TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG CHO PHÂNXƯỞNG 3
Yêu cầu vàmục đích
Chọn độ rọi Eyc = 500Lx
Ta giả sử thông số cần thiết:
Phân xưởng 3 có chiều cao trần là H=7m
Hệ số phản xạ là:
Mục đích của thiết kế chiếu sáng là tạo ra một phân bố ánh sáng hợp lý, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và đáp ứng nhu cầu về tiện nghi ánh sáng cũng như tính thẩm mỹ trong không gian thiết kế.
Nội dung bài toán thiết kế chiếu sáng như sau:
Hội chiếu sáng quốc tế đã nghiên cứu các không gian phổ biến và đề xuất một thiết kế sơ bộ với hình hộp tiêu chuẩn Qua quá trình tính toán và thực nghiệm, họ đã xây dựng bảng tiêu chuẩn để đánh giá các yếu tố chiếu sáng trong không gian này.
Thiết kế sơ bộ chiếu sáng xác định phương pháp chiếu sáng, số lượng và loại đèn cần thiết, cùng với tổng quang thông yêu cầu Việc lựa chọn đèn phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng ánh sáng và bố trí lưới đèn thường được thực hiện theo hình chữ nhật với chiều cao cố định Quá trình này bao gồm việc so sánh nhiều phương án để chọn ra giải pháp tối ưu cho việc tính toán tiếp theo, đồng thời cũng cân nhắc yếu tố thẩm mỹ trong thiết kế chiếu sáng.
Kiểm tra thiết kế là bước quan trọng để tính toán độ rọi trên trần, tường và mặt phẳng làm việc một cách chính xác Sau khi có kết quả tính toán, cần đối chiếu với các tiêu chuẩn đã đặt ra nhằm đảm bảo yêu cầu về tiện nghi ánh sáng.
Trình tựthiếtkế
1.2.1 Thiết kế sơ bộ đèn a, Xác định cấp chiếu sáng và bộ đèn
Dài a` m , rộng b0m, cao H=7 m Độ rọi EycP0 Lx
B2: Theo TCVN 7114:2000 độ rọi yêu cầu là EycP0 Lx đối với phân xưởng lắp ráp máy có cấp quan sát ở mức B-C
Việc chọn loại đèn phụ thuộc vào các yếu tố:
- Phù hợp độ rọi yêu cầu với nhiệt độ màu của đèn theo biểu đồKioff
- Chỉ số hoàn màu phải đáp ứng được yêu cầu và chất lượng ánh sáng cho công việc diễn ra trongphòng
- Tính kinh tế: hiệu suất phátquang
Dùng đèn Metal halidecó: = 27000LmB4: Sơ bộ bố tríđèn
-Tổ chức lưới hình chữ nhật trên trần
-Giá trị m,n,p sẽ quyết định đến việc bố trí đồng đều ánh sáng
+ Số bộ đèn tối thiểu cho 1 không gian Nmin
Chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần là h’=0,5 m
Ta có chỉ số treo đèn j = 0 ; chỉ số phòng𝑘= 𝑎×𝑏 × )
𝐻×(𝑎+𝑏) (𝑎+𝑏 =2,85 m Để đảm bảo độ rọi đều trên mặt phẳng làm việc đối vs loại đèn C:
Số bộ tối thiểu theo cạnh a:
Số bộ tối thiểu theo cạnh b:
Số lượng đèn tối thiểu của nhà xưởng là:
B6: Tính quang thông tổng cần cấp : ɸtt
Quang thông tổng là thông số quan trọng nhất dùng làm cơ sở tính ra số bộ đèn và lưới phân bố
- Tính quang thông tổng cầncấp:
d k ld , chọn δ dt = 1,3 là hệ số dự trữ ksd=0,2 đầu bài cho, theo k=2,85mchọn kld=0.595(hệ số lợi dụng quang thông) hiệu suất đèn η =0.58
-Số bộ đèn cần đặt:
- Vì kích thước phân xưởng là hình chữ nhật 60x30màcó 16x8 bộ đèn.Nên ta lấy theo phương a là 16 bộ và theo phương b là 8bộ
Khoảng cách giữa hai bộ đèn được ký hiệu là n, với q là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường Chiều rộng giữa hai bộ đèn là m, trong khi p là khoảng cách từ bộ đèn cuối cùng đến mép tường theo chiều dài Để tính toán, nếu n = 3,2 m thì q sẽ là 2,2 m.
1.3 Thiết kế mạng điện của hệ thống chiếu sáng
Để cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng của phân xưởng với n=2p, chúng ta thiết lập một tủ chiếu sáng bao gồm một áp tô mát tổng 3 pha 4 cực và 8 áp tô mát nhánh một pha 2 cực Mỗi áp tô mát nhánh sẽ cấp điện cho một dãy 16 bộ bóng đèn.
Chọn áp tô mát tổng:
Aptomat tổng được chọn theo 2 điều kiện : Điện áp định mức
√3 𝑈𝑑𝑚 = 48,6 A Chọn aptomat 3 pha 4 cực C60N do hãng Merin Gernin sản xuất có các thông số kĩ thuật sau :
Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếusáng
Cáp được chọn theo chiều điều kiện phát nóng cho phép :
Icp là dòng điện cho phép với từng loại dây
Khc Hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 1
Chọn cáp 4D2,5 cách điện PVC của LÉN có Icp = 41(A).
Kiểm tra cáp theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ khi bảo vệ bằng aptomat:
Chọn aptomatnhánh: Điện áp định mức:
Công suất chiếu sáng cho 1 dãy đèn Pcsd = 16.160 W
Vậy chọn 8 aptomat loại C60L loại 1 pha 2 cực do hãng Merin Gerin sản xuất với các thông số sau :
Chọn dây dẫn từ tủ chiếu sáng đén bóng đèn:
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép :
Chọn loại cáp đòng 2 lõi tiết diện 2.1,5(mm2) có Icp = 26(A) do LENS chế tạo.
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦANHÀMÁY
Phụ tải tính toán là phụ tải giả định lâu dài, không thay đổi, tương đương với tải thực tế về hiệu quả phát nhiệt và mức độ hủy hoại cách điện Nó đảm bảo rằng các thiết bị điện được chọn dựa trên phụ tải tính toán sẽ chịu được nhiệt độ tương tự như khi chịu tải thực tế, từ đó đảm bảo an toàn cho thiết bị khỏi hiện tượng phát nóng.
Phụtảitínhtoánđượcsửdụngđểlựachọnhoặckiểmtracácthiếtbịtronghệthống cung cấp điện như sau : máy biến áp ,dây dẫn , các thiết bị đóng cắt, bảo vệ
Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổn thất điện áp, cùng với việc lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng, là những yếu tố quan trọng trong việc xác định phụ tải tính toán Nhiệm vụ này trở nên khó khăn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất, số lượng và chế độ làm việc của các thiết bị điện, cũng như trình độ và phương thức vận hành hệ thống Việc xác định phụ tải tính toán chính xác rất quan trọng, vì nếu nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ giúp giảm tuổi thọ và bảo vệ các thiết bị điện, đồng thời giảm nguy cơ xảy ra sự cố cháy nổ Ngược lại, nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế sẽ dẫn đến lãng phí tài nguyên.
Do tính chất quan trọng của phụ tải điện, đã có nhiều nghiên cứu và phương pháp tính toán được phát triển Tuy nhiên, vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Các phương pháp đơn giản thường dễ sử dụng nhưng lại thiếu độ chính xác, trong khi những phương pháp phức tạp hơn có thể nâng cao tính chính xác nhưng lại khó khăn trong việc áp dụng.
,kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương tính lại phức tạp.
Sau đây là những phương pháp tính toán phụ tải thường dùng nhất trong thiết kệ hệ thống cung cấp điện:
-Phương pháp theo hệ số yêu cầu
-Phương pháp tính theo công suất trung bình
Phương pháp tính toán phụ tải điện năng cho một đơn vị sản phẩm có thể được thực hiện theo hai cách: tính theo công suất tiêu hao điện năng và tính theo công suất phụ tải trên từng đơn vị diện tích sản xuất Tùy thuộc vào quy mô sản xuất và đặc điểm của công trình, việc lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp sẽ thay đổi theo giai đoạn thiết kế hoặc kỹ thuật thi công.
Tờn thiết bị Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Máy 7 Máy 8
- Vì số lượng thiết bị là n ! n1= 13, P = 133,8 (kW) và P1= 104,5 kW
-> Tra bảng ta có nhq* = 0,87
Vậy công suất tính toán của phân xưởng là:
Costb Pi Cos tb
2.3 Tính toán phụ tải của toàn nhàmáy
* Công suất chiếu sáng: lấy P0W/m 2 (dùng đèn sợi đốt)
*Công suất tính toán động lực:
*Công suất tính toán tương đương của phân xưởng:
Ptt5= Pđl5+ Pcs5= 46,8 + 26,25 73,05(kW)Ptt6= Pđl6+ Pcs6= 35,1 + 6,75 41,85( k W )
*Công suất tính toán phản kháng của phân xưởng:
Qtt2= Ptt2.tan 𝜑= 32,1.0,8 = 25,68 (kVAr) Qtt4 Ptt4.tan = 39.1,17 = 45,63 (kVAr) Qtt5 Ptt5.tan = 73,05.0,85 = 62,09 (kVAr) Qtt6 Ptt6.tan = 41,85.0,8 = 33,48 (kVAr)
*Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng:
Kđt = 0,8 đối vs nhà máy có số phân xưởng từ 5-10
SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦAMẠNGĐIỆN
3.1 Nhánh và dạngkín Đặc điểm của các sơ đồ là khác nhau
Sơ đồ hình tia có tổng chiều dài đường dây lớn, cho phép các phụ tải hoạt động độc lập Khi xảy ra sự cố trên một đường dây, chỉ phụ tải tại đó bị mất điện, trong khi các phụ tải khác vẫn hoạt động bình thường Việc sử dụng nhiều dây trong sơ đồ tia cũng giúp phân phối điện năng hiệu quả hơn.
Sơ đồ phân nhánh có tổng chiều dài đường dây ngắn hơn so với hình tia, với tiết diện đường dây trục chính thường lớn Tuy nhiên, các phụ tải trong hệ thống này phụ thuộc lẫn nhau, vì khi xảy ra sự cố ở đoạn đường dây phía trước, tất cả các phụ tải phía sau đều sẽ mất điện.
Sơ đồ dạng kín đảm bảo rằng tất cả các đường dây đều được kết nối với các phụ tải vận hành kín, giúp duy trì nguồn điện ngay cả khi có sự cố xảy ra ở bất kỳ đoạn đường dây nào Tuy nhiên, do sự cố tại đoạn đường dây gần nguồn, các đoạn khác sẽ phải chịu toàn bộ tải, dẫn đến việc yêu cầu tiết diện của đoạn đường dây đầu nguồn thường lớn hơn.
3.2 Các phương án đidây Đây là các sơ đồ có thể áp dụng Phương án1
Chọn 2 trong 5 phương án trên
Cách 1: sơ đồ hình tia
Cách 2: sơ đồ phân nhánh
Dựa vào khoảng cách trong nhà máy và yêu cầu cung cấp điện cho các phụ tải, phương án đi dây thứ nhất được lựa chọn Phương án này không chỉ đảm bảo tính kinh tế do các xưởng hoạt động độc lập mà còn giúp tránh tình trạng quá tải trên các đường dây.
LỰA CHỌN THIẾTBỊĐIỆN
Trong điều kiện vận hành các khí cụ, sứ cách điện và các bộ phận dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ:
Chế độ làm việc lâu dài: Các thiết bị sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức
Chế độ quá tải xảy ra khi dòng điện qua các thiết bị điện vượt mức bình thường Các thiết bị vẫn có thể hoạt động tin cậy nếu giá trị và thời gian của điện áp hoặc dòng điện tăng cao không vượt quá ngưỡng cho phép.
Chế độ ngắt mạch đảm bảo các thiết bị hoạt động tin cậy khi lựa chọn cần xem xét điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt Đối với máy cắt điện, cần chú ý thêm đến khả năng cắt của thiết bị để đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình sử dụng.
Việc lựa chọn vị trí trạm biến áp trong xí nghiệp cần phải thực hiện so sánh kinh tế - kỹ thuật Để tiến hành so sánh này, trước tiên phải xác định phương án cung cấp điện cho nội bộ xí nghiệp Chỉ khi các phương án đã được phê duyệt, chúng ta mới có thể thực hiện so sánh kinh tế - kỹ thuật nhằm xác định vị trí và số lượng trạm biến áp phù hợp trong xí nghiệp.
* Vị trí của trạm biến áp cần phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản:
- An toàn và liên tục cấpđiện.
- Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp đitới.
- Thao tác, vận hành, quản lý dễdàng.
- Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hànhnhỏ.
- Bảo đảm các điều kiện khác như cảnh quan môi trường, có khả năng điều chỉnh cải tạo thích hợp, đáp ứng được khi khẩncấp,
- Tổng tổn thất công suất trên các đường dây là nhỏnhất.
4.1.2 Chọn số lượng, dung lượngMBA:
Giả thiết rằng nhà máy có 73% phụ tải loại I và II, ta có thể lựa chọn phương án cấp điện bằng cách sử dụng trạm có 2 máy biến áp (MBA) hoạt động song song.
Công suất MBA được lựa chọn thỏa mãn điều kiện:
=>𝑆 đ𝑚 của 2 MBA cần chọn là 560 KVA
Tra bảngphụ lục 6.2.Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dấy do VN sản xuấtta chọn được:
Để đảm bảo không bị mất điện trong thời gian dài, việc sử dụng hệ thống ATS kết hợp với nguồn dự phòng là cần thiết Hệ thống ATS sẽ kiểm tra tín hiệu điện áp và tự động khởi động, đóng nguồn điện dự phòng khi nguồn điện chính gặp sự cố.
Giả sử nhà máy có 73% phụ tải loại I và II, trong trường hợp nguồn điện chính gặp sự cố, chúng ta vẫn cần duy trì cấp điện cho một lượng phụ tải nhất định với công suất cụ thể.
=>Chọn máy phát điện dự phòng là máy DENYO xuất xứ Nhật Bản
Model DCA-500SPK Động cơ Komatsu SA6D170-B
Vòng tua (vòng / phút) 1500 Đầu phát Denyo
Công suất liên tục (kVA) 450
Công suất dự phòng (kVA) 495 Điện áp (V) 380 Độ ồn cách 7m (dB) 68 (~Siêu thị)
Tiêu hao nhiên liệu 75% tải (L/h) 69.5
4.2 Chọn tiết diện dây dẫn
Căn cứ vào vị trí các phân xưởng và trạm biến áp trên mặt bằng ta sẽ có 2 phương án đidây:
Có hai phương án cấp điện cho các phân xưởng: Phương án 1 là cấp điện trực tiếp từ tủ phân phối (TPP) cho các phân xưởng gần TPP Phương án 2 là cấp điện cho các phân xưởng ở xa TPP thông qua các phân xưởng gần TPP hơn.
Trong đồ án này chúng em chọn phương án 1 để tính toánbởi:
+ Các phân xưởng được cấp điện trực tiếp nên khi 1 phân xưởng bị sự cố cũng không ảnh hưởng đến các phân xưởng khác.
+ Sơ đồ cung cấp điện đơn giản, dễ dàng cho việc thi công.
4.2.1Chọn cáp từ Tủ Phân Phối tới các phân xưởng:
Chọn cáp dưới đất cho hợp mỹ quan.
Chọn: K = 1 Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là25 0 C
K 2 =1 (Số sợi cáp là 1 chôn dưới đất) ( theo bảng 10 sách Lưới điện và hệ thống điện)
Ta chọn dây dẫn theo dòng chophép I cp :
Nhà máy xí nghiệp sử dụng mạng điện 10 KV/0,4KV
P d(kW) cosφ I lv (A) I cp (A) Dường kính (mm)
4.2.2.Chọn cáp từ MBA đến TPP:
Ta chọn khoảng cách từ máy biến áp đến tủ phân phối chính khoảng 5m.
Ta chọn cáp 3 pha 3 lõi gồm 3 sợi cáp, cáp ruột đồng cách điện PVC do LENS chế tạoloại 3G300 có tiết diện dây là F00 mm 2
- Máy cắt điện là thiết bị dùng trong mạng điện cao áp cao để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắnmạch.
- Máy cắt phụ tải là thiết bị đóng cắt đơn giản và rẻ tiền hơn máy cắt Nó gồm bộ phậnđóngcắtđiềukhiểnbằngtayvàcầuchì,trongđócầuchìđóngvaitròcắtdòng ngắn mạch.
Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:
STT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn vàk i ể m tra
1 Điện áp định mức (KW) U dmMCD U dmMCD U dmmang
2 Dòng điện định mức(A) I dmMCD I dmMCD I lvmax
3 Dòng điện ổn định lực điện động(kA)
4 Dòng điện ổn định nhiệt I odn I I T gt odn n
Chọn: U dmMCPT U dmmang 10KV U dmMCPT 15KV
+ Dòng điện ổn định lực điện động:
Giả sử chọn dây AC-120 nối từ máy cắt đến hệ thống :
+ Chọn dòng điện ổn định lực điện động I max = 3,5 (KA) b Chọn Attomat cho các phân xưởng:
Aptomat có nhiều ưu điểm vượt trội so với cầu chì, bao gồm khả năng làm việc an toàn, đáng tin cậy và khả năng tự động hóa cao Mặc dù giá thành của aptomat cao hơn, nhưng nó ngày càng được ưa chuộng trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ và lưới điện sinh hoạt.
- Aptomat được chế tạo với điện áp khác nhau: 400V; 500V; 600V Người ta cũng chế tạo aptomat 1 pha, 2 pha, 3 pha với số lượng các cực khácnhau.
- Cách chọn Aptomat cho tải nhưsau:
Thứ tự Đại lượng chọn và kiểm tra
Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức (KV) U dmA U dmA U dmmang
Vì không biết rõ số lượng máy trong một phân xưởng nên ta coi
I dm = 100 (A) và có U dmatm =0,6kV> U dm =0,4(kV) Chọn Aptomat có I dm = 100 (A)
+ Đối với phân xưởng 2: P tt = 53,7 Kw
I dm = 110(A) và có U dmatm =0,6kV> U dm =0,4(kV) Chọn Aptomat có I dm = 110 (A)
+ Đối với phân xưởng 3: P tt = 73,08kW
Chọnaptomatloạicó I dm =200Avàcó U dmatm =0,6kv> U dm =0,4kv
+ Đối với phân xưởng 4: P tt = 54 KW
= √3.𝑈.𝑐𝑜𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑃1 𝑡𝑡 4 𝑠 =√3.0,4.0,65 54 9,9A Chọnaptomatcó I dm =150Avàcó U dmatm =0,6kv> U dm =0,4kv
= √3.𝑈.𝑐𝑜𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑃1 𝑡𝑡 5 𝑠 =√3.0,4.0,76 73,05 8,7A Chọnaptomatloại I dm =150Avàcó U dmatm =0,6kv> U dm =0,4kv
+ Đối với phân xưởng 6: P tt 41,85Kw
= √3.𝑈.𝑐𝑜𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑃1 𝑡𝑡 6 𝑠 = √3.0,4.0,78 41,85 w,4A Chọnaptomatloại I dm =100Avàcó U dmatm =0,6kv> U dm 0,4kv
Chọn loại Aptomat ACB Metasol 3 pha loại AS-20E3-20H có I dm 850A. c Chọn thanh cái cho máy biếnáp:
- Thanhdẫncóthểbằngđồng,nhômhaysắttùytheocườngđộcũngnhưmôitrường làm việc sao cho thíchhợp.
- Các điều kiện phát nóng và ổn địnhđộng:
Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả
Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép 𝑘 1 𝑘 2 𝐼 𝑐𝑝 ≥𝐼 𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 Khả năng ổn định động (kg/m 2 ) 𝜑 𝑐𝑝 ≥𝜑 𝑡𝑡 Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) 𝐹≥𝜑.𝐼 𝑁 √𝑡 𝑞𝑑
- Giả sử mật độ dòng điện là j = 1,8 (A/mm 2 )
Dòng điện lớn nhất qua thanh cái là dòng định mức của MBA:
Tiết diện thanh cái tính theo công thức:
Tra bảng phụ lục 7 sách cung cấp điện ta chọn thanh cái bằng đồng kích thước 120x10mm 2 có khối lượng 10, 65 kg/m 2 mỗi pha 1 thanh.
Trị số dòng điện xung kích: Ixk=√2.1,8 IN= 39 (KA) Đặt 3 thanh cái cách nhau a cm, mỗi thanh đặt trên 3 sứ cách nhau l = 70 cm.
Mô men chống uốn của thanh đồng M120x10mm 2 đặt đứng:
- Kiểm tra thanh cái ghi trong bảngsau:
Các đại lượng chọn và kiểm tra Kết quả
Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép 𝑘 1 𝑘 2 𝐼 𝑐𝑝 ≥𝐼 𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥
↔ 1.1.2650 ≥ 1837 Khả năng ổn định động (kg/m 2 ) 𝜎 𝑐𝑝 = 1400 ≥𝜑 𝑡𝑡 E5
Khả năng ổn định nhiệt (mm 2 ) 𝐹 = 120.10 = 1200
Vậy dùng thanh đồng M120x10 (mm 2 ) là thỏa mãn.
KIỂM TRA CHẾ ĐỘMẠNG ĐIỆN
5.1 Kiểm tra điều kiện sụt áp ∆𝑼 ở điều kiện làm việc bình thường
Để tính toán sụt áp, chúng ta chỉ cần tập trung vào phân xưởng có khoảng cách xa nhất và công suất lớn nhất, tức là phân xưởng 5, nơi có ∆U cao nhất Các phân xưởng còn lại sẽ được tính toán theo cách tương tự.
𝑈 đ𝑚 Với P tt6 P dm Q tt Q dm
U dm 0, 4KV trong bảng tính chọn tiết diện :𝑟 0 = 0,13,𝑥 0 = 0,25- dây AC-240)
-Dotachọncáchphânphốiđiệntheophươngán1nêntacótổngtổnthấtcôngsuất tác dụng baogồm:
+ Tổn thất công suất trên các đoạn đường dây
+ Tổn thất công suất trên MBA
TÍNH TOÁNNỐI ĐẤT
6.1 Tác dụng của việc nối đất và an toàn khi nốiđất
Nối đất có ba chức năng chính: nối đất làm việc, nối đất chống sét và nối đất an toàn Hệ thống nối đất bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất, trong đó dây nối đất được sử dụng để kết nối các bộ phận cần nối đất với các điện cực.
Trong nối đất bảo vệ thì điện áp trên vỏ thiết bị so với đất
Trong đó : I d - dòng điện ngắn mạch 1 pha nối đất
R d - điện trở nối đất Khi người chạm vào vỏ thiết bị có điện áp dòng điện chạy qua người xác định :
Vì điện trở của người được coi như mắc song song với điện trở nối đất
Khi thực hiện nối đất sao cho : R R n g thì I d I ng có thể coi I d I' d
Việc thực hiện nối đất đúng cách với điện trở nối đất đủ nhỏ sẽ đảm bảo rằng dòng điện chạy qua cơ thể người ở mức an toàn, không gây nguy hiểm đến tính mạng.
Khi có trang bị nối đất dòng điện ngắn mạch theo dây dẫn nối xuống đất các điện cực và chạy tản vào đất.
Mặtđấttạivịtríđặtđiệncựccóđiệnthếlớnnhất,càngxađiệncựcđiệnthếcàng giảm dần và bằng không ở nơi cách xa điện cực khoảng 15 dến20m.
Nếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây nối đất thì điện trở nối đất được tính :
Khi một bộ phận cơ thể, chẳng hạn như tay, tiếp xúc với thiết bị, điện áp tiếp xúc U tx được xác định tại vị trí chạm vào cơ thể người, cụ thể là chân người.
- điện thế trên mặt đất tại chân người đứng Điện áp bước được xác định :
Điện áp tiếp xúc và điện áp bước cần phải nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo an toàn Để đạt được điều này, việc bố trí nối đất được thực hiện nhằm tạo ra sự cân bằng điện thế và giúp tản nhanh dòng điện vào đất.
6.1.2 Cách thực hiện nối đất.
Nối đất có 2 loại : Nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo
Nối đất tự nhiên là quá trình sử dụng ống dẫn nước hoặc các ống kim loại khác được chôn trong đất, ngoại trừ các ống chứa nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy Điều này áp dụng cho các kết cấu của công trình nhà xưởng nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc dẫn điện.
Nối đất nhân tạo thường sử dụng các vật liệu như cọc thép, ống thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hoặc thép góc, với chiều dài từ 2 đến 3 mét Những vật liệu này được chôn sâu xuống đất, đảm bảo đầu trên cách mặt đất khoảng 0,5 đến 0,7 mét.
Mạng tính gần đúng Đốivớiđườngốngdẫnnướcbằngkimloại,điệntrởkhuếchtándượctínhgầnđ ú n g n h ư b ả n g s a u :
.cm ( điện trở suất của đất 3.10 4 .cm ) Độ dài ống chôn sâu dưới đất
(m) Đường kính ống dây(inch)
Như vậy chúng ta đã biết điện trở nối đất cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn 100kVA la
Bảng 2:Điện trở khuếch tán của các điện trở bằng kim loại chôn sau dưới đất 70
.cm ( điện trở suất 3.10 4 .cm ) Độ dài phần cáp chôn sâu dưới đất (m)
Các điện trở khuếch tán trong bảng 1 và 2 khi tính toán phải nhân với hệ số k. tn tn tn tn t n ngan g c t n t n n
Trong một rãnh chôn cáp, điện trở khuếch tán của tất cả các vỏ cáp cần xem xét ảnh hưởng của màng che, và được xác định theo công thức cụ thể.
R1c- điện trở khuếch tán của 1 cáp n - số cáp chôn trong cùng 1rãnh Điện trở nối đất tự nhiên được xác định theo công thức :
R tn tn tn tn tn
R 1 R 2 R 3 R n Trong đó : R 1 , 2 , …, n là điện trở khuếch tán của các vỏ cấph o ặ c ống nước đặt riêng lẻ.
6.2.2 Tính toán nối đất nhântạo thì điện trở nối đất nhân tạo được tính theo công thức :
R – điện trở nối đất cho phép lớn nhất của trang bị nốiđ ấ t
- điện trở nối đất tựnhiên Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc chôn thẳng đứng và nằm ngang được xác định theo công thức :
R : điện trở khuếch tán của hệ thống thanh chôn nằmngang
R d : điện trở khuếch tán của hệ thống thanh chôn thẳng đứng.
Thì điện trở khuếch tán được tính theo công thức sau :
Điện trở suất của đất (Ω.cm) được xác định dựa trên chiều dài cọc (cm), đường kính ngoài của cọc (cm) và độ chôn sâu từ mặt đất đến điểm giữa của cọc (cm) Đối với thép góc, đường kính đẳng trị được tính theo công thức cụ thể.
R1tT = l K max lg dt(Ω), trong đó b là bề rộng của thanh thép dẹt (cm), d là đường kính của thanh thép tròn (cm), và t là độ chon sâu tính từ mặt đất tới giữa tiết diện ngang của thanh (cm).
- điện trở khuếch tán của 1 thanh théptròn
Điện trở khuếch tán của thanh thép dẹt là yếu tố quan trọng khi xác định nối đất cho toàn bộ mạch vòng Cần xem xét ảnh hưởng của các màng che giữa các cọc của thanh để đảm bảo hiệu suất và độ an toàn của hệ thống.
Trong trường hợp này, hệ số sử dụng của cọc đứng được xác định là ngang Điện trở khuếch tán của n cọc, khi xem xét ảnh hưởng của màng che, được tính theo công thức cụ thể.
: điện trở của 1 cọc hay 1 điện cực thẳng đứng
Hệ số sử dụng của các điện cực thẳng đứng ảnh hưởng đến điện trở khuếch tán của các thanh nằm ngang nối giữa các điện cực Cần xem xét tác động của màng che trong quá trình này để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong các ứng dụng liên quan.
: điện trở khuếch tán của thanh nối chưa xét tới ảnh hưởng của màng che : hệ số sử dụng của thanh nằm ngang
Với d và ngang t tra trong giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng trong công nghiệp
6.3 Áp dụng tính toán thực tế với bài của chúng em:
- Ta có bảng điện trở suất của đất như sau :
Loại đất (.cm.10 4 ) Trị số gần đúng
Than bùn 0,2 0,20 Đất sét 0,08-0,7 0,40 Đất vườn 0,4 0,40
Nước song , ao, hồ 0,1-0,8 0,50 Đất sét thành từng vỉa lớn 0,7 0,70 Đất pha sét 0,4-1,5 1,00 Đất pha sét khoang 50% sét 1,0 1,00 Đất đen 0,096-5,3 2,00 Đất pha cát 1,5-4 3,00
Cát 4,0-10 7,00 Đất vôi , đá vôi, các hạt lấn đá vụn, sỏi 10-20 10-20 Đá , đá vụn 20-40 20-40
- Như đã biết điện trở nối tiếp cho phép đối với trạm biến áp có công suất lớn hơn
Để tiết kiệm chi phí, chúng tôi sử dụng hệ thống móng nhà xưởng và ống nước làm nối đất tự nhiên với điện trở nối đất đo được là R tn = 27,6Ω Điện trở suất của đất là ρ = 3.10^4Ω.cm (đất pha cát) Trong điều kiện độ ẩm trung bình, hệ số điều chỉnh của cọc nối đất sẽ được tính toán để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện.
K coc =2,0 và đối với thanh nối
K =3, tra bảng sau với loại nối đất an toàn làmviệc
Loại nối đất Hình thức nối đất Độ sâu đặt bộ phận nối đất (m)
Hệ số thay đổi điện trở suất K
Chống sét Than đặt nằm ngang ( nối đất bề mặt)
0,5 1,4-1,8 Trị số nhỏ ứng với loại đất khô, lớn ứng với loại đất ẩm.
An toàn làm việc Điện cực chon nằm ngang
0,8 1,6-3 Điện cực chon thẳng đứng
- Trước hết ta xác định điện trở nối đất nhân tạo:
Chọn cọc nối đất bằng thép tròn dài l=2,5 mét , đường kính d = 5,6cm , đóng cọc sâu cách mặt đất h=0,8 mét,
Chiều sâu trung bình của cọc h tb h l
205(cm) 2 Điện trở tiếp xúc của cọc này có giá trị :
Sơ bộ chọn số lượng cọc : n R coc
Số cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo chu vi ( giả sử trạm biến áp có kích thước là a=7m, b=8m )
Khoảng cách trung bình giữa các cọc là : l L
Tra bảng ứng với tỉ lệ l a 0,75 0,3 và số lượng cọc là 40 cọc l 2,5
Ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc nối đất ( theo phương pháp nội suy tuyến tính tra bảng ứng với chu vi là 30 ) : l a /l n coc n ngang
Chọn thanh nối đất bằng thép có kích thước b.c.8 cm Điện trở tiếp xúc của thanh nối ngang :
48,9() Điện trở thực tế của thanh nối ngang có xét đến hệ số lợi dụng ngang là :
247() Điện trở cần thiết của hệ thống nối đất có tính đến điện trở của thanh nối :
Số lượng cọc chính thức là : n ct R coc
TÍNH TOÁN DUNGLƯỢNGBÙ
Yêu cầu:Tính toán dung lượng bù để hệ số công suất nâng lên giá trị cosφ1=0,73 lên cosφ2= 0,95
- Hệ số cos φ trước khi bù là cosφ1= 0,73 dự định nâng lên cosφ2=0,95
- Dung lượng công suất phản kháng cần bù toàn nhà máy
P∑là tổng P tác dụng trong nhà máy tgφ1: trước khi bù và tgφ: sau khi bù cos10,73tg10,936 cos20,95tg20,329
Vậy chọn thiết bị bù là tụ bù
Tính toán bù công suất cho phân xưởng
Tương tự phân xưởng khác ta có
Phân xưởng cos 1 cos 2 P Kw Q b KVAr tg 1 Loại tụ bù
DỰ KIẾN CÔNGTRÌNH ĐIỆN
Loại thiết bị Số lượng
Hãng sản xuất Giá thành
Máy biến áp 2 Cty TBĐ Đông Anh 2x 230.000.000
Máy phát điện 1 DENYO DCA_1100SPM xuất xứ từ Nhật Bản
Máy cắt 1 AS-40E3-40H hãng ABC
Attomat tổng 1 ACB Metasol 3 pha loại AS-
Attomat PX 1 1 Aptomat loại 3 pha ABN 803
Attomat PX 2 1 Aptomat loại 3 pha ABN 803
Attomat PX 3 1 Aptomat loại 3 pha ABN 203
Attomat PX 4 1 Aptomat loại 3 pha ABN 403
Attomat PX 5 1 Aptomat loại 3 pha ABN 400
Attomat PX 6 1 Aptomat loại 3 pha ABN 403
Cáp, dây dẫn, thanh cái, cọc nối đất…
……… Dây, cáp điện Trần Phú 103.000.000
Tổng dự toán công trình 1.672.070.000
