CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN
8.1. THIẾT KẾ AN TOÀN NỐI ĐẤT
- Thiết kế mạng cung cấp điện gắn liền với việc thực hiện các biện pháp an toàn bảo vệ người chống điện giật do chạm điện trực tiếp và gián tiếp.
- Thực tế cho tới nay, khi tiến hành tính toán về cung cấp điện, chúng ta còn ít quan tâm tới nội dung thiết kế an toàn. Mặt khác, trong quá trình hội nhập quốc tế, nước ta ngày càng có nhiều sản phẩm điện và các mạng điện được thiết kế và lắp đặt theo tiêu chuẩn mới. Bởi vậy trong tương lai gần, các tiêu chuẩn về thiết bị điện, cách lắp đặt mạng điện,… chắc chắn sẽ được bổ sung để phù hợp với xu hướng mới.
8.1.2. Sơ đồ nối đất cho nhà máy a. Đặc điểm
Đối với mạng điện của nhà máy, yêu cầu thiết kế hệ thống nối đất phải chống được điện giật đối với ng chạm điện gián tiếp. Loại dây dẫn trong nhà máy có tiết diện lớn hơn và nhỏ hơn 10mm2, do đó ta chọn sơ đồ cho hệ thống phải được kết hợp cả 2 sơ đồ, TN-C và TN-S.
b. Đặc tính của sơ đồ nối đất
Sơ đồ nối đất cho nhà máy là sơ đồ TN-C-S, đây là sự kết hợp của 2 sơ đồ TN-C và TN-S.
SƠ ĐỒ TN-C-S
A BC
N PEN PE
RnủHT
TN-C TN-S
Khi dùng chung một lưới, sơ đồ TN-S luôn sử dụng sau sơ đồ TN-C và điểm phân giữa dây PE khỏi dây PEN thường là điểm đầu của lưới.
Từ tủ điện chính đến các tủ phân phối ta sử dụng mạng kiểu TN-C,từ tủ phân phối đến các thiết bị ta sử dụng mạng kiểu TN-S.
8.1.3. Thiết kế hệ thống nối đất a. Lý thuyết
Vì ta chọn sơ đồ mạng TN-C-S nên ta thiết kế hệ thống điện trở nối đất nối đất trung tính nguồn và nối đất lặp lại với điều kiện:
+ Rnđnguồn4
+ Rnđll10 Thực hiện hệ thống nối đất:
Với : tt =kmx đo
km: hệ số mùa phụ thuộc vào loại đất,thời tiết
tt :điện trở suất tính toán của đất(m)
đo : điện trở suất của đất đo được(m)
Tuỳ theo loại đất khác nhau mà ta có khác nhau và nó phụ thuộc vào từng mùa trong năm và độ chôn sâu của điện cực.Vì vậy ta có các cách chọn sau :
-Khi 300m thì sử dụng hình thức nối đất tập trung lcọc=2÷3m , nếuđ ở dưới sâu có trị số nhỏ hoặc có các mạch nước ngầm cần sử dụng hình thức nối đất chôn sâu với chiều dài cọc l ≤ 6m.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: Th.S Phan Thị Thu Vân
-Khi đ lớp trên nhỏ ,phía dưới là sỏi đá hoặc có đ lớn hơn sử dụng hình thức nối đất hình tia ltia20m,chôn sâu 0,5-0,8m,số tia 4, ltia30m
Rnđcọc= )
4 ln4 5 . 2 0
2 (ln t l
l t d
l l
ttdung
Rthanh= 2 )
2 (ln
2
bt l l
thanh tt
-Khi 700m sử dụng hình thức nối đất tia mạch vòng hay hổn hợp
-Khoảng cách giữa các cọc a2 chiều dài cọc ,khi điều kiện cụ thể không cho phép ít nhất đảm bảo alcọc
-Khi điện trở nối từ n bộ phận nối đất giống nhau hợp thành ,Rnđ~ được tính : Rnđ~=
n R0
Với: Rnđ~:điện trở nối đất tần số công nghiệp.
R0 :điện trở nối đất tần số công nghiệp của một bộ phận nối đất.
~=hệ số sử dụng tần số công nghiệp.
8.1.4. Tính toán cụ thể
8.1.4.1. Nối đất làm việc:
- Loại đất sét pha cát: (đất khô), hình thức nối đất mạch vòng - Điện trở suất của đất: ρđ = 100 (Ωm)
- Chiều dài cọc: lcọc = 3 m, đường kính 60 mm.
- Thanh dùng vật liệu sắt tròn đường kính 40 mm.
- Điện trở nối đất gồm cột và thanh được chôn sâu: t0 = 0.8m - Hệ số hiệu chỉnh điện trở suất nằm ngang : Kng = 1.6 - Hệ số hiệu chỉnh điện trở suất nằm đứng : Kđ = 1,4
Điện trở suất tính toán:
ρtt-t = Kng x ρđ = 1.6 x 100 =160 Ωm ρtt-d = Kđ x ρđ = 1,4 x 100 = 140 Ωm a. Điện trở của cọc :
- Khoảng cách từ đất tới điểm giữa điện trở của cọc:
) ( 3 , 2 2 8 3 , 2 0
0 l m
t
t
- Điện trở tản của một cọc nối đất :
𝑅𝑐 = 𝜌𝑡𝑡−đ
2𝜋𝑙 × [𝑙𝑛 (2𝑙
𝑑) +1
2𝑙𝑛 (4𝑡+𝑙
4𝑡−𝑙)]
= 140
2 × 3,14 × 3× [𝑙𝑛 (2 × 3 0,06) +1
2𝑙𝑛 (4 × 2,3 + 3 4 × 2,3 − 3)]
= 36.74 Ω.
b. Điện trở tản của thanh:
- Điện trở tản của điện cực nằm ngang:
𝑅𝑡 =𝜌𝑡𝑡−𝑡
2𝜋𝑙 ln (K. 𝐿2 𝑑 × 𝑡)
- Tra bảng phụ lục PL03 ( sách kỹ thuật cao áp của th.s Lệ Kim Huy),nhận được Km= 1.6
Và L= 2(l1 + l2) = 2 x (18+12)=60m, l1l2= 1812 = 1.5
Tra bảng phụ lục PL19,cho K=5.81Ω.
Với Rt = 160
2𝜋60ln (5.81 x 600.04×0.82) = 5.68 Ω.
Vớia
l = 63 = 2 và n =10 tra bảng PL05 và PL07( sách kỹ thuật cao áp của th.s Lệ Kim Huy),chọn nc =0.71 và nt = 0.4 :
c. Điện trở của hệ thống :
Rht = Rc.Rt
Rc.𝑛𝑡 +𝑛.𝑛𝑐 .Rt = 36.74 x 5.68
36.74 x 0.4 +10 x 0.71 x 5.68 = 3.79 Ω.
Vậy thỏa điều kiện Rht < 4 Ω.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: Th.S Phan Thị Thu Vân
8.1.4.2. Nối đất lặp lại:
- Loại đất sét pha cát: (đất khô).
- Điện trở suất của đất: ρđ = 100 (Ωm)
- Hệ thống gồm 2 thanh sắt tròn dài 15m đường kính 40 mm ghép nhau 1 góc 900 đặt song song với măt đất và ở độ sâu 0.8 m .
- Hệ số hiệu chỉnh điện trở suất nằm ngang : Kng = 1.6
Điện trở suất tính toán:
ρtt-t = Kng x ρđ = 1.6 x 100 =160 Ωm Điện trở của hệ thống :
𝑅ℎ𝑡 = 𝜌𝑡𝑡−𝑡
2𝜋𝑙 ln (K.𝐿2
𝑑×𝑡) = 160
2𝜋30ln (1.46 x 302
0.04×0.8 ) = 9.02Ω.
Vậy thỏa điều kiện Rht < 10 Ω.