bài tập lớn thiết bị điện trong phân phối điện bkhcm

Nhận xét: Bài tập lớn giúp em có thêm kiến thức và nắm rõ hơn về quy trình cũng như các bước thực hiện 1 đề tài hay dự án về tính toán lựa chọn thiết bị cho 1 mạng điện của 1 dự án nào đó. Kết hợp giữa việc tính toán số liệu bằng tay và mô phỏng giúp em kiểm tra lại kết quả tính toán cẩn thận hơn và cách sử dụng phần mềm 1 cách hiệu quả nhất để tối ưu hóa đề tài cũng như dự án. Kết luận: Do chưa nắm rõ hết tất cả các chức năng của phần mềm và tính toán còn có sai sót nên chưa thể cân bằng giữa kinh tế và kỹ thuật, mặc dù có phần mềm hổ trợ nhưng cũng chưa có thể chọn được thiết bị tối ưu nhất đó có thể một phần là do phần mềm chưa update được hết các catalog mới nhất. Thiết bị điện trong phân phối điện thầy Cường Bách khoa HCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Cường Sinh viên thực hiện: Đào Quang Huy

MSSV: 1913500 Nhóm: L01

TP Hồ Chí Minh, năm 2022

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI 3

I- TÍNH TOÁN SƠ BỘ 4

1.1- Tính dòng điện tải Ib 4

1.2- Lựa chọn CB 5

II TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN: 6

2.1 Lựa chọn máy biến áp: 6

2 Tính toán lựa chọn dây dẫn 7

2.3- Tính toán độ sụt áp 13

III TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH 15

3.1 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất 15

3.2 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB 16

3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt của dây dẫn 17

IV LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 19

V TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 21

VI LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB 24

VII- BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 24

VIII CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ 28

IX-TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 32

X-KẾT LUẬN 37

ĐỀ TÀI

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 : 400/230 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

Ví dụ: tính dòng điện định mức của tải L15

b) Dòng điện làm việc của tải

Để đảm bảo an toàn cho dây dẫn và các thiết bị bảo vệ không bị quá tải khi tải L hoặc

c) Dòng điện tải trong các dây dẫn

Ví dụ: Tính dòng điện tải trong dây dẫn C15:

15

C b

Dây dẫn Ib(A) In(A) Tên CB Tên Trip Unit Hệ số chỉnh định

dòng quá tải Ir (A) Icu

C1 1078.13 1250 NS1250N Micrologic 2.0 0,9 1125 70

C8 253.18 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 260 40 C9 264.74 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 280 40

II TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN:

2.1 Lựa chọn máy biến áp:

S = KVA

Bảng tra MBA T7 400/230V Chọn MBA T7 7

100( )

T dm

Dây dẫn Ib (A) In (A) Tên CB Tên trip unit

Hệ số chỉnh định dòng quá tải

Ir (A)

C1 1154,701 1250 NS1250 Micrologic 5.0P 0,9 1125

2 Tính toán lựa chọn dây dẫn

+ Kt =  Ki : Hệ số hiệu chỉnh xét theo từng điều kiện lắp đặt cáp

= : Dòng điện lớn nhất cho phép của cáp theo bảng tra

Các hệ số hiệu chỉnh ứng với điều kiện lắp đặt cáp :

+ K1: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiết độ (lắp đặt trên không)

+ K2: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiết độ (chôn ngầm dưới đất)

+ K3 : Hệ số hiệu chỉnh tùy thuộc vào tính chất của đất

+ K4: Hệ số hiệu chỉnh số cáp gần nhau

Hình G12 Các hệ số hiệu chỉnh ( K1)

Hình G13 Các hệ số hiệu chỉnh (K2)

Hình G15 Hệ số K3

Hình.G21- Hệ số K4

Bảng tra cáp PVC

Bảng tra cáp trên không XLPE, PVC (E và F)

Bảng tra cáp ngầm XLPE

- Tính cho 1 ví dụ cụ thể :

+Với Cáp C16: Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt trong máng(khay) cáp cùng với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 400C

Tra bảng ta có: K1 = 0,91 , K4 = 0,85

=> Kt = K1K4 = 0,910,85 = 0,77

60 78( ) 0.77

r z t

I

K

Tra bảng chọn cáp có tiết diện 16mm2 có Iz=96(A)

Tương tự cho các dây khác:

C7 IX

Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện PVC, đặt trong ống chôn ngầm trong đất ướt với 2 mạch khác, nhiệt

đặt trên thang cáp cùng với 1 mạch khác, nhiệt

C17 V

Cáp điện đơn lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XPLE , đặt trong ống chôn ngầm trong đất khô với 2 mạch khác, nhiệt

bằng đồng (Cu), cách điện PVC, chôn trong tường với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 300

C

C21 XIII

Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt trong máng (khay) cáp cùng với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 300C

2.3- Tính toán độ sụt áp

➢ Phương pháp 1: Tra bảng

- Độ sụt áp sẽ được tính bằng công thức , trong đó :

+ K sẽ tra trong bảng G30 trong sách Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo

tiêu chuẩn IEC

+ Ib : dòng tải làm việc lớn nhất trên cáp (A)

+ L : chiều dài cáp tính sụt áp (km)

- Với tải motor, ta cho cos(φ) = 0,8 và với tải bình thường L ta cho cos(φ) =1

-Ví dụ tính cho tải C16 , dòng tổng Ib=56.57A, dây dẫn dài L= 125 m, tra bảng G30 ta

có K= 1.4

=> Độ sụt áp trên đoạn dây C16:  U16=   = K Ib L 2.5  56.57  0.125 = 17 68 ( ) V

Tương tự cho các đoạn dây còn lại

△U (V)

∑△U (V)

∑△U (%) Sph hcC1 VIII 4*240 1078.13 0.17 0.135 6.19 6.19 1.628

L (Km)

△U (V)

∑△U (V)

∑△U (%) C1 VIII 4*240 1078.13 0.17 0.135 6.19 6.19 1.628

-Công suất ngắn mạch phía sơ cấp máy biến áp phân phối T1 có : P= 500MVA

Tra bảng ta có : Ra=0,035 m  Xa= 0,351 m 

-Máy biến áp T1 800KVA: RT1=2,6 m XT1=13 m

- Máy biến áp T7 63KVA: ZT7=42 m

Tính điện trở dây dẫn:

S: Tiết diện dây dẫn (mm2) X=0,08 ( m  / m )

Trở kháng dây R

Cảm kháng dây X

Tổng trở

RT

Tổng kháng XT Isc

3.2 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB

Dây dẫn In(A) Tên CB Tên Trip Unit Hệ số chỉnh định

dòng quá tải Ir (A) Isc

(kA)

Icu

(kA)

C1 1250 NS1250N Micrologic 5.0 0,9 1125 13.96 50

C8 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 260 12.79 36 C9 320 NSX-400F Micrologic 6.2 E-M - 280 10.58 36

3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt của dây dẫn

-Dây dẫn chịu đựng được dòng ngắn mạch khi thỏa mãn các biểu thức sau:

được

được C8 2*300 Al PVC NSX-400F 5.23 76 519840000 - Chịu

△U (V)

∑△U (V)

∑△U (%) C1 VIII 4*240 1078.13 0.19 0.135 6.91 6.91 1.819 C8 III 2*300 253.18 0.18 0.028 0.64 7.55 1.986 C9 IV 2*70 264.74 0.34 0.055 2.48 9.39 2.470

IV LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ

- Hệ thống cần tính liên tục nên ta chọn phối hợp loại 2

- Vì dòng khởi động của động cơ gấp 5-7 lần dòng định mức nên chọn AC3

Tải Pđm Type AC CB Contactor Thermal

overload relay M16 30 2 AC3 NSX100B LC1D65A LTMR100 M17 63 2 AC3 NSX160B LC1D150 LTMR08

M18 45 2 AC3 NSX100B LC1D115 LTMR100 M9 150 2 AC3 NSX400F LC1F330 LTMR08

V TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

Tính công suất phản kháng của tải (Kđt=1):

.

dm dt tt

P K P



=

2

1 cos cos

dm dt tt

Công suất phản kháng bù vào động cơ M9:

- Tại động cơ M9: chọn 1 bộ tụ bù 13,5 kVar

- Tại thanh cái B12: chọn 1 bộ tụ bù 16,1 kVar

- Tại thanh cái B6: chọn 4 bộ tụ bù 20 kVar chia thành 4 cấp, mỗi cấp 1 bộ

tụ bù 20 kVar

VI LỰA KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB

PHÍA NGUỒN C7

NSX-100B Micrologic 2

C8 NSX400F Micrologic

6 E-M

C10 NSX400F Micrologic 2

C11 NSX250F Micrologic

2

C1 NS1000N Micrologic 5.0P

PHÍA

TẢI

C15 NSX-400F

TM320D

- C16

NSX-160B

Micrologic 2.2M

Chọn lọc hoàn toàn C17

NSX-100B

Micrologic 2.2M

Chọn lọc hoàn toàn C18

NSX-160B

Micrologic 2.2M

Chọn lọc hoàn toàn C19

NSX-100B

TM-80D

Chọn lọc hoàn toàn C20

NSX100B

TM-80D

Chọn lọc hoàn toàn C21

NSX-100B

TM-80D

Chọn lọc hoàn toàn C7

NSX-100B

Micrologic 2

Chọn lọc hoàn toàn C9

NSX400F

Micrologic 2.2

M

Chọn lọc hoàn toàn C8

NSX-400F

Micrologic 6

E-M

Chọn lọc hoàn toàn C10

NSX400F

Micrologic 2

Chọn lọc hoàn toàn C11

NSX250F

Micrologic 2

Chọn lọc hoàn toàn

VII- BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP

- Chọn dây PE cho sơ đồ mạch điện hệ thống

- Dây PE nối đến vỏ thiết bị có cùng chiều dài và vật liệu với mạch điện

Hướng dẫn chọn dây PE theo tiêu chuẩn IEC

+ Ta có điện trở của lưới: Ra = 0,035 m  , Xa = 0,351 m 

+ Trở của máy biến áp T1 RT1= 2,6 m  , XT1= 13 m 

_ 7

18,51.0,055

.1000 6,8 70

VIII CHỌN THIẾT BỊ TRUNG THẾ

Vì MBA T1 có công suất ST1=500KVA < 2MVA nên chọn fuse-switch Cần sử dụng CT và VT nên tủ thứ 2 cho lộ vào là tủ IMM

13.96.400

232.67( ) 24.10

Chọn fuse 51108823M0 có In=63(A) , I1=31,5(kA), I3=247(A)

Bảng chọn fuse 24kV

- Chọn máy biến dòng điện CT:

- Điện áp định mức: UđmCT>22kV =>UđmCT=22kV

p s

I

I = , chọn Is=5A (vì trong catalogue chỉ có Is=5A)

- Công suất định mức: giả sử chỉ có 1 thiết bị và dây kết nối với lưới là dây

Cu, tiết diện 4mm2, dài 3m

- Chọn máy biến điện áp VT:

+ Tần số 50/60 Hz

+ Điện áp sơ cấp lớn nhất: 24kV

+ Điện áp thứ cấp định mức: 110 3

Chọn VT VDC2 :22000/110 V/V, 100VA cl0.5

VIII-TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL

1.So sánh dòng điện tải trong các dây dẫn giữa tính toán và ecodial

Cáp Tính toán lý thuyết Mô phỏng Ecodial Sai số (%)

-Nhận xét: Sai số đáng kể (>10%) tại C17 Nguyên nhân vì trong phần mềm Ecodial

không có động cơ công suất 63kW

-Khắc phục: Thay bằng động cơ 75kW trong phần mềm để tính toán

2 So sánh chọn máy biến áp

Máy Biến Áp Tính toán lý thuyết Mô phỏng Ecodial

-Nhận xét: giữa tính toán và phần mềm là giống nhau

3 So sánh lựa chọn CB

Tính toán lý thuyết Mô phỏng Ecodial

Q1 NS1250N Micrologic 5.0P 1250 MTZ1 12H1 Micrologic 5.0 X 1250 Q7 NSX-100F Micrologic 2.2 100 NSX160B Micrologic 6.2 E 160 Q8 NSX-400F Micrologic 6.3

E-M 320 NSX400F Micrologic 5.3 E 400 Q9 NSX-400F Micrologic 6.3

E-M 320 NSX400F Micrologic 1.3M 320 Q10 NSX-400F Micrologic 2 320 NSX400F Micrologic 5.3E 400 Q11 NSX-400F Micrologic 2 250 NSX250B Micrologic 5.2E 250 Q15 NSX-160F TM200D 160 NSX160B Micrologic 5.2 E 160 Q16 NSX-100F Micrologic 2.2M 100 NSX100F Micrologic 2.2M 100

-Nhận xét: Tất cả các CB được tính theo lí thuyết hay phần mềm Ecodial đều được

chấp nhận về mặt kĩ thuật Tùy theo điều kiện kinh tế và sự phân phối thiết bị điện theo vùng mà chọn loại CB hợp lí Không cần khắc phục

4.So sánh phối hợp bảo vệ động cơ

Động cơ Pdm(kW) Tính toán lý thuyết Mô phỏng Ecodial

+ Khi mô phỏng điều chỉnh điều kiện lắm đặt cáp chưa chính xác

+ Đồng thời dòng tải Ib của một số dây giữa tính toán và mô phỏng lệch nhau nên dẫn đến Ir khác nhau, từ đó làm cho Iz cũng khác nhau

+ Cách hiểu chỉnh do sụt áp khác nhau dẫn đến chọn dây dẫn khác ( mô phỏng ưu

tiên hiệu chỉnh dây đầu nguồn)

6 So sánh sụt áp trên dây dẫn đến tải

Tải Tính toán lý thuyết (%) Mô phỏng Ecodial(%)

L20 3.100 2.756

-Nhận xét: Khác nhau giữa tính toán lý thuyết và mô phỏng ecodial Có thể chấp

nhận kết quả từ tính lý thuyết và mô phỏng vì sụt áp dưới 5% Nguyên nhân vì tiết diện dây dẫn chọn ở trên khác nhau

Vị trí bù tại thanh cái Tính toán lý thuyết Mô phỏng Ecodial

Công suất tụ bù (kVar) 110 kVar 125 kVar

-Nhận xét: khác nhau về công suất tụ bù Nguyên nhân vì dòng tải Ib khác nhau, dẫn đến

cách tính công suất phản kháng để bù khác nhau Hơn nữa công suất bộ tụ bù được làm tròn

để phù hợp với việc chọn bộ tụ, sai lệch không đáng kể

-Khắc phục: Không cần khắc phục

HẾT