THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG SÂN VẬN ĐỘNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

MỤC LỤC
Bản vẽ A3 đính kèm :
+ Bản vẽ nguyên lý
+ Bản vẽ mặt bằng
+ Bản vẽ đi dây

1


LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là một dạng năng lượng có tầm quan trọng rất lớn trong bất kỳ lĩnh
vực nào trong nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội. Việc cung cấp điện hợp lý
và đạt hiệu quả cao là vô cùng cần thiết. Nó đòi hỏi người kỹ sư tính toán và
nghiên cứu sao cho đạt hiệu quả cao, hợp lý, tin cậy và đảm bảo chất lượng cả về
kinh tế và kỹ thuật.
Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hòa các yêu cầu
về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc
và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa
phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai.
Với đề tài ‘’Thiết kế cung cấp Sân vận động Đại Học Hàng Hải’’, chúng em đã
cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất. Trong thời gian thực
hiện đề tài, cùng với sự cố gắng, đồng thời dưới sự hướng dẫn rất tận tình của thầy
giáo Đặng Hồng Hải- người trực tiếp giảng dạy môn “Hệ thống cung cấp điện” và
hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này.
Do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của chúng em không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Do vậy chúng em kính mong nhận được sự góp ý và bảo ban của
thầy cùng với sự giúp đỡ của các bạn để chúng em có thể hoàn thiện đề tài của
mình và hoàn thành tốt việc học tập trong nhà trường cũng như công việc sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn
Hải phòng, ngày tháng

năm 2018

Nhóm sinh viên
Đỗ Văn Cường
Trần Thanh Bình
Lê Văn Đức
Hoàng Thanh Hải

2


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CUNG CẤP ĐIỆN
1.1: Khái quát chung
Ánh sáng là vấn đề đặc biệt quan trọng trong đời sống. Ngoài việc chiếu sáng
bằng ánh sáng tự nhiên thì ánh sáng nhân tạo đóng vai trò chủ chốt. Lịch sử của
chiếu sáng nhân tạo được chia ra làm hai giai đoạn: Giai đoạn trước khi có đèn
điện và giai đoạn sau khi có đèn điện. Giai đoạn trước khi có đèn điện thì loài
người chiếu sáng ban đêm bằng bếp lửa, nén, đèn dầu hỏa.. vv. Những nguồn sáng
này có ánh sáng yếu, hiệu suất thấp. Từ khi nghành điện ra đời và đến nữa thế kỷ
XIX những ngọn đèn điện đầu tiên được sáng chế, nhưng hơn một trăm năm gần
đây đèn điện mới được phát triển không ngừng với những tiến bộ vượt bậc, mở ra
một kỷ nguyên văn minh mới cho loài người. Lúc đầu con người chưa quan tâm
lắm đến chiếu sáng cũng như tính mỹ thuật và thẫm mỹ. Khi đời sống được nâng
cao thì nhu cầu của họ càng cao, nhất là khi sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại
hoá phát triễn mạnh như ngày nay, các đô thị, khu công nghiệp, xa lộ, công trình
thể thao càng phát triễn nhanh chóng . Việc chiếu sáng các công trình phải được
thiết kế theo đúng các tiêu chuẩn, đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật đem lại thẫm
mỹ cho công trình kể cả nội và ngoài thất, chiếu sáng tạo nên vẻ đẹp ban đêm cho
thành phố.
Việc thiết kế chiếu sáng cho các công trình thể thao ngoài trời nói chung và

sân vận động nói riêng đòi hỏi người kỹ sư thiết kế chiếu sáng phải đặc biệt quan
tâm đến các yếu tố về kỹ thuật và thẫm mỹ của công trình.
Yêu cầu thiết kế chiếu sáng “Sân vận động Đại Học Hàng Hải” :
Việc thiết kế chiếu sáng cho công trình thể dục thể thao nói chung và chiếu sáng
cho sn vận động nói riêng phải đảm bảo phục vụ cho luyện tập và thi đấu
- Tuân thủ các yêu cầu về kĩ thuật và các tiêu chuẩn của nhà chế tạo
- Hệ thống chiếu sáng phải bố trí phù hợp với từng sân bãi, không gây lãng phí
vận hành đơn giản
- Dùng các thiết bị chiếu sáng hiện đại,đáp ứng các yêu cầu về quang thông,tiết
kiệm điện năng.
- Đảm bảo được các mức chiếu sáng theo quy định của sân bãi

3


Cc tế
bào

Thần kinh
thị giác

Võng mạc
- Hệ thống chiếu sáng phải có tính thẫm mỹ đem lại cảnh quang cho khu vực
chiếu sáng.
1.1.1: Các đại lượng đo ánh sáng

a. Sóng điện từ
Sóng điện từ lan truyền trong không gian vừa có tính chất sóng vừa có tính chat
hạt, cũng giống như mọi sóng khác, sóng điện từ tuân theo các định luật vật lý.
b. Ánh sáng

Ánh sáng là bức xạ điện từ mà mắt người có thể cảm nhận được một cách trực
tiếp.
Ánh sáng có bước sóng λ = 380 – 780 nm.
Các ánh sáng có bước sóng vào khoảng λ = 555 nm được hiển thị tốt nhất trên
võng mạc của mắt người tại đây có hai loại tế bào :
- Tế bào hình nón có khoảng bảy triệu tế bào, nằm giữa võng mạc cho ta phân
biệt màu sắc của ánh sáng.
- Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần còn lại của
võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng đen, trắng.
- Bước sóng mà mắt người có thể nhận được có bước sóng
λ = 380 – 780 nm.

Hình 1.1: Bước sóng mà người có thể nhận được

4


- Đối với người thiết kế chiếu sáng cần quan tâm đến đường cong hiệu quả
ánh sáng : V(λ).

Hình 1.2: Đường cong hiệu quả chiếu sáng
V(λ) - Thị giác ban ngày
V’ (λ)- Thị giác ban đêm.

S

1.1.2: Các đại lượng đo ánh sáng và đơn vị đo
a. Gốc khối Ω
Đơn vị Steradian (Sr).
Góc khối được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích và bình phương của bán kính.

Nó là một góc trong
K2Skhông gian.
Ta giả thiết rằng một nguồn điểm đặt ở tâm O của một hình cầu rỗng bán kính
RRvà ký hiệu S là nguyên tố mặt của hình cầu này.
KS

Ω=

S
R2

5


Hình 1.3 : Góc khối
Trong đó:
S - Diện tích trên mặt chắn trên mặt cầu (m2)
R- Bán kính hình cầu (m)
-Giá trị cực đại của gốc khối khi không gian chắn là toàn bộ mặt cầu.
Ω=

S 4.π .R 2
=
= 4π
R2
R2

b. Cường độ sáng I
Đơn vị đo Candela,kí hiệu: (cd):
Cường độ sáng là thông số đặc trưng cho khả năng phát quang của nguồn sáng .

Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn
sắc có tần số là 540.1012 Hz ( λ = 555 nm) và cường độ năng lượng theo phương

0
d

1
A
683
này là
Oátdtrên Steradian.

Hình 1.4: Cường độ ánh sáng
- Một nguồn phát quang tại 0, phát một lượng quang thông dφ trong góc khối
dΩ có:
+ Cường độ sáng trung bình của nguồn :

I 0A =

dφ
dΩ

+ Cường độ sáng tại điểm A:
dφ
I 0A = lim
dΩ → 0 dΩ
6


- Cường độ sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác bị loá, khả năng phân biệt

màu sắc cũng như sự vật bị giảm đi, lúc này thần kinh căng thẳng và thị giác mất
chính xác.
c. Quang thông φ
Đơn vị đo Lumen (lm).
Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thanh ánh sáng,
được đánh gía bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp
thụ được lượng bức xạ :
- Quang thông của một nguồn phát ra trong góc khối Ω:
Ω

φ = ∫ I .d Ω
0

- Quang thông khi cường độ sáng đều ( I = const ):
φ = I..Ω
- Quang thông khi cường độ sáng I không phụ thuộc vào phương :
φ=

4π

∫ I .dϕ
0

d. Độ rọi E
Đơn vị lux (lx):
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho mật độ quang thông nhận được trên bề mặt
được chiếu sáng.
E=

φ

S

lux =

hoặc

lm
m2

Trong đó:
φ - Quang thông bề mặt diện tích nhận được ( lm )
S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng ( m2 )
Khi một mặt phẳng có diện tích S =1 m2 nhận đươc cường độ sáng một lượng
quang thông φ = 1 lm sẽ có độ rọi E = 1 lx.
7


e. Độ chói
L đơn vị cd/m2:
Độ chói là thông số để đánh giá độ tiện nghi của chiếu sáng, là tỷ số giữa cường
độ sáng và diện tích biểu kiến của nguồn sáng theo một phương cho trước.
dI
L=
dS. cosα
Độ chói nhỏ nhất để mắt nhìn thấy là 10 -5 cd/m2 và bắt đầu gây nên khó chịu và
loá mắt ở 5000 cd/m2 .

α f. Định luật Lamber
Khi nhìn ở các góc khác nhau thì độ chói L bằng nhau. Đây là đặc trưng cho
αđộ phản xạ của vật.

Nếu bề mặt có độ rọi E thì độ chói khi nhìn lên bề mặt:
+ Định luật Lamber:
E
L = ρ.
π
I

Hình 1.5: Định luật Lamber

L=

I
S

L=

I. cosα I
=
S. cosα S

Khi độ sáng do khuyếch tán định luật Lamber được tổng quát :
M = L.π
Trong đó:
ρ
ρ
: Hệ số phản xạ của bề mặt ( <1)
E : Độ rọi (lx)
8

α

T, 0K

M : Độ trưng (lm/m2)
L : Độ chói ( cd/m2).
g. Tri giác nhìn thấy và độ tương phản

Độ rọi, lx

Vùng môi
Trừơng sáng
mắt
tương
phản, với
400với
500sự
1000
Tiện
nghi 1500 2000

Tri giác nhìn 50
thấy là100
độ nhạy
sự chênh lệch
200 của
tương đối của hai độ chói của các vật cạnh nhau mà mắt có thể phân biệt được .
Khi quan sát một vật có độ L 0 trên một nền có độ chói L f chỉ có thể phân biệt
được nếu độ tương phản:
−

C = L0 Lf ≥ 0.01

Lf

Trong đó:
L0 : Độ chói khi nhìn vật
Lf : Độ chói khi nhìn nền
C : Độ tương phản.
h. Độ nhìn rõ và tính năng nhìn
Độ nhìn rỏ là khả năng cảm nhận của mắt khi nhìn nguồn sáng và các bề mặt
được chiếu sáng .
+Tính năng nhìn được biểu diển theo:
C/CS :
Cho phép đánh giá tính năng nhìn.
C/CS = 1: Tính năng nhìn chỉ 10% ( khó nhìn )
C/CS =7.5: Tính năng nhìn được 84% ( nhìn tốt)
C/CS = 12 : Tính năng nhìn là 90% ( khó chịu )
Trong đó:
C: Độ tương phản
CS: Ngưỡng tương phản.
1.1.3. Màu của nguồn
a. Nhiệt độ màu
Để đặc trưng rõ hơn khái niệm về ánh sáng trắng thì người ta gán cho nó khái
niệm về “ nhiệt độ màu “, tính bằng độ Kelvin. Đó là mô tả màu của một nguồn
sáng bằng cách so sánh với màu của một vật đen nói chung được nung nóng giữa
2000 và 10000 K.
9


Hình 1.6: Nhiệt độ màu

b. Chỉ số màu của ánh sáng:(IRC)
Chỉ số màu là thông số để đánh giá chất lượng trung thực của ánh sáng do
nguồn phát ra.
+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh màu sắc không trung thực.
+ I.R.C = 90 ÷ 100 ánh sáng trung thực.
Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu I.R.C > 85
Khi tính toán thiết kế các nguồn sáng thì cần phải chú ý đến chỉ số màu.
1.2: Xác định phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải
thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác,
phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế
gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết
bị về mặt phát nóng.
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ
thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ…tính
toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp, lựa chọn dung lượng
bù công suất phản kháng,…Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công
suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vận
hành hệ thống…Vì vậy xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó
khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ
tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bị điện,có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất
nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện được
chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do đó gây lãng phí.
10


Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều công trình
nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song vì phụ tải điện
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa có
phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi. Những phương pháp đơn giản

trong việc tính toán thì lại thiếu chính xác, trong khi những phương pháp nâng cao
độ chính xác lại tính toán phức tạp.
Sau đây là một số phương pháp tính toán phụ tải thường dung nhất trong thiết
kế cung cấp điện
-

Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

-

Phương pháp tính theo công suất trung bình

-

Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

-

Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

1.2.1: Chiếu sáng bằng đèn pha
Việc sử dụng đèn pha có quang thông tương đối tập trung là giải pháp thực tế
duy nhất để chiếu sáng mức cao có ít cột cách xa nhau.
Chùm tia sáng được đặc trưng bằng chỉ số phát có các mặt đối xứng là các mặt
của đèn chiếu sáng và giao tuyến xác định trục quang của bộ đèn ,tất nhiên trục
này cũng là trục khai triển đối với các đèn chiếu sáng cùng loại.

11

Hình 1.7: Các trục chiếu sáng của đèn pha
Trong trường hợp đèn pha,trục quang của đèn làm với pháp tuyến của mặt đất
góc tới hoặc góc nhìn (V) nhưng V<65
Do vậy độ rọi trên mặt sân sẽ phụ thuộc vào chỉ số phát của đèn pha và góc
nhìn V, bằng cách tiến hành việc hiệu chỉnh lần đầu tỷ lệ với quang thông thực tế
cũng như lần hiệu chỉnh thứ hai tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.
Lấy hệ toạ độ OXYZ gắn liền với sân, các cường độ sáng do đèn pha phát ra
xung quanh trục quang với một nguồn sáng 1000 lm được cho theo các phương
pháp khác nhau. Biểu diễn trong hệ toạ độ B, β, trong đó β là góc dư vĩ và B là độ
kinh được đánh dấu bằng mặt phẳng kinh tuyến chứa trục quang và trục các cực
hay chiều dọc của đèn pha theo hình trên.
Đối với điểm P(x,y) chiều cao của đèn điện, góc nhìn V, độ rọi ngang trên điểm
phụ thuộc vào:

d - Khoảng cách từ P đến đèn:

d=

x

2

2

+y +z

2

α - Góc pháp tuyến ở điểm P với phương của cường độ sáng phát
7000

6000
5000

12


4000
3000
2000

về điểm P:

 x 2 + y2
α = arcsin

d







β - Góc dư vĩ đối với điểm P:


x
β = arctg 2
 y + z2







B - Độ kinh với điểm P:
 y
B = arctg  − V
z
Từ điểm P(x,y) ta xác định được d, β, B, tra bảng bộ đèn của nhà chế tạo ta
được cường độ sáng IP phát về điểm P, từ đó ta xác định được độ rọi ngang ở điểm
P đối với nguồn sáng 1000 lx là:

I
. cosα
d2

E ( X ,Y ) =

Tính độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao h’ so với mặt đất
được tiến hành tương tự khi coi rằng độ cao : Z’ = Z; Z’=Z- h’.
+ Độ rọi thẳng đứng trên mặt có

nX

E Vx =

hướng về các âm:

I X
X
.
=
E
.
h
Z
d2 d

+ Độ rọi thẳng đứng trên mặt có pháp tuyến:

E Vy =

I y
y
.
=
E
.
h
Z
d2 d

Từ các biểu thức đã xác định suy ra :
13


E2VX + E2VY = Eh . tg2α
Nếu pháp tuyến đối với mặt này theo hướng chân cột đèn (hướng

thẳng góc là:

EV =

OP

)độ rọi

I
.sin α = E h .tgα
d2

Khi tính toán độ rọi thẳng đứng trên một nguyên tố diện tích có độ cao h’ so với
mặt đất được tiến hành tương tự khi coi rằng Z’=Z với Z’=Z- h.

Hình 1.8: Độ cao cột đèn tính toán độ rọi

1.2.3: Phương pháp tính toán
Lựa chọn bộ đèn cũng như loại bóng đèn cần sử dụng là đèn halogen kim loại
cao áp, phải cố định khoảng cách tới biên sân cũng như hàng cột để chọn chiều cao
của cột đèn.

14


Hình 1.9: Tính độ cao của cột đèn
Ngoài ra cũng cần quan tâm đến việc thực hiện đèn pha quay xung quanh trục
OZ để cho phép ánh sáng đều trên sân. Góc quay ký hiện R (hình 1.9 ) là đường
khi quay vào giữa sân và ta gắn cho nó tam diện thuận X0,Y0,Z.
Vị trí của cột so với góc sân gần nhất được ký hiệu bằng các khoảng cách X1

đến đường biên ngang và Y1 đến đường biên dọc.
Từ độ rọi trung bình E0và từ hệ số đồng đều U0 ta cũng có thể xác định được hệ
số sử dụng fut bằng cách xác định như tỷ số của quang thông trực tiếp nhận được
(E0,S) với tổng quang thông của các đèn pha.

1.2.4: Xác định lưới các điểm tính toán
Ta chon một góc sân làm góc toạ độ của hệ XYZ toàn bộ các diện tích mặt sân
được chia thành các điểm lưới hình chử nhật theo toạ độ này, tất cả các điểm này
được định vị khác nhau tùy theo các môn thể thao khác nhau. Để kiểm tra chính
xác hơn độ đồng đều trên sân thì số điểm chia phải từ 25 điểm trỡ lên.
15


Tại mỗi điểm ta phải tính độ rọi của mỗi đèn và sau đó ta xếp chồng độ rọi của
các đèn của các cột gây nên tại điểm đó lúc này ta được độ rọi tại điểm xét.
y,

y0

y

R
0’

x
0
x,
x0

Hình

1.10: Lưới
các điểm tính toán

1.2.5: Quy đổi hệ toạ độ
Khi phân lưới để tính toán thì ta phân theo hệ toạ độ XYZ, nhưng khi tính theo
toạ độ của từng mắt lưới thì ta lại tính trong hệ toạ độ X0Y0Z, do đó mà ta phải quy
đổi các điểm trong hệ toạ độ XYZ sang hệ toạ độ X0Y0Z thông qua hệ toạ độ
X’Y’Z.
Đối với hệ toạ độ X’Y’Z ta chọn một cột làm tâm 0’, có trục X’ song song với
trục X và trục Y’ song song với trục với trục Y của hệ trục toạ độ XYZ. Để chuyển
hệ toạ dộ XYZ sang hệ tọa độ X’Y’Z ta dùng ma trận tịnh tiến.
X’

X

X1

Y’

Y

Y1

Với : X1= Xcột
Y1= Ycột
Để biến đổi hệ toạ độ X’Y’Z sang hệ tọa độ X0Y0Z ta dùng phương pháp quay
trục tọa độ một góc R.

16

 X 0  cos R − sin R   X ' 
Y  = sin R − cos R  .  ' 
 Y 
 0  

X0 = X’.cosR - Y’. sinR
Y0 = X’ sinR - Y’. cosR
Trong quá trình tính toán độ rọi trên sân ta đều phải tính theo hệ toạ độ X0Y0Z.

1.2.6: Phương pháp xác định độ rọi tại một điểm
Để xác định độ rọi tại một điểm bất kỳ trên mặt sân ta dựa vào hệ tọa độ đ
X0Y0Z như đã nêu ở trên.
Sau khi có giá trị X0, Y0 ta tính được các giá trị d, α và B, với β,B tìm được của
từng điểm lưới, ta tiến hành nội suy kép theo bảng cường độ sáng của của bộ đèn
do nhà chế tạo quy định. Ta tìm được cường độ IP của nguồn sáng 1000 lm.
Cường độ sáng thực tế: Iu = IP . φ1nhóm
Trong đó φ1nhóm là quang thông tổng của tổng số đèn chiếu sáng của một nhóm
đèn trên một cột.
φ1nhóm = N1nhóm . φđèn
Trong đó:
N1nhóm - Số đèn một nhóm bố trí trên một cột
φđèn

- Quang thông của một đèn.

Công thức nội suy tuyến tính kép:
Y = Y1 .

X − X2
X − X1
+ Y2 .
X1 − X 2
X 2 − X1

Từ bảng cường độ sáng ta thực hiện nội suy tuyến tính kép, với B nội suy theo
cột dọc và β nội suy theo hàng ngang. Sau khi tìm được cường độ sáng ta tính độ
rọi của từng điểm do một cột gây ra và sau đó xếp chồng độ rọi do tất cả các cột
gây ra ta có độ rọi tại điểm cần tìm.
17


n

Ei = ∑ E j
j=1

Trong đó:
Ei - Độ rọi tại điểm i do cột j gây ra
n - Số cột.
Độ rọi trung bình trên toàn mặt sân ( ký hiệu là E0) bằng tổng độ rọi tại tất các
điểm lưới chia cho số điểm lưới.
m .n

E0 =

∑E
i =1

i

m.n

Trong đó:
E0 - Độ rọi trung bình trên toàn bộ mặt sân
Ei - Độ rọi tại mọi điểm do các cột gây ra
m, n - Số điểm lưới chia theo phương X và Y

1.2.7: Tính độ đồng đều của ánh sáng
Độ đồng đều là tỷ số giữa độ rọi nhỏ nhất và độ rọi trung bình.
U0 =

E min
E0

Trong đó:
Emin – Độ rọi nhỏ nhất trên sân.

1.2.8: Tính hệ số sử dụng của đèn pha
18


Y’

Hệ số sử dụng là tỷ số giữa quang thông trực tiếp nhận được với tổng quang
thông của các đèn pha.
fu =

R

X’

a.b.E 0
φ den .N

Trong đó:
a

- Chiều dài của sân (m)

b

- Chiều rộng của sân (m)

E0 - Độ rọi trung bình theo phương ngang (lx)
φden- Quang thông của một đèn (lm)
N - Tổng số đèn sử dụng.
1.2.9: Lựa chọn phương án chiếu sáng
Đặt bốn cột đèn ở bốn góc sân, góc quay R > 0.

5

6

15

16

25

4

7

14

17

24

3

8

13

18

23

2

9

12

19

22

1010

11

20

21

Y1 1
X1

Hình 1.11: Cách đặt cột đèn
19


Cách bố trí này có X1 âm và góc quay R > 0, nên các góc nhìn lớn nhưng không
được quá 650 vì gây lóa mắt trực tiếp. Đối với cách bố trí này thì chiều cao của cột
phải lớn
Phương án này hệ số đồng đều cao hơn phương án một, ít tốn kém hơn phương
án hai, nhưng hệ số sử dụng của bóng đèn thấp, do vậy để tăng độ rọi ta phải tăng
công suất phát quang của đèn.

1.3.: Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Hình 1.12:Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện Sân vận động Đại Học Hàng Hải
Tủ tổng của sân vận động Hàng hải được lấy nguồn từ máy biến áp biến đổi sao
tam giác 560 KV 22/0.4 KV. Từ tủ tổng của sân, ta chia làm 5 đầu ra với 4 đầu ra
là ra cột đèn được bố trí trên sân và một kèn báo để thông báo bên trong sân.

20


1.4: Lựa chọn thiết bị
Cấu tạo và đặc tính của thiết bị chiếu sáng:
Có 3 cách cơ bản :
- Dùng điện đốt nóng các sợi đốt ở nhiệt độ cao
- Dùng phóng điện giữa 2 điện cực để tạo ra các bức xạ
- Kết hợp phóng điện với lớp bột huỳnh quang
1.4.1: Những chỉ tiêu đánh giá ánh sáng và bóng neon
φ
P

Hiệu suất ánh sáng: (lm/W)
Nhiệt độ màu:Tm (0K)
Chỉ số thể hiện màu:IRC(Ra)
Tuổi thọ bóng neon
1.4.2: Bóng đèn
1. Đèn sợi đốt
a. Cấu tạo
Đèn sợi đốt gồm 3 bộ phận chính: Sợi đốt, bóng đèn và đuôi đèn. Sợi đốt
thường làm bằng dây vonfram, bóng đèn thường làm bằng thủy tinh có thêm chì,
bên trong có chứa khí trơ hoặc thành phần halogen, để tăng hiệu quả ánh sáng.
b. Các đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Có nhiều loại, kích thước, cấp điện áp, và công suất khác nhau.
+ Chỉ số màu gần bằng 100, màu sắc ấm áp.
+ Quang thông giảm không đáng kể, khi bóng đèn bị lão hóa cũng chỉ giảm
khoảng 15%.
+ Nối trực tiếp vào lưới điện, bật sáng ngay.

+ Gọn nhẹ.
+ Giá thành rẻ.
+ Nhiệt độ màu phù hợp vơi chiếu sáng mức thấp và trung bình.
+ Không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
- Nhược điểm:
21


+ Hiệu suất phát sáng thấp 10 ÷ 20 lm/w.
+ Với đèn halogen từ 20 ÷ 27 lm/w.
+ Tuổi thọ thấp 1000h. Đèn halogen 2000h.
+ Tốn điện và phát nóng.
+ Tính năng của đèn thay đổi lớn theo sự biến thiên điện áp nguồn.
- Ứng dụng:
+ Dùng để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng trang trí.
+Thuận lợi cho việc chiếu sáng mức thấp và trung bình ở các khu vực dân
cư.
+ Dùng làm đèn tín hiệu.
+ Sử dụng trong vấn đề đốt nóng và sưởi ấm.
2. Đèn phóng điện
Gồm hai điện cực đặt trong bóng thủy tinh có chứa khí trơ hoặc hơi kim loại.
Để có sự phóng điện phải đặt vào hai điện cực một điện áp U Pd lớn hơn điện áp
định mức của đèn (Udm den) do đó phải dùng chấn lưu (balat) và tắc te để tạo ra quá
trình quá độ.
- Có hai loại chấn lưu: chấn lưu điện cảm và chấn lưu điện từ.
3. Các loại đèn phóng điện
a. Đèn hơi Natri áp suất thấp
Đen có hình ống hoặc chữ U, chứa natri ( khi nguội ở trạng thái giọt) trong khí
neon cho phép mồi. Sau vài phút natri bốc hơi phát sáng có màu da cam (λ = 589 ÷
589.6) gần với độ nhạy của mắt (550 nm)

- Đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 190lm/w.
+ Chỉ số màu bằng 0 do sự tỏa tia hầu như đơn sắc.
+ Tuổi thọ khoảng 8000 giờ.
+ Thường dùng chiếu sáng xa lộ, đô thị.
b. Đèn hơi Natri áp suất cao

22


Đèn có kích thước nhỏ để duy trì nhiệt độ và áp suất. Được làm bằng thủy tinh
Alumin, thạch anh bị ăn mòn bởi Na . Đèn được đặt trong một bóng hình quả trứng
hay hình ống có đuôi xoáy.
- Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 120lm/w.
+ Chỉ số màu thấp ( Ra ≈ 20) tuy nhiên có loại Ra>80.
+ Có nhiệt độ thấp nên dễ chịu ở mức độ rọi thấp.
+ Tuổi thọ đạt tới 10000 giờ.
+ Dùng để chiếu sáng đường phố, bến đổ xe và các công trình thể thao
+ Có màu trắng ấm.
c. Đèn Halogen kim loại
Là đèn gồm hỗn hợp thủy ngân và halogen kim loại ở áp suất cao.
- Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 95 lm/w.
+ Nhiệt độ màu có 4000÷6000 K, màu rất trắng.
+ Chỉ số màu 60÷90
+ Tuổi thọ trung bình là 4000 giờ.
+ Đèn dùng để chiếu sáng diện tích lớn như sân vận động, quảng trường vì
có chỉ số màu cao nên có thể truyền hình tivi màu.
+ Nhược điểm của đèn là giảm nhiệt độ màu sau thời gian sử dụng

500÷1000 giờ, giá thành cao.
d. Đèn huỳnh quang ( đèn ống)
Được cấu tạo là một ống thủy tinh, bên trong có hai điện cực (sẽ nung hoặc sơi
đốt) đặt ở hai đầu ống, phiá trong ống có chứa khí Acgôn và thủy ngân, phía trong
ống có bôi một lớp huỳnh quang để làm phát ra các tia bức xạ lần hai có bước sóng
mắt thường nhìn thấy được. Loại đèn này có công tăc te và chấn lưu kèm theo.
- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:
+ Hiệu quả ánh sáng từ 60÷95 lm/w.
+ Chỉ số màu từ 55÷92.
+ Nhiệt độ màu giữa 2800÷6500oK.
+ Tuổi thọ khoảng 7000 giờ.
+ Ít nóng.
+ Độ chói tương đối ít.
23


+ Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp khoảng 450C.
+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm.
+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sơi đốt .
+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn.
+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ.
4. Một số loại đèn thông dụng dùng để chiếu sáng diện tích lớn
a/ Đèn SON – SON/T:
Nhìn bóc tách.
+ Ống phóng điện oxit nhôm trong để có hiệu suất tối đa.
+ Lớp phủ bên trong.
+ Thiết bị giãn nỡ để khữ ứng suất nhiệt trên mối hàng và ống phóng điện.
+ Điện vào / giá đỡ trên ống phóng điện thẳng hàng.
+ Đầu điện vào / giá xoắn cải thiện đặc tính quang học.
+ Bóng hình ống hoặc elíp bằng thủy tinh bền, ít chịu ảnh hưởng của khí quyển.

+ Ống phóng giá đỡ.
+ Chất hút khí để giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại trong quá trình
đèn làm việc.
+ Đuôi đèn xoáy E40
b/ Đèn HPI (/T):
Nhìn bóc tách.
+ Vòng cố định khí giữ chân không cao đảm bảo hiệu quả cực đại cho đèn.
+ Vỏ ngoài hình ống hoặc elip bằng thuỷ tinh bền không chịu ảnh hưởng của khí
quyển.
+ Lớp phủ bên trong.
+ Ống phóng điện thạch anh.
+ Măng sông bảo vệ giá đỡ.
+ Điện vào, giá đỡ.
+ Đuôi xoáy E40.
c/ Bóng đèn huỳnh quang HPL N:
Nhìn bóc tách.
+ Giá đỡ
+ Vỏ ngoài bằng thuỷ tinh bền không chịu ảnh hưởng khí quyển
+ Lớp phủ bên trong
+ Điện vào/ giá đỡ
24


+
+
+
+
+

Ống phónh điện thạch anh

Điện cực phụ
Điện cực chính hoạt tính đặc biệt
Điện trở mồi
Đuôi xoáy.
1.5: Tính toán nối đất và chống sét
1.5.1: Chống sét
a.Lý thuyết chung
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất, hay giữa các

đám mây mang điện tích trái dấu. Năng lượng của sét rất lớn, dòng điện sét vào
khoảng 50-100KA, nhiệt độ khoảng 10000oC trong thời gian rất ngắn.
Sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện gây ra nhiều tác hại nghiêm trọng
như: làm gián đoạn việc cung cấp điện của hệ thống, làm ngắn mạch, chạm đất các
pha ở các thiết bị điện do hiện tượng quá điện áp dẫn đến hư hỏng cách điện của
các thiết bị. Khi sét đánh vào các công trình điện, toà nhà cao tầng; dòng điện sét
sinh ra sẽ gây các tác dụng nhiệt, cơ, điện từ gây hư hại tài sản: vật dụng, thiết bị
và nguy hiểm cho tính mạng con người. Do đó, bảo vệ chống sét là việc cần thiết
cho các công trình.
Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực hiện bằng phương pháp dùng
cột thu sét hoặc dây thu sét. Bao gồm: bộ phận thu sét, bộ phận nối đất và bộ phận
dẫn dòng điện sét tản xuống đất (nối liền từ bộ phận thu sét và bộ phận nối đất).
Nguyên tắc bảo vệ :
•

Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm : Áp dụng đối với các công trình có
độ cao dưới 15(m) và các công trình không quan trọng. Theo phương thức bảo vệ
trọng điểm, chỉ những bộ phận thường bị sét đánh mới phải bảo vệ. Đối với công
trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ là bốn góc, xung quanh tường chắn mái và các
25