CHƯƠNG 7 : TÍỐ́NH TOÁỐ́N NGẮN MẠỌ̣CH VÀ CHỌỌ̣N THIẾỐ́T BỊ BẢO VỆ
8.2.2Chọn thiết bị bảo vệ:
8.2 Chống sét sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm
8.2.2Chọn thiết bị bảo vệ:
Hình 8.3 Thơng số kĩ thuật đầu thu sét ESE
Ta chọn hệ thống chống sét chủ động cho chung cư, Cấp bảo vệ chống sét là cấp 2. Phương pháp chống sét bằng đầu thu ESE của Stormaster, mỗi block căn hộ ta đặt 1 đầu thu ESE.
Tính tốn đặt kim thu sét bảo vệ cho block C (block D tương tự) Block C có tổng diện tích xây dựng 1694.8m2, cao 82m
a= 102.7 m, b = 61.51 m => Rbv =0.5×√102.72 +61.512 =
60(m) Tra bảng tính bán kính bảo vệ của đầu thu ESE ta chọn :
Loại đầu thu Stormaster 30 Độ cao đầu thu so với cơng trình là h = 5 m Bán kính bảo vệ là Rp = 63 m.
Vậy chung cư đã được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 8.4 Mặt bằng bố trí kim thu sét tầng mái và bán kính bảo vệ 8.2.3 Tính tốn nối đất chống sét:
8.2.3.1 Lý thuyết:
Điện trở xung kích của một cọc hay một thanh nối đất:
Điện trở xung kích của một cọc hay một thanh nối đất được tính theo: Rxk = xk.R R: điện trở tải xoay chiều của cọc hay thanh.
xk : hệ số xung kích của cọ hay thanh. ( tra PL15, 35, 37… )
Điện trở xung kích của một tổ hợp đơn giản:
Hệ nối đất có n cọc hoặc n thanh giống nhau ( điện trở nối giữa các chúng bỏ qua ) ghép //, cách nhau 1 đoạn a thì điện trở xung kích của tổ hợp tính theo: Rxk tổng =
Rxk : điện trở xung kích của một cọc hay thanh.
nxk: hệ số sử dụng xung kích của tổ hợp, tra PL 11, 12, 34, 35…
Điện trở xung kích của một tổ hợp phức hợp:
Rxk/c : điện trở xung kích của cọc.
Trang 84
n∗nxk
R
Luận văn tốt nghiệp R xk/ c+R xk / t ∗1 RxkƩ = Rxk /c +nRxk /t η xk
Điện trở nối đất nối dạng thanh:
Công thức gần đúng: Z(0,Tds) = Rxc + L0∗l
3 T ds
Tds : thời gian đầu sóng của song dịng sét dạng xiêng góc,
Rxc : điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp, Ω.
L : chiều dài của thanh nối đất, m.
Lo : điện cảm trên đơn vị dài của thanh nối đất, / .
8.2.3.2 Tính tốn:
Xác định điện trở nối đất theo quy phạm: với nối đất chống sét thì Rđ < 10 Ω.
Dự kiến:
Hệ thống nối đất gồm 3 thanh thép dẹt rộng 40 mm dài 10 (m) chơn sâu trong đất 0.8
(m)có điện trở suất ( đất cát pha sét ) ρ0= 100 (Ω.m). Gỉa sử dòng sét chạy qua hệ
thống là 100 kA.
Điện trở tính tốn đất: ( km = 1.4 ( đất khơ) tra PL 3 [4] )
Ptt = km * pdo = 100 * 1.4 = 140(Ωm)
Điên trở tản xoay chiều của 1 thanh:
p
tt 2 l2
Rt = 2 πl ln ( bt0
Dòng điện sét chạy trong mỗi thanh: I = 100/4 = 25 (kA). Với 3 thanh, l = 10 (m); I = 25 (kA); tra PL 16 [4] cho ta
Rxk = xk.Rt = 1.18*19.47 = 22.97 (Ω)
Tra PL 12 [4] ta có nxk = 0.65 ( tia 10 m, mỗi tia 3 cọc)
Vậy hệ thống nối đất gồm 3 thanh thép dẹt rộng 40 mm dài 10 (m) chôn sâu trong đất 0.8 (m) có điện trở suất ( đất cát pha sét) ρo= 100 (Ωm), bố trí 3 tia 10 m, mỗi tia 3 cọc.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
PHẦN II: CHUYÊN ĐỀ THIẾỐ́T KẾỐ́ HỆ THỚỐ́NG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO TỊA NHÀ AN DÂN
CHƯƠNG 9: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ9.1Tổng quan về điện mặt trời: 9.1Tổng quan về điện mặt trời:
Trong bối cảnh các nguồn năng lượng điện đang dần cạn kiệt theo thời gian, thì giải pháp các nguồn năng lượng xanh thay thế đang dần được nghiên cứu phổ biến và được sử dụng rộng rãi hơn. Ở Việt Nam, hiện nay việc sử dụng năng lượng mặt trời đang dần dần trở nên rộng rãi hơn.
Điện mặt trời (Quang điện hay Photovoltaics-PV) là nguồn năng lượng lớn
nhất mà con người tận dụng và đưa vào sử dụng được. Đặc biệt đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và chúng ta có thể khai thác thoải mái mà khơng bao giờ cạn kiệt. Việc khai thác thành công nguồn năng lượng mặt trời không những khơng ảnh hưởng đến mơi trường mà cịn mang lại vơ vàn tác dụng tích cực khác.
Ưu điểm và lợi ích to lớn mà điện mặt trời mang lại:
Điện năng lượng mặt trời mang lại rất nhiều lợi ích to lớn cho cơng cuộc phát triển kinh tế cũng như đời sống các nước trên thế giới. Chính vì vậy hiện nay sự phát triển của điện mặt trời đang được chú trọng hàng đầu tại nhiều nước phát triển trong đó có Việt Nam.
Ưu điểm:
- Tiện lợi và sẵn có: Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tiện lợi và
sẵn có ở khắp mọi nơi. Đặc biệt là một nước có lượng bức xạ hàng đầu như nước ta thì đây là tiềm năng vô cùng lớn.
- Nguồn năng lượng vô tận: Bức xạ mặt trời là nguồn tài ngun có thể tái
tạo vơ tận nhất mà con người có được. Chúng ta có thể thoải mái sử dụng mà không sợ cạn kiệt hay hết hạn.
- Nguồn năng lượng sạch an toàn nhất: Ánh sáng mặt trời là tài nguyên
thiên nhiên mang lại sự sống cho nhân lồi. Chính vì vậy nó sạch và an tồn tuyệt đối.
- Nguồn năng lượng miễn phí: Khơng ai đánh thuế hay kiểm soát khi sử
dụng năng lượng mặt trời.
- Lợi ích to lớn của điện mặt trời.
- Tự chủ về nguồn điện: Cho dù bạn ở đâu và muốn có hệ thống nhà máy
điện lớn hay nhỏ bạn đều có thể làm điện mặt trời. Bạn sẽ khơng gặp tình trạng cúp điện như điện lưới.
- Khơng mất chi phí vận hành: Khác với nhiều loại máy điện truyền thống
cần nhiên liệu như dầu và xăng….. để hoạt động. Còn với điện mặt trời chúng ta chỉ cần đầu tư một lần là có điện năng sử dụng miễn phí trọn đời thiết bị mà khơng tốn một xu chi phí vận hành
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
- Tối ưu hóa lợi nhuận đầu tư: Khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời theo tính
tốn thì khoảng sau 5 năm hoạt động chúng ta sẽ được hoàn vốn ban đầu. Vậy sau 25 năm hoạt động tiếp theo gia đình, doanh nghiệp chúng ta sẽ có điện miễn phí để sử dụng. Vậy ngay từ khi đầu tư chúng ta đã biết chắc chắn được đây là dự án đầu tư mang về lợi nhuận cực cao.
- Dễ lắp đặt, dễ sử dụng và chi phí bảo dưỡng thấp: Q trình lặp đặt điện
mặt trời khá đơn giản. Chúng ta chỉ cần lựa chọn vị trí thuận lợi để lắp đặt các tấm pin có nhiều nắng nhất. Cịn các thiết bị khác đã có nhà cung cấp lo liệu trong quá trình sử dụng chúng ta chỉ cần vệ sinh sạch sẽ tấm pin mặt trời là xong.
- Thân thiện với mơi trường: Q trình sử dụng điện mặt trời khơng tạo ra
tiếng ồn, khơng gây ra khói bụi, giảm thiểu được khí gây hiệu ứng nhà kính. Mang lại bầu không khi xanh sạch đẹp cho chúng ta.
- Ứng dụng rộng rãi và đa dạng: Chúng ta có thể lắp đặt và sử dụng nguồn
năng lượng mặt ở bất kì đâu .
- Xu hướng thời đại: Khi các ngun liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt thì
điện mặt trời là năng lượng thay thế để chúng ta phát triển bền vững về kinh tế và đời sống.
Lý do chọn chun đề:
- Việt Nam có vị trí địa lí đặc biệt, có nhiều lợi thế để khai thác năng lượng
mặt trời. Nguồn năng lượng mặt trời hầu như sử dụng quanh năm. Năng
lượng bức xạ trung bình đạt 4 đến 5 kWh/m2 mỗi ngày. Số giờ nắng trung
bình cả năm trong khoảng 949 đến 1680 giờ.
- Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng của Việt Nam ngày một gia tăng, khả
năng cung cấp các nguồn năng lượng nội địa hạn chế trong khi tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo của Việt Nam rất lớn kèm theo nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất rất cao thì việc xem xét khai thác các nguồn Năng lượng tái tạo (NLTT) sãn có cho sản xuất điện là rất khả thi cả về công nghệ lẫn hiệu quả kinh tế và môi trường.
- Trong những năm gần đây, các cơng nghệ NLTT, trong đó cơng nghệ
Năng lượng mặt trời (NLMT) có tốc độ tăng trưởng cao và liên tục dẫn đến chi phí lắp đặt hệ thống NLMT ngày càng giảm.
- Theo quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ tướng Chính
phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 (Tổng sơ đồ phát triển điện 7 hiệu chỉnh). Kế hoạch và mục tiêu cho điện mặt trời quyết định này đã nêu rõ: Đưa tổng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 850MW vào năm 2020, khoảng 4.000MW vào năm 2025 và khoảng 12/000MW vào năm 2030. Điện năng sản xuất từ nguồn điện mặt trời chiếm tỉ trọng khoảng 0.5% năm 2020, khoảng 1.6% vào năm 2025 và khoảng 3.3% vào năm 2030.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 9.1: Bản đồ tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
Nhận thấy nguồn lợi ịch mà điện mặt trời đem lại, tận dụng tầng mái của tịa chung cư để tính tốn và thiết kế giải pháp tiết kiệm năng lượng – thiết kế hệ thống điện mặt trời (PV) cho chung cư URBAN HILL Phú Mỹ Hưng.
Đối tượng tìm hiểu:
Điện mặt trời ngày nay đã được sử dụng ở nhiều hộ gia đình, nhà máy, tịa nhà Tân Cảng ICD Sóng Thần, Vincom Đà Nẵng, Đại học Bách Khoa, Tập đoàn Điện Lực Việt Nam…. Tại Việt Nam, cường độ bức xạ mặt trời trung bình cao, hệ thống điện
năng lượng mặt trời đạt hiệu suất tối ưu đây là giải pháp tiết kiệm điện năng bằng cách giảm sử dụng năng lượng trên lưới điện.
ỞViệt Nam hiện tại, chủ yếu có 2 loại hình điện mặt trời: Điện mặt trời độc lập
Hệ thống điện mặt trời độc lập là hệ thống điện mặt trời sử dụng cho nhu cầu cả ngày lẫn đêm cho một hệ thống các thiết bị điện độc lập, chỉ dung điện lấy được từ năng lượng mặt trời.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 9.2: Minh họa hệ thống điện mặt trời độc lập
Hệ thống này bao gồm các tấm pin mặt trời, bình ắc quy, bộ điều khiển sạc, bộ đổi nguồn và các thiết bị vật liệu lắp đặt.
Điện mặt trời hòa lưới
- Điện năng lượng mặt trời thu được từ tấm pin (Solar Panel là điện 1
chiều, qua bộ hịa lưới (Inverter), có chức năng đổi từ điện DC-AC cùng pha cùng tần số với điện lưới, sau đó hệ thống sẽ hịa chung điện với lưới quốc gia. Hệ thống này không cần dung ắc quy.
- Khi công suất hịa lưới bằng cơng suất tải thì tải tiêu thụ điện hồn tồn
từ pin mặt trời.
- Khi cơng suất tải tiêu thụ lớn hơn cơng suất hịa lưới thì tải sẽ lấy thêm lưới bù vào. Buổi tối sẽ dùng ngun điện lưới nhà nước vì khơng có ánh nắng mặt trời.
Hình 9.3: Minh họa hệ thống điện mặt trời hòa lưới
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Sau khi đánh giá các hệ thống điện mặt trời đã khảo sát ở trên. Sinh viên nhận thấy phương án điện mặt trời độc lập và điện mặt trời độc lập có hịa lưới có những ưu điểm riêng. Tuy nhiên, bên cạnh đó cịn nhiều nhược điểm cần xem xét:
- Acquy dùng trong hệ thống PV phải là loại acquy chuyên dụng cho điện mặt trời. Chi phí đầu tư cho acquy cao ( chiếm khoảng 30-50% giá trị hệ thống PV).
- Acquy và hệ thống sạc phải cần được bảo dưỡng thường xuyên.
- Acquy có tuổi thọ chỉ từ 5 đến 10 năm. Hiệu suất của acquy không cao và
giảm theo thời gian sử dụng. Việc acquy hư hỏng khơng được xử lí đúng quy định có thể gây ra ơ nhiễm môi trường nghiêm trọng.
+Chọn phương án điện mặt trời hịa lưới vì các ưu điểm:
- Đơn giản nhất
- ÍỐ́t tốn kém nhất, cả đầu tư ban đầu và kiểm tra bảo dưỡng.
- Độ bền cao nhất, có thể đến hơn 30 năm không cần thay thiết bị.
- Mang lại lợi ích kinh tế lớn nhất.
Lợi ích đối với người dùng và cộng đồng?
- Giảm lượng điện lấy từ lười vào ban ngày, khi giá điện cao hơn ban đêm,
tối đa hiệu quả giảm tiền điện.
- Thời gian hồn vốn ngắn (5 – 7 năm).
- Hình ảnh được nâng cao, nổi bật định hướng xanh và tính hiện đại của
cơng trình.
- Có nguồn thu từ bán lượng điện dư khi công ty điện lực khi công ty
điện lực mua lại.
- Sử dụng năng lượng sạch góp phần bảo vệ môi trường.
- Giảm tải cho điện lưới vào mua khô và giờ cao điểm. Mục tiêu và nội dung thực hiện của chuyên đề.
Chuyên đề luận văn tốt nghiệp này sẽ tập trung vào tính tốn, thiết kế cơng suất điện mặt trời hòa lưới cho tòa nhà chung cư AN DÂN.
Nội dung cần thực hiện
Chương 9: Khảo sát số liệu bức xạ mặt trời
Chương 10: Tính tốn, thiết kế hệ thống điện mặt trời hịa lưới Chương 11: Tính tốn chi phí đầu tư và thời gian hồn vốn Chương 12: Mô phỏng trên phần mềm PVsyst.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Chương 10: KHẢO SÁỐ́T SỐỐ́ LIỆU BỨC XẠỌ̣ MẶT TRỜI10.1 Dữ liệu bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ Chí Minh: 10.1 Dữ liệu bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ Chí Minh:
Cơng trình chung cư An Dân nằm ở quận Thủ Đức, TPHCM nên ta cần khảo sát dữ liệu bức xạ tại đây để thực hiện tính tốn, thiết kế hệ thống PV.
Sử dụng cơng cụ Geographic Size trên phần mềm PVsyst ta tìm được tọa độ địa lý của vị trí chung cư.
Hình 10.1 Bản đồ tọa đồ thành phố Hồ Chí Minh trên PVsyst
Thực hiện Import tọa độ thành phố Hồ Chí Minh vào phần mềm PVsyst ta được thơng số địa lý của thành phố như hình dưới đây:
Hình 10.2: Thơng số tọa độ thành phố Hồ Chí Minh trên PVsyst
Ở mục Meteo Data Import chọn meteonorm để thu nhập dữ liệu bức xạ mặt trời.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 10.3: Số liệu bức xạ từ Meteonorm trên PVsyst 10.2 Dự kiến khả năng sử dụng điện mặt trời cho tòa nhà:
Khảo sát diện tích sử dụng tầng mái để tiến hành tính tốn diện tích dự kiến có thể lắp đặt hệ thống pin mặt trời.
Tịa chung cư có 2 block C với block D. Diện tích block:
S1=(5.925*12*20.7+5*2.1*6)=1534.77 m2
Vậy ta thiết kế lắp đặt khoảng: 1500 m2
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Chương 11: TÍỐ́NH TOÁỐ́N THIẾỐ́T KẾỐ́ HỆ THỚỐ́NG ĐIỆN MẶT TRỜI HỊA LƯỚI
11.1 Chọn dàn pin quang điện:
Cấu hình lắp đặt các tấm pin.
Các tấm pin được lắp đặt theo thiết kế như sau:
Hình 11.1: Lắp đặt pin
Góc nghiêng: 12o, hướng chính Nam nên Azimuth:0o
11.1.1 Pin quang điện:
Giới thiệu về pin quang điện
Pin quang điện là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin quang điện được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline) và đa tinh thể
(polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 20%), có tuổi thọ trung bình 30 năm
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 11.2: Tấm pin monocrystalline và polycrystalline Bảng 11.1: So sánh pin Mono và pin Poly
So sánh Cấu tạo Hiệu suất Màu sắc Giá thành Tuổi thọ Các nhà sản xuất Trang 94
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Lựa chọn pin quang điện
- Dựa vào bảng so sánh của 2 loại pin quang điện. Chúng ta xem xét,
tầng mái tồn nhà có cường độ nắng cao khơng bị che khuất nên chọn tấm pin polycrystalline để thiết kế hệ thống điện PV cho tòa nhà.
- Chọn pin Polycrystalline HANWHA Q CELLS model QLUS L G4 2
350W do HANWHA sản xuất.
Hình 11.3: Tấm pin QPLUS L G4 2 350W
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Tất Trang-1513570
Hình 11.4: Kích thước tấm pin QLUS L G4 2 350W Thông số kĩ thuật tấm pin
Hình 11.5: Thơng số điện của tấm pin
Ýnghĩa các thông số kỹ thuật của tấm pin: