Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt LỜI MỞ ĐẦU Hiện điện ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Điện định phần lớn tốc độ cơng nghiệp hóa đại hóa Nâng cao chất lượng điện độ tin cậy lưới phân phối mối quan tâm hàng đầu nhà phân phối điện người sử dụng Thực tế , hệ thống điện ln có vấn đề cần xử lý nhằm mục đích ổn định cung cấp liên tục cho khách hàng Để ngăn ngừa cố tránh hư hỏng thiết bị, tránh nguy hiểm người sử dụng điện yêu cầu thiết kế mạng điện hạ áp phải kỹ thuật đảm bảo an tồn Tuy nhiên việc tính tốn thiết kế cung cấp điện cơng việc khó khăn, địi hỏi nhà thiết kế ngồi lĩnh vực chun mơn kỹ thuật cịn phải có hiểu biết mặt : mơi trường, xã hội, đối tượng cấp điện,… Trong trình thiết kế cấp điện, phương án xem hợp lý tối ưu thỏa yêu cầu sau :  Vốn đầu tư nhỏ bảo đảm độ tin cậy cung cấp điện tuỳ theo mức độ tính chất phụ tải  Chi phí vận hành hàng năm thấp  Đảm bảo an toàn cho người thiết bị  Thuận tiện cho việc vận hành, bảo quản sửa chửa  Đảm bảo chất lượng điện ( đảm bảo độ lệch độ dao động điện áp bé nằm giới hạn cho phép so với định mức ) Tuy nhiên hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế tài liệu tham khảo, thời gian thực hiện, nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót , kính mong thầy hướng dẫn góp ý xây dựng cho đồ án ngày hoàn thiện để cố kiến thức em tương lai Ngày 20 tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực Hoàng Văn Trang SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt LỜI CẢM ƠN: Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hồng Việt tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy cho em suốt năm học qua,thầy cô tận tâm giảng dạy cho em kiến thức quý báu làm hành trang cho đường tương lai chúng em sau này,và em xin cảm ơn anh chị khóa bạn sinh viện khóa đóng góp ý kiến quý báu để đồ án hoàn thành thời gian quy định Sinh viên thực Hoàng Văn Trang SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt MỤC LỤC Lời nói đầu…………………………………………………………………………… Lời cảm ơn…………………………………………………………………………… Mục lục……………………………………………………………………………… Chương I.Giới thiệu công trình………………………………………………………Trang Chương II.Thiết kế chiếu sáng…………………….……………………………… Trang Chương III Lựa chọn phương án cung cấp điện……… ………………………… Trang 49 Chương IV Chọn dây dẫn-Tính sut áp………………………………………………Trang 57 Chương V Tính ngắn mạch- chọn CB……………………………………………….Trang 71 Chương VI Thiết kế chống sét…….……………… ……………………………… Trang 78 Chương VII Thiết kế an toàn điện……………………….………………………… Trang 85 Kết luận……………………………………………………………………………….Trang 93 Tải liệu tham khảo…………………………………………………………………….Trang 94 SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VĂN PHÒNG LAM SƠN I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN - Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển, đời sống người dân ngày nâng cao nhanh chóng Do nhu cầu lượng lĩnh vực tăng lên công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt… tăng trưởng không ngừng Để đáp ứng nhu cầu đơng cán kỹ thuật nghành điện tham gia thiết kế lắp đặt cơng trình cung cấp điện nâng cao chất lượng điện để đảm bảo phục vụ nhu cầu - Cung cấp điện cơng trình điện, để thực cơng trình nhỏ cần phải có kiến thức tổng hợp ngành khác nhau, phải hiểu biết thực tế xã hội, môi trường đối tượng cần cung cấp điện Từ tính tốn lựa chọn phương án tối ưu - Cung cấp điện trình bày bước cần thiết tính tốn để lựa chọn phần tử thích hợp với đối tượng, thiết kế chiếu sáng cho nhà máy sản xuất cơng nghiệp, tịa nhà làm việc cao tầng, tính tốn chọn dây dẫn phù hợp để đảm bảo sụt áp cho phép, khả chịu dòng ngắn mạch khoảng thời gian định Tính tốn dung lượng bù cần thiết để giảm điện áp, điện lưới hạ áp trung áp, an toàn điện… Bố trí dây dẫn để bước đến triển khai hồn tất vẽ thiết kế cung cấp điện Bên cạnh phải lựa chọn thêm nguồn dự phịng để đảm bảo hoạt động liên tục ổn định đối tượng cung cấp điện - Trong tình hình kinh tế nay, xí nghiệp lớn nhỏ, tổ hợp sản xuất phải tự hạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng giá thành sản phẩm Công nghiệp thương mại dịch vụ chiếm tỷ trọng ngày tăng kinh tế quốc doanh thực khách hàng ngành điện lực Sự điện, chất lượng điện gây ảnh hưởng lớn đến xí nghiệp may mặc, xưởng hóa chất điện tử nơi địi hỏi xác cao Do đó, phải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu ngành cấp - Một xã hội có điện làm cho mức sống người dân nâng lên với trang thiết bị nội thất sang trọng lắp đặt cách cẩu thả, thiếu hiểu biết quy tắc an tồn nguy hiểm nơng thơn phụ tải sinh hoạt phụ tải lớn, người thiết kế phải quan tâm đến sụt áp đường dây xa Thiết kế điện cho phụ tải sinh hoạt lựa chọn thiết bị tốt nhằm đảm bảo an toàn độ tin cậy cấp điện cho người sử dụng Những yêu cầu sử dụng điện văn phòng làm việc: - Chiếu sáng: Bao gồm chiếu sáng công cộng (tầng trệt, hành lang, cầu thang, thang máy……) chiếu sáng cho văn phòng làm việc - Yêu cầu cung cấp điện áp đảm bảo tính liên tục giúp cho q trình làm việc đạt suất cao - Động cơ: Thang máy, bơm nước - Các thiết bị cho văn phịng: Máy lạnh,vi tính… SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt II GIỚI THIỆU VỀ VĂN PHỊNG LAM SƠN - Văn phòng Lam Sơn xây dựng, tòa nhà văn phòng cao cấp nằm đường Lam Sơn, phường 6, quận Bình Thạnh , TP - Hồ Chí Minh - Cao ốc văn phịng có diện tích: 17.3m x 11.6m = 200m2 - Diện tích đất: 200 m2 - Mật độ xây dựng: 100% - Cơng trình gồm có: + Tầng trệt: Là nơi đặt ống điện, ống nước, phòng rác, máy phát điện dự phòng, máy bơm cung cấp hệ thống nước sinh hoạt, máy bơm nước cho hệ thống phòng cháy chữa cháy,bãi giữ xe… + Tầng lửng=>8 văn phòng cho thuê + Sân thượng mặt mái: Nơi đặt bể nước máy Những yêu cầu chất lượng điện Việc thiết kế cung cấp điện cho đối tượng đa dạng với đặc thù khác Như vậy, để đề án cung cấp điện tốt đối tượng cần thỏa mãn yêu cầu sau đây: - Độ tin cậy cung cấp điện: Mức độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào yêu cầu phụ tải, thiết kế cho nhà quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục cấp điện mức cao nghĩa khơng bị điện tình Cịn đối tượng như: nhà máy, xí nghiệp, tổ sản xuất … tốt phải có máy phát dự phòng để đảm bảo điện dùng máy phát cấp cho phụ tải quan trọng - Chất lượng điện: Được đánh giá qua hai tiêu điện áp tần số Tần số trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia điều chỉnh, người thiết kế phải đảm bảo vấn đề điện áp Điện áp lưới trung hạ cho phép dao động khoảng ± 5% Các xí nghiệp, nhà máy yêu cầu chất lượng điện áp phải cao nên cho phép dao động khoảng ± 2,5% - An tồn: Cơng trình cung cấp điện phải thiết kế có tính an tồn cho người vận hành, người sử dụng, an toàn cho thiết bị an toàn điện, cần phải nắm vững qui tắc an tồn, phải hiểu rõ mơi trường hệ thống điện đối tượng cung cấp điện - Kinh tế: Trong trình thiết kế thường xuyên xuất nhiều phương án có khuyết điểm ưu điểm riêng phương án đắt tiền thường có độ tin cậy an toàn cao Để đảm bảo hài hoà hai vấn đề kinh tế kỹ thuật cần phải nghiên cứu kỹ định chọn phương án thiết kế Phân phối hệ thống điện cho cao ốc - Nguồn điện chủ yếu cho cao ốc chủ yếu nguồn điện lưới quốc gia, cịn có thêm nguồn máy phát dự phịng, để thuận tiện cho việc cung cấp điện liên tục ta gắn thêm ATS để việc cung cấp điện không bị gián đoạn - Nguồn điện lực để cấp điện cho khối cơng trình, khơng có nguồn dự phịng cho hộ xảy cố SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt + Các tủ điện tổng dùng loại vỏ tole dày 2mm sơn tĩnh điện Lắp đèn báo pha, Volt kế, Ampe kế, biến dòng, đảo dòng, đảo điện cho Ampe kế, ngắt điện tự động + Các tủ điện tổng dùng loại tủ điện vỏ tole dày 2mm sơn tĩnh điện dày, lắp đèn báo pha - Nguồn máy phát để cấp điện cho khối công cộng: Trang bị máy phát dự phòng với điện áp định mứt 380V đặt phòng máy phát tầng hầm cấp nguồn Sự cố cho cao ốc thông qua tủ ATS lúc nguồn bị cố, gián đoạn - Phương án cáp theo sơ đồ hình tia, cáp phân phối: + Từ hệ thống tủ điện phân phối đặt máy phát tầng hầm, tuyến cáp cấp nguồn cho tầng theo máng cáp treo tầng hầm bắt vách ống điện lên cấp điện tủ cho tủ tầng + Cáp đến công tắc, thiết bị, ổ cắm vào ống nhựa cứng chống cháy có : - Chiều cao thiết bị: + Bảng điện, công tắc cách sàn 1,4m +Ổ cắm bắt cách sàn 0,3 m + Đèn tường, quạt trang trí bắt cách sàn từ 2,5m – 2,8m + Các hộp bảng cách điện bắt cách sàn 1, 4m tính đến đáy tủ - Nối đất bảng điện, nối đất thiết bị - Thiết bị chiếu sáng: Chiếu sáng bên công trình chủ yếu dùng đèn huỳnh quang đơn 1,2m, chiếu sáng trang trí hộ sử dụng bóng nung sáng treo sát tường - SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG VÀ PHỤ TẢI I ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TỐN Việc xác định phụ tải tính tốn giúp ta xác định tiết diện dây dẫn (Sdd) đến tủ động lực, đến thiết bị, giúp ta có số lượng cơng suất máy biến áp tịa nhà, ta chọn thiết bị bảo vệ cho thiết bị, cho tủ động lực, cho tủ phân phối Để tính toán thiết kế điện, trước hết cần xác định nhu cầu tải thực tế lớn Nếu dựa vào việc cộng số học tổng tải lưới, điều dẫn đến khơng kinh tế Mục đích chương cách gán giá trị hệ số đồng thời hệ số sử dụng việc tính tốn phụ tải hữu thiết kế Các hệ số đồng thời tính đến vận hành khơng đồng thời thiết bị nhóm Cịn hệ số sử dụng thể vận hành thường không đầy tải Các giá trị hệ số có dựa kinh nghiệm thống kê từ lưới có Tải xác định qua hai đại lượng : + Công Suất (KW) + Công Suất biểu kiến (KVA) Công suất đặt (KW): Hầu hết, thiết bị có nhãn ghi cơng suất định mức thiết bị (Pn) Công suất đặt tổng công suất định mức thiết bị tiêu thụ điện lưới Đây công suất thực Với động cơ, công suất định mức công suất đầu trục động Công suất đầu vào rõ ràng lớn Các đèn Huỳnh Quang phóng điện có Ballast có cơng suất định mức ghi đèn Công suất nhỏ công suất tiêu thụ đèn ballast Công suất biểu kiến (KVA): Công suất biểu kiến thường tổng số học (KVA) tải riêng biệt Phụ tải tính tốn (KVA) không tổng công suất đặt Công suất biểu kiến yêu cầu tải (có thể thiết bị) tính từ cơng suất định mức (nếu cần, phải hiệu chỉnh động cơ) sử dụng hệ số sau: KW ĐầuRa KW ĐầuVào KW Cos   HệSốCông Suất  KVA Công suất biểu kiến yêu cầu tải: Pđm S  Cos   HiệuSuất SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt Thực tổng số KVA khơng phải tổng số học công suất biểu kiến tải (trừ có hệ số cơng suất) Kết thu lớn giá trị thực Nhưng thiết kế, điều chấp nhận Hệ số sử dụng Ksd: Là tỉ số phụ tải tính tốn trung bình với cơng suất đặt hay công suất định mức thiết bị khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, ngày đêm,…) + Đối với thiết bị: Ksd = Ptb Pdm n + Đối với nhóm thiết bị: Ptbi Ptb  i 1 Ksd = = Pdm n P  i 1 dmi Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị khoảng thời gian cho xem xét Hệ số đồng thời Kđt: Là tỉ số công suất tác dụng tính tốn cực đại nút khảo sát hệ thống cung cấp điện với tổng công suất tác dụng tính tốn cự đại nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc nhóm thiết bị) nối vào nút đó: Kđt = Ptt n P i 1 tti Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số phần tử n vào nhóm Kđt = 0.9  0.95 số phần tử n =  Kđt = 0.8  0.85 số phần tử n = 10 Phương pháp tính phụ tải tính tốn: Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính tốn phụ tải tính tốn (PTTT), dựa sở khoa học để tính tốn phụ tải điện hoàn thiện phương diện lý thuyết sở quan sát phụ tải điện hộ tiêu thụ điện vận hành Thơng thường, phương pháp tính tốn đơn giản, thuận tiện lại cho kết khơng thật xác, cịn muốn xác cao phải tính tốn lại phức tạp Do vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế thi công yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính tốn cho thích hợp Ngun tắc chung để tính PTTT hệ thống tính từ thiết bị điện ngược trở nguồn, tức tiến hành từ bậc thấp đến bậc cao hệ thống cung cấp điện, ta cần tính toán điểm nút hệ thống điện Mục đích việc tính tốn phụ tải điện nút nhằm: SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt - Chọn tiết diện dây dẫn lưới cung cấp phân phối điện áp từ 1000V trở lên - Chọn số lượng công suất máy biến áp - Chọn tiết diện dẫn thiết bị phân phối - Chọn thiết bị chuyển mạch bảo vệ Tính tốn phụ tải tính tốn Ptt theo hệ số sử dụng Ksd Kđt: Dòng điện định mức thiết bị: Áp dụng công thức : I dm  Pdm 10 3.U dm  Cos Dòng điện làm việc thiết bị: Ib = Iđm Ksd Dòng điện tải dây dẫn : Ib (tổng) = Kđt Ib Phương pháp tính tốn Ptt hệ số sử dụng Ksd n Ptt = kdt *  k ui Pdmi (W) i 1 Qtt = Ptt * tg  (VAR) cos tb = cos (arctan(Qtt/Ptt)) Việc xác định Kđt (hệ số đồng thời) đòi hỏi hiểu biết chi tiết lưới điều kiện vận hành tải riêng biệt lưới khó cho giá trị xác cho trường hợp II TÍNH TỐN PHỤ TẢI Phương pháp tính tốn: Chọn nguồn sáng: Nguồn sáng có nhiều loại ta phân loại theo : Công suất tiêu thụ Điện áp sử dụng Hình dạng kích thước Tính kỹ thuật nguồn sáng Trong nhà cơng trình gian phòng sản xuất nhà máy, xí nghiệp, nguồn chiếu sáng thường bóng đèn nung sáng bóng đèn huỳnh quang Giữa loại nguồn bóng đèn huỳnh quang bóng đèn nung sáng thường so sánh độ rọi (bình thường bóng đèn huỳnh quang có độ rọi cao hơn) định suất lượng tiêu thụ SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt Bóng đèn huỳnh quang có ánh sáng tốt cho việc quan sát, nhìn nhận vật thể trường hợp vật thể cần phân biệt có kích thước nhỏ, tinh vi, cần dùng màu sắc ánh sáng để nâng cao suất công tác Mặt khác, làm việc mơi trường có sử dụng đèn huỳnh quang cịn đảm bảo an tồn lao động Bóng đèn huỳnh quang có phát sáng tốt giống với ánh sáng tự nhiên tạo độ rọi cao mà tiêu thụ công suất điện không lớn Nên dùng nguồn sáng bóng đèn huỳnh quang vị trí sau : - Trong phịng thường xun có nguời thiếu ánh sáng tự nhiên - Trong phịng có u cầu trang trọng - Trong phịng cần phân biệt xác màu sắc - Trong phịng, gian sản xuất có u cầu cường độ nhìn cao thời gian lâu cần tạo điều kiện tốt cho việc quan sát Lựa chọn hệ thống chiếu sáng: Để thiết kế hệ thống chiếu sáng, thường sử dụng phương thức sau: - Hệ : Hệ chiếu sáng chung, bề mặt chiếu sáng mà phịng nói chung chiếu sáng Trong trường hợp đèn đặt trần, có bề cao cách sàn tương đối lớn Trong phương thức có 02 phương pháp đặt đèn chung khu vực - Hệ : Hệ chiếu sáng hỗn hợp gồm đèn đặt trực tiếp chỗ làm việc đèn dùng chiếu sáng chung để khắc phục phân bố không huy độ Lựa chọn hệ chiếu sáng chung chiếu sáng hỗn hợp 01 toán tương đối phức tạp Kết dựa vào hàng loạt yếu tố : tâm lý, kinh tế , cấu trúc ngành nghề ………… Chọn thiết bị chiếu sáng: Sự lựa chọn thiết bị chiếu sáng phải dựa điều kiện sau : - Tính chất môi trường xung quanh - Các yêu cầu phân bố ánh sáng giảm chói - Các phương án kinh tế SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt Rp SE6 SE9 SE12 SE15 (m)  L = 15m  L = 30m  L = 45m  L = 60m I II III I II III I II III I II III H(m) (20m) (45m) (60m) 13 18 20 19 25 28 25 32 36 31 39 43 25 36 41 38 51 57 51 65 72 63 78 85 32 46 52 48 64 72 63 81 90 79 97 107 33 47 54 49 65 73 64 82 91 79 98 108 10 34 49 56 49 66 75 64 83 92 79 99 109 20 35 55 63 50 71 81 64 86 97 80 102 113 30 35 58 69 50 73 85 65 89 101 80 104 116 60 35 60 75 50 75 90 65 90 105 80 105 120 Bảng số liệu 7.1  Bán kính cạnh tranh: - Theo phương pháp này, góc tồ nhà đỉnh nhọn tạo vùng cạnh tranh với bán kính cạnh tranh cho bảng sau: (trích sách an tồn điện tác giả Phạm Thị Thu Vân) Hx (m) Rct (m) Hx (m) Rct (m) SVTH : Hoàng Văn Trang 12 20 34 17 22 35 20 24 36 23 26 37 10 26 28 38 12 28 32 39 MSSV : 0851030079 Trang 88 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt 14 30 34 40 16 31 45 41 18 33 70 42 Bảng số liệu 7.2 IV TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẦU THU SÉT ESE BẢO VỆ CHO TÒA NHÀ Tịa nhà nằm vịng trịn có bán kính 10 m, cao độ 45 m: Với HX = 10 (m) tra bảng 7.2 ta có Rct = 26 (m) Khi bán kính cần bảo vệ: RBV = Rct + bán kính /2 = 26 + 10/2 = 31 (m) Khi muốn bảo vệ cấp II Tra bảng 7.1 ta chọn đầu SE 6, với H = 4(m) Rp = 36(m) > 31(m) * Nhận xét: với cách bố trí Rp lớn RBV, đạt thẩm mỹ sử dụng 01 đầu thu ESE V TÍNH TỐN ĐIỆN TRỞ ĐẤT - Để tính điện trở đất chống sét ta sử dụng tài liệu Kỹ thuật điện cao áp tập – Tác giả Hoàng Việt Bài tập Kỹ thuật điện cao áp – Tác giả Hồ Văn Nhật Chương - Chọn hình thức nối đất hình tia gồm cọc hình vẽ sau: SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 89 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt 0.8m 2m 2.4m 3m + Cọc đứng thép trịn: Đường kính: d = 16 mm Chiều dài cọc: l = 2,4 m Chôn sâu: t = 0.8 m => t  t  l 2.4  0.8   m (4.5) 2 + Thanh ngang thép tròn: Đường kính: d = 16 mm Chiều dài: l = 12 m + Điện trở cọc đứng: Nơi chôn cọc đất sét thịt nên:  đất = 100  m (Bảng 4.4 tr 106 SGK KTĐCA) Tra bảng PL05 tr 244 SGK BT KTĐCA ta có hệ số mùa: Km = 1.25   tt =  đất * Km = 100*1.25 = 125  m (4.12) R1cọc =  tt  2l  4t  l   * 2.4  *  2.4  125 ln  ln  ln  ln     (4.5)  2 * l  d  4t  l  * 3.14 * 2.4  0.016  *  2.4  = 49,9  Tỷ số a   1,25 ; n = cọc =>  coc = 0.72 (tra bảng PL04 SGK BT KTĐCA) l 2.4 + Điện trở tản ngang: SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 90 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp R1thanh = Tỷ số GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt  tt l2 125 24 ln  ln  8,88  (4.6) 2 * l d * t * 3.14 * 24 0.016 * 0.8 a   1,25 ; n = cọc =>  = 0.74 (tra bảng PL06 SGK BT KTĐCA) l 2.4 + Điện trở tản cọc: Rt-c = Rcoc* Rthanh 49,9 * 8,88   6,43  (4.14) Rcoc *  n * coc * Rthanh 49,9 * 0.74  * 0.72 * 8,88 + Điện trở tản tổ hợp: Rth = Rt c  th  4,86  7,1  < 10  (với th =0, tra PL 11 tr 247 SGK BT KTĐCA) 0,9 + Kết luận : Đạt yêu cầu SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 91 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN I LÝ THUYẾT Mục đích thiết kế hệ thống an tồn bảo đảm an toàn vận hành người làm việc chạm điện trực tiếp hay gián tiếp đảm bảo thiết bị không bị hư hỏng Ngoài CB bảo vệ, hệ thống an toàn cần thiết tránh điện áp tiếp xúc Utx điện áp bước Ub cao gây nguy hiểm cho người, ngồi cịn bảo vệ cho thiết bị có dịng chạm vỏ thiết bị Có hai loại nối đất: a) Nối đất tự nhiên Là sử dụng ống dẫn nước hay ống kim loại khác đặt đất ( trừ ống dẫn nhiên liệu lỏng khí dễ cháy), kết cấu kim loại cơng trình, vỏ bọc kim loại cáp đặt lòng đất… làm trang bị nối đất Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng vật liệu tự nhiên có sẳn Điện trở nối đất xác định cách đo trực tiếp chỗ b) Nối đất nhân tạo: Thường thực cọc thép, thép dẹt hình chữ nhật hay thép góc dài từ 2-3 m đóng sâu xuống đất cho đầu chúng cách mặt đất khoảng 0.5-0.8 m Để chốnh tượng ăn mòn kim loại, cọc thép, thép, ống thép có bề dày khơng nhỏ 4mm Dây tiếp đất phải bảo đảm độ bền ổn định nhiệt, chịu dòng điện cho phép lâu dài Dây nối đất không nhỏ 1/3 tiết diện dây dẫn pha, thường dùng dây có tiết diện 120 mm2 ( thép), 35 mm2 ( nhôm ) 25 mm2 ( đồng) Đối với đối tượng cụ thể có quy định giá trị điện trở nối đất: + Đối với điện lưới 1000 V có dịng chạm đất lớn: Rđ ≤ 0.5 Ω + Đối với điện lưới 1000 V : Rđ ≤ 0.4 Ω + Nối đất lặp lại dây trung tính mạng 380/220V: Rđ ≤ 10Ω Theo chức có loại nối đất sau: Nối đất làm việc: Nối đất làm việc nhằm đảm bảo làm việc bình thường trang thiết bị điều kiện làm việc bình thường hây cố Đó nối đất trung tính cuộn dây máy phát, máy biến áp, máy bù… Nối đất an tồn: Nối đất an tồn có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người cách điện thiết bị điện bị hư hỏng gây rị điện Đó nối đất vỏ máy phát, máy biến áp, thiết bị điện… Nối đất chống sét: Nối đất chóng sét nhằm tản dòng điện sét vào đất giữ cho điện phần tử nối đất không cao để hạn chế phóng điện ngược từ phần tử đến phận mang điện trang thiết bị khác, nối đất cột thu sét, dây chóng sét, kết cấu kim loại bị sét đánh Tùy trường hợp mà hệ thống nối đất thực nhiệm vụ Các loại sơ đồ hệ thống nối đất: Sơ đồ dạng TT ( Trung tính nối đất, vỏ kim loại nối đất ) SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 92 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt Đặc tính: Phương pháp nối đất: Điểm nối ( nối cuộn hạ máy biến phân phối ) nguồn nối trực tiếp với đất Các phận cần nối đất vật dẫn tự nhiên nối chung tới cực nối đất riêng biệt lưới Điện cực độc lập phụ thuộc điện với điện cực nguồn, hai vùng ảnh hưởng bao trùm lẫn mà không tác động đến thao tác thiết bị bảo vệ + Bố trí dây PE: Dây PE riêng biệt với dây trung tính định cở theo dịng cố lớn xảy + Bố trí bảo vệ chóng chạm điện gián tiếp: Mạch tự động ngắt có hư hỏng cách điện Trên thực tế, RCD sẻ đảm nhận chức này, dòng tác động chúng bé có hai điện cực nối đất - Khi có hư hỏng cách điện dòng cố thường nhỏ - Bố trí dây PE riêng biệt với dây trung tính định cở theo dịng cố xảy - Sử dụng RCD với dòng < 500 mA sẻ tránh đuợc hỏa hoạn điện Sơ đồ dạng TN ( Trung tính nối đất, vỏ kim loại nối trung tính) a) Sơ đồ TN – C: Đặc tính: Dây trung tính dây bảo vệ gọi dây PEN Sơ đồ không cho phép sử dụng dây nhỏ 10 mm2 ( dây đồng), 16 mm2 ( dây nhôm) thiết bị điện cầm tay Sơ đồ TN – C đòi hỏi hiệu lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại Các vỏ thiết bị vật dẫn tự nhiên nối với dây trung tính + Cách lắp PE: Dây trung tính dây PE sử dụng chung gọi dây PEN + Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: Sơ đồ có dịng cố điện áp tiếp xúc lớn - Có thể ngắt điện trường hợp hư hỏng cách điện - Ngắt điện thực CB cầu chì RCD ( thiết bị chóng dịng rị) khơng sử dụng cố hư hỏng cách điện coi ngắn mạch pha – trung tính SVTH : Hồng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 93 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt b) Sơ đồ dạng TN – S Đặt tính: Dây bảo vệ trung tính riêng biệt Đối với cáp vỏ có bọc chì, dây bảo vệ thường vỏ chì Hệ TN – S bắt buộc mạch có tiết diện nhỏ 10 mm2 ( dây đồng) 16 mm2 ( dây nhôm) thiết bị di động + Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp nối đất lần đầu vào lưới Các vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên sẻ nối với dây bảo vệ PE, dây nối với trung tính máy biến áp + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính định kích cỡ theo dịng cố lớn xảy + Bố trí bảo vệ chống chạm điện: Do dòng cố điện áp tiếp xúc lớn - Tự động ngắt điện có hư hỏng cách điện - Các CB, cầu chì đảm nhận vai trị RCD, bảo vệ chóng chạm điện tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha – pha pha – trung tính c) Sơ đồ dạng TN – C – S Là kết hợp hai sơ đồ TN – C TN – S lưới Sơ đồ TN – C không sử dụng sơ đồ TN – S, điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường điểm đầu lưới SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 94 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt Sơ đồ dạng IT ( dây trung tính cách ly, vỏ nối kim loại) Đặc tính: Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp cách ly nối với đất nối qua điện trở hạn chế áp Trong điều kiện bình thường, áp gần với áp vỏ thiết bị qua điện dung rò so với đất mạch thiết bị Vỏ thiết bị vật dẫn tự nhiên nối tới điện cực nối đất riêng + Dây PE tách biệt với dây trung tính định kích cỡ theo dịng cố lớn + Dịng cố hư hỏng cách điện thường thấp không nguy hiểm + Qúa áp: sau cố điểm thứ thiết bị tiếp tục làm việc điện áp dây dần xuất pha bình thường vỏ thiết bị Thiết bị cần chọn theo điều kiện lưu ý + Tính liên tục cung cấp điện tương hợp điện từ: Sự cố điểm thứ hai xảy pha khác tạo dòng ngắn mạch gây nguy hiểm Nếu sử dụng mạng cần lưu ý cho tình trạng đừng xảy ra, cần phải có thiết bị phát điểm chạm đất thứ + Sử dụng kiểm sốt hư hỏng cách điện dùng RCD với dòng < 500 mA để tránh hỏa hoạn SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 95 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt II CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT Đối với tòa nhà ta chọn sơ đồ TN – S Sơ đồ dạng TN – S: + Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp nối đất lần đầu vào lưới Các vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên nối với dây bảo vệ PE, dây nối với trung tính máy biến áp + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính định kích cỡ theo dịng cố lớn xảy + Bố trí bảo vệ chống chạm điện: Do dòng cố điện áp tiếp xúc lớn - Tự động ngắt điện có hư hỏng cách điện - Các CB, cầu chì đảm nhận vai trị RCD, bảo vệ chóng chạm điện tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha – pha pha – trung tính Hệ quả: + Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp nối đầu lưới Các vỏ kim loại vật dẫn tự nhiên nối với dây bảo vệ, dây nối với trung tính máy biến áp + Qúa điện áp: Trong điều kiện bình thường, trung tính biến áp, vỏ thiết bị có điện áp, tượng độ không bị loại trừ dẫn tới sử dụng chống sét pha, trung tính vỏ kim loại + Khả liên tục cấp điện nhiễu điện từ, phòng cháy: Ảnh hưởng cố trung hạ, hư hỏng cách điện cuộn sơ thứ tương tự sơ đồ TN – C Dòng cố hư hỏng cách điện lớn + Dây trung tính không nối đất Điều nầy để tránh tạo nên sơ đồ TN – C ( tránh điện áp áp rơi dòng dây bảo vệ điều kiện vận hành bình thường) + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính định cỡ theo dòng cố lớn + Tương hợp điện từ: Trong điều kiện bình thường, PE khơng có sụt áp nhược điểm sơ đồ TN –C khắc phục sơ đồ TN – S tương tự sơ đồ TT mặt Khi có hư hỏng cách điện, điện áp xung lớn xuất dọc theo PE tạo nên tượng độ giống sơ đồ TN – C SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 96 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt + Bố trí bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp: Do dòng cố điện áp tiếp xúc lớn nên cần có tự động cắt có hư hỏng cách điện Sự cắt cần thực CB, cầu chì RCD.Vì bảo vệ chóng tiếp xúc gián tiếp tách rời bảo vệ chống ngắn mạch pha – pha pha – trung tính Nếu bảo vệ chóng tiếp xúc gián tiếp trang bị thiết bị bảo vệ dòng đặc tính tương tự sơ đồ TN – C sử dụng + Thiết kế vận hành: - Tính tốn tổng trở nguồn mạch có kiểm tra đo lường sau lắp đặt định kỳ sau - Xác định điều kiện cắt cơng trình cung cấp từ hai nguồn - Xác định chiều dài lớn cho phép - Kiểm tra điều kiện bảo vệ có cải tạo lưới Nếu bảo vệ chạm điện gián tiếp có trang bị RCD: Để tránh nhiễu hài bậc ba, thường dùng dòng rò lớn ( lớn 1A) +Hỏa hoạn thiết kế vận hành: - Các khuyết điểm nói loại bỏ có ưu điểm sơ đồ TT - Ta thấy sơ đồ nối đất có đặc trưng ưu điểm khuyết điểm Song với mục đích sử dụng tòa nhà cao tầng nên ta chọn sơ đồ TN-S Có sử dụng thêm RCD có độ nhạy thấp Nguyên tắt hoạt động RCD: Theo sơ đồ trên, ta thấy dòng điện chạy qua tất dẫn (dây pha, dây trung tính) cho qua lõi mạch từ Từ thông sinh mạch từ phụ thuộc vào tổng đại từ thơng sinh phần dịng chạy dẫn Dòng chiều coi dương dịng chạy theo chiều ngược lại âm dây số dây gọi Trong mạch làm việc bình thường i1+i2 = 0, khơng có từ thơng sinh lõi từ, khơng có sức điện động sinh cuộn dây Khi xảy chạm vỏ thiết bị, có dịng chạm đất iđ qua lõi tới chổ cố trở nguồn qua đất qua dây PE sơ đồ TN Ta có: i1+i2  0, dịng khơng cân tạo từ thông Φ mạch từ, nguyên tắt thực giống trường hợp bảo vệ so lệch Từ thông xoay chiều sinh mạch từ cảm ứng suất điện động cuộn dây, dịng i3 chạy qua SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 97 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt cuộn cắt thiết bị RCD Nếu dòng rò vượt giá trị cuộn cắt, máy cắt liên quan tác động cắt III TÍNH TỐN NỐI ĐẤT CHO TỊA NHÀ Ta có điện trở suất đất: ρđo= 50 Ω.m Chọn hệ số mùa: Km = ( đất ẩm) ρtt = ρđo x Km = 50 x = 100 Ω.m Với: Cọc lc = (m) chiều dài cọc dc = (cm) đường kính cọc Khoảng cách cọc a = (m) Cọc chôn sâu h0 =0.8 (m) Điện trở tản cọc:   l 4h  lc  100  4.2,3   ln  ln Rc = tt ln c  ln =28,11(Ω)  =  0,03 4.2,3   2lc  d c 4h  lc  2  h: độ chôn sâu trung bình cọc 𝑙 h = h0 + 2𝑐 = 0.8 + 3/2 = 2.3(m)  Rc = 28,11 Ω a Do tỉ số  = ,ta chọn hệ số sử dụng cho cọc  c = 0.9 (PL12) l R1coc Điện trở nối đất Rnđất =  Vậy số cọc sơ : Rnđất =  c  nsb Rc 28,11  nsb = = =7,8  c  Rndat 0.9  Ta chọn n = (cọc) a  = số cọc n = (cọc), Tra PL05, ta hệ số sử dụng cọc Với tỉ số l :  c = 0,71 Điện trở mạch vòng thanh: Rt =  tt kl ln Ω 2l h0 d Với: Thanh ngang : dài lth = 12 (m) l = 2( l1 + l2 ) = 2( 12 + 12) = 48 (m) Tổng chiều dài ven chu vi h0 = 0.8 (m) Độ chôn sâu d = 2.10-2 (m) Đường kính l1/l2 = 12/12 = K = 5.53 Hệ số hình dáng mạch vịng, phụ thuộc tỷ số l1/l2  tt kl 100 5,53.72 ln  Rt = ln = =3,18 Ω 2l h0 d 2 72 0,8.0,02 SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 98 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt a  = , tra bảng PL07, ta hệ số sử dụng xoay chiều cọc l bố trí theo mạch vịng ứng với cọc :  t = 0,43 Điện trở mạch vòng gồm cọc: Rc Rt 28,11.3,18 Rmv = = =2,96Ω Rc t  n.Rt c 28,11.0,43  8.3,18.0,71 Với Rtđ = 2,96(  ) < (  ) sử dụng nối đất trạm biến áp thỏa yêu cầu điều kiện an toàn nối đất hệ thống điện Ta có : SVTH : Hồng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 99 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hồng Việt KẾT LUẬN: Qua trình học thực đồ án cung cấp điện cho cơng trình Văn Phịng LAM SƠN em nhận thấy việc thiết kế cung cấp điện cho cơng trình có quy mơ lớn hay nhỏ vấn đề quan trọng,nó định đến nhiều kinh tế uy tín cơng ty thiết kế.Em hiểu khó khăn kĩ sư cơng việc bên cạnh giúp em trang bị kiến thức cần thiết làm hành trang cho tương lai em sau Cuối em xin cảm ơn thầy NGUYỂN HOÀNG VIỆT tất người giúp em hoàn thành đồ án thời hạn.Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Hoàng Văn Trang SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 100 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện công nghiệp GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1.Kĩ thuật chiếu sáng tác giả DƯƠNG LAN HƯƠNG 2.Mạng cung cấp điện tác giả PHAN THỊ THU VÂN 3.Đồ án môn học thiết kế cung cấp điện tác giả PHAN THỊ THANH BÌNH 4.An tồn điện tác giả PHAN THỊ THU VÂN 5.Nhà máy điện trạm biến áp tác giả HUỲNH NHƠN 6.Cung cấp điện tác giả NGUYỄN XUÂN PHÚ SVTH : Hoàng Văn Trang MSSV : 0851030079 Trang 101 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện cơng nghiệp SVTH : Hồng Văn Trang GVHD : PGS.TS.Nguyễn Hoàng Việt MSSV : 0851030079 Trang 102 ... Việt II GIỚI THIỆU VỀ VĂN PHỊNG LAM SƠN - Văn phòng Lam Sơn xây dựng, tòa nhà văn phòng cao cấp nằm đường Lam Sơn, phường 6, quận Bình Thạnh , TP - Hồ Chí Minh - Cao ốc văn phịng có diện tích:... chất lượng điện Việc thiết kế cung cấp điện cho đối tượng đa dạng với đặc thù khác Như vậy, để đề án cung cấp điện tốt đối tượng cần thỏa mãn yêu cầu sau đây: - Độ tin cậy cung cấp điện: Mức độ... cầu đơng cán kỹ thuật nghành điện tham gia thiết kế lắp đặt cơng trình cung cấp điện nâng cao chất lượng điện để đảm bảo phục vụ nhu cầu - Cung cấp điện cơng trình điện, để thực cơng trình nhỏ