Luận án Thiết kế cung cấp điện công ty liên doanh xi – măng Hà Tiên 2 – Cần Thơ

ta có : , chọn Inhiệt = 0,8. - - - Điều kiện trên được thõa, vậy việc chọn dây dẫn và CB như trên là hợp lý. Bảng tổng kết chọn dây dẫn từ các tủ Tên đường dây dẫn Khoảng cách (m) Ilvmax (A) Icphc (A) Số sợi chập xIcp (A) Loại dây Từ máy biến áp đến tủ phân phối chính 15 1899,2 2898,6 5 x 660 CV530 Từ tủ phân phối chính đến tủ động lực 1 12 1552,6 2433,5 4 x 660 CV530 Từ tủ phân phối chính đến tủ động lực 2 160 104,2 130,57 1 x 189 CV70 Từ tủ phân phối chính đến tủ động lực 3 50 43,73 54,8 1 x 75 CV14 Từ tủ phân phối chính đến tủ chiếu sáng 70 71 88,97 1 x 115 CV25 C_ Chọn dây dẫn cho từng bộ phận cụ thể I. Chọn dây dẫn cho từng motor trong phân xưởng sản xuất: * Chọn dây dẫn cho mỗi lọc bụi 2 kW: (A) Đối với cáp ngầm không chôn trong đất Icphc = Dựa vào bảng H1-13 sách “ Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế IEC ” xuất bản năm 2002 ta có : - K1= 1 hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ ( chọn cáp CADIVI chế tạo tại Việt Nam , nên không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ) K2 =1 hệ số ảnh hưởng số cáp đặt kề nhau ( 1 cáp ) - K3 =1 hệ số ảnh hưởng theo kiểu lắp đặt (cáp không chôn trong đất ) Vậy : Icphc = Ilvmax = 5,06 (A) Tra Cataloge cáp điện của hãng CADIVI chọn cáp đồng loại CVV42,5 với Icp =18,5 (A) (cách điện PVC) Chọn cáp đồng đơn cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo có : - Đối với dây pha : Fpha = 2,5 mm2 I cp = 18,5 A - Dây trung tính có tiết diện Ftt = Fpha = 2,5 mm2 2. Chọn CB: Ta có Trong đó : Ilvmax =5,06 A Knhiêt =0,8 Vậy - IđmCB Tra bảng phụ lục 3.3 trang 351 giáo trình “ Hệ Thống Cung Cấp Điện “ chủ biên Nguyễn Công Hiền ta chọn CB của hãng MERLIN-GERIN (Pháp) có các thông số sau : Mã hiệu : EA53-G Số cực : 3 UđmCB = 380 V IđmCB = 10 A IcătNM = 5kA 3. Kiểm tra sự phối hợp giữa CB và dây dẫn : - - Theo trang H2-30 sách “ Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế IEC ” xuất bản năm 2002 ta có : , chọn Inhiệt = 0,8. - - - Điều kiện trên được thõa, vậy việc chọn dây dẫn và CB như trên là hợp lý. Bằng cách làm tương tự , tính toán chọn dây dẫn và CB cho các thiết bị cụ thể còn lại và có các bảng kết quả sau : Bảng tổng kết chọn dây dẫn cho từng thiết bị trong PXSX STT Tuyến dây Ilvmax (A) Icphc (A) Loại dây Số sợi chập Icp (A) 1 Lọc bụi 2kW 5,06 5,06 CVV4x2,5 1 18,5 2 Gàu tải nguyên liệu 11 kW 23,88 23,88 CVV4x8 1 36 3 Motor xã bụi 1,1kW 2,09 2,09 CVV4x2,5 1 18,5 4 Vis tải bụi 3 kW 7,01 7,01 CVV4x2,5 1 18,5 5 Quạt hút bụi 37kW 70,27 70,27 CVV4x50 1 114 6 Motor sấy 22 kW 41,8 41,8 CVV4x14 1 55 7 Nghiền Clinker 7,5kW 14,25 14,25 CVV4x2,5 1 18,5 8 Quạt thổi 18,5 kW 40,15 40,15 CVV4x14 1 55 9 Gàu tải thành phẩm 2,2kW 4,78 4,78 CVV4x2,5 1 18,5 10 Máy nghiền bi 132kW 286,5 286,5 CV 240 1 405 11 Nhóm motor 360kW 683,7 759,6 CV 260 2 2×443 = 886 12 Băng tải xuất thủy 5,5kW 10,45 10,45 CVV4x2,5 1 18,5 13 Băng tải nhập liệu 4kW 7,6 7,6 CVV4x2,5 1 18,5 14 Máy đóng bao 4kW 7,6 7,6 CVV4x2,5 1 18,5 15 Sàng rung 1,5kW 2,85 2,85 CVV4x2,5 1 18,5 Chọn tương tự như đối với phân xưởng sản xuất. Ta có bảng tóm tắt như sau : Bảng tổng kết chọn dây dẫn cho từng thiết bị trong xưởng cơ điện STT Tuyến dây Ilvmax (A) Icphc (A) Số sợi chập Loại dây Icp (A) 1 Máy tiện ren 11kW 20,9 20,9 1 CVV4x5 28 2 Máy phay vạn năng 7kW 15,2 15,2 1 CVV4x3,5 21 3 Máy xọc 3kW 14,02 14,02 1 CVV4x2,5 18,5 4 Máy khoan đứng 4,5kW 8,77 8,77 1 CVV4x2,5 18,5 5 Máy nén cắt liên hợp 1,7kW 3,4 3,4 1 CVV4x2,5 18,5 6 Máy mài trong 4,5kW 9,12 9,12 1 CVV4x2,5 18,5 7 Máy bào ngang 10kW 21,7 21,7 1 CVV4x5 28 8 Tời 6kW 13,02 13,02 1 CVV4x2,5 18,5 9 Quạt đứng 0,75kW 1,52 1,52 1 CVV4x2,5 18,5 10 Máy mài phẳng 3kW 5,7 5,7 1 CVV4x2,5 18,5 11 Máy mài tròn 3kW 5,7 5,7 1 CVV4x2,5 18,5 12 Máy quấn dây 1kW 1,9 1,9 1 CVV4x2,5 18,5 13 Máy hàn đường 10kW 23,37 23,37 1 CVV4x8 36 Chọn dây dẫn cho thiết bị của các khu còn lại Bộ phận Tuyến dây Ilvmax (A) Loại dây Số sợi chập Icp (A) Văn phòng xưởng Mỗi máy lạnh 1,1 kW 6,25 CVV4x2,5 1 18,5 Phòng KCS Mỗi máy lạnh 1,1 kW 6,25 CVV4x2,5 1 18,5 Thiết bị phục vụ KCS 20kW 113,6 CVV4x60 1 130 Phòng ĐKTT Mỗi máy lạnh 1,1 kW 6,25 CVV4x2,5 1 18,5 Các thiết bị điều khiển 3kW 17 CVV4x2,5 1 18,5 Văn phòng công ty Mỗi Máy lạnh 1,1 kW 6,25 CVV4x2,5 1 18,5 Thiết bị văn phòng 4kW 22,7 CVV4x5 1 28 Căn tin 20 Quạt trần 0,16 kW 200,9 CVV4x2,5 1 18,5 Mỗi bếp, lò điện 5 kW 28,4 CVV4x8 1 36 Mỗi tủ lạnh 0,75kW 4,26 CVV4x2,5 1 18,5 Trạm biến áp 2 quạt trần nơi phòng trực mỗi quạt 0,16kW 20,9 CVV4x2,5 1 18,5 Trạm cân Thiết bị cân 1kW 5,68 CVV4x2,5 1 18,5 1 máy lạnh 1,1kW 6,25 CVV4x2,5 1 18,5 Nhà bảo vệ 2 quạt trần 0,16 kW 20,9 CVV4x2,5 1 18,5 ● Ta cũng có các bảng kết quả chọn Aptomat cho các tủ và các thiết bị Bảng kết quả chọn sơ bộ Aptomat cho các tủ Bộ phận điều khiển Ilvmax (A) Icphc (A) Loại Aptomat IđmCB (A) UđmCB (V) IcắtNM (kA) Tủ phân phối chính 1899,2 2898,6 CM2500N 2500 440 50 Tủ động lực 1 1552,6 2433,5 CM2000N 2000 440 50 Tủ động lực 2 104,2 130,57 NS160N 160 440 10 Tủ động lực 3 43,73 54,8 C60N 63 440 6 Tủ chiếu sáng 71 88,97 C100E 100 440 7,5 Ta cũng chọn aptomat cho các thiết bị cụ thể trong các phân xưởng , và có bảng kết quả như sau : Bảng kết quả chọn sơ bộ Aptomat cho các thiết bị cụ thể trong các phân xưởng °Trong phân xưởng sản xuất : Chọn các aptomat do Nhật chế tạo . STT Bộ phận điều khiển Ilvmax (A) Loại Aptomat IđmCB (A) UđmCB (V) IcắtNM (kA) 1 Lọc bụi 5,06 EA53 - G 10 380 5 2 Gàu tải nguyên liệu 23,88 EA53 – G 30 380 5 3 Motor xã bụi 2,09 EA53 – G 10 380 5 4 Vis tải bụi 7,01 EA53 – G 10 380 5 5 Quạt hút bụi 70,27 EA53 – G 75 380 14 6 Motor sấy 41,8 EA53 – G 50 380 5 7 Nghiền Clinker 14,25 EA53 – G 20 380 5 8 Quạt thổi 40,15 EA53 – G 50 380 5 9 Gàu tải thành phẩm 4,78 EA53 – G 10 380 5 10 Máy nghiền bi 286,5 SA403 - H 300 380 45 11 Băng tải xuất thủy 10,45 EA53 – G 15 380 5 12 Băng tải nhập liệu 7,6 EA53 – G 10 380 5 13 Máy đóng bao 7,6 EA53 – G 10 380 5 14 Sàng rung 2,85 EA53 – G 10 380 5 15 Nhóm motor 360kW 683,7 SA803 - G 700 380 50 °Trong xưởng cơ điện : Chọn các aptomat do Nhật chế tạo . STT Bộ phận điều khiển Ilvmax (A) Loại Aptomat IđmCB (A) UđmCB (V) IcắtNM (kA) 1 Máy tiện ren 20,9 EA53 - G 30 380 5 2 Máy phay vạn năng 15,2 EA53 – G 20 380 5 3 Máy xọc 14,02 EA53 – G 15 380 5 4 Máy khoan đứng 8,77 EA53 – G 10 380 5 5 Máy nén cắt liên hợp 3,4 EA53 – G 10 380 5 6 Máy mài trong 9,12 EA53 – G 10 380 5 7 Máy bào ngang 21,7 EA53 – G 30 380 5 8 Tời 13,02 EA53 – G 15 380 5 9 Quạt đứng 1,52 EA53 – G 10 380 5 10 Máy mài phẳng 5,7 EA53 – G 10 380 5 11 Máy mài tròn 5,7 EA53 – G 10 380 5 12 Máy quấn dây 1,9 EA53 – G 10 380 5 13 Máy hàn đường 23,37 EA53 – G 30 380 5 Ta cũng chọn aptomat cho các tải chiếu sáng các phòng phòng ban và các bộ phận còn lại, và có bảng kết quả sau : Bảng kết quả chọn sơ bộ CB cho tải chiếu sáng của các phòng : STT Tên phòng Ittcs (A) Loại Aptomat IđmCB (A) UđmCB (V) IcắtNM (kA) 1 Văn phòng công ty 11,8 EA52 - G 15 380 5 2 Văn phòng xưởng 2,6 EA52 – G 10 380 5 3 Xưởng cơ điện 7,85 EA52 – G 10 380 5 4 Căn tin 31,4 EA52 – G 40 380 5 5 Kho thiết bị vật tư 15,7 EA52 – G 20 380 5 6 Kho vỏ bao 15,7 EA52 – G 20 380 5 7 Phòng ĐKTT 11,8 EA52 – G 15 380 5 8 Phòng KCS 13,75 EA52 – G 20 380 5 9 Nhà bảo vệ 0,65 EA52 – G 10 380 5 10 Nhà xe 4,58 EA52 – G 10 380 5 11 Trạm cân xe 1,96 EA52 – G 10 380 5 12 Trạm biến áp 3,27 EA52 – G 10 380 5 13 Công viên trước căn tin 7,57 EA52 – G 10 380 5 14 Công viên gần sân bóng 15,2 EA52 – G 20 380 5 15 Nhà nghiền 1 18,2 EA52 – G 20 380 5 16 Nhà nghiền 2 18,2 EA52 – G 20 380 5 17 Nhà đóng bao 18,2 EA52 – G 20 380 5 18 Silo ximăng 6,06 EA52 – G 10 380 5 19 Silo Clinker 6,06 EA52 – G 10 380 5 20 Silo thạch cao 3,78 EA52 – G 10 380 5 21 Silo đá Puzzolanz 3,78 EA52 - G 10 380 5 Chương VI : TÍNH NGẮN MẠCH – KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN I. KHÁI QUÁT Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống cung cấp điện. Vì vậy, các phần tử trong hệ thống cung cấp điện phải được tính toán và lựa chọn sao cho không những làm việc tốt trong trạng thái bình thường mà còn có thể chịu được trạng thái sự cố trong giới hạn qui định cho phép. Để lựa chọn được tốt các phần tử trong hệ thống cung cấp điện, thì chúng ta phải dự đoán được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về tình trạng ngắn mạch : dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch. Các số liệu được rút ra từ tính toán ngắn mạch là cơ sở quan trọng để thiết kế lựa chọn thiết bị hệ thống bảo vệ rơle, định phương pháp vận hành cho trạm. 1. Định nghĩa ngắn mạch Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau (đối với mạng trung tính cách điện với đất) hoặc là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính trực tiếp nối với đất). Nói cách khác, đó là mạch điện nối đất qua một tổng trở rất nhỏ có thể xem như bằng 0. Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm xuống và tùy thuộc vị trí điểm ngắn mạch xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở của hệ thống giảm xuống ít hay nhiều. Khi ngắn mạch trong mạng điện xuất hiện quá trình quá độ, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường. Song song với sự biến thiên về dòng điện, điện áp trong mạng điện cũng giảm xuống. Trong thực tế ta thường gặp các dạng ngắn mạch sau : ngắn mạch ba pha, hai pha, một pha và hai pha chạm đất. Xác suất xảy ra đối với từng loại ngắn mạch là : -Ngắn mạch một pha : 65%. -Ngắn mạch hai pha : 10 %. -Ngắn mạch ba pha : 5%. -Ngắn mạch hai pha chạm đất : 20%. 2. Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch a. Nguyên nhân - Cách điện bị hỏng, bị già hóa vì vận hành lâu ngày hoặc do bị quá tải thường xuyên mà không được phát hiện trong quá trình kiểm tra định kỳ. - Sét đánh vào các đường dây tải điện trên không hoặc sét đánh trực tiếp vào thiết bị phân phối ngoài trời hoặc do quá điện áp nội bộ. - Gió bão làm dây chạm chập nhau, hoặc làm đứt dây rơi xuống đất (ngắn mạch một pha, hai pha chạm đất). - Đôi khi do nguyên nhân cơ học khác như : cột điện bị đổ, cây cối ngã làm đứt dây, đào đất chạm phải cáp ngầm. - Ngắn mạch có thể do thao tác nhầm lẫn trong vận hành hay do động vật chạm phải phần dẫn điện không có vỏ bọc cách điện. b. Hậu quả -Khi ngắn mạch dòng điện tăng nhanh và đạt giá trị cao gây đốt nóng cục bộ, các phần tử có dòng ngắn mạch đi qua làm giảm tuổi thọ của lớp cách điện. -Tạo lực điện động lớn, phá hỏng cách điện của khí cụ điện, làm hỏng sứ đỡ, làm biến dạng thanh dẫn. -Điện áp lưới điện bị sụt làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. -Hệ thống mất ổn định, phá vỡ trạng thái làm việc đồng bộ của máy phát trong hệ thống. -Gián đoạn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ. Vì vậy mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để : -Lựa chọn khí cụ điện và thiết bị điện. -Lựa chọn các biện pháp để hạn chế dòng ngắn mạch. -Bảo vệ rơle. Ngắn mạch 3 pha là tình trạng sự cố nặng nhất do đó việc chọn thiết bị theo dòng ngắn mạch 3 pha có thể đảm bảo cho các dạng ngắn mạch còn lại. Căn cứ vào dòng ngắn mạch 3 pha để lựa chọn thiết bị và khí cụ trang bị cho hệ thống. Có rất nhiều cách để tính toán ngắn mạch : Phương pháp sử dụng đường cong tính toán. Phương pháp ma trận và máy tính. Phương pháp tính toán gần đúng hệ thống… Tùy thuộc vào điều kiện thực tế mà ta có thể sử dụng một phương pháp nào thích hợp nhất. II. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐÃ CHỌN Trong mạng hạ áp dưới 1000 V, khi tính toán ngắn mạch thường là để lựa chọn các khí cụ điện và các bộ phận có dòng điện đi qua. Do vậy ta không thể bỏ qua điện trở được. Trường hợp này ta phải xét điện trở của tất cả các phần tử trong mạch như : điện trở máy biến áp, dây dẫn, cuộn dòng điện của aptômat… Tổng trở máy biến áp và các thành phần nối vào bên thứ cấp của máy biến áp thường tương đối lớn, nên khi xảy ra ngắn mạch thì điện áp của bên sơ cấp giảm đi rất ít. Vì vậy ta giả thiết điện áp bên sơ cấp giữ không đổi. Cho tủ phân phối chính : a. Điện trở, điện kháng máy biến áp : -Điện trở máy biến áp : (mW) -Điện kháng máy biến áp : (mW) Các số liệu của máy biến áp : DPn =15000 W : tổn thất ngắn mạch máy biến áp. Uđm =22/0,4 kV : điện áp định mức máy biến áp. Sđm = 1250 kVA : công suất định mức của máy biến áp. Un% = 6% : điện áp ngắn mạch. Thay các giá trị trên vào các công thức trên ta được : = 1,54 + j 19,2 (m) b. Điện trở và điện kháng của Aptomat : Với loại aptomat đã chọn tra ở PL 3.12 & 3.13 trang 356 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Điện trở của cuộn dây aptomat : rA = 0,12 (mW) Điện kháng của cuộn dây aptomat : xA = 0,094 (mW) Điện trở tiếp xúc của aptomat : rtx = 0,25 (mW) c. Điện trở, điện kháng của dây dẫn : + Theo tính toán phần trên thì đoạn cáp dẫn nối từ máy biến áp tới thanh cái của tủ phân phối chính có : l = 15m = 0,015 km. Với cáp đồng tiết diện F = 530 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Vì mỗi pha gồm 5 cáp chập lại nên : Nên : RDD = 0,014.0,015 = 0,00021 (W) = 0,21 (mW ) XDD = 0,012.0,015 = 0,00018 (W) = 0,18 (mW ) d. Điện trở tương đương : RTR = RBA + RA+ RDD = 1,54 + 0,12 + 0,21 RTR = 1,87 (mW) e. Điện kháng tương đương : XTR = XBA + XA + XDD = 19,2 + 0,094 + 0,18 XTR = 19,48 (mW) Vậy : (kA) Với dòng ngắn mạch Inm = 11,8 kA nhỏ hơn dòng cắt của aptomat. IcắtCB = 50 kA > Inm = 11,8 kA. Vậy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn. Cho tủ động lực 1 : a. Điện trở và điện kháng của Aptomat : Với loại aptomat đã chọn tra ở PL 3.12 & 3.13 trang 356 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Điện trở của cuộn dây aptomat : rA = 0,12 (mW) Điện kháng của cuộn dây aptomat : xA = 0,094 (mW) Điện trở tiếp xúc của aptomat : rtx = 0,25 (mW) b. Điện trở, điện kháng của dây dẫn : + Theo tính toán phần trên thì đoạn cáp dẫn nối từ tủ phân phối chính tới thanh cái của tủ động lực 1 có : l = 12m = 0,012 km. Với cáp đồng tiết diện F = 530 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Vì mỗi pha gồm 5 cáp chập lại nên : Nên : RDD = 0,0175.0,012 = 0,00021 (W) = 0,21 (mW ) XDD = 0,015.0,012 = 0,00018 (W) = 0,18 (mW ) c. Điện trở tương đương : RTĐL1 = RTR + RA+ RDD = 1,87 + 0,12 + 0,21 RTĐL1 = 2,2 (mW) d. Điện kháng tương đương : XTĐL1 = XTR + XA + XDD = 19,48 + 0,094 + 0,18 XTĐL1 = 19,754 (mW) Vậy : (kA) Với dòng ngắn mạch Inm = 11,6 kA nhỏ hơn dòng cắt của aptomat. IcắtCB = 50 kA > Inm = 11,6 kA. Vậy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn. 3. Cho tủ động lực 2 : a. Điện trở và điện kháng của Aptomat : Với loại aptomat đã chọn tra ở PL 3.12 & 3.13 trang 356 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Điện trở của cuộn dây aptomat : rA = 0,74 (mW) Điện kháng của cuộn dây aptomat : xA = 0,55 (mW) Điện trở tiếp xúc của aptomat : rtx = 0,65 (mW) b. Điện trở, điện kháng của dây dẫn : + Theo tính toán phần trên thì đoạn cáp dẫn nối từ tủ phân phối chính tới thanh cái của tủ động lực 2 có : l = 160 m = 0,16 km. Với cáp đồng tiết diện F = 70 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Nên : RDD = 0,29.0,16 = 0,0464 (W) = 46,4 (mW ) XDD = 0,06.0,16 = 0,0096 (W) = 9,6 (mW ) c. Điện trở tương đương : RTĐL2 = RTR + RA+ RDD = 1,87 + 0,74 + 46,4 RTĐL2 = 49,01 (mW) d. Điện kháng tương đương : XTĐL2 = XTR + XA + XDD = 19,48 + 0,55 + 9,6 XTĐL2 = 29,63 (mW) Vậy : (kA) Với dòng ngắn mạch Inm = 4,03 kA nhỏ hơn dòng cắt của aptomat. IcắtCB = 10 kA > Inm = 4,03 kA Vậy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn. 4. Cho tủ động lực 3 : a. Điện trở và điện kháng của Aptomat :Với loại aptomat đã chọn tra ở PL 3.12 & 3.13 trang 356 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Điện trở của cuộn dây aptomat : rA = 2,35 (mW) Điện kháng của cuộn dây aptomat : xA = 1,3 (mW) Điện trở tiếp xúc của aptomat : rtx = 1 (mW) b. Điện trở, điện kháng của dây dẫn : + Theo tính toán phần trên thì đoạn cáp dẫn nối từ tủ phân phối chính tới thanh cái của tủ động lực 3 có : l = 50 m = 0,05 km. Với cáp đồng tiết diện F =14 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Nên : RDD = 1,25.0,05 = 0,0625 (W) = 62,5 (mW ) XDD = 0,07.0,05 = 0,0035(W) = 3,5 (mW ) c. Điện trở tương đương : RTĐL3 = RTR + RA+ RDD = 1,87 + 2,35 + 62,5 RTĐL3 = 66,72 (mW) d. Điện kháng tương đương : XTĐL3 = XTR + XA + XDD = 19,48 + 1,3 + 3,5 XTĐL3 = 24,28 (mW) Vậy : (kA) Với dòng ngắn mạch Inm = 3,25 kA nhỏ hơn dòng cắt của aptomat. IcắtCB = 6 kA > Inm = 3,25 kA Vậy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn. 5. Cho tủ chiếu sáng : a. Điện trở và điện kháng của Aptomat : Với loại aptomat đã chọn tra ở PL 3.12 & 3.13 trang 356 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Điện trở của cuộn dây aptomat : rA = 1,3 (mW) Điện kháng của cuộn dây aptomat : xA = 0,86 (mW) Điện trở tiếp xúc của aptomat : rtx = 0,75 (mW) b. Điện trở, điện kháng của dây dẫn : + Theo tính toán phần trên thì đoạn cáp dẫn nối từ tủ phân phối chính tới thanh cái của tủ chiếu sáng có : l = 70 m = 0,07 km. Với cáp đồng tiết diện F =25 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Nên : RDD = 0,8.0,07 = 0,056 (W) = 56 (mW ) XDD = 0,07.0,07 = 0,0049(W) = 4,9 (mW ) c. Điện trở tương đương : RTCS = RTR + RA+ RDD = 1,87 + 1,3 + 56 RTCS = 59,2 (mW) d. Điện kháng tương đương : XTCS = XTR + XA + XDD = 19,48 + 0,86 + 4,9 XTCS = 25,24 (mW) Vậy : (kA) Với dòng ngắn mạch Inm = 3,59 kA nhỏ hơn dòng cắt của aptomatẸ IcắtCB = 7,5 kA > Inm = 3,59 kA Vậy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn. Bằng cách làm tương tự , tính ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị còn lại. Thấy việc lựa chọn thiết bị ở phần trên đảm bảo vận hành được an toàn . Chương VII : TÍNH TOÁN TỔN THẤT ◙ Khái Quát : Tổn thất điện áp cho phép trên dây dẫn của các phụ tải động lực và chiếu sáng của toàn công ty đạt yêu cầu khi tổng các tổn thất tính từ máy biến áp đến các thiết bị phải nhỏ hơn 5%. Công thức tính độ sụt áp : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Trong đó : P :công suất tác dụng của phụ tải Q : công suất phản kháng của phụ tải Uđm : điện áp định mức của phụ tải : điện trở đơn vị của 1 km cáp : điện kháng đơn vị của 1 km cáp L : khoảng cách từ thanh cái của tủ phân phối chính đến thiết bị ần tính tổn thất. Tính tổn thất điện áp từ máy biến áp đến thanh cái của tủ phân phối chính : Với cáp đồng tiết diện F = 530 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Vì mỗi pha gồm 5 cáp chập lại nên : Tổn thất điện áp được xác định : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Với : ro = 0,014 W/km xo= 0,012W/km L : khoảng cách từ máy biến áp đến thanh cái tủ phân phối chính. L = 15 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DU nằm trong phạm vi cho phép : DUTPPC = 0,863 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. Tính tổn thất điện áp từ thanh cái của tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ đông lực 1 : Với cáp đồng tiết diện F = 530 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Vì mỗi pha gồm 4 cáp chập lại nên : Tổn thất điện áp được xác định : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Với : ro = 0,0175 W/km xo= 0,015W/km L : khoảng cách từ thanh cái tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ động lực 1 : L = 12 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUTĐL1 nằm trong phạm vi cho phép : DUTĐL1 = 1,533 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. 1_ Tính tổn thất điện áp cho thiết bị cụ thể của tủ động lực 1 : Máy nghiền bi 2 là thiết bị có công suất lớn nhất và xa nhất trong phân xưởng sản xuất : Với cáp đồng tiết diện F = 240 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : ( cáp không chôn trong đất ) Công suất của máy nghiền : P = 132 kW ( cos = 0,7 ) Q = 132 . 1,02 = 134,64 (kVAr) L : khoảng cách từ thanh cái tủ động lực 1 đến máy nghiền bi 2 : L = 40(m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUmáynghiền nằm trong phạm vi cho phép : DUmáynghiền = 6,142 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. Tính tổn thất điện áp từ thanh cái của tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ đông lực 2 : Với cáp đồng tiết diện F = 70 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Tổn thất điện áp được xác định : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Với : ro = 0,29 W/km xo= 0,06 W/km L : khoảng cách từ thanh cái tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ động lực 2 : L = 160 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUTĐL2 nằm trong phạm vi cho phép : DUTĐL2 = 16,153 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. 1_ Tính tổn thất điện áp cho thiết bị cụ thể của tủ động lực 2 : Máy tiện ren là thiết bị có công suất lớn nhất và xa nhất trong xưởng cơ điện : Với cáp đồng tiết diện F = 5 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : ( cáp không chôn trong đất ) Công suất của máy tiện ren : P = 11 kW ( cos = 0,8 ) Q = 11 . 0,75 = 8,25 (kVAr) L : khoảng cách từ thanh cái tủ động lực 2 đến máy tiện ren : L = 13 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUmáytiện nằm trong phạm vi cho phép : DUmáytiện = 11,6V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. Tính tổn thất điện áp từ thanh cái của tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ đông lực 3 : Với cáp đồng tiết diện F = 14 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Tổn thất điện áp được xác định : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Với : ro = 1,25 W/km xo= 0,07 W/km L : khoảng cách từ thanh cái tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ động lực 3 : L = 50 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUTĐL3 nằm trong phạm vi cho phép : DUTĐL3 = 5,133 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. Tính tổn thất điện áp từ thanh cái của tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ chiếu sáng : Với cáp đồng tiết diện F = 25 mm2 , tra ở PL 4.7 trang 363 sách“Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền tìm được : Tổn thất điện áp được xác định : DU = DU’ + DU’’ (theo công thức 8-32 trang 282 sách Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú). Với : Với : ro = 0,8 W/km xo= 0,07 W/km L : khoảng cách từ thanh cái tủ phân phối chính đến thanh cái của tủ chiếu sáng : L = 70 (m) Thay số vào ta được : V V Vậy : V Từ kết quả tính toán trên ta thấy DUTCS nằm trong phạm vi cho phép : DUTCS = 5,3 V < DUcp =20 V (DUcp =5% Uđm =20 V ). Vậy loại dây đã chọn thỏa điều kiện. Bằng cách làm tương tự , ta tính tổn thất cho các thiết bị còn lại,và nhận thấy việc lựa chọn thiết bị như trên đảm bảo vận hành an toàn . Chương VIII: NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS j I. Khái niệm Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra. Vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghiệp, nói riêng đối với nhà máy xi măng này có ý nghĩa rất lớn. Hệ số công suất cos j là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Do đó nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cos j. Hệ số công suất cos j của các xí nghiệp nước ta cần phấn đấu để nâng cao dần lên (đến trên 0,9). Việc thực hiện tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos j không phải là những biện pháp tạm thời mà là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất của quá trình sản suất. II. Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COS j Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là : - Động cơ không đồng bộ, tiêu thụ khỏang 60 – 65% tổng công suất phản kháng của mạng. - Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25%. - Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng10%. Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Trong truyền tải điện người ta quan tâm nhiều đến công suất tác dụng P vì công suất tác dụng P là công suất có ích, nó được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong các máy dùng điện ; còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công (nên được gọi là công suất vô ích). Vả lại, công suất tác dụng P bắt buộc phải lấy từ nguồn còn công suất phản kháng Q không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện) mà có thể được tạo ra tại nơi cần cung cấp cho phụ tải bằng cách đặt tụ bù hay máy bù đồng bộ. Vì vậy, để tránh một lượng truyền tải công suất phản kháng Q trên đường dây, ta đặt gần các hộ dùng điện các máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. j S Q P Tam giác công suất: Dựa vào tam giác công suất, ta có các quan hệ : Dựa vào các biểu thức quan hệ trên, khi lượng P không đổi, nếu mạng điện được bù công suất phản kháng thì lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, kết quả là hệ số công suất cosj tăng lên. Khi hệ số công suất cosj được nâng lên sẽ đưa những hiệu quả sau : 1. Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện: Tổn thất công suất trên đường dây được tính : Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất DP(Q) do Q gây ra. 2. Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện : Tổn thất điện áp được tính : Giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần DP(Q) do Q gây ra. 3. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp. Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau: Biểu thức này chứng tỏ rằng với một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (tức I=const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi.Vì thế khi giữ nguyên đường dây và máy biến áp, nếu cosj của mạng điện được nâng cao (tức giảm lượng Q truyền tải) thì khả năng truyền tải của chúng được tăng lên. Ngoài việc nâng cao hệ số công suất cosj còn đưa đến hiệu quả là giảm được chi phí kim loại màu góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát. Tóm lại, việc bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosj trở thành vấn đề quan trọng, cần phải được quan tâm đúng mức trong khi thiết kế cũng như vận hành hệ thống cung cấp điện. III. Xác định dung lượng bù Hiện nay hệ số công suất cosj của nhà máy là 0,79. Nhà nước ta đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất dần lên (đến trên 0,9). Ở đây nhà máy xi măng sẽ được nâng hệ số công suất từ 0,79 lên 0,93. Dung lượng tụ bù được xác định theo biểu thức : (kVAr) Trong đó : PttS : Công suất tính toán tổng của toàn nhà máy xi măng (kW). tgj1 : Ứng với hệ số công suất trước khi bù (cosj1). tgj2 : Ứng với hệ số công suất sau khi bù (cosj2 ). (kVA) Vì công suất vận hành của nhà máy không phải lúc nào cũng vận hành với công suất cực đại mà luôn thay đổi theo từng thời điểm hàng tháng , hàng tuần,hàng ngày , thậm chí thay đổi theo từng ca trong 1 ngày. Nhất là vào ban đêm, tải của nhà máy thường giảm xuống đáng kể ( trừ những mùa cao điểm). Vì vậy ta sử dụng thiết bị đo lường đó là Var kế và một bộ chuyển đổi tự động . Khi thiếu hụt công suất Q thì thiết bị đo lường sẽ truyền tín hiệu đến tác động lên bộ chuyển đổi. Bộ chuyển đổi tự động sẽ tự động chọn số tụ cần thiết nhằm đảm bảo cho hệ số luôn ổn định trong khoảng 0,93 . Chọn điển hình một số trường hợp khi công suất của nhà máy giảm đi so với lúc tải max để tính toán và kiểm tra : Ở đây, chọn thêm 2 chế độ : + Khi tải giảm xuống còn 0,8 Smax + Khi tải giảm xuống còn 0,6 Smax Ta có : + = 0,8 ( 740,6 + j 582,2) = 592,48 + j 465,76 ( kVA) + = 0,6 ( 740,6 + j 582,2) = 444,36 + j 349,32 ( kVA) Để nâng cao hệ số công suất của nhà máy xi măng từ 0,79 lên 0,93 ta cần chọn thiết bị bù có dung lượng như sau: = 740,6. (0,776 – 0,39) = 285,8 (kVAr). + Ứng với S = 0.8 Smax thì cần dung lượng bù là : = 592,48 . (0,776 – 0,39) = 228,7 (kVAr). + Ứng với S = 0.6 Smax thì cần dung lượng bù là : = 444,36 . (0,776 – 0,39) = 171,5 (kVAr). IV. LỰA CHỌN THIẾT BỊ BÙ Mỗi loại thiết bị bù đều có các ưu và khuyết điểm của nó. Thiết bị bù phải được lựa chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế và kỹ thuật. Theo mục “chọn thiết bị bù” trang 454 sách “Cung Cấp Điện” của Nguyễn Xuân Phu ù: Đối với các xí nghiệp trung bình và nhỏ, đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm và thông thường nếu dung lượng bù nhỏ hơn 5000 kVAr thì người ta dùng tụ điện, còn nếu lớn hơn thì phải so sánh giữa tụ điện và máy bù đồng bộ. Vì dung lượng bù cho nhà máy xi măng là 285,8 kVAr (nhỏ hơn 5000 kVAr) nên ta quyết định chọn tụ điện làm thiết bị bù công suất phản kháng cho nhà máy xi măng này. Tra bảng 12.1 / PL12 trang 917 sách “Mạng Cung Cấp Và Phân Phối Điện” của tác giả Bùi Ngọc Thư ta chọn tụ điện mã hiệu KC2-0,38-36-3Y3 có điện dung là 794 mF, dung lượng của một tụ là 36 kVAr. Số lượng tụ điện được dùng là 285,6 : 36 = 8 tụ. Số tụ này sẽ được nối vào thanh cái của tủ phân phối chính thông qua một aptomat. Vị trí đặt : 8 tụ sẽ được đặt trong trạm biến áp. Tóm lại để nâng cao hệ số cosj của nhà máy xi măng lên 0,93 phải sử dụng 8 tụ điện loại KC2-0,38-36-3Y3 để làm tụ bù với các thông số của tụ : -Số pha : 3 -Uđm : 0,38 KV -Điện dung C : 794m F -Dung lượng Q : 36 kVAr -Kích thước : +Đáy : 318 x145 (mm2) +Cao : 725 (mm). Tụ có sứ -Khối lượng : 60 Kg. Ta chọn phương thức bù ứng động : + Ứng với = 228,7 (kVAr) (tức lúc tải giảm xuống S = 0,8Smax) thì lúc đó công tắc chuyển đổi sẽ chuyển qua nấc chọn 6 tụ (= 6 . 36 = 216 kVAr). + Ứng với = 171,5 (kVAr) (tức lúc tải giảm xuống S = 0,6Smax) thì lúc đó công tắc chuyển đổi sẽ chuyển qua nấc chọn 5 tụ (= 5 . 36 = 180 kVAr) Kiểm tra hệ số cosj sau khi bù : ● Qttsau = Qtrước - Qbù = 582,2 – 285,8 =296,4 (kVAr) ● Ứng với Qbù = 228,7 kVAr ( tức S = 0,8Smax ) Qttsau = Qtrước - Qbù = 465,76 – 228,7 = 237,06 (kVAr) ● Ứng với Qbù = 171,5 kVAr ( tức S = 0,6Smax ) Qttsau = Qtrước - Qbù = 349,32 – 171,5 = 177,82 (kVAr) Với việc tính toán chọn dung lượng bù như trên ,nhận thấy hệ số cos sau khi bù đã được nâng lên xấp xỉ 0,93. Vậy : việc tính toán bù công suất phản kháng Q như trên là đạt yêu cầu. Ta có sơ đồ bố trí tụ bù như sau :  ● SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TỤ BÙ : Chương IX : TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT BẢO VỆ I.CHỐNG SÉT 1.Khái niệm - Sét là hiện tượng phóng tia lửa điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất. Sự hình thành và phát triển của phóng điện sét là kết quả của quá trình tích tụ điện trong các đám mây dông và số lần phóng điện sét từ các đám mây dông phụ thuộc vào tốc độ tái sinh điện tích, độ lớn và sự phân bố của chúng trong lòng các đám mây. - Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào thiết bị điện không những làm hư hỏng các thiết bị điện còn gây nguy hiểm cho người vận hành, làm gián đoạn sản xuất lâu dài của nhà máy, ảnh hưởng đến đại đa số cuộc sống người dân trong khu vực. Chính vì vậy sự nguy hại đến tính mạng con người và công trình, phòng chống sét cho công trình là hết sức cần thiết. 2. Lựa chọn giải pháp phòng chống sét cho nhà máy, xí nghiệp - Ngày nay với các phương tiện kỹ thuật tiên tiến các nhà khoa học có điều kiện nghiên cứu các đặc điểm của sét để có các biện pháp phòng chống sét chủ động và tích cực. - Đối với nhà máy xi măng thuộc hộ loại II nên yêu cầu về chống sét tương đối cao. Ta sẽ thực hiện chống sét cho nhà máy xi măng theo phương pháp hiện đại đó là dùng kim thu sét phát xạ sớm (quả cầu lăn Dynasphe). Về cơ bản thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm : - Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép, hợp kim không rỉ. Kim này có tác dụng tạo một đường dẫn dòng sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theo dây dẫn sét. - Thiết bị tạo ion, giải phóng ion và tia tiên đạo. Đây chính là tính năng đặc biệt của đầu thu sét phát xạ sớm. Nhờ thiết bị này mà đầu thu sét có thể tạo ra vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàn cao. Về nguyên tắc hoạt động : Trong trường hợp dông bão xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng khoảng vài ngàn V/m, đầu thu sét sẽ thu năng lượng điện. Xảy ra hiện tượng phóng điện sét, có một sự gia tăng nhanh chóng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hoá giải phóng năng lượng đã tích lũy dưới dạng ion tạo ra một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét. - Quá trình ion hoá được đặc trưng bởi : + Thiết bị ion hoá cho ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng điện sét, do đó đảm bảo dẫn sét kịp thời chính xác. + Sự xuất hiện một số lượng lớn các electron tiên đạo cùng với sự gia tăng của điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng Corona. + Đầu thu ESE phát ra một đường dẫn sét chủ động về phía trên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đó có cùng độ cao. 3. Tính toán vùng bảo vệ Mặt bằng bảo vệ có diện tích : S = 200 x 100 = 20.000 (m2). Mặt bằng bảo vệ này bao gồm toàn bộ mặt bằng nhà máy xi măng. Trong đó, ta chỉ cần tính toán bảo vệ cho phân xưởng sản xuất thì những khu vực còn lại sẽ nằm trong bán kính bảo vệ của thiết bị. Vì do kết cấu các bộ phận máy móc, các silo xi măng có chiều cao rất lớn từ 25 đến 30 m. Do đó ta sẽ bố trí thiết bị chống sét đặt trên silo thạch cao , nằm gần giữa nhà máy và cao 30m. Theo tài liệu “Cung Cấp Điện” của tác giả Nguyễn Xuân Phú từ trang 392 trang 418 , ta có : Bán kính bảo vệ Rp : Trong đó : Rp : bán kính sẽ được bảo vệ. D = 20m, 45m, 60m : tùy thuộc cấp bảo vệ được yêu cầu. h = 5 (m) :chiều cao đầu kim tính tại mặt bằng phải bảo vệ (m). Chọn D = 60 m (theo cấp bảo vệ tiêu chuẩn ) Chọn loại đầu thu sét S 6.60 với DT = 60 = Þ DL = 106. DT = = 60 (m) Vậy Rp= =106,65 (m) 107 (m) Với bán kính bảo vệ là 107 m thì tất cả các khu vực thuộc chu vi nhà máy đều được bảo vệ an toàn. Nhận thấy rằng : khi đặt một quả cầu Dynasphe (với chiều cao kim thu sét là 5m) trên đỉnh của silo thạch cao thì tất cả mặt bằng của nhà máy xi măng đều được bảo vệ an toàn. II. THIẾT KẾ MẠNG AN TOÀN ĐIỆN CHO NHÀ MÁY : Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, hệ thống nối đất phải được thiết kế sao cho điện áp tiếp xúc trong mọi điều kiện không vượt quá trị số nguy hiểm cho người .để thoả mãn yêu cầu này ,phải có biện pháp giảm nhỏ điện trở tiếp đất R phải có biện pháp cân bằng thế trong thiết bị được nối đất và tăng điện trở đối với dòng điện qua người vào đất bằng cách dùng đệm cách điện ,ủng, găng tay cách điện . 1. Chọn sơ đồ bảo vệ : Mạng có trung tính trực tiếp nối đất( U<1000 V) có thể thực hiện bảo vệ chống chạm vỏ theo 2 sơ đồ TN –C và TN –S : Sơ đồ TN cách thực hiện giống biện pháp bảo vệ nối dây trung tính theo tiêu chuẩn Việt Nam .Ngoài ra , sơ đồ TN phân làm hai loại : TN –C :áp dụng khi tiết diện dây pha đối với dây đồng đối với dây nhôm TN –S :áp dụng cho trường hợp các tiết diện không thõa Trong mạng điện, do tiết diện dây có thể thay đổi nên thường có sự kết hợp giữa hai sơ đồ trên dưới dạng sơ đồ TN –C –S Các qui định cụ thể khi thực hiện sơ đồ TN: Được áp dụng ở mạng có trung tính nguồn nối đất trực tiếp. Trung tính phía hạ áp của máy biến áp nguồn ,vỏ tủ phân phối ,vỏ các phần tử khác trong mạng và các phần tử dẫn điện trong mạng phải được nối đất chung. Thực hiện nối đất lặp lại ở những vị trí cần thiết dọc theo dây PEN Dây PEN không được đi ngang máng dẫn , các ống dẫn từ khác… hoặc lắp vào kết cấu thép vì hiện tượng cảm ứng và hiệu ứng gần có thể làm tăng tổng trở của dây. Dây PEN không được cắt trong bất kỳ trường hợp nào . do đó khi sử dụng CB bảo vệ cần đảm bảo theo qui định : + Loại ba cực khi mạng TN-C (dây PEN ) + Loại bốn cực khi mạng loại TN-S (ba dây + dây trung tính và dây PE) Sự cố chạm vỏ cần được cắt bằng thiết bị bảo vệ quá dòng như CB hoặc cầu chì của mạch. 2. Chọn tiết diện dây bảo vệ : Theo tiêu chuân IEC tiết diện dây bảo vệ được chọn dựa theo tiết diện dây pha Đối với dây đồng F pha Đối với dây nhôm Fpha Tiết diện dây bảo vệ (PE ) sẽ được chọn bằng tiết dây pha tức là + Fpha = FPE + 16 (mm2) < Fpha : dây đồng + 25 (mm2) < Fpha < 50 (mm2) : dây nhôm + Fpha > 35 (mm2) : dây đồng + Fpha > 50 (mm2) : dây nhôm Thì tiết diện dây bảo vệ (PE) Fpha Đối với dây PEN trong sơ đồ TN-C khi tiết diện dây tối thiểu của dây pha là Fphamin đối với dây đồng Fphamin đối với dây nhôm III. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO NHÀ MÁY : Có hai loại nối đất : nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo : - Nối đất tự nhiên là sử dụng ống nước hay các ống bằng kim loại đặt trong đất, các kết cấu kim loại của công trình, nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất v.v… làm trang bị nối đất. - Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, thanh thép dẹp hình chữ nhật hay hình thép góc L dài từ 2 – 3 m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 – 0,8 m. Trong thực tế, người ta tận dụng tối đa nối đất tự nhiên. Tuy nhiên ở trong nhà máy này ta không tận dụng nối đất tự nhiên vì tình hình môi trường đất đai dễ bị ảnh hưởng của thời tiết : mùa mưa, mùa nắng, môi trường làm việc có nhiều hóa chất… Vì thế để tiếp đất chống sét cho nhà máy xi măng, ta thực hiện tiếp đất nhân tạo. Do tính chất của nhà máy là sản xuất xi măng này nằm gần sông. Nên nhà máy được xây dựng trên vùng đất có nhiều bùn, đất sét . Nhà máy có dung lượng 1250 kVA, với mức điện áp 22/0,4 kV. Do đó theo quy định về an toàn, điện trở nối đất chống sét cho nhà máy phải là Rtđ £ 4 W. Chọn sơ bộ các điện cực nối đất : - Thanh thép góc 60 x 60 x 6, mỗi thanh có chiều dài 2,5 m làm điện cực đứng. Thanh thép dẹp 60 x 6, mỗi thanh có chiều dài 5m làm điện cực ngang. Các điện cực đứng được đóng sâu vào lòng đất, sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất 0,8 m. Các điện cực ngang được nối với các điện cực đứng tạo thành một mạch kín cách mặt đất 0,8 m. ◙ Điện trở khuếch tán của một cọc đứng : R1đg= Trong đó : L = 2,5 m : chiều dài thanh đứng. : đối với đất vườn ruộng (tra PL6.3 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền . b = 0,06 m : bề rộng của điện cực. d = 0,95b : đường kính đẳng trị. Kđg = 2 : hệ số tăng cao đối với điện cực đứng đối với đất ẩm (tra PL6.4 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền . : độ sâu từ mặt đất đến giữa điện cực đứng. Þ R1đg = R1đg = 24,4 W Chọn sơ bộ 8 điện cực đứng, n = 8. Các cọc đứng được đóng thành mạch vòng cách nhau a = 2.l = 2 . 2,5 = 5 (m) hđ =0,71 : hệ số sử dụng của 8 điện cực đứng (tra PL6.6 trang 394 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền . Điện trở khuếch tán của cả 8 điện cực đứng : Rđg = = W ◙ Điện trở khuếch tán của điện cực ngang : Rng = Kng = 3 : hệ số tăng cao đối với điện cực ngang (tra PL6.4 trang 393 sách “Hệ Thống Cung Cấp Điện Của Xí Nghiệp Công Nghiệp, Đô Thị Và Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Công Hiền . Dùng các điện cực ngang có : b = 0,06 m : bề rộng điện cực ngang. = 0,8 m : độ sâu tính từ mặt đất đến điện cực ngang. Các điện cực ngang được nối qua 8 cọc như hình vẽ : ● Vậy chu vi của mạch vòng : L= 5.8 =40 m Điện trở khuếch tán của 1 điện cực ngang : Þ = = 5,3 W hng = 0,43 : hệ số sử dụng của 8 điện cực ngang, (tra PL6.6 như trên). Điện trở khuếch tán của 8 điện cực ngang : ◙ Điện trở nối đất nhân tạo : gồm hệ thống điện cực đứng và điện cực ngang được xác định theo công thức : Rnt =W Rnt = 3,186 W < 4 W. Vậy việc chọn 8 điện cực đứng và 8 điện cực ngang là hợp lý. Dùng 8 cọc đứng (mỗi cọc dài 2,5 m) đóng sâu vào lòng đất, đầu trên của cọc cách mặt đất 0,8 m và 8 thanh ngang (mỗi thanh dài 5m ) nối vào đầu trên các cọc đứng tạo thành mạch vòng kín. Hệ thống nối đất được đặt xung quanh silo thạch cao và được nối với cột thu sét bởi dây cáp thoát sét ERICORE (lõi đồng có tiết diện 50 mm2). TÀI LIỆU THAM KHẢO -----///----- - HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC ( Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật ) - CUNG CẤP ĐIỆN ( Chủ biên Nguyễn Xuân Phú) - KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ( tác giả Dương Lan Hương ) - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP, ĐÔ THỊ VÀ NHÀ CAO TẦNG ( chủ biên Nguyễn Công Hiền ) - MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN ( chủ biên Bùi Ngọc Thư ) - HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN ( các tác giả Phan Thị Thanh Bình – Dương Lan Hương – Phan Thị Thu Vân) - KỸ THUẬT CAO ÁP ( tác giả Hoàng Việt ) - CATALOGE CÁP CADIVI (năm 2004 ). MỤC LỤC : trang: - Lời cảm ơn ……………………………………………………………………………………………………………… 5 - Lời nói đầu ……………………………………………………………………………………………………………… 6 - Chương I : Giới thiệu Công Ty Xi măng Hà Tiên 2- Cần Thơ …………… 7 - Chương II : Xác Định Phụ Tải Tính Toán ……………………………………………….. 11 - Chương III : Tính Toán Chiếu Sáng ……………………………………………………………….. 23 - Chương IV : Thiết Kế Trạm Biến Áp ……………………………………………………………… 63 - Chương V : Chọn Dây Dẫn Và Thiết Bị Bảo Vệ………………………………….……… 76 - Chương VI : Tính Ngắn Mạch – Kiển Tra Thiết Bị Đã Chọn ………………… 94 - Chương VII : Tính Toán Tổn Thất …………………………………………………………………… 106 - Chương VIII : Nâng Cao Hệ Số Công Suất …………………………………………………… 117 - Chương IX : Tính Toán Chống Sét Và Nối Đất Bảo Vệ ………………………. 124 - Tài Liệu Tham Khảo :……………………………………………………………………………………………… 133 - Mục Lục : …………………………………………………………………………………………………………………… 134