Luận văn Thiết kế cung cấp điện Trung Tâm Công Nghệ Thời Trang trường Cao Đẳng Công Nghệ Dệt May Thời Trang TP.Hồ Chí Minh

i với mạng trung tính nối đất). Xãy ra ngắn mạch thì tổng trở giảm, gây đốt nóng các thiết bị, phá huỷ trụ điện, uống cong thanh dẫn, điện áp giảm làm động cơ ngừng quay, hệ thống mất ổn định…Vậy khi tính toán ngắn mạch để lựa chọn các thiết bị phù hợp, hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ, chọn thiết bị làm giảm dòng ngắn mạch (kháng điện, MBA nhiều cuộn dây…), chọn sơ đồ phù hợp để giảm dòng ngắn mạch…Ta chỉ tính dòng ngắn mạch 3 pha vì dòng ngắn mạch này lớn hơn ngắn mạch 2 pha và 1 pha. - Các dạng ngắn mạch : Ngắn mạch 3 pha (N(3)), xác xuất xãy ra là 5% Ngắn mạch 2 pha (N(2)), xác xuất xãy ra là 10% Ngắn mạch 1 pha (N(1)), xác xuất xãy ra là 65% Ngắn mạch 2 pha chạm đất (N(1,1)), xác xuất xãy ra là 20% 7.2.2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra Aptomat cụ thể cho toà nhà. Vì đường dây điện trở nhỏ nên bỏ qua, ta chỉ tính điện kháng. Có điện áp trung bình lưới điện Utb = 1,05.Uđm = 10,5 (KV). Lấy gần đúng giá trị công suất máy cắt đặt ở trạm biến áp trung gian là Scắt = 250 (MVA) - Ngắn mạch tại N1 phía 10KV trước MBA - Ngắn mạch hạ áp phía 0,4 KV sau MBA + Xác định điện trở và điện kháng MBA => => + Xác định điện trở và điện kháng thanh cái (TPPN.Trời) F = 200(mm2) có r0 = 0,1 (mW/m) ; x0 = 0,145 (mW/m) + Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ MBA đến (TPPN.Trời) (L = 2m ) F = 1 x 150 (mm2) có r0 = 0,124 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 0,124.0,002 = 2,48.10-4 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08.0,002 = 1,6.10-4 (W) +Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPN.Trời) đến (TPPT.Nhà) (L = 20m ) F = 1 x 150 (mm2) có r0 = 0,124 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 0,124.0,02 = 2,48.10-3 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08.0,02 = 1,6.10-3 (W) + Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPT.Nhà) đến (TĐL-TT) (L = 0,5 m ) F = 4 (mm2) có r0 = 4,61 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 4,61.0,5. 10-3 = 2,31.10-3 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08. 0,5. 10-3 = 0,4.10-4 (W) + Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPT.Nhà) đến (TĐL-T1) (L = 5 m ) F = 120 (mm2) có r0 = 0,153 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 0,153. 5. 10-3 = 7,65.10-4 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08. 5. 10-3 = 4.10-4 (W) + Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPT.Nhà) đến (TĐL-T2) (L = 10 m ) F = 60 (mm2) có r0 = 0,309 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 0,309. 10. 10-3 = 3,09.10-3 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08. 10. 10-3 = 0,8.10-3 (W) +Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPT.Nhà) đến (TĐL-TM) (L = 11 m ) F = 14 (mm2) có r0 = 1,33 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 1,33. 11. 10-3 = 0,015 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08. 11. 10-3 = 8,8.10-4 (W) + Xác định điện trở và điện kháng dây dẫn từ (TPPT.Nhà) đến (TĐL-BN) (L = 1 m ) F = 1 (mm2) có r0 = 18,1 (W/Km) Rcáptổng = r0.L = 18,1. 1. 10-3 = 18,1. 10-1 (W) Xcáptổng = x0.L = 0,08. 1. 10-3 = 0,8.10-4 (W) Tra bảng 2-42,43 : Điện trở và điện kháng của cuộn dây bảo vệ của Aptomat, điện trở tiếp xúc, sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật – trang 649 Bảng tổng kết tổng trở của các Aptomat: Nhóm tải Kiểu Iđm (A) R điện trở cuộn dây (mW) X điện kháng cuộn dây (mW) R điện trở tiếp xúc (mW) Z Tổng trở (mW) TPPN.Trời ABL203a 200 0,36 0,28 0,6 1 TPPT.Nhà ABL203a 200 0,36 0,28 0,6 1 TĐL-TT ABH103a 15 5,5 2,7 1,3 7,3 TĐL-T1 ABL103a 100 1,3 0,86 0,75 2,22 TĐL-T2 ABL103a 75 2,35 1,3 1 3,59 TĐL-TM ABH103a 30 5,5 2,7 1,3 7,3 TĐL-BN ABH103a 5 5,5 2,7 1,3 7,3 Bảng tổng kết tổng trở của dây/cáp toà nhà : STT Dây/cáp Tổng trở Z (W) 1 Máy biến áp 2 Thanh dẫn cứng tủ phân phối chính ngoài trời (TPPN.Trời) đặt tại trạm biến áp toà nhà. 3 Dây dẫn đường dây trên không 10KV đến trạm biến áp (TBA) toà nhà (L = 0,3Km) 4 Cáp từ máy biến áp ( MBA) đến tủ phân phối chính ngoài trời(TPPN.Trời) của toà nhà (L = 2m ) 5 Cáp từ tủ phân phối chính ngoài trời (TPPN.Trời) đến tủ điện phân phối trong nhà (TPPT.Nhà) (L = 20 m) 6 Cáp từ tủ phân phối trong nhà (TPPT.Nhà )đến tủ điện tầng trệt (TĐL-TT) (L = 0,5 m) 7 Cáp từ tủ phân phối trong nhà (TPPT.Nhà )đến tủ điện tầng 1 (TĐL-T1) (L = 5 m) 8 Cáp từ tủ phân phối trong nhà (TPPT.Nhà ) đến tủ điện tầng 2 (TĐL-T2) (L = 10 m) 9 Cáp từ tủ phân phối trong nhà (TPPT.Nhà ) đến tủ điện thamng máy (TĐL-TM) (L = 11 m) 10 Cáp từ tủ phân phối trong nhà (TPPT.Nhà) đến tủ điện bơm nước (TĐL-BN) (L = 1 m) Tính toán ngắn mạch cụ thể tại các vị trí N2,.., N8. - Ngắn mạch tại N2 ở TPPN.Trời của toà nhà ZN2 = ZB + Zcáptổng + ZTC + Zaptomat-TPPN.Trời = 42,2.10-3 + 2,95.10-4 + 7,05.10-6 + 1.10-3 = 0,044 (W) => -Ngắn mạch tại N3 ở TPPT.Nhà của toà nhà: ZN3 = ZB + Zcáptổng +2. ZTC + 2.Zaptomat-TPPN.Trời + Zdây TPPT.Nhà = 42,2.10-3 + 2,95.10-4 + 2.7,05.10-6 + 2.1.10-3 + 2,95.10-3 = 0,049 (W) => -Ngắn mạch tại N4 ở TĐL-TT của toà nhà: ZN4 = Z3 + 2.Zaptomat-TĐL-TT + Zdây TĐL-TT = 0,049 + 2.7,3.10-3 + 2,31.10-3 = 0.066 (W) => -Ngắn mạch tại N5 ở TĐL-T1 của toà nhà: ZN5 = Z3 + 2.Zaptomat-TĐL-T1 + Zdây TĐL-T1 = 0,049 + 2.2,22.10-3 + 0,86.10-3 = 0,054 (W) => -Ngắn mạch tại N6 ở TĐL-T2 của toà nhà: ZN6 = Z3 + 2.Zaptomat-TĐL-T2 + Zdây TĐL-T2 = 0,049 + 2.3,59.10-3 + 3,19.10-3 = 0,0594 (W) => -Ngắn mạch tại N7 ở TĐL-TM của toà nhà: ZN7 = Z3 + 2.Zaptomat-TĐL-TM + Zdây TĐL-TM = 0,049 + 2.7,3.10-3 + 0,017 = 0,081 (W) => -Ngắn mạch tại N8 ở TĐL-BN của toà nhà: ZN8 = Z3 + 2.Zaptomat-TĐL-BN + Zdây TĐL-BN = 0,049 + 2.7,3.10-3 + 0,018 = 0,082 (W) => Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch : Vị trí Điểm ngắn mạch IN (KA) ixk (KA) IcđmAptomat (KA) So sánh IcđmAp > ixk DDK-MBA N1 2,55 6,5 10 Thỏa mãn TPPN.Trời N2 5,25 13,36 25 Thoả mãn TPPT.Nhà N3 4,71 11,99 25 Thoả mãn TĐL-TT N4 3,5 8,91 10 Thoả mãn TĐL-T1 N5 4,25 10,82 15 Thoả mãn TĐL-T2 N6 3,89 9,9 15 Thoả mãn TĐL-TM N7 2,85 7,25 10 Thoả mãn TĐL-BN N8 2,82 7,18 10 Thoả mãn Chương 8 : NÂNG CAO HỆ SỐ COSj Hệ số công suất cosj là biểu hiện của việc dùng điện tốt hay xấu. Vì vậy nhiệm vụ của người thiết kế và vận hành là phấn đấu để tiết kiệm điện năng, nâng cao hệ số công suất cosj. Sự mất mát điện năng là do nhiều nguyên nhân như : dùng mức điện áp trung bình và thấp, đường dây dài và phân bố đến từng phụ tải, việc tiết kiệm điện năng có ý nghĩa rất quan, không những có lợi cho toà nhà mà còn có lợi cho nền kinh tế quốc dân. 8.1.Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosj: Nâng cao hệ số cos là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Phần lớn các thiết bị 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, máy biến áp …. Hệ số cos j được nâng lên sẽ có hiệu quả sau : Giảm được tổn thất công suất trong các phần tử của hệ thống điện (đường dây, máy biến áp…) Giảm được tổn thất điện áp Tăng khả năng tải của đường dây và máy biến áp… Khi có bị công suất thì góc lệch giữa điện áp và dòng điện trong mạng sẽ nhỏ đi do đó sẽ nâng cao hệ số cosj. Đối với cấp điện áp ta dùng tụ điện để bù. Các biện pháp nâng cao cosj : chia làm 2 cách Cách 1 : Nâng cao cosj tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ dùng điện giảm bớt lượng công suất phản kháng Q mà chúng đòi hỏi ở người cung cấp điện. Biện pháp này rất có lợi vì để giảm Q tiêu thụ ta không cần đặt thêm thiết bị mà chỉ cần cải tiến theo quy trình và vận hành hợp lý các thiết bị điện mà thôi. Cách 2 : Nâng cao cosj bằng phương pháp bù Phương pháp này không giảm được Q tiêu thụ của từng hộ dùng điện mà chỉ giảm Q truyền tải trên đường dây và máy biến áp. Sau khi nâng cosj tự nhiên mà không đạt yêu cầu thì ta mới xét đến bù. Nói chung cosj tự nhiên không bao giờ đạt đến 0,9 ( thường là 0,7 đến 0,8 ) .Vì thế các cao ốc bao giờ cũng có thêm thiết bị bù, với công suất phản kháng Q ngoài mục đích chính tiết kiệm điện năng mà còn ổn định điện áp của mạng. Ưu và nhược điểm của tụ điện : Ưu : Tổn thất công suất bé, dễ dàng lắp ráp và vận hành, hiệu quả cao, vốn đầu tư ít. Nhược : Nhạy cảm với sự biến động của điện áp, kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá giá trị 110% điện áp định mức thì tụ bị chọc thủng. Khi đóng tụ vào hệ thống thì trong hệ thống sẽ xuất hiện dòng xung, còn khi ngắt tụ ra thì trên cực của tụ vần còn điện áp dư nên rất nguy hiểm cho nhân viên vận hành. Các cách lắp tụ : bù riêng, bù tập trung, bù theo nhóm. Bù riêng : Thường ở điện áp thấp, tụ thường nối vào các thiết bị dùng điện, khi ngắt điện ra khỏi lưới thì đồng thời cũng ngắt luôn tụ bù. Trường hợp này có lợi hơn cả. Bù nhóm : Các tụ thường lắp vào các tủ phân phối. Công suất của bộ tụ được sử dụng tốt. Bù tập trung : Tụ lắp vào thanh cái cao áp của trạm biến áp phân phối. Dễ vận hành, dễ theo dõi và khả năng tự động hoá tận dụng cao hết khả năng của tụ cao. Có 2 hình thức để lắp tụ : Bù ngang ( mắc song song ), bù dọc ( mắc nối tiếp ). Bù dọc áp dụng vào lưới truyền tải nhằm tăng khả năng truyền tải của đường dây. Bù ngang áp dụng vào lưới hạ áp phân phối nhằm giảm tổn thất và điện năng, điều chỉnh điện áp. 8.2.Tính toán dung lượng bù cho toà nhà: Ta có : ; => Chọn => Vậy : Ta tính dòng điện qua bộ tụ bù để chọn CB bảo vệ cho tụ: Phía hạ áp chọn bộ tụ 10 KVAR do DAE YEONG chế tạo Bảng 6.6 , tra sách “sổ tay LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN từ 0,4 đến 500KV”, tác giả Ngô Hồng Quang, trang 340 Loại tụ Qb (KVAR) Số lượng Uđm (KV) C (mF) Iđm (A) Số pha Kích thước (mm) Cao thùng Cao toàn bộ DLE-4D10 K5T 10 6 0,44 164,5 13,1 3 175 235 Bộ tụ được bảo vệ bằng Aptomat Bảng 3.4 , tra sách “sổ tay LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỤ ĐIỆN từ 0,4 đến 500KV ” , tác giả Ngô Hồng Quang, trang 146. Loại Số cực Uđm (V) Iđm (A) Icđm (KA) ABL103a 3 600 160 15 Kiểm tra sau khi bù Qtt = 78,85 – 57,72 = 21,13 [KVAr] => thoã mãn. Trong tủ tụ bù được đặt điện trở để phóng điện . Điện trở phóng điện được xác định theo công thức 12-16 , trang 465 , sách Cung Cấp Điện , Nguyễn Xuân Phú (chủ biên )-Nguyễn Bội Khuê-Nguyễn Công Hiền , Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật. Rpđ = Trong đó : Q : dung lượng của bộ tụ bù U : điện áp định mức pha Để bù cho tòa nhà 57,72 KVAR , ta cần có một điện trở phóng điện có giá trị như sau: Rpđ = = Ta dùng bóng đèn 35 W để làm điện trở phóng điện . Điện trở bóng đèn : Rđ = Vậy số bống đèn cần dùng là: n = ( bóng ) Vậy : ta dùng 9 bóng đèn 35 W , điện áp 220 V , mỗi pha 3 bóng làm điện trở phóng điện cho tụ. Chương 9 : THIẾT KẾ CHỐNG SÉT 9.1.Khái niệm Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây dông mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu nhau..Các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây,chúng thường tích điện âm và cùng với đất hình thành các tụ điện mây đất.Cường độ điện trường của tụ điện mây - đất tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đó cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25-30kV∕cm thì không khí bị ion hóa và bắt đầu trở nên dẫn điện. Sự phóng điện của sét được chia thành 3 giai đoạn : - Giai đoạn 1: sự phóng điện giữa các đám mây và đất bắt đầu bằng sự xuất hiện 1 dòng sáng phát triển xuống đất,chuyển động từng đợt với vận tốc 100÷1000 km/s.Dòng này mang phần lớn điện tích của đám mây,tạo nên ở đầu cực nó một điện thế rất cao hàng triệu vôn.Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện tiên đạo từng bậc. - Giai đoạn 2: đây là giai đoạn phóng điện chủ yếu của sét.Trong giai đoạn này các điện tích dương của đất di chuyển có hướng từ đất theo dòng tiên đạo với vận tốc lớn(6.÷km/s) chạy lên và trung hòa các điện tích âm của dòng tiên đạo. - Giai đoạn 3: Sét sẽ kết thúc sự di chuyển các điện tích của mây mà từ đó bắt đầu phóng điện,và sự lóe sáng dần dần biến mất. Tác hại của sét được chia làm 2 loại chủ yếu : sét đánh trực tiếp và sé đánh gián tiếp. Bảo vệ sét đánh trực tiếp : đặt kim thu sét ở nơi cao nhất của công trình và được nối vào thiết bị nối đất. 9.2.Nguyên lý hoạt động của kim thu sét : Khi xuất hiện đám mây dông đi ngang qua đỉnh kim thu sét, do đỉnh kim thu sét nhọn nên cường độ điện trường trong vùng này lớn hơn nhiều so với môi trường xung quanh. Điều này sẽ tạo giữa đám mây và kim một kênh phóng điện. Do vậy dòng sét đã phóng qua kim thu sét và xuống đất. Khoảng không gian gần kim thu sét mà vật được bảo vệ đặt trong đó rất ít khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ của kim thu sét. Bán kính bảo vệ ở độ cao hx: rx = 1,6. Khi h ≤ 30 m, P =1 khi 30 m ≤h ≤60 m, P= Với : h : chiều cao cột thu sét : chiều cao của vật cần bảo vệ : độ cao hiệu dụng của cột thu sét Trong thiết kế để đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ bởi hai đường thẳng. Một đường nối từ đỉnh kim đến một điểm ở mặt đất cách chân cột bằng 0,75h,đoạn kia nối từ kim thu sét với chiều cao 0,8h tới một điểm ở mặt đất cách chân cột thu sét bằng 1,5h Nếu thì : = 1,5.h.p. Nếu thì : = 0,75.h.p. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét : Nếu có 2 cột có cùng chiều cao h cách nhau 1 khoảng a ≤ 7h thì chúng có thể bảo vệ được 1 vật có độ cao h0 đặt giữa chúng, với h0 được xác định như sau : h−h0 = Để đảm bảo 1 độ cao giữa 2 cột thu sét thì khoảng cách giữa hai cột thu sét phải thỏa điều kiện : a ≤ 7P(h−h0). r0x =1,6.. 9.3.Một số kỹ thuật chống sét mới hiện nay 9.3.1.Kế hoạch thực hiện 6 điểm. Bảng 10-7, trang 398, sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú ( chủ biên), Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản KH-KT Kinh nghiệm cho thấy khi thiết kế thì phải nghiên cứu nội dung 6 điểm này để hoàn tất công việc bảo vệ toàn bộ. - Đón bắt sét đánh trên những đầu thu sét đặt trong không trung tại những vị trí mong muốn. - Dẫn dòng điện sét đi xuống đất một cách an toàn nhờ dây dẫn được thiết kế đặc biệt để đưa xuống đất mà không nguy hiểm do sự quá đốt nóng. - Tiêu tán năng lượng sét vào trong đất với sự tăng lên ít nhất về điện thế trong đất. - Loại trừ các vòng mạch (lưới) nằm trong đất và sự chênh lệch điện thế đất bằng cách tạo nên một tổng trở thấp, hệ thống nối đất đẳng thế. - Bảo vệ trang thiết bị được nối đến các đường dây điện lực khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ, đề phòng hư hỏng thiết bị. - Bảo vệ các mạch điện thoại, mạch dữ liệu và mạch tín hiệu đưa đến khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ. 9.3.2.Thiết bị chống sét tia tiên đạo Cấu tạo của thiết bị chống sét PREVECTRON© 2 - Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép không rỉ, kim này có tác dụng tạo một đường dẫn sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theo dây dẫn sét. Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ, cao tối thiểu 2 m. - Hợp bảo vệ bằng đồng hoặc thép không rỉ, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên trong. Hợp này được gắn vào kim thu sét trung tâm. - Thiết bị tạo ion, giải phóng ion và phát tia tiên đạo: Đây là thiết bị có tính năng đặt biệt của đầu thu sét PREVECTRON© 2 có thể tạo ra được một vùng bảo vệ rộng lớn với mực độ an toàn cao. - Hệ thống các điện cực phía trên: Có tác dụng phát tia tiên đạo. - Hệ thống các điện cực phía dưới: Có tác dụng thu năng lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động. Đầu PREVECTRON© 2 Nguyên tắc hoạt động của đầu thu sét PREVECTRON-2 - Trong trường hợp dông bão xãy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chóng trong khoảng vài ngàn, đầu thu sét này sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trữ bên trong thiết bị ion hoá. - Trước khi xãy ra hiện tượng phóng dòng điện sét (thường gọi là “sét đánh”), 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 được tích luỹ dưới dạng ion, tạo một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét Các ưu điểm của đầu thu sét PREVECTRON© 2 - Bán kính bảo vệ rộng . - Khả năng bảo vệ công trình ở mức cao nhất. - Nối đất đơn giản nhưng tin cậy. - Tự động hoạt động hoàn toàn, không cần nguồn điện cung cấp, không cần bảo trì. - Hoạt động tin cậy, an toàn, đã được kiểm tra thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cao áp bởi trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp (C.N.R.S) và kiểm tra trong điều kiện sét thực tế bởi Hội Đồng Năng lượng Nguyên Tử Pháp (C.E.A). Vùng bảo vệ Bán kín bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON© 2 được tính theo công thức đã được định bởi tiêu chuẩn Quốc Gia Pháp NEC 17-102 Đối với chiều cao Với h : khoảng cách từ đầu kim đến độ cao được bảo vệ D : 20m, 45m, 60m tùy thuộc vào cấp bảo vệ 9.4.Tính toán chống sét cho toà nhà Chọn thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON-2 để bảo vệ chống sét cho toà nhà. Đặt đầu thu sét PREVECTRON-2 loại TS 3.40.25, cấp bảo vệ D = 20m, h = 3m, Rp= 35m trên toà nhà. Chọn sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật – trang 417 Toà nhà có : chiều ngang 30m ; Chiều dài 26m ; cao 17,075m Bán kính cần bảo vệ là Rp = 35 (m) > 13,32 (m). Vậy bảo vệ được cho trường. Chương 10 : THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN 10.1.Tổng quát về mối đất: Tác dụng nối đất là để tản vào đất dòng điện sự cố(rò cách điện ,ngắn mạch chạm đất hoặc dòng điện sét) và giữ cho điện thế trên các phần tử được nối đất thấp.Theo chức năng của nó,nối đất trong hệ thống điện được chia ra làm 3 loại. - Nối đất làm việc: có nhiệm vụ bảo đảm sự làm việc của trang thiết bị điện trong các điều kiện bình thường và sự cố theo các điều kiện quy định.Đó là nối đất điểm trung tính các cuộn dây máy phát,máy biến áp lực,máy biến áp đo lường,máy bù… - Nối đất an toàn ( nối đất bảo vệ ): có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người phục vụ khi cách điện của trang thiết bị điện bị hư hỏng gây ra dòng điện rò.Đó là nối đất vỏ máy phát , máy biến áp,vỏ thiết bị điện , vỏ cáp,nối đất các kết cấu kim loại của các thiết bị phân phối…Khi thiết bị làm việc bình thường thì có điện thế bằng không,nhưng khi cách điện bị phá hỏng hay phóng điện bề mặt thì sẽ có điện thế khác không. - Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét vào đất,giữ cho điện thế của các phần tử được nối đất không quá cao để hạn chế phóng điện ngược từ các phần tử đó đến các bộ phận mang điện và các thiết bị điện khác.Đó là nối đất cột thu sét,dây chống sét,các thiết bị chống sét,nối đất các kết cấu kim loại có thể bị sét đánh. Trong nhiều trường hợp , cùng 1 hệ thống nối đất đồng thời thực hiện hai hoặc ba nhiệm vụ nối trên. Các loại nối đất thông thường được thực hiện bằng 1 hệ thống những cọc thép (hoặc đồng) đóng vào đất hoặc những thanh ngang cùng loại vật liệu chôn trong đất,cọc và thanh nối liền nhau và nối liền với vật cần nối đất.Cọc thường làm bằng thép ống hoặc thép thanh tròn không rỉ ( hoặc mạ kẽ) , đường kính từ 2- 6cm , dài từ 2- 4m , hoặc làm bằng thép góc 40 x 40mm2, 50 x 50mm2, 60 x 60 mm2 đóng thẳng đứng vào đất .Còn thanh ngang làm bằng thép dẹt tiết diện (3 ÷ 5 ) x ( 20 ÷ 40) mm2 hoặc bằng thép thanh tròn đường kính 10 -20 mm .Cọc và thanh được gọi chung là cực nối đất ,thường được chôn sâu cách mặt đất 50 - 80cm để giảm bớt ảnh hưởng của thời tiết không thuận lợi ( quá khô về mùa nắng,bị băng giá về mùa đông ) và tránh khả năng bị hư hỏng về cơ giới ( do đào bới , cày cuốc ). Tính toán trang bị nối đất : Cách thực hiện nối đất : có 2 cách. Nối đất tự nhiên: là sử dụng các ống dẫn nước hay ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí),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. Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên có sẵn. Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo các tài liệu để tính gần đúng. Nối đất nhân tạo: thường được thực hiện bằng cọc thép,thanh thép dẹt hình chữ nhật hay hình thép góc dài từ 2-3m đóng sâu xuống đất.Để chống ăn mòn kim loại các ống thép,thanh thép dẹt,thép góc phải có chiều dày > 4mm. Dây nối đất cần có tiết diện thỏa mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài.Dây nối đất không được bé hơn tiết diện dây dẫn pha,thường dùng thép có tiết diện 120mm2,nhôm 35mm2,đồng 5mm2. Đối với mạng điện có điện áp dưới 1000V,điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm không được vượt quá 4Ω. *. Tính toán nối đất cho trường đại học: Sử dụng công thức bảng 10-2, trang 385, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên). Với : Rlc- điện trở một cọc () b- bề rộng của thanh dẹt t- độ chôn của cọc tính từ mặt đất tới điểm giữa của cọc. l- chiều dài cọc - điện trở suất của đất Các hệ số Kcọc , Kthnh , ρđất tra bảng hệ số hiệu chỉnh 10 -1 trang 384, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên). 10.2.Sơ đồ nối đất:. Theo hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. Trong một tòa nhà, việc nối điện cực nối đất và kết lưới các phần kim loại với nhau và với vỏ kim loại của thiết bị điện sẽ tránh xuất hiện điện áp cao nguy hiểm giữa hai phần kim loại bị chạm đồng thời. 10.2.1. Các định nghĩa : - Điện cực nối đất (1): Vật dẫn hay nhóm vật dẫn điện tiếp xục với nhau và liên kết về điện với đất. - Đất: Phần dẫn điện của đất tại bất kì điểm nào cũng được qui ước lấy là 0. - Các điện cực nối đất độc lập: Các điện cực nối đất đặt cách nhau một khoảng mà dòng cực đại đi qua một điện cực sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến điện áp của các điện cực khác. - Điện trở của điện cực nối đất: Điện trở tiếp xúc với điện cực nối đất. - Dây nối đất (2): Dây bảo vệ nối đầu nối đất chính (6) của lưới với điện cực nối đất (1) hoặc với các dụng cụ tiếp địa khác (sơ đồ TN). - Các bộ phận cần nối đất (vỏ kim loại) (bảng F 25): Phần dẫn điện của thiết bị khi bình thường không có điện, tuy nhiên trong điều kiện hư hỏng sẽ xuất hiện điện áp. - Dây bảo vệ (3): Dây dùng để bảo vệ tránh điện giật và dùng để nối các phần sau : ♦ Các bộ phận cần nối đất của thiết bị (vỏ kim loại). ♦ Các bộ phận nối đất tự nhiên. ♦ Đầu nối đất chính. ♦ Điện cực nối đất. ♦ Điểm nối đất của nguồn hoặc trung tính nhân tạo. - Nối đất tự nhiên (vật dẫn tự nhiên) Phần dẫn điện có khả năng tạo điện thế, thường là điện thế đất và không nằm trong lưới điện (4). Ví dụ: ♦ Trần hoặc tường không cách điện, khung kim loại của tòa nhà. ♦ Ống dẫn kim loại chứa nước, gaz, khí nén, và các kết cấu kim loại khác liên quan đến chúng. - Dây liên kết (5): Dây bảo vệ tạo liên kết đẳng thế. - Đầu nối đất chính (6): Đầu hoặc bản cực để nối các dây bảo vệ (kể cả dây liên kết đẳng thế) và các dây nối đất làm việc (nếu có) với trang bị nối đất. 10.2.2 Liên kết : - Hệ thống lưới đẳng thế chính: Lưới này được cấu tạo bởi các dây bảo vệ và nó phải đảm bảo rằng nếu trên bộ phận nối đất tự nhiên đi vào lưới có xuất hiện điện thế (do sự cố bên ngoài lưới) thì sẽ không xuất hiện điện áp giữa hai bộ phận nối đất tự nhiên ở bên trong lưới. Sự kết lưới cần phải được thực hiện tại các lối vào các tòa nhà và lưới này được nối với đầu nối đất chính (6). Tuy nhiên, nối đất vỏ kim loại của dây thông tin cần phải có sự đồng ý của cơ quan chủ quản. - San thế bổ sung (phụ): Các liên kết này sẽ nối các vỏ kim loại thiết bị điện và bộ phận nối đất tự nhiên với nhau khi các điều kiện bảo vệ không được tuân thủ, có nghĩa là dây san thế ban đầu có điện trở lớn quá giá trị cho phép. - Nối đất phần kim loại không có điện (vỏ kim loại) của thiết bị: Điều này được thực hiện bằng dây bảo vệ với mục đích tạo nên đường đi có điện trở bé cho dòng điện sự cố tản xuống đất. Một sự san thế hiệu quả và nối đất các kết cấu kim loại, vỏ kim loại của thiết bị điện là cần thiết cho việc bảo vệ chống điện giật Bảng danh mục các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên : Các bộ phận nối đất (gọi tắt là vỏ kim loại) 1. Đường cáp: + ống dẫn; + cáp cách điện giấy vỏ chì, bọc giáp hoặc không; + cáp bọc kim loại cách điện giấy hoặc chất kháng; 2. Thiết bị đóng cắt: Phần có thể tháo rời. 3. Thiết bị: Vỏ kim loại của thiết bị có cách điện loại I. 4. Các phần tử không điện: + Kết cấu kim loại đặt cáp (khay cáp, thang cáp,…) + Vật thể kim loại: Gần dây dẫn trên không hoặc thanh dẫn; tếp xúc với thiết bị điện. Các bộ phận không cần nối đất (không được coi là phần vỏ kim loại) 1. Các đường, ống như: Đi dây cách điện; Bảng điện bằng gỗ hay vật liệu cách điện; đây và cáp không có vỏ kim loại. 2. Thiết bị đóng cắt: dạng kín có cấu trúc cách điện. 3. Thiết bị: Các thiết bị có cách điện loại II. Các phần được coi là bộ phận nối đất tự nhiên (vật dẫn tự nhiên) 1. Các phần tử của cấu trúc tòa nhà: + kết cấu kim loại và bê tông cốt thép: khung kim loại; bản cọc sắt; bảng bê tông cốt thép. + Bề mặt: Nền nhà hoặc tường có kết cấu bê tông cốt thép có bề mặt tự nhiên; sàn lát gạch. + Kết cấu bọc kim loại: tường bọc kim loại. 2. Các phần tử khác: + ống kim loại, ống dẫn kim loại chứa gaz, nước, hệ thống sưởi; + Các phần tử có kim loại (thùng chứa, bể chứa, lò sưởi,…) + Các kết cấu kim loại trong phàng tắm, giặc, vệ sinh,…) + Giấy kim loại hóa. Các phần không được coi là vật dẫn tự nhiên + sàn nhà, gỗ; + sàn bọc cao su hoặc linoleum; + tường ngăn chát vữa – tường gạch; + thảm hoặc thảm gắn tường. 10.3.Các loại sơ đồ hệ thống nối đất: Sơ đồ nối đất được đặt trưng bởi cách nối đất điểm trung tính hạ thế của máy biến áp phân phối (hoặc của các nguồn khác) và cách thức nối đất vỏ thiết bị của lưới hạ thế. 10.3.1. Sơ đồ TT (trung tính nối đất, vỏ kim loại nối đất) : Điểm nối sao (hoặc nối sao cuộn hạ của biến áp phân phối) của nguồn sẽ được nối trực tiếp với đất. Các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên sẽ nối chung tới cực nối đất riêng của lưới. Điện cực này có thể độc lập hoặc phụ thuộc về điện với điện cực của nguồn, hai vùng ảnh hưởng có thể bao trùm lẫn nhau mà không ảnh hưởng đến thao tác của các thiết bị bảo vệ. 10.3.2. Sơ đồ TN ( trung tính nối đất, các phần vỏ kim loại nối trung tính ) Sơ đồ TN-C Dây trung tính là dây bảo vệ và được gọi là dây PEN. Sơ đồ này không được phép sử dụng cho các dây nhỏ hơn 10 (mm) cho (Cu) và 16 (mm) cho (AL) và thiết bị xách tay. Sơ đồ TN – C đòi hỏi một sự đẳng áp hiệu quả trong lưới và nhiều điểm nối đất lặp lại. Sơ đồ TN – S (5 dây) Dây bảo vệ và dây trung tính là riêng biệt. Đối với cáp có vỏ bọc chì, dây bảo vệ thường là vỏ chì. Hệ TN-S là bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10mm(Cu) và 16 mm (AL) cho các thiết bị di động. Sơ đồ TN-C-S Sơ đồ TN-C và TN-S có thể được cùng sử dụng trong cùng một lưới. Trong sơ đồ TN-C-S, sơ đồ TN-C không bao giờ được sử dụng sau sơ đồ TN-S. Điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường là điểm đầu của lưới. Trong sơ đồ TN-C, chức năng bảo vệ của dây PEN được đặt hàng đầu. Đặc biệt, PEN cần trực tiếp với đầu nối đất của htiết bị và sau đó một cầu nối sẽ được nối với đầu trung tính. 10.3.3. Sơ đồ IT ( trung tính cách ly ) : Trung tính cách ly hoặc nối đất qua điện trở , các vỏ kim loại nối đất. Vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối tới một điện cực nối đất chung. Trên thực tế, mọi dây dẫn đều có một điện kháng nối với đất vì không có cách điện nào hoàn hảo. Song song với đường rò điện sẽ có đường rò dòng dung với đất. Tổng trở cách điện trong sơ đồ IT Tổng trở tương đương với tổng trở cách điện trong sơ đồ IT Sơ đồ IT (nối đất qua tông trở) Một điện trở (1-2 k) được nối giữa điểm trung tính cuộn hạ biến áp phân phối và đất. Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối tới cực nối đất. Nguyên nhân dùng Zs là để tạo một thế cố định xo với đất (Zs nhỏ hon các Zct) của các lưới nhỏ và do đó giảm ngưỡng quá áp như là việc lan truyền sóng từ cuộn cao. Tuy nhiên nó sẽ tăng dòng sự cố thứ nhất. 10.4. Đặc tính của sơ đồ TT, TN và IC : 10.4.1. Sơ đồ TT - Phương pháp nối đất: Điểm trung tính của máy biến áp được nối trực tiếp với đất. vỏ các thiết bị sẻ được nối tới cực nối đất bằng dây nối đất. Cực nối đất này thường độc lập với cực nối đất trung tính biến áp. - Bố trí dây PE: Dây PE riêng biệt với dây trung tính và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. - Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: Mạch sẽ tự động ngắt khi có hư hỏng cách điện. Trên thực tế các RCD sẽ đảm nhận chức năng này. Dòng tác động của chúng sẽ bé do có điện trở mắc nối tiếp của hai điện cực nối đất. 10.4.2. Sơ đồ TN-C : - Phương pháp nối đất: Điểm trung tính của máy biến áp được nối trục tiếp với đất và dây trung tính sẽ được nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt. Các vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ nối tới dây trung tính. - Cách lắp PE: Dây trung tính và PE là một. - Bố trí chốn chạm điện gián tiếp: Sơ đồ có sự cố và điện áp tiếp xúc lớn: + Có thể cách điện trong trường hợp hư hỏng cách điện. + Cách điện đựoc thực hiện bằng CB hay cầu chì. RCD sẽ không được sử dụng vì sự cố hư hỏng cách điện được coi như ngắn mạch pha-trung tính. 10.4.3. Sơ đồ TN-S - Phương pháp nối đất: Điểm trung tính của biến áp được nối đất một lần tại đầu vào của lưới. Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối với dây bảo vệ, dây này sẽ được nối với trung tính của máy biến áp. - Bố trí dây PE: Dây PE riêng biệt với dây trung tính và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. - Bố trí bảo vệ chống chạm điện: Do dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên: + Tự động cắt điện khi có hư hỏng cách điện. + Các CB, cầu chì sẽ đảm nhận vai trò này, hoặc các RCD, vì bảo vệ chống chạm điện sẽ tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha - pha hoặc pha - trung tính. 10.4.4. Sơ đồ IT : - Phương pháp nối đất: Điểm trung tính của máy biến áp được cách ly vơí đất hoặc nối đất qua điện trỏ và bộ hạn chế quá áp. Trong điều kiện bình thường, áp của nó gần bằng với áp của vỏ thiết bị qua điện dung rò với đất của mạch và thiết bị. Vỏ các thiết bị và vật dẫn tự nhiên của tòa nhà sẽ được nối tới điện cực nối đất riêng. - Dây PE sẽ được tách biệt với dây trung tính và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. - Bố trí chốn chạm điện gián tiếp: Dòng sự cố khi chỉ có hư hỏng cách điện thường thấp và không nguy hiểm. Khó có khả năng xảy ra thêm sự cố điểm thứ hai nếu lắp đặt một thiết bị báo cách điện dể bảo vệ và hiển thị khi xảy ra sự cố điểm thứ nhất. Từ đó có thể định vị chính xác và loại trừ nó. Ta thấy mỗi sơ đồ nối đất đều có những đặc trưng về ưu điểm và khuyết điểm. Song với mục đích sử dụng là tòa nhà cao tầng nên ta sẽ chọn sơ đồ TN-S. 10.5. Tính toán nối đất. 10.5.1. Thiết kế nối đất cho trạm biến áp. Đất ở khu vực trường là đất sét có điện trở suất là: Đất khô nên ta chọn hệ số mùa là: Kcọc = 1,4 và Kthnh = 1,6 => ttcọc = Kcọc .ρđất = 1,4 . 10( = 140 ( ttthanh = Kthanh.ρđất = 1,6.10(= 160 ( Dùng cọc thép góc L có kích thước (60 x 60 x 6) mm dài 3,5 m được đóng thẳng chìm sâu xuống đát cách mặt đất 0,8 m. Đường kính ngoài đẳng trị của cọc thép góc: d = 0,95 . b = 0,95 . 0,06 = 0,057(m). Độ chôn sâu của cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc: t = h +1/2 = 0,8+3,5/2 = 2,55 (m) => Điện trở đất của một cọc: = 27,46 () Hệ số sử dụng của cọc là tỉ số a/l = 2 => ( Bảng 10 - 3, trang 387, sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) - Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê , nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật. => số cọc n = ( công thức 10 -22 , trang 386, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) - Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê , nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật.) Vậy : chọn 6 cọc, mỗi cọc cách nhau a = 7 m Điện trở khuếch tán của 6 cọc là: Rc = Chọn thanh thép dẹt có kích thước (40x4) mm, được chôn sâu 0,8 m và được nối thành vòng qua 6 cọc. Tổng chiều dài của các thanh nối nằm ngang L = 6.7 = 42 (m) Hệ số sử dụng thanh nối là tỉ số a/l = 2=> => điện trở khuếch tán của thanh nối: = = 11,02 () Điện trở nối đất của toàn bộ hệ thống : Sử dụng công thức 10 -11, trang 386, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) - Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê , nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật. = 3,33 () => Kết hợp nối đất tự nhiên là hệ thống móng các tòa nhà thì Rnđ sẽ nhỏ hơn 3,83(). Vậy hệ thống nối đất thỏa điều kiện an toàn. 10.5.2.Thết kế nối đất chống sét: - Dùng cọc thép góc (60x60x6)mm, chiều dài l = 2,5m đóng thẳng xuống và cách mặt đất 0,8m.. - Hệ số sử dụng của cọc là tỉ số a/l = 2 => - Ở trên ta đã tính R1c = 11,09 [W]. Điện trở khuếch tán 10 cọc :  => Dùng thanh thép dẹt có kích thước (40x4)mm chôn sâu 0,8m và nối 10 cọc thành một đường thẳng. - Tổng chiều dài của các thanh nằm ngang : L = 5.9 = 45 (m) - Do mật độ dòng điện chạy qua hệ thống nối đất trong thời gian sét đánh sẽ rất lớn nên ta tính điện trở xung của một điện cực (Rx) thông qua hệ số xung của hệ thống nối đất a. Tra bảng 10-4; 10-5 sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật – trang 388 Lấy giá trị dòng sét 20 KA => acọc = 0,7 ; athanh = 0,65 =>Rx-cọc = acọc.Rc = 0,7.4,82 = 3,37 [W] ; Rx-thanh = athanh.Rt = 0,65.9,72 = 6,32 (W) , kết hợp với nối đất tự nhiên thì Rnđ sẽ < 2,2 [W]. Vậy hệ thống nối đất chống sét thoã mãn yêu cầu. Chương 11: TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG 11.1.LÝ THUYẾT CƠ SỞ. 11.1.1. YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG Trong thiết kế chiếu sáng điều quan trọng nhất chúng ta cần phải quan tâm đến là độ rọi (E) và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác của con người. Ngoài ra còn có các đại lượng như quang thông, màu sắc ánh sáng do các bóng đèn phát ra, sự bố trí các bộ đèn, vị trí treo đèn trên trần.để làm sao cho căn phòng hây phân xưởng được chiếu sáng điều ở mọi vị trí, đảm bảo tính kinh tế, vẽ mỹ quan của căn phòng ma không làm cho những người làm việc trong đó không bị chói, tính kinh tế cũng được xem xét trong thiết kế chiếu sáng. Vì vậy công việc thiết kế chiếu sáng cần các yêu cầu sau: Không làm lóa mắt, vì cường độ ánh sáng cao chiếu vào mắt sẽ làm cho thần kinh bị căn thẳng, thi giác bị lệch lạc. Không bị lóa khi ánh sáng bị phản xạ,ở một số thiết bị có bề mặt sáng bóng làm cho ánh sáng phản xạ lại cũng khá lớn. Do đó cần phải quan tâm đến vị trí lắp đặt đèn. Phải có độ rọi đồng đều, để khi quan sát từ nơi nầy sang nơi khác mắt người không phải điều tiết nhiều gây nên hiện tượng mỏi mắt. Phải tạo được ánh sáng giống như ánh sáng ban ngày, điều nầy giúp mắt nhận xét, đánh giá mọi việc được chính xác. Đảm bảo độ rọi ổn định trong quá trình chiếu sáng bằng cách hạn chế sự dao động điện áp của lưới điện, treo đèn cố định,với bóng đèn huỳnh quang cần hạn chế quang thông bù. 11.1.2.LỰA CHỌN CÁC HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG. Để thiết kế chiếu sáng trong nhà, thường sử dụng các phương pháp sau: Hệ chiếu sáng chung : Không những bề mặt được chiếu sáng mà tất cả các phòng nói chung điều được chiếu sáng. Trong trường hợp này đèn được đặt dưới trần có bề cao cách sàn tương đối lớn. Trong phương thức này có hai phương thức đặt đèn : Chung đều và khu vực . Trong hệ chiếu sáng chung đều : Khoảng cách giữa các đèn trong một dãy và giữa các dãy được đặt đều nhau. Sự phân bố đều được sử dụng trong các trường hợp khi cần có các điều kiện chiếu sáng giống nhau trên diện tích phòng. Hệ chiếu sáng chung khu vực : Các đèn được chọn đặt theo sự lựa chọn hướng phân bố có lợi của quang thông và khắc phục các bóng tối trên bề mặt được chiếu sáng do các dụng cụ, máy móc đặt sát gần nhau tức là có những độ cao khác nhau làm che khuất các ánh sáng tới các bề mặt làm việc thấp hơn.Nhược điểm của sự phân bố này là huy độ phân bố không điều trong tầm mắt và hệ thống mạch điện phức tạp . Hệ chiếu sáng hỗn hợp: Là sự kết hợp giữa chiếu sáng chung điều và chiếu sáng địa phương.Gồm có các đèn được đặt trực tiếp tại các chỗ làm việc dùng để chiếu sáng chỗ làm việc và các đèn dùng để chiếu sáng chung để khắc phục sự phân bố không đều của huy độ trong tầm nhìn và thiết bị, tạo 1 độ rọi cần thiết tại các lối đi trong phòng. Lựa chọn giữa hệ chiếu sáng chung và chiếu sáng hỗn hợp là 1 bài toán tương đối phức tạp. Kết quả của nó phải dựa vào hàng loạt yếu tố : tâm lý, sinh lý, kinh tế, cấu trúc và ngành nghề . Chi phí vận hành chiếu sáng đối với hệ thống chiếu sáng hỗn hợp thường thấp hơn các hệ thông chiếu sáng chung . Hệ chiếu sáng hỗn hợp có ưu điểm hơn trong việc thuận tiện sử dụng , vì các đèn được làm việc tại chỗ nên dễ dàng thay đổi , lau chùi và có thể bật tắt chúng khi cần thiết. 11.1.3.CÁC KHÁI NIỆM VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN TRONG CHIẾU SÁNG. a) Quang thông : Φ Đơn vị : lumen (lm) Quang thông là thông lượng hữu ích trong hệ ánh sáng hay lượng ánh sáng phát ra trong một đơn vị thời gian của các nguồn sáng. Quang thông của một hay nhiều bức xạ phức tạp là: Φ = (λ)V(λ)d λ F = S 683VliFeli b) Quang hiệu của nguồn sáng: H (lm/W) Được xác định bằng tỷ số quang thông phát ra trên công suất của nguồn sáng : H = c) Cường độ ánh sáng: I (cd). Nguồn sáng điểm là nguồn sáng mà khoảng cách từ điểm cho trước đến nguồn đó (l) so với kích thước lớn nhất của nguồn sáng ( a ) bằng l/a ≥5. Cường độ ánh sáng theo hướng α bằng tỷ số quang thông phát ra trong một đơn vị góc khối theo hướng α. ; Đơn vị candela (cd). Góc khối: Đó là góc khối tạo bởi bề mặt nón, có giá trị: dw = ds/r2. ds : Diện tích bề mặt cầu mà góc khối tạo nên. r : Bán kính hình cầu. Đơn vị : Steradian (st), góc khối lớn nhất = 4p. Theo các đặc tính phân bố cường độ ánh sáng của nguồn sáng điểm, người ta phân chia làm hai nhóm : Nguồn đối xứng : Cường độ ánh sáng phân bố đối xứng qua một trục nào đó. Nguồn không đối xưng : Cường độ ánh sáng phân bố không đối xứng qua bất kỳ một trục nào. d) Độ rọi: E (lux). Là một đại lượng rất quang trọng và không thể thiếu trong thiết kế chiếu sáng, nó chính là mật độ quang thông rớt lên bề mặt được chiếu sáng. ; Đơn vị : lux (lx). Mỗi một đối tượng chiếu sáng được đặc trưng bởi một giá trị độ rọi khác nhau, giá trị này là một tiêu chuẩn để đánh giá về thiết kế chiếu sáng có yêu cầu hay không. e) Huy độ: L (cd/m2) Là huy độ bức xạ trong ánh sáng. L = Trong đó : dAa là diện tích biểu kiến (diện tích hình chiếu của mguồn sáng lân mặt phẳng vuông goc với hướng a). Huy độ la một đại lượng quan vì nó tách dụng trực tiếp lên mắt người. Đèn quỳnh quang: L = 7x103 (cd/m2) Đèn thủy ngân : L ≤ 1.8x109 (cd/m2) Tim đèn nung sáng 100W,220V : L = 5.5x106 (cd/m2) f) Độ trưng: M (lm/m2) M = g) Nhiệt độ màu: Tm (oK). Nhiệt độ màu là nhiệt độ của vật đèn có màu sắc bức xạ giống như màu sắc của vật bức xạ khảo sát với nhiệt độ thực của nó. Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chấp nhận ở mức độ rọi thấp, còn các mức độ cao đòi hỏi nguồn sáng có nhiệt độ màu cao. h) Chỉ số màu: Ra. Chỉ số màu nói lên sự phản ánh trung thực về màu sắc của một nguồn sáng nào đó khi chiếu sáng một vật nào đó. Ra < 60 : Không đòi hỏi về màu sắc. 60 < Ra < 70 : Sự phản ánh màu sắc bình thường. Ra >70 : Sự phản ánh màu sắc trung bình. Ra > 80 : Đòi hỏi về chất lượng màu sắc. Ra > 90 : Đòi hỏi cao về chất lượng màu sắc. i) Hệ số bù : d. Trong thiết kế chiếu sáng phải chú ý trong quá trình vận hành của hệ thống chiếu sáng, giá trị độ rọi trên bề mặt làm việc suy giảm, nguyên nhân chính là do sự giảm quang thông của nguồn sáng trong quá trình sáng, sự giảm hiệu suất của đèn, tường và trần bị bẩn. Do đó khi tính toán phải kể đến hệ số bù d. : Hệ số suy giảm quang thông. : Hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn. 11.1.4.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN. a) Phương pháp hệ số sử dụng. Quang thông tổng của bộ đèn được xác định : Etc : Độ rọi tiêu chuẩn trên bề mặt làm việc (lx). hd, hi : Hiệu suất trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn. ud, ui : Hệ số có ích của bộ đèn. S : Diện tích bề mặt làm việc. d : Hệ số bù. ; Với :{ b) Phương pháp công suất riêng. Khi các bộ đèn phân bố chiếu xuống mặt phẳng nằm ngang thì người ta sử dụng rộng rải phương pháp công suất riêng. Phương pháp nầy dung để tính toán cho các đối tượng không quan trọng. Công suất riêng: Là công suất của hệ thống chiếu sáng trên mặt phẳng chiếu sáng. ; Pđ : Công suất đèn (W) Khi đó công suất đèn sẽ là : Ptổng = priêng. S Số bộ đèn là : c)Phương pháp điểm. Người ta sử dụng phương pháp này khi đối tượng chiếu sáng không có hình hợp chữ nhật và có ít nhất hai nguồn sáng trở lên. + Nguồn sáng điểm đối xứng tròn xoay. + Nguồn sáng không điểm đối xứng tròn xoay. + Nguồn sáng dài. Khi so sánh các phương pháp trên thì ta thấy. + Phương pháp hệ sử dụng có kết quả chính xác nhất, cách tính toán tương đối đơn giản. + Phương pháp công suất riêng sai số lớn nhưng tính toán củng đơn giản. 11.1.5. CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG. a. Lọai đèn nung sáng ( Incandescend filment lamps). Đèn nung sáng phát sáng là do có dòng điện chạy qua dây tóc, được nung nóng đến phát sáng. Dây tóc thường làm bằng volfram ( do nhiệt độ nóng chảy cao khoảng 3650oK ),sự bóc hơi chậm và độ bền khí cao. Phạm vi sử dụng rộng rải,chiếu sáng cục bộ hoặc trang trí do Ra »100W Ưu điểm : + Có nhiều loại công suất và chịu được nhiều điện áp khác nhau. + không đòi hỏi thiết bị phụ tải ( ballast ). + Bật sáng tức thời. + Giá thành rẻ. Nhược điểm : + Tuổi thọ không cao ( < 200 giờ). + Tiêu thụ điện nhiều. Các chuẩn loại cũng thuộc đèn nung sáng : đèn có tráng gương, đèn màu, đèn hồng ngoại, đèn halogen ... b.Các lọai đèn phóng điện. b1.Đèn huỳnh quang (Flourescent lamps). Là đèn phóng điện trong hơi thủy ngân áp suất thấp,nhờ lớp bột huỳnh quang ở bên trong thành bóng đèn mà biến đổi những tia cực tím thành những tia ánh sáng nhìn thấy được. Ưu điểm : + Kinh tế ( >7000 giờ ). + Chiếu sáng những nơi cần độ sáng cao. + Độ chói nhỏ. Nhược điểm : + Không có các loại công suất khác nhau, kích thước lớn. + Cần thiết bị phụ ( ballast, tụ điện ). + Không làm việc ở những nơi có dao động điện áp. Gồm các loại: stander, trắng công nghiệp và trắng chói,deluxe. b2. Đèn thủy ngân cao áp (Mercury lamps). Trong đèn ngoài khí trơ, còn có hơi thủy ngân. Khi đèn làm việc áp suất hơi thủy ngân đạt 2-5 atm. Ưu, nhược điểm cũng tương tự như đèn huỳnh quang. Ngoài ra, đèn chỉ bật sáng trở lại khi đã nguội và thời gian bật sáng lâu từ 5-7 phút. b3. Đèn halogen kim loại (Metal Halide lamps). Sự phóng điện xảy ra hổn hợp hơi thủy ngân và halogen áp suất cao, sự xung động quang thông nhỏ hơn và thời gian mồi sáng nhanh hơn so với đèn thủy ngân cao áp. Phạm vi sử dụng: Tượng đài, khu thể thao. b4. Đèn natri áp suất thấp (Low-Pressure Sodium lamps) Sự phóng điện xảy ra trong khí trơ Ne khi đến 250o, sự phóng điện sẻ qua hơi natri, thời gian mồi sáng từ 5-10 phút. Ưu điểm: Ánh sáng màu vàng cam rất gần với độ nhạy cảm cực đại của mắt (555 mm ), nó có ưu điểm nhìn thấy rõ những nơi có nhiều sương mù. Do đó hiện nay nó được dùng nhiều cho chiếu sáng xa lộ, đô thị. b5. Đèn natri áp suất cao (High-pressure Sodium lamps). Ở nhiệt độ trên 1000oC, Na phát ra các vạch quang phổ nhìn thấy được, do đó cho ánh sáng trắng hơn, nhiệt độ màu 2000-2500oK. Ưu điểm : Nhiệt độ màu thấp, do đó dễ chịu ở mức độ rọi thấp, dùng để chiếu sáng ở trung tâm thành phố và sân bãi. 11.2.TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG. Tính chiếu sáng cho khu vực xưởng may: 1.Kích thước : Chiều rộng a = 18m ; Chiều dài b = 6m ; Chiều cao H = 4,2m Diện tích S = a.b = 108m2 2.Màu sơn : Trần : trắng, hệ số phản xạ rtr = 0,75 Tường : vàng nhạt, hệ số phản xạ rtg = 0,5 Sàn : xám, hệ số phản xạ rs = 0,3 3.Độ rọi yêu cầu : Chọn Etc = 300lux 4.Chọn hệ chiếu sáng : Chung đều 5.Chọn nhiệt độ màu : Tm = 35000K 6.Chọn bóng đèn : Loại : Huỳnh quang trắng nóng Tm = 2950K, Ra = 53, Pđ = 36 (W), fđ =3000 (lm) 7.Chọn bộ đèn : Loại Profil paralume aluminium, Cấp bộ đèn : 0,62E, Số đèn/1bộ : 2 ; Ldọcmax = 1,55Htt ; Lngangmax = 2Htt ; Quang thông các bóng/1bộ : f = 2.3000 = 6000 (lm) 8.Phân bố các bộ đèn : Cách trần h/ = 0 (m) ; Bề mặt làm việc hlv = 0,8 (m) Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc : Htt= H – ( h/ + hlv ) = 4,2 – 0,8 = 3,4 (m) 9.Chỉ số địa điểm : 10.Hệ số bù : d = 1,25 (đèn huỳnh quang, mức độ ít bụi ) 11.Tỷ số treo : 12.Hệ số sử dụng : U = h.Ud = 0,62.0,75 = 0,465 13.Quang thông tổng : 14.Số bộ đèn: Chọn NBĐ = 15 bộ 15.Kiểm tra sai số quang thông 16.Kiểm tra độ rọi trên bề mặt làm việc 17.Phân bố các bộ đèn: NBĐ = 15 bộ, chia 3 dãy, mỗi dãy 5 bộ Sao cho Lngang = 3,75 (m) < Lngangmax = 2Htt = 2.4,8= 9,6(m) Ldọc = 2 (m) < Ldọcmax = 1,55Htt = 1,55.4,8 = 7,44 (m) Lngang = 3,75 (m) > Ldọc = 2(m) 11.3 Tính toán bằng phần mềm LUXICON 11.3.1. Giới thiệu phần mềm LUXICON Luxicon là phần mềm tính toán chiếu sáng của hãng Cooper Lighting (Mỹ), cho phép thiết kế chiếu sáng trong nhà và ngoài trời. Luxicon tính toán trong những không gian đặc biệt (trần nghiêng, tường nghiêng, có đồ vật, vật dụng trong phòng) trong điều kiện có và không có ánh sáng tự nhiên. Luxicon được cài từ 1 đĩa CD và chạy tốt trên hệ điều hành Windows 95 trở lên. 11.3.2.Tính toán chiếu sáng VĂN PHÒNG MAY bằng phần mềm Luxicon. Các phòng khác tương tự 1.Kích thước : Chiều rộng a = 18m ; Chiều dài b = 6 m; Chiều cao H = 4,2 m Trần : trắng, hệ số phản xạ rtr = 0,75 Tường : vàng nhạt, hệ số phản xạ rtg = 0,5 Sàn : xám, hệ số phản xạ rs = 0,3 Độ rọi yêu cầu :Chọn Etc = 300lx Bề mặt làm việc hlv = 0,8 [m] 2.Bố trí cửa Bố trí cửa sổ, Nhập kích thước Bề rộng a = 2m ; bề dọc b = 1,2m ; hệ số phản xạ 0,1 ; hệ số truyền nhiệt 0,9 và lắp đặt 4 cửa sổ cho hướng Bắc Bố trí 2 cửa chính theo kiến trúc xây dựng của khu văn phòng may Nhập kích thước Bề rộng X = 2m ; bề dọc Y = 2,5 m ; hệ số phản xạ 0,1 ; hệ số truyền nhiệt 0,9 3.Bố trí thêm bàn ghế Chọn các thông số chiều cao, bề rộng, bề dọc, hệ số phản xạ…của bàn ghế như sau Bố trí 10 bàn làm việc trong khu văn phòng may, bố trí đều quanh phòng. Ta có hình không gian sau khi bố trí cửa và bàn trong khu văn phòng may như sau 4.Lựa chọn bộ đèn : Tại Luminaire Type : chọn interior (thiết kế trong nhà) Chọn : Industrial, Class Room Chọn Fluorescent (đèn huỳnh quang), nhập số bóng trong 1 bộ là 2, công suất lớn hơn 30W, hiệu suất lớn hơn 80%. Sau đó chọn Search. Ta thấy có 18 bộ đèn đã tìm thoã mãn yêu cầu. Chọn Search Results để xem kết quả cụ thể của bộ đèn. Ta chọn loại đèn : 2-32W T- 8 Rapid Start 4” Desingner Nhấp OK > hộp thoạ > Nhập Type : A Chọn OK Chọn Quantily để xem số bộ đèn dùng cho cả phòng (13 bộ) Chọn nút để thay đổi các yếu tố tác động lên hệ số suy giảm. Ta chọn hệ số suy giảm do bụi bẩn (LDD) : 0,9 Hệ số tính đến sự già hoá của bộ đèn (LSD) : 0,95 Các hệ số suy giảm khác : 1 Chọn hệ số suy giảm thực tế : 0,85 => Ta thấy hệ số suy giảm tổng cộng là : 0,72 Chọn Add to Plan Kết quả bộ đèn được chọn là : Mã hiệu đèn : Metalux Loại đèn theo Catalog : P410-323, hệu suất 83,35% 2bóng/1bộ, công suất đèn Pđ = 32W, Quang thông đèn Fđ = 2925lm Chọn chỉ số màu CRI = 85, nhiệt độ màu Tm = 35000K Chọn điện áp U = 220V, số ballast là 2 Mô hình sau khi lắp đặt các cửa và phân bố đèn 4.Tạo lưới tính toán : Chọn tính toán lưới theo chiều ngang và chiều dọc 5.Tính toán - Tính toán trong trường hợp có ánh sánhg tự nhiên Chọn Click L Daylight Setting…> Hộp thoại > chọn bản đồ Châu Á (Asia), ngày, giờ, tính toán trời trong (clear). Chọn Maps Kết quả thể hiện các đường độ rọi sau tính toán (Calculate Seclected) Ta thấy kết quả các đường đẳng rọi chủ yếu tập trung ở các cửa. Vì ánh sáng mặt trời có độ rọi lớn chiếu vào. Bảng thể hiện thông số độ rọi sau tính toán Ta thấy độ rọi trung bình trên các mắt lưới (Ave) : Etb = 1810lux Độ rọi lớn nhất : Emax = 4632 lux ; Độ rọi nhỏ nhất : Emin = 752 lux Tỉ số EAve/Emin = 2 , Emax/Emin = 6. Vậy : Đối với ban ngày thì thoã mãn. Vì có ánh sáng mặt trời. Hình thể hiện kết quả nhìn thấy thực tế (Render) - Tính toán trong trường hợp không có ánh sáng tự nhiên Chọn Chọn Calculate Seclected. Kết quả tính toán Bảng tính toán kết quả Độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc : ETB/lv = 352,3lux (thoã mãn) Mật độ phân bố công suất theo diện tích : P0 = 11,8W/m2 Kiểm tra lại : ETB/lv-phần mềm » Etb-tính toán => 352,3lux » 310lux => thoã mãn. Kết quả sau khi Render KẾT LUẬN Trên đây là tất cả phần thiết kế của đề tài được giao. Kết quả thiết kế tính toán là tổng hợp toàn bộ kiến thức mà em đã tiếp thu được trong thời gian học tập tại trường, quá trình khảo sát thực tế và nhờ sự hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Xuân Phú trong thời gian thực hiện đề tài, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này đúng thời gian quy định. Trong quá trình tính toán thiết kế em hoàn toàn tuân thủ theo các bước quy định của công việc thiết kế tính toán. Kết hợp tham khảo nhiều tài liệu và ý kiến của Thầy Nguyễn Xuân Phú góp phần cho em thiết kế tính toán thuận lợi hơn, từ đó chọn ra được phương án tối ưu để thiết kế, đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế nhất. Tuy nhiên trong quá trình làm luận văn. Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn còn nhiều sai xót. Kính mong quý Thầy Cô thông cảm và góp ý để em có thêm kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho công việc của người kỹ sư sau này. Tp.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 01 năm 2008  Sinh viên thực hiện SV : Nguyễn Lâm Tiến TÀI LIỆU THAM KHẢO ----------------o0o--------------- 1.Sách “sổ tay LỰA CHỌN VÀ TRA CỨU THIẾT BỊ ĐIỆN từ 0,4 đến 500KV”, tác giả Ngô Hồng Quang. 2.Sách “cung cấp điện”, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) – Nguyễn Công Hiên – Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật. 3.Sách “HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN”, tác giả PHAN THANH BÌNH, DƯƠNG LAN HƯƠNG, PHAN THỊ THU VÂN. 4.Sách “hướng dẫn sử dụng phần mềm THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG”, Cô Dương Lan Hương – Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – Trường Đại Học Bách Khoa. 5.Sách “Giáo trình mạng và cung cấp điện”, Cô Phan Thị Thanh Vân. 6.Sách “KĨ THUẬT CHIẾU SÁNG”, Cô Dương Lan Hương - nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật. 7.Sách “KĨ THUẬT CHIẾU SÁNG CHO NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH” Theo tiêu chuẩn Việt Nam, nhà xuất bản xây dựng. 8.Sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN”, Theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Schneider, nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật. 9.Và một số tài liệu khác….