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
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN -o0o - BÁO CÁO BTL MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG PHÂN PHỐI ĐIỆN GVHD: NGUYỄN XUÂN CƯỜNG SVTH: VŨ GIA TRỌNG HIẾU MSSV: 2033037 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2022 LỜI NĨI ĐẦU Cùng với xu tồn cầu hóa cơng nghệ khoa học phát triển mạnh mẽ, điện vấn đề quan trọng hàng đầu hành trình phát triển, đưa người đến với tương lai Đi với điện ngành cơng nghiệp thiết bị cung cấp điện đóng vai trị quan trọng khơng Thiết bị điện cung cấp điện ngành công nghiệp phát triển Điện đến tất ngõ ngách, vấn đề, lĩnh vực sống đại Trong trình vận hành sử dụng tránh khỏi rủi ro, cố điện sai sót q trình lắp đặt Để đảm bảo an toàn cho người tài sản, thiết bị hệ thống cải tiến hàng ngày, thứ hệ thống dần tự động hóa điều khiển thông minh công nghệ chế tạo vật liệu nâng tầm Hiểu tầm quan trọng đó, kèm theo u thích thân ngành cung cấp điện, em xin làm Đồ án theo đề tài Thiết bị điện cung cấp điện để thực hóa mong muốn đóng góp giá trị vào phát triển ngành điện Được đồng ý hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Xuân Cường - môn Thiết bị điện trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, em hồn thành Đồ án Bài làm không tránh khỏi sai sót định, mong đóng góp ý kiến thầy cô môn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Cường mơn thiết bị điện Kính chúc thầy ln dồi sức khỏe, mạnh khỏe để tiếp tục vững bước nghiệp giảng dạy cao quý Thành phố Hồ Chí Minh ngày 18 tháng 12 năm 2022 -Chỉnh sửa lại số phần BTL MBA,dây dẫn PHẦN I - 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 : 400/230V - 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: cosφ,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 lưới trung 22kV, trung tính nối đất trực tiếp - Cơng suất ngắn mạch phía sơ cấp máy biến áp phân phối T1: P = 500 MVA L15 50 Phụ tải Pdm(KW) M16 45 M17 11 M18 7.5 M9 132 L19 40 L20 45 L21 130 Bảng Công suất tải C10 200 Dây dẫn Ib(A) Dây dẫn Mã số C9 C10 C11 C11 260 C1 C15 C7 C8 C16 C17 C18 X VII IV V VI XI XIII II III VIII Bảng Dòng điện tải dây dẫn Ib C19 C20 C21 IX XII I Bảng Điều kiện lắp đặt dây dẫn I TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1.Tính dịng điện tải Ib a) Dòng điện định mức tải - Từ bảng B4 cho tài liệu kèm,tra theo công suất Pđm motor ta có thơng số hiệu suất η cos(φ) bảng trên,từ tính dịng điện Iđm cơng thức : Iđm = 𝑃đ𝑚 ×1000 (𝜂/100)×√3×cos(𝜑)×𝑈đ𝑚 - Ví dụ tính cho tải L15 M16 : IL15đm = 𝑃đ𝑚 𝜂∗√3∗cos(𝜑)∗𝑈đ𝑚 𝑃đ𝑚 IM16đm = Phụ tải Pđm Ƞ(%) cos(ϕ) Uđm Iđm L15 50 0.8 230 156.89 M16 45 0.91 0.86 400 83 = 𝜂∗√3∗cos(𝜑)∗𝑈đ𝑚 M17 11 0.87 0.86 400 21.22 50∗1000 = 156.89 A 1∗√3∗0.8∗230 45∗1000 = 0.91∗√3∗0.86∗400 M18 7.5 0.85 0.83 400 15.34 M9 132 0.94 0.87 400 232.97 = 83 A L19 40 0.8 400 72.16 L20 45 0.8 400 81.19 L21 130 0.8 400 234.55 Bảng : Kết tính dịng điện định mức tải b) Dòng điện làm việc tải - Dòng điện tải Ib tính theo cơng thức : Ib=Ksd×Iđm (A) - Hệ số Ksd phụ thuộc chủ yếu vào quy trình cơng nghệ cơng trình,ở chưa có u cầu quy trình cơng nghệ,do hệ số Ksd chọn để đảm bảo an tồn để đảm bảo cho việc tính tốn thiết kế sau khơng bị q tải - Ví dụ tính cho tải L15 : Ib= Ksd×Iđm =1×156.89= 156.89 A Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Iđm(A) 156.89 83 21.22 15.34 232.97 72.16 81.19 234.55 Ksd(A) 1 1 1 1 Ib(A) 156.89 83 21.22 15.34 232.97 72.16 81.19 234.55 Bảng 2: Kết tính dịng điện làm việc tải c) Dịng điện tải dây dẫn - Cơng thức tính dịng điện tải dây dẫn : Ibtổng= Kđt× ∑𝑖 𝐼𝑏 (A) - Cũng hệ số Ksd , hệ số Kđt phụ thuộc chủ yếu vào quy trình cơng nghệ cơng trình, chưa có u cầu quy trình cơng nghệ,do hệ số Kđt chọn để đảm bảo an toàn để đảm bảo cho việc tính tốn thiết kế sau khơng bị q tải - Ví dụ tính dịng Ib tổng cho dây dẫn : - Ibtổng C8= 1× ( IM16 + IM17 + IM18)= 1×(83 + 21.22 + 15.34) = 119.56A - Tính dịng qua MBA T7 : - Ta có cơng thức : 𝐼𝑏𝐶7 𝐼𝑏𝐶15 = 𝑈ℎạ á𝑝 𝑈𝑐𝑎𝑜 á𝑝 => 𝐼𝑏𝐶7 = 156.89 × 230 400 = 90.21A Dây dẫn Kđt Ib(A) C1 902.74 C16 83 C7 90.21 C17 21.22 C8 119.56 C9 232.97 C10 200 C11 260 C18 15.34 C19 72.16 C20 81.19 156.89 234.55 C15 156.89 Bảng 3: Dòng điện tải dây dẫn 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 Ib Ir In (tham khảo catalogue Schneider ) Hệ số chỉnh định Ir (A) Icu(kA) dòng tải 1000 50 Dây dẫn Ib(A) In(A) Tên CB Tên Trip Unit C1 902.74 1000 NS-1000N Micrologic 2.0A C7 90.21 100 NSX-100B TM-100D 0.9 100 25 C8 119.56 150 NSX-160B Micrologic 2.2M 120 25 C9 232.97 320 NSX-250B TM – 250D 0.9 240 25 C10 200 200 NSX250B TM-200D 200 25 C11 260 400 NSX-400F Micrologic 260 36 C15 156.89 160 NSX-160B TM-160D 0.9 172 25 C16 83 100 NSX-100B Micrologic 2.2 M 85 25 C17 21.22 25 NSX-100B Micrologic 2.2 M 22 25 C18 15.34 25 NSX-100B Micrologic 2.2 M 0.9 16 25 C19 72.16 100 NSX-100B TM-80D 0.9 75 25 C20 81.19 100 NSX100B TM-100D 0.9 85 25 C21 234.55 240 NSX-250B Micrologic 240 25 PHẦN II TÍNH TỐN LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN 2.1.Lựa chọn máy biến áp - Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện : S1= √3 × 𝑈đ𝑚 × 𝐼𝑏1 = √3 × 400 × 902.74 = 625436.62 𝑉𝐴 = 625.436 𝐾𝑉𝐴 -Công suất biểu kiến cung cấp cho đường dây tải C15: S7= √3 × 𝑈đ𝑚2 × 𝐼𝑏15 = √3 × 230 × 156.89 = 625000.53 𝑉𝐴 = 62.5 𝐾𝑉𝐴 -Công suất máy biến áp T1 (22KV/410V) chọn theo bảng sau: => Chọn MBA T1 có cơng suất 630KVA Cơng suất MBA T7 có cơng suất 100KVA - Dịng tải Ib hiệu chỉnh : 𝑆𝑇1 Dòng tải C1: Ib1= Dòng tải C7: Ib7== √3×𝑈đ𝑚 = 𝑆𝑇7 √3×𝑈đ𝑚 630000 √3×400 = = 909.32𝐴 100000 √3×400 = 144.33𝐴 => Dịng tải hiệu chỉnh C15 : Ib15=Ib7× 400 230 = 144.33 × 400 230 = 251.02A - Chọn lại CB phía thứ cấp máy biến áp: +Lưu ý: chọn CB C7 theo điều kiện kèm máy biến áp T7 Dây Ib (A) Ib chưa In Tên CB Tên trip unit dẫn hiểu (A) chỉnh Micrologic 2.0 Hệ số chỉnh định dòng tải Ir (A) 1000 C1 909.32 902.74 1000 NS1000N C7 144.33 90.21 160 NSX160B TMD-160 125 C15 251.02 156.89 250 NSX250B TMD-250 200 Chọn lại CB cho phù hợp với máy biến áp 2.2.Tính tốn lựa chọn dây dẫn + Kt=П𝐾𝑖 : Hệ số hiệu chỉnh dây dẫn + Iz = 𝐼𝑟 𝐾𝑡 - Với : +Ki : Hệ số hiệu chỉnh xét theo 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 G12 Các hệ số hiệu chỉnh ( K1) cho nhiệt độ không khí xung quanh áp dụng cho khả mang dịng điện cáp khơng khí ( theo sách hướng dẫn lắp đặt điện II ) Hình G13 Các hệ số hiệu chỉnh (K2) cho nhiệt độ mặt đất xung quanh áp dụng cho khả mang dòng điện cáp ống dẫn lòng đất Hình G15 Hệ số K3 tương ứng với loại đất Hình Bảng chọn phương pháp theo điều kiện lắp đặt dây dẫn Bảng chọn hệ số K4 10 +Công nghệ DIN - Dây dẫn C0: Ta để mặc định - Máy biến áp T1: +Công nghệ máy biến áp chọn máy biến khô(Trial) + Ta chỉnh thông số UrT2,UrT20 UiT0 - Máy biến áp T7: Ta chỉnh thông số UrKT UrT2 53 - Đối với CB ta để thông số mặc định phần mềm - Điền thông số tiết diện dây (Ví dụ dây dẫn C1): - Để chọn điều kiện lắp đặt dây dẫn ta chọn Modify the installation method 54 - Sau ta chọn phương pháp lắp đặt + Cable channels : Đối với cách lắp đặt cáp có đục lỗ khơng đục lỗ tháng máng cáp + In the ground : Đối với cách lắp đặt đất + Embedded in building structure : Đối với cách lắp đặt tường số trường hợp khác + Air ambient temperature : Điều chỉnh nhiệt độ + Soil thermal resistivity : Điều chỉnh độ ẩm đất + Ta chọn chi tiết cách lắp Installation system - Cài đặt thơng số tải tải thường (Ví dụ tải L15): +Ta chỉnh công suất 50kW +Hệ số công suất 0.8 +Hệ số đồng thời 0.6 +Sụt áp cho phép 5% 55 - Cài đặt thơng số tải động (Ví dụ tải M16): +Chọn Launch motor Wizard để cài thông số động +Chọn công suất động 45kW +Khởi động trực tiếp (Direct) +Loại phối hợp: loại => Sau cài đặt tất thông số hệ thống ta nhấn Calculate project để tính tốn thơng số 56 9.2.Kết mô phần mềm ecodial Ib C10 C11 260A 200A nên mô phải thêm tải phát triển vào + Tải L22 Ib_C10 = Kđt * Ksd*(Iđm19 + Iđm20 +Iđm22) 200 = * * ( 72,2 + 81.2 + Iđm22) => Iđm22 = 46.6A Pđm_L22 = 400∗ √3 * * 0,8 * 46.6 = 25.83kW +Tải L23 Ib_C11 = Kđt * Ksd*(Iđm21 + Iđm23 ) 260= * 1* (235+ Iđm23 ) => Iđm23 = 25A Pđm_L22 = 400√3 * * 0,8 * 25 = 13.85KW Tải Vị trí Pdm(kW) Loại tải L22 B10 25.83 Thường L23 B11 13.85 Thường 9.2.Kết mơ so sánh tính tốn phần mềm tính tốn lý thuyết 57 9.2.1 Hình ảnh mơ - Tính tốn dịng Ib phần mềm 58 59 - Kết dòng ngắn mạch pha dòng chạm vỏ 60 - Kết Chọn CB dây dẫn 61 62 9.2.2.Công suất với kết tính tốn Máy Biến Áp Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial T1 630kVar 630kVar T7 100kVar 63kVar Nhận xét: Có khác cơng suất định mức máy biến áp T7 Nguyên nhân: + Công suất biểu kiến máy biến áp T7: ST7= √3* 230*156,25= 62,245KVA + Theo Electrical Installation Guide according to IEC international standard 2018 cơng suất suất định mức nhỏ 100kVA nên ta chọn 100kVA công suất định mức MBA T7 Cách khắc phục: chọn lại cơng suất định mức MBA T7 63kVA 9.2.3.Dịng điện tải dây dẫn Ib Cáp C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial Sai số(%) 902.74 909A 0.17% 90.21 90,9A 0.19% 119.56 118 0.33% 232.97 230A 0.32% 200 200A 0% 260 260A 0% 156.89 157A 0.017% 83 80A 0.92% 21.22 22A 0.9% 15.34 15.5A 0.25% 72.16 72.2A 0.01% 81.19 81.2A 0% 63 C21 235A 234.55 0.04% Nhận xét: Tính tốn phần mềm giống với lý thuyết sai số thấp 10% 9.2.4.Chọn CB Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial CB Tên CB Trip Unit In(A) Tên CB Trip Unit In(A) Q1 NS-1000 Micrologic 2.0A 1000 MTZ1 10H1 Micrologic 5.0X 1000 Q7 NSX-160B TM-160D 160 NSX-160B TM-160D 160 Q8 150 NSX-160B TM-160D 160 Q9 NSX-160B Micrologic 2.2M NSX-400F Micrologic 1.3M 320 NSX-400F Micrologic 1.3M 400 Q10 NSX250B TM-250D 200 NSX-250B TM-250D 250 Q11 NSX-400F Micrologic 400 NSX-400F Micrologic 2.3 250 Q15 NSX-160B TM-160D 160 NSX160B TM-160D 160 Q16 GV4L115 L115 100 GV4L115B L115 115 Q17 GV2L L22 25 GV2L L22 25 Q18 GV2L L20 25 GV2L L20 18 Q19 NSX-100B TM-80D 100 NSX-100B TM-80D 80 Q20 TM-100D 100 240 TM-100D TM-250D 100 Micrologic NSX100B NSX-250B NSX100B Q21 NSX-250B 250 -Nhận xét: Tính tốn tay giống với mơ số cảnh báo chưa tối ưu 9.2.5.Chọn dây dẫn Dịng Iz = Ir/Kt Cáp Tính tốn Mơ Tiết diện (mm2) Tiết diện (mm2) Dây pha Dây PE Dây pha Dây PE C1 3*240 3*120 3*240 3*120 C7 70 70 70 35 C8 50 25 50 25 C9 2*150 150 2*150 150 C10 120 70 150 95 C11 120 70 150 95 C15 240 120 240 120 64 C16 70 35 35 35 C17 10 10 10 16 C18 10 10 10 C19 50 25 50 25 C20 50 25 70 35 C21 2*185 185 2*185 120 Nhận xét: Khá giống tính tốn lý thuyết.Ở ta cho phép sai lệch cấp dây.Chọn theo dây dẫn mô phần mềm cho tối ưu chi phí 9.2.6.Sụt áp dây dẫn Cáp Tính tốn lý thuyết(%) Mơ Ecodial Sai số C1 0.69 0.878 6% C7 1.42 1.54 2% C8 1.72 1.8 1.13% C9 0.87 1.13 6.5% C10 2.9 2.84 0.52% C11 4.78 4.5 1.5% C15 1.13 1.06 1.6% C16 4.3 4.5 1.13% C17 2.21 2.62 4.24% C18 3.48 3.62 0.985% C19 3.37 3.22 1.13% C20 3.69 3.32 2.63% 4.92 0.3% Nhận xét : Sụt áp tính tốn lý thuyết mơ giống Sai số 10% có C21 thể chấp nhận 9.2.7.Dịng ngắn mạch pha dòng chạm vỏ - Dòng ngắn mạch pha Cáp Tính tốn lý thuyết(kA) Mơ Ecodial(kA) Sai số(%) C1 11.16 14.8 7% C7 11.16 14.8 7% C8 11.16 14.8 7% C9 11.16 14.8 7% 65 - C10 11.16 14.8 7% C11 11.16 14.8 7% C15 3.26 2.41 3.6% C16 7.73 9.1 4% C17 7.73 9.1 4% C18 7.73 9.1 4% C19 5.98 7.51 5.67% C20 5.98 7.51 5.67% C21 4.93 6.12 5.38% Cáp Tính tốn lý thuyết(kA) Mơ Ecodial(kA) Sai số(%) C9 7.83 9.1 3.7% C15 1.8 1.46 5.2% C16 1.15 0.932 5.2% C17 0.82 0.978 4.3% C18 0.33 0.31 1.56% C19 1.74 1.95 2.84% C20 1.51 1.88 5.45% C21 1.7 2.06 4.78% Dịng chạm vỏ Nhận xét: Tính tốn mơ tính tốn lý thuyết có sai số chấp nhận được(dưới 10%) 9.2.8 Lựa chọn bảo vệ động Động Tính tốn lý thuyết Pdm(kW) Contactor Relay Mô Ecodial Contactor LR9D5367 LC1D115 LC1D25 LRD21 Relay M16 45 LC1D115 LR9D5367 M17 11 LC1D25 M18 7.5 LC1D25 LRD21 LC1D25 LTMR27 M9 132 LC1F330 LR9F7375 LC1F265 LR9F7375 LTMR27 Nhận xét: Có khác tính tốn mơ lý thuyết Contactor động M9,sự khác Relay động M16.M17,M18 Ngun nhân: Do phần mềm tính tốn cho phù hợp với tải có số thiết bị phần mềm 66 khơng có phần mềm tự chọn thiết bị phù hợp với CB động 9.2.9.Bù công suất phản kháng Mô phần mềm Vị trí bù Lý thuyết Mơ Ecodial Công suất tụ bù (kVar) 190kVar 175kVar Dây dẫn (mm2) 150(mm2) 120(mm2) CB bảo vệ NSX-400F NSX-400F Trip Unit Micrologic Micrologic 5.3 -Nhận xét: Tính tốn mơ gần giống với tính tốn lý thuyết.Sai số dây cấp chấp nhận 9.2 Nhận xét chung - Việc tính tốn mơ lý thuyết có chênh lệch chấp nhận - Lựa chọn thiết bị giống với tính tốn lý thuyết PHẦN 10 NHẬN XÉT - Tính tốn mềm giống với lý thuyết - Có số lỗi warning cần khắc phục thời gian có hạn nên chưa khắc phục - Việc mô phần mềm kiểm tra xem việc tính tốn hay khơng Kết luận : - Môn Thiết bị điện phân phối điện giúp chúng em hiểu rõ việc sử dụng catalog cho thiết bị để chọn thiết bị tối ưu để tiết kiệm chi phí đảm bảo tính an tồn cho dự án - Nắm kiến thức vững việc chọn thiết bị sử dụng phần mềm phục vụ cho việc kiểm tra tính tốn lý thuyết Cuối em cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Cường hướng dẫn tận tình chúng em mơn học này.Chúc thầy nhiều sức khỏe để truyền đạt kiến thức cho nhiều sinh viên 67 ... 11.1 2.4 11. 36 40.53 5.98 18.51 45 50 16. 66 3 .6 17.04 40.53 5.98 18.51 56 2*185 2.8 4.48 5.28 42.92 4.93 C11 C15 C 16 C17 C18 C19 C20 C21 21.72 Isc(K A) 11. 16 11. 16 11. 16 11. 16 11. 16 11. 16 Dòng ngắn... Micrologic 11. 16 10 5499705 6? ? 0N 2.0 60 0 108 NSX- Micrologic 11. 16 11 1904400 2.8× 400F 5 00 107 NSX14 5112250 5× TM- 160 D 11. 16 160 B 1 06 33 269 76 2.8×1 NSX- Micrologic 11. 16 76 400F 2.2M 00 07... 25 PHẦN II TÍNH TỐN LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN 2.1 .Lựa chọn máy biến áp - Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện : S1= √3 ×