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
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG PHÂN PHỐI ĐIỆN GVHD: ThS Nguyễn Xuân Cường Nhóm lớp: L01 Sinh viên thực hiện: Trần Phan Trung Hiếu MSSV: 1913366 Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải Ib 1.1.1 Dòng điện định mức tải 1.1.2 Dòng điện làm việc tải 1.1.3 Dòng điện tải dây dẫn 1.2 Lựa chọn CB TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN 2.1 Lựa chọn máy biến áp 2.2 Tính tốn lựa chọn dây dẫn 2.3 Tính tốn độ sụt áp 11 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CB THEO DỊNG NGẮN MẠCH 14 3.1 Tính tốn dịng ngắn mạch pha lớn 14 3.2 Kiểm tra khả cắt dòng ngắn mạch CB 19 3.3 Kiểm tra độ bền nhiệt dây dẫn 20 LỰA CHỌN BỘ BẢO VỆ ĐỘNG CƠ 22 TÍNH BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG 23 KIỂM TRA SỰ BẢO VỆ CHỌN LỌC CỦA CB 28 BẢO VỆ ĐIỆN GIẬT GIÁN TIẾP 30 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 34 8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ vào 22kV 34 8.2 Lựa chọn CT, VT Fuse 36 8.2.1 Lựa chọn Fuse 36 8.2.2 Lựa chọn CT 39 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 41 9.1 Thiết lập mô 41 9.2 Kết mô Ecodial 46 9.2.1 Chọn máy biến áp 50 9.2.2 Dòng điện dây dẫn 51 9.2.3 Chọn CB 52 9.2.4 Chọn dây dẫn 52 9.2.5 Sụt áp đường dây 53 9.2.6 Dòng ngắn mạch ba pha 54 9.2.7 Lựa chọn bảo vệ động 54 9.2.8 Bù công suất phản kháng 55 10 KẾT LUẬN 55 BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Cho mạng điện dự án X hình A1 với số liệu bảng Đ1, Đ2, Đ3 Các thông số chung mạng điện 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: cos = 0,8, - Các phụ tải động ký hiệu M: cos , tra tra theo hướng dẫn IEC - Mạng điện nối đất theo sơ đồ TNS - Trạm máy biến áp phân phối đặt nhà, điện áp luới trung 22kV, trung tính nối đất trực tiếp Cơng suất ngắn mạch phía sơ cấp máy biến áp phân phối T1: P = 500 MVA Yêu cầu chung: - Tính tốn lựa chọn tính tốn kiểm tra thiết bị điện: trạm máy biến áp, dây dẫn điện, khí cụ điện đóng cắt, bảo vệ mạng điện tải theo IEC 60364 TCVN - Trình bày chứng minh cơng thức tính tốn - Tính tốn cho trường hợp trình bày thuyết minh - Điền kết tính tốn vào bảng cho sẵn, phân tích kết nêu nhận xét - Xem hướng dẫn lịch nộp e-learning Đề 15: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xưởng gia cơng khí CNC Bảng Đ.1: Công suất tải Phụ tải L15 M16 M17 M18 M9 L19 L20 L21 Pđm (kW) 36 22 45 160 40 30 120 5.5 Bảng Đ.2: Dòng điện tải dây dẫn Ib Dây dẫn C10 C11 Dòng điện Ib (A) 152 310 Bảng Đ.3: Điều kiện lắp đặt dây dẫn Dây dẫn Ký hiệu lắp đặt dây dẫn C1 C15 C7 C8 C9 C10 C11 C16 C17 C18 C19 C20 C21 VIII II X XI XII XIII VII I III VI IV IX V TÍNH TỐN SƠ BỘ 1.1 Tính dịng điện tải Ib 1.1.1 Dịng điện định mức tải Tra bảng B4 để xác định hệ số η cos tải động M16, M17, M18, M9 sau tính 𝐼đ𝑚 cơng thức: 𝑃đ𝑚 𝐼đ𝑚 = 𝜂 × 1000 (𝐴) × √3 × 𝑐𝑜𝑠 × 𝑈đ𝑚 100 Chứng minh: Ta có: 𝑆 = √3 × 𝑈 × 𝐼 ⟹ 𝐼 = Mà 𝑆 = 𝑃 𝑐𝑜𝑠 𝑆 √3×𝑈 nên ta có cơng thức 𝐼đ𝑚 = 𝑃đ𝑚 √3×𝑐𝑜𝑠×𝑈đ𝑚 × 1000 (chưa tính hiệu suất động cơ) L15: 𝑃đ𝑚 𝐼đ𝑚 = 𝜂 × 1000 × × 𝑐𝑜𝑠 × 𝑈đ𝑚 100 √ 36 = × 1000 = 112.9598 (𝐴) 100 × × cos(0.8) × 230 100 √ Tương tự với phụ tải cịn lại ta có bảng: Phụ tải Uđm (V) Pđm (kW) η (%) cos j Iđm (A) L15 230 36 100 0.8 112.9598 Kết tính dịng điện định mức tải M16 M17 M18 M9 L19 400 400 400 400 400 5.5 22 45 160 40 84 89 91 94 100 0.83 0.86 0.86 0.87 0.8 11.3864 41.4872 82.9950 282.3919 72.1688 l20 400 30 100 0.8 54.1266 L21 400 120 100 0.8 216.5064 1.1.2 Dòng điện làm việc tải Hệ số Ksd phụ thuộc chủ yếu vào quy trình cơng nghệ cơng trình, chưa có u cầu quy trình cơng nghệ, hệ số Ksd chọn để đảm bảo an toàn để đảm bảo cho việc tính tốn thiết kế sau khơng bị q tải 𝐼𝑏 = 𝐾𝑠𝑑 × 𝐼đ𝑚 Phụ tải Iđm (A) Ksd Ib (A) L15 112.9598 112.9598 M16 11.3864 11.3864 Kết tính dịng điện làm việc tải M17 M18 M9 L19 41.4872 82.995 282.3919 72.1688 1 1 41.4872 82.9950 282.3919 72.1688 l20 54.1266 54.1266 L21 216.5064 216.5064 1.1.3 Dòng điện tải dây dẫn Cũng hệ số Ksd , hệ số Kđt phụ thuộc chủ yếu vào quy trình cơng nghệ cơng trình, chưa có u cầu quy trình cơng nghệ, hệ số Kđt chọn để đảm bảo an toàn để đảm bảo cho việc tính tốn thiết kế sau khơng bị q tải Cơng thức: 𝐼𝑏 𝑡ổ𝑛𝑔 = 𝐾đ𝑡 × ∑𝑖 𝐼𝑏𝑖 C8: 𝐼𝑏 𝑡ổ𝑛𝑔 = (𝐼𝑏𝑀16 + 𝐼𝑏𝑀17 + 𝐼𝑏𝑀18 ) × 𝐾đ𝑡 = (7.4011 + 29.0410 + 58.0965) × 0.8 = 75.6309 (𝐴) C7: Đoạn C7 C15 nối với qua MBA T7 400/230V nên 𝐼𝑏 𝑡ổ𝑛𝑔 = Dây dẫn L (m) Kdt Ib (A) 𝐼𝑏𝐿15 √3 × 𝐾đ𝑡 = 112.9598 √3 × 0.9 = 65.2174 (𝐴) Dịng điện tải dây dẫn C1 C7 C8 C9 135 55 130 45 0.7 0.9 0.8 945.4778 65.2174 135.8685 282.3919 C10 185 C11 50 152 310 Dây dẫn L (m) Kdt Ib (A) C15 125 112.9598 Dòng điện tải dây dẫn C16 C17 C18 C19 56 28 20 55 1 1 11.3864 41.4872 82.9950 72.1688 C20 30 54.1266 C21 40 216.5064 1.2 Lựa chọn CB Lựa chọn sơ CB Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Ib (A) In (A) 945.4778 1250 65.2174 100 135.8685 160 282.3919 400 152 200 310 400 112.9598 160 11.3864 25 41.4872 50 82.9950 100 72.1688 100 54.1266 80 216.5064 250 Tên CB Tên trip unit Hệ số chỉnh định dòng tải Ir (A) Icu (kA) NS1250N NSX100B NSX160B NSX400R NSX250F NSX400R NSX160B NSX100B NSX100B NSX100B NSX100B NSX100B NSX250B Micrologic 5.0E TM100D TM160D Micrologic 1.3M TM200D Micrologic 5.3E TM160D Micrologic 2.2M Micrologic 2.2M Micrologic 2.2M TM100D TM80D Micrologic 5.2E 0.8 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 0.8 0.9 1000 80 144 320 160 320 128 20 45 90 80 64 225 50 25 25 200 36 200 25 25 25 25 25 25 25 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC DÂY DẪN 2.1 Lựa chọn máy biến áp Công suất biểu kiến cung cấp cho mạng điện: 𝑆1 = √3 × 𝑈đ𝑚 × 𝐼𝑏1 = √3 × 400 × 945.4778 = 655046.2348 (𝑉𝐴) = 655.0462 (𝑘𝑉𝐴) Công suất biểu kiến cung cấp cho đường dây C15: 𝑆15 = √3 × 𝑈đ𝑚 × 𝐼𝑏15 = √3 × 230 × 112.9598 = 449999.99 (𝑉𝐴) = 44.9999 (𝑘𝑉𝐴) Ta chọn máy biến áp theo bảng Fig.A16: Chọn MBA T1 có cơng suất 800kVA Chọn MBA T7 có cơng suất 50kVA theo MBA hạ Dòng tải sau hiệu chỉnh: Dòng C1: 𝐼𝑏1 = 𝑆𝑇1 √3×𝑈đ𝑚 Dịng C15: 𝐼𝑏15 = = 𝑆𝑇7 √3×𝑈đ𝑚 800000 √3×400 = = 1154.7 (𝐴) 50000 √3×230 = 125.5109(𝐴) Chọn 𝑈đ𝑚 𝑉𝑇 = 24𝑘𝑉 Dùng VT sơ cấp đấu thứ cấp đấu sao: Điện áp thứ cấp 100V TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM ECODIAL 9.1 Thiết lập mô Sơ đồ sợi: 41 Thiết lập thông số: - Nguồn trung vào máy biến áp T1: - Chọn FUSE: 42 - Tải bình thường: - Tải động cơ: 43 - Dòng đoạn C10 C11: - Dây dẫn máng (khay), thang cáp: 44 - Dây dẫn chôn tường: - Dây dẫn chơn lịng đất: 45 9.2 Kết mô Ecodial Nhánh trung MBA T1: 46 Nhánh C7 C15: 47 Nhánh C8 C16, C17, C18: Nhánh C9: 48 𝐼𝑏 𝐶10 = 152 (𝐴) 𝐼𝑏 𝐶11 = 310 (𝐴) nên mô ta thêm tải phát triển thêm vào: - Tải L22: 𝐼𝑏 𝐶10 = 𝑘đ𝑡 × 𝑘𝑠𝑑 × (𝐼đ𝑚𝐿19 + 𝐼đ𝑚𝐿20 + 𝐼đ𝑚𝐿22 ) 152 = × × (72.1688 + 54.1266 + 𝐼đ𝑚𝐿22 ) ⟹ 𝐼đ𝑚𝐿22 = 25.7046 (𝐴) ⇒ 𝑃đ𝑚𝐿22 = 14.247 (𝑘𝑊) - Tải L23: 𝐼𝑏 𝐶11 = 𝑘đ𝑡 × 𝑘𝑠𝑑 × (𝐼đ𝑚𝐿21 + 𝐼đ𝑚𝐿23 ) 310 = × × (216.5064 + 𝐼đ𝑚𝐿23 ) ⟹ 𝐼đ𝑚𝐿23 = 93.4936 (𝐴) ⇒ 𝑃đ𝑚𝐿23 = 51.8194 (𝑘𝑊) Sau thêm tải: - Nhánh C10: 49 - Nhánh C11: 9.2.1 Chọn máy biến áp 50 MBA Tính tốn Mơ T1 800kVA 800kVA T7 50kVA 50kVA 9.2.2 Dòng điện dây dẫn Dây dẫn Tính tốn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 1154.7005 72.1688 135.8685 282.3919 152 310 125.5109 11.3864 41.4872 82.9950 72.1688 54.1266 216.5064 Mô 1155 72 132 280 Sai số (%) 126 12 40 80 72.2 54.1 217 0.3882 5.1137 3.7179 3.7438 0.0432 0.0491 0.2275 0.0259 0.2344 2.9307 0.8543 Nhận xét: Dịng điện dây dẫn tính tay mô Ecodial chênh lệch không đáng kể 51 9.2.3 Chọn CB Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Tính tốn CB Trip unit NS1250N Micrologic 5.0E NSX100B TM100D NSX160B TM160D NSX400F Micrologic 1.3M NSX250B TM200D NSX400F Micrologic 5.3E NSX160B TM160D GV2L16 GV3L50 GV4L115 NSX100B TM100D NSX100B TM80D NSX250B Micrologic 5.2E CB NS1250N NSX100B NSX160B NSX400F NSX160B NSX400F NSX160B GV2L16 GV4L50B GV4L115B NSX100B NSX100B NSX250B Mô Trip unit Micrologic 5.0E Micrologic 6.2E Micrologic 5.2E Micrologic 1.3M TM160D Micrologic 5.3M Micrologic 5.2M TM80D Micrologic 5.2M Micrologic 5.2M Nhận xét: có khác trip unit CB, cb Q17 tra catalogues với mơ có khác Nguyên nhân: Vì Ecodial CB thêm số chức khác trip unit cao Tại Q17 Ecodial không nhận CB GV3L50 bảo vệ động 22kW 9.2.4 Chọn dây dẫn Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Tính tốn Dây pha Dây PE 5*240 5*120 25 16 95 50 2*240 2*120 150 95 2*240 2*120 150 95 4 50 25 120 70 25 16 25 16 240 120 Mô Dây pha Dây PE 5*240 5*120 25 16 95 50 2*240 2*120 185 95 2*240 240 150 95 4 25 16 70 35 25 16 25 16 240 120 52 Nhận xét: Kết chọn dây mô giống 9.2.5 Sụt áp đường dây Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Tính toán 1.71 3.30 3.61 2.06 3.61 2.14 4.38 4.94 3.88 3.76 4.19 4.26 2.38 Mô 1.71 3.01 3.6 2.04 3.54 2.31 1.85 4.98 3.91 3.8 4.02 4.07 2.81 Sai số 0.28 9.72 0.37 1.19 2.06 7.32 136.72 0.87 0.68 1.09 4.23 4.73 15.33 Nhận xét: Khác tính tốn lý thuyết mơ ecodial đoạn C15 Có thể chấp nhận kết từ tính lý thuyết mơn sụt áp 5%, ta nên chọn theo phần mềm lý kinh tế tốt Nguyên nhân: + Độ sụt áp cáp tính theo cơng thức U K Ib L + Do tiết diện dây tính tốn lý thuyết mô ecodial khác nên hệ số K tra bảng khác dòng Ib lúc tính tốn lý thuyết so với mơ khác nên dẫn tới độ sụt áp khác 53 9.2.6 Dòng ngắn mạch ba pha Dây dẫn C1 C7 C8 C9 C10 C11 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 Tính tốn Mơ Sai số (%) 14.8255 14.6964 14.6964 14.6964 14.6964 14.6964 2.0531 6.0665 6.0665 6.0665 5.8725 5.8725 12.3882 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 2.09 6.64 6.64 6.64 6.92 6.92 14.2 13.8051 14.5557 14.5557 14.5557 14.5557 14.5557 1.7674 8.6369 8.6369 8.6369 15.1377 15.1377 12.7588 Nhận xét: Khác tính tốn lý thuyết mơ ecodial Nguyên nhân: Do cách chọn điểm để tính ngắn mạch khác nhau, theo em hiểu Ecodial tính đoạn C1 tính dịng ngắn mạch đến đầu đoạn C1 mà em tính theo lý thuyết đến cuối đoạn C1 9.2.7 Lựa chọn bảo vệ động Động Pdm(kW) Tính tốn lý thuyết Mơ Ecodial M16 5.5 LC1D25 LC1D25 M17 22 LC1D50A LC1D65A M18 45 LC1D115 LC1D115 M9 160 LC1F330 LC1F330 Nhận xét: có khác động M17 Nguyên nhân: Chọn Contactor theo CB bảo vệ động mà CB động M17 khác với chọn theo catalogues nên Contactor khác 54 9.2.8 Bù công suất phản kháng Kết quả: - Tính tốn lý thuyết: 220kVA - Mơ Ecodial: 225kVA Nhận xét: có chênh lệch tính tồn mơ (2.22%) Ngun nhân: Do theo tính tốn lý thuyết bù theo nhiều cấp độ cịn mơ Ecodial bù B6 10 KẾT LUẬN Kết tính tốn mơ có chút khác cách tính dịng ngắn mạch ba pha thiết bị bảo vệ động Do khác loại catalogues dùng để tra catalogues phần mềm sử dụng để chọn thiết bị, sai xót việc chọn thiết bị (như MBA T7) sai số cơng thức tính tốn 55 ... 320 128 14 50 92 80 64 225 Im 10? ?Ir 7×Ir 10? ?Ir 10? ?Ir 10? ?Ir 10? ?Ir 10? ?Ir 10? ?Ir 33 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 8.1 Lựa chọn sơ đồ bảo vệ, thiết bị bảo vệ trường hợp có hai lộ... 54 9.2.7 Lựa chọn bảo vệ động 54 9.2.8 Bù công suất phản kháng 55 10 KẾT LUẬN 55 BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN Cho mạng điện dự án X hình... Tính tốn lựa chọn tính tốn kiểm tra thiết bị điện: trạm máy biến áp, dây dẫn điện, khí cụ điện đóng cắt, bảo vệ mạng điện tải theo IEC 60364 TCVN - Trình bày chứng minh cơng thức tính tốn - Tính