BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Cho mạng điện một dự án X như hình A1 với các số liệu như trong bảng Đ1, Đ2, Đ3 Các thông số chung của mạng điện như sau: Điện áp định mức phía thứ cấp MBA T1: Uđm = 400 V MBA hạ áp T7 : 400230 V Các phụ tải bình thường (ví dụ tủ điện phân phối) ký hiệu L: cosφ= 0,8, η=1 Các phụ tải động cơ ký hiệu M: cos , tra tra theo hướng dẫn của IEC. Mạng điện nối đất theo sơ đồ TNS Trạm máy biến áp phân phối đặt trong nhà, điện áp luới trung thế 22kV, trung tính nối đất trực tiếp. Công suất ngắn mạch phía sơ cấp máy biến áp phân phối T1: P = 500 MVA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA- ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN (Đề: 26) Môn : THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG PHÂN PHỐI ĐIỆN LỚP L01 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Cường HỌ VÀ TÊN MSSV HUỲNH LÊ ANH KHOA 1913804 Contents 0/ Giới thiệu dự án TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải ib a) Dòng điện định mức tải b) Dòng điện làm việc tải c) Dòng điện tải dây dẫn Ib 1.2 Lựa chọn CB TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp 2.2 Tính Tốn lựa chọn dây dẫn 11 2.3 Tính tốn sụt áp 18 3.TÍNH TỐN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH 22 3.1 Tính tốn dịng ngắn mạch pha lớn 22 3.2 Kiểm tra khả cắt dòng ngắn mạch CB 25 3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt dây dẫn 26 LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 29 4.1 Lựa chọn bảo vệ động 29 4.2 Lựa chọn bảo vệ phối hợp CB với Contactor 30 4.3 Kiểm tra việc phối hợp CB Contactor 31 TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 31 LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB 33 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 34 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 35 8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV 35 8.2 Lựa chọn CT, VT fuse 37 TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 41 10 KẾT LUẬN 47 0/ Giới thiệu dự án - Thiết kế, tính tốn mạng điện dự án phân xưởng khí - Các tải động gồm máy cắt CNC, máy phay CNC, máy mài, máy tiện CNC,… lấy công suất định mức theo đề để phục vụ cho việc tính tốn mạng điện Các thơng số chung mạng điện sau: - Điện áp định mức phía thứ cấp MBA T1: Uđm = 400 V - MBA hạ áp T7 : 400/230 V - Các phụ tải bình thường (ví dụ tủ điện phân phối) ký hiệu L: cosθ = 0,8, η = - Các phụ tải động ký hiệu M: cosθ , η tra tra theo hướng dẫn IEC - Mạng điện nối đất theo sơ đồ TNS - Trạm máy biến áp phân phối đặt nhà, điện áp luới trung 22kV, trung tính nối đất trực tiếp Cơng suất ngắn mạch phía sơ cấp máy biến áp phân phối T1: P = 500 MVA - Sơ đồ mạng điện sợi (đề số 26) Đề 26: Bảng Đ.1 : Công suất tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pđm (kW) 90 37 45 11 185 40 35 20 Bảng Đ.2 : Dòng điện tải dây dẫn Ib Dây dẫn C10 C11 Ib (A) 200 260 Bảng Đ.3 : Điều kiện lắp đặt dây dẫn Dây dẫn C1 C15 C7 C8 C9 C10 C11 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Mã số VII IV V VIII IX I X II III VI XI XII XIII TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải ib a) Dòng điện định mức tải -Công suất biểu kiến S (kVA) hàm công suất đầu ra, hiệu suất η hệ số công suất cos 𝜃 động 𝑺= 𝑷𝒏 𝛈 ∗ 𝐜𝐨𝐬 𝜽 -Dòng điện định mức Iđm động pha xác định theo công thức sau: 𝑰đ𝒎 = 𝑷𝒏 ∗ 𝟏𝟎𝟎𝟎 √𝟑 ∗ 𝑼 ∗ 𝛈 ∗ 𝐜𝐨𝐬 𝜽 -Tính dịng điện định mức Iđm cho động M16: Ta có Uđm = 380V trình truyền tải đường dây xuất sụt áp đường từ nguồn đến động hay tải bình thường 𝐼đ = 𝑃 ∗ 1000 √3 ∗ 𝑈 ∗ η ∗ cos 𝜃 = 37 ∗ 1000 √3 ∗ 380 ∗ 0.9 ∗ 0.86 = 72.63 (A) Bảng 1: Kết tính dịng điện định mức tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pđm (kW) 90 37 45 11 185 40 35 20 η 0.9 0.91 0.87 0.94 1 cosθ 0.8 0.86 0.86 0.86 0.87 0.8 0.8 0.8 Iđm (A) 170.93 72.63 87.36 22.34 343.7 75.97 66.47 37.98 b) Dòng điện làm việc tải -Trong điều kiện vận hành bình thường, cơng suất tiêu thụ thực thiết bị thường bé trị định mức Do hệ số sử dụng Ksd dùng để đánh giá trị công suất tiêu thụ thực Hệ số cần áp dụng cho tải riêng biệt (nhất cho động chúng chạy đầy tải) -Trong mạng điện công nghiệp, hệ số ước chừng 0.75 cho động Vơi đèn chiếu sáng, Với ổ cắm, hệ số phụ thuộc hoàn toàn dạng thiết bị cắm vào ổ -Dịng điện làm việc tải tính theo công suất sau: 𝐼 = 𝐾 ∗ 𝐼đ Ksd: hệ số sử dụng -Tính dịng điện làm việc động M16: I =K _ ∗ Iđ = 0.75 ∗ 72.63 = 54.47 (𝐴) Bảng 2: Kết tính dòng điện làm việc tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Iđm (A) 170.93 72.63 87.36 22.34 343.7 75.97 66.47 37.98 Ksd 0.75 0.75 0.75 0.75 1 Ib (A) 295.23 54.47 65.52 16.76 257.78 75.97 66.47 37.98 c) Dòng điện tải dây dẫn Ib -Thơng thường vận hành đồng thời tất tải có lưới điện không xảy Hệ số đồng thời (Kđt) dùng để đánh giá phụ tải -Hệ số đồng thời cho tủ phân phối Bảng B16 (Trong tài liệu hướng dẫn thiết kế lắp mạch điện) cho giá trị giả thuyết Kđt tủ phân phối cung cấp điện cho số mạch (mà thơng tin cách phân chia tải chúng) -Ta có dịng điện tải dây dẫn tính theo công thức sau: 𝑰𝒃 𝒕ổ𝒏𝒈 = 𝑲đ𝒕 ∗ 𝑰𝒃𝒊 𝒊 Kđt: Hệ số đồng thời -Qua bảng B16 ta có: +Tại Bus B6 có tổng mạch phân nhánh => Kđt=0.8 +Tại Bus B12 có tổng mạch phân nhánh => Kđt=0.9 +Tại Bus B13 có tổng mạch phân nhánh => Kđt=0.9 -Tính dịng điện tải dây dẫn Ib đường dây C8: I _ = K đ ∗ (I +I +I ) = 0.9 ∗ (54.47 + 65.52 + 16.76) = 123.08 (A) -Tương tự : I = Kđ ∗ I +I +I +I +I = 0.8 ∗ (169.76 + 123.08 + 257.78 + 200 + 260) = 808.49 (A) Bảng 3: Dòng điện tải dây dẫn Dây dẫn Ib (A) C1 C7 C8 C9 808.49 169.76 123.08 257.78 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 200 260 295.23 54.47 65.52 16.76 75.97 66.47 37.98 1.2 Lựa chọn CB - Chọn CB với phần tử bảo vệ (trip unit) phù hợp với tải - Chọn dòng định mức CB dòng định mức trip unit (In) theo dòng điện tải dây dẫn (Ib) - Chỉnh định dòng điện bảo vệ tải Ir cho thỏa mãn điều kiện I b ≤ Ir ≤ In (tham khảo catalogue Schneider ) Bảng 4: Lựa chọn sơ CB Tên CB Tên Trip Unit Hệ số chỉnh định dòng tải 1000 Compact NS1000L Micrologic 2.0A 169.76 200 Compact NSX 200F C8 123.08 160 Compact NSX 160F C9 257.78 320 Compact Micrologic NSX 400F 2.3 M C10 200 250 Compact NSX 250F C11 260 400 Compact Micrologic NSX 400F Ib In (A) (A) C1 808.49 C7 Dây Dẫn Ir Icu (A) (kA) 0.9 900 50 TM200D 0.8 160 36 TM160D 0.8 128 36 0.875 280 36 0.9 225 36 0.9 288 36 TM250D C15 295.23 400 Compact Micrologic NSX 400F 0.9 320 36 C16 54.47 100 Compact Micrologic NSX 100F 2.3 M 0.9 90 36 C17 65.52 100 Compact Micrologic NSX 100F 2.3 M 0.8 80 36 C18 16.76 25 Compact Micrologic NSX 100F 2.3 M 0.8 20 36 C19 75.97 100 Compact Micrologic NSX 100F Vigi 0.9 90 36 C20 66.47 100 Compact Micrologic NSX 100F Vigi 0.9 90 36 C21 37.98 50 Compact Micrologic NSX 100F Vigi 0.9 45 36 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp Tính cơng suất biểu kiến cho mạng điện: -Công suất biểu kiến yêu cầu tải tính theo cơng suất sau : 𝑺= 𝑷𝒏 𝛈 ∗ 𝐜𝐨𝐬𝛉 -Tính cơng suất biểu kiến tải động M16: 𝑆= 𝑃 37 = = 47.8 (𝑘𝑉𝐴) η ∗ cosθ 0.9 ∗ 0.86 Bảng tổng hợp công suất phụ tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pđm (kW) 90 37 45 11 185 40 35 20 η 0.9 0.91 0.87 0.94 1 cosθ 0.8 0.86 0.86 0.86 0.87 0.8 0.8 0.8 S 112.50 47.80 57.50 14.70 226.22 50.00 43.75 25.00 ksd 0.75 0.75 0.75 0.75 1 Stb=S*ksd 112.50 35.85 43.13 11.03 169.66 50.00 43.75 25.00 Ta giả sử máy biến áp T7 hoạt động điều kiện lý tưởng với hiệu suất η=100% nên công suất đầu máy biến áp xem => Stb7=Stb15 -Tính cơng suất biểu kiến B12 : 𝑆 = 𝐾đ ∗ 𝑆 +𝑆 = 0.9 ∗ (35.85 + 43.13 + 11.03) +𝑆 = 81 (𝑘𝑉𝐴) -Đối với B13 B14 ta tính theo dịng Ib mà chủ đầu tư cung cấp ban đầu: 𝑆 = √3 ∗ 𝑈 ∗ 𝐼 = √3 ∗ 0.38 ∗ 200 = 131.64(𝑘𝑉𝐴) 𝑆 = √3 ∗ 𝑈 ∗ 𝐼 = √3 ∗ 0.38 ∗ 260 = 171.13(𝑘𝑉𝐴) -Tính cơng suất biểu kiến B6 : 𝑆 = 𝐾đ ∗ (𝑆 +𝑆 +𝑆 +𝑆 +𝑆 ) = 0.8 ∗ (81 + 131.64 + 171.13 + 112.5 + 169.66) = 532.74 (𝐾𝑉𝐴) -Vậy muốn chọn MBA ta cần thỏa điều kiện sau: 𝑺𝑴𝑩𝑨_đ𝒎 ≥ 𝑺𝑻ủ Bảng Catalogues Trihal – Cast Resin Transformer Kiểm tra hệ số công suất cosϕsaubu sau : Qsaubu = Qtruocbu – Qbu = 𝑆 𝑆 = 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑃 = +𝑄 = −𝑃 – × 20 =300.1-8x20 = 140.1 (kVAr) = √440.17 + 140.1 = 461.93 (𝑘𝑉𝐴) = 0.953 LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB Bảng 11: Kết kiểm tra điều kiện chọn lọc CB Phía nguồn NS1250N+ Micrologic 5.0 Phía tải NSX NSX 160F+ 250F+ Micrologic TM250D 2.2 NSX 400F+ Micrologic 2.3 NSX 400F+ Micrologic 2.3 Chọn lọc x x x NSX 160F+ Micrologic 2.2 Chọn lọc x x x GV4L80B Chọn lọc Chọn lọc x x GV4L115B Chọn lọc Chọn lọc x x GV2L22+ LRD22 Chọn lọc Chọn lọc x x NSX400F+Micrologic 1.3M Chọn lọc x x x NSX 250F+ TM250D Chọn lọc x x x NSX 100F+ Micrologic 2.2 Chọn lọc x Chọn lọc x NSX 100F+ Micrologic 2.2 Chọn lọc x Chọn lọc x NSX 400F+ Micrologic 2.3 Chọn lọc x x x 33 NSX 100F+ Micrologic 2.2 Chọn lọc x x Chọn lọc BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP - Mạng điện nối đất theo sơ đồ TN-S - Bảng chọn dây PE Dây dẫn Tiết diện (mm2) L (m) R (mΩ) X (mΩ) C1 2x300 50 1.23 C7 120 40 6.17 3.2 C8 35 135 71.40 10.8 C9 150 30 3.70 2.4 C10 50 56 20.73 4.48 C11 120 55 8.48 4.4 C15 150 55 6.79 4.4 C16 35 125 66.11 10 C17 95 28 8.67 2.24 C18 16 20 36.76 1.6 C19 35 130 80.21 10.4 C20 25 45 33.32 3.6 C21 16 185 214.02 14.8 Ta có: -Tổng trở mạch 𝑍 = 𝑅ổ 𝑅ổ =𝑅 +𝑅 𝑋ổ =𝑋 +𝑋 +𝑋ổ 34 -Dòng chạm võ: 𝐼 = /√ (A) -Điều kiện chỉnh định Im: Im = Ir * Km ≤ Icv (A) Tải CB R⅀ (mΩ) X⅀ (mΩ) Z⅀ (mΩ) Icv (A) Ir (A) Km Im (A) M19 NSX400F 10.31 25.55 27.55 7962.31 280 10 2800 M16 GV4L80B 138.39 47.55 146.33 1499.25 128 10 1280 M17 GV4L115B 64.37 32.03 71.90 3051.38 128 10 1280 M18 GV2L22 235.30 30.75 237.30 924.54 25 10 250 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV -Lựa chọn sơ đồ bảo vệ bên phía sơ cấp: +Lựa chọn Switching: +Lựa chọn Fuse-Switching: 35 -Ta chọn Switching->IM Fuse-Switching->QM 36 8.2 Lựa chọn CT, VT fuse -Lựa chọn Fuse Quy tắc chọn Fuse 37 -Từ bảng ta tổng trở nguồn từ trung sang hạ (MV/LV): Với Psc = 500 MVA => Ra=0.035 (mΩ); Xa=0.351 (mΩ) -Tổng trở máy biến áp T1 (Cast-resin) tra bảng: Với Pn = 630 kVA => Rtr=3.5 (mΩ); Xtr=16.4 (mΩ) +Dòng ngắn mạch I3 phía sơ cấp: => 𝐼 = ∗ = √ ∗ √ ∗ ( ) ( ) ∗ = 257.52(A) > I3 +Dòng ngắn mạch I1 phía sơ cấp (SNM = 500MVA) 𝐼 = 𝑆 √3𝑈 = 500 ∗ 10 √3 ∗ 22000 = 13.12(𝑘𝐴) 38 - Dịng định mức Fuse: INfuse > 1.3 × 808.49 × = 19.1 A => Ta chọn Fuse phải chịu dòng định mức đường dây, đồng thời vùng dòng điện hoạt động phải thỏa mãn quy tắc => ta chọn Fuse 51108819M0 hình *Lựa chọn CT cho ACB trung thế: -Iđm_CT > đ _ × = × = 14.69 (A) Chọn tỷ số biến dòng cho CT 25/5 (A) - Uđm_CT > 22 kV - Dòng điện ngắn mạch lớn nhất: Ith > ISC_max =13.12 kA 39 => Ta chọn CT loại ARJM2/N1J mã số 03811495N0 hình: => Sđm_CT = 15 VA *Lựa chọn VT cho ACB trung thế: - Ta chọn VT có tỉ số biến áp 22000/110 V - Uđm_CT > 22 kV - Công suất định mức: 30-50 VA => Ta chọn VT loại VDF21n/S1 mã số 03811698N0 hình: 40 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL - So sánh dịng điện tải dây dẫn Tính tay Ecodial Sai số C1 808.49 909 9.7 C7 169.76 231 26.5 C8 123.08 113 8.9 C9 257.78 280 7.9 C10 200 200 0.0 C11 260 260 0.0 C15 295.23 282 4.7 C16 54.47 66 9.8 C17 65.52 80 18.1 C18 16.76 22 23.8 C19 75.97 72.2 5.2 C20 66.47 63.1 5.3 C21 37.98 36.1 5.2 Nhận xét: -Dòng qua dây C16, C17, C18 khác tích tay t có chia hiệu suất nên tính nhỏ với phần mềm công suất định mức động phải chon theo nhà cung cấp đưa chọn theo yêu cầu thân - Dòng dây C15 sai số mà dịng dây C7 lại sai số nhiều tính tốn cho dịng C7 ta qui từ dòng C15 theo tỉ số 230/400 ( điều kiện lý tưởng) nên dẫn đến sai số -So sánh cơng suất máy biến áp Tính tay Ecodial Sai số 41 T1 630 630 0.0 T7 160 160 0.0 - CB contactor thay đổi Ecodial theo tính tay thỏa mãn, đảm bảo phối hợp bảo vệ CB contactor -So sánh dây dẫn Tính tay Ecodial Tiết diện (mm2) Tiết diện (mm2) C1 4x300 8x300 C7 2x120 2x120 C8 70 70 C9 2x150 300 C10 95 95 C11 240 240 C15 300 300 C16 70 70 C17 185 185 C18 16 10 C19 70 70 C20 2x25 50 C21 35 35 Dây Dẫn Nhận xét : dây C1 chênh lớn việc chọn dây Ecodial lấy dòng Ib=IđmMBA để chọn dây nên số dây lớn nhiều -So sánh sụt áp dây dẫn Dây Dẫn Tính tay Ecodial Sụt áp(%) Sụt áp(%) Sai số 42 C1 0.35 0.38 7.9 C7 0.49 0.804 39.1 C8 2.75 2.58 6.6 C9 0.65 0.642 1.2 C10 1.61 1.61 0.0 C11 1.17 1.14 2.6 C15 2.66 2.53 5.1 C16 3.74 3.77 0.8 C17 2.91 2.78 4.7 C18 3.04 2.95 3.1 C19 3.85 3.9 1.28 C20 2.87 2.57 11.6 C21 3.39 2.84 19.4 Nhận xét: Vì tính tay sử dụng phương pháp tra bảng nên so sánh với phần mềm Ecodial có khác -So sánh dòng ngắn mạch lớn Tính tay Ecodial Inm 3pha (kA) Inm 3pha (kA) C1 10.91 15.6 30.1 C7 9.23 13.4 31.1 C8 4.54 5.36 15.3 C9 9.66 14.14 31.7 C10 7.86 9.9 20.6 C11 8.71 11.68 25.4 C15 4.39 4.81 8.7 C16 2.75 3.03 9.2 Dây Dẫn Sai số 43 C17 3.32 4.84 31.4 C18 2.45 3.13 21.7 C19 3.10 4.38 29.2 C20 4.01 4.42 9.2 C21 2.03 2.28 9.3 Nhận xét: Sai số cịn lớn tính tốn tổng trở chọn hệ số điện trở suất đất điều kiện xấu nên khác so với phần mềm tính tốn SƠ ĐỒ NGUN LÝ: MBA T1 MBA T7 44 NHÁNH ĐỘNG CƠ M16, M17, M18 45 NHÁNH TẢI THƯỜNG L19, L20 NHÁNH TẢI L21 46 10 KẾT LUẬN - Qua tập lớn môn Thiết bị điện phân phối điện giúp em hiểu rõ quy trình lắp đặt điện cho cơng trình - Hiểu rõ chức nhiệm vụ thiết bị điện - Làm quen với phần mềm tính tốn Ecodial phục vụ cho việc đưa kết nhanh tương đối xác việc dùng phần mềm giúp hạn chế, nhẹ cho việc tính tay Đóng góp ý kiến _ Hướng BTL hay, giúp sinh viên đặt vào vị trí nhà thầu đề giải pháp khắc phục hướng an tồn, có lợi để làm hài lịng khách hàng Tuy nhiên, cataloge nhiều khó tra mà lượng tập mẫu giải lớp cịn khiến q trình làm BTL gặp nhiều khó khăn phần tra catalog - Nên phối hợp phần mềm tính tốn với tính tay để đạt hiểu cao tăng độ tin cạy so với việc tính tay đơn so sánh với phần mềm dẫn đến sai số lớn 47 ... 10 .31 25.55 27.55 7962 .31 280 10 2800 M16 GV4L80B 138 .39 47.55 146 .33 1499.25 128 10 1280 M17 GV4L115B 64 .37 32 . 03 71.90 30 51 .38 128 10 1280 M18 GV2L22 235 .30 30 .75 237 .30 924.54 25 10 250 LỰA CHỌN... 4.40 8 .39 25.15 8.71 C15 30 0 55 3. 39 4.40 10. 63 28 .35 4 .39 C16 70 125 33 .05 10.00 72.90 41.55 2.75 C17 185 28 4.45 2.24 47. 83 50.54 3. 32 C18 16 20 36 .76 1.60 80.14 49.90 2.45 C19 70 130 34 .38 10.40... 15.6 30 .1 C7 9. 23 13. 4 31 .1 C8 4.54 5 .36 15 .3 C9 9.66 14.14 31 .7 C10 7.86 9.9 20.6 C11 8.71 11.68 25.4 C15 4 .39 4.81 8.7 C16 2.75 3. 03 9.2 Dây Dẫn Sai số 43 C17 3. 32 4.84 31 .4 C18 2.45 3. 13 21.7