BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 9

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-* -

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

BỘ MÔN: THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG

PHÂN PHỐI ĐIỆN

Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2022

BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐIỆN

Họ tên: Trịnh Công Minh_1813110

– Các phụ tải động cơ ký hiệu M: cosϕ , η 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

1- TÍNH TOÁN SƠ BỘ

1.1- Tính dòng điện tải Ib

a) Dòng điện định mức của tải

Hệ số công suất và hiệu suất của tải động cơ tra theo bảng 4 Các công thức dùng:

𝜇 380 √3𝐶𝑜𝑠𝜑

Bảng 1: Kết quả tính dòng điện định mức của tải

Giả sử sơ đồ điện hạ áp đề cho gồm các tải động cơ M thuộc nhóm gia công Ksd=0.4, tải L thuộc nhóm tải làm việc liên tục Ksd=0.7, riêng tải L15 có MBA riêng chọn Ksd=1 vì làm việc hết công suất

Bảng 2: Kết quả tính dòng điện làm việc của tải

c) Dòng điện tải trong các dây dẫn

Ib tổng = kđt ∑ 𝐼𝑏𝑖

kđt: hệ số đồng thời chọn theo bảng số liệu sau (nguồn sách hướng dẫn đồ án thiết kế cung cấp điện)

- Dây C16,C17,C18 thuộc thanh cái 12 có 3 mạch liền kề  kđt=0.9

- Dây C19,C20 thuộc thanh cái 13 có 2 mạch liền kề  kđt=0,9

- Dây C7,C8,C9,C10,C11 thuộc hanh cái 6  kđt=0,8

- Dây C1 là dây cho toàn công trình  kđt=1

Bảng 3: Dòng điện tải trên các dây dẫn

- Chọn CB với phần tử bảo vệ (trip unit) phù hợp với tải

- Chọn dòng định mức của CB và dòng định mức của trip unit (In) theo dòng

điện tải của dây dẫn (Ib)

- Chỉnh định dòng điện bảo vệ quá tải Ir sao cho thỏa mãn điều kiện Ib ≤ Ir ≤ In Bảng 4: Lựa chọn sơ bộ CB

2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN:

2.1 Lựa chọn máy biến áp:

Dây

dẫn Ib(A) In(A) Tên CB Tên trip unit

Hệ số chỉnh dòng quá tải Ir(A) Icu(kA)

- Ki: hệ số hiệu chỉnh khi xét đến điều kiện lắp đặt cáp

- ZI : dòng điện lớn nhất cho phép của cáp theo bảng tra

Chọn dây dẫn thích hợp

- Đối với cáp chôn trong đất:

(khay) cáp vơi 3 mạch khác, nhiệt độ môi trường 45 ‘C 0.87 0.65 0.57 315.3 553 240

C7 XII Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện PVC, chôn trong tường

với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 30 C 1 0.8 0.8 32 40 10 C8 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 30 C 1 0.8 0.8 65.2 81.5 16 C9 IX Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện PVC, đặt trong ống chôn

ngầm trong đất ướt với 2 mạch khác, nhiệt độ môi trường 25 C 0.95 1.13 0.7 0.75 110 146.6 70

C10 I Cáp điện đơn lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt trong máng

(khay) cáp, nhiệt độ môi trường 40 C 0.91 1 0.91 92 101.1 25

C11 X Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện PVC, đặt trên thang cáp

cùng với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 30C 1 0.8 0.8 95 118.8 50 C15 XI Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XPLE , chôn trong tường

với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 35C 0.96 0.8 0.77 40 51.9 10

C16 II Cáp điện đa lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XLPE, đặt trong máng

(khay) cáp cùng với 1 mạch khác, nhiệt độ môi trường 40C 0.91 0.8 0.73 28.8 39.45 6

C17 III Cáp điện đơn lõi, bằng nhôm (Al), cách điện PVC, đặt trong ống

chôn ngầm trong đất ẩm với 2 mạch khác, nhiệt độ môi trường 35C 0.84 1.05 0.7 0.62 34.8 56.1 16

C18 VI Cáp điện đơn lõi, bằng nhôm (Al), cách điện PVC, đặt trong máng

(khay) cáp cùng với 2 mạch khác, nhiệt độ môi trường 45C 0.79 0.7 0.55 8.8 16 2.5

C19 VII Cáp điện đơn lõi, bằng nhôm (Al), cách điện XLPE, đặt trong ống

chôn ngầm trong đất ẩm với 2 mạch khác, nhiệt độ môi trường 30C 0.93 1.05 0.7 0.68 53.9 79.2 25

C20 IV Cáp điện đơn lõi, bằng đồng (Cu), cách điện PVC, đặt trong ống

chôn ngầm trong đất ướt, nhiệt độ môi trường 25C 0.95 1.13 1 1.07 48.3 45.14 6 C21 V Cáp điện đơn lõi, bằng đồng (Cu), cách điện XPLE , đặt trong ống

chôn ngầm trong đất khô với 2 mạch khác, nhiệt độ môi trường 35C 0.89 1 0.7 0.62 119 192 25

2.3 Tính toán độ sụt áp:

Sụt áp trên dây dẫn được tính toán theo công thức:

U = K.IB.L (V) Với K tra theo IEC trang G21 (247/588) Bảng 7: Bảng tính toán độ sụt áp trên dây dẫn

L (km)

16

Sau khi kiểm tra phần trăm sụt áp, có các đường dây sụt áp quá 5% Do đó thực hiện lại chọn tiết diện dây lớn hơn và kiểm tra sụt áp phần trăm sao cho nhỏ hơn 5% Ghi nhận tiết diện dây dẫn mới S(hc)

3 Tính toán lựa chọn CB theo dòng ngắn mạch 3.1 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất

Ta có Rtr=4,6 mΩ, Xtr=20,7 mΩ

Ta có Rtr=37 mΩ, Xtr= 99,1 mΩ ρ=23,69mΩ.mm2/m cho đồng và bằng 37,65mΩ.mm2/m cho nhôm

Áp dụng công thức tính Isc

• Cảm kháng của cáp có thể được cung cấp bởi nhà chế tạo Đối với tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2, cảm kháng có thể được bỏ qua Nếu không có số liệu nào khác, có thể lấy bằng 0,08mΩ/m (khi f=50Hz) hoặc 0,096mΩ/m (khi f=60Hz) Đối với thanh dẫn lắp ghép hoặc hệ thống đi dây sẵn, cần phải tham khảo ý kiến của nhà chế tạo

3.2 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB

Bảng 8 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB

18

Dây

dẫn

Ký hiêu Loại dây

Sph (mm2) Chiều dài(m) RT(mΩ) XT(mΩ) Isc(kA)

Dây

dẫn

In(A) Tên CB Tên trip unit Ir(A) Iscmax(kA) Icu(kA) Kết quả

20

3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt của dây dẫn

Dây dẫn chịu đựng được dòng ngắn mạch khi thỏa mãn biểu thức sau: S^2.K^2 ≥

- Bảo vệ về dòng thì có : bảo vệ quá dòng (quá tải) và vảo vệ ngắn mạch (có các loại

relay chuyên dùng cho cả 2 loại bảo vệ này)

- Bảo vệ về áp thì có quá áp và thiếu áp (có relay bảo vệ luôn)

- Bảo vệ chạm đất, rò điện từ motor (cái này có lẽ là bv người hơn là bv motor)

- Bảo vệ về pha : mất pha, đảo pha, mất cân bằng điện áp các pha Riêng bv mất pha thì

có loại dòng và loại áp Nếu dùng motor thì rất nên xài loại nguyên lý dòng

- Bảo vệ chạy dưới tải (chạy không tải), cái này nghe có vẻ ngược đời nhưng cũng có

sx relay Samwha EUCR (Electronic under current relay)

- Bảo vệ điểm không tức là tránh trường hợp mất điện có lại mà động cơ vẫn chạy b/ Bảo vệ động cơ

Để bảo vệ động cơ thì phải có 1 hệ thống sơ đồ mạch bảo vệ bao gồm Aptomat

- Trong đó Thường thì chỉ cần 1 Aptomat 1 pha đấu vào nguồn cấp cho cuộn hút Contactor, 3 pha nguồn sẽ đưa về Contactor cấp cho động cơ Relay nhiệt có thể đấu nối tiếp phía sau Aptomat, như vậy ta sẽ có 1 mạch: cấp nguồn 1 pha về Aptomat nối tiếp Relay nhiệt nối tiếp cuộn hút Contractor

PF= = 0,905

• Hiệu chỉnh cho hệ số công suất lên 0,95

Khi đó công suất phản kháng của mạch là

Qs=P x tanarccos(0,95)= 159,2 kVar

6 Kiểm tra sự bảo vệ chọn lọc của CB

6/ Kiểm tra sự bảo vệ chọn lọc của CB:

C1

7

chọn NSXm50L mới có bảo vệ chọn lọc

C1

mới có bảo vệ chọn lọc

19

7 Bảo vệ điện giật gián tiếp:

Chọn sơ đồ an toàn điện theo sơ đồ TNS

Chọn ρ theo bảng:

C1 Cu XLPE 240 120 56 23.69 37,9 75,81 16,9 113,71 16,9 2 0<I<2 C7 Cu XLPE 10 10 125 23.69 12,34 24,68 27,05 150,73 27,05 1,5 0<I<1,5 C8 Cu PVC 16 8 55 22.21 24,43 48,86 17,05 187 17,05 1,22 0<I<1,22 C9 Cu PVC 70 35 30 22.21 5,55 11,1 19,45 130,36 19,45 1,75 0<I<1,75 C10 Cu PVC 25 30 55 22.21 10,18 20,36 21,45 144,25 21,45 1,58 0<I<1,58 C11 Al PVC 50 25 50 35.29 70,58 110,28 17,05 294,57 17,05 0,78 0<I<0,78 C15 Al XLPE 10 5 50 37.65 7,84 15,69 31,05 174,26 31,05 1,3 0<I<1,3 C16 Al PVC 6 3 28 35.29 4,12 8,23 19,44 199,35 19,44 1,15 0<I<1,15 C17 Cu PVC 16 8 45 22.21 4,16 8,33 20,8 199,49 20,8 1,15 0<I<1,15 C18 Cu XLPE 2.5 2.5 40 23.69 37,9 75,81 17,05 300.71 17,05 0,76 0<I<0,76 C19 Cu XLPE 25 25 130 23.69 25,66 51,33 21,45 221,24 21,45 1,03 0<I<1,03 C20 Cu XLPE 6 2.5 135 23.69 45,69 91,37 32,4 281,31 32,4 0,81 0<I<0,81 C21 Cu XPLE 25 25 185 35.29 27,2 54,41 32 376,18 32 0,61 0<I<0,61

21

8 Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ máy biến áp:

8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trong trường hợp có một và hai lộ vào 22Kv:

- Công suất ngắn mạch phía sơ cấp đề cho 500MVA

- Dòng điện ngắn mạch phía sơ cấp:

𝐼sc =

√ =13.121kA

Idm =

√ =10,497A Chọn tủ SM theo bảng:

 Chọn tủ SW loại IM (630 – 800A) và chọn cầu chì loại QM (Isc = 20kA)

Chọn cầu chì:

Áp dụng điều kiện dòng để chọn cầu chì phù hợp:

- Ifuse(0.1s) > 12Itrans = 12x10,497 = 125,964A

- I3 < Itrans / USC% = 10,497/0.06 = 174,95A

- INfuse >1.4Ioverload = 1.4x10,497 = 14,6958A

- Dựa theo catalogue Schneider Fuses:

 Chọn cầu chì loại 51108820MO 8.2 Chọn CT, VT, Fuse

a) Chọn CT

- UđmCT > 22kV chọn UđmCT = 24kV

- IđmMBAsơcấp =

√ ∗ = 13,2A

 Chọn dòng điện định mức sơ cấp CT là Ip = 15A

 Dòng điện thứ cấp CT chọn là Is = 1A vì lý do kỹ thuật và kinh tế nên

ta không chọn Is =5A Tổn hao đường dây khi sử dụng biến dòng loại 1A chỉ bằng 4% so với tổn hao trên biến dòng loại 5A

dòng điện định mức của nó thì sai số chỉ là 5%

- Công suất định mức của biến dòng được hiểu là công suất tối đa mà biến dòng có thể chịu được mà không gây sai số vượt quá giới hạn cho phép Các giá trị tiêu chuẩn là 2.5 – 5 – 10 – 15 – 30 VA

- Điện trở trong của CT khoảng 1Ω => Công suất S = 𝐼𝑠 *R = 1VA

- Tuy nhiên ta cần tính thêm công suất tổn hao trên đường dây kết nối

CT với lưới Chọn dây Cu ,6mm2, dài 5m

Điện trở suất của Cu ở 200c là pcu = 18,51 mΩ.mm2/m

=> R= ∗ = , ∗ = 15,42mΩ

=> Sdườngdây = 𝐼𝑝 *R= 15 * 0,01542=3,47VA

=> SCT > 1+3,47= 4,47VA=> Chọn SCT = 5VA b) Chọn VT

- Điện áp sơ cấp lớn nhất ≥ 22 => chọn IđmVT = 24kV

Tên trip unit (Ecodial) C1 NS800L NT08H1 Micrologic 2.0 Micrologic 5.0 E

Sai số

Xác định phương pháp lắp đặt:

27

Xác định hệ số hiệu chỉnh:

 Nếu là cáp chôn dưới đất:

K3 hiệu chỉnh theo loại đất: hệ số này có giá trị tùy thuộc vào bản chất của đất

K2 hiệu chỉnh theo nhiệt độ:

K4 hiệu chỉnh dây theo số mạch cáp đặt gần nhau:

 Nếu là cáp không chôn trong đất:

K1 hiệu chỉnh theo nhiệt độ:

K4 hiệu chỉnh theo số mạch cáp đặt gần nhau:

 Chọn dây dẫn thích hợp

29

- Đối với cáp không chôn trong đất:

Đối với cáp chôn trong đất:

• Nguyên nhân:

+Độ sụt áp trên cáp được tính theo công thức Δ = × ×U K Ib L

Tải Loại Contactor

Loại Contactor (Ecodial)

Loại rơ le nhiệt (Ecodial)

M9 LC1D18 LC1F400 LR9F7379 M16 LC1D40 LC1D50A RCD

M18 LC1F265 LC1D25 RCD

+Do tiết diện dây giữa tính toán lý thuyết và mô phỏng ecodial khác nhau nên hệ

số K tra bảng cũng khác nhau và dòng Ib lúc tính toán lý thuyết so với mô phỏng khác nhau nên dẫn tới độ sụt áp khác nhau

• Cách khắc phục: Với độ sụt áp cho phép có thể tham khảo Ecodial chọn lại dây để tiết kiệm tiền

6 Dòng ngắn mạch 3 pha

thuyết(kA)

Mô phỏng Ecodial(kA)

Z

=

Z gồm R T và X T.trong R T luôn có R của dây dẫn

+Do tiết diện giữa tính toán lý thuyết và mô phỏng khác nhau, dẫn đến R khác nhau

=> I sc giữa tính toán và mô phỏng khác nhau

• Cách khắc phục: Tính lại

Nhận xét chung

=> Kết quả xuất ra của Ecodial không giống với tính toán bằng tay tại vì em đã lựa chọn mọi thông số dựa trên tính toán bằng tay sai lệch do trong quá trình tính toán