Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng (Bản đẹp)

hiếu sáng
1.Các yêu cầu
 -Điện áp cung cấp cho nguồn chiếu sáng phải đảm bảo sụt áp tính từ đầu ra của nguồn tới phụ tải xa nhất ko được vượt quá 3%
-Độ tin cậy cung cấp điện : là mức độ cho phép mất điện 
-Nguồn chiếu sáng trừ các cơ sở mà có các phần tử động lực ko đáng kể còn nói chung về nguyên tắc thì các phụ tải chiếu sáng có yêu cầu cấp điện cao hơn -> thường thiết kế theo nguyên tắc độc lập với hệ động lực bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu (trong nhà máy thường lấy ra trực tiếp từ thanh cái tổng)
-Kinh tế :
+ Chọn nguồn sáng có hiệu năng phát quang cao như đèn ống huỳnh quang , đèn phóng điện .
+ Điều tiết nguồn sáng phù hợp theo giờ có thể cắt bớt các phụ tải chiếu sáng trong giờ thấp điểm ->tiết kiệm nhưng phải chấp nhận phân bố ánh sáng ko đều .
+ Dùng các bộ đèn có nhiều bóng rồi tắt bớt bóng trong bộ đèn 
+ Điều chỉnh điện áp để điều chỉnh quang thông tuy nhiên cần phải cân nhắc đến điều kiện làm việc và khối động của đèn .
2.Các dạng phụ tải thường gặp trong chiếu sáng 
-Gồm các loại chính 
*Các phụ tải tập trung VD: các phân xưởng , cột đèn , bóng đá Coi I đầu và cuói đường bằng nhau
*Các phụ tải phân bố dải đều VD: đèn đường  I trong các đoạn khác nhau do đó sơ đồ thay thế tương đương là 1 phụ tải tập trung có công suất là tổng công suất của các bóng đèn và nằm tại giữa đường dây
*Phụ tải rải đều trong sơ đồ phân nhánh 
-Với mỗi kiểu phân bố phụ tải cần có cách lựa chọn tiết diện dây phù hợp.
§2 : Thiết kế trạm điện chiếu sáng
1.Các dạng mạch cao áp
-Các mức điện áp gồm các mức 35,20,15,10,6 kv
*Hình tia
-Mọi phụ tải đều trực tiếp nhận nguồn từ 1 điểm. Ưu điểm là kết cấu lưới rõ rang vận hành mạch lạc thiết bị bảo vệ tương đối đơn giản và dễ tin cậy nhưng giá thành đắt.
*Dạng liên thông
-Ưu điểm : tiết kiệm , rẻ tiền.
-Nhược điểm : khi vận hành tính độc lập tương đối của các phụ tải thấp hơn .
*Đường dây kép
-Dùng cho phụ tải có yêu cầu cao về độ tin cậy
*Sơ đồ mạch vòng 
-Đặc biệt tiện dùng và phỏ biến ở các đô thị các cơ sở công nghiệp. Có 2 cách vận hành :
+Mạch vòng kín nhưng nhánh hở , ở giữa vòng có máy cắt M , khi có sự cố thì M đóng ->tính cơ động cao , rẻ .
+Vận hành kín : đắt tiền ,vận hành và bảo vệ phải sử dụng các thiết bị bảo vệ cao cấp.
2.Trạm phân phối điện 
-Gồm có một số kiểu kết cấu như sau:
*Trạm hở là các trạm đặt ngoài trời có tường bao thường được ứng dụng tại các nhà máy , xí nghiệp hay khu vực nông thôn nơi có mặt bằng rộng
-Ưu điểm : kinh phí rẻ
*Trạm kín : đặt trong nhà , thường sử dụng trong các phân xưởng công nghiệp, trong các khu dân cư đô thị nơi có mặt bằng tương đối rộng
*Trạm treo :MBA được đặt trên cột 
-Ưu điểm : kinh tế , rẻ tiền , tiết kiệm diện tích
-Nhược điểm : phá vỡ cảnh quan 
->chủ yếu dùng cho nông thôn,vùng sâu vùng xa do đó bị cấm sử dụng trong thành phố .
*Trạm hợp bộ (Kiog)
-Toàn bộ tủ cao, hạ áp và MBA thường được đặt trong 1 vỏ thường làm bằng kim loại và composit 
-Ưu điểm :kết cấu gọn đẹp , tính cơ động cao
-Nhược điểm :giá thành đắt .
3.Sơ đồ nguyên lý trạm điện
-Tủ cao áp thường có các phương án 
*Dùng DCL + CC
-Ưu điểm dùng cho các trạm đơn giản , rẻ , công suất nhỏ độ tin cậy thấp 
-DCchỉ đóng vai trò cách ly và dùng để cắt MBA khỏi nguồn khi ko tải 
-CC bảo vệ ngắn mạch
*Dùng NCFT + CC 
-Có thể cắt được MBA ngay cả khi mang tải ,tuy nhiên vẫn cần dùng cầu chì để bảo vệ ngắn mạch
-Đắt tiền
-Máy cắt đóng cắt phụ tải :tải chỗ ,từ xa ,và đóng cắt có điều khiển .
-Bảo vệ :ngắn mạch ->có năng lực cắt ,cắt được dòng ngắn mạch lớn ,bảo vệ quá áp
-Trong hệ thống chiếu sáng dùng các MBA rất nhỏ nên thường dùng DCL
-Trong các nhà máy nguồn chiếu sáng cần được lấy độc lập nhất với nguồn động lực vì vậy thường được lấy ngay sau thanh cái của trạm hạ áp .Các nguồn công suất chuyên dụng như đường giao thông thường dùng các trạm có công suất nhỏ và thường dùng trạm treo tại các thị trấn thị tứ .Trong đô thị thường sử dụng nhất là trạm Kiog
*****
§3: Lựa chọn các TBĐ , KCĐ cho lưới hạ áp
1.Điều kiện chung để lựa chọn
a.Theo điện áp định mức
-Là lượng dây với thiết bị 3 pha là các thông số cho trước trong lí lịch thiết bị . Đó là điện áp theo quy định cho phép thiết bị làm việc lâu dài mà ko gây hư hỏng (1.05 -> 1.1)Uđm
-Điều kiện để lựa chọn Uđmtb ≥ Uđm lưới .Với các thiết bị khác thì sai lệch điện áp phải được nhân với các hệ số như sau :
+Cáp điện lực ,kháng điện ,biến dòng ,biến áp , cầu chì k=1.1
+Trường hợp khác sứ cách điện , DCL , máy cắt phải nhân 1.1
+Các thiết bị chống sét thì k=1.25
CT : Iđmtb ≥ Icưỡng bức 
Trong đó Icưỡng bức là dòng điện lớn nhất mà thiết bị phải mang trong hoàn cảnh bị sự cố mà vẫn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải 
-Sau khi chọn theo 2 điều kiện Uđm, Iđm thì thiết bị đảm bảo làm việc lâu dài trong tình trạng xác lập .Tuy nhiên mọi thiết bị lựa chọn vẫn có thể hư hỏng khi có sự cố
*Các sự cố xảy ra trong lưới điện 
-Sự cố điện áp(quá áp)
+quá áp khí quyển do sét đánh_đánh trực tiếp (cột thu lôi)
 _sét cảm ứng 
+quá điện áp nội bộ xảy ra khi đóng cắt bất thường ,tải cảm, dung ->bảo vệ bằng các thiết bị bảo vệ chống sét.
-Sự cố dòng : lớn ,bé của I
+Sự cố quá tải I = 1.2 -> 1.4 Iđm ->ảnh hưởng đến tuổi thọ máy -> dùng Rn, Rđt, Rsố
+Sự cố ngắn mạch gây ra dòng điện và năng lượng rất lớn có thể làm hư hỏng nhanh chóng thiết bị .Do đó cần được khắc phục tức thì :Rtừ(RM), Rđtử, Rsố Vì vậy sau khi lựa chọn muốn thiết bị làm việc tốt cần phải kiểm tra sự cố cho nó đặc biệt là sự cố ngắn mạch 3 pha .Kiểm tra ngắn mạch 3 pha theo 2 điều kiện: 
_Điều kiện ổn định động thiết bị : khả năng ổn định của thiết bị do tương tác về lực điện từ giữa các bộ phận mang dòng ngắn mạch đi qua thiết bị 
Xôđđ đmTB ≥ Ixb
IôđđTBđm (kA) có trong lí lịch thiết bị 
Ixb = .1,8.In ; In:giá trị xác lập ngắn mạch
_Điều kiện ổn định nhiệt : kiểm tra ổn định của thiết bị khi bị huỷ hoại do nhiệt phát sinh do dòng ngắn mạch lớn .Thường có quá trình và diến ra chậm hơn so với ổn định động 
ĐK kiểm tra Bnđm tb ≥ Bn sựcố ; B: xung lượng nhiệt 
I²ôđn tb .Tôđn ≥ I²n.Tc = Bn
Iôđn tb ≥ In. trong đó Iôđntb, Tôđntb có trong lí lịch tbị
-Nếu là cáp hay dây dẫn kiểm tra theo 2 cách 
+Căn cứ vào nhiệt độ cuối cùng khi ngắn mạch ko được vượt quá nhiệt độ cho phép Ө2n ≤ Өcp ; Ө2n nhiệt độ cuối 
+Căn cứ vào tiết diện nhỏ nhất có ổn định nhiệt của dây dẫn 
Smin= < Schọn ; C tra theo bảng 
 Loại dây Ө° 1n Ө°2n C
 Td đồng 70 300 171
 Td nhôm 70 200 87
 Cáp 10kv đồng 65 250 159
 Cáp 10kv lõi nhôm 65 100 90
*Các thiết bị khác kiểm tra theo tất cả các điều kiện trên
2.Phương pháp chọn và kiểm tra các thiết bị điện
*Chọn máy cắt điện
-Chọn Uđm ≥ Ul
 Iđm ≥ Icbức
-Kiểm tra _năng lực cắt TB Icắt ≥ In
 _ổn định động TB Iôđđ ≥ Ixb
 _ổn định nhiệt TB Iôđn ≥ In.
*MCFT : Chọn lựa như trên
*DCL :chọn như trên 
*Cầu chì 
-Chọn theo Uđm, Iđm sau đó kiểm tra theo điều kiện công suất cắt định mức và dòng điện ngắn mạch định mức
*Thanh dẫn 
-Chọn dòng điện phát nóng lâu dài k1.k2.Icp ≥ I 
+k1= 1 nếu thanh dẫn thẳng đứng ; k1=2 nếu thanh dẫn nằm ngang
+k2 :hệ số hiệu chỉnh theo môi trường -> kiểm tra ôđđ, ôđn
_ôđđ : бbtbđm ≥бtt nhôm бb = 700 kg/m² 
 đồng бb = 140 kg/m²
_ôđn : F ≥ a.In. trong đó Tc: thời gian cắt của thiết bị
 a : bán kính giữa các pha (cm)
*Bu , Bi chọn theo Uđm,Iđm , chọn theo phụ tải mà chúng phải mang , điều kiện ổn định động , ổn định nhiệt..
*****
§4: Chọn tiết diện dây dẫn trong mạch chiếu sáng
1.Nguyên tắc chung : đồng thời đảm bảo
-ĐK ổn định nhiệt , phát nóng cho phép Schọn ≥Scho phép(tra theo Itt)
-ĐK tổn thất Ucp :∆U ≤ ∆Ucp =3% .Uđm = 6,6V
Có thể lấy 1 điều kiện để làm việc rồi kiểm tra điều kiện còn lại, thường lấy theo điều kiện 2 trước
-Nếu đường dây có tổng trở Zd= Rd + jXd =Zd ∟φd thì 
∆U= R.I.cosφd. I.sinφd
Trong thực tế các mạch chiếu sáng thường được bùQ để nâng cao cosφ≈0.85
∆U=R.I = I.ρ.l/s ρCu = 22 (Ω.km/mm² )
 ρAl = 35 (Ω.km/mm² )
2.Phụ tải rải đều trên 1 trục (đèn đường)
*Chọn 1 tiết diện
I = 
∆U = ≤ ∆Ucp = 6.6V => S ≥ 
*Chọn 2 cấp dây S1,S2
-Chọn trước các tiết diện S1, S2 căn cứ vào S để chọn S1 và theo các cấp dây tiêu chuẩn 
1.5-2.5-4-6-9-10-16-25-35-50-70-90-120.
S2 có thể chọn nhỏ đi 1, 2 cấp 
-Có dòng đầu các đoạn đường dây:
Bài tập :l =30, n=20, U=380/220; cosφ =0.85; Pđm= (100+20), Cu
3.Bài toán hình cây
a.Lí thuyết 
*Thực hiện theo 4 bước 
-Tính dòng điện Ii tại các đầu đường dây (cẩn thận)
-Chọn trục cơ sở (TCS) :
+Định nghĩa :TCS là trục có ∆U lớn nhất kể từ đầu nguồn 
Trục có ∆Umax trùng với M phụ tải max
M= i:chỉ số các đoạn thuộc trục
+ Chọn tiét diện Si cho trục cơ sở 
Tính hệ số A= . _ i :trục cơ sở 
 Chọn tính Sitt = A.
 Từ Sitt chọn theo tiêu chuẩn Si ≥ Stt
+ Kiểm tra ∆U cho trục cơ sở có ∆U= 
VD:TCS 0_1_3_5 thì ∆U =∆U1 + ∆U3 + ∆U5
Nếu ∆U ≤ ∆Ucp = 0.6 V =>đạt 
- Chọn tiết diện cho các đoạn còn lại 
Có ∆Ui ≤ ∆Ucp- các đoạn trên 
VD :∆U4= 6.6- ∆U1 - ∆U2 - ∆U3
+ Chọn S4 ≥
Chú ý:Nếu Si ≤ 1.5mm² thì theo tiêu chuẩn đều phải chọn Si=1.5mm² =Smin 
VD : U= 220 V ; cosφ =0.85 ;Cu
-> Giải 
-Tính Ii : 
I2 =n2 . =A.n2.Pđ =7.140.1,787 = 1,75 (A)
A= ==1.787
I4= A.n4.P4đ= A.6.140= 1,5 (A)
I5= A.n5.P5đ= A.5.275= 2,46 (A)
I3= A.n4.P4đ + I4+ I5 =11,56 (A)
I1= A.8.275 + I2 + I3 =17,24 (A)
-Chọn trục cơ sở 0-1-3-5
+tính 
A=) =6.28
+Tính các Sic ho trục cơ sở
 S1= 6,28. = 26,07 (mm²)
 S3= 6,28. = 21,35 (mm²)
 S5=6,28. =9,85 (mm²)
+Chọn S1=25 (mm²) hoặc S1=35 (mm²)
 S3=25 (mm²) S3=16 (mm²)
 S5=10 (mm²) S5=10 (mm²)
-Kiểm tra ∆U cho trục cơ sở 
∆U=∆U1 + ∆U3 + ∆U5
∆U=
∆U=
=>∆Ui = 
=> ∆U1=
 ∆U3= 1,71V ; ∆U5=0,14V
=> ∆U= 2,69+ 1,71 + 0,14 =4,54 (V) < 6,6V
+Chọn tiết diện các đoạn còn lại :
_Chọn S2: ∆U2cp ≤ 6,6 - ∆U1= 6,6-2,69 = 3,91 (V)
 ∆U2= => S2 ≥ 0,84 mm² ->chọn S2= 1,5 mm²
_Chọn S4 : ∆U1cp ≤ 6,6 - ∆U1 - ∆U3 = 6,6 - 2,69 – 1,71 = 2,2 (V)
 =>S4 ≥ 1,125 -> chọn S4= 1,5 mm²
=> Kiểm tra mọi tiết diện theo điều ki ện phát nóng cho phép
Lý lịch : Với dây đồng 25 mm² : Icp= 140A ≥ 17,24 A
******