Thiết kế cung cấp điện tòa nhà Himlam quận 7

Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.539x0.87 = 0.47 =766.34 (A) Icpdd ≥= =1634.23(A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 300mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 565 (A) với số sợi là 3 sợi. g) Ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ điện máy bơm: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.539 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.539x0.87 = 0.47 =28.42 (A) Icpdd ≥= =60.5 (A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 10mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 87 (A) với số sợi là 1 sợi. h) Ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ điện thang máy: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.539 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.539x0.87 = 0.47 =82.3 (A) Icpdd ≥= =175.1 (A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 50mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 206 (A) với số sợi là 1 sợi. i) Ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 3: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.5621 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.5621x0.87 = 0.49 =56.81 (A) Icpdd ≥= =116.17A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 25mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 144 (A) với số sợi là 1 sợi. Tính toán tưng tự ta chon dây dẫn từ tầng 4 đến tầng 13 có cùng tiết diện và số sợi như tầng 3. j) Ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng kỹ thuật: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.539 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.539x0.87 = 0.47 =610.2 (A) Icpdd ≥= =1301.26(A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 240mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 501 (A) với số sợi là 3 sợi. k) Ta chọn dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ điện tầng 15: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.5621 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.5621x0.87 = 0.49 =113.45 (A) Icpdd ≥= =213.53(A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 70mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 254 (A) với số sợi là 1 sợi. h) Ta chọn dây dẫn từ tủ điện từng tầng đến tủ điện tầng phòng: Ta chọn kiểu đi trong thang cáp. K1 = 1 : Lắp đặt trong thang cáp. K2 = 0.5986 : Số dây đặt kề nhau. K3 = 0.87 : Nhiệt độ đất 40oC và cách điện PVC. Ta có: K = K1 x K2 x K3 = 1x0.5986x0.87 = 0.52 =27.3 (A) Icpdd ≥= =52.5(A) Tra sách “mạng cung cấp” của TS.PHAN THỊ THU VÂN ta chọn cáp đồng một lõi cách điện PVC do LENS chế tạo có tiết diện 6mm2 dòng điện cho phép dây dẫn là 66 (A) với số sợi là 1 sợi. Tính toán tương tự ta sẽ xác định được kích cỡ dây đến từng tủ điện và kết quả tính toán được thể hiện trên bảng 4.1. F (mm2) Icpdd (A) Số sợi Chiều dài (m) MBA đến TPP1 300 693 5 50 TPP1 đến TPP2 300 565 3 1.5 MP đến TPP2 300 693 3 50 TPP1 đến tủ điện 3- 13 25 144 1 12 TPP1 đến tủ điện 15 70 254 1 60 TPP2 đến tủ điện tầng hầm 70 254 1 15 TPP2 đến tủ điện tầng trệt 240 501 3 8 TPP2 đến tủ điện tầng lửng 300 565 3 4 TPP2 đến tủ điện tầng 2 300 565 3 8 TPP2 đến tủ điện máy bơm 10 87 1 12 TPP2 đến tủ điện thang máy 50 206 1 8 TPP2 đến tủ điện tầng kỹ thuật 240 501 3 56 Bảng tổng kết chọn dây dẫn 5.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ SỤT ÁP. Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được. Khi đường dây mang tải sẻ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây. Chế độ vận hành của các tải ( như động cơ và chiếu sáng) phụ thuộc nhiều vào điện áp trên đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần bằng với giá trị định mức. Trong mục này phương pháp xác định dộ sụt áp nhằm kiểm tra: + Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt về điện áp. + Độ sụt áp là chấp nhận được và thỏa mãn các yêu cầu về vận hành. Độ sụt áp lớn nhất cho phép từ điểm nối vào lưới tới nơi dùng điện. Chiếu sáng Các loại tải khác Từ trạm hạ áp công cộng 3% 5% Trạm khách hàng trung/hạ được nuôi từ lưới trung áp công cộng 6% 8% Tính toán sụt áp ở điều kiện ổn định. Công thức sử dụng. Bảng dưới đây sẽ cho công thức chung để tính sụt áp cho mỗi km chiều dài dây với: IB : Dòng làm việc lớn nhất (A). L : Chiều dài dây (km). R : Điện trở của dây (Ω/km). S : Tiết diện dây ( mm2 ). cho đồng. cho nhôm. X : cảm kháng của dây (Ω/km). ( X Được bỏ qua cho dây có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2 . nếu không có gi khác thì cho X = 0.08 Ω/km ). φ : Góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây. - Chiếu sáng cosφ =1. - Động cơ: + khi khởi động cosφ= 0.35. + chế độ bình thường cosφ=0.8. Un : Điện áp dây. Vn : Điện áp pha. Sụt áp ΔU Mạch V % 1 pha: pha/pha ΔU=2IB(Rcosφ+Xsinφ)L 1 pha: pha/trung tính ΔU=2IB(Rcosφ+Xsinφ)L 3 pha cân bằng: 3 pha có hoặc không có trung tính ΔU=IB(Rcosφ+Xsinφ)L 5.3.1 Xác định độ sụt áp từ máy biến áp đến tủ phân phối 1. Từ máy biến áp đến tủ phân phối 1 có chiều dài là 50m. Áp dụng công thức: R = = 0,00075 (Ω). X = 0.08 x 0.05= 0.004 (Ω). cosφΣ = = 0.76 sinφ = 0.65 ΔU=IB(Rcosφ+Xsinφ)L =(0.00075 x 0.76+0.004 x 0.65)= 2.47(V) == 0.62% 5.3.2 Xác định độ sụt áp từ máy phát đến tủ phân phối 2. Từ máy phát đến tủ phân phối 2 có chiều dài là 50m. Áp dụng công thức: R = = 0,00125 (Ω). X = 0.08 x 0.05= 0.004 (Ω). cosφΣ = = 0.76 sinφ = 0.65 ΔU=IB(Rcosφ+Xsinφ)L =(0.00125 x 0.76+0.004 x 0.65)= 2.96(V) == 0.74% 5.3.3 Xác định độ sụt áp từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng hầm. Từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng hầm có chiều dài là 15m. Áp dụng công thức: R = = 0,00482 (Ω). X = 0.08 x 0.015= 0.0012 (Ω). cosφΣ = = == 0.78 sinφ = 0.62 ΔU =IB(Rcosφ+Xsinφ)L =(0.00482 x 0.78+0.0012x 0.62) = 0.79(V) == 0.20% 5.3.4 Xác định độ sụt áp từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng trệt. Từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng trệt có chiều dài là 8m. Áp dụng công thức: R = = 0,00025 (Ω). X = 0.08 x 0.008 = 0.00064 (Ω). cosφΣ = = = 0.75 sinφ = 0.64 ΔU =IB(Rcosφ+Xsinφ)L =(0.00025 x 0.75+0.0064x 0.64) = 0.21(V) == 0.05% 5.3.5 Xác định độ sụt áp từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng lửng. Từ tủ phân phối 2 đến tủ điện tầng lửng có chiều dài là 4m. Áp dụng công thức: R = = 0,00010 (Ω). X = 0.08 x 0.004 = 0.00032 (Ω). cosφΣ = = = 0.76 sinφ = 0.63 ΔU =IB(Rcosφ+Xsinφ)L =(0.00010 x 0.76+0.0032x 0.63) = 0.12(V) == 0.03% Tính toán tương tự ta sẽ tính được sụt áp đến các tủ điện từng tầng và kết quả tính toán được thể hiện trên bảng 4.1. CHƯƠNG 6 TÍNH NGẮN MẠCH CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ. 6.1 KHÁI NIỆM NGẮN MẠCH. Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau ( đối với mạng trung tính cách ly hoặc nối đât ) hoặc hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất ( mạng trung tính nối đất trực tiếp ). Nói một cách khác, ngắn mạch là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một một tổng trở rất nhỏ xem như bằng không. Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống điện, khi có ngắn mạch thì dòng điện tăng lên rất cao và điện áp trong mạng điện giảm xuống. Trong thực tế, ta thường gặp các dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch ba pha ( N(3)), ngắn mạch hai pha ( N(2) ), ngắn mạch một pha ( N(1)) và hai pha chạm nhau chạm đất (N(1,1)). Hình 6.1 Các dạng ngắn mạch. Qua thống kê cho thấy, xác suất xảy ra ngắn mạch một pha là cao nhất ( 65%), còn xác suất xảy ra ngắn mạch 3 pha là thấp nhất chiếm 5%. Nhưng ngắn mạch 3 pha là tình trạng sự cố nặng nề nhất và ta cần phải xét đến khi tính toán lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện. Còn ngắn mạch một pha là tình trạng nhẹ nhất và ta thường xét đến khi tính toán lựa chọn ngưỡng tác động cho các thiết bị bảo vệ. 6.2 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CB. 6.2.1 TỔNG QUÁT. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, có thể xuất hiện tình trạng sự cố và có chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Trong phần lớn các trường hợp, các sự cố thường kéo theo hiện tượng dòng điện các thiết bị có dòng tăng cao chạy qua có thể bị đốt nóng quá mức cho phép và bị hư hỏng. Khi điện áp bị giảm thấp, các hộ tiêu thụ không thể làm việc bình thường và tính ổn định của máy phát làm việc song song và của toàn bộ hệ thống bị giảm. Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép nếu để kéo dài tình trạng này có thể xuất hiện sự cố. Như vậy, sự cố làm rói loạn sự hoạt động bình thường cùa hệ thống điện nói chung và của các hộ tiêu thụ nói riêng, còn các chế độ làm việc không bình thường thường có thể tạo nguy cơ xuất hiện sự cố. Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và của các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó khỏi vùng không bị hư hỏng, do đó phần còn lại vẫn còn hoạt động bình thường đồng thời giảm được mức độ hư hại của phần bị sự cố. Thiết bị bảo vệ không những có lợi vế kinh tế mà nó còn an toàn cho người vận hành. Thiết bị bảo vệ CB là loại thiết bị tự động có chức năng thực hiện tốt các yêu cầu trên, dây dẫn bảo vệ an toàn dùng để bảo vệ chạm vỏ của thiết bị. 6.2.2 CHỌN CB. Các hệ thống điện hiện đại không thể làm việc bình thường nếu thiếu thiết bị bảo vệ CB. Bảo vệ CB theo dõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử của hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố, bảo vệ CB phát hiện và cắt phần hư hỏng loại ra khỏi mạng điện. Khi chọn CB ta cần chú ý đến khả năng ngắn mạch phối hợp với dây dẫn, khả năng đảm bảo làm việc bình thường của lưới. Điều kiện để chọn CB: UđmCB ≥ Uđmlưới. IđmCB ≥ Ilvmax IcắtCB ≥ Icpdd ≥ IđmCB Trong đó: UđmCB : Điện áp định mức CB ( V ). Uđmlưới : Điện áp định mức lưới ( V ). IđmCB : Dòng định mức của CB ( A). : Dòng điện ngắn mạch ba pha của dây dẫn (KA ). IcắtCB : Dòng điện cắt của CB ( KA ). a) Chọn thiết bị bảo vệ từ máy biến áp đến tủ phân phối 1. Từ máy biến áp đã chọn ta có thông số sau: SB = 1600 KVA Uđm =20/0.4 KV ΔPo = 3.0 KW ΔPN = 18 KW UN% =6.5 % Io = 1.4 % Tổng trở máy biến áp: == 1.13 (mΩ) UR% = == 1.125 % Ux% = == 6.4 % XB = == 6.4 (mΩ) ZB = == 6.5 (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha tại máy biến áp. IN = ==35.58 ( KA) Tra catologue của hãng Mitsubishi ( Sách CUNG CẤP ĐIỆN chủ biên NGUYỄN XUÂN PHÚ ). Ta chọn CB loại NF2500-S: UđmCB =660 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 2500 (A) ≥ Ilvmax = 2250.71 (A). IcắtCB = 85 (KA) ≥ =35.58 (KA). Icpdd = 2772 (A) ≥ IđmCB = 2500 (A). Vậy CB vừa chọn đã thỏa điều kiện cho phép. b) Chọn thiết bị bảo vệ từ tủ phân phối 1 đến tủ phân phối 2. Đường dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ phân phối 2. - chiều dài: L= 1.5 (m) - tiết diện: S = 300 mm2 - Ilvmax = 1445.09 (A) - Icpdd = 2079 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ (mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD2 = 0.04 (mΩ) XD2 = 0.08 x 1.5 =0.12 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ phân phối 2 là: ZΣ = = = 10.69 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==21.62 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF1600-SEW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 1600 (A) ≥ Ilvmax = 1445.09 (A). IcắtCB = 85 (KA) ≥ =21.98 (KA). Icpdd =2079(A) ≥ IđmCB =1600 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. Tính toán tương tự ta chọn CB từ máy phát đến tủ phân phối 2 có cùng mã hiệu NF1600-SEW. c) Chọn thiết bị bảo vệ cho tủ động lực tầng hầm. Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng hầm. - chiều dài: L= 15 (m) - tiết diện: S =70 mm2 - Ilvmax = 102.17 (A) - Icpdd =254 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ (mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 = 4.82 (mΩ) XD3 = 0.08 x 15 =1.2 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng hầm là: ZΣ = = = 13.52 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==17.10 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF125-SW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 125 (A) ≥ Ilvmax =102.17 (A). IcắtCB = 30 (KA) ≥ =17.10 (KA). Icpdd =254(A) ≥ IđmCB =125 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. d) Chọn thiết bị bảo vệ cho tủ động lực tầng trệt. Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng trệt. - chiều dài: L= 8 (m) - tiết diện: S = 240 mm2 - Ilvmax = 616.52 (A) - Icpdd =1503 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 = 0.25 (mΩ) XD3 = 0.08 x 8 =0.64 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng trệt là: ZΣ = = = 11.37 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==20.34 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF630-SP. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 630 (A) ≥ Ilvmax =616.52 (A). IcắtCB = 50 (KA) ≥ =20.34 (KA). Icpdd =11503(A) ≥ IđmCB = 630 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. e) Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng lửng: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng lửng. - chiều dài: L= 4 (m) - tiết diện: S = 300 mm2 - Ilvmax = 766.34 (A) - Icpdd =1695 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 = 0.10 (mΩ) XD3 = 0.08 x 4 =0.32 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng lửng là: ZΣ = = = 11.03 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = == 20.97 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF800-CEP. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 800 (A) ≥ Ilvmax = 766.34 (A). IcắtCB = 36 (KA) ≥ =20.97 (KA). Icpdd =1695 (A) ≥ IđmCB = 800 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. f) Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 2: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng lửng. - chiều dài: L= 8 (m) - tiết diện: S = 300 mm2 - Ilvmax = 766.34 (A) - Icpdd =1695 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 = 0.2 (mΩ) XD3 = 0.08 x 8 =0.64 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng 2 là: ZΣ = = = 11.36 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = == 20.35 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF800-CEP. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 800 (A) ≥ Ilvmax = 766.34 (A). IcắtCB = 36 (KA) ≥ =20.35 (KA). Icpdd =1695 (A) ≥ IđmCB = 800 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. g) Chọn thiết bị bảo vệ cho tầng kỹ thuật: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ động lực tầng kỹ thuật. - chiều dài: L= 56 (m) - tiết diện: S = 240 mm2 - Ilvmax =610.20 (A) - Icpdd = 1503 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 =1.75 (mΩ) XD3 = 0.08 x 56 =4.48 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng kỹ thuật là: ZΣ = = = 15.44 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==14.97 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF630-SP. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 630 (A) ≥ Ilvmax = 610.20 (A). IcắtCB = 50 (KA) ≥ =20.40 (KA). Icpdd =1503 (A) ≥ IđmCB = 630 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. h) Chọn thiết bị bảo vệ cho máy bơm: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực máy bơm. - chiều dài: L= 12 (m) - tiết diện: S = 10 mm2 - Ilvmax = 28.45 (A) - Icpdd =87 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 = 27.0 (mΩ) XD3 = 0.96 (mΩ). Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực máy bơm là: ZΣ = = = 31.11 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==7.43 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF63-SW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 40 (A) ≥ Ilvmax = 28.45 (A). IcắtCB = 7.5 (KA) ≥ =7.43 (KA). Icpdd =87 (A) ≥ IđmCB =40 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. i) Chọn thiết bị bảo vệ cho thang máy: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực thang máy. - chiều dài: L= 8 (m) - tiết diện: S = 50 mm2 - Ilvmax = 82.37 (A) - Icpdd =206 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ(mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD3 =3.6 (mΩ) XD3 = 0.64 (mΩ). Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực thang máy là: ZΣ = = = 12.45 (mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==18.57 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF125-SW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 100 (A) ≥ Ilvmax = 82.37 (A). IcắtCB = 30 (KA) ≥ =18.57 (KA). Icpdd =206 (A) ≥ IđmCB =100 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. j) Chọn thiết bị bảo vệ từ tủ phân phối 1 đến tủ động lực tầng 3: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ động lực tầng 3. - chiều dài: L=12 (m) - tiết diện: S = 25 mm2 - Ilvmax = 56.81 (A) - Icpdd =144 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ (mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD2 = 10.8 (mΩ) XD2 = 0 ( do Fdd < 50) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng 3 la: ZΣ = = = 16.40 (mΩ) Ngắn mạch ba pha la: IN = ==14.10(KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF125-SW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 400 (V). IđmCB = 63 (A) ≥ Ilvmax = 56.81 (A). IcắtCB = 30 (KA) ≥ =14.10 (KA). Icpdd =144(A) ≥ IđmCB =63(A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. Tính toán tương tự tầng 3 ta được dòng ngắn mạch của các tầng từ tầng 4 đến tầng 13 thể hiện trên bảng 5.1 và chọn CB tương ứng với tầng đó. k) chọn thiết bị bảo vệ cho tầng 15: Đường dây dẫn từ tủ phân phối 1 đến tủ động lực tầng 15. - chiều dài: L= 60 (m) - tiết diện: S = 70 mm2 - Ilvmax = 113.58 (A) - Icpdd =245 (A) Áp dụng công thức: RD = ρ (mΩ) Chọn điện trở suất của đồng ρ = 22.5 XD = 0.08xL (mΩ) RD2 = 19.29 (mΩ) XD2 = 0.08 x 60 =4.8 (mΩ) Vậy tổng trở từ máy biến áp đến tủ động lực tầng 15 là: ZΣ = = = 26.06(mΩ) Ngắn mạch ba pha là: IN = ==8.87 (KA) Tra catologue của hãng mitsubishi. Ta chọn CB loại NF125-SW. UđmCB =690 (V) ≥ Uđmlưới = 380 (V). IđmCB = 125 (A) ≥ Ilvmax = 113.58 (A). IcắtCB = 30 (KA) ≥ =8.87 (KA). Icpdd =245(A) ≥ IđmCB =125 (A). CB vừa chọn đả thỏa điều kiện cho phép. Kết quả tính toán ngắn mạch 3 pha thể hiện trên bảng 5.1. Mã hiệu CB UđmCB (V) IđmCB (A) IcắtCB (KA) MBA đến TPP1 NF2500-S 660 2500 85 TPP1 đến TPP2 NF1600-SEW 690 1600 85 MP đến TPP2 NF1600-SEW 690 1600 85 TPP1 đến tủ điện 3- 13 NF125-SW 690 63 30 TPP1 đến tủ điện 15 NF125-SW 690 125 30 TPP2 đến tủ điện tầng hầm NF125-SW 690 125 30 TPP2 đến tủ điện tầng trệt NF630-SP 690 630 50 TPP2 đến tủ điện tầng lửng NF800-CEP 690 800 36 TPP2 đến tủ điện tầng 2 NF800-CEP 690 800 36 TPP2 đến tủ điện máy bơm NF63-SW 690 40 7.5 TPP2 đến tủ điện thang máy NF125-SW 690 100 30 TPP2 đến tủ điện tầng kỹ thuật NF630-SP 690 630 50 Bảng tổng kết chọn CB CHƯƠNG 7 NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT. 7.1 Ý NGHĨA CỦA VIỆC NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT: Nâng cao hệ số công suất là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện nămg. Phần lớn các thiết bị dùng điện điều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q, những thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng là: + Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60-65% công suất phản kháng của lưới. + Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%. + Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%. Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là tiêu thụ nhiều công suất phản kháng nhất. Công suất tác dụng P là công suất 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 nhà máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và tải tiêu thụ là một quá trình dao động. Mỗi chu kì của dòng điện Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong ½ chu kì của dòng điện bằng không, cho nên tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện. Công suất phản kháng cung cấp cho tải tiêu thụ không nhất thiết phải lấy từ nguồn ( máy phát điện). Vì vậy để tránh truyền tải một lượng Q khá lớn trên đường dây, người ta đặt gần các tải tiêu thụ các thiết bị sinh ra Q ( tụ điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp Q trực tiếp cho tải, làm như vậy được gọi là bù công suất phản kháng. Khi có bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch sẻ nhỏ đi, do đó hệ số công suất cosφ của mạng điện được nâng cao, giữa P, Q và φ có mối quan hệ sau: Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q trên đường dây truyền tải được giảm xuống, góc φ giảm và kết quả cosφ tăng lên. Hệ số công suất cosφ được nâng lên có những hiệu quả sau: a) Giảm được tổn thất công suất trong mạng điện. Tổn thất trên đường dây được tính theo công thức. Do đó khi giảm Q truyển tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất ΔP(Q) do Q gây ra. b) Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện: Do : Do đó khi giảm Q truyển tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất điện áp ΔU(Q) do Q gây ra. c) 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 là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện nầy được xác định như sau: Với cùng 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 P bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà ta phải tải đi. Gì thế khi giữ nguyên đường dây và máy biến áp nếu cosφ của mạng điện được nâng cao ( tức giảm lượng Q truyền tải) thì khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp được tăng lên. 7.2 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SUẤT CÔNG SUẤT: Các biện pháp nâng cao hệ số công suất được chia làm hai nhóm: Nhóm các biện pháp nâng cao cosφ tự nhiên ( không dùng thiết bị bù) và nhóm các biện pháp nâng cao cosφ bằng cách bù công suất phản kháng. 7.2.1 Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên: Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên là tìm các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng Q tiêu thụ như: Áp dụng quá trình công nghệ tiên tiến, sử dụng các thiết bị hợp lý…. Cụ thể là các biện pháp sau: + Thay đổi và cải tiến các quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc với chế độ hợp lý nhất. + Thay thế các động cơ không đồng bộ chạy non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn. + Giảm điện áp những động cơ làm việc non tải. + Hạn chế động cơ chạy non tải. 7.2.2 Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng phương pháp bù: Bằng cách đặt các thiết bị bù ở gần tải tiêu thụ điện để cung cấp công suất phản kháng Q, ta giảm được công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây. Do đó nâng cao được hệ số công suất cosφ của mạng, biện pháp bù không làm giảm lượng công suất phản kháng tiêu thụ của phụ tải mà chỉ làm giảm lượng công suất phản kháng phải truyền tải trên đường dây mà thôi. Bù công suất phản kháng Q ngoài mục đích là nâng cao hệ số công suất cosφ để tiết kiệm điện mà còn có tác dụng không kém phần quan trọng là điều chỉnh và ổn định điện áp của mạng cung cấp. 7.2.3 Chọn thiết bị bù. 1. Tụ điện: Tụ điện là thiết bị điện tỉnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng. Tụ điện có nhiều ưu điểm như tổn thất công suất tác dụng bé, lắp ráp và bảo quản dễ dàng. Tụ điện chế tạo thành nhiều đơn vị nhỏ vì thế có thể tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà ta ghép dần tụ điện vào mạng. Tụ điện được dùng rộng rải nhất là ở các xí nghiệp, nhà máy trung bình và nhỏ, đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm. Thông thường nếu dùng dung lượng bù nhỏ hơn 5000 Kvar thì dùng tụ điện và nếu lớn hơn thì có thể dùng máy bù đồng bộ. 2. Máy bù đồng bộ: Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. Ở chế độ quá kích thích máy bù sản xuất ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng và ở chế độ thiếu kích thích máy bù thiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Ngoài công dụng bù công suất phản kháng máy bù còn là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp, nó thường được đặt ở những điểm cần điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện. Trong mạng điện yêu cầu phải nâng cao hệ số công suất cosφ của đường dây cung cấp nhằm giảm tổn thất công suất và điện năng từ cosφ1 lên cosφ2 thường lấy bằng hệ số công suất do công ty điện lực quy định thường từ 0.8 đến 0.93, dung lượng bù được xác định theo công thức. QbùΣ = P( tgφ1 – tgφ2) Kvar P: Công suất tính toán toàn tòa nhà (KW). Ta có thể đặt tụ bù theo 3 cách: + Đặt tập trung tại thanh cái điện áp thấp của máy biến áp, phương pháp nầy có ưu điểm: Giảm tổn thất qua máy biến áp, thích hợp khi dùng dung lượng bù khá lớn và dễ thực hiện điều chỉnh dung lượng bù để ổn định điện áp. Nhược điểm: Không giảm được tổn thất trong mạng điện xí nghiệp. + Đặt thành nhóm ở tủ phân phối động lực. Ưu điểm: hiệu suất sử dụng cao, giảm được tổn thất cả mạng điện áp cao và mạng điện áp thấp. Nhược điểm: Khó theo dõi trong vận hành cũng như thực hiện tự động hóa điều chỉnh dung lượng bù. + Đặt phân tán đến từng thiết bị điện. Ưu điểm: Có lợi nhiều nhất và giảm tổn thất điện năng. Nhược điểm: Khi thiết bị nghỉ thì tụ củng nghỉ theo do đó hiệu quả sử dụng không cao, khó quản lý. Do đây là tòa nhà nên ta chọn cách đặt tụ thứ nhất là tập chung tại thanh cái của máy biến áp. 7.2.4 Tính dung lượng bù. Trước bù ta có: cosφ1 = 0.76 tgφ1 = 0.85 Stt = 1356,787 (KVA) Ptt = Stt x cosφ1 =1557.49 x 0.76 = 1183.7 (KW) Qtt = Ptt x tgφ1 = 1183.7 x 0.85 = 1006.14 ( KVar) Sau bù: cosφ2 = 0.93 tgφ2 = 0.4 Qbù = Ptt(tgφ1 – tgφ2) =1183.7( 0.85 – 0.4) = 532.7( KVar) Ta chọn 6 bộ tụ bù cosφ do nga chế tạo có thông số sau: Kiểu KC2- 6.3-100-2Y3. Công suất danh định 100 Kvar Điện dung danh định 8 Μf Kiểu chế tạo 3 pha Khối lượng 50 kg Chiều cao h = 786 mm Dòng điện qua 1 tụ bù là: Ibù === 144.5 (A) Chọn CB bảo vệ cho một tụ bù là: NF160-SW Uđm=690(v), Iđm=160(A). Dòng điện qua tủ bù là: Ibù === 866.02(A) Chọn CB bảo vệ cho tủ tụ bù là: NF1000-SS. Uđm=690(v), Iđm=1000(A). Qbù = Ptt(tgφ1 – tgφ2) =1183.7( 0.85 – tgφ2) = 600 ( KVar) tgφ2 = 0.343 cosφ2thực sau khi bù = 0.94 CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ AN TOÀN ĐIỆN VÀ CHỐNG SÉT 8.1 LÝ THUYẾT: Mục đích của thiết kế hệ thống an toàn là bảo đảm sự an toàn trong vận hành của người làm việc do chạm điện trực tiếp hay gián tiếp và đảm bảo các thiết bị không bị hư hỏng. Ngoài các CB bảo vệ, hệ thống an toàn là cần thiết vì nó tránh được điện áp tiếp xúc Utx và điện áp bước Ub cao gây nguy hiểm cho người, ngoài ra nó còn bảo vệ cho các thiết bị khi có dòng chạm vỏ trên thiết bị. Có hai loại nối đất: a) Nối đất tự nhiên. Là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất ( trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết cấu kim loại của công trình, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong lòng đất…..làm trang bị nối đất. Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên có sẳn. Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo trực tiếp tại chỗ. b) Nối đất nhân tạo: Thường được thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hay thanh thép góc dài từ 2-3 m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0.5-0.8 m. Để chốnh hiện tượng ăn mòn kim loại, các cọc thép, thanh thép, ống thép có bề dày không nhỏ hơn 4mm. Dây tiếp đất phải bảo đảm độ bền cơ và ổn định nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài. Dây nối đất không được nhỏ hơn 1/3 tiết diện dây dẫn pha, thường dùng dây có tiết diện 120 mm2 ( thép), 35 mm2 ( nhôm ) và 25 mm2 ( đồng). Đối với từng đối tượng cụ thể sẽ có quy định về giá trị điện trở nối đất: + Đối với điện lưới trên 1000 V có dòng chạm đất lớn: Rđ ≤ 0.5 Ω. + Đối với điện lưới dưới 1000 V : Rđ ≤ 0.4 Ω. + Nối đất lặp lại của dây trung tính trong mạng 380/220V: Rđ ≤ 10Ω. Theo chức năng thì có 3 loại nối đất sau: 1. Nối đất làm việc: Nối đất làm việc nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của các trang thiết bị trong điều kiện làm việc bình thường hây sự cố. Đó là nối đất trung tính các cuộn dây máy phát, máy biến áp, máy bù…. 2. Nối đất an toàn: Nối đất an toàn có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người khi cách điện của các thiết bị điện bị hư hỏng gây rò điện. Đó là nối đất của vỏ máy phát, máy biến áp, thiết bị điện… 3. Nối đất chóng sét: Nối đất chóng sét nhằm tản dòng điện sét vào đất giữ cho điện thế các phần tử được nối đất không quá cao để hạn chế sự phóng điện ngược từ các phần tử đó đến các bộ phận mang điện và trang thiết bị khác, đó là nối đất cột thu sét, dây chóng sét, các kết cấu kim loại có thể bị sét đánh. Tùy từng trường hợp mà một hệ thống nối đất có thể thực hiện 2 hoặc 3 nhiệm vụ trên. Các loại sơ đồ hệ thống nối đất: 1. Sơ đồ dạng TT ( Trung tính nối đất, vỏ kim loại nối đất ). Đặc tính: Phương pháp nối đất: Điểm nối sao ( hoặc nối sao cuộn hạ của máy biến thế 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 biệt 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 tác động đến thao tác của các thiết bị bảo vệ. + Bố trí dây PE: Dây PE riêng biệt với dây trung tính và được định cở theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. + Bố trí bảo vệ chóng chạm điện gián tiếp: Mạch sẽ tự động ngắt khi có hư hỏng cách điện. Trên thực tế, các RCD sẻ đảm nhận chức năng này, dòng tác động của chúng bé do có hai điện cực nối đất. - Khi có hư hỏng cách điện dòng sự cố thường nhỏ. - Bố trí dây PE riêng biệt với dây trung tính và được định cở theo dòng sự cố có thể xảy ra. - Sử dụng RCD với dòng < 500 mA sẻ tránh đuợc hỏa hoạn do điện. 2. Sơ đồ dạng TN ( Trung tính nối đất, vỏ kim loại nối trung tính). a) Sơ đồ TN – C: Đặc tính: Dây trung tính là dây bảo vệ và được gọi là dây PEN. Sơ đồ này không cho phép sử dụng đối với các dây nhỏ hơn 10 mm2 ( dây đồng), 16 mm2 ( dây nhôm) và thiết bị điện cầm tay. Sơ đồ TN – C đòi hỏi một sự thế hiệu quả trong lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại. Các vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ nối với dây trung tính. + Cách lắp PE: Dây trung tính và dây PE được sử dụng chung được gọi là dây PEN. + Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: Sơ đồ có dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn. - Có thể ngắt điện trong trường hợp hư hỏng cách điện. - Ngắt điện được thực hiện bằng CB hoặc cầu chì. RCD ( thiết bị chóng dòng rò) sẽ không được sử dụng vì sự cố hư hỏng cách điện được coi như ngắn mạch pha – trung tính. b) Sơ đồ dạng TN – S. Đặt tính: Dây bảo vệ và trung tính là riêng biệt. Đối với cáp vỏ có bọc chì, dây bảo vệ thường là vỏ chì. Hệ TN – S là bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 ( dây đồng) và 16 mm2 ( dây nhôm) hoặc các thiết bị di động. + Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp được nối đất một lần tại đầu vào của lưới. Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên sẻ được nối với dây bảo vệ PE, dây này sẽ được nối với trung tính máy biến áp. + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính và được định kích 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. - Tự động ngắt điện khi có hư hỏng cách điện. - Các CB, cầu chì sẽ đảm nhận vai trò này hoặc RCD, vì bảo vệ chóng chạm điện sẽ tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha – pha hoặc pha – trung tính. c) Sơ đồ dạng TN – C – S. Là sự kết hợp giữa hai sơ đồ TN – C và TN – S trong cùng một lưới. Sơ đồ TN – C không bao giờ sử dụng sao sơ đồ TN – S, điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường là điểm đầu lưới. 3. Sơ đồ dạng IT ( dây trung tính cách ly, vỏ nối kim loại). Đặc tính: Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp được cách ly nối với đất hoặc nối qua điện trở 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 so với đất của mạch và thiết bị. Vỏ các thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối tới điện cực nối đất riêng. + Dây PE sẽ tách biệt với dây trung tính và được định kích cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể. + Dòng sự cố khi hư hỏng cách điện thường thấp và không nguy hiểm. + Qúa áp: sau sự cố điểm thứ nhất các thiết bị tiếp tục làm việc và điện áp dây sẽ dần xuất hiện giữa pha bình thường và vỏ thiết bị. Thiết bị cần được chọn theo điều kiện lưu ý này. + Tính liên tục cung cấp điện và tương hợp điện từ: Sự cố điểm thứ hai có thể xảy ra trên pha khác nó sẽ tạo ra dòng ngắn mạch và gây nguy hiểm. Nếu sử dụng mạng này cần lưu ý sao cho tình trạng này đừng bao giờ xảy ra, cần phải có thiết bị phát hiện điểm chạm đất thứ nhất. + Sử dụng bộ kiểm soát hư hỏng cách điện và có thể dùng RCD với dòng < 500 mA để tránh hỏa hoạn. 8.2 CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT. Đối với tòa nhà này ta chọn sơ đồ TN – S. Sơ đồ dạng TN – S: + Cách nối đất: Điểm trung tính máy 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 PE, dây này sẽ được nối với trung tính máy biến áp. + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính và được định kích 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. - Tự động ngắt điện khi có hư hỏng cách điện. - Các CB, cầu chì sẽ đảm nhận vai trò này hoặc RCD, vì bảo vệ chóng chạm điện sẽ tách biệt với bảo vệ ngắn mạch pha – pha hoặc pha – trung tính. Hệ quả: + Cách nối đất: Điểm trung tính máy biến áp được nối tại đầu 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 máy biến áp. + Qúa điện áp: Trong điều kiện bình thường, trung tính biến áp, vỏ thiết bị có cùng điện áp, ngay cả khi hiện tượng quá độ không bị loại trừ và dẫn tới sử dụng chống sét trên pha, trung tính và vỏ kim loại. + Khả năng liên tục cấp điện và nhiễu điện từ, phòng cháy: Ảnh hưởng của sự cố trung hạ, hư hỏng cách điện cuộn sơ và thứ sẽ tương tự như sơ đồ TN – C. Dòng sự cố khi hư hỏng cách điện lớn. + Dây trung tính không được nối đất. Điều nầy để tránh tạo nên sơ đồ TN – C ( tránh điện áp áp rơi và dòng trong dây bảo vệ trong điều kiện vận hành bình thường). + Bố trí dây PE: Dây PE tách biệt với dây trung tính và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất. + Tương hợp điện từ: Trong điều kiện bình thường, trên PE không có sụt áp và các nhược điểm của sơ đồ TN –C được khắc phục. sơ đồ TN – S sẽ tương tự như sơ đồ TT về mặt này. Khi có hư hỏng cách điện, điện áp xung lớn sẽ xuất hiện dọc theo PE tạo nên hiện tượng quá độ giống như sơ đồ TN – C. + Bố trí bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp: Do dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên cần có tự động cắt khi có hư hỏng cách điện. Sự cắt này cần được thực hiện bằng CB, cầu chì hoặc bằng RCD.Vì bảo vệ chóng tiếp xúc gián tiếp có thể được tách rời bảo vệ chống ngắn mạch pha – pha hoặc pha – trung tính. Nếu bảo vệ chóng tiếp xúc gián tiếp được trang bị thiết bị bảo vệ dòng thì các đặc tính tương tự như sơ đồ TN – C được sử dụng. + Thiết kế và vận hành: - Tính toán tổng trở của nguồn và mạch có sự kiểm tra đo lường sau khi lắp đặt và định kỳ sau đó. - Xác định điều kiện cắt khi công trình được cung cấp từ hai nguồn. - Xác định chiều dài lớn nhất cho phép. - Kiểm tra điều kiện bảo vệ khi có sự cải tạo lưới. Nếu bảo vệ chạm điện gián tiếp có trang bị RCD: Để tránh nhiễu hài bậc ba, thường dùng dòng rò lớn ( lớn 1A). +Hỏa hoạn thiết kế và vận hành: - Các khuyết điểm nói trên có thể được loại bỏ và chúng ta sẽ có những ưu điểm của sơ đồ TT. - 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. Có sử dụng thêm RCD có độ nhạy thấp Nguyên tắt hoạt động của RCD: Theo sơ đồ trên, ta thấy dòng điện chạy qua tất cả các dây dẫn (dây pha, dây trung tính) được cho đi qua lõi của một mạch từ. Từ thông sinh ra trong mạch từ phụ thuộc vào tổng đại số các từ thông sinh ra do các thanh phần dòng chạy trên các dây dẫn. Dòng trên một chiều nào đó được coi là dương thì dòng chạy theo chiều ngược lại được gọi là âm. Trong mạch đang làm việc bình thường i1+i2 = 0, sẽ không có từ thông sinh ra trên lõi từ, và không có sức điện động sinh ra trên cuộn dây. Khi xảy ra chạm vỏ thiết bị, sẽ có dòng chạm đất iđ sẽ đi qua lõi tới chổ sự cố và trở về nguồn qua đất hoặc qua dây PE trong sơ đồ TN. Ta có: i1+i2 0, dòng không cân bằng này tạo ra từ thông Φ trong mạch từ, nguyên tắt này thực hiện giống như trong trường hợp bảo vệ so lệch. Từ thông xoay chiều sinh ra trong mạch từ sẽ cảm ứng suất điện động trong cuộn dây, vì vậy dòng i3 chạy qua cuộn cắt của thiết bị RCD. Nếu dòng rò vượt quá giá trị của cuộn cắt, máy cắt liên quan sẽ tác động cắt. 8.3 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TÒA NHÀ. Ta có điện trở suất của đất: ρđo= 50 Ω.m. Chọn hệ số mùa: Km = 2 ( đất ẩm). ρtt = ρđo x Km = 50 x 2 = 100 Ω.m. Điện trở tản của cọc: Rc = Ω. Với: lc = 3 (m) chiều dài của cọc. dc = 3 (cm) đường kính của cọc. h = h0 + lc/2 = 0.8 + 3/2 = 2.3(m) độ chôn sâu trung bình của cọc. Rc = 29.88 Ω. Điện trở mạch vòng của thanh: Rt = Ω. Với: l = 2( l1 + l2 ) = 2( 24 + 24) = 96 (m) Tổng chiều dài của thanh ven chu vi. h0 = 0.8 (m) Độ chôn sâu của thanh. d = 2.10-2 (m) Đường kính của thanh. l1/l2 = 24/24 = 1. K = 5.53 Hệ số hình dáng của mạch vòng, phụ thuộc tỷ số l1/l2. Rt = 2.47 Ω. Điện trở mạch vòng gồm cả thanh và cọc: Rmv = Ω. Với: Rc = 29.88 Ω. Rt = 2.47 Ω. ηc = 0.47 ηt = 0.24 Rmv = 5 Ω. Mặt khác, kết hợp nối đất tự nhiên của tòa nhà và nối đất bổ xung ( chóng sét): Ta khoang lỗ tới tầng nước Rbs ≤ 1 Ω. Điện trở nối đất nhân tạo Rnt . Rnt = Rmv// Rbs ≤ 1 Ω. 8.4 CHỌN DÂY NỐI ĐẤT VÀ DÂY TRUNG TÍNH. Dây nối đất bảo vệ PE. Theo phương pháp đơn giản ta chọn kích cỡ dây PE như sau: Spha ≤ 16 mm2 SPE = Spha 16 < Spha ≤ 35mm2 SPE = 16 mm2 Spha ≥ 35 mm2 SPE = Spha/2 Dây trung tính. Các mạch 1 pha có tiết diện ≤ 16 mm2 ( đồng) hoặc 25 mm2 ( nhôm). Tiết diện dây trung tính cần bằng với dây pha. Hệ thống 3 pha với tiết diện > 16 mm2 ( đồng) hoặc 25 mm2 ( nhôm). Tiết diện dây trung tính cần bằng với dây pha. 8.4.1 Chọn dây PE và trung tính từ máy biến áp đến tủ phân phối 1: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 1500 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=1500/2=750 mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng mỗi sợi có tiết diện 400 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 1500 mm2. Ta chọn 5 dây trung tính bằng đồng mỗi sợi có tiết diện 300 mm2. 8.4.2 Chọn dây PE và trung tính từ máy phát đến tủ phân phối 2: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 900 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=900/2=450 mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng một sợi có tiết diện 300 mm2 và một sợi có tiết diện 150 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 900 mm2. Ta chọn 3 dây trung tính bằng đồng mỗi sợi có tiết diện 300 mm2. 8.4.3 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 1 đến tủ động lực tầng 3: Chọn dây PE. Ta có: 16 < Spha = 25 mm2 < 35 mm2SPE =16 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 16 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 25 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 25 mm2. Ta chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 1 đến tủ điện từ tầng 4 đến tủ điện tầng 13 và tầng 15 có cùng tiết diện với tủ điện tầng 3. 8.4.4 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng 15: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 70 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=70/2=35 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 35 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 70 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 70 mm2. 8.4.5 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng hầm: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 70 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=70/2=35 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 35 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 70 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 70 mm2. 8.4.6 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng trệt: Chọn dây PE. Ta có: Spha =720 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=720/2=360 mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng có tiết diện 185 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 720 mm2. Ta chọn 3 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 240 mm2. 8.4.7 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng lửng: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 900 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=900/2=450mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng có tiết diện 240 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 900 mm2. Ta chọn 3 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 300 mm2. 8.4.8 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng 2: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 900 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=900/2=450 mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng có tiết diện 240 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 900 mm2. Ta chọn 3 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 300 mm2. 8.4.9 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực máy bơm: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 87 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=87/2=43.5 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 50 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 87 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 87 mm2. 8.4.10 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực thang máy: Chọn dây PE. Ta có: Spha = 50 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=50/2=25 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 25 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 50 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 50 mm2. 8.4.11 Chọn dây PE và trung tính từ tủ phân phối 2 đến tủ động lực tầng kỹ thuật: Chọn dây PE. Ta có: Spha =720 mm2 > 35 mm2SPE = Spha/2=720/2=360 mm2. Ta chọn 2 dây PE bằng đồng có tiết diện 185 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 720 mm2. Ta chọn 3 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 240 mm2. 8.4.12 Chọn dây PE và trung tính từ tủ động lực từng tầng đến tủ điện từng căn hộ: Chọn dây PE. Ta có: Spha =6 mm2 < 16 mm2SPE = Spha=6 mm2. Ta chọn 1 dây PE bằng đồng có tiết diện 6 mm2. Chọn dây trung tính có cùng kích cỡ với dây pha 6 mm2. Ta chọn 1 dây trung tính bằng đồng có tiết diện 6 mm2. Bảng chọn dây PE và dây trung tính F(mm2) PE Số sợi F(mm2) trung tính Số sợi MBA đến TPP1 400 2 300 5 MP đến TPP2 300 2 300 3 TPP1 đến tủ điện 3- 13 16 1 25 1 TPP1 đến tủ điện 15 35 1 70 1 TPP2 đến tủ điện tầng hầm 35 1 70 1 TPP2 đến tủ điện tầng trệt 185 2 240 3 TPP2 đến tủ điện tầng lửng 240 2 300 3 TPP2 đến tủ điện tầng 2 240 2 300 3 TPP2 đến tủ điện máy bơm 50 1 87 1 TPP2 đến tủ điện thang máy 25 1 50 1 TPP2 đến tủ điện tầng kỹ thuật 185 2 240 3 Tủ điện từng tầng đến tủ điện căn hộ 6 1 6 1 8.5 CHÓNG SÉT: 8.5.1 Tổng quan: Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang điện trái dấu. 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. 8.5.2 Phạm vi bảo vệ của bộ phận thu sét: Phạm vi bảo vệ của bộ phận thu sét trong điều kiện bình thường là khoáng không gian mà bên trên công trình xây dựng cần chống sét đánh thẳng được bảo đảm an toàn. Bề mặt của phạm vi có mức độ an toàn là nhỏ nhất, càng tiến vào phía trong thì mức độ an toàn càng tăng lên. a) Phạm vi bảo vệ của 1 kim thu sét : Các công thức lấy từ trang 370, 371 sách sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú ( chủ biên), Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản KH-KT. Phạm vi bảo vệ của một kim thu sét đứng riêng lẻ là một hình nón tròn xoay có đường sinh mang dạng hyperbol: 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 hx : chiều cao của vật cần bảo vệ. ha = h - hx : 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 : rx= 1,5h.p. Nếu thì : rx= 0,75h.p. b) 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 =1,6h0 8.5.3 Giới thiệu về thiết bị chóng sét mới hiện nay: Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo: Đầu thu sét PREVECTRON© 2, muc 10-9-4, trang 412, sách cung cấp điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú (chủ biên). Nguyên tắc hoạt động: Trong trường hợp dông bảo xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chóng khoảng vài ngàn (Volt/m), đầu thu sét PREVECTRON© 2 sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trử trong thiết bị ion hóa. Trước khi xảy ra hiện tượng phóng điện sét, có sự gia tăng nhanh chóng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng năng lượng đã tích lũy dưới dạng các ion, tạo ra một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét. 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 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 Bảng chọn bán kính bảo vệ 8.5.4 Tính toán chóng sét. Chọn thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON© 2 để bảo vệ chống sét cho khu dân cư cao tầng. Chiều cao của tòa nhà là 60 (m) Bán kính là R= 30 (m). Chọn cấp bảo vệ cao D= 45 m. Chiều cao từ độ cao cần bảo vệ 60m đến đầu kim thu sét là h= 5 (m). Chọn loại S4.50. Tra bảng số liệu ở trên, ta thấy: h = 2m, đầu S4.50 có bán kính bảo vệ là: Rp = 34 (m) > 30 (m). Vậy bảo vệ được cho tòa nhà. KẾT LUẬN Trên đây là tất cả phần thiết kế của đề tài được giao. Kết quả tính toán, thiết kế là sự tổng hợp toàn bộ kiến thức mà em đã học được trong quá trình học tập ở trường, quá trình tìm hiểu, khảo sát thực tế, và đặc biệt nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Hồ Đắc Lộc trong thời gian làm luận án, đã giúp em hòan thành luận văn 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, tích cực tìm tòi, sưu tầm tài liệu. Đồng thời kết hợp với tham khảo ý kiến, sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Hồ Đắc Lộc góp phần cho việc tính toán thiết kế được thuận lợi, tìm ra phương án tối ưu để thiết kế, đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế nhất. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện luận án này. Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn,… nên luận án còn nhiều thiếu sót. Kính monh quý Thầy, Cô thông cảm và góp ý, để em tiếp thu thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báo cho công việc của người kỹ sư sau này. TÀI LIỆU THAM KHẢO MẠNG CUNG CẤP ĐIỆN . Tác giả: TS. PHAN THỊ THU VÂN. HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC. Của NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT. KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG. Tác giả: DƯƠNG LAN HƯƠNG. NXB ĐH QUỐC GIA TP. HCM. NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP. Biên soạn: HUỲNH NHƠN. TRƯỜNG ĐH DL KT CN TP.HCM. CUNG CẤP ĐIỆN. Chủ biên: NGUYỄN XUÂN PHÚ. NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT.