bài tập lớn thiết bị điện trong phân phối điện bkhcm

Nhận xét: Bài tập lớn giúp em có thêm kiến thức và nắm rõ hơn về quy trình cũng như các bước thực hiện 1 đề tài hay dự án về tính toán lựa chọn thiết bị cho 1 mạng điện của 1 dự án nào đó. Kết hợp giữa việc tính toán số liệu bằng tay và mô phỏng giúp em kiểm tra lại kết quả tính toán cẩn thận hơn và cách sử dụng phần mềm 1 cách hiệu quả nhất để tối ưu hóa đề tài cũng như dự án. Kết luận: Do chưa nắm rõ hết tất cả các chức năng của phần mềm và tính toán còn có sai sót nên chưa thể cân bằng giữa kinh tế và kỹ thuật, mặc dù có phần mềm hổ trợ nhưng cũng chưa có thể chọn được thiết bị tối ưu nhất đó có thể một phần là do phần mềm chưa update được hết các catalog mới nhất. Thiết bị điện trong phân phối điện thầy Cường Bách khoa HCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Cường Sinh viên thực hiện: Đào Quang Huy MSSV: 1913500 Nhóm: L01 TP Hồ Chí Minh, năm 2022 MỤC LỤC ĐỀ TÀI I- TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1- Tính dịng điện tải Ib 1.2- Lựa chọn CB II TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp: Tính tốn lựa chọn dây dẫn 2.3- Tính tốn độ sụt áp 13 III TÍNH TỐN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH 15 3.1 Tính tốn dịng ngắn mạch pha lớn 15 3.2 Kiểm tra khả cắt dòng ngắn mạch CB 16 3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt dây dẫn 17 IV LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 19 V TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 21 VI LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB 24 VII- BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 24 VIII CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ 28 IX-TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 32 X-KẾT LUẬN 37 ĐỀ TÀI TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Cho mạng điện dự án X hình A1 với số liệu bảng Đ1, Đ2, Đ3 Các thông 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: cosφ= 0,8, η=1 - Các phụ tải động ký hiệu M: cos , 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 Phụ tải Pđm Dây dẫn Ib(A) L15 50 M16 30 C10 260 Dây dẫn C1 Mã số VIII M17 63 M18 45 M9 150 L19 40 L20 35 L21 37 C11 210 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 IX III IV X I VII II V VI XI XII XIII I- TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1- Tính dịng điện tải Ib a) Dịng điện định mức tải Udm = 380(V ) , riêng phụ tải L15: Udm = 220(V ) Các phụ tải bình thường (ví dụ tủ điện phân phối) ký hiệu L: cosφ= 0,8, η=1 Các phụ tải động ký hiệu M: cos ,  tra tra theo hướng dẫn IEC (bảng B4) Ví dụ: tính dịng điện định mức tải L15 L15 I dm = Pdm 50 = = 156.89( A) 3U dm  cos   230  0,8 1 Tương tự cho tải lại, ta có bảng sau: Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pdm (kW) 50 30 63 45 150 40 35 37  0.89 0.92 0.91 0.94 1 cos 0.8 0.86 0.87 0.86 0.87 0.8 0.8 0.8 Idm ( A) 156.89 56.57 113.61 83.00 264.74 72.17 63.15 66.76 b) Dòng điện làm việc tải Để đảm bảo an toàn cho dây dẫn thiết bị bảo vệ không bị tải tải L M hoạt động định mức nên chọn Ksd = ( Ptb = Pdm ) Ví dụ: Tính dịng điện làm việc tải L15 Ib = Ksd Idm = 1156.89 = 156.89( A) Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Idm ( A) 156.89 56.57 113.61 83.00 264.74 72.17 63.15 66.76 K sd 1 1 1 1 Ib ( A) 156.89 56.57 113.61 83.00 264.74 72.17 63.15 66.76 c) Dịng điện tải dây dẫn Ví dụ: Tính dòng điện tải dây dẫn C15: IbC15 = Kdt IbL15 = 1.156.89 = 156.89( A) Tính dịng điện tải dây dẫn C7: IbC = Kdt  IbL15 = 156.89  230 = 90.2( A) 400 Tương tự, ta có bảng: Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 Kđt 1 1 1 1 Ib(A) 1078.13 90.21 253.18 264.74 260 210 156.89 56.57 Dây dẫn C17 C18 C19 C20 C21 Kđt 1 1 Ib(A) 113.61 83.00 72.17 63.15 66.76 1.2- Lựa chọn CB Dây dẫn Ib(A) In(A) Tên CB Tên Trip Unit Hệ số chỉnh định dòng tải Ir (A) Icu C1 1078.13 1250 NS1250N Micrologic 2.0 0,9 1125 70 C7 90.21 100 NSX-100F Micrologic 100 40 C8 253.18 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 260 40 C9 264.74 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 280 40 C10 260 320 NSX-400F Micrologic 0,9 288 40 C11 210 250 NSX-250F Micrologic 0,9 225 40 C15 156.89 160 NSX-160F TM160D 160 40 C16 56.57 100 NSX-100F Micrologic 2.2M - 60 40 C17 113.61 150 NSX-160F Mcrologic 2.2M - 120 40 C18 83 100 NSX-100F Micrologic 2.2M - 100 40 C19 72.17 80 NSX-100F TM80D 80 40 C20 63.15 80 NSX-100F TM80D 0,9 72 40 C21 66.76 80 NSX-100F TM80D 80 40 II TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp: SbT =  400 1078,13 = 746.95( KVA) SbT =  410  90,21 = 62.499( KVA) T1 = 800( KVA) Bảng tra MBA T1: Chọn MBA T1 Sdm T7 Bảng tra MBA T7 400/230V Chọn MBA T7 Sdm = 100( KVA) Dòng tải hiệu chỉnh: C1 Dòng chạy C1: Ib = 800 = 1154.701( A)  400 C7 Dòng chạy C1: Ib = 100 103 = 144.33( A)  400 C15 Dòng chạy C1: Ib = 100 103 = 251.02( A)  230 Dây dẫn Ib (A) In (A) Tên CB Tên trip unit Hệ số chỉnh định dòng tải Ir (A) C1 1154,701 1250 NS1250 Micrologic 5.0P 0,9 1125 C7 144,33 200 NSX-250F TM200D 0,9 180 C15 262,4 320 NSX-400F TM320D 0,9 288 Tính toán lựa chọn dây dẫn + Kt =  Ki : Hệ số hiệu chỉnh xét theo điều kiện lắp đặt cáp + Iz = Ir : Dòng điện lớn cho phép cáp theo bảng tra Kt Các hệ số hiệu chỉnh ứng với điều kiện lắp đặt cáp : + K1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiết độ (lắp đặt không) + K2: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiết độ (chôn ngầm đất) + K3 : Hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào tính chất đất + K4: Hệ số hiệu chỉnh số cáp gần Hình G12 Các hệ số hiệu chỉnh ( K1) Hình G13 Các hệ số hiệu chỉnh (K2) Hình G15 Hệ số K3 Hình.G21- Hệ số K4 Bảng tra cáp PVC Bảng tra cáp không XLPE, PVC (E F) Bảng tra cáp ngầm XLPE - Tính cho ví dụ cụ thể : VI LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB PHÍA NGUỒN C7 NSX-100B Micrologic PHÍA TẢI C15 NSX-400F TM320D C16 NSX-160B Micrologic 2.2M C17 NSX-100B Micrologic 2.2M C18 NSX-160B Micrologic 2.2M C19 NSX-100B TM-80D C20 NSX100B TM-80D C21 NSX-100B TM-80D C7 NSX-100B Micrologic C9 NSX400F Micrologic 2.2 M C8 NSX-400F Micrologic EM C10 NSX400F Micrologic C11 NSX250F Micrologic C8 NSX400F Micrologic E-M C10 NSX400F Micrologic C11 NSX250F Micrologic C1 NS1000N Micrologic 5.0P Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn VII- BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP - Chọn dây PE cho sơ đồ mạch điện hệ thống - Dây PE nối đến vỏ thiết bị có chiều dài vật liệu với mạch điện Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn toàn Hướng dẫn chọn dây PE theo tiêu chuẩn IEC Bảng chọn dây PE : Dây dẫn Điện trở suất Chiều dài dây L(m) Spha SPE(mm2) C1 18.51 0.135 4*240 4*120 C7 18.52 0.3 70 35 C8 29.41 0.028 2*300 2*150 C9 18.54 0.055 2*70 2*35 C10 18.55 0.055 185 95 C11 18.56 0.056 70 35 C15 29.41 0.05 185 95 C16 18.58 0.125 25 16 C17 18.59 0.04 185 95 C18 29.41 0.02 70 35 C19 18.61 0.13 50 25 C20 18.62 0.045 50 25 C21 18.63 0.185 95 50 -Tính dịng chạm vỏ pha thiết bị, dịng chạm vỏ chạy từ pha A qua vỏ thiết bị qua dây PE lại nguồn -Ví dụ tính dịng chạm vỏ tải M9 Ra = 0,035 m , X a = 0,351 m + Ta có điện trở lưới: RT = 2,6m , X T = 13m + Trở máy biến áp T1 + Trở dây dẫn C1 : RC1 = 10,41m X C1 = 10,8m + Trở dây dẫn C9 : RC = 14,57m X C = 4,4m + Trở dây PE cho C1 : RPE _ C1 =  L 18,51.0,135 S = 120 1000 = 20,82m X PE _ C1 = X C1 = 10,8m + Trở dây PE cho C9 : RPE _ C =  L 18,51.0,055 S = 70 1000 = 6,8m X PE _ C = X C = 4,4m + Tổng trở từ động M9 nguồn R = Ra + RT + RC1 + RC9 + RPE _ C1 + RPE _ C = 0,035 + 4,6 + 16,6 + 3,4 + 35,7 + 6,8 = 67,135 ( m ) X  = X a + X T + X C1 + X C9 = 0,351 + 20,7 + 2.10,8 + 2.4,4 = 51,451( m ) + Dòng chạm vỏ thiết bị : Icv _ M = U R +X   = 230 67,1352 + 51,4512 = 2,72 ( kA) Tương tự ta có trở kháng dây mạch điện: Dây dẫn Điện trở suất Chiều dài dây L(m) Spha(mm2) SPE(mm2) R ( m ) X ( m ) RPE ( m ) XPE ( m ) C1 18.51 0.135 4*240 4*120 10.41 10.80 20.82 10.80 C7 18.52 0.3 70 35 7.94 2.40 15.87 24.00 C8 29.41 0.028 2*300 2*150 2.74 2.24 5.49 2.24 C9 18.54 0.055 2*70 2*35 14.57 4.40 29.13 4.40 C10 18.55 0.055 185 95 5.51 4.40 10.74 4.40 C11 18.56 0.056 70 35 14.85 4.48 29.70 4.48 C15 29.41 0.05 185 95 7.95 4.00 15.48 4.00 C16 18.58 0.125 25 16 92.90 10.00 145.16 10.00 C17 18.59 0.04 185 95 4.02 3.20 7.83 3.20 C18 29.41 0.02 70 35 8.40 1.60 16.81 1.60 C19 18.61 0.13 50 25 48.39 10.40 96.77 10.40 C20 18.62 0.045 50 25 16.76 3.60 33.52 3.60 C21 18.63 0.185 95 50 36.28 14.80 68.93 14.80 Dòng chạm vỏ thiết bị: - Thiết bị R ( m ) X  ( m ) Icv (kA) M9 67.19 51.45 2.73 L15 81.11 47.75 2.46 M16 280.16 59.43 0.81 M17 53.95 45.83 3.27 M18 67.31 42.63 2.90 L19 195.28 64.55 1.12 L20 100.39 50.95 2.05 L21 155.33 73.51 1.35 Chỉnh định dòng cắt từ Im CB cho dòng cắt Im nhỏ dòng Icv tính CB bảo vệ điện giật gián tiếp Dây dẫn CB Ir(A) Dòng chỉnh Im Icv (kA) C9 NSX-400F Micrologic E-M 320 8xIr 2.73 C15 NSX-400F Micrologic 5.2A 256 9xIr 2.46 C16 NSX-100B Micrologic 2.2M 70 10xIr 0.81 C17 NSX-160B Mcrologic 2.2M 130 10xIr 3.27 C18 NSX-100B Micrologic 2.2M 100 10xIr 2.90 C19 NSX-100B TM80D 80 10xIr 1.12 C20 NSX-100B TM80D 72 10xIr 2.05 C21 NSX-100B TM80D 80 10xIr 1.35 VIII CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ Vì MBA T1 có cơng suất ST1=500KVA < 2MVA nên chọn fuse-switch Cần sử dụng CT VT nên tủ thứ cho lộ vào tủ IMM - Chọn Fuse: I n  1,4.1152 400 = 26.88( A) 24000 500.106 I1  = 13,12(k A) 3.24.103 I3  13.96.400 = 232.67( A) 24.103 Chọn fuse 51108823M0 có In=63(A) , I1=31,5(kA), I3=247(A) Bảng chọn fuse 24kV - Chọn máy biến dòng điện CT: - Điện áp định mức: UđmCT>22kV =>UđmCT=22kV - Dòng điện sơ cấp: I p = 1152 400 = 19.2( A) 24000 I p 20 = , chọn Is=5A (vì catalogue có Is=5A) - Tỷ số biến = Is - Công suất định mức: giả sử có thiết bị dây kết nối với lưới dây Cu, tiết diện 4mm2, dài 3m + R= +  L 18,51.3 S = = 13,88( m ) SCT = 52.1 + 52.13,88.10−3 = 25,347(VA) Chọn CT ARJP3 1000/5 A/A, 30VA, cl 0.5 Fs < 10 - Chọn máy biến điện áp VT: + Tần số 50/60 Hz + Điện áp sơ cấp lớn nhất: 24kV + Điện áp thứ cấp định mức: 110 Chọn VT VDC2 :22000/110 V/V, 100VA cl0.5 VIII-TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 1.So sánh dịng điện tải dây dẫn tính tốn ecodial Cáp Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial Sai số (%) C1 1152 1155 0.26 C7 91 102 10.78 C8 253 267 5.24 C9 265 280 5.36 C10 260 260 0.00 C11 210 210 0.00 C15 156 157 0.64 C16 56.57 55 2.86 C17 113.61 132 13.93 C18 83.00 80 3.74 C19 72.1 72.2 0.14 C20 63.15 63.1 0.08 C21 66.76 66.8 0.06 -Nhận xét: Sai số đáng kể (>10%) C17 Ngun nhân phần mềm Ecodial khơng có động công suất 63kW -Khắc phục: Thay động 75kW phần mềm để tính tốn So sánh chọn máy biến áp Máy Biến Áp Tính tốn lý thuyết Mô Ecodial T1 800kVA 800 kVA T7 63kVA 63 kVA -Nhận xét: tính tốn phần mềm giống So sánh lựa chọn CB Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial CB Tên CB Trip Unit In(A) Tên CB Trip Unit In(A) Q1 NS1250N Micrologic 5.0P 1250 MTZ1 12H1 Micrologic 5.0 X 1250 Q7 NSX-100F Micrologic 2.2 100 NSX160B Micrologic 6.2 E 160 Q8 NSX-400F 320 NSX400F Micrologic 5.3 E 400 Q9 NSX-400F 320 NSX400F Micrologic 1.3M 320 Q10 NSX-400F Micrologic 320 NSX400F Micrologic 5.3E 400 Q11 NSX-400F Micrologic 250 NSX250B Micrologic 5.2E 250 Q15 NSX-160F TM200D 160 NSX160B Micrologic 5.2 E 160 Q16 NSX-100F Micrologic 2.2M 100 NSX100F Micrologic 2.2M 100 Q17 NSX-160F Mcrologic 2.2M 150 NSX160B MA 150 Q18 NSX-100F Micrologic 2.2M 100 NSX100F Micrologic 2.2M 100 Q19 NSX-100F TM80D 80 C120H C 80 Q20 NSX-100F TM80D 80 C120H C 80 Q21 NSX-100F TM80D 80 C120N C 80 Micrologic 6.3 E-M Micrologic 6.3 E-M -Nhận xét: Tất CB tính theo lí thuyết hay phần mềm Ecodial chấp nhận mặt kĩ thuật Tùy theo điều kiện kinh tế phân phối thiết bị điện theo vùng mà chọn loại CB hợp lí Khơng cần khắc phục 4.So sánh phối hợp bảo vệ động Động Pdm(kW) Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial M16 30 LC1D65A LC1D65A M17 63 LC1D150 LC1D150 M18 45 LC1D115 LC1D115 M9 150 LC1F330 LC1F330 -Nhận xét: Contactor chọn giống mơ lý thuyết 5.Kích thước dây dẫn Cáp Tính tốn lý thuyết(mm2) Mơ Ecodial(mm2) C1 4*240 4*300 C7 70 70 C8 2*300 2*300 C9 2*70 300 C10 185 150 C11 70 70 C15 185 240 C16 25 25 C17 185 150 C18 70 70 C19 50 35 C20 50 25 C21 95 70 -Nhận xét: có chênh lệch tính tốn mô -Nguyên nhân: + Khi mô điều chỉnh điều kiện đặt cáp chưa xác + Đồng thời dịng tải Ib số dây tính tốn mơ lệch nên dẫn đến Ir khác nhau, từ làm cho Iz khác + Cách hiểu chỉnh sụt áp khác dẫn đến chọn dây dẫn khác ( mô ưu tiên hiệu chỉnh dây đầu nguồn) So sánh sụt áp dây dẫn đến tải Tải Tính tốn lý thuyết (%) Mô Ecodial(%) M9 2.683 2.573 L15 2.503 1.06 M16 4.411 3.940 M17 2.117 2.501 M18 2.042 2.339 L19 4.580 4.779 L20 3.100 2.756 L21 4.852 4.078 -Nhận xét: Khác tính tốn lý thuyết mơ ecodial Có thể chấp nhận kết từ tính lý thuyết mơ sụt áp 5% Ngun nhân tiết diện dây dẫn chọn khác 7.So sánh dịng ngắn mạch lớn CB Tính tốn lý thuyết (kA) Mơ Ecodial (kA) Sai số(%) Q1 13.96 16.83 17.04 Q7 10.33 12.27 15.81 Q8 12.79 15.22 15.98 Q9 10.58 12.2 13.26 Q10 10.14 11.66 13.05 Q11 8.12 9.37 13.35 Q15 2.73 2.61 4.65 Q16 2.24 3.35 33.09 Q17 10.20 11.6 12.10 Q18 9.73 12.1 19.60 Q19 3.47 15.76 Q20 6.37 7.95 19.93 Q21 3.48 3.35 3.97 -Khắc phục: Không cần khắc phục Bù cơng suất phản kháng Vị trí bù Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial Cơng suất tụ bù (kVar) 110 kVar 125 kVar -Nhận xét: khác cơng suất tụ bù Ngun nhân dịng tải Ib khác nhau, dẫn đến cách tính cơng suất phản kháng để bù khác Hơn công suất tụ bù làm tròn để phù hợp với việc chọn tụ, sai lệch không đáng kể -Khắc phục: Khơng cần khắc phục X-KẾT LUẬN Bài tập lớn tính toán lựa chọn thiết bị điện đồ án mang tính thực tế cao Qua tính tốn, thấy độ sai lệch tính theo lý thuyết sử dụng phần mềm nguyên nhân cơng thức tính tốn bị sai, điều kiện chưa xác, chưa nắm tất chức Ecodial, catalogue chưa cập nhật đầy đủ điều kiện chưa cân kinh tế kĩ thuật Qua đề tài, ta hiểu cách tính tốn lựa chọn chi tiết cho dự án bản, hiểu điều kiện cách chọn thiết bị, có cách nhìn khách quan kĩ lưỡng việc tính tốn lựa chọn thiết bị Biết cách sử dụng phần mềm, cân nhắc chỉnh sửa thông số cho phù hợp lí thuyết, phần mềm thực tế HẾT ... dụ tủ điện phân phối) ký hiệu L: cosφ= 0,8, η=1 - Các phụ tải động ký hiệu M: cos , tra tra theo hướng dẫn IEC - Mạng điện nối đất theo sơ đồ TNS - Trạm máy biến áp phân phối đặt nhà, điện áp... X-KẾT LUẬN Bài tập lớn tính tốn lựa chọn thiết bị điện đồ án mang tính thực tế cao Qua tính tốn, thấy độ sai lệch tính theo lý thuyết sử dụng phần mềm ngun nhân cơng thức tính tốn bị sai, điều... Ecodial chấp nhận mặt kĩ thuật Tùy theo điều kiện kinh tế phân phối thiết bị điện theo vùng mà chọn loại CB hợp lí Khơng cần khắc phục 4.So sánh phối hợp bảo vệ động Động Pdm(kW) Tính tốn lý thuyết