Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn iec sử dụng phần mềm ecodial

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP HƯỚNG DẪN THIẾT CUNG CẤP ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ IEC SỬ DỤNG PHẦN MỀM ECODIAL SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN HIẾU MSSV : 14069781 LỚP : DHDI10D GVHD : TS DƯƠNG THANH LONG TP HCM, NĂM 2018 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên giao đề tài: Nguyễn Văn Hiếu MSSV: 14069781 Tên đề tài: Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC sử dụng phần mềm Ecodial Nội dung: Áp dụng tiêu chuẩn quốc tế IEC và phần mềm Ecodial cho việc thiết kế cung cấp điện Kết quả: - Trình bày sở lý thuyết của việc thiết kế cung cấp điện (tiêu chuẩn IEC) - Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm Ecodial - Áp dụng phần mềm vào thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên i năm 20 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vi DANH SÁCH CÁC BẢNG viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Tầm quan trọng của điện 1.2 Sơ lược về thiết kế cung cấp điện 1.3 Những yêu cầu chủ yếu thiết kế hệ thống cung cấp điện 1.4 Một số vấn dề cần tìm hiểu trước thiết kế CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 2.1 Sơ đồ nối đất Sơ đồ IT Sơ đồ TN 2.1.1.1 Sơ đồ TN-S 2.1.1.2 Sơ đồ TN-C-S 2.1.2 Sơ đồ TT 2.2 Phương pháp tính phụ tải tính tốn 2.2.1 Định nghĩa về phụ tải tính tốn: 2.2.2 Phương pháp tính: 11 2.3 Cải thiện hệ số công suất 12 Tổng quan chung: 12 Tại cần cải thiện hệ số công suất: 12 Dung lượng bù: 13 iii Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu 2.4 Lựa chọn dây dẫn 14 Lựa chọn dây pha 15 Lựa chọn dây bảo vệ 15 Lựa chọn dây trung tính 18 2.5 Lựa chọn CB: 19 Lựa chọn dòng định mức theo môi trường: 19 Lựa chọn theo ngưỡng cắt tức thời, trì hoãn ngắn: 21 2.6 Xác định sụt áp 21 2.7 Tính tốn ngắn mạch 22 Tính tốn dịng ngắn mạch hạ áp của máy biến áp phân phối trung/hạ: 22 Tính dịng ngắn mạch pha (Isc) điểm bất kỳ của lưới hạ thế: 23 Cách xác định tổng trở của phần tử 24 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM THIẾT KẾ 25 3.1 Giới thiệu phần mềm Ecodial 4.2 25 Khởi động phần mềm và giao diện làm việc của Ecodial 4.2 26 Thư viện thiết lập sơ đồ đơn tuyến 29 Trình tự bước tính tốn ecodial 4.2 30 3.2 Giới thiệu phần mềm Autocad 34 Một số lệnh 34 Các lệnh biến đổi chép hình 41 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦM MỀM ECODIAL 46 4.1 Tính tốn phụ tải: 46 Tải thường: 46 Tải động 48 Tải chiếu sáng 50 iv Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Phụ tải pha kết hợp tải pha 51 Tính tốn phụ tải cho ổ cắm: 54 Tính tốn phụ tải cho nhóm thiết bị 55 4.2 Lựa chọn dây dẫn, CB 60 4.3 Tính tốn sụt áp, ngắn mạch 69 Tính tốn sụt áp 69 Tính tốn ngắn mạch 71 4.4 Bù công suất phản kháng 75 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG 77 5.1 Mặt bằng bố trí và phân nhóm thiết bị: 78 5.2 Sơ đồ nguyên lý: 79 5.3 Tính tốn phụ tải: 80 Tính tốn cơng śt thiết bị nhóm là: 80 Tính tốn cơng śt thiết bị nhóm là: 81 Tính tốn cơng śt thiết bị nhóm là: 82 Tính tốn cơng śt thiết bị nhóm là: 83 Kết tính tốn sử dụng phần mềm: 84 5.4 Bù công suất phản kháng: 86 5.5 Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng: 89 5.6 Tính tốn kiểm tra sụp áp dây dẫn: 97 5.7 Tính tốn dòng ngắn mạch: 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC 109 LỜI CẢM ƠN 118 v Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2-1 Các sơ đồ nối đất Hình 2-2 Sơ đồ nối đất IT Hình 2-3 Sơ đồ nối đất TN Hình 2-4 Sơ đồ nối đất TN-S Hình 2-5 Sơ đồ nối đất TN-C-S Hình 2-6 Sơ đồ nối đất TT Hình 2-7 Quá trình chuyển hóa về cơng śt 12 Hình 2-8 Quá trình lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ 14 Hình 2-9 Điều kiện lựa chọn dây pha 15 Hình 2-10 Dây N và PE 15 Hình 2-11 Sự kết nối kiểu nối tiếp làm cho mạng điện phía sau khơng bị bảo vệ 16 Hình 2-12 Nối trực tiếp dây PEN với đầu nối đất của thiết bị 16 Hình 2-13 Sơ đồ TN-C-S 16 Hình 2-14 Điều kiện lựa chọn thiết bị bảo vệ 19 Hình 2-15 Khuyến nghị IEC về chọn thiết bị bảo vệ 20 Hình 2-16 Tổng trở phần tử hệ thống điện 24 Hình 3-1 Phần mềm Ecodial khởi động 25 Hình 3-2 Giao diện Ecodial 26 Hình 3-3 Lựa chọn Option Ecoaial 27 Hình 3-4 Lựa chọn About Ecodial 27 Hình 3-5 Giao diện Design and sizing 28 Hình 3-6 Xuất kết Ecodial 29 Hình 3-7 Nhập thông số phụ tải 30 Hình 3-8 Nhập thông số dây dẫn 31 Hình 3-9 Lựa chọn cách thức lắp đặt cho dây dẫn 32 Hình 3-10 Nhập hệ số đồng thời Ks 33 Hình 3-11 Tính tốn dự án Calculate project 33 Hình 3-12 Nhấn Details để xem chi tiết thông số 34 vi Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Hình 3-13 Vẽ lệnh Line Autocad 34 Hình 3-14 Vẽ cung tròn 36 Hình 3-15 Nhập bán kính đường trịn ngoại tiếp 38 Hình 3-16 Nhập bán kính đường trịn nội tiếp 38 Hình 3-17 Nhập kích thước cạnh 38 Hình 3-18 Cửa sổ lệnh Array 43 Hình 3-19 Tạo mảng hình chữ nhật 43 Hình 3-20 Tạo mảng hình tròn 44 Hình 3-21 Thanh công cụ Text Formating 45 Hình 3-22 Các kích thước thơng dụng 45 vii Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2-1 Công thức liên hệ P,Q,S cho tải pha và pha 12 Bảng 2-2 Phương pháp chọn tiết diện dây PE,PEN 17 Bảng 2-3 Nhiệt độ giới hạn cho lớp cách điện 18 Bảng 2-4 Lựa chọn dây trung tính 18 Bảng 2-5 In theo nhiệt độ của CB dân dụng và công nghiệp 20 Bảng 2-6 Gía trị sụt áp cho phép 21 Bảng 2-7 Giá trị Usc cho máy biến áp có điện áp sơ cấp nhỏ 20kV 23 Bảng 4-1 Phụ tải pha kết hợp phụ tải pha 51 Bảng 4-2 Itt cái: 53 Bảng 4-3 Phụ tải nhóm thiết bị 55 Bảng 4-4 Bảng thông số phụ tải 75 Bảng 5-1 Thông số phụ tải phân xưởng 77 viii Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu ix Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Dịng ngắn mạch pha cực đại máy cưa: 𝐼𝑛𝑚3𝑝 = 𝐶𝑀𝐴𝑋 ×𝑈20 √3×𝑍𝑇 = 1.1×400 √3×37.1 = 6.85 (𝑘𝐴) 107 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Xn Phú, Tơ Đằng Khí cụ điện, NXB KHKT, 2001 [2] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện Nhà xuất Khoa Học và Kỹ Thuật, 2003 [3] Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Phan Thị Thu Vân Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện, NXB ĐHQG-HCM, 2017 [4] Phan Đăng Khải, Cơ sở lý thuyết tính tốn và thiết kế hệ thống Cung cấp điện, NXB GDVN, 2009 [5] Schneider Electric, Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, NXB ĐHBKTP.HCM, 2009 [6] Schneider Electric, In Electrical-Installation-Guide 2016 [7] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch, Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp cơng nghiệp thị và nhà cao tầng, NXB KHKT, 2005 [8] Quy phạm trang bị điện Việt Nam, Bộ Công Nghiệp, 2006 [9] TS Trần Quang Khánh, Giáo trình cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, NXB KHKT, 2012 [10] PGS TS Quyền Huy Ánh, Giáo trình An toàn điện, NXB ĐHQGTP.HCM, 2011 [11] Nguyễn Minh Thuận, Nguyễn Quốc Bình, Giáo trình Autocad 2010 thiết kế 2D và 3D, NXB Hồng Đức, 2010 [12] Ngô Hồng Quang Giáo trình cung cấp điện, NXB Giáo Dục, 2009 [13] Đoàn Minh Cương, Biên soạn giáo trình thực hành thiết kế cung cấp điện Khóa luận tốt nghiệp đại học, Đại học Cơng nghiệp TP.HCM, 2016 108 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu PHỤ LỤC Phụ lục tiêu chuẩn IEC – 287: Tính tốn dịng làm việc liên tục định mức của cáp IEC 60724 : Tiêu chuẩn về vật liệu cách điện IEC 60898, IEC 60947 – : Tiêu chuẩn về chế tạo CB dân dụng, thương mại, công nghiệp IEC 61008 – 1, IEC 61009 – : Bảo vệ chống dòng dò, chống chạm đất IEC 61643 – :Tiêu chuẩn về thử nghiệm thiết bị chống sét IEC 60364 :Các tiêu chuẩn áp dụng cho tòa nhà IEC 38 – 1983 : Cấp điện áp tiêu chuẩn theo IEC IEC 502: Tiêu chuẩn về cáp điện UTE – C: Tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo 10 TCVN7447 – – 44 :Hệ thống lắp đặt điện hạ áp – bảo vệ chống nhiễu điện áp, nhiễu điện từ 11 TCVN 46:2007 : Chống sét cho công trình xây dựng 12 TCXDVN 319:2004 : Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị 13 TCXD 16:1986 : Chiếu sáng nhân tạo công trình dân dụng 14 TCVN 9206:2012 – Đặt thiết bị điện nhà ở và công trình công cộng 15 TCVN 9207:2012 – Đặt đường dây dẫn điện nhà ở và công trình công cộng 16 Tiêu chuẩn TCVN 5308-91 về an toàn lắp đặt và sử dụng thiết bị điện thi cộng 17 QCVN QTĐ: 2009/BCT: Quy chuẩn quốc gia về kỹ thuật điện 18 TCVN 6592-2 : 2009 Thiết bị đóng cắt và điều khiển hạ áp 109 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Phụ lục bảng tra Bảng 1: Bảng tra cách thức lắp đặt Dạng của Ảnh minh dây họa Cách lắp đặt Chữ - Dưới lướp nắp đúc, lấy được khơng, bề mặt lớp vữa nắp bằng - Dưới sàn nhà sau trần giả B Dây lõi và nhiều lõi - Trong rãnh, ván lát chân tường - Khung Treo có bề mặt tiếp xúc với tường trần C - Trên khay cáp không đục lỗ - Thang cáp khay có đục lỗ cong Cáp có nhiều xom đỡ lõi - Treo tấm chêm - Cáp móc xích tiếp nối 110 E,F Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 2: Bảng tra hệ số hiệu chỉnh K1 Mã chữ Ảnh minh họa Cách lắp đặt Cáp đặt thẳng vật liệu cách điện chịu nhiệt Hệ số K1 0.7 Ống dây đặt vật liệu cách điện chịu nhiệt 0.77 B C Cáp đa lõi 0.9 Hầm và mương cáp kín 0.95 Cáp treo trần 0.95 Các trường hợp khác B,C,E ,F 111 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 3: Bảng tra hệ số K2 mạch chung Mã chữ Hệ số K2 Cách đặt gần Số lượng mạch cáp đa lõi B Lắp chôn C tường 1 12 0.6 0.5 1 0.45 0.41 0.38 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 1 0.7 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 1 0.61 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 1 0.72 thang cáp công 0.9 0.8 0.8 1 0.78 tường nền nhà, khay cáp không đục lỗ Hàng đơn trần Hàng đơn nằm ngang máng E,F 20 0.7 0.7 Hàng đơn C 16 đứng Hàng đơn xom 112 0.8 0.8 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 4: Bảng tra hệ số K3 nhiệt độ môi trường Hệ số K3 Nhiệt độ môi trường (°C) Cao su ( chất dẻo) Butly polyethylene PVC (XLPE), cao su có enthylence proppylence (EPR) 10 1.29 1.22 1.15 15 1.22 1.17 1.12 20 1.15 1.12 1.08 25 1.07 10.7 1.04 30 1 35 0.93 0.93 0.96 40 0.82 0.87 0.91 45 0.71 0.79 0.87 50 0.58 0.71 0.82 55 - 0.61 0.76 60 - 0.5 0.71 65 - - 0.65 70 - - 0.58 75 - - - 80 - - - 113 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 5: Bảng tra tiết diện dây nhỏ nhất không chôn đất Cách điện số dây Butyl XLPE EPR Cao su PVC B Mã chữ PVC3 C PVC2 PR3 PV3 PVC2 E PVC3 F Tiết diện cắt ngang dây đồng (mm2) Tiết diện cắt ngang dây nhôm (mm2) PR2 PR3 PVC2 PVC3 1.5 15.5 17.5 2.5 21 24 28 PR3 PVC2 PR2 PR3 PR2 19.5 22 23 24 26 25 27 30 31 33 36 32 34 36 40 42 45 49 36 41 43 48 51 54 58 63 10 50 57 60 63 70 75 80 86 16 68 76 80 85 94 100 107 115 25 89 96 101 112 119 127 138 149 161 35 110 119 126 138 147 158 169 185 200 50 134 144 153 168 179 192 207 225 242 70 171 184 196 213 229 246 268 269 310 95 207 223 238 258 278 298 328 352 327 120 239 259 276 299 322 346 382 410 437 150 299 319 344 371 395 441 473 504 185 341 364 392 424 450 506 542 575 240 403 430 461 500 538 599 641 679 300 464 497 530 576 621 693 741 783 400 656 754 825 940 500 749 868 946 1083 630 855 1005 1088 1254 2.5 16.5 18.5 22 18.5 PR2 19.5 21 23 25 36 28 25 26 28 31 33 35 38 28 32 33 36 39 43 45 49 10 39 44 46 49 54 59 62 57 16 53 59 61 66 73 79 84 91 121 25 70 73 78 83 90 98 101 108 150 35 86 90 96 103 112 126 135 184 114 122 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu 50 104 110 117 125 136 149 154 164 70 133 140 150 160 174 192 198 211 237 95 161 170 183 195 211 235 241 257 289 120 186 197 212 226 245 273 280 300 337 227 145 261 283 316 324 346 389 150 185 259 280 298 323 363 371 397 447 240 305 330 362 382 430 439 470 530 300 351 381 406 440 497 408 543 613 400 526 600 663 740 500 610 694 770 500 630 711 808 899 630 Bảng 6: Hệ số K4 phương thức lắp đặt Cách lắp đặt K4 Đặt ống bằng đất nung, ống 0.8 ngầm rãnh đúc Trường hợp khác Bảng 7: Hệ số K5 mạch kề chôn đất Định vị K5 dây Số mạch cáp nhiêu lỗi đặt kề Chôn ngầm 1 0.8 0.7 0.65 0.6 115 12 16 0.57 0.54 0.52 0.5 0.45 0.41 20 0.38 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 8: Hệ số K6 tính chất của đất Tính chất của đất K6 Rất ướt (bão hòa) 1.21 Ướt 1.13 Ẩm 1.05 Khô Rất khô 0.86 Bảng 9: Hệ số K7 nhiệt độ đất K7 Nhiệt độ đất XLPE, EPR (CAO SU PVC (oC) ETHYLEN - PROPYLEN) 10 1.1 1.07 15 1.05 1.04 20 1 25 0.95 0.96 30 0.89 0.93 35 0.84 0.89 40 0.77 0.85 45 0.71 0.8 50 0.63 0.76 55 0.55 0.71 60 0.45 0.65 116 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng 10: Bảng tra tiết diện dây nhỏ nhất chôn đất Cách điện sốdây Cao su PVC Tiết diện dây đồng (mm2) Tiết diện dây nhôm (mm2) Butyl XLPE EPR dây dây dây dây 1.5 26 32 31 37 2.5 34 42 41 48 44 54 53 63 56 67 66 80 10 74 90 87 104 16 96 116 113 136 25 123 148 144 173 35 147 178 174 208 50 174 211 206 247 70 216 261 254 304 95 256 308 301 360 120 290 351 343 410 150 328 397 387 463 285 367 445 434 518 240 424 514 501 598 300 480 581 565 677 10 57 68 67 80 16 74 88 87 104 25 94 114 111 133 35 114 137 134 160 50 134 161 160 188 70 167 200 197 233 95 197 237 234 275 120 224 270 266 314 150 254 304 300 359 185 285 343 337 396 240 328 396 388 458 300 371 447 440 520 117 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu Bảng tra CB 118 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu 119 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu 120 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Văn Hiếu LỜI CẢM ƠN Trong năm gần đây, nước ta đạt được nhựng thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội Số lượng nhà máy công nghiệp, hoạt động thương mại, dịch vụ…gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất và tiêu dùng của nước ta tăng lên đáng kể và dự báo là tiếp tục tăng nhanh năm tới Do mà rất cần đội ngũ người kỹ sư công nhân ngành điện để làm công tác thiết kế vận hành, cải tạo sữa chữa lưới điện nói chung có khâu thiết kế cung cấp điện quan trọng Nhằm giúp sinh viên củng cố kiến thức học ở trường vào việc thiết kế cụ thể Nay được khoa Công nghệ Điện giao cho đề tài khóa luận tốt nghiệp là “Hướng dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC sử dụng phần mềm Ecodial ’’ Thiết kế cung cấp điện là cơng việc khó Một cơng trình dù nhỏ nhất yêu cầu kiến thức tổng hợp từ hàng loạt chuyên ngành hẹp ( cung cấp điện, an toàn điện, thiết bị điện, ….) ngoài người thiết kế phải có kiến thức nhất định về xã hội, về môi trường, về đối tượng được cung cấp điện… Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc đối với thầy cô của trường Đại học Công Nghiệp TPHCM, đặc biệt là thầy cô khoa Công nghệ Điện của trường tạo điều kiện cho tơi có nhiều thời gian cho khóa luận tốt nghiệp Và tơi xin chân thành cám ơn thầy Dương Thanh Long nhiệt tình hướng dẫn hướng dẫn tơi hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Đề tài mang tính thực tiễn cao và là mong muốn của thân Rất mong nhận được đóng góp ý kiến phê bình và sữa chữa chân thành của quý thầy cô và bạn bè, để từ rút kinh nghiệm, hoàn thiện kiến thức thân Tôi xin chân thành cảm ơn! 121 ... dẫn thiết kế cung cấp điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC sử dụng phần mềm Ecodial Nội dung: Áp dụng tiêu chuẩn quốc tế IEC và phần mềm Ecodial cho việc thiết kế cung cấp điện Kết quả:... lưới điện nói chung, có khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện 1.2 Sơ lược thiết kế cung cấp điện Thiết kế cung cấp điện là môn học quan trọng đối với sinh viên nghành kĩ thuật điện bước... chung, có khâu thiết kế hệ thống cung cấp điện Do đó, học phần thiết kế cung cấp điện được trình bày nhằm mục đích giúp sinh viên có nhìn tổng quan về bước thiết kế cung cấp điện cho đối