Tìm hiểu và ứng dụng phần mềm abb tính toán cung cấp điện đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện

Ngoài ra thiết kế và lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho mạng lưới điện nhà máy, xí nghiệp cũng rất quan trọng, nhằm giúp các thiết bị điện hoạt động ổn định, đồng thời bảo vệ mạng lưới điệ

Đề tài: TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ABB TÍNH TOÁN

CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

I Giới thiệu phần mềm ABB

1 Giới thiệu phần mềm E-Design của ABB

2 Giới thiệu sơ lược về giao diện phần mềm DOC của ABB

II Giới thiệu phân xưởng:

4 Kiểm tra đặc tuyến bảo vệ CB

5 Kiểm tra tổn thất điện trên đường dây

6 Nâng cao hệ số công suất cho phụ tải

IV Kết luận và tài liệu tham khảo:

1 Kết luận

2 Tài liệu tham khảo

Thời gian làm báo cáo tốt nghiệp: 24/08/2017 đến 27/12/2017

Thời gian gặp thầy hướng dẫn: Thứ 2 và thứ 6 hàng tuần

Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2017

GVHD

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn và nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải hạch toán kinh tế trong cuộc cạnh tranh khốc liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lợi nhuận của doanh nghiệp Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1- 2 ngày doanh nghiệp không có lãi, nếu mất điện lâu hơn xí nghiệp

có thể sẽ thua lỗ Chất lượng điện xấu (chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Chất lượng điện thực sự quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp lắp đặt chế tạo cơ khí, điện tử chính xác Vì thế, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp

Ngoài ra thiết kế và lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho mạng lưới điện nhà máy, xí nghiệp cũng rất quan trọng, nhằm giúp các thiết bị điện hoạt động ổn định, đồng thời bảo vệ mạng lưới điện và cách ly các phần tử sự cố khỏi mạng lưới một cách có chọn lọc Giúp tăng tính an toàn trong vận hành cho người và thiết bị Tiết kiệm được thời gian và giảm tổn thất kinh tế trong các trường hợp bất khả kháng Muốn vậy các thiết

bị bảo vệ cần phải được lựa chọn một cách khoa học, có hệ thống, và được phối hợp hoạt động tốt

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập trong những năm ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài :

Tìm hiểu và ứng dụng phần mềm ABB tính toán cung cấp điện cho phân xưởng

cơ khí

Phân xưởng cơ khí cần cung cấp một lượng điện tương đối lớn, nguồn điện được lấy từ nguồn trung áp qua trạm biến áp vào phân xưởng và cung cấp đến các phụ tải Đồ án giới thiệu chung về phân xưởng, vị trí địa lý, đặc điểm công nghệ, phân bố phụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán, thiết kế mạng điện hạ áp phân xưởng, tính toán nâng cao hệ số công suất Giới thiệu phần mềm thiết kế cung cấp điện ABB e-design và ứng dụng phần mềm ABB e-design để tính toán lựa chọn cáp điện, lựa chọn thiết bị bảo vệ, tính toán các thông số khác của hệ thống như : dung lượng bù, kiểm tra độ sụt áp

Kết quả tính toán sau cùng có thể được lưu dưới định dạng của phần mềm, hoặc xuất ra các định dạng khác như dwg, pdf

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn đến các thầy cô khoa Điện Trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học tập vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn thầy Võ Tấn Lộc đã tận tình hướng dẫn, quan tâm theo dõi, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện báo cáo tốt nghiệp

Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, người thân của em đã giúp đỡ em rất nhiều về tinh thần và vật chất để em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp đúng thời hạn Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành báo cáo, song vẫn còn hạn chế về khả năng cũng như kinh nghiệm thực tiễn Do đó, báo cáo này chắc chắn không tránh khỏi

những sai sót, em rất mong được quý thầy cô chỉ dẫn thêm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

2 Giới thiệu sơ lược về giao diện phần mềm DOC của ABB 11

2.2 Một số giao diện lựa chọn và cài đặt thiết bị 12

4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho toàn bộ phụ tải 25

Chương 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ABB TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CUNG CẤP

1 Thiết lập sơ đồ nguyên lý vào cửa sổ phần mềm 28

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ABB

1 Giới thiệu phần mềm E-design của ABB

• Khái niệm

E-Design là bộ công cụ của ABB dùng cho thiết kế cung cấp điện

DOC – Tính toán các thông số điện

CAT – Lựa chọn sản phẩm và định giá

PDC – Thiết kế bảng tủ điện

- DOC là chương trình của hãng ABB để thiết kế và tính toán

mạng phân phối trung và hạ áp dưới 36kV, lựa chọn thiết bị

đóng cắt và thiết bị bảo vệ và kiểm tra lại sự phối hợp bảo

vệ của các thiết bị Hỗ trợ người thiết kế giải quyết khối

lượng lớn các bài toán về kinh tế - kỹ thuật khá phức tạp và

tốn nhiều thời gian

- DOC liên kết với CAT để vẽ các thiết bị trên tủ, thiết kế tủ

phân phối

- Chức năng chính của phần mềm:

+ Vẽ sơ đồ đơn tuyến của mạng điện

+ Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch phụ

+ Tính toán quá nhiệt bên trong tủ

+ Điều chỉnh và phối hợp với các thiết bị bảo vệ

+ Kiểm tra bảo vệ cáp

+ Liên kết với phần mềm CAT để quản lý và thiết kế tủ phân phối

+ In sơ đồ đơn tuyến và dữ liệu dự án

- Tần số của nguồn điện: 50Hz hoặc 60Hz

- Sai số điện áp cho phép: sai số cho phép là10% hoặc 6%; 4%

- Các tiêu chuẩn kỹ thuật trong phần mềm DOC

- Tiêu chuẩn tính toán cung cấp điện gồm có:

 Symmetrical comp

 IEC 61363: Các phương pháp tính toán ngắn mạch

 IEC 60909-1: Tính toán ngắn mạch xoay chiều 3 pha - Phần 1: các hệ số tính toán ngắn mạch 3 pha theo IEC909

 VDE 0102: Tính toán ngắn mạch trong mạng lưới 3 pha

 CEI 11-25: Tính toán ngắn mạch lưới điện xoay chiều 3 pha (Ý)

 NFC 15-100 : Quy chuẩn về ống, máng luồn cáp điện (Pháp)

- Tiêu chuẩn chọn kích thước dây gồm có:

 CEI 64-8: Lắp đặt điện cho mạng lưới Uđm ≤ 1000VAC và Uđm ≤ 1500VDC

 IEC 60364: Lắp đặt điện mạng hạ áp - Phần 1: Định nghĩa và đặc tính

 IEC 60092: Lắp đặt điện trên tàu biển và các phương tiện di động với Uđm ≤ 15KVAC

 NFC 15-100: Quy chuẩn về ống, máng luồn cáp điện (Pháp)

 UNE 20460: Lắp đặt điện trong tòa nhà - Phần 5: chọn vật liệu lắp đặt điện – Chương 523: chọn cáp điện

 VDE 0298-4: Ứng dụng của cáp và dây súp trong

lắp đặt điện

- Tính toán dòng điện tải

- Dòng ngắn mạch

- Tính toán điện áp rơi

- Định kích cở máy biến áp, dây và thanh cái

- Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ

- Xuất kết quả báo cáo dưới dạng văn bản

• Một số thiết bị có trong DOC

 Thiết bị mạng điện trung thế (≤ 36kV)

Với một lượng thiết bị rất lớn trong thư viện phần mềm, không thể nào trình bày hết được Chính vì thế, trong báo cáo này chỉ trình bày thông số của những thiết bị thường xuyên sử dụng và thiết bị quan trọng Từ đó, người sử dụng có thể dễ dàng điều chỉnh các thông số của các thiết bị khác

2 Giới thiệu sơ lược về giao diện phần mềm DOC của ABB

2.1 Giao diện và lưu đồ tính toán

2.2 Một số giao diện lựa chọn và cài đặt thiết bị

• Lựa chọn máy biến áp

DOC cung cấp hai loại máy biến áp:

 Máy biến áp hai cuộn dây

 Máy biến áp ba cuộn dây

Ở cửa sổ làm việc của máy biến áp, cần phải xác định:

 Model: mô tả loại máy biến áp

 Browse database: sử dụng thư viện máy biến áp của phần mềm

Trong thư viện có thể dễ dàng tìm được các thông tin về loại máy biến áp, tỉ số biến áp, tổn hao không… và nhiều thông tin liên quan đến máy biến áp

Phần mềm cho phép tạo ra một thư viện máy biến áp riêng tùy theo nhu cầu của khách hàng bao gồm những MBA của phần mềm mà người sử dụng thường xuyên, hoặc cho phép tạo thư viện máy biến áp của nhiều hãng khác…

Giao diện thiết lập các thông số cho thuộc tính máy biến áp

Lựa chọn lại một số thông số phù hợp đối với mạng lưới điện công trình thiết kế:

+ Rated voltage: điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp MBA

+ Rated frequency: tần số định mức

+ Rated apparent power: công suất biểu kiến định mức của MBA

+ Rated power factor: hệ số công suất định mức

+ Stator resistance at 20oC: điện trở của stator ở 20oC

+ Phases: số pha mạng điện nó sẽ tương ứng đi với hệ thống sơ đồ phân phối + Distribution system: hệ thống phân phối

• Lựa chọn CB

Giao diện thiết lập các thông số cho thuộc tính CB

Phần mềm DOC cho phép chỉ cần đặt tên cho một thiết bị trong tuyến, thì các thiết

bị khác cùng tuyến sẽ mang cùng tên Ví dụ khi đặt tên cho CB là DB1 trong ô

“Description” thì cáp và tải cùng nhánh sẽ mang tên DB1 Giúp cho người thiết kế tiết kiệm được thời gian, quản lý dễ dàng, nhanh chóng

Các thông số chính cần lưu ý :

 LLL: mạng điện ba pha ba dây cung cấp cho tải Có thể lựa chọn số pha khác tương ứng cho tải

 LLLN: mạng điện ba pha bốn dây (ba dây pha và một dây trung tính)

 L1L2: mạng điện hai pha hai dây, mạng điện này hiếm gặp ở Việt Nam

 L1N: mạng điện một pha hai dây (cấp điện áp 220V hoặc 230V)

Đối với mỗi mạng điện khác nhau, thì việc lựa chọn CB tương ứng cũng khác nhau

 Iz: khả năng dẫn dòng của dây dẫn trong điều kiện lắp đặt sơ đồ nối đất TN-S Các thông số khác của CB được phần mềm hiển thị sau khi thực hiện tính toán thông số của mạng điện

Điều kiện chọn CB :

Ib ≤ I (Ir) ≤ Iz Trong đó :

 Ib : dòng điện qua tải

 Ambient temperature: nhiệt độ môi trường

Chọn nhiệt độ môi trường chuẩn của dây cáp đi trên không là 30oC Nhiệt độ môi trường của dây cáp đi ngầm trong đất là 20o

C Khi đó hệ số nhiệt độ môi trường K1=1

 Loại cáp hoặc busway , vật liệu chế tạo cáp (busway) là đồng hoặc nhôm

 Length: Chiều dài dây cáp (đơn vị tính là mét)

 Loại cáp và cách điện:

Isulated conductor: dây dẫn lõi đơn, bọn cách điện

Single-core: dây dẫn lõi đơn, bọc hai lớp cách điện, thường là lớp ngoài được bọc PVC (chịu được thời tiết, nhiệt độ), lớp trong bọc XLPE tăng khả năng mang dòng và nhiệt độ lớn nhất của dây dẫn (90o

C)

Multi-core: Cáp nhiều lõi, được bọc hai lớp cách điện

 Installation method: Phương pháp lắp đặt cáp (cáp chôn ngầm, đi trong ống, máng cáp )

Cách thức chọn dây dẫn và cáp điện :

I’z = Iz.k ≥ Ib

 Iz ≥ Trong đó :

I’z : dòng điện cho phép của dây dẫn có tính đến hệ số hiệu chỉnh

Iz : dòng điện cho phép của dây dẫn

Ib : dòng điện tính toán của phụ tải

k : hệ số hiệu chỉnh

• Lựa chọn phụ tải là động cơ điện

Các thông số chính cần thiết lập cho phụ tải là động cơ điện :

 Description: đặt tên cho phụ tải tương tự như đặt tên CB hay dây cáp

DOC cho phép đặt tên cho một thiết bị, các thiết bị khác khi đi cùng sẽ mang cùng tên Ví

dụ, đặt tên ở CB là “Tuyến tổng” thì dây cáp và tải trên cùng nhánh mang cùng tên Trong mục “Model” có chứa sẵn thư viện động cơ và thông số chi tiết của nhiều loại động cơ khác nhau, giúp giảm thời gian tra bảng và nhập thông số bằng tay

 Chọn số pha, kiểu nối đất của mạng điện

 Max dU (%) : tổn thất điện áp cho phép lớn nhất

 Utilization factor (UF) : hệ số sử dụng của thiết bị

 Rated active power (KW): công suất định mức của động cơ

 Efficiency: hiệu suất của động cơ

 Rated power factor: hệ số công suất

 Starting method: lựa chọn phương pháp khởi động động cơ

 Trip class : kiểu ngắt của thiết bị bảo vệ

 Coordination type : kiểu phối hợp bảo vệ của CB

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG

1 Tính chất công việc của phân xưởng cơ khí:

- Xí nghiệp gồm 03 xưởng chính với những nhiệm vụ từng xưởng khác nhau:

• Xưởng 1: Sửa chữa nhỏ hay kiểm tra định kỳ và kiểm tra công đoạn cuối của quá trình đại tu lại đầu máy Công việc như sau: kiểm tra độ vận hành của máy, kiểm tra mâm xe, thay nhớt, độ an toàn khi vận hành,…

• Xưởng 2: Kiểm tra và đánh giá mức độ hư hỏng, lên kế hoạch sửa chữa lại thiết bị

hư hỏng và làm mới toàn bộ đầu máy nếu đầu máy hư hỏng nghiêm trọng Công việc như sau: kiểm tra gầm, độ đàn hồi lò xo, làm đồng cabin, làm đồng máy, ép bánh xe,…

• Xưởng 3: Sửa chữa thiết bị nhỏ của đầu máy: tiện thiết bị chuẩn bị thay thế, tiện bánh xe, kiểm tra hệ thống vận hành của thiết bị,…

- Để tiến hành thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng, trước tiên phải hiểu rõ một số đặt điểm chính của phân xưởng Các đặc điểm này là cơ sở để xác định phương án thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng, tính toán các thông số cần thiết trong quá trình thiết kế

- Đây là mặt bằng phân xưởng cơ khí với khuôn viên có diện tích hơn 4880m2 , dài 80m , rộng 61m

- Môi trường và chế độ làm việc: Môi trường làm việc ít bụi, nhiệt độ xung quanh trung bình là 30oC

- Yêu cầu cung cấp điện: Phân xưởng thuộc loại nhóm phụ tải loại 2, nguồn điện được cung cấp từ lưới điện 22/0.4kV

- Với đội ngũ gần 700 CBCNV, trong đó có 142 đảng viên, 144 đoàn viên TNCS, 72

Kỹ sư, thạc sỹ, gồm 62 nữ, các công nhân lành nghề, tài xế bậc cao Với tiêu chí của

Xí Nghiệp đề ra “Đoàn Kết – Kỷ Luật - Sáng Tạo – Hiệu Quả” không ngừng nâng cao mục tiêu hoàn thành của Đảng và nhà nước đề ra Góp phần đáng kể trong việc xây dựng đất nước ngày càng phát triển

2 Sơ đồ thiết bị trên mặt bằng phân xưởng

3 Chọn phương án cung cấp điện cho phân xưởng:

tủ từ tâm phụ tải được tịnh tiến đến vị trí thích hợp, phù hợp với không gian làm việc

• Xác định tâm phụ tải động lực 1 (TĐL1) trong phân xưởng 1:

- Tuy nhiên để thuận tiện cho việc đi lại và dễ thao tác ta dời tủ động lực 1 về tọa độ

-

• Xác định tâm phụ tải tủ động lực 2 (TĐL2) trong phân xưởng 1:

Bảng 2.3: Vị trí các thiết bị trong nhóm 2

- Tọa độ tâm phụ tải tủ động lực 2:

- ∑

∑ ∑

∑

- Tương tự, ta dời về

• Xác định tâm phụ tải tủ động lực 3 (TĐL3) trong phân xưởng 1:

Bảng 2.4: Vị trí các thiết bị trong nhóm 3

∑ ∑

∑

- Tương tự, ta dời về

- ∑ ∑

∑

• Xác định tâm phụ tải tủ phân phối phụ (TPPP) và tủ phân phối chính (TPPC):

Tọa độ tâm phụ tải TPPP1 gồm TĐL1 và TĐL2:

3.3 Phương án đi dây cho phân xưởng:

Để cấp điện cho động cở trong phân xưởng, dự định đặt một tủ phân phối từ trạm biến áp

về cấp cho 3 tủ phân phối phụ, từ 3 tủ phân phối phụ cấp cho 8 tủ động lực được phân nhóm trên

Từ tù phân phối đên các tủ động lực thường dùng phương án đi dây hình tia

Từ tủ động lực các thiết bị thường dùng sơ đồ hình tia cho các thiết bị công suất lớn và sơ

đồ phân nhnahs cho các thiết bị công suất nhỏ

Khi phân tải cho các nhánh nên chú ý đến dòng định mức của các CB chuẩn (6A, 10A, 20A, 32A, 63A, 125A, 150A, 200A, 315A, 400A, 600A, 1000A)

Đối với phụ tải loại 1 chỉ được sử dụng sơ đồ hình tia

Từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối phụ đi dây hình tia và đi trên máng cáp có đục lỗ

Từ tủ phân phối phụ đến các tủ động lực đi dây hình tia và đi trên máng cáp không đục

lỗ

Từ tủ động lực đến các thiết bị đi dây trên máng cáp

4 Sơ đồ nguyên lý mạng điện cung cấp cho toàn bộ phụ tải:

5 Bảng thông số các thiết bị trong phân xưởng:

STT THIẾT BỊ KHMB CÔNG SUẤT (kW) COSφ

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ABB TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ CUNG

CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

1 Thiết lập sơ đồ nguyên lý vào cửa sổ phần mềm:

Ta có thể lấy các đối tượng trên thanh công cụ như “medium-voltage symbols”, voltage symbols”

“low-Sau đó, ta cài đặt thông số thiết bị và phương án đi dây vào từng đối tượng mà ta đã thiết

kế vào phần mềm

2 Nhập phụ tải điện:

2.1 Nhập thông số dây dẫn:

Như đã nêu phương án đi dây như trên, ta thiết lập các thông số như sau:

Length: 10m – chiều dài dây dẫn là 10 mét

Single-core – PVC – Cu: chọn dây lõi đơn – dây đồng bọc lớp cách điện là PVC

In the ground – đi ngầm dưới đất

In conduits – dây đi trong ống

Lấy ví dụ giao diện thiết lập thông số dây dẫn từ tủ phân phối phụ 3 đến thanh cái

Giao diện thiết lập thông số dây dẫn của TPPP3

Cụ thể thiết lập các thông số sau:

Length: 22m – chiều dài dây dẫn là 22 mét

Single-core – PVC – Cu: chọn dây lõi đơn – dây đồng bọc lớp cách điện là PVC

Surface mounted – đi dây nổi

On perforated trays – đi trên máng cáp có đục lỗ

Advanced Options:

1 adjacent circuit – 1 mạch đi chung

1 tray – đi trên 1 máng

2.2 Nhập thông số tải động cơ:

Tất cả các tải riêng biệt thường không vận hành hết công suất định mức ở cùng một thời điểm Hệ số ku và ks cho phép xác định công suất và công suất biểu kiến lớn nhất để định kích cỡ của mạng

• Hệ số sử dụng lớn nhất (Ku)

Trong điều kiện vận hành bình thường, công suất tiêu thụ thực của thiết bị thường bé hơn trị định mức của nó Do đó hệ số sử dụng ku được dùng để đánh giá trị công suất tiêu thụ thực và hệ số này cần được áp dụng cho từng tải riêng biệt

CHÚ THÍCH: Nếu các mạch chủ yếu là cho chiếu sáng có thể coi K đt gần bằng 1

Công suất biểu kiến tính toán của thiết bị Stt =

Nhập các thông số Pn , và cos → phầm mềm sẽ tự động tính toán dòng In (Itt)