Thiết kế cung cấp điện cho xưởng cơ khí (5)

Ứng dụng Đây là loại đèn phóng điện cao áp có chỉ số màu cao hơn so với đèn thủy ngân cao áp và đèn natri cao áp, hơn nữa hiệu suất phát quang khá cao nên được sử dụng rộng rãi trong các

Trang 1

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

- 

 -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN

XƯỞNG CƠ KHÍ

SINH VIÊN : BÙI VĂN SƠN MSSV : 15068111

LỚP : DHDI11C GVHD : TH.S VĂN THỊ KIỀU NHI

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-

Trang 3

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

LỜI MỞ ĐẦU xi

PHẦN 1: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1

1.1 Các đại lượng kỹ thuật chiếu sáng 1

1.1.1 Quang thông Φ (lm) 1

1.1.2 Độ rọi E (lux) 1

1.1.3 Độ chói L 1

1.2 Bóng đèn 2

1.3 Các loại đèn phóng điện 2

1.4 Đèn halogen kim loại (Metal Halide Lamps) 3

1.4.1 Cấu tạo 3

1.4.2 Phân loại 3

1.4.3 Nguyên lý hoạt động 3

1.4.4 Sơ đồ mạch đèn Metal Halide 3

1.4.5 Ưu, nhược điểm của đèn Metal Halide 4

1.4.6 Ứng dụng 5

1.5 Lý thuyết tính toán chiếu sáng 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ SỬ DỤNG 8

2.1 Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 8

Trang 4

2.2 Sơ đồ nguyên lí tủ chiếu sáng 10

2.3 Sơ đồ đi dây của hệ thống chiếu sáng 10

PHẦN 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 11

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CUNG CẤP ĐIỆN 11

1.1 Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính toán 11

1.1.1 Công suất đặt (kW) 11

1.1.2 Công suất đặt biểu kiến (kVA) 11

1.1.3 Các hệ số phụ tải 12

1.1.3.1 Hệ số sử dụng 12

1.1.3.2 Hệ số đồng thời 13

1.2 Phương pháp tính 13

1.3 Xác định tâm của phụ tải điện 14

1.4 Bù công suất phản kháng 15

1.4.1 Các phương thức lắp đặt tụ bù 15

1.4.1.1 Bù tĩnh 15

1.4.1.2 Bù động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động) 16

1.4.2 Các phương pháp lắp đặt tụ bù 16

1.4.2.1 Bù tập trung 16

1.4.2.2 Bù theo nhóm (khu vực) 16

1.4.2.3 Bù riêng 17

1.5 Lựa chọn máy biến áp trung/ hạ 17

1.6 Máy phát dự phòng hạ thế: 18

1.7 Phương pháp lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ: 19

1.7.1 Lựa chọn thiết bị bảo vệ (CB hay cầu chì): 19

1.7.2 Lựa chọn dây dẫn (dây pha): 19

1.7.3 Lựa chọn dây trung tính: 20

Trang 5

1.7.4 Lựa chọn dây bảo vệ (PE): 21

1.8 Lựa chọn thanh góp 22

1.9 Xác định độ sụp áp 22

1.9.1 Độ sụt áp lớn nhất 23

1.9.2 Tính toán độ sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải 23

1.10 Tính dòng ngắn mạch 24

1.10.1 Dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối 24

1.10.2 Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế 25

1.11 Nối đất 27

1.11.1 Các sơ đồ nối đất 27

1.11.2 Tính toán trang bị nối đất (điện trở nối đất) 31

1.12 Chống sét 34

1.12.1 Bảo vệ chống sét cho hệ thống điện 34

1.12.2 Các mô hình chống sét 34

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 38

2.1 Danh sách các nhóm thiết bị 38

2.2 Tính toán phụ tải 41

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƯỞNG 47

3.1 Tâm phụ tải điện 47

3.2 Sơ đồ phân bố các thiết bị điện trên mặt bằng 49

3.3 Xác định tâm phụ tải các tủ động lực 50

3.4 Xác định vị trí đặt tủ phân phối tổng 52

3.5 Xác định vị trí đặt trạm biến áp 53

3.6 Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống phân xưởng cơ khí 54

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢNKHÁNG, LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ NGUỒN DỰ PHÒNG 55

Trang 6

4.1 Xác định dung lượng bù 55

4.2 Chọn thiết bị bù 55

4.3 Chọn máy biến áp 58

4.4 Nguồn dự phòng 60

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 63

5.1 Tính toán và lựa chọn CB, dây dẫn cho hệ thống phụ tải động lực 63

5.1.1 Chọn CB 63

5.1.1.1 Chọn MCCB 63

5.1.1.2 Chọn MCB ở các tủ MB 64

5.1.2 Tính toán và chọn dây dẫn 67

5.1.2.1 Chọn dây dẫn từ máy biến áp (MBA) đến tủ phân phối (DB) 68

5.1.2.2 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối (DB) đến các tủ động lực (MB) 69

5.1.2.3 Chọn dây dẫn từ tủ các tủ MB đến các nhánh 70

5.1.3 Kiểm tra điều kiện CB và dây dẫn 73

5.2 Tính toán và lựa chọn CB, dây dẫn cho hệ thống chiếu sáng 76

5.2.1 Chọn CB cho hệ thống chiếu sáng: 76

5.2.2 Tính toán và chọn dây dẫn cho hệ thống chiếu sáng 78

5.2.2.1 Chọn dây dẫn từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng 78

5.2.2.2 Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đến các nhánh pha 79

5.2.2.3 Chọn dây dẫn cho bộ đèn 81

5.3 Tính toán và lựa chọn CB, Contactor cho bộ điều khiển tụ bù: 82

5.4 Tính toán và lựa chọn CB, dây dẫn cho hệ thống nguồn dự phòng 82

5.4.1 Chọn CB cho hệ thống nguồn dự phòng 82

5.4.2 Tính toán và chọn dây dẫn cho hệ thống nguồn dự phòng 82

5.5 Lựa chọn thanh cái hạ thế 83

Trang 7

CHƯƠNG 6: TÍNH ĐỘ SỤT ÁP, NGẮN MẠCH CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 85

6.1 Tính toán sụt áp cho phân xưởng cơ khí 85

6.1.1 Tính toán sụt áp cho hệ thống phụ tải động lực 85

6.1.2 Tính toán sụt áp cho hệ thống chiếu sáng 88

6.2 Tính ngắn mạch cho phân xưởng cơ khí 90

6.2.1 Tính ngắn mạch cho hệ thống phụ tải động lực 90

6.2.2 Tính ngắn mạch cho hệ thống chiếu sáng 99

6.3 Bảng kết quả chọn CB cho phân xưởng cơ khí: 102

CHƯƠNG 7: NỐI ĐẤT AN TOÀN CHO TOÀN BỘ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 108

7.1 Chọn sơ đồ nối đất an toàn 108

7.2 Chọn thiết bị bảo vệ an toàn 108

7.3 Chọn dây dẫn bảo vệ (PE) và chiều dài dây (PE) 108

7.4 Tính toán hệ thống nối đất 110

7.4.1 Tính toán hệ thống nối đất làm việc 110

7.4.2 Tính toán hệ thống nối đất chống sét 117

CHƯƠNG 8: CHỐNG SÉT CHO TOÀN BỘ PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 120

8.1 Chọn phương án chống sét 120

8.2 Chọn thiết bị chống sét 120

8.3 Tính toán chống sét: 120

8.4 Bộ đếm sét LIVA: 122

CHƯƠNG 9: BẢNG DỰ TRÙ VẬT TƯ 124

KẾT LUẬN 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO 127

PHỤ LỤC 129

LỜI CẢM ƠN 130

Trang 8

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu tạo đèn Metal Halide 3

Hình 1.2 Sơ đồ của đèn Metal Halide 4

Hình 2.1 Đấu nối một máy phát dự phòng 18

Hình 2.2 Sơ đồ TT 28

Hình 2.3 Sơ đồ TN-C 29

Hình 2.4 Sơ đồ TN-S 29

Hình 2.5 Sơ đồ TN-C-S 30

Hình 2.6 Sơ đồ IT (trung tính cách ly) 30

Hình 2.7 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi 35

Hình 2.8 Tâm phụ tải của các thiết bị xác định theo trục Oxy 47

Hình 2.9 Sơ đồ các thiết bị phân bố trên mặt bằng 50

Hình 2.10 Sơ đồ vị trí của các tủ động lực và tủ phân phối của toàn phân xưởng 53

Hình 2.11 Sơ đồ vị trí tủ trạm biến áp 54

Hình 2.12 Sơ đồ đấu dây của bộ điều khiển tụ bù PFR96P 56

Hình 2.13 Sơ đồ TN-S 108

Hình 2.14 Cọc tiếp địa 111

Hình 2.15 Thanh nối các cọc tiếp địa 111

Hình 2.16 Kích thước thanh nối 111

Hình 2.17 Cách bố trí hệ thống cọc- thanh theo mạch vòng 113

Hình 2.18 Mặt cắt của hệ thống nối đất làm việc 113

Hình 2.19 Vị trí đặt kim thu sét LIVA LAP- CX 070 120

Hình 2.20 Các thông số kỹ thuật của kim thu sét LIVA- CX 070 121

Hình 2.21 Phạm vị bảo vệ của thiết bị thu sét LIVA LAP- CX 070 (hình chiếu đứng) 122

Hình 2.22 Phạm vị bảo vệ của thiết bị thu sét LIVA LAP- CX 070 (hình chiếu bằng) 122

Hình 2.23 Thiết bị đếm sét LIVA LSC-LX01 123

Trang 9

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Hệ số đồng thời cho tủ phân phối 13

Bảng 2.2 Tiết diện nhỏ nhất của dây PE 22

Bảng 2.3 Giá trị sụt áp lớn nhất cho phép 23

Bảng 2.4 Công thức tính toán sụp áp 23

Bảng 2.5 Giá trị 𝑈𝑆𝐶 cho các máy biến áp có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20 kV 25

Bảng 2.6 Tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của máy biến áp 25

Bảng 2.7 Công thức xác định điện trở khuếch tán của các điện cực khác nhau 32

Bảng 2.8 Hệ số sử dụng của cọc 𝜂𝐶 và thanh ngang 𝜂𝑡 33

Bảng 2.9 Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1 38

Bảng 2.14 Kết quả tính toán phụ tải cho nhóm 1 44

Bảng 2.19 Tâm phụ tải của các thiết bị điện nhóm 1 47

Bảng 2.24 Tâm phụ tải của các tủ động lực 52

Bảng 2.25 Tâm phụ tải của tủ phân phối DP 53

Bảng 2.26 Xác định dung lượng bù để tăng hệ số công suất 55

Bảng 2.27 Thông số kỹ thuật của máy biến áp khô 60

Bảng 2.28 Danh sách các phụ tải quan trọng và các phụ tải không quan trọng 61

Trang 10

Bảng 2.29 Chọn MCCB 64

Bảng 2.30 Chọn MCB cho tủ MB 1 65

Bảng 2.35 Tiết diện dây dẫn cho đoạn dây L từ MBA đến tủ phân phối DB 68

Bảng 2.36 Tiết diện dây dẫn từ tủ phân phối (DB) đến các tủ động lực (MB) 70

Bảng 2.37 Tiết diện dây dẫn từ tủ MB 1 đến các nhánh 71

Bảng 2.42 Kiểm tra CB và dây dẫn cho tủ phân phối DB 73

Bảng 2.43 Kiểm tra CB và dây dẫn cho tủ MB 1 74

Bảng 2.48 Chọn MCCB cho hệ thống chiếu sáng 76

Bảng 2.49 Chọn MCB cho pha A 77

Bảng 2.50 Chọn MCB cho pha B 78

Bảng 2.51 Chọn MCB cho pha C 78

Bảng 2.52 Tiết diện dây dẫn cho đoạn dây L_CS từ tủ DB đến tủ chiếu sáng 79

Bảng 2.53 Tiết diện dây dẫn cho các đoạn dây từ tủ chiếu sáng đến các nhánh của đèn 81

Bảng 2.54 Tiết diện dây dẫn cho các bộ đèn 82

Bảng 2.55 Tiết diện dây cho đoạn dây 𝐿𝐺 từ máy phát dự phòng đến tủ DB 83

Bảng 2.56 Kích thước thanh cái của tủ chiếu sáng 84

Bảng 2.57 Kích thước thanh cái của tủ DB và các tủ MB 84

Bảng 2.58 Độ sụt áp đường dây từ máy biến áp đến các thiết bị của tủ MB 1 87

Trang 11

Bảng 2.63 Dòng ngắn mạch và chọn CB theo dòng ngắn mạch cho tủ MB 1 94

Bảng 2.64 Dòng ngắn mạch và chọn CB theo dòng ngắn mạch cho MB 2 95

Bảng 2.68 Kết quả chọn CB cho tủ phân phối DB 102

Bảng 2.69 Kết quả chọn CB cho tủ MB 1 102

Bảng 2.74 Kết quả chọn CB cho tủ chiếu sáng 107

Bảng 2.75 Tiết diện dây dẫn bảo vệ PE và chiều dài dây dẫn PE 108

Bảng 2.76 Bảng dự trù vật tư của CB, contactor cho phân xưởng cơ khí 124

Bảng 2.77 Bảng dự trù các vật tư khác cho phân xưởng cơ khí 124

Bảng 2.78 Bảng dự trù vật tư của dây dẫn cho phân xưởng cơ khí 125

Trang 12

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá nước nhà, công nghiệp điện giữ vai trò đặc biệt quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân, điện năng là tiền đề cho sự phát triển của đất nước

Ngày nay điện năng trở thành năng lượng không thể thiếu được trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế Mỗi khi có một nhà máy mới, một khu công nghiệp mới, một khu dân

cư mới được xây dựng thì ở đó nhu cầu về hệ thống cung cấp điện nảy sinh Để có thể thiết kế được một hệ thống cung cấp điện an toàn vào đảm bảo độ tin cậy đòi hỏi người

kỹ sư phải có trình độ và khả năng thiết kế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên trường, các sinh viên ngành điện cần làm được những bài tập về thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp, các trung tâm thương mại,…

Là một sinh viên khoa Điện- là một kỹ sư tương lai sẽ trực tiếp tham gia thiết kế

các hệ thống cung cấp điện, cho nên em được giao đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ CUNG

CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ”

Trang 13

PHẦN 1: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN

XƯỞNG CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Các đại lượng kỹ thuật chiếu sáng

Theo tài liệu [1] ta có các đại lượng cơ bản về chiếu sáng như sau:

1.1.1 Quang thông Φ (lm)

Quang thông chính là thông lượng bức xạ hữu ích trong hệ ánh sáng hay, nói cách khác, quang thông chính là lượng ánh sáng do nguồn sáng phát ra Cùng một công suất nên chọn đèn có quang thông càng lớn càng tốt

Đơn vị Φ: 1 lumen là quang thông của một nguồn sáng điểm có cường độ ánh sáng 1 candela phát ra trong một đơn vị góc khối (radian)

1.1.2 Độ rọi E (lux)

Mật độ quang thông rơi lên bề mặt được chiếu sáng gọi là độ rọi, hay nói một cách khác, độ rọi chính là độ sáng trên bề mặt được chiếu sáng:

E = Đơn vị đội rọi: lux (lx)

Khi độ sáng trên bề mặt được chiếu sáng không đều, nên tính trung bình số học

ở các điểm khác nhau để tính độ rọi trung bình

Trong trường hợp quang thông phân bố đều trên bề mặt chiếu sáng, ta có khái niệm độ rọi trung bình trên bề mặt chiếu sáng:

E =

1.1.3 Độ chói L

Đó là huy độ bức xạ trong hệ ánh sáng hay còn gọi là độ chói

Huy độ theo một hướng cho trước của nguồn sáng bằng tỷ số cường độ ánh sáng theo hướng α trên diện tích biểu kiến của nguồn sáng đó:

Trang 14

- Đèn huỳnh quang (HQ), đèn HQ compact có độ chói thấp Đèn sodium cao

áp, halogen, metal halide, thủy ngân cao áp có độ chói cao (ảnh hưởng không tốt đến mắt)

1.2 Bóng đèn

Dựa trên cấu tạo và nguyên tắc hoạt động các loại đèn được phân thành 4 nhóm:

- Nhóm 1: nhóm đèn nung nóng (gồm đèn nung sáng, đèn tungsten- halogen) Nhóm đèn này hoạt động trên nguyên tắc bức xạ nhiệt, dòng điện đi qua tim đèn và đèn phát sáng

- Nhóm 2: nhóm đèn phóng điện (gồm đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact, đèn thủy ngân cao áp, đèn halogen kim loại, đèn natri cao áp, đèn natri hạ áp, đèn phóng khí…) Nhóm đèn này hoạt động dựa trên nguyên tắc bức xạ quang

- Nhóm 3: nhóm đèn chất rắn (Led, Oled) Là diode phát quang, hoạt động dựa trên nguyên tắc khi có dòng điện một chiều đi qua thì phát sáng

- Nhóm 4: đèn cảm ứng Là loại đèn không điện cực, khi có dòng điện tần số cao đi vào cuộn dây quấn quanh đèn, bức xạ các chất khí nạp trong đèn đi qua lớp bột huỳnh quang, làm đèn phát sáng

1.3 Các loại đèn phóng điện

Nhóm các loại đèn phóng điện được phân chia thành:

- Nhóm đèn phóng điện hạ áp: gồm đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact, đèn natri hạ áp Khi đèn làm việc, áp suất trong đèn khá thấp (vài mm thủy ngân)

Trang 15

- Nhóm đèn phóng điện cao áp: gồm đèn Thủy ngân cao áp, Metal Halide, Natri cao áp Khi đèn làm việc, áp suất trong đèn khá cao (vài atmospher thủy ngân)

1.4 Đèn halogen kim loại (Metal Halide Lamps)

1.4.1 Cấu tạo

Theo tài liệu [1] trang 79-Hình 3.22, ta có cấu tạo của đèn Metal Halide như sau:

Hình 1.1 Cấu tạo đèn Metal Halide

1.4.2 Phân loại

Các loại đèn phân theo phương thức khởi động:

- Khởi động âm ỉ (Probe- Start): đèn metal halide thế hệ cũ thường dung phương thức mồi đèn này, chúng có 3 điện cực Quang hiệu đèn H = 60 ÷ 85 lm/W, tuổi thọ 5600 ÷ 20000 giờ

- Khởi động xung (Pulse – Start): đèn metal halide thế hệ mới chỉ có 2 điện cực Thay vào đó chúng cần bộ mồi điện áp cao (High- Voltage Ignitor) cùng với ballast tạo xung điện áp (thường 3 ÷ 5 kV) để mồi sáng đèn

1.4.3 Nguyên lý hoạt động

Khi cấp nguồn bộ đèn thì bộ kích đóng ngắt tạo ra điện áp cao làm cho các cực phóng điện (hồ quang) trong ống Dưới nhiệt độ cao của hồ quang hơi thủy ngân bị ion hóa và bức xạ tia cực tím Tia này phản ứng với hỗn hợp khí và muối kim loại bên trong ống dưới áp suất cao để phát ra ánh sáng nhìn thấy

1.4.4 Sơ đồ mạch đèn Metal Halide

Theo tài liệu [1] trang 113-Hình 3.55, ta có sơ đồ của đèn Metal Halide như sau:

Trang 16

Hình 1.2 Sơ đồ của đèn Metal Halide

1.4.5 Ưu, nhược điểm của đèn Metal Halide

 Ưu điểm:

- Công suất lớn (P = 250 ÷ 2000 W)

- Quang hiệu cao (H = 68 ÷ 105 lm/W) thế hệ cũ, quang hiệu đèn loại thế

hệ mới cao hơn đèn loại cũ (H = 90 ÷ 110 lm/W) đảm bảo điều kiện cho bóng phát sáng

ở khu vực có độ cao, không gian rộng

- Bóng đèn Metal Halide với công nghệ 3 dải màu (sử dụng hỗn hợp muối

3 chất Natri – Thalium – Indium) mang đến chỉ số màu cao và khả năng duy trì quang thông cao trong suốt thời gian tuổi thọ của đèn

- Đa dạng chủng loại hình dạng và phù hợp với nhiều đuôi đèn khác nhau như E40, E72, R7S, G12,…

 Nhược điểm:

- Tuổi thọ ngắn hơn so với đèn thủy ngân cao áp và natri cao áp

- Đèn chỉ có thể khởi động lại sau khi đèn nguội (4 ÷ 12 phút)

- Nhiệt độ màu bị giảm theo thời gian

- Hầu hết các đèn Metal Halide không điều chỉnh (dim) được cường độ sáng, trừ một số loại có thể điều chỉnh xuống đến 50 %

Trang 17

1.4.6 Ứng dụng

Đây là loại đèn phóng điện cao áp có chỉ số màu cao hơn so với đèn thủy ngân cao áp và đèn natri cao áp, hơn nữa hiệu suất phát quang khá cao nên được sử dụng rộng rãi trong các phân xưởng công nghiệp, trung tâm thương mại, dân dụng, sân vận động, thể thao,…

Vì những yếu tố trên nên trong đề tài khóa luận này, em chọn đèn Metal Halide

để chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí

1.5 Lý thuyết tính toán chiếu sáng

Dựa theo PL10 Hướng dẫn tính toán chiếu sáng theo PP hệ số sử dụng trang 286 tài liệu [1] ta có 18 bước tính toán:

Bước 3: Độ rọi yêu cầu: Etc = (lux)

Bước 4: Chọn hệ chiếu sáng:

Bước 5: Chọn khoảng nhiệt độ màu: Tm = .(K) theo đồ thị

đường cong Kruithof

Trang 18

Bước 8: Phân bố các bộ đèn

Cách trần: h’= (m)

Bề mặt làm việc: hlv = (m)

Chiều cao đèn so với bề mặt làm việc: htt = (m)

Bước 9: Chỉ số địa điểm:

Bước 15: Kiểm tra sai số quang thông:

Trang 19

Khoảng cách giữa các đèn theo chiều b: lb = b

nb =……… (m)

Vẽ sơ đồ phân bố các bộ đèn:

Bước 18: Xác định phụ tải chiếu sáng:

Chọn loại ballast: , cos 𝜑 = , Pballast = (W) Công suất bộ đèn: Pbộ đèn = (W)

Công suất tác dụng tính toán:

Pttcs = Nbộđèn Pbộđèn = = (W) Công suất phản kháng:

Qttcs = Pttcs tg𝜑= = (Var) Công suất biểu kiến:

Sttcs =√Pttcs2 + Qttcs2 =……….(VA) Dòng điện tính toán:

Ittcs =Sttcs

Trang 20

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ SỬ

Bước 2: Màu sơn:

Dựa vào PL2.1 trang 251 tài liệu [1] ta tra được hệ số phản xạ của các

vật liệu:

- Trần: màu vàng nhạt có hệ số phản xạ trần: ρtr = 0.7

- Tường: màu xám có hệ số phản xạ tường: ρtg = 0.3

- Sàn: gạch đỏ có hệ số phản xạ sàn: ρlv = 0.1

Bước 3: Độ rọi yêu cầu: Etc = 400 (lux)

Bước 4: Chọn hệ chiếu sáng: chung đều

Bước 5: Dựa theo đồ thị đường cong Kruithof trang 46 tài liệu [1] ta chọn được

khoảng nhiệt độ màu: Tm = 2800 - 4700(K)

Chiều cao đèn so với bề mặt làm việc: htt = 5.2 (m)

Bước 9: Chỉ số địa điểm:

K = ab = 60 x 50 = 5.2 > 5

Trang 21

Vì vậy ta phải chia nhỏ mặt bằng Trong trường hợp này ta phải chia mặt bằng ra làm 4 phần

Bước 13: Quang thông tổng:

Quang thông cuả 1 phần mặt bằng:

Bước 15: Kiểm tra sai số quang thông:

∆∅ =Nbộ đènϕcácbóng/1bộ−ϕTổng

ϕTổng = 108 x 18000−1928572

1928572 = 0.008 = 0.8 (%) Vậy số bộ đèn đã chọn ở trên đã đảm bảo sai số quang thông nằm trong khoảng cho phép (-10% → 20 %)

Bước 16: Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc sau 1 năm:

Etb =Nbộ đènϕcácbóng/1bộU

Sd = 108 x 18000 x 0.84

60 x 50 x 1.35 = 403 (lux)

Trang 22

Bước 17: Phân bố các bộ đèn:

Dựa vào PL2.5 trang 252 tài liệu [1] ta tra được khoảng cách tối đa của

các bộ đèn cấp D là 1.2htt:

Suy ra: khoảng cáchmax= 1.2 x 5.2= 6.24 (m)

Số bộ đèn theo chiều dài: na = 12 (bộ)

Số bộ đèn theo chiều rộng: nb= 9 (bộ)

Khoảng cách giữa các đèn theo chiều a: la =5 (m)

Khoảng cách giữa các đèn theo chiều b: lb =5.5 (m)

Sơ đồ phân bố các bộ đèn: Xem bản vẽ số 11 đính kèm theo ở ngoài

Bước 18: Xác định phụ tải chiếu sáng:

Chọn loại ballast: điện từ

Dựa vào tài liệu [1] trang 227 ta chọn cos 𝜑 = 0.85

Pballast = 10% Pđ = 0.1 x 250 = 25 (W)

Công suất bộ đèn: Pbộ đèn = Pballast + Pđ = 25 + 250 =275 (W)

Công suất tác dụng tính toán:

Pttcs = Nbộđèn Pbộđèn = 108 x 275 = 29700 (W) Công suất phản kháng:

Qttcs = Pttcs tg𝜑= 29700 x tg[arccos(0.85)] = 18406 (VAR) Công suất biểu kiến:

Sttcs =√Pttcs2 + Q2ttcs = √297002+ 184062 = 34941 (VA) = 34.9 (kVA)

Dòng điện tính toán:

Ittcs = Sttcs

√3 U n = 34941

√3 x 400 = 50 (A)

2.2 Sơ đồ nguyên lí tủ chiếu sáng

Xem bản vẽ đính kèm theo ở ngoài (bản vẽ số 12)

2.3 Sơ đồ đi dây của hệ thống chiếu sáng

Xem bản vẽ đính kèm theo ở ngoài (bản vẽ số 13)

Trang 23

PHẦN 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CHO PHÂN XƯỞNG

CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CUNG CẤP ĐIỆN

Khi thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng cơ khí, nhiệm vụ đầu tiên của người thiết kế là phải xác định nhu cầu điện của phụ tải phân xưởng đó, muốn xác định phụ tải điện cho một phân xưởng, xí nghiệp hay nhà máy thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xưởng và xét tới khả năng phát triển của phân xưởng trong tương lai

Phụ tải tính toán được sử dụng lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như dây dẫn, máy biến áp, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ,…để tính các tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù,…Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán Những phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện, thường kết quả không thật chính xác Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp phức tạp Tùy theo giai đoạn thiết kế, yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp Sau đây sẽ trình bày một số đại lương, hệ số tính toán, và phương pháp tính phụ tải tính toán:

1.1 Các đại lượng cơ bản và các hệ số tính toán

1.1.1 Công suất đặt (kW)

Công suất đặt là tổng công suất định mức của các thiết bị tiêu thụ điện trong lưới Đây không phải là công suất thực tế Hầu hết các thiết bị đều có nhãn ghi công suất định mức của mình (Pn)

1.1.2 Công suất đặt biểu kiến (kVA)

Công suất đặt biểu kiến thường là tổng số học (KVA) của các tải riêng biệt Phụ tải tính toán (KVA) sẽ không bằng tổng công suất đặt

Công suất biểu kiến yêu cầu của một tải (có thể là một thiết bị) được tính từ công suất định mức của nó (nếu cần, có thể hiệu chỉnh như đã nói ở trên đối với các động cơ)

Trang 24

Dựa vào tài liệu [2] trang A15 ta có công thức sau:

η = hiệu suất = Công suất đầu ra KW

Công suất đầu vào KWcos 𝜑 = hiệu suất công suất = KW

KVACông suất biểu kiến yêu cầu của tải: S = Pđm

η x cos φDòng đầy tải Ia (A) sẽ là: Ia =S x 103

VVới tải có điện áp pha-trung tính: Ia =S x 103

√3 x U Với tải 3 pha cân bằng và: + V : điện áp pha- trung tính (V)

Dựa vào tài liệu [4] trang 39 ta có công thức tính hệ số sử dụng Ku như sau:

- Đối với một thiết bị: Ku = Ptb

P n

Trong đó:

- Ptb là phụ tải tính toán trung bình

- Pđm là công suất định mức của thiết bị

- Đối với một nhóm thiết bị: Ku∑ = ∑ Pni

n i=1 x K ui

∑ni=1PniTrong đó:

- Pni là công suất định mức của thiết bị thứ i

- Kui là hệ số sử dụng hộ tiêu thụ thứ i

Trong điều kiện vận hành bình thường, công suất tiêu thụ thực của thiết bị thường nhỏ hơn trị định mức của nó Do đó hệ số sử dụng Ku được dùng để đánh giá giá trị công suất tiêu thụ thực Hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt (nhất là cho các động cơ)

Dựa vào tài liệu [2] trang A16, ta có các hệ số sử dụng Ku sau đây:

- Đối với động cơ: Ku = 0.75 hoặc Ku = 0.8

- Đối với chiếu sáng, đốt nóng: K = 1

Trang 25

- Đối với ổ cắm ngoài, hệ số sử dụng Ku phụ thuộc hoàn toàn dạng thiết bị cắm vào ổ cắm

1.1.3.2 Hệ số đồng thời

Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cực đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng biệt (hoặc các nhóm thiết bị) nối vào nút đó

Dựa vào tài liệu [3] trang 34 ta có công thức tính hệ số sử dụng Ks như sau:

Ks = Ptt

∑ni=1P tti

Hệ số Ks thường được dùng cho một nhóm tải (được nối cùng tủ phân phối phụ)

Dựa vào tài liệu [2] trang A18, hệ số như sau:

- Hệ số đồng thời cho tủ phân phối:

Bảng 2.1 Hệ số đồng thời cho tủ phân phối

Tủ được kiểm nghiệm từng phần trong

mỗi trường hợp được chọn

1.0

1.2 Phương pháp tính

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp tính để tính toán phụ tải Nguyên tắc chung

để tính phụ tải tính toán của hệ thống là tính từ thiết bị điện ngược trở về nguồn

Mục đích của việc tính toán phụ tải điện nhằm:

- Công suất (KW) Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000V trở lên

- Chọn số lượng và công suất máy biến áp

- Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

- Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

Trang 26

Dựa vào tài liệu [2] trang A10 ta có công thức tính dòng điện định mức của thiết bị:

In = Pn x 10

3

√3 x Un x η x cosφTrong đó:

- Pn là công suất định mức của thiết bị (kW)

- Un là điện áp định mức (điện áp pha-pha: 380 hay 400 V)

- η là hiệu suất của động cơ

- cosφ là hệ số công suất của động cơ

Dựa vào tài liệu [2] trang A19 ta có phương pháp tính toán phụ tải tính toán theo

hệ số sử dụng Ku và Ks :

Công suất biểu kiến của từng thiết bị:

Sb = S x Ku Công suất biểu kiến tổng trên thanh cái:

S(tổng) = ΣSb x Ks Dòng điện làm việc trên thanh cái:

I(tổng) = Sb(tổng)

√ 3 x U

1.3 Xác định tâm của phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là tìm ra vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung gian sao cho tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp trong lưới điện xí nghiệp hoặc lưới điện của địa bàn là nhỏ nhất

Dựa vào tài liệu [5] trang 80 ta có công thức xác định tọa độ của tâm phụ tải:

X0 = ∑ Si

n i=1 x X i

∑ni=1Si ; Y0 = ∑ Si

n i=1 x Y i

∑ni=1Si ; Z0 = ∑ Si

n i=1 x z i

∑ni=1SiTrong đó:

- X0 , Y0 , Z0 : các kích thước tọa độ của tâm phụ tải điện A (X0 , Y0 , Z0 )

- xi , yi , zi : kích thước các tọa độ trên mặt phẳng của phụ tải thứ i

- Si : phụ tải toàn phần của phân xưởng thứ i

Trong thực tế thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện, việc xét tới tọa độ thứ

3 (zi ) cho phép bỏ qua, do độ cao các tòa nhà nhỏ hơn chiều dài khoảng cách giữa các phụ tải Si (l ≥ 1.5h) Nhưng đối với chung cư cao tầng cần xét tọa độ này

Trang 27

Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí cho đường dây, giảm tổn thất trên lưới điện và chi phí hợp lí Tuy nhiên vị trí đặt tủ còn phụ thuộc vào yếu tố thẩm mỹ quan

1.4 Bù công suất phản kháng

Hầu hết các thiết bị dung điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P, và công suất phản kháng Q Để giảm việc truyền tải một lượng công suất phản kháng trên đường dây, người ta đặt các máy sinh Q để cung cấp trực tiếp cho phụ tải Khi có bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, dẫn đến việc hệ số công suất cos 𝜑 của mạch sẽ được nâng cao lên

Theo tài liệu [3] trang 453, ta có công thức xác định dung lượng như sau:

Qc = P (tg φ1- tg φ2 ) Trong đó:

- P: phụ tải tính toán của tải

- Hệ số công suất của tải trước khi bù: cos φ1 → tg φ1

- Hệ số công suất sau khi bù: cos φ2 → tg φ2

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cos 𝜑:

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến

áp, đường dây …)

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp

Trang 28

 Ưu điểm: đơn giản và giá thành không cao

 Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát.Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi

Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào thanh góp của tủ phân phối hạ áp chính và làm

việc trong thời gian tải bình thường

 Ưu điểm:

- Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng

- Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, giảm tiền chi trả theo công suất

- Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết

Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào tủ phân phối

Chế độ bù này đem lại hiệu cho một bộ phận đáng kể của hệ thống, cụ thể là các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối khu vực đặt tụ

 Ưu điểm:

Trang 29

- Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất

- Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết

- Khả năng kích cỡ dây cáp cung cấp cho các tủ phân phối khu vực hoặc nếu không giảm kích cỡ dây thì có thể thêm tải trên nó

- Giảm tổn hao trong cáp

- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả các dây dẫn xuất phát

từ tủ phân phối khu vực

- Không đảm bảo khả năng giảm kích thước cỡ của dây dẫn và giảm tổn hao trong dây

- Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư

và kèm theo hiện tượng quá điện áp

1.4.2.3 Bù riêng

Nguyên lý: bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu nối của thiết bị có tính cảm

Công suất của bộ tụ bù phải được giới hạn phù hợp với công suất (kW) của động cơ

 Ưu điểm:

- Giảm công suất biểu kiến yêu cầu

- Giảm kích cỡ của dây cáp cũng như tổn hao trong dây

- Vận hành khó khăn

- Tụ bù chỉ hoạt động khi động cơ làm việc

- Gây hiện tượng tự kích từ đối với động cơ

1.5 Lựa chọn máy biến áp trung/ hạ

Hiện nay, có hai loại máy biến áp phân phối cơ bản:

- Loại khô (nhựa đúc)

- Loại đổ đầy chất lỏng (nhúng ngập trong dầu)

Trang 30

Máy biến áp khô: các cuộn dây của máy biến loại này được cách điện giữa các

vòng dây bằng nhựa, còn cách điện giữa các cuộn dây và cách điện với vỏ thì bằng nhựa

và không khí Nhựa thường được đúc trong chân không

Máy biến áp đổ đầy chất lỏng (biến áp dầu): chất lỏng cách điện làm mát thông

dụng nhất dung trong máy biến áp là dầu khoáng chất hoặc chất lỏng cách điện

Xác định công suất tối ưu: để chọn công suất định mức tối ưu (kVA) cho biến áp, các yếu tố sau phải tính đến:

- Danh sách liệt kê công suất các thiết bị được lắp đặt

- Chọn hệ số sử dụng (hay hệ số nhu cầu) cho mỗi hạng tải

- Xác định chu kỳ tải có chú ý đến thời gian mang tải và quá tải

- Đặt bộ điều kiển hệ số công suất để: giảm tiền phạt dựa trên số kVA lớn nhất, giảm giá trị tải đăng ký (S= P (kW)

Từ tài liệu [2] trang D21-hình D16, ta có hình đấu nối một máy phát dự phòng như sau:

Hình 2.1 Đấu nối một máy phát dự phòng

Trang 31

1.7 Phương pháp lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ:

1.7.1 Lựa chọn thiết bị bảo vệ (CB hay cầu chì):

Dựa vào tài liệu [2] trang G4, ta có qui tắc chung để chọn thiết bị bảo vệ như sau:

- Dòng định mức hoặc trị số đặt In của chúng lớn hơn dòng làm việc lớn nhất IB nhưng nhỏ hơn dòng cho phép Iz, có nghĩa là IB ≤ In ≤ Iz tương đương với vùng

“a”

- Dòng thao tác qui ước I2 cần nhỏ hơn 1.45 Iz tương ứng vùng “b”

- Dòng cắt cho phép lớn nhất của máy cắt sẽ lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm có đặt thiết bị bảo vệ, có nhĩa là ISCB ≥ ISC tương ứng với vùng “c”

1.7.2 Lựa chọn dây dẫn (dây pha):

Dựa vào tài liệu [2] trang G5, phương pháp lựa chọn dây dẫn phải thỏa mãn theo tiêu chuẩn cho CB: IB ≤ In ≤ Iz

Trong đó:

- IB là dòng làm việc lớn nhất của tải (A)

- In là dòng định mức của thiết bị bảo vệ (A)

- Iz là khả năng mang dòng của dây dẫn tại điều kiện lắp đặt (A)

 Iz= K x In_dây Trong đó:

 K là hệ số hiệu chỉnh

 In_dây là dòng định mức của dây dẫn

- ISC dòng điện xảy ra sự cố ngắn mạch (A)

- ISCB dòng định mức cắt dòng ngắn mạch của thiết bị bảo vệ (A)

Các bước tiến hành xác định dây dẫn:

- Bước 1: Tính toán dòng định mức của tải IB

- Bước 2: Xác định các hệ số ảnh hưởng bởi điều kiện lắp đặt K:

Theo tài liệu “Hướng dẫn lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC” được phiên dịch từ những phiên bản cũ của Electrical Installation guide thì bao gồm các hệ số hiệu chỉnh sau:

 Xác định kích cỡ dây không chôn trong đất:

Xác định hệ số hiểu chỉnh K: K= K1 x K2 x K3

Trang 32

Trong đó:

- K1: thể hiện ảnh hưởng cách lắp đặt

- K2: thể hiện ảnh hưởng tương hổ của hai mạch kề nhau

- K3: thể hiện ảnh hưởng của nhiệt tương úng với dạng cách điện

 Xác định kích cỡ dây chôn dưới đất:

Xác định hệ số hiệu chỉnh K: K= K4 x K5 x K6 x K7 Trong đó:

- K4: thể hiện ảnh hưởng cách lắp đặt

- K5: thể hiện ảnh hưởng của số dây đặt kề nhau

- K6: thể hiện ảnh hưởng của nhiệt tương úng với dạng cách điện

- K7: thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đất

Bảng tra các hệ số hiểu chỉnh xem ở tài liệu [7]

- Bước 3: Tính dòng điện tải hiệu chỉnh I′B (nó tương đương với khả năng mang dòng của dây dẫn): I′B = IB

K

- Bước 4: Chọn tiết diện dây dẫn: tiết diện dây dẫn theo phương pháp thực

tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn, sao cho dòng điện định mức của dây dẫn In_dây lớn hơn dòng điện tải hiệu chỉnh I′B, tức là In_dây ≥ I′B

Bảng tra tiết diện dây nhỏ nhất cho phép của dây dẫn xem ở tài liệu [8]

1.7.3 Lựa chọn dây trung tính:

Dựa vài tài liệu [2] trang G42, lựa chọn kích cỡ dây trung tính như sau:

- Đối với sơ đồ TT và TN-S:

+ Các mạch một pha có tiết diện nhỏ hơn 16 mm2 (Cu) hoặc 25 mm2(Al): tiết diện của dây trung tính bằng với tiết diện dây pha

+ Hệ thống 3 pha với tiết diện > hơn 16 mm2 (Cu) hoặc 25 mm2 (Al): tiết diện dây trung tính có thể được chọn như sau:

 Bằng với tiết diện dây pha hoặc

 Nhỏ hơn tiết diện dây pha với điều kiện: dòng chạy trong dây trung tính trong điều kiện làm việc bình thường nhỏ hơn giá trị cho phép Iz Dây trung tính được bảo vệ chống ngắn mạch Tiết diện của dây trung tính tối thiểu là 16 mm2(Cu) hoặc 25 mm2 (Al)

Trang 33

- Đối với sơ đồ TN- C: các điều kiện như trên cũng được áp dụng (về mặt

lý thuyết) Tuy nhiên trên thực tế, dây trung tính không được hở mạch trong bất kỳ tình trạng nào vì nó cũng là dây bảo vệ

- Đối với sơ đồ IT: nói chung không nên có đây trung tính, nghĩa sử dụng

sơ đồ 3 pha 3 dây Tuy nhiên khi dùng sơ đồ 3 pha 4 dây, thì phải áp dụng các điều kiện được nêu ở trên cho sơ đồ TT và TN-S

1.7.4 Lựa chọn dây bảo vệ (PE):

Dây PE cho phép liên kết các vật dẫn tự nhiên và các vỏ kim loại không có điện của các thiết bị điện để tạ lưới đẳng thế Các dây này dẫn dòng sự cố do hư hỏng cách điện (giữa pha và bỏ thiết bị) tới điểm trung tính nối đất của nguồn Dây PE sẽ được nối vào đầu nối đất chính của mạng Đầu nối đất chính sẽ được nối các điện cực nối đất qua dây nối đất

Trong các sơ đồ nối đất dạng IT và TN thì dây PE nên đặt gần dây pha (trong cùng ống dây cáp hoặc khay cáp, cùng với các dây pha) Điều này đảm bảo đặt được giá trị cảm kháng nhỏ nhất trong mạch có sự cố chạm đất

Dây PE cần phải:

- Không chứa đựng bất kỳ hình thức hoặc thiết bị ngắt dòng nào

- Nối các vỏ kim loại thiết bị cần nối tới dây PE chính, nghĩa là nối song song không được thực hiện bằng việc nối tiếp

- Có đầu kết nối riêng trên đầu nối đất chung của tủ phân phối

- Sơ đồ nối đất kiểu TT: dây PE không cần đặt gần các dây pha bởi vì không cần dòng sự cố chạm đất lớn (do thiết bị bảo vệ trong sơ đồ TT là RCD)

- Sơ đồ nối đất kiểu IT và TN: dây PE và PEN cần đặt gần dây pha và khổng được có vật liệu sắt từ nào được đặt giữa chúng Dây PEN cần luôn được nối tới điểm nối đất của thiết bị

- Sơ đồ TN- C: dây trung tính N và dây PE là một (còn gọi là dây PEN) Chức năng bảo vệ dây PEN được ưu tiên hơn, do đó mọi qui định cho một dây PE sẽ được áp dụng chặt chẽ cho dây PEN

- Sơ đồ TN- C chuyển qua TN- S: dây PE được nối vào đầu PEN hoặc thanh cái PEN tại điểm đầu của mạng Phần mạng phía sau điểm phân chia thì dây PE không được nối với dây trung tính

Trang 34

Dựa vào tài liệu [2] trang G38- bảng G58, ta có bảng tiết diện nhỏ nhất của dây

PE như sau:

Bảng 2.2 Tiết diện nhỏ nhất của dây PE

Tiết diện cắt ngang của dây pha Sph

Tiết diện cắt ngang nhỏ nhất của dây PE (mm2)

Tiết diện cắt ngang nhỏ nhất của dây PEN ( mm2)

SPE/PEN= √I 2 x t

K

1.8 Lựa chọn thanh góp

Thanh góp còn gọi là thanh cái hoặc thanh dẫn Thanh góp được dùng trong các

tủ động lực, tủ phân phối hạ thế, trong các tủ máy cắt, các trạm phân phối trong nhà, ngoài trời Với các tủ điện cao áp và trạm phân phối trong nhà dùng thanh góp cứng, với trạm phân phối ngoài trời thường được dùng thanh góp mềm

Thanh góp có loại thanh góp bằng đồng và bằng nhôm Thanh góp đặt trong các

tủ phân phối của trạm biến áp phân phối, tủ phân phối của khu chung cư, phân xưởng hoặc trong các tủ động lực phân xưởng, tủ tầng nhà cao tầng thường có dòng không lớn lắm, chỉ cần dùng thanh góp hình chữ nhật

Dựa vào tài liệu [3] trang 274 ta chọn tiết diện thanh góp như sau:

Icp ≥ IlvmaxTrong đó:

 Icp là dòng điện cho phép của thanh góp

 Ilvmaxlà dòng điện làm việc cực đại của mạch điện

1.9 Xác định độ sụp áp

Sụt áp là hiện tượng điện áp nguồn thấp hơn định mức, có thể xảy ra do:

Hệ thống 3 pha có chạm đất phía cao áp, hay hạ áp

Trang 35

- Đứt dây trung tính hạ thế trong mạch cung cấp 3 pha 4 dây

- Thời gian cao điểm của đường dây cấp điện, do dòng tiêu thụ tăng, sụt áp đường dây tăng

Khi dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây Ở chế độ vận hành tải (như động cơ, chế sáng, ) sẽ phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần với giá trị định mức Do vậy cần phải chọn kích cỡ dây sao cho khi mang tải lớn nhất, điện áp tại điểm cuối phải trong phạm vi cho phép

1.9.2 Tính toán độ sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải

Dựa vào tài liệu [2] trang G21, ta có công thức tính toán sụp áp như sau:

Trang 36

Trong đó:

- IB: dòng làm việc lớn nhất (A)

- L: chiều dài dây dẫn (km)

- R: điện trở của dây dẫn (Ω/km)

- R được bỏ qua khi tiết diện dây dẫn lớn hơn 500 mm2

- X: cảm kháng của dây dẫn (Ω/km), X được bỏ qua cho dây dẫn

có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2 Khi không có thông tin nào khác, ta sẽ lấy giá trị X bằng 0.08 (Ω/km)

- 𝜑: Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên dây dẫn

Trong đó:

+ Đèn nung sang: cos 𝜑 = 1

+ Động cơ:

 Khi khởi động: cos 𝜑 = 0.35

 Khi ở chế độ bình thường: cos 𝜑 = 0.8

- Un: điện áp dây (V), Vn: điện áp pha (V)

1.10 Tính dòng ngắn mạch

1.10.1 Dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối

Trường hợp một máy biến áp: để việc tính toán đơn giản, chúng ta bỏ qua tổng trở của hệ thống lưới trung thế

Từ tài liệu [2] trang G24 ta có công thức tính như sau:

ISC= In x 100

USC với In= P x 10

3

U20 √3Trong đó:

- P là công suất định mức của máy biến áp (kVA)

- U20 là điện áp dây thứ cấp khi không tải (V)

- In là dòng định mức (A)

- ISC là dòng ngắn mạch (A)

Trang 37

- USC là điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%) Dựa vào tài liệu [2] trang G24, ta có bảng các giá trị thông dụng USC của máy biến áp phân phối

Bảng 2.5 Giá trị USC cho các máy biến áp có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20 kV

Công suất định mức máy

biến áp (kVA)

USC (%) Máy biến áp dầu Máy biến áp khô

1.10.2 Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế

Theo tài liệu [2] trang G25, ta có công thức dòng ngắn mạch 3 pha ISC tại điểm bất kì như sau:

ISC= U20

√3 Z T

Trong đó:

- U20 là điện áp dây phía thứ cấp khi không tải của máy biến áp (V)

- ZT là tổng trở trên mỗi pha tới điểm ngắn mạch (Ω) Tổng trở Z cho tập hợp các phân đoạn nối tiếp sẽ được tính:

ZT = √R2T+ XT2 Trong đó RT và XT là tổng hợp số học các trở kháng và cảm kháng của các phân đoạn đi vào tập hợp này

- Xác định tổng trở của mỗi phần tử:

+ Hệ thống phía sơ cấp của máy biến áp trung/hạ: công suất ngắn mạch 3 pha PSC (đơn vị: kA hoặc MVA) sẽ được ngành điện cung cấp và từ đó có thể xác định được tổng trở tương đương

Dựa tài liệu [2] trang G25, ta có bảng tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của máy biến áp phân phối như sau:

Bảng 2.6 Tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của máy biến áp

Trang 38

+ Xác định tổng trở máy biến áp: Tổng trở Ztr của máy biến áp nhìn từ phía thanh cái thứ cấp sẽ được tính bởi:

Ztr= U20

2

P n x Usc100Trong đó:

- U20 : điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)

- Pn : công suất định mức máy biến áp (kVA)

- Usc : điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%) Trở kháng của các cuộn dây Rtr có thể tính theo tổn thất công suất

Pcu = 3In2 x RtrTrong đó:

XD= 0.15 (mΩ)/cực, trong khi trở kháng có thể được bỏ qua

+ Xác định tổng trở của thanh góp: trở kháng của của thanh góp được bỏ qua và tổng trở (cảm kháng) đạt giá trị 0.15 mΩ (XB= 0.15 mΩ) cho 1 mét chiều dài (f= 50 Hz)

+ Xác định tổng trở của dây dẫn: đối với tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2, cảm kháng có thể bỏ qua Nếu không có số liệu nào khác, có thể lấy bằng 0.08 mΩ/m (f= 50 Hz) Trở kháng của dây sẽ được tính theo công thức: Rc= 𝜌L

S Trong đó:

- 𝜌: điện trở suất của vật liệu dây dẫn

 𝜌= 22.5 mΩ x mm2/m đối với đồng

 𝜌= 36 mΩ x mm2/m đối với nhôm

- L: chiều dài dây dẫn (m)

- S: tiết diện cắt ngang của dây dẫn (mm2)

Trang 39

+ Xác định tổng trở của động cơ: sự tham gia tạo dòng ngắn mạch của các động cơ có thể bỏ qua Tuy nhiên khi có công suất của động cơ đang hoạt động lớn hơn

50 % công suất tổng của máy biến áp thì ảnh hưởng của động cơ phải được tính đến Sự ảnh hưởng đó được tính theo công thức: Iscm= 3.5 In Các động cơ này phải là động cơ

3 pha, còn các động cơ 1 pha hầu như không ảnh hưởng

Xem ví dụ tính toán dòng ngắn mạch cho lưới hạ thế 400 V ở hình G37, trang G38 của tài liệu [2]

1.11 Nối đất

Tác dụng của nối đất là để dòng điện sự cố đi vào đất (dòng rò cách điện, ngắn mạch chạm đất hoặc dòng điện sét,…) và giữ cho điện thế trên các phần tử được nối đất thấp Điện trở nối đất còn gọi là điện trở tản dòng điện trong đất

Trang bị nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất Các điện cực nối đất

ba gồm điện cực thẳng đứng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chôn ngầm ở một độ sâu nhất định Các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với điện cực nối đất

Hệ thống nối đất chống sét và hệ thống nối đất làm việc nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành hoàn toàn riêng rẽ nhau Hai hệ thống này ở điểm ngoài cùng cách nhau ít nhất từ 6 m trở lên

Theo chức năng của nó nối đất trong hệ thống điện được chia làm 3 loại:

- Nối đất làm việc: đảm bảo sự làm việc của trang thiết bị trong các điều

kiện làm việc và sự cố kéo theo các điều kiện cho phép

- Nối đât an toàn (hay còn gọi là nối đất bảo vệ), có nhiệm vụ bảo vệ an

toàn cho người lao động khi cách điện của trang thiết bị hư hỏng gây ra dòng điện rò

- Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét vào đất

1.11.1 Các sơ đồ nối đất

Theo tài liệu [2] trang E4, thì trong hệ thống điện hiện nay có nhiều loại sơ đồ nối đất như sơ đồ TT, sơ đồ IT, sơ đồ TN (sơ đồ TN gồm có: sơ đồ TN-C, sơ đồ TN-S,

và sơ đồ TN-C-S) Tùy vào đặc điểm của loại tải mà ta có sơ đồ nối đất phù hợp

 Sơ đồ TT: trung tính nối đất, vỏ kim loại nối đất

Từ tài liệu [2] trang E4- hình E3, ta có sơ đồ TT như sau:

Trang 40

- Các tải hoặc các bộ phận trong mạch điện khi vận hành gây ra nên dòng rò cao, sẽ đòi hỏi các thiết bị đặc biệt để tránh tác động không cần thiết, có nghĩa

là sử dụng biến thế riêng cung cấp cho tải hoặc sử dụng RCD đặc biệt

 Sơ đồ TN: trung tính nối đất, các phần tử kim loại nối vào trung tính Sơ

đồ TN có các loại sơ đồ sau: TN-C, TN-S, TN-C-S

- Sơ đồ TN-C:

Dây trung tính cũng là dây bảo vệ và được gọi là PEN (Protective Earth

và Neutral) Sơ đồ này không được phép sử dụng cho các dây nhỏ hơn 10 mm2 cho Cu

và 16 mm2 cho Al Sơ đồ TN-C đòi hỏi một sự đẳng thế hiệu quả trong lưới nhiều điểm nối đất lặp lại, vì dây bảo vệ cũng là dây trung tính Dây PEN khi đó phải được nối trực tiếp với các điện cực nối đất trong mạng điện

Định dạng
Số trang	142
Dung lượng	7,06 MB