Ứng dụng CAD trong thiết kế điện

Ứng dụng CAD trong thiết kế điện

Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình thiết kế tính toán lắp đăt điện, việc thiết kế chi tiết và chính xác các thiết bị được sử dụng trong công trình là việc hết sức quan trọng. Cho nên, với một công trình cụ thể, việc tính toán và sử dụng tất cả các catalogue để tra cưu lựa chọn là việc làm hết sức mất thời gian và không đảm bảo việc lựa chọn đó mang lại kết quả tính toán chuẩn xác nhất. Cũng từ lý do muốn đơn giản hóa cũng như rút ngắn thời gian trong việc thiết kế các công trình đi ện có quy mô lớn, các nhà sản xuất thiết bị c ũng như các hãng phần mềm đ ã cho ra các ph ần mềm ứng dụng hỗ trợ người thiết kế trong việc tính toán và lựa chọn thiết bị theo các tiêu chuẩn quốc tế được định sẵn trong tiêu chuẩn của phần mềm. Riêng trong ngành thiết kế lắp đặt điện, thời gian gần đây phần mềm hỗ trợ được cải tiến đáng kể tiêu biểu trong đó có phần mềm hỗ trợ thiết kế, tính toán như Ecodial, Visual, DIAlux,Gem, Benji,…. Và các phần mềm thiết kế bản vẽ như AutoCad, Autocad Electrical, Microsoft Visio,…và một số phần mềm chuyên nghiệp trong thiết kế và mô phỏng trong l ĩnh v ực kỹ thuật điện như DOCWin,OrCad, Matlab,… Vì thế trong đề tài này tôi xin trích dẫn một số phần mềm tiêu biểu và gần g ũi đối với người thiết kế trong lĩnh vực thiết kế lắp đặt thiết bị điện. Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 2 MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN 4 I. Phần mềm thiết kế mạng phân phối điện ECODIAL 4 1. Tổng quan về phần mềm Ecodial: 4 2. Cách sử dụng phần mềm: 5 3. Ưu và khuyết điểm của phần mềm: 6 II. Phần mềm thiết kế nối đất GEM 7 1. Tổng quan về phần mềm GEM 7 2. Cách sử dụng phần mềm 7 3. Đặc tính của hóa chất GEM 9 4. Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 10 III. Phần mềm thiết kế chống sét BENJI 10 1. Cách sử dụng công cụ thiết kế BENJI PROCALC 10 2. Ưu điểm và nhược điểm của công trình 13 IV. Phần mềm thiết kế chiếu sáng VISUAL 14 1. Trình tự thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm VISUAL 14 2. Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 20 V. Phần mềm MICROSOFT OFFICE VISIO 22 1. Một số thư viện thường dùng trong Microsoft Office Visio 22 2. Các bước thực hiện bản vẽ với phần mềm Microsoft Office Visio 24 Chương 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 26 I. Số liệu ban đầu cho phân xưởng cơ khí 26 1. Đặc điểm của phân xưởng 26 2. Thông số phụ tải và sơ đồ bố trí phụ tải 26 3. Nhiệm vụ thiết kế 27 4. Quan điểm thiết kế 27 II. Thiết kế 28 1. Thiết kế chiếu sáng 28 2. Thiết kế mạng phân phối hạ áp 42 3. Kết quả chọn lựa thiết bị 57 4. Lựa chọn thiết bị bảo vệ máy biến áp (T 1 ) 67 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 3 5. Thiết kế chống sét trực tiếp 68 6. Thiết kế hệ thống chống sét lan truyền trên đường dây truyền tải 71 7. Thiết kế hệ thống cọc nối đất 71 8. Thực hiện bản vẽ bằng phần mềm Microsoft Office Visio 75 PHỤ LỤC 76 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 4 Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN Trong đề tài này, sinh viên sẽ thiết kế mạng điện cho một xưởng cơ khí thực tế gồm các thiết bị được sử dụng cụ thể. Nên một số phần mềm thiết kế - tính toán được đề cập đến là ECODIAL, VISUAL, GEM, BENJI, MICROSOFT VISIO và một số phần mềm hỗ trợ khác. I. Phần mềm thiết kế mạng phân phối điện ECODIAL Phần mềm Ecodial đ ã đư ợc tìm hiểu trong ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1: “TÌM HIỂU PHẦN MỀM ECODIAL” . Dưới đây là phần trích dẫn lại nội dung trong đề tài trước. 1. Tổng quan về phần mềm Ecodial: Ecodial 3.0 là một chương tr ình chuyên dùng h ỗ trợ việc tính toán, thiết lập, lắp đât mạng điện hạ áp. Chương tr ình này cung c ấp cho người thiết kế đầy đủ các loại nguồn, thư viện linh kiện, các kết quả đồ thị tính toán… với một nửa cửa sổ giao diện làm việc đầy đủ các chức năng cho việc lắp đặt hạ áp. Chú ý: Ecodial 3.0 là ch ương trình cho các k ết quả tương thích với tiêu chuẩn quốc tế IEC.  Một sô tiêu chuẩn kỹ thuật của Ecodial  Mức điện áp: Điện áp nguồn từ 220V đến 690V  Tần số: từ 50Hz đến 60Hz  Các sơ đồ hệ thống nối đất: IT, TT, TN-C, TN-S  Nguồn được sử dụng: 4 nguồn chính và 4 nguồn dự phòng  Tính toán và lựa chọn thiết bị: theo tiêu chuẩn IEC364 , EN60-898,  Tiết điện cho phép tối đa của dây dẫn: 95-120-150-185-240-300-400- 500-630 (mm)  Sai số khi lựa chọn tiết diện dây: từ 0% đến 5%  Các đặc điểm chung của Ecodial  Thiết lập sơ đồ đơn tuyến  Phụ tải tính toán  Lựa chọn kích thước dây dẫn  Xác định các giá trị định mức và cầu chì  Chọn máy biến áp và nguồn dự phòng  Tính toán dòng đi ện ngắn mạch và độ sụt áp  Xác định yêu cầu chọn lọc cho các thiết bị bảo vệ  Đảm bảo an toàn cho người – chống điện giật  In toàn kết quả tính toán ra giấy  Nguyên tắc tính toán cơ bản của Ecodial  Ecodial lấy các đặc tính của tải (thiết bị tai của mạch cần lắp đặt) được bảo vệ để chọn cách bảo vệ phù hợp nhất cho tải Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 5  Ecodial tự xác định tiết diện cáp, tính toán các dòng ngắn mạch và dòng sự cố  Ecodial kiểm tra tính nhất quán của thông tin được nhập vào  Trong quá trình tính toán, Ecodial sẽ báo lỗi bất kỳ các trục trặc nào gặp phải và đưa các yêu cầu cần thực hiện. 2. Cách sử dụng phần mềm:  Khởi động chương tr ình Ecodial ( ở đây sinh viên sử dung version 3.38) : Star > All Programs > Ecodial 338 > Ecodial 3.38  Hộp thoại giới thiệu đặc tính chung ( General characteristics) và hộp thoại thư viện (Library)  Trong hộp thoại đặc tính chung, chương tr ình đã thi ết kế sẵn các danh mục thiết bị tổng quát nhất khi thiết hệ thống cung cấp điện.  Hiệu chỉnh các thông số trong cửa sổ General characteristics  Ph-Ph V (V): điện áp pha-pha (dây) định mức phía hạ áp: 220 – 230 – 240 – 380 – 400 – 415 – 440 – 500 – 525 – 660 – 690 V  Earthing arrangement (các dạng nối đất phía hạ áp): TT-IT-TNC-TNS  Max.permissible CSA (mm 2 ) (tiết diện CSA) cho phép tối đa của dây dẫn: 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300 – 400 – 500 – 630  N CSA/ Ph CSA: tỷ số giữa tiết diện dây trung tính trên tiết diện dây pha  Target power factor : giá trị hệ số công suất mặc định (dùng khi tính điện áp rơi) chúng ta có thể nhập thông só tùy theo dự án thiết kế  Standard : chọn chuẩn khi thiết kế ( IEC947)  System frequency (Hz): tần số của hệ thống  CSA tolerance (%): sai số tiết diện tính theo phần trăm cho phép. Sai số lựa chọn dây dẫn trong khoảng 0 đến 5% Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 6  Sau khi chọn xong các thông số, nếu muốn lưu lại các giá trị đã nhập cho việc tính các sơ đồ hay dự án khác sau này hãy chọn Defaut  Nhấp OK để hoàn tất việc cài đặt thông số  Thư viện Library Các phần tử thiết bị có trong thư viện Library  Thư viện nguồn (Source)  Thư viện thanh cái ( Busbars)  Thư viện mạch (Feeder circuit)  Thư viện tải (Load)  Thư viện máy biến áp hạ áp/hạ áp ( LV LV Transformer)  Thư viện các đường dẫn khác (Misellaneuos) 3. Ưu và khuyết điểm của phần mềm:  Ưu điểm:  Vẽ và tính toán các sơ đồ đơn tuyến rừ đơn giản đến phức tạp  Ecodial cho phép thiết kế các sơ đồ điên trong mạng sinh hoạt dân dụng, các mạng điện cơ quan xí nghiệp và các mạng điện khu vực  Tính toán và lựa chọn công suât phát của các trạm biến áp  Tính toán giá trị các dòng đi ện và công suất của các thiết bị, tính toán điện kháng, điện trở, độ sụt áp, lựa chọn thiết bị dây dẫn và thiết bị đóng cắt….  Khuyết điểm:  Ecodial không thực hiện được tính toán chống sét cho mạng hạ áp  Ecodial không tính toán việc nối đất mà chỉ đưa ra sơ đồ nối đất, để tính toán và lựa chọn các thiết bị khác  Trong mỗi dự án Ecodial chỉ cho phép tối đa 75 phần tử của mạch  Các phương pháp tính toán trong phần mềm và lưu đồ thiết kế chi tiết mạng phân phối sẽ được trình bày cụ thể trong phần thiết kế một xưởng cơ khí trong phần sau. Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 7 II. Phần mềm thiết kế nối đất GEM 1. Tổng quan về phần mềm GEM Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối và đặc đểm phân bố trên điện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với các thiết bị điện. Cách điện bị đánh thủng và người vận hành không tuân theo các quy tắc an toàn…là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn điện. Do đó, trong hệ thống hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp an toàn chống điện giật. Một trong những biện pháp an toàn có hiệu quả và tương đối đơn giản là thực hiện nối đất cho các thiết bị điện. Trang bị nối đất gồm các điện cực và dây dẫn nối đất. Điện cục nối đất bao gồm điện cực thẳng đứng được đóng sâu vào trong đất và điện cực ngang được chôn ngầm ở một độ sâu nhất định. Các dây nối đất được dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Để tăng an toàn th ì đòi h ỏi hệ thống nối đất khi thiết kế phải đảm bảo rằng dòng đi ện rò hoặc sét tản vào đất theo con đường cực tiểu hóa điện áp tiếp xúc và điện áp bước. Như vậy, tổng trở nối đất phải đủ nhỏ. Muốn giảm điện trở nối đất phải giảm điện trở suất mà điện trở suất của đất giảm khi độ ẩm càng tăng. Do đó, cần phải giữ độ của đất tại nơi đặt hệ thống nối đất. Một giải pháp duy trì đ ộ ẩm là sử dụng một loại hóa chất mà tập đoàn quốc tế ERICO sản xuất. Và phần mềm GEM được xây dựng bởi tập đoàn ERICO có thể tính toán giá trị điện trở nối đất của hệ thống nối đất và số lượng hóa chất cần sử dụng. 2. Cách sử dụng phần mềm. Giao diện màn hình làm việc Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 8  Cách tính toán với phần mềm  Single Ground Rod (without GEM) : điện cực nối đất đơn chôn đứng không có hóa chất  Single Ground Rod (with GEM) : điện cực nối đất đơn chôn đứng có dùng hóa chất Gem  Multiple Ground Rods in a Line (without GEM): điện cực nối đất gồm nhiều cọc chôn không có hóa chất  Multiple Ground Rods in a Line (with GEM) : điện cực nối đất gồm nhiều cọc chôn có dùng hóa chất Gem  Bare Ground Wire in a Line (without GEM): điện cực nối đất với hệ thống dây nối đất nằm ngang không có hóa chất  Bare Ground Wire in a Line (with GEM) : điện cực nối đất với hệ thống dây nối đất nằm ngang có dùng hóa chất Gem  Bare Ground Wire in a Ring (without GEM): điện cực nối đất với hệ thống dây nối đất đặt theo mạch vòng không có hóa chất  Bare Ground Wire in a Ring (with GEM) : điện cực nối đất với hệ thống dây nối đất đặt theo mạch vòng có dùng hóa chất Gem Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 9  Chọn “Multiple Ground in a Line (with GEM)”  Resistivity of Soil [ohm-m]: điện trở suất của đất  Length of Ground Rods [m]: chiều dài của cọc nối đất  Diameter of Ground Rods [cm]: đường kính của cọc nối đất  Diameter of Holes [cm] : đường kính của hố đào chứa hóa chất (nếu phương pháp thiết kế có dùng hóa chất)  Spacing between Rods [m] : khoảng cách giữa hai cọc kề nhau (nếu dùng nhiều cọc )  Number og Rods : số cọc nối đất  Nhập các thông số cần thiết kế vào các mục trên và nhấn “Calculate” để phần mềm tự động tính các thông số  Electrode Resistance [ohm] : điện trở điện cực nối đất  Bags of Gem required: số lượng hóa chất cần dùng  Lưu ý: đơn v ị tính toán có thể được chuyển đổi giữa “Imperial” và “Metric”  Kết quả tính toán được in ra hoặc xuất thành file .pdf khi nhấn nút “Print” 3. Đặc tính của hóa chất GEM Gem (chất cải thiện đất) là chất làm giảm điện trở nối đất, không thay đổi theo nhiệt độ, không bị ăn m òn b ởi muối và hóa chất khác, đảm bảo duy trì đi ện Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 10 trở đất thấp theo thời gian, đáp ứng tính dẫn cao trong thời gian tồn tại của hệ thống nối đất. Được sử dụng ở nhiều môi trường khác nhau. GEM có điện trở suất không vượt quá 200 Ωcm 4. Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm.  Ưu điểm:  Phần mềm có thể tính toán điện trở nối đất kết hợp với việc xác định khối lượng hóa chất GEM cần thiết sử dụng  Tính toán cho điện cực nằm ngang hay thẳng đứng  Nhược điểm:  Công thức sử dụng tính toán trong phần mềm được xây dựng dựa vào công thức cơ bản trong các ấn phẩm của IEEE.  Cách tính toán đơn giản nhưng kết quả giá trị điện trở nối đất chỉ dừng lại ở mức gần đúng. III. Phần mềm thiết kế chống sét BENJI Như đ ã bi ết, trong những điều kiện khí hậu thời tiết mưa b ão hi ện tượng sấm sét sẽ xảy ra. Sét đặc biệt nguy hiểm đối với con người và các thiết bị sử dụng điện. Và con người chưa t ìm ra cách đ ể ngăn chặn hiện tượng sét xảy ra mà chỉ có thể tránh những ảnh hưởng do sét gây ra. Với hệ thống chống sét an toàn cho các tòa nhà hay các công trình , thiệt hại do sét sẽ giảm ở mức thấp nhất. Điều quan trọng là phải xây dựng hệ thống bảo vệ chống sét hiệu quả và đáp ứng bảo vệ theo yêu cầu. Chính vì thế phần mềm BENJI được giới thiệu sau đây sẽ đưa ra các giải pháp thiết kế bảo vệ chống sét an toàn nhất. Thông qua hệ thống bảo vệ chống sét 3000, người sử dụng có thể nắm bắt một cách tổng quát các thành phần, thiết bị cần lắp đặt c ũng như đ ặc điểm và chức năng của chúng trong hệ thống. Hệ thống gồm các thành phần sau:  Kim thu sét phóng điện sớm Dynasphere  Cáp thoát sét Ericore  Cột đỡ  Thiết bị đếm sét  Hệ thống nối đất 1. Cách sử dụng công cụ thiết kế BENJI PROCALC Khởi động chương tr ình Benji [...]... điểm: 20 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện    Phạm Phú Minh - 40801276 Chỉ giới hạn cho không gian bên trong hình chữ nhật Chỉ duy nhất một loại đèn được bố trí sử dụng trong cùng một thời điểm Các đèn chiếu sáng bắt buộc nằm đúng hướng Đông-Tây hoặc Nam-Bắc trong thiết kế 21 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện V Phạm Phú Minh - 40801276 Phần mềm MICROSOFT OFFICE VISIO Microsoft Office Visio là một trong. .. Vẽ sơ đồ 24 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Phần mềm Microsoft Office Visio hỗ trợ các thao tác vẽ đường thẳng, tròn, cung,… và các phần tử dùng để hiệu chỉnh bản vẽ sau khi đã thi ết kế Bước 5: In bản vẽ (hỗ trợ xuất ra file pdf ) 25 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Chương 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ Sau đây là phần thiết kế chi tiết... các bản vẽ 27 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 II Thiết kế 1 Thiết kế chiếu sáng Để có số liệu đầu vào về công suất chiếu sáng cho phần thiết kế mạng động lực, phần thiết kế chiếu sáng thực hiện đầu tiên Vì phần mềm Visual chỉ áp dụng thiết kế cho các khu vực hình chữ nhật, do đó ta cần phân mặt bằng làm việc thành các vùng theo chức năng để tiện cho việc thiết kế  Khu vực... trí thiết bị điện của phân xưởng 26 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 3 Nhiệm vụ thiết kế  Thiết kế mạng động lực phần trung áp và hạ áp: tính toán lựa chọn máy biến áp, máy phát dự phòng, dây dẫn phía cao áp, thiết bị bảo vệ máy biến áp phía cao áp, tủ điện hạ áp, dây dẫn/ cáp điện hạ áp và thiết bị đóng cắt bảo vệ phần hạ áp  Thiết kế hệ... mềm bị giới hạn trong việc thiết kế chính xác kích thước một cấu trúc cho nên kết quả tính toán chỉ ở giá trị gần đúng 13 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Nhưng có thể chấp nhận được trong việc thiết kế những công trình không đòi h ỏi cấp bảo vệ tuyệt đối của hệ thống thu sét IV Phần mềm thiết kế chiếu sáng VISUAL Ngày nay, chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống.. .Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Thanh công cụ thiết kế “Design”: quy trình thiết kế chống sét cho một công trìnhsử dụng kim thu sét phóng điện sớm Dynasphere của Erico Inc sẽ được kích hoạt Người sử dụng nhập thông số và theo các bước hướng dẫn sau để thực hiện thiết kế Màn hình làm việc của Benji Protection Level: cấp độ... bóng đèn (Lumens per Lamp) : 20500 lm  Công suất điện tiêu thụ của bộ đèn (Input Power): 292 W ( kể cả Ballast)  Hệ số mất mát ánh sáng (LLF Value): 0.72 Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế 31 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Bước 4: Chọn phương pháp thiết kế mong muốn Ở đây có ba giải pháp cho việc thiết kế được đề cập trong phần Design Parameters đó là:  Illuminance:... hiện bằng tay Các nhiệm vụ thiết kế còn lại sẽ được thực hiện với sự hỗ trợ của các phần mềm CAD đã được giới thiệu ở chương I Cụ thể, sử dụng:  Phần mềm Ecodial: thiết kế mạng động lực, máy biến áp, máy phát dự phòng và tụ bù  Phần mềm Visual: thiết kế hệ thống chiếu sáng  Phần mềm Benji: thiết kế hệ thống chống sét sử dụng kim thu sét phóng điện sớm  Phần mềm GEM: thiết kế hệ thống nối đất  Phần... lưu có sẵn trong hộp thoại Ballast Type Kết quả lựa chọn sẽ hiển thị trong (Ballast) 2.Next Chọn các đặc tính hỗn hợp khác 17 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Click Finish để hoàn thành tính toán hệ số tổn thất công suất Giá trị LLF sẽ được đưa vào hộp thoại “LLF Value” ở mục lựa chọn đèn Bước 4: Thiết kế sơ bộ 1.Chọn đơn tính toán là Lux 2.Nhập các thông số cần thiết trong mục... nhẹ), các hệ số phản xạ được gán lần lượt là 50% - 30% - 10% Trong trường hợp người thiết kế muốn chọn các giá trị khác của hệ số phản xạ, người thiết kế có thể nhập trực tiếp các giá trị mong muốn vào các ô Celling, Walls, Floor bên dưới 28 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế Bước 2: Xác định mặt phẳng làm việc (tức là vị trí tính toán . Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình thiết kế tính toán lắp đăt điện, việc thiết kế chi tiết và chính xác các thiết bị được sử dụng trong. lắp đặt thiết bị điện. Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 2 MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN 4 I. Phần mềm thiết kế mạng phân phối điện ECODIAL. 75 PHỤ LỤC 76 Ứng Dụng CAD Trong Thiết Kế Điện Phạm Phú Minh - 40801276 4 Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN Trong đề tài này, sinh viên sẽ thiết kế mạng điện cho một xưởng