống sét tốt khả năng hư hại sẽ rất lớn đến các thiết bị điện cũng như con người trong tòa nhà.
a) Các mơ hình chống sét:
Hiện nay có một số loại chống sét như sau:
1. Mơ hình hình học (kim thu sét Franklin) 2. Mơ hình điện hình học
3. Mơ hình phát xạ sớm 4. Dây chống sét
5. Lồng Faraday
Ta sẽ phân tích ưu/nhược điểm của từng mơ hình để chọn ra mơ hình chống sét phù hợp với cơng trình. Ta khơng xét đến dây chống sét do nó thường được sử dụng để bảo vệ các đường dây tải điện trên không.
Bảng 5. 1 Bảng phương án chọn kiểu thu sét
Kim Franklin Điện hình học Phát xạ sớm Lịng Faraday
Tính chất Kim thu sét kiểu thụ động Kim thu sét kiểu thụ động Kim thu sét kiểu tích cực, có khả năng phóng sớm các
tia tiên đạo đi lên thu bắt sét
Chủ động tạo một màn che tĩnh điện cho cơng trình
Vùng bảo vệ Chỉ bảo vệ cơng trình, khơng Chỉ bảo vệ cơng trình, khơng bảo vệ Vùng bảo vệ có thể bảo vệ cả vùng lân cận cơng trình, bảo Có tác dụng chống sự xâm nhập của các sóng radio hay
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG bảo vệ các vùng lân cận các vùng lân cận vệ tốt các cơng trình có chiều cao lớn các sóng nhiễu tĩnh điện Số lượng Phải sử dụng nhiều kim cho
cơng trình
Địi hỏi một số lượng lớn các
đầu thu
Chỉ cần một kim cho cơng
trình
Bao gồm một lưới kim loại
nối đất Thẩm mỹ Đảm bảo thẩm mỹ cho cơng trình do sử dụng một kim Làm xấu cơng trình do sử dụng nhiều đầu thu Đảm bảo thẩm mỹ cho cơng trình do sử dụng một kim Đảm bảo thẩm mỹ cơng trình do sử dụng các kết cấu có bên trong cơng trình như các thanh thép/khung thép
trong bê tông
Giá
Đắt khi cần bảo vệ cho cơng trình có nhiều
tịa nhà
Rất đắt tiền Đắt Đắt nếu ô đan rất nhỏ Hạn chế Không quan tâm đến thông số quan trọng biên độ dịng sét Khơng xét đến sự thay đổi điện
trường theo dạng hình học
của các cấu kiện trong cơng
trình Khơng an tồn do sử dụng cáp đồng trần Khơng thể bảo vệ cơng trình chống các xung do các cú sét nhỏ và xung điện tử phát ra sau đó Đã ghi nhận nhiều trường hợp sét vẫn đánh vào cơng trình đã có kim thu sét
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG Chỉ bảo vệ tốt các cơng trình có độ cao 20m trở xuống Chỉ có tác dung đối với các cơng trình cao dưới 45m Phương án sử dụng b) Tính tốn hệ thống chống sét cho tịa nhà 1. Diện tích thu sét của cơng trình
Diện tích thu sét hữu dụng của một cơng trình là diện tích mặt bằng của các cơng trình kéo dài trên tất cả các hướng tính cả chiều cao của nó. Cạnh của diện tích thu sét hữu dụng được mở rộng ra từ cạnh của kết cấu bằng khoảng cách chiều cao của kết cấu tại điểm tính chiều cao. Bởi vậy đối với một tịa nhà hình chữ nhật đơn giản có chiều dài a, chiều rộng b, chiều cao h (đơn vị tính m) thì diện tích chống sét hữu dụng có độ dài là (a+2h)m và chiều rộng là (b+2h)m với bốn góc trịn tạo bởi ¼ đường trịn có bán kính là h. Như vậy diện tích thu sét hữu dụng Ac(m2) là:
Ac = ab + 2ah + 2bh + πh2 Trong đó: ab là diện tích phần 1 2ah là diện tích phần 2 và 2’ 2bh là diện tích phần 3 và 3’ πh2 là diện tích 4 góc trịn Với a= 40m, b=20m, h=16m => Ac= 3524m2
2. Xác định xác xuất sét đánh vào cơng trình trong một năm
Xác định xác xuất sét đánh vào cơng trình trong một năm (P1n) được tính như sau: P1n= Ac.Ng.10-6
Với Ng=8,2 là mật độ sét đánh tại Đà Nẵng (số lần/km2 /năm). Tra bảng QCVN 02:2020/BXD
=> P1n= Ac.Ng.10-6 = 0,0288 3. Xác định sác xuất sét đánh tổng hợp
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Phương pháp sác xuất nhằm mục đích hướng dẫn cho các trường hợp khó quyết định. Nếu kết quả tính được lớn hơn 10-5 thì ta cần đến hệ thống chống sét.
P = P1n.A.B.C.D.E
Hệ số A theo dạng cơng trình: A = 1,2 tương ứng công sở, khách sạn, nhà chung cư
Hệ số B theo dạng kết cấu cơng trình: B = 0,4 tương ứng bê tơng cốt thép có mái không phải bằng kim loại
Hệ số C theo công năng sử dụng: C = 0,3 tương ứng nhà ở, công sở, nhà máy, xưởng sản xuất không chứa các đồ vật quý hiếm hoặc đặt biệt dễ bị hủy hoại do cháy
Hệ số D theo mức độ cách ly: D = 1 tương ứng cơng trình xây dựng trong khu vực có ít cơng trình khác hoặc cây xanh có chiều cao tương đương
Hệ số E theo mức độ cách ly: E = 0,3 tương ứng cơng trình được xây dựng ở vùng đồng bằng, trung du
=> P = 1,244.10-3 > P0 = 10-5 nên cần lắp đặt hệ thống chống sét. c) Lựa chọn mơ hình chống sét
Sau khi phân tích và so sánh các mơ hình chống sét ta quyết định chống sét loại kim thu sét Phát xạ sớm bán kính bảo vệ 55m bao gồm kim thu sét phát tia tiên đạo sớm, bên cạnh cơng trình ta bố trí các dây thốt sét cách nhau 30m để dẫn nhanh dịng sét xuống phía dưới.
- Hệ thống chống sét bao gồm bộ kim thu sét đặt tại vị trí cao nhất của tịa nhà, dây thốt sét, cọc tiếp đất, hố tiếp đất và hộp kiểm tra.
- Kim thu sét: sử dụng loại đầu kim thu sét loại phát tia tiên đạo sớm. - Dây sét dẫn xuống cho mỗi tháp dùng 02 cáp đồng trần có tiết diện 70mm2
nối xuốn hệ thống típ địa.
- Hệ thống nối đất gồm các cọc thép bọc đồng loại D18 dài 2,4m được chôn thẳng đứng, đầu trên của cọc cách mặt đất 0.8m bên phía ngồi tồn nhà, khoảng cách giữa cọc với cọc 4m.
- Dây nối đất dùng cáp trần có tiết diện 70mm2 hàn các đầu cọc với nhau (mối hàn đồng chống ăn mịn điện hóa).
- Điện trở nối đất của hệ thống chống sét sẽ được thiết kế bảo đảm ≤ 10Ω. Trong trường hợp nếu điện trở suất của đất quá lớn, khó đảm bảo được giá trị điện trở nêu trên thì có thể sử dụng hóa chất (GEM) làm giảm điện trở suất của đất, để đạt được giá trị điện trở nối đất theo yêu cầu.
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
5.1.2 Tính tốn điện trở nối đất
Sử dụng kim thu sét ESE pulsar 30, có thời gian phóng điện sớm T = 30 µs, đặt giữa tồn nhà, trên cột đỡ có chiều cao h = 5m. Chọn mức bảo vệ 2, tương ứng với D = 30m và I = 10Ka.
Độ lợi khoảng cách: L= v. T = 1,1.30 = 33m; v là tốc độ phát triển của tia tiên đạo đi lên, thường lấy v = 1,1 m/ µs.
Bán kính bảo vệ của kim ESE:
Rf = √ℎ(2𝐷 − ℎ) +L(2𝐷 +L) = 57,8m
Nhận thấy vùng bảo vệ bao trùm tồn bộ cơng trình và việc chọn kim ESE nêu trên là thích hợp.
Dây thốt sét được sử dụng là 02 dây cáp đồng trần tiết diện 70mm2 . Để đảm bảo an toàn cho người, 3m cáp tính từ mặt đất được bọc ống PVC.
Hệ thống nối đất cho trường hợp này bao gồm 6 cọc dài L = 2,4m; đường kính cọc dc = 18mm = 0,018m; chôn sâu s = 0,8m; chôn cách nhau k = 4m.
Với điện trở suất của đất đo vào mùa khô ρ = 300 Ωm, điện trở nối đất của 1 cọc là:
rc = 𝜌
2π𝐿[𝑙𝑛 ( 4𝐿
1,36𝑑𝑐)] .2𝑠 +𝐿
4𝑠 +𝐿 = 84,86 Ω
Với số cọc n = 6, tra bảng 3.8 trang 42 của [5] ta được ղc = 0,77; điện trở của hệ thống 6 cọc là:
Rc = 𝑟𝑐
𝑛.ղc = 18,37 Ω
Tra bảng 7.4 trang 133 [5] ta được hệ số xung của cọc típ đất là αc = 0,65 từ đó điện trở xung của hệ thống là:
Rxc = αc . Rc = 11,94 Ω
Đường kính cáp đồng trần tiết diện 95mm2, đường kính dây dd = 11mm. Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc với tổng chiều dài Lt = 20m, chôn sâu so với mặt đất s = 0,8 m là:
rt = 𝜌
π𝐿[𝑙𝑛 ( 4𝐿𝑡
√ℎ𝑑𝑑)] − 1 = 10,96 Ω
Tra bảng 3.8 trang 42 của [5] ta được hệ số sử dụng thanh/dây là ղth= 0,83; điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc khi xét đến hệ số sự dụng thanh/dây là:
Rt = 𝑟𝑡
ղ𝑡ℎ = 13,2 Ω
Tra bảng 7.5 trang 133 của [5] ta được hệ số α của dây nối đất nằm ngang là
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRUNG TÂM VUI CHƠI GIẢI TRÍ 4 TẦNG
Rxt = αt . Rt = 13,86 Ω Điện trở nối đất xung của toàn hệ thống là:
RHTX = 𝑅𝑥𝑐 .𝑅𝑥𝑡
𝑅𝑥𝑐+𝑅𝑥𝑡 = 11,94 . 13,86
11,94 + 13,86 = 6,41 Ω
Tài liệu tham khảo
1. TCVN 7117- 1: 2018 Tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng trong nhà.
2. Bảng tra chọn MCCB (aptomat) Fuji 2 pha, 3 pha, 4 pha - Tin tức HPC (haophuong.net)
3. Giáo trình thiết kế cấp điện- Ngơ Hồng Quang- Vũ Văn Tẩm.
4. https://vnk.edu.vn/tai-lieu/giao-trinh-cung-cap-dien-nguyen-xuan-phu/ 5. http://canhsatpccc.gov.vn/Portals/0/VBPL/Tieuchuan_PCCC/Quy_chuan_02
2020_BCA.pdf
6. TCVN 9206- 2012: Tiêu chuẩn quốc gia về lắp đặt thiết bị điện trong nhà ở và nơi công cộng.
7. TCVN 9207- 2012: Tiêu chuẩn thiết kế đặt đường dây điện trong nhà ở và nơi công cộng.