CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN VỀ ĐIỆN
3.1 Lựa chọn dây dẫn phía hạ áp
3.1.3 Lựa chọn dây dẫn tầng 2
Bảng 3.2: Cơng suất tính tốn của các phịng tầng 2
STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 21
Ta chia tầng 2 thành 2 nửa sơ đồ ngun lí như hình dưới
Hình 3.3: Sơ đồ phụ tải tầng 2
Nhánh từ P.209 đến P.201
Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053
Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm} =
= 0,21 (V)
∆U '=∆U cp−∆U =5% {U} rsub {đm} -∆U = 19 – 0,21 = 18,79 (V)
F =
Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt
Tra bảng 2-36/645 tài liệu[1]
Ta chọn dây đồng có tiết diện 4 mm2 có ro = 5 (Ω/Km) và xo = 0,09(Ω/Km) Nhánh từ P.210 đến P.213
Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053
Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm} = 0,04
0,38
= 0,11 (V)
∆U '=∆U cp−∆U =5% {U} rsub {đm} -∆U = 19 – 0,11 = 18,89 (V)
Ftt=
Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt
Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]
Ta chọn dây đồng có tiết diện 4 mm2 có ro = 5 (Ω/Km) và xo = 0,09(Ω/Km) Tính lại ∆ U
∆ U =
∆U ≤ ∆ U cp = 19 V
Vậy chọn dây dẫn như vậy là hợp lí
3.1.4 Lựa chọn dây dẫn tầng 3 Bảng 3.3: Cơng suất tính tốn các phịng tầng 3 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ta chia tầng 3 thành 2 nửa sơ đồ nguyên lí như hình dưới
24
Hình 3.4: Sơ đồ phụ tải tầng 3
Nhánh từ P.307 đến P.301
Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053
Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm} = 0,050,38
= 0,13 (V)
∆U ' =∆U cp−∆U =5% {U} rsub {đm} -∆U = 19 – 0,13 = 18,87 (V)
F =
tt
Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt
Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]
Ta chọn dây đồng có tiết diện 4 mm2 có ro = 5 (Ω/Km) và xo = 0,09(Ω/Km) Nhánh từ P.308 đến P.310
Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053
Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm} =
= 0,13 (V)
∆U ' =∆U cp−∆U =5% {U} rsub {đm} -∆U = 19 – 0,13 = 18,87 (V)
Ftt=
Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt
Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]
Ta chọn dây đồng có tiết diện 4 mm2 có ro = 5 (Ω/Km) và xo = 0,09(Ω/Km) Tính lại ∆ U
∆ U =
∆U ≤ ∆ U cp = 19 V
Vậy chọn dây dẫn như vậy là hợp lí
3.1.5 Lựa chọn dây dãn tầng 4Bảng 3.4: Cơng suất tính tốn các phịng tầng 4 Bảng 3.4: Cơng suất tính tốn các phịng tầng 4 STT 1 2 3 4
5 6 7 8 9 Hình 3.5: Sơ đồ phụ tải tầng 4
Ta chuyển sang sơ đồ tương đương
27
Hình 3.6: Sơ đồ tương đương
28
Coi tầng 4 có đoạn phụụ̣ tải phân bố đều Chọn: x0 = 0.25 (Ω/Km) và γ=0.053
Tính ∆ U = {{x} rsub {0} sum {{Q} rsub {i} {l} rsub {i}}} over {{U} rsub {đm} =
= 0,74 (V)
∆U '=∆U cp−∆U =5% {U} rsub {đm} -∆U = 19 – 0,74 = 18,26 (V)
F =
tt
Ta chọn dây có Ftc ≥ Ftt
Tra bảng 2-36/645, tài liệu[1]
Ta chọn dây đồng có tiết diện 10 mm2 có ro = 2 (Ω/Km) và xo = 0,07(Ω/Km)
Tính lại ∆ U ∆U =
∆U ≤ ∆ U cp = 19 V
Chọn dây dẫn như vậy là hợp lí
3.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất trên đường dây hạ áp3.2.1 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ trạm biến áp về tủ 3.2.1 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ trạm biến áp về tủ
điện tổng
Hình 3.7: Sơ đồ dây từ TBA về tủ điện tổng
Tra bảng 2.36/645, tài liệu [1], có dây dẫn đồng thiết diện 95 mm2 đặt trong cáp có r0=0,21 (Ω/km); x0= 0,06 (Ω/km) Tổn hao điện áp ∆U =∑ ( P tti ri + Q tti x i ) U đm = 150,369.0,21.0,1+72,768.0,06 .0,1 0.38 = 9.46 (V) ∆ U %= ∆ U = 9,46 =2,49% Uđm 380
Tổn hao điện cơng suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
P2 +Q2
∆ P= tti 2 tti R
U
đm i
30
= 150,3692 +72.768 2 .0,1.0,21
0.382 = 4058.4 (W)
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
P2 +Q2 ∆ Q= tti 2 tti X U đm i =150,3692 +72.7682 ∗0.1∗0.06 0.382 = 1159.5 (VAR)
- Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2 =√4058.42+1159.52
= 4220.8 (VA)
3.2.2 Xác định tổn hao điện áp, tổn hao công suất từ tủ điện tổng về tủ điện các tầng
Tổn hao điện áp∆ U =∑ ( P tti r i + Q tti x i )
U
đm
Suy ra ∆U %=
31
Tổn hao cơng suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
∆ P= Ptti2 + Qtti2 Uđm2 = 0,21.0,003(149,7172+ 72,4522)+ 0,21.0,005(128,4722 +62,2582 )+0,21.0,005 (111,4352 +53,4882 ) +0,21.0,005 (92,5852 +44,442 ) 0,382 = 456,7 (W)
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
∆ Q= = 0,07.0,003(149,7172+ 72,4522)+ 0,07.0,005(128,4722 +62,2582 )+0,07.0,005 (111,4352 +53,4882 ) +0,07.0,005 (92,5852 +44,442 ) 0,382 = 152,2 (VAR)
- Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2
=√456,72+152,22= 481.4 (VA)
3.2.3 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 1
Tổn hao điện áp ∆U =∑ ( P tti r i+ Q tti x i ) U đm 32
Suy ra Tổn hao công suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
P2 +Q2
∆ P= tti 2 tti R
U
đm i
= 376,04 (W)
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
P2 +Q2
∆ Q= tti 2 tti X
U
đm i
= 6,8 (VAR)
- Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2
=√376,042 +6,82= 376,1 (VA) 3.2.4 Tổn hao điện
áp, tổn hao công suất tầng 2
Tổn hao điện áp
Suy ra ∆U %=
33
Tổn hao cơng suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
P2 +Q2 ∆ P= tti 2 tti R U đm i = 8,76 0,38.52 =303,3 (W)
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
P2 +Q2 ∆ Q= tti 2 tti X U đm i = 8,76.0,09 2 =¿5,46 (VAR) 0,38 - Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2
=√303,32 +5,462 = 303,4 (VA)
3.2.5 Tổn hao điện áp, tổn hao công suất tầng 3
Tổn hao điện áp
∆ U =∑ ( P tti r i + Q tti x i )
U
đm
Suy ra ∆U %=
Tổn hao cơng suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
34
P2 +Q2 ∆ P= tti 2 tti R U đm i = 5,61 0,38.2 5 =¿ 194,26 (W)
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
∆ Q=
= 5,61.0,092 =¿ 3,5 (VAR) 0,38
- Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2
=√194,262 +3,52= 194,3 (VA) 3.2.6 Tổn hao điện
áp, tổn hao công suất tầng 4
Tổn hao điện áp
Suy ra ∆U %=
Tổn hao cơng suất
- Tính tổn hao cơng suất tác dụụ̣ng
P2 +Q2 ∆ P= tti 2 tti R U đm i = 166,2 0,382 .2 =¿2301,9 (W) 35
- Tính tổn hao cơng suất phản kháng
∆ Q=
166,2.0,07
= 0,382 =¿
80,57 (VAR)
- Tính tổn hao cơng suất tồn phần
∆S=√∆ P2+∆ Q2
=√2301,92 +80,572= 2303,3 (VA)
3.3 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ.
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 tồn 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
Ngồi ra người ta cịn chế tạo aptomat chống rò điện, aptomat chống rò tự động cắt mạch điện nếu dịng dị có trị số 30 mA, 100 mA hoặc 300 mA tùy loại.
3.3.1 Tính tốn ngắn mạch
Để tính ngắn mạch hạ áp, cho phép lấy kết quả gần đúng bằng cách cho trạm biến áp phân phối là nguồn trong tổng trở ngắn mạch chỉ cần kể từ tổng trở biến áp tới điểm cần tính ngắn mạch.
Trạm biến áp có dung lượng 400KVA ta có ∆ P0 =900 (W ) ,∆ Pk=4,6 (kW ) ,Uk %=4 % R BA= Uk % . U X BA= S đm
Điện trở và điện kháng của đường dây:
Ta có đường dây đến máy biến áp có tiết diện là F = 95mm2 có vỏ bọc,
ta có: {r xoo= =0,210,06 Ω/km rđd =r0 .l=0,21.0,1=0,021(Ω) xđd=0,06.0,1=0,06(Ω) Tổng trở từ nguồn về điểm ngắn mạch: Ztổng=√( RBA +rđd )2 +( XBA +xđd )2=0,06538(Ω) Dòng điện ngắn mạch là: Chọn aptomat tổng I tt
37
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LG chế tạo Loại Kiểu 400AF ABS403a Chọn áp tô mát tầng 1 I tt
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LG chế tạo Loại 225AF Chọn aptomat cho tầng 2 I tt
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LG chế tạo Loại 225AF Chọn aptomat cho tầng 3 I tt
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LG chế tạo Loại 225AF Chọn aptomat cho tầng 4 I tt
Tra bảng 3.2/146 tài liệu [2], ta chọn được aptomat từ 250 đến 1200A do LG chế tạo
Loại 400AF
Chọn aptomat cho các phòng tầng 1
Ta chọn aptomat theo cơng suất lớn nhất của các phịng tầng 1
I
tt
Tra bảng 3.9/177, tài liệu [2], chọn aptomat cỡ nhỏ điện áp 230/400V, IN=10KA, mã hiệu 5SX4 220-6 do Siemens chế tạo, Iđm = 20A
Chọn aptomat cho các phòng tầng 2
Ta chọn aptomat theo cơng suất lớn nhất của các phịng tầng 2
I
Tra bảng 3.9/177, tài liệu [2], chọn aptomat cỡ nhỏ điện áp 230/400V, IN=10KA, mã hiệu 5SX4 220-6 do Siemens chế tạo, Iđm = 20A
Chọn aptomat cho các phòng tầng 3
Ta chọn aptomat theo cơng suất lớn nhất của các phịng tầng 3
I
tt
Tra bảng 3.9/177, tài liệu [2], chọn aptomat cỡ nhỏ điện áp 230/400V, IN=10KA, mã hiệu 5SX4 220-6 do Siemens chế tạo, Iđm = 20A
Chọn aptomat cho các phịng tầng 4
Ta chọn aptomat theo cơng suất lớn nhất của các phòng tầng 4
I
tt
Tra bảng3.1/146, tài liệu [2],chọn aptomat cỡ nhỏ điện áp 230/400V, IN=10KA, mã hiệu ABE 103a- do LG chế tạo, Iđm = 60A
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT
4.1 Tính tốn chống sét và lựa chọn thiết bị chống 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 cơng trình điện, tồ nhà cao tầng; dịng điện sét sinh ra sẽ gây các tác dụụ̣ng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản: vật dụụ̣ng,
thiết bị và nguy hiểm cho tính mạng con người. Do đó, bảo vệ chống sét là việc cần thiết cho các cơng 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).
Nguyên tắc bảo vệ :
Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Áp dụụ̣ng đối với các cơng trình có độ cao dưới 15(m) và các cơng trình khơng quan trọng. Theo phương thức bảo vệ trọng điểm, chỉ những bộ phận thường bị sét đánh mới phải bảo vệ. Đối với cơng trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ là bốn góc, xung quanh tường chắn mái và các kết cấu nhơ cao khỏi mặt đất. Đối với các cơng 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 tồn bộ : Áp dụụ̣ng đối với các cơng trình có độ cao trên 20 (m) và các cơng trình quan trọng, dễ cháy nổ. Theo ngun tắc này thì tồn bộ cơng trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét.
Như vậy, đối với tịa nhà A5 có chiều cao 20m ta sử dụụ̣ng phương pháp bảo vệ tồn bộ, sử dụụ̣ng kim thu lơi kết hợp với hệ thống nối đất.
Trên cơ sở nghiên cứu các mơ hình, người ta có thể xác định vùng bảo vệ của cột thu lơi. Đó là khoảng khơng gian gần cột thu lơi mà vật được bảo vệ trong đó, có rất ít khả năng bị sét đánh.
Phạm vi bảo vệ cột thu lơi là hình nón cong trịn xoay có tiết diện ngang là những hình trịn, ở độ cao hx có bán kính Rx
41
Hình 4.1: Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi
- Ở độ cao hx < 23 h Rx = 1,5h ( 1- 0,8hx h )
- Ở độ cao hx > Rx =0.75 h( 1 - hxh )
Trong các tài liệu gần đây của Nga, trên cơ sở khảo sát mơ hình, trị số bán kính bảo vệ được xác định theo công thức sau :
- Rx = 1,6ha.P/ ( 1 + hxh )
Trong đó : hx là chiều cao đối tượng cần bảo vệ ha chiều cao hiệu dụụ̣ng cột thu lôi ha = h-hx
P là hệ số, với h < 30m thì P=1 Với h>30m, p=5,5/√h .
Qua tìm hiểu, kim thu sét hiện đại INGESCO PDC 2.1 của có bán kính bảo vệ lớn, thích hợp bảo vệ cho các cơng trình mà khơng cần sử dụụ̣ng q nhiều kim. Tịa nhà có chiều dài khoảng 30m, chiều rộng khoảng 10m, chiều cao khoảng 20m. Ta chọn kim Ingesco PDC 2.1 có bán kính thu sét là 15m.
42
Diện tích bảo vệ của kim thu sét đã chọn là S= .R2 = .152 = 706.5 ( m2 )
Diện tích mặt bằng tịa nhà là: 30.10 = 300m2
Vì diện tích vùng bảo vệ của kim thu sét lớn hơn diện tích cần bảo vệ của tịa nhà nên kim đã chọn là hợp lý.
4.2 Tính tốn nối đất
Để đảm bảo cho dòng điện sét tản nhanh vào đất chọn giá trị điện trở của hệ thống nối đất là Rđ 10 .Vậy ta chọn Rđ = 10
Vì tịa nhà A5 được xây dựng trên nền đất pha cát nên điện trở suất của đất có giá trị = 3.104 cm. Điện trở suất của đất không cố định trong năm do ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ của đất. Do đó điện trở của trang bị nối đất cũng thay đổi. Vì vậy, tt = K. , trong đó K là hệ số hiệu chỉnh tăng cao.
Tra bảng 10-1 trang 384 tài liệu [1] Chọn K = 1,4 => tt = K. = 1,4.3.104 =4,2.104
Chọn phương án nối đất là sử dụụ̣ng cọc và thanh, ta sử dụụ̣ng 20 cọc sắt L60x60x6 dài l=2,5m, chôn sâu cách mặt đất tc = 0,8m. Cột được chơn thành mạch vịng, cách nhau a = 5m.
Chọn thanh ngang bằng thép trịn, đường kính 8mm chơn cách mặt đất 0,9m Với các thông số đã chọn như trên, điện trở nối đất của 1 cọc được tính theo cơng thức gần đúng : R1C = 0,00298. tt =0,00298.4,2.104 = 125
Tra bảng 10-3 trang 387 tài liệu [1]
Với tỉ lệ a/l = 5/2,5 = 2 ta có đ = 0,64 và ng = 0,32.
Điện trở khuếch tán của 20 cọc là :
43
Rc = r1c/n. đ = 125/20.0,64 = 9,75
Chiều dài của tất cả các cọc nối lại với nhau: L = n .a = 20.5 = 100m Điện trở của thanh nối nằm ngang: . tt .lg ( ) T r o