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 bài tập lớn thiết bị điện trong phân phối điện
Đại học Quốc gia TP HỒ CHÍ MINH trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Khoa Điện – Điện tử TP.HCM, tháng 12, năm 2022 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐIỆN GVHD: Nguyễn Xuân Cường Sinh Viên: Nguyễn Văn Cường MSSV: 1811654 Báo cáo tập lớn thiết bị điện BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải Ib 1.2 Chọn CB TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp: 2.2 Chọn lại CB cho phù hợp với máy biến áp 2.3 Tính tốn lựa chọn dây dẫn 2.4 Tính tốn độ sụt áp 18 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CB THEO DỊNG NGẮN MẠCH 22 3.1 Tính tốn dịng ngắn mạch pha lớn 22 3.2 Kiểm tra khả cắt dòng ngắn mạch CB 29 3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt dây dẫn 30 LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 33 TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 36 5.1 Tính tốn 36 5.2 Chọn CB dây dẫn cho tụ điện 41 5.3 Chọn Contactor cho CB bảo vệ tụ điện : 44 LỰA CHỌN KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CỦA CB 45 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 55 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 58 8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV 58 8.2 Lựa chọn CT,VT Fuse 60 8.3 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ yêu cầu cấp điện liên tục có lộ vào 22kV 69 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 71 9.1 Vẽ sơ đồ mạch điền thông số phần tử: 71 9.2 Các thơng số ecodial tính tốn: 72 Phần 10 KẾT LUẬN 74 ĐỀ Bảng Đ.1 : Công suất tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 11 45 129 40 30 50 Pđm (kW) 150 5.5 Bảng Đ.2 : Dòng điện tải dây dẫn Ib C10 C11 Dây dẫn Dòng điện Ib (A) 300 160 Bảng Đ.3 : Điều kiện lắp đặt dây dẫn Ký hiệu Dây dẫn C1 C15 C7 C8 C9 C10 C11 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Ký hiệu lắp đặt dây dẫn I III VI IV IX V VII VIII II X XI XII XIII Chiều dài Phương pháp điều kiện lắp đặt dây dẫn (mét) lắp đặt Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp, nhiệt độ môi trường 400C Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 400C I 56 m II 125 m III 28 m IV 55 m V 40 m VI 20 m VII 50 m Cáp điện đơn lõi, nhôm (Al), cách điện XLPE, đặt ống chôn ngầm đất ẩm với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C VIII 135 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp vơi mạch khác, nhiệt độ môi trường 450C IX 30 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, đặt ống chôn ngầm đất ướt với mạch khác, nhiệt độ môi trường 250C X 55 m XI 130 m XII 45 m XIII 185 m Cáp điện đơn lõi, nhôm (Al), cách điện PVC, đặt ống chôn ngầm đất ẩm với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, đặt ống chôn ngầm đất ướt, nhiệt độ môi trường 250C Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện XPLE , đặt ống chôn ngầm đất khô với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C Cáp điện đơn lõi, nhôm (Al), cách điện PVC, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 450C Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, đặt thang cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XPLE , chôn tường với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, chôn tường với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C TÍNH TỐN SƠ BỘ Tính dịng điện tải Ib 1.1 Bảng 1.1.1: Dòng điện tải dây dẫn Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 1076.4 270.6 115.6 230.1 300.0 160.0 470.7 Ib (A) 1.2 C16 11.4 C17 21.2 C18 83.0 C19 72.2 C20 54.1 C21 90.2 Chọn CB Bảng 1.2.1: Lựa chọn sơ CB Dây dẫn Ib (A) In (A) Tên CB Tên trip unit Ir (A) Icu (kA) micrologic 2.0 X Hệ số chỉnh định dòng tải C1 1076.4 1250 MTZ1 12H1 1250 42 C7 270.6 400 NSX400F micrologic 2.3 0.8 320 36 C8 115.6 125 NSX160B TM-D 0,9 112.5 25 C9 230.1 320 NSX400F micrologic 1.3M 0.8 256 36 C10 300.0 320 NSX400F micrologic 2.3 320 36 C11 160.0 160 NSX160B TM-D 160 25 C15 470.7 630 NSX630F micrologic 2.3 0.8 504 40 C16 11.4 25 NSX100B micrologic 2.2 M 0.8 20 C17 21.2 25 NSX100B micrologic 2.2 M 0.9 22.5 C18 83.0 100 NSX100B micrologic 2.2 M 0.9 90 25 C19 72.2 80 NSX100B TM-D 80 25 C20 54.1 63 NSX100B TM-D 63 25 C21 90.2 100 NSX100B micrologic 2.2 100 25 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 2.1 Lựa chọn máy biến áp: Tính cơng suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện Chọn công suất máy biến áp theo [2] [3] [4] Chọn lại CB phía thứ cấp máy biến áp - Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện : S1= √3 × 𝑈đ𝑚 × 𝐼𝑏1 = √3 × 400 × 1108,8 = 745725𝑉𝐴 = 746 𝐾𝑉𝐴 - Công suất biểu kiến cung cấp cho đường dây tải C15: S7= √3 × 𝑈đ𝑚2 × 𝐼𝑏15 = √3 × 230 × 492.9 = 187500 𝑉𝐴 = 188 𝐾𝑉𝐴 -Công suất máy biến áp T1 (22KV/410V) chọn theo bảng sau: chọn MBA T1 có cơng suất: S1 = 800 KVA; 𝐼𝑛𝑇1 = 1127 A chọn MBA T2 có cơng suất: S2 = 200 KVA - dòng tải Ib hiệu chỉnh: Dịng tải C1: Ib1= 𝑆𝑇1 √3×𝑈đ𝑚 = 800000 √3×400 = 1154,7𝐴 Dịng tải C7: Ib7= Dịng tải C15: 𝑆𝑇7 √3×𝑈đ𝑚 Ib15= 2.2 = 200000 √3∗400 𝑆𝑇7 √3×𝑈đ𝑚 = =288.675𝐴 200000 √3×230 = 502.044A Chọn lại CB cho phù hợp với máy biến áp Bảng 2.2.1: Chọn lại CB Dây Ib dẫn (A) Ib (A) Hiệu In Tên CB Tên trip unit (A) 1154,7 1250 1108.8 C7 284.9 288.675 C15 492.1 502.044 2.3 Ir định dòng (A) tải chỉnh C1 Hệ số chỉnh MTZ1 12H1 micrologic 2.0 X 1250 630 NSX630F micrologic 2.3 0.6 (max setting) 378 630 NSX630bN micrologic 5.0 0.9 567 Tính tốn lựa chọn dây dẫn Tham khảo [2] Kt = ΠKi I IZ r K t Với : - Ki: hệ số hiệu chỉnh xét đến điều kiện lắp đặt cáp - IZ : dòng điện lớn cho phép cáp theo bảng tra - Các hệ số hiệu chỉnh ứng với điều kiện lắp đặt cáp : K1: Hệ số hiệu chỉnh khả mang dòng cáp theo nhiệt độ mơi trường khơng khí xung quanh( cáp lắp đặt nổi) K2: Hệ số hiệu chỉnh khả mang dòng cáp theo nhiệt độ môi trường đất xung quanh( cáp lắp đặt ngầm đất) K3 : Hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào tính chất đất K4: Hệ số giảm nhóm, dây dẫn cáp cách điện lắp đặt nhóm Hình G16: cung cấp giá trị hệ số hiệu chỉnh k4 cấu hình khác cáp dây dẫn khơng có vỏ bọc, nhóm nhiều mạch cáp nhiều lõi Các phương pháp lắp đặt miêu tả bảng 10 Dịng ngắn mạch bên phía sơ cấp MBA là: 𝐼𝑠𝑐 = 𝑃𝑠𝑐 √3 ∗ 𝑈đ𝑚 = 500 ∗ 106 √3 ∗ 22000 - Isc < Ichophépthanhcái = 20kA => thỏa mãn ngắn mạch 8.2 Lựa chọn CT,VT Fuse Lựa chọn Fuse 60 = 13.1𝑘𝐴 61 62 - Un% = 6% => I3 < 𝐼𝑛𝑀𝐵𝐴 𝑈𝑛% = 𝑆đ𝑚𝑀𝐵𝐴 √3∗22000.6% = 800000 √3∗22000.6% = 350A 63 800000 - IđmMBA = - Ifuse(0,1s) > 12* 21 = 252A √3∗22000 = 21A Tại Ifuse(0,1s) > 158,4A tra bảng bên ta chọn được: - Ufuse > 22kV chọn Ufuse = 24kV - Iđmfuse = 40A > 1,4* IMBA = 29.4A (thỏa) - I1 = 31,5kA > Isc =13,1kA (thỏa) - I3 = 112A < 350 (thỏa) Chọn Mã hiệu fuse: 51108820M0 (Fusarc CF) Lựa chọn CT 64 65 - UđmCT > 22kV chọn UđmCT = 24kV - IđmMBAsơcấp = 21A Chọn dòng điện định mức sơ cấp CT Ip = 25A Dòng điện thứ cấp CT chọn Isn = 5A 𝐼𝑝 Tỉ số biến dòng = 𝐼𝑠 = 25/5 Cấp xác: 5P10 tức dịng điện qua CT tăng lên gấp 10 lần dòng điện định mức sai số 5% Cơng suất định mức - Điện trở CT khoảng 1Ω => Công suất S = 𝐼𝑠 *R = 5VA - Tuy nhiên ta cần tính thêm cơng suất tổn hao đường dây kết nối CT với lưới Chọn dây Cu ,6mm2, dài 5m Điện trở suất Cu 200c pcu = 18,51 mΩ.mm2/m => R = 𝑃∗𝐿 𝑆 = 18,51∗5 = 15,42mΩ => Sdườngdây = 𝐼𝑝2 *R= 252 * 0,01542 = 9.64VA => SCT > 5+9.63= 14.63VA=> Chọn SCT = 15VA => chọn ARJD/N1 03811412N0: 15VA, 5P10, Dòng nhiệt thời gian ngắn Ith - giây = 16KA, tỷ số MBA: 25/5 66 Lựa chọn VT Vai trò VT: - Biến đại lượng đo xuống giá trị nhỏ - Cách ly - Dùng để đo lường bảo vệ 67 68 - Điện áp sơ cấp lớn ≥ 22 => chọn IđmVT = 24kV Chọn VT VDF21n/S2 03811713N0 có Vdm = 24 kv; tần số 50hz, 22000:√3 / 110: √3; 50VA 3P (sai số 3% 1100 V tải), cl0.5 (sai số 0.5% định mức thứ cấp) 8.3 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ yêu cầu cấp điện liên tục có lộ vào 22kV - Dùng chuyển mạch tự động ATS - CT, VT Cầu chì Chọn giống trường hợp lộ vào -Sơ đồ bảo vệ 69 +Ưu điểm : - Mạng điện hoạt động với hai nguồn (22kV), xảy nguồn, pha, trung tính, thấp áp, áp,… ATS tự động chuyển sang nguồn thứ, đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, thời gian điện ngắn - Tủ điện ATS tích hợp thêm chức giám sát điều khiển từ xa thông qua việc sử dụng điều khiển PLC hãng như: Siemens, Mitsubishi… - Khả tùy biến cao, chọn nhiều chế độ hoạt động, thông số kỹ thuật cao, dễ dàng thay có cố bảo dưỡng -Khi xảy cố lộ vào trước chì máy biến ATS cảm biến dịng cố khóa ATS để bảo vệ đường dây + Chỉ có nhược điểm tốn diện tích lắp đặt lớn 70 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 9.1 Vẽ sơ đồ mạch điền thông số phần tử: Ib C10 C11 260A 200A nên mô phải thêm tải phát triển vào +Tải L22 Ib_C10 = Kđt * Ksd*(Iđm19 + Iđm20 +Iđm22) 300 = * * ( 72.2 + 54.1 + Iđm22) => Iđm22 = 173.7A 71 Sđm_L22 = 400√3 * 173.7 = 105.3kVA cos +Tải L23 Ib_C11 = Kđt * Ksd*(Iđm21 + Iđm23 ) 160 = * 1* (90.2+ Iđm23 ) => Iđm23 = 69.8A Sđm_L22 = 400√3 * 69.8 = 48.4 kVA cos Tải Vị trí Sdm(kW) Loại tải L22 B10 105.3 Thường L23 B11 48.4 Thường 9.2 Các thơng số ecodial tính tốn: Lý thuyết Dây dẫn S (mm2) Spe (mm2) C1 4*240 2*240 MTZ1 12H1 C7 C8 4*95 50 2*95 25 C9 185 95 NSX630F NSX160B NSX400F C10 C11 C15 C16 C17 300 95 4*95 10 150 50 2*95 10 NSX400F NSX160B NS630bN GV4P12N GV4P25B CB 72 trip unit micrologic 2.0 X micrologic 2.3 TMD Micrologic 2.3M micrologic 2.3 TMD Micrologic 5.0 P12N P25B In 1250 400 125 320 400 160 630 12.5 25 C18 C19 C20 C21 35 35 25 70 16 16 16 16 GV4P115B NSXm160E NSXm160E NSXm160E P115B Micrologic 4.1 Micrologic 4.1 Micrologic 4.1 115 100 100 100 Bảng 9.2.1: thơng số ecodial tính tốn dây dẫn STT Ib (A) 10 11 12 13 1155 271 114 230 300 160 471 11.4 21.2 83 72.2 54.1 90.2 vị trí vật liệu C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Copper Aluminium Copper Copper Copper Aluminium Aluminium Copper Copper Copper Copper Copper Copper Sph CB Iz (A) dây PE dây Ne vị trí 4*240 1365 4*95 387 70 149 2*185 356 2*185 325 240 173 4*300 523 10 46.3 16 74.3 25 81.6 50 118 25 64 95 175 2*240 2*95 35 95 185 120 2*300 10 16 16 25 25 50 2*240 2*185 240 4*300 50 73 Q1 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21 tên Trup Unit MTZ1 12H1 Micrologic 2.0 X NSX400F Micrologic 5.3E NSX160B TM-D NSX400F Micrologic 2.3M NSX400F Micrologic 2.3 NSX250B TM-D NSX630bN Micrologic 5.0 GV4P12N P12N GV4P25B P25B GV4P115B P115B NSXm160E Micrologic 4.1 NSXm160E Micrologic 4.2 NSX250B Micrologic 5.2E Trip-unit rating (A) 1250 400 125 320 400 200 630 12.5 25 115 160 100 250 Breaking capacity (kA) 42 36 25 36 36 25 50 50 25 25 25 16 25 Phần 10 KẾT LUẬN Phần mềm Ecodial không hỗ trợ tụ bù theo nhóm mà hỗ trợ bù cơng suất phản kháng (Thanh nối với nguồn ) nên có số cảnh báo liên quan đến thiếu tụ bù số công suất động khơng có phần mềm vd M9 = 129 kW thay số cơng suất gần 132kW (sai số đến 3kw) Phần mềm đề xuất nhiều lựa chọn khác tương tự (CB) 74 ... cáo tập lớn thiết bị điện BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải Ib 1.2 Chọn. .. vệ tụ điện : 44 LỰA CHỌN KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CỦA CB 45 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 55 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 58 8.1 Lựa chọn. .. bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV 58 8.2 Lựa chọn CT,VT Fuse 60 8.3 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ yêu cầu cấp điện liên tục có lộ vào 22kV 69 TÍNH TỐN