THIẾT KẾ MẠNG ĐỘNG LỰC BẰNG ECODIAL

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN LẠNH BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP   BÀI BÁO CÁO MÔN CUNG CẤP ĐIỆN: THIẾT KẾ MẠNG ĐỘNG LỰC BẰNG ECODIAL GVHD: Th.s Lê Phong Phú NHÓM 8:  Trần Duy Khương  Trần Minh Đức  Nguyễn Mạnh Tuấn  Nguyễn Khắc Phang T.p Hồ Chí Minh, Tháng 12 Năm 2012 Mục Lục 1. KHÁI QUÁT: 4 2. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ECODIAL: 4 2.1. MỘT SỐ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CỦA ECODIAL: 4 2.2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CHUNG VÀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN CỦA ECODIAL: 4 2.3. MỘT SỐ HẠN CHẾ CỦA ECODIAL: 5 3. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO THƯỜNG GẶP KHI LÀM VIỆC VỚI ECODIAL: 5 3.1. NGUỒN CUNG CẤP: 5 3.1.1. Máy biến áp (Transformer) 5 3.1.2. Máy phát (Generator) 5 3.1.3. Nguồn bất kỳ (Source) 5 3.2. CÁC THANH CÁI: 5 3.2.1. Các thanh cái có phần tính toán: 5 3.2.2. Các thanh cái không có phần tính toán: 6 3.3. VẬT DẪN: THƯỜNG GỌI LÀ CÁC BUSWAY VÀ CÁP 6 3.3.1. Cáp (cable) 6 3.3.2. Hệ số các thanh cái (Busbar trunking systems) 6 3.4. TẢI (LOAD) 6 3.4.1. Mạch tải bất kỳ: 6 3.4.2. Mạch tải động cơ (Motors) 7 3.4.3. Mạch tải chiếu sáng (Lighting) 7 3.5 MÁY BIẾN ÁP HẠ ÁP 7 3.6 THIẾT BỊ BẢO VỆ 7 3.7 CÔNG TẮC CHUYỂN MẠCH 7 3.8 ĐƯỜNG DẪN ĐẾN CÁC DỰ ÁN PHÍA TRÊN: 7 4. CÁC THƯ VIỆN PHẦN TỬ TRONG ECODIAL: 9 4.1. THƯ VIỆN NGUỒN: 9 4.2. THƯ VIỆN THANH CÁI: 10 4.3. THƯ VIỆN MẠCH LỘ RA: 10 4.4. THƯ VIỆN TẢI: 11 4.5. THƯ VIỆN MÁY BIẾN ÁP: 12 4.6. THƯ VIỆN CÁC PHẦN TỬ KHÁC: 12 5. TRÌNH TỰ THAO TÁC TÍNH TOÁN VỚI ECODIAL 13 5.1. KHỞI ĐỘNG PHẦN MỀM 13 5.2. CHUẨN BỊ SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN 15 5.2.1. Hiệu chỉnh sơ đồ 18 5.2.2.1. Phân xưởng 3 20 5.2.2.2. Động cơ 20 5.2.2.3. Chiếu sáng 21 Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 2 5.2.2.4 Phân xưởng 2 22 5.2.2.5. Phân xưởng 1 23 5.3. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT NGUỒN CẦN THIẾT 24 5.4. TÍNH TOÁN MẠNG ĐIỆN TỪNG BƯỚC 25 5.4.2. Tính toán từng bước theo các ràng buộc (chế độ Calculate) 27 5.5. PHỐI HỢP ĐẶC TUYẾN BẢO VỆ CỦA CB, MÁY CẮT 27 5.5.1. Kiểm tra thiết bị đóng cắt của nguồn với nhánh sơ đồ phân xưởng 1 27 5.5.2. Kiểm tra thiết bị đóng cắt của nguồn với nhánh sơ đồ chiếu sáng 28 5.6. HIỂN THỊ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ IN 30 6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT MẠNG ĐIỆN THEO CHẾ ĐỘ TỪNG BƯỚC 31 Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 3 1. Khái quát: Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển nhanh chóng của máy vi tính, kéo theo sự bùng nổ về lĩnh vực phần mềm máy vi tính, nhiều phần mềm ứng dụng trở thành công cụ đắc lực giúp con người thiết kế và giải quyết nhanh chóng các bài toán trong kỹ thuật. Để thiết kế hệ thống cung cấp điện cho một xí nghiệp, nhà máy, người thiết kế phải giải quyết một khối lượng lớn các bài toán về kinh tế - kỹ thuật khá phức tạp và mất nhiều thời gian. Trong chuyên ngành cung cấp điện, việc tính toán thiết kế cho lưới điện hạ áp là công việc không thể thiếu được với các sinh viên, kỹ sư. Có nhiều chương trình giúp cho việc thiết kế hệ thống điện. 2. Giới thiệu về phần mềm ecodial: Ecodial là một trong các chương trình chuyên dụng EDA cho việc thiết kế, lắp đặt mạng điện phía hạ áp. Nó cung cấp cho người thiết kế đầy đủ các loại nguồn, thư viện linh kiện, các kết quả đồ thị tính toán và một giao diện trực quan với đầy đủ các chức năng cho việc lắp đặt hạ áp. Một điểm cần lưu ý: Ecodial là một chương trình cho các kết quả tương thích với tiêu chuẩn quốc tế IEC nếu áp dụng vào tiêu chuẩn Việt Nam cần có sự hiệu chỉnh. 2.1. Một số 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, TN, TT, TNC, TNS.  Nguồn được sử dụng là 4 nguồn chính và 4 nguồn dự phòng.  Tính toán và lựa chọn theo tiêu chuẩn NFC15100, UTE-C15500, IEC947- 2, CENELEC R064-003.  Tiết diện cho phép tối đa của dây dẫn 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300 – 400 – 500 – 630 (mm).  Sai số khi lựa chọn tiết diện từ 0 đến 5%. 2.2. Các đặc điểm chung và nguyên tắc tính toán của Ecodial: Ecodial đưa ra 2 chế độ tính toán phụ thuộc vào nhu cầu người thiết kế:  Tính toán sơ bộ (ở chế độ Pre-sizing) để tính toán nhanh thông số của mạng điện. Ở chế độ này, Ecodial sẽ lấy các thông số mặc định có sẵn trong phần mềm.  Tính toán từng bước (ở chế độ Calculate), ở chế độ tính toán này Ecodial sẽ tính toán các thông số của mạng từng bước theo các đặc tính hay cáa rảng buộc do người thiết kế nhập vào. Nguyên tắc: Với Ecodial cho phép thiết lập các đặc tính mạng tải cần yêu cầu (loại mạch, dòng điện yêu cầu, ).  Thiết lập sơ đồ đơn tuyến. Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 4  Tính toán phụ tải.  Chọn các chế độ nguồn và bảo vệ mạch.  Lựa chọn kích thước dây dẫn.  Chọn máy biến áp và nguồn dự phòng.  Tính toán dòng điện ngắn mạch và độ sụt áp.  Xác định yêu cầu chọn lọc cho các thiết bị bảo vệ.  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.  In trực tiếp các tính toán như các phai văn bản khác có kèm theo cả sơ đồ đơn tuyến. 2.3. Một số hạn chế của Ecodial: • 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. 3. Các thông số đầu vào thường gặp khi làm việc với Ecodial: Để thực hiện việc tính toán với phần mềm thiết kế cần nhập vào các thông số đầu vào cho từng phân tử mạch. Các thông số đầu vào và các giá trị tính toán được liệt kê như sau: 3.1. Nguồn cung cấp: 3.1.1. Máy biến áp (Transformer) Dựa vào công suất định mức của máy biến áp và công suất ngắn mạch của hệ cao áp chương trình Ecodial tính tất cả các đặc tính của nguồn. 3.1.2. Máy phát (Generator) Thông số đầu vào và ra của máy phát có giá trị tương tự các thông số đầu vào của máy biến áp. 3.1.3. Nguồn bất kỳ (Source) Khi mạng điện cung cấp chưa xác định rõ nguồn được cung cấp từ nhà máy điện hay từ máy phát dự phòng thì sơ đồ mạng cũng được thay thế một nguồn bất kỳ, các thông số nguồn cũng được thực hiện lựa chọn cho thiết kế thông qua các tiêu chuẩn. 3.2. Các thanh cái: 3.2.1. Các thanh cái có phần tính toán: Các thông số được giới thiệu trong bảng tóm tắt chung. Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 5 3.2.2. Các thanh cái không có phần tính toán: Thanh cái không có phần tính toán (trở kháng bằng 0) cho phép có 1 nhánh rẽ dưới 1 mạch. Thông thường khi đặt một thanh cái không có phần tính toán, dùng “busbar” trên sơ đồ, nếu cần thì hiệu chỉnh lại mạch để tạo một nhánh rẽ. 3.3. Vật dẫn: thường gọi là các busway và cáp. 3.3.1. Cáp (cable) Hệ số nhu cầu (Kuser) cho phép người dùng đưa những thông số sau vào tính toán tiết diện cáp. Hệ số hiệu chỉnh theo các úng dụng khác:  K = 0.9: Đối với 10% công suất dự phòng.  K = 1.2: Đối với 80% hệ dố sử dụng đồng thời của cáp. Hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đi song song trên một mạch. 3.3.2. Hệ số các thanh cái (Busbar trunking systems) Các giá trị tính toán cho dây dẫn (cáp và thanh cái BTS):  Dòng ngắn mạch cực đại tại cuối dây dẫn: I k1max , I k2max , I k3max ; dòng ngắn mạch cực đại của 1 pha, 2 pha và 3 pha.  R boN : Điện trở pha – trung tính.  X boN : Điện kháng pha – trung tính.  I scmax : Dòng ngắn mạch cực đại phía tải của dây dẫn.  I scmax : Dòng ngắn mạch cực đại phía nguồn của dây dẫn (xác định khả năng cắt của thiết bị bảo vệ).  I k1min , I k2min : Dòng ngắn mạch cực tiểu 1 pha, 2 pha.  X bPh-Ph : Trở kháng vòng pha – pha.  R bNe : Điện trở pha trung bình.  I fault : Dòng sự cố giữa dây pha với dây PE. BTS hay thanh cái dùng kết nối với tải phân bố không đều. Mỗi BTS đều có các thông số cho phép người dùng nhập giá trị vào theo các yêu cầu thiết kế. 3.4. Tải (Load) 3.4.1. Mạch tải bất kỳ: Chú ý:  Theo như số cực thì cũng ảnh hưởng ít nhiều đến việc tính toán, bảo vệ và chọn kích thước.  Công suất mạch và dòng điện tổng (I b ) phụ thuộc nhau. Vì thế, khi tính toán cho mạch nên nhập 1 trong 2 giá trị đã nói trên thì Ecodial sẽ tự động tính giá trị còn lại. Nghĩa là nếu nhập công suất cho mạch, chương trình Ecodial sẽ tính ra dòng điện và ngược lại.  Sơ đồ nối đất: thường chuyển từ TN – C sang TN – S, do quy định các tải nhỏ có tiết diện dây pha nhỏ hơn 10mm 2 (Cu) hoặc 16mm 2 (Al) và những Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 6 tải di động phải sử dụng sơ đồ nối đất TN – S. 3.4.2. Mạch tải động cơ (Motors) 3.4.3. Mạch tải chiếu sáng (Lighting) 3.5 Máy biến áp hạ áp Các MBA hạ áp dùng để thay đổi sơ đồ nối đất, từ dạng này sang dạng khác hay để thay đổi các điện áp (chẳng hạn từ 400V của mạng 3 pha thành 220V của mạng 3 pha). Các thông số cần nhập đối với máy biến áp hạ áp tương tự như thông số cần nhập đối với MBA nguồn. 3.6 Thiết bị bảo vệ  Bảo vệ bằng CB.  Bảo vệ và điều khiển động cơ. Đây là hai hình thức bảo vệ khác nhau nhưng mục dích chung cũng là bảo vệ cho động cơ và mạch điện. Nói chung các hình thức bảo vệ đều cùng chung những đặc tính như sau. 3.7 Công tắc chuyển mạch.  Bảo vệ chống chạm đất.  Số tiếp điểm ngắt.  Số hiệu của công tắc. 3.8 Đường dẫn đến các dự án phía trên: Giá trị của các phần tử được mô tả chung trong bảng tóm tắt sau: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 7 Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 8 Mô tả Nội dung Công suất Giá trị định mức của các phần tử Sơ đồ nối đất Sơ đồ nối đất phía hạ áp: IT, TT, TNC,TNS, phía nguồn Trung tính kiểu phân bố Có trung tinh phân bố cho phía hạ áp YES-NO Un ph-ph (V) Điện áp dây định mức của phía hạ áp:220-230-240-380-400-415- 440-500-525-600-660-690V. Điện áp ngắn mạch (%) Điện áp ngắn mạch của MBA tính theo %. Có thể chọn giá trị chuẩn mặc định Psc HV (MVA) Công suất ngắn mạch của phía cao áp mặc định là 500 MVA Tổ nối dây Kiểu tồ nối dây MBA: tam giac-sao,sao-sao, zig zag Hệ số công suất Hệ số công suất phía thứ cấp MBA Tần số hệ thống Tần số hệ thống 50-60Hz Thời gian cắt sự cố (ms) Thời gian tác động của các thiết bị bảo vệ (ms) Rpha của mạng (mW) Điện trở tương đương của 1 pha tính bằng m Ω Xph của mạng ( m Ω ) Tổng trở tương đương của 1 pha tính bằng m Ω Rpha máy biến áp (mW) Điện trở 1 pha của MBA tính bằng m Ω Xpha máy biến áp (mW) Tổng trở 1 pha của MBA tính bằng m Ω X’d ( m Ω ) Điện kháng qua độ thứ tự thuận m Ω X 0 ( m Ω ) Điện kháng thứ tự không m Ω Xd ( m Ω ) Điện kháng một pha tính bằng m Ω Ib (A) Dòng định mức tổng I khởi động Dòng khởi động động cơ Isc (KA) Dòng ngắn mạch cực đại qua thiết bị Iscmin Dòng ngắn mạch cực tiểu Chiều dài (m) Chiều dài cáp tính bằng m Phương pháp lắp đặt Phương pháp lắp đặt cáp IEC 364-5- 523 Kim loại vật dẫn Kim loại dùng làm vật dẫn là đồng nhôm Cách điện Vật liệu cách điện: XLPE: cấp cách điện bằng Polyme lien kết cheo. PVC: cấp cách điện bằng PolyVinylCloride Cao su: cấp cách điện bằng cao su Loại cáp Loại dây: nhiều lõi, một lõi, vật dẫn có bọc cách điện. N b pha user Số lượng dây dẫn mỗi pha 4. Các thư viện phần tử trong Ecodial: Thư viện chính của Ecodial được trình bày dưới dạng sơ đồ cây rất tiện ích cho người sử dụng. Thư viện này xuất hiện ngay khi khởi động chương trình để chuẩn bị thiết kế. Chỉ bằng một động tác nhấp chuột và di chuyển đến nơi muốn vẽ, nhấp chuột lần nữa bạn có thể lấy ra bất kỳ sản phẩm nào như mong muốn. Cửa sổ màn hình thư viện ban đầu xuất hiện cũng chính là của sổ thư viện nguồn như sau: 4.1. Thư viện nguồn: Thư viện Mô tả Chức năng - Máy biến áp. - Cáp hoặc BTS hoặc không có nối mạch. - CB. - Máy phát. - Cáp hoặc BTS hoặc không có nối mạch. - CB. - Nguồn bất kỳ. - Cáp hoặc BTS hoặc không có nối mạch. - CB. Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 9 - Máy cắt hạ thế phân đoạn dùng cho 2 loại thanh cái khác nhau. - Có thể được sử dụng như một máy cắt thông thường. 4.2. Thư viện thanh cái: Thư viện Mô tả Chức năng Thanh cái có tính toán hoặc không tính toán (tương đương nhánh rẽ) Liên động cơ khí giữa hai thanh cái nối vào các nguồn khác nhau. 4.3. Thư viện mạch lộ ra: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 10 [...]... bằng dây pha Chọn 5% ở mục sai số cho phép Chọn hệ số công suất 0.8 và chọn tiêu chuẩn IEC 974-2 mặc định sau đó nhấp chọn OK Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 15 Trên màn hình làm việc của chương trình sẽ có các công cụ giúp cho việc thiết kế như sau: Khi màn hình soạn thảo thiết kế đã sẵn sàng cần tạo ra một mạng điện có sơ đồ đơn tuyến theo yêu cầu như mạng điện sau: Thiết Kế Mạng Động Lực. .. tải: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 11 4.5 Thư viện máy biến áp: 4.6 Thư viện các phần tử khác: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 12 5 TRÌNH TỰ THAO TÁC TÍNH TOÁN VỚI ECODIAL 5.1 Khởi động phần mềm Từ màn hình windown nhắp đôi chuột vào biểu tượng trên desktop hoặc trình tự thực hiện như sau nếu biểu tượng không có trên desktop Từ desktop nhấp chuột chọn Start > All Program > Ecodial. .. Bằng ECODIAL Trang 16 Để tạo được sơ đồ này phải sử dụng thư viện mạch, nó được hiển thị tự động dưới dạng công cụ khi khởi động chương trình Khởi đầu là cửa sổ thư viện nguồn (source) Trước tiên chọn nguồn cho dự án bằng cách nhấp chuột vào phần tử nguồn gồm máy biến áp – dây dẫn – thiết bị bảo vệ Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 17 Khi bất kỳ phần tử nào được chọn đưa ra màn hình thiết kế. .. xong tên dự án nhấp OK, dự án sẽ được lưu lại với đuôi *.hil* 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT MẠNG ĐIỆN THEO CHẾ ĐỘ TỪNG BƯỚC Tính toán thiết kế cho mạng điện như hình vẽ: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 31 Để thiết lập được sơ đồ như hình vẽ cần sử dụng các thư viện phần tử đã được giới thiệu trong phần lý thuyết và trong mục IV Kết hợp với việc thêm vào một nguồn dự phòng và hai phần tử liên lạc dự... Start > All Program > Ecodial 3 > Ecodial 3 > rồi chọn biểu tượng từ thanh menu của màn hình Sau khi khởi động màn hình Ecodial Overview xuất hiện Các khối trên hộp thoại này chỉ dẫn trình tự cần thiết kế Trình tự thực hiện trong màn hình này có thể được diễn giải theo sơ đồ khối kế bên Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 13 Nhấp nút Close để đóng hộp thoại Ecodial Overview Chương trình được... liệu và kết quả theo đúng với yêu cầu đã thiết đặt cho sơ đồ Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 30 Bảng kết quả tính toán này cho biết các thông số của thiết bị cần chọn lựa, đồng thời dựa vào bảng kết quả tính toán có thể nhìn thấy các điểm sai cần phải hiệu chỉnh lại cho phù hợp Ở phía trái của hộp thoại hiển thị cây thư mục của sơ đồ hệ thống Nếu cần xem kết quả của nhánh sơ đồ nào, chỉ cần nhấp... trị và công suất nguồn cho toàn mạch Lúc này công suất nguồn sẽ hiểu được chọn giá trị 630 KVA 5.4 Tính toán mạng điện từng bước Ecodial sẽ cho phép tính toán mạng điện theo hai chế độ Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 25  Chế độ Pre- sizing: ước tính rất nhanh chế độ kích thước của mạng  Chế độ Calculate: Tính toán theo từng bước theo các đặc tính hay những ràng buộc đã cho 5.4.1 Tính toán... menu Hộp thoại Calculation xuất hiện như sau: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 26 Như vậy cơ bản mạng điện đã được tính toán hoàn chỉnh sau khi phần mềm chạy tính toán kết thúc Đối với những mạng điện ít phần tử thì nên tính theo cách này để ước lượng một cách nhanh nhất phương pháp tính toán từng bước nên áp dụng cho những mạch có nhiều tải và mạng nhiều phần tử phức tạp 5.4.2 Tính toán từng... thư viện mạch lộ ra như bước 4 trên màn hình Tại thư viện này chọn cáp kết nối và thanh dẫn BTS Cuối cùng trở lại thư viện chọn tải, động cơ và đèn để hoàn chỉnh sơ đồ Các bước tiến hành tương tự như nhau 5.2.1 Hiệu chỉnh sơ đồ Sau khi đã hoàn chỉnh việc chọn các phần tử cho mạng điện sẽ tiến hành hiệu Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 18 chỉnh sơ đồ Nếu muốn kéo các thanh cái Busbar dài ra... Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 28 Khi một danh sách được liệt kê ra các loại cầu chì, CB Chọn mục Fuse và tìm loại tương ứng 20A Lúc đó trên hộp thoại sẽ có thêm đường cong mới nhập vào Dựa vào số liệu của đường cong này có thể thay thế cầu chì trên sơ đồ để được đặc tuyến như mong muốn Dưới đây là mô hình trước và sau khi thay thế cầu chì Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 29 Để . trị của các phần tử được mô tả chung trong bảng tóm tắt sau: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 7 Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 8 Mô tả Nội dung Công suất Giá trị định mức của. động cơ khí giữa hai thanh cái nối vào các nguồn khác nhau. 4.3. Thư viện mạch lộ ra: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang 10 4.4. Thư viện tải: 4.4. Thư viện tải: Thiết Kế Mạng Động Lực. giúp cho việc thiết kế như sau: Khi màn hình soạn thảo thiết kế đã sẵn sàng cần tạo ra một mạng điện có sơ đồ đơn tuyến theo yêu cầu như mạng điện sau: Thiết Kế Mạng Động Lực Bằng ECODIAL Trang