Báo cáo bài tập lớn môn khí cụ điện tính toán lựa chọn khí cụ điện cho sơ đồ mạng điện hạ áp được cung cấp bởi một máy biến áp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINHBÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KHÍ CỤ ĐIỆN TÍNH TOÁN LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CHO SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP ĐƯỢC CUNG CẤP B

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KHÍ CỤ ĐIỆN

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN

CHO SƠ ĐỒ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP ĐƯỢC CUNG CẤP BỞI MỘT MÁY BIẾN ÁP

GVHD: thầy Nguyễn Xuân CườngSVTH: Ngô Chấn Nghiệp

MSSV: 1712310Lớp: VP17NL

TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2021

Trang 2

BTL Khí cụ điện – GVHD: Thầy Nguyễn Xuân Cường October 15, 2021

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

LỜI GIỚI THIỆU 4

ĐỀ BÀI TẬP LỚN 5

0 GIỚI THIỆU 7

1 TÍNH TOÁN SƠ BỘ 8

1.1 Tính dòng điện tải I b 8

1.2 Lựa chọn CB 11

2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN 12

2.1 Lựa chọn máy biến áp: 12

2.2 Tính toán độ sụt áp: 27

3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH 34

3.1 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất: 34

3.2 Kiểm tra khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB: 44

3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt của dây dẫn: 45

4 LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 48

5 TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 52

5.1 Các thông số cần chú ý: 52

5.2 Tính toán thực tế: 53

6 LỰA CHỌN KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB 61

7 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 67

7.1 Tính toán kiểm tra bảo vệ điện giật gián tiếp: 67

7.2 Tính dòng chỉnh định bảo vệ ngắn mạch của CB 76

7.3 Biện pháp khắc phục nếu có: 89

8 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 90

8.1 Lựa chọn sơ đồ và thiết bị bảo vệ trong trường hợp có một lộ vào và hai lộ vào 22kV 90

8.2 Lựa chọn CT,VT: 102

9 TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 4.9INT 103

10 KẾT LUẬN 120

Trang 3

3 | P a g e

Trang 4

LỜI GIỚI THIỆU

Môn học Khí cụ điện đã cung cấp cho em kiến thức về khái niệm, nguyên lý hoạt động, các thông số đặc trưng và tính ứng dụng của các loại thiết bị điện được lắp đặt trong lưới phân phối điện dân dụng và công nghiệp như: các thiết bị đóng cắt và bảo vệ lưới điện: MCB, MCCB, ACB, RCCB, máy ngắt trung thế, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ động cơ (Contactor, Relay nhiệt,…) và các thiết bị khác như Tủ điện, Cáp diện, Thanh dẫn điện (Busway), Máy biến áp, Phụ tải,…

Sử dụng các kiến thức hướng dẫn lựa chọn, lắp đặt, thiết kế các thiết bị điện vào mạng điện hạ thế theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN, IEC,…) Áp dụng kiến thức về sơ đồ nối đất, lựa chọn CB, lựa chọn dây dẫn, tính toán dòng ngắn mạch, tính toán sụt áp, phối hợp bảo vệ quá điện áp, phối hợp chỉnh định các bộ bảo vệ, bù công suất phản kháng,…từ đó lựa chọn thiết bị điện vừa đảm bảo sự hiệu quả về mặt kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế cho mạng điện.

Thực hành mô phỏng sơ đồ mạng điện với phần mềm Ecodial 4.9INT,

từ đó học hỏi thêm một phần mềm mô phỏng mới, tiến hành mô phỏng, so sánh và đối chiếu với mạng điện đã lựa chọn thiết kế ban đầu, từ đó rút ra những điểm cần lưu ý, những sai sót trong lựa chọn, tính toán góp phần nâng cao và tích lũy kiến thức môn học.

Trang 5

ĐỀ BÀI TẬP LỚN

Đề số 4 – Các thông số:

5 | P a g e

Trang 6

Trang 7

- Thư mục lưu BTL báo cáo hàng tuần và các tài liệu tham khảo:

https://drive.google.com/drive/folders/1INTgeJBw- wd1jjA1c2C9HbP6p8fwyewu?usp=sharing

- Electrical Installation Guide 2018 Schneider

- Selectivity, Cascading and Coordination Guide 2021

- Catalogues: Compact NS 2019, TeSys 2019, Schneider SM6 modular units 2020, Compact NSX&NSXm, Mircologic Control Unit 2.0A 7.0A,…

- TCVN 7447-1:2010 (IEC60364)-1:2005) về Hệ thống lắp đặt điện hạ áp

 ha-ap-nguyen-tac-co-ban#toan-van

https://vanbanphapluat.co/tcvn-7447-1-2010-he-thong-lap-dat-dien Một số kiểu sơ đồ cung cấp điện:

 https://www.dienhathe.com/so-do-noi-day-cua-mang-dien/

- Tài liệu môn học Khí cụ điện trên BKel

- Tài liệu hỗ trợ kiến thức cơ bản của hệ thống lưới điện (website)

 https://cskh.npc.com.vn/TinTuc/ChiTietTinNPC?MA_TBAI=255

7 | P a g e

Trang 8

1.1 Tính dòng điện tải I b

a Dòng điện định mức của tải (3 pha)

Các tải bình thường (tải L): cos  0.8và   1

Các tải động cơ (tải M): tra bảng B4 (trang B19-B20 Sách HD TK lắp đặt điện)

Iđm được tính bằng công thức: I  P

b. Dòng làm việc của tải I b = K sd I đm

K sd : hệ số sử dụng, biện luận việc lựa chọn hệ số.

 Tải động cơ, chọn Ksd = 1

 Tải bình thường, chọn Ksd = 0,8

Trang 9



Chọn dựa vào FigA14 – An example in estimating the maximum predictd

loading of an installation (Page A21 – Electrical Installation Guide according to IEC standards Schneider Electric 2015)

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

Trang 10

Bảng 3: Dòng điện tải trên các dây dẫn

 kdt = 0,8 với C1 (tra bảng B16 trang B3)

 kdt = 0,75 với C8 Trong đó M9 là tải động cơ mạnh nhất



kdt =1Dòng điện tải trên dây dẫn C7 tính bằng công thức:

Xem như IbC10 = 200A và IbC11 = 260A vì có thêm tải phát triển thêm

Trang 11

10 | P a g e

Trang 12

1.2 Lựa chọn CB

Bảng 4: Lựa chọn sơ bộ CB

Hệ số

quá tải

Trang 13

11 | P a g e

Trang 14

2.1 Lựa chọn máy biến áp:

a Tính công suất biểu kiến máy biến áp:



theo tài liệu Electrical installation guide 2018 tại mục “4.5

Choice of transformer rating” (page A22 – Fig A.16):

Trang 15



theo tài liệu Electrical installation guide 2018 tại mục “3.3

Typical electrical characteristics of LV/LV 50Hz transformers” (page N25):

 Công th

ức tính dòng I n :

13 | P a g e

Trang 16



Dựa theo bảng Fig.A16 và bảng ở mục 3.3 (page N25 – Electrical Installation Guide

2018) và công thức tính dòng I n, ta chọn được MBA cho T1 và T7:



= 630 (kVA), I n = 909 (A) tại 400 (V)

 Ch

= 125 (kVA) với thông số:

Chọn lại CB cho C 1 và C 7 :

Ta chọn lại CB sao cho dòng định mức I n của CB phải lớn hơn dòng định mức I n

của MBA (chênh lệch vừa phải, không quá nhỏ cũng không quá lớn).



theo tài liệu Catalogue Schneider 2012.



theo tài liệu Selectivity, Cascading and Coordination Guide 2021, (D-2) –

Trang 17

Vì MBA ở C7 là một tải đặc biệt, nên khi đóng CB Q7 sẽ có dòng quá độ (dòng khởiđộng lớn) được tạo ra, thường gấp 20 đến 25 lần giá trị dòng điện định mức



phải thay đổicách lựa chọn CB C7 để bảo vệ quá dòng một cách an toàn cho MBA khi khởi động

Bảng 5: Chọn lại CB phù hợp với máy biến áp



Với dây C 1 : do I n (MBA) < I n (CB) đã chọn ở P1, nên không thay đổi CB đã chọn.



Với dây C 7 : do phải đáp ứng yêu cầu bảo vệ quá dòng (khi đóng CB xuất hiện dòng quá

độ lớn hơn dòng định mức nhiều lần), ta cần chọn CB có In lớn hơn CB đã chọn ở P1, và chọn theo quy định riêng đối với lưới LV/LV, khác với chọn MBA dành cho lưới MV/LV như ở C1



Chọn CB NSX400F thay cho CB

15 | P a g e

Trang 18

số chỉnh dòng quá tải 0,41



Với dây C 15 , ta giữ nguyên CB loại NSX400F, dùng trip unit Micrologic 2.3 có hệ số

điều chỉnh Ir từ 0.4…1.0; hệ số chỉnh dòng quá tải 0,706

0.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn

a Phân loại dây dẫn

Dựa vào tài liệu Electrical installation guide 2018

Các loại dây dẫn được phân loại theo bảng dưới đây:

Trang 19

K

t

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

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

Trang 20

17 | P a g e

Trang 21

Các hệ số bao gồm K

1

,K

2

,K

3

,K

4

.

Thông tin về điều kiện lắp đặt dây dẫn đề bài cung cấp như sau:

Bảng Đ.3: Điều kiện lắp đặt dây dẫn

18 | P a g e

Trang 22

Lựa chọn các hệ số K 1 ,K 2 ,K 3 ,K 4 kể trên như sau:

K 1 : Hệ số xác định loại cách điện và nhiệt độ cho cáp đặt trong không khí với nhiệt độ không khí trung bình là 30 0 C.

Ví dụ: đường dây C1 có ký hiệu lắp đặt dây dẫn là VII, đây là cáp cách điện XLPE, nhiệt độ môi trường trung bình là 300C

Tra theo bảng bên dưới



1 có hệ số K1 = 1

Tra tương tự đối với các hệ số K1 của các dây dẫn khác

Trang 23

K 2 : tương tự K 1 nhưng cáp được chôn trong đất, với nhiệt độ môi trường trung bình là 20 0 C.

Các giá trị được tra theo bảng sau:

20 | P a g e

Trang 24

K3: Hệ số phụ thuộc vào môi trường đất

Các giá trị được cho theo bảng sau:

Dựa trên kinh nghiệm thực tế thì tồn tại mối liên hệ giữa bản chất của đất và điện

trở suất (resistivity) của đất Ngoài ra các loại cáp được cung cấp từ đề bài không có cáp

được chôn trực tiếp dưới đất mà phải đặt vào ống dẫn rồi chôn vào đất nên ta không xét tới yếu tố điện trở suất khác nhau ở 2 trường hợp trên như bảng sau (chỉ xét về bản chất của đất ở bảng G15 bên trên):

Ví dụ: đường dây C1 được đặt trong ống và chôn trong đất ẩm, tra bảng ta được K3 = 1,05

Trang 25

K4: hệ số phụ thuộc và số lượng cáp đi chung với nhau

Ví dụ: đường dây C21 có ký hiệu XIII, là cáp đặt trong máng (khay) cáp và

đi cùng với 1 mạch khác



tra bảng, K4 = 0,88 (cột number 2, loại Single layer on

a perforated horizontal or vertical tray).

Ngoài ra, một hệ số K 5 : dòng điện hài nói về khả năng mà dòng của cáp bap

ha, 4 lõi hoặc 5 lõi dựa trên giả định chỉ có 3 dây dẫn được tải đầy đủ Vì đề bài cung cấp thông tin cáp cho các dây dẫn không đề cập đến dòng hài nên ta sẽ không xét đến hệ số K 5 để tính toán thông số cáp.

22 | P a g e

Trang 26

Với các hệ số K 1 ,K 2 ,K 3 ,K 4 được xác định như trên, ta lập được bảng sau:

Bảng 6: Tính toán cáp điện và busway

Dây Ký Điều kiện lắp Gr K

1

K

2

K

3

K

4

K

t

I

r

I

z

=I

r

S

ph

)

bằng nhôm (Al),cách điện XLPE,đặt trong ốngchôn ngầm trongđất ẩm với 2mạch khác, nhiệt

độ môi trường

300C

bằng đồng (Cu),cách điện XPLE ,đặt trong ốngchôn ngầm trongđất khô với 2mạch khác, nhiệt

Trang 27

bằng đồng (Cu),cách điện XLPE,đặt trong máng(khay) cáp vơi 3mạch khác, nhiệt

450C

bằng đồng (Cu),cách điện PVC,đặt trong ốngchôn ngầm trongđất ướt với 2mạch khác, nhiệt

250C

bằng đồng (Cu),cách điện XLPE,đặt trong máng(khay) cáp, nhiệt

400C

bằng đồng (Cu), (Lấycách điện PVC, Eđặt trên thang cáp bêncùng với 1 mạch HDT

24 | P a g e

Trang 28

khác, nhiệt độ KLĐmôi trường 300C Đ)

bằng đồng (Cu),cách điện PVC,đặt trong ốngchôn ngầm trongđất ướt, nhiệt độmôi trường 250C

bằng đồng (Cu),cách điện XLPE,đặt trong máng(khay) cáp cùngvới 1 mạch khác,nhiệt độ môitrường 400C

bằng nhôm (Al),cách điện PVC,đặt trong ốngchôn ngầm trongđất ẩm với 2mạch khác, nhiệt

350C

bằng nhôm (Al),

Trang 29

đặt trong máng(khay) cáp cùngvới 2 mạch khác,nhiệt độ môitrường 450C

bằng đồng (Cu),cách điện XPLE ,chôn trong tườngvới 1 mạch khác,nhiệt độ môitrường 350C

bằng đồng (Cu),cách điện PVC,chôn trong tườngvới 1 mạch khác,nhiệt độ môitrường 300C

bằng đồng (Cu),cách điện XLPE,đặt trong máng(khay) cáp cùngvới 1 mạch khác,nhiệt độ môitrường 300C

26 | P a g e

Trang 30

BTL Khí cụ điện – GVHD: Thầy Nguyễn Xuân Cường October 15, 2021 2.2 Tính toán độ sụt áp:

Độ sụt áp tối đa được cho theo bảng dưới đây:

Với thiết bị được cung cấp từ nguồn điện phân phối có mức sụt áp 3% cho mạch chiếu sáng và 5% cho các mạch khác

- Tính toán sụt áp trên các đường dây bằng phương pháp tra bảng

- Công thức độ sụt áp đường dây:

Trang 31

- Phương pháp tra bảng

28 | P a g e

Trang 32

- Phương pháp tính toán:

- Điện trở R có thể bỏ qua với đường dây có tiết diện 500mm2

- X có thể bỏ qua với đường dây có tiết diện dưới 50mm2, còn lại có thể lấy X =0,08 Ohm/km

- Tính toán sụt áp dựa trên công thức trong bảng dưới đây, trong trường hợp mạch đã cho là mạch 3 pha cân bằng

Trang 33

Nhận xét:

- Phương pháp tra bảng: có kết quả nhanh hơn với độ chính xác tạm chấp nhận

được, có thể dùng cho các hệ thống dây dẫn đơn giản, không cần độ chính xác cao

- Phương pháp tính toán: độ chính xác cao hơn, tuy nhiên khá nhiều công thức, phức tạp hơn, phù hợp với hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao



C7,8,10,11 xem như 1 tải motor



Sụt áp khác là điện áp sụt do các đường dây phân phối trước đó gây ra trước khi dòng

tải truyền đến đường dây tiếp theo bên dưới.

30 | P a g e

Trang 34

Bảng 7 Tính toán độ sụt áp trên các dây dẫn

<Ô màu hồng biểu thị tải vượt quá điều kiện % sụt áp cho phép>

Trang 35

- Các đường dây có sụt áp quá điều kiện cho phép:

Vậy, theo bảng trên:

- Để giảm điện áp sụt trên các tải ta cần tăng giá trị Sph (mm2) trên đường dây phân phối hoặc trên đườngdây tới tải

- Trong trường hợp của C 21 , ta tăng tiết diện dây S ph mới = 25mm2  % sụt áp mới = 4,41% < 5%  thỏa

điều kiện sụt áp cho phép

Kiểm tra sụt áp khởi động đối với động cơ có công suất lớn nhất (Motor M9):

Cho dòng khởi động motor I n = 6.I b = 1567,2 (A) – thường In có giá trị từ 5 – 7 lần Ib, ta lấy giá trị trungbình là 6 lần

Khi đó, dòng qua dây C 1 = I b1 + 5I b9 = 2123,71 (A)

32 | P a g e

Trang 36



U

(%)(V)

 Nh

- Sụt áp khởi động không vượt quá 10%

- Nếu sụt áp này lớn hơn 10%, có thể sử dụng các bộ khởi động mềm cho động cơ (được chọn theonhu cầu và khả năng tài chín

Trang 38

3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CB THEO DÒNG NGẮN MẠCH

3.1 Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất:

Công thức:

Dòng ngắn mạch phía thứ cấp của một MBA phân phối MV/LV:

Tuy nhiên khi để xác định U sc ta cần dựa theo loại MBA: khô (Cast-resin dry type) hoặc ngâm trong dầu (Oil-Immersed).



Vì chưa xác đị

nh MBA T 1 thuộc loại nào nên ta không tính dòng ngắn mạch MBA T 1 theo cách trên mà dùng một cách tính khác.

Công thức tính dòng ngắn mạch 3 pha (Isc) tại điểm bất ký trong lưới lắp đặt

Trang 39

Với U20 = 1,05Un là điện áp thứ cấp không tải của MBA

ZT là tổng trở kháng từ điểm ngắn mạch về nguồn

- Tính trở kháng do nguồn:

Khi đó: Xa = 0,995Za và Ra = 0,1Xa

35 | P a g e

Trang 40

- Trở kháng của MBA:

Tiêu đề	Báo cáo bài tập lớn môn khí cụ điện tính toán lựa chọn khí cụ điện cho sơ đồ mạng điện hạ áp được cung cấp bởi một máy biến áp
Tác giả	Ngô Chấn Nghiệp
Người hướng dẫn	Thầy Nguyễn Xuân Cường
Trường học	Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Khí cụ điện
Thể loại	Báo cáo
Năm xuất bản	2021
Thành phố	TP.Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	149
Dung lượng	11,19 MB

Báo cáo bài tập lớn môn khí cụ điện tính toán lựa chọn khí cụ điện cho sơ đồ mạng điện hạ áp được cung cấp bởi một máy biến áp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH