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 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG PHÂN PHỐI ĐIỆN Giảng viên hướng dẫn: Thạc Sĩ Nguyễn Xuân Cường Sinh viên thực hiện: Phan Thế Dũng Mã số sinh viên: 1912963 Nhóm: L01 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2022 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện MỤC LỤC TÍNH TOÁN SƠ BỘ Tính tốn dịng điện tải Ib Lựa chọn CB TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN Lựa chọn máy biến áp Tính tốn lựa chọn dây dẫn Tính toán độ sụt áp 15 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH 19 Tính tốn dịng ngắn mạch pha lớn .19 Kiểm tra khả cắt dòng ngắn mạch CB 25 Kiểm tra độ bền nhiệt dây dẫn 26 LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 29 TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG .30 Chọn tụ bù 33 Chọn CB dây dẫn cho tụ điện .33 Chọn Contactor cho CB bảo vệ tụ điện 36 KIỂM TRA SỰ CHỌN LỌC CỦA CB 37 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 39 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 44 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV 44 Lựa chọn CT,VT Fuse .47 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ yêu cầu cấp điện liên tục có lộ vào 22kV 54 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL .56 9.1 Thiết lập mô 56 9.2 Kết mô Ecodial 60 9.2.1 Chọn máy biến áp 64 9.2.2 Dòng điện dây dẫn 64 9.2.3 Chọn CB 66 9.2.4 Chọn dây dẫn 66 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 9.2.5 Sụt áp đường dây 67 9.2.6 Dòng ngắn mạch ba pha 67 9.2.7 Lựa chọn bảo vệ động 68 9.2.8 Bù công suất phản kháng .68 10 KẾT LUẬN 69 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Họ tên sinh viên: Phan Thế Dũng Mã số sinh viên: 1912963 Đề số: 03 Bảng Đ.1 : Công suất tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pđm(kVA) 140 7,5 11 45 132 40 35 50 Bảng Đ.2 : Dòng điện tải dây dẫn Ib Dây dẫn C10 C11 Dòng điện Ib (A) 200 260 Bảng Đ.3 : Điều kiện lắp đặt dây dẫn Dây dẫn C1 C15 C7 C8 C9 C10 Cl1 C16 C17 C18 C19 C20 C21 X II III VIII IX I VII IV V VI XI XII XIII Ký hiệu lắp đặt dây dẫn Ký hiệu lắp đặt dây dẫn Chiều dài (mét) I 56 m Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp, nhiệt độ môi trường 400C II 125 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 400C III 28 m Cáp điện đơn lõi, nhôm (Al), cách điện PVC, đặt ống chôn ngầm đất ẩm với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C IV 55 m Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, đặt ống chôn ngầm đất ướt, nhiệt độ môi trường 250C V 40 m Cáp điện đơn lõi, đồng (Cu), cách điện XPLE , đặt ống chôn ngầm đất khô với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C VI 20 m Cáp điện đơn lõi, nhôm (Al), cách điện PVC, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 450C Phương pháp điều kiện lắp đặt dây dẫn SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 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 Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, đặt thang cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C XI 130 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XPLE , chôn tường với mạch khác, nhiệt độ môi trường 350C XII 45 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện PVC, chôn tường với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C XIII 185 m Cáp điện đa lõi, đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt máng (khay) cáp với mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện TÍNH TỐN SƠ BỘ Tính tốn dòng điện tải Ib a Dòng điện định mức tải Từ bảng B4 cho tài liệu kèm, tra theo cơng suất Pđm Motor, ta có thông số hiệu suất η cos(φ) bảng trên, từ tính dịng điện Iđm cơng thức : Iđm = �(Pđm )2 + (Q đm )2 √3 × Uđm × η × 1000 × 100 = Sđm √3 × Uđm × η Q đm = Pđm × tan(cos −1 φ) (kVAr) × 1000 × 100 (A) Sđm = �(Pđm )2 + (Q đm )2 Ví dụ tính tốn cho tải M9: Q đm = 132 × tan(cos −1 0,87) ≈ 74,808 (kVAr) Sđm = �1322 + 74,8082 ≈ 151,724 (kW) IM9đm = �1322 + 74,8082 IM9đm = √3 × 400 × 94 151,724 √3 × 400 × 94 × 1000 × 100 × 1000 × 100 IM9đm = 232,973(A) SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Uđm(V) 230 400 400 400 400 400 400 400 Pđm(kVA) 140 7.5 11 45 132 40 35 50 η 0.85 0.87 0.91 0.94 1 Cos(φ) 0.8 0.83 0.86 0.86 0.87 0.8 0.8 0.8 Qđm(kVAr) 105.000 5.040 6.527 26.701 74.808 30.000 26.250 37.500 Sđm(kW) 175.000 9.036 12.791 52.326 151.724 50.000 43.750 62.500 Iđm(A) 439.288 15.344 21.220 82.995 232.973 72.169 63.148 90.211 Bảng 1: Kết tính dịng điện định mức tải b Dòng điện làm việc tải Ib = k sd × Iđm (A) ksd: Hệ số sử dụng Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Iđm(A) 439.288 15.344 21.220 82.995 232.973 72.169 63.148 90.211 Ksd 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 Ib(A) 439.288 15.344 21.220 82.995 232.973 72.169 63.148 90.211 Bảng 2: Kết tính dòng điện làm việc tải c Dòng điện tải dây dẫn 𝐼𝐼𝑏𝑏 = k đ𝑡𝑡 ∗ � 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑖𝑖 kđt: Hệ số đồng thời Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 Cl1 L(m) 55 28 135 30 56 50 Kđt 0.8 0.9 0.8 0.8 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Ib(A) 842.534 252.591 107.604 232.973 200.000 260.000 Dây dẫn C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 L(m) 125 55 40 20 130 45 185 Kđt 1 1 1 Ib(A) 439.288 15.344 21.220 82.995 72.169 63.148 90.211 Bảng 3: Kết tính dịng điện tải dây dẫn SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Lựa chọn CB Dây dẫn Ib(A) In(A) C1 842.534 1000 C7 252.591 320 C8 107.604 160 C9 232.973 320 C10 200.000 250 Cl1 260.000 400 C15 439.288 630 C16 15.344 18 C17 21.220 25 C18 82.995 100 C19 72.169 80 C20 63.148 80 C21 90.211 100 Tên CB Compact NS1000N Compact NSX400F Compact NSX160B Compact NSX400F Compact NSX250B Compact NSX400F Compact NSX630F Compact NSX100F Compact NSX100F Compact NSX100F Compact NSX100B Compact NSX100B Compact NSX100B Tên Trip Unit Hệ số chỉnh định dòng tải Ir(A) Icu(kA) Micrologic 2.0 0.85 850 50 TM320D 0.8 256 36 Micrologic 4.2 0.7 112 25 Micrologic 1.3M 0.75 240 25 Micrologic 5.3E 0.8 200 25 Micrologic 5.3E 0.7 280 36 Micrologic 5.3E 0.7 441 36 Micrologic 2.2M 0.9 16.2 36 Micrologic 2.2M 0.85 21.25 36 Micrologic 2.2M 0.85 85 36 TM100D 0.95 76 25 TM100D 0.8 64 25 TM100D 0.95 95 25 Bảng 4: Lựa chọn sơ CB SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN Lựa chọn máy biến áp Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện : S1 = √3 × 𝑈𝑈đ𝑚𝑚 × 𝐼𝐼𝑏𝑏1 = √3 × 400 × 842.534 = 583724.678 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 583.725 𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾 Công suất biểu kiến cung cấp cho đường dây tải C15: S7 = √3 × 𝑈𝑈đ𝑚𝑚2 × 𝐼𝐼𝑏𝑏15 = √3 × 230 × 439.288 = 174999.901 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 174.999 𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾 Công suất máy biến áp T1 (22KV/410V) chọn theo bảng sau: Hình 2.1 : Lựa chọn cơng suất máy biến áp Chọn MBA T1 có cơng suất 630 KVA MBA T7 có cơng suất 200 KVA Dòng tải Ib hiệu chỉnh : + Dòng tải C1: + Dịng tải C15: Ib1= 𝑆𝑆𝑇𝑇1 √3×𝑈𝑈đ𝑚𝑚 Ib15== = 𝑆𝑆𝑇𝑇7 630000 √3×400 √3×𝑈𝑈đ𝑚𝑚 = = 909.327 𝐴𝐴 200000 √3×230 = 502.043 𝐴𝐴 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 55 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 9.1 Thiết lập mô Sơ đồ sợi: Thiết lập thông số: - Nguồn trung vào máy biến áp T1: 56 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện - Chọn FUSE: - Tải bình thường: 57 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện - Tải động cơ: - Dòng đoạn C10 C11: 58 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện - Dây dẫn máng (khay), thang cáp: - Dây dẫn chôn tường: - Dây dẫn chôn lòng đất: 59 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 9.2 Kết mô Ecodial Nhánh trung MBA T1: 60 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Nhánh C7 C15: 61 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Nhánh C8 C16, C17, C18: Nhánh C9: 62 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 𝐼𝐼𝑏𝑏 𝐶𝐶10 = 200 (𝐴𝐴) 𝐼𝐼𝑏𝑏 𝐶𝐶11 = 260 (𝐴𝐴) nên mô ta thêm tải phát triển thêm vào: - Tải AA60: 𝐼𝐼𝑏𝑏 𝐶𝐶10 = 𝑘𝑘đ𝑡𝑡 × 𝑘𝑘𝑠𝑠𝑠𝑠 × (𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚19 + 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚20 + 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚60 ) 200 = × 0.8 × (72.169 + 63.148 + 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚22 ) ⟹ 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚22 = 114.683 (𝐴𝐴) ⇒ 𝑃𝑃đ𝑚𝑚𝑚𝑚22 = 63.536 (𝑘𝑘𝑘𝑘) - Tải AA61: 𝐼𝐼𝑏𝑏 𝐶𝐶11 = 𝑘𝑘đ𝑡𝑡 × 𝑘𝑘𝑠𝑠𝑠𝑠 × (𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚21 + 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝐴𝐴𝐴𝐴61 ) 260 = × 0.8 × (90.211 + 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚23 ) ⟹ 𝐼𝐼đ𝑚𝑚𝑚𝑚23 = 234.789 (𝐴𝐴) ⇒ 𝑃𝑃đ𝑚𝑚𝑚𝑚23 = 131.133 (𝑘𝑘𝑘𝑘) Sau thêm tải: - Nhánh C10: 63 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện - Nhánh C11: 9.2.1 Chọn máy biến áp MBA Tính tốn Mơ T1 630kVA 630kVA T7 200kVA 200kVA 9.2.2 Dòng điện dây dẫn 64 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện Dây dẫn Tính tốn Mơ Sai số (%) C1 909.327 909 0.036 C7 288.675 289 0.113 C8 107.604 106 1.491 C9 232.973 230 1.276 C10 200.000 200 0.000 C11 260.000 260 0.000 C15 502.043 502 0.009 C16 15.344 16 4.275 C17 21.220 22 3.676 C18 82.995 80 3.609 C19 72.169 72 0.234 C20 63.148 63 0.234 C21 90.211 90 0.234 Nhận xét: Dòng điện dây dẫn tính tay mơ Ecodial chênh lệch không đáng kể 65 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện 9.2.3 Chọn CB Tính tốn Mơ Dây dẫn CB Trip unit C1 Compact NS1000N Micrologic 2.0 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Compact NSX400F Compact NSX160B Compact NSX400F Compact NSX250B Compact NSX400F Compact NSX630F GV2LE20 Micrologic 5.3 E Micrologic 4.2 Micrologic 1.3M Micrologic 5.3E Micrologic 5.3E Micrologic 5.3E Micrologic 2.2M GV2LE22 Micrologic 2.2M GV4L115 Micrologic 2.2M Compact NSX100B Compact NSX100B Compact NSX100B TM100D TM100D TM100D CB Masterpact MTZ1 - MTZ1 10H1 Compact NSX NSX400F Compact NSX - NSX160B Compact NSX NSX400F Compact NSX NSX250B Compact NSX - NSX400F Compact NSX NSX630F Acti9 P25M P25M Compact NSX NSX100F Compact NSX NSX100F Acti9 C120 C120N Acti9 C120 C120N Acti9 C120 C120H Trip unit Micrologic 5.0 X Micrologic 5.3 E Micrologic 4.2 Micrologic 1.3 M Micrologic 5.2 E Micrologic 5.3M Micrologic 5.3 E M Micrologic 2.2 M Micrologic 2.2 M C C C Nhận xét: có khác trip unit CB, CB Q16,Q17,Q18 tra catalogues với mơ có khác Ngun nhân: Vì Ecodial CB thêm số chức khác trip unit cao hơn.Ví dụ ại Q17 Ecodial không nhận CB GV2LE22 bảo vệ động 9.2.4 Chọn dây dẫn Tính tốn Mơ Dây dẫn Dây pha Dây PE Dây pha Dây PE C1 4x185 4x95 4x185 4x95 C7 2x240 2x120 2x300 2x300 C8 95 70 95 50 C9 150 70 2x150 2x150 C10 120 70 150 95 C11 2x120 2x70 2x150 150 C15 3x240 3x120 3x240 3x120 C16 4 4 66 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện C17 4 4 C18 50 25 95 50 C19 50 25 50 25 C20 35 25 50 25 C21 50 25 95 50 Nhận xét: Kết chọn dây mô gần giống 9.2.5 Sụt áp đường dây Dây dẫn Tính tốn Mô Sai số C1 0.688 0.781 13.517 C7 0.960 1.04 8.333 C8 2.249 2.36 4.936 C9 1.212 1.03 15.017 C10 1.640 1.77 7.927 C11 1.565 1.43 8.626 C15 2.511 1.75 30.307 C16 4.000 4.08 2.000 C17 4.011 4.32 7.704 C18 2.739 2.61 4.710 C19 3.657 3.51 4.020 C20 2.492 2.27 8.909 C21 3.359 3.22 4.138 Nhận xét: Khác tính tốn lý thuyết mơ ecodial đoạn C15 Có thể chấp nhận kết từ tính lý thuyết mơn sụt áp 5%, ta nên chọn theo phần mềm lý kinh tế tốt Nguyên nhân: + Độ sụt áp cáp tính theo cơng thức ∆U = K × Ib × L + Do tiết diện dây tính tốn lý thuyết mơ ecodial khác nên hệ số K tra bảng khác dịng Ib lúc tính tốn lý thuyết so với mơ khác nên dẫn tới độ sụt áp khác 9.2.6 Dịng ngắn mạch ba pha Dây dẫn Tính tốn Mơ Sai số (%) C1 13.097 14.9 13.767 C7 12.996 14.9 14.651 C8 12.996 14.9 14.651 C9 12.996 14.9 14.651 C10 12.996 14.9 14.651 C11 12.996 14.9 14.651 67 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện C15 6.583 6.98 6.031 C16 5.696 6.2 8.848 C17 5.696 6.2 8.848 C18 5.696 6.2 8.848 C19 9.193 9.7 5.515 C20 9.193 9.7 5.515 C21 10.554 12.2 15.596 Nhận xét: Khác tính tốn lý thuyết mô ecodial Nguyên nhân: Do cách chọn điểm để tính ngắn mạch khác nhau, theo em hiểu Ecodial tính đoạn C1 tính dịng ngắn mạch đến đầu đoạn C1 mà em tính theo lý thuyết đến cuối đoạn C1 9.2.7 Lựa chọn bảo vệ động Động Pdm(kW) Tính tốn lý thuyết Mô Ecodial M16 5.5 LC1 D18 LC1 D18 M17 22 LC1 D25 LC1 D25 M18 45 LC1 D95 LC1 D95 M9 160 LC1F265 LC1F265 Nhận xét: Giống hoàn tồn 9.2.8 Bù cơng suất phản kháng Kết quả: 68 SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện - Tính tốn lý thuyết: 220kVA - Mơ Ecodial: 200kVA Nhận xét: có chênh lệch tính tồn mơ (10%) Ngun nhân: Do theo tính tốn lý thuyết bù theo nhiều cấp độ cịn mơ Ecodial bù B6 10 KẾT LUẬN Kết tính tốn mơ có chút khác cách tính dịng ngắn mạch ba pha thiết bị bảo vệ động Do khác loại catalogues dùng để tra catalogues phần mềm sử dụng để chọn thiết bị, sai xót việc chọn thiết bị (như MBA T7) sai số cơng thức tính tốn 69 ... Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện MỤC LỤC TÍNH TỐN SƠ BỘ Tính tốn dịng điện tải Ib Lựa chọn CB TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN Lựa chọn máy biến... 0.95 95 25 Bảng 4: Lựa chọn sơ CB SVTH: Phan Thế Dũng Thiết Bị Điện Trong Phân Phối Điện TÍNH TỐN LỰA CHỌN DÂY DẪN Lựa chọn máy biến áp Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện : S1 = √3 ×