Ứng Dụng Phần Mềm Ecodial Trong Tính Toán Thiết Kế Cung Cấp Điện - Khóa Luận Tốt Nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Ecodial trong tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp điện. Tối ưu hóa và nâng cao hiệu quả thiết kế điện.

• Tác giả: Lê Tiến Thanh
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thị Giang Thanh
• Trường học: Đại học Công Nghiệp TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Điện
• Đề tài: Ứng Dụng Phần Mềm Ecodial Vào Tính Toán Thiết Kế Cung Cấp Điện
• Loại tài liệu: báo cáo tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. HCM

Mục lục chi tiết

• PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
• NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. ÁP DỤNG SỐ LIỆU BAN ĐẦU THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
• 1.1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CUNG CẤP ĐIỆN
• 1.1.1. NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN
• 1.1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
• 1.1.2.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
• 1.1.2.2. Công thức tính toán
• 1.1.2.3. ÁP DỤNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN PHỤ TẢI
• 1.2. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 1.2.1. GIỚI THIỆU VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
• 1.2.2. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 1.2.2.1. Khái niệm về bù
• 1.2.2.2. Chọn phương pháp bù
• 1.2.2.3. Áp dụng số liệu bù cho phân xưởng
• 1.3. CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
• 1.3.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN
• 1.3.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN
• 1.4. CHƯƠNG 5: CHỌN DÂY DẪN, CB CHO HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN
• 1.4.1. GIỚI THIỆU VỀ DÂY DẪN (CÁP)
• 1.4.1.1. Công thức tính lựa chọn dây dẫn
• 1.4.2. GIỚI THIỆU VỀ CB
• 1.4.2.1. Công thức tính toán lựa chọn CB (Aptomat)
• 1.4.3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CB
• 1.4.3.1. Chọn dây từ tủ phân phối đến từng thiết bị
• 1.4.3.2. Chọn dây từ thanh cái tổng đến từng nhóm
• 1.4.3.3. Chọn dây từ máy biến áp đến thanh cái tổng
• 1.5. CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN SỤT ÁP
• 1.5.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỤT ÁP
• 1.5.1.1. Ảnh hưởng của sụt áp
• 1.5.1.2. Công thức xác định độ sụt áp trên dây dẫn
• 1.5.2. TÍNH TOÁN SỤT ÁP
• 1.5.2.1. Tính toán sụt áp từ nguồn đến thanh cái tổng
• 1.5.2.2. Sụt áp từ nguồn đến thanh cái nhóm
• 1.5.2.3. Sụt áp từ nguồn đến từng thiết bị
• 1.6. CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
• 1.6.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
• 1.6.1.1. Ảnh hưởng của ngắn mạch
• 1.6.1.2. Công thức tính toán ngắn mạch
• 1.6.2. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
• 2. THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XƯỞNG CƠ KHÍ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ECODIAL 4
• 2.1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ECODIAL TRONG THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN
• 2.1.1. KHỞI ĐỘNG PHẦN MỀM VÀ GIAO DIỆN LÀM VIỆC CỦA ECODIAL 4
• 2.1.2. THƯ VIỆN THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN
• 2.1.3. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN TRONG ECODIAL 4
• 2.2. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ECODIAL 4
• 2.3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG SỐ LIỆU CỤ THỂ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO XƯỞNG CƠ KHÍ
• 2.3.1. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TRÊN TỪNG NHÓM
• 2.3.2. KẾT QUẢ CHỌN MÁY BIẾN ÁP
• 2.3.3. KẾT QUẢ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 2.3.4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHỌN CB DÂY DẪN
• 2.3.4.1. Chọn dây từ tủ phân phối đến từng thiết bị
• 2.3.4.2. Chọn dây từ thanh cái tổng đến từng nhóm
• 2.3.4.3. Chọn dây từ máy biến áp đến thanh cái tổng
• 2.3.5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỤT ÁP
• 2.3.6. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LỜI CẢM ƠN

Tóm tắt

I. Khám phá Ecodial Tổng quan về thiết kế cung cấp điện

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, việc thiết kế một hệ thống cung cấp điện an toàn, hiệu quả và tuân thủ tiêu chuẩn là tối quan trọng. Ecodial, một phần mềm chuyên dụng được phát triển bởi Schneider Electric, nổi lên như một công cụ không thể thiếu cho các kỹ sư. Đây là một chương trình thuộc nhóm EDA (Electric Design Automation), được xây dựng để tự động hóa và tối ưu hóa quá trình tính toán thiết kế cung cấp điện cho mạng hạ áp. Phần mềm này cho phép người dùng thiết lập sơ đồ đơn tuyến, tính toán các thông số kỹ thuật phức tạp và lựa chọn thiết bị phù hợp một cách nhanh chóng và chính xác. Dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế uy tín, Ecodial đảm bảo các thiết kế không chỉ đáp ứng yêu cầu vận hành mà còn tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn. Các chức năng chính của phần mềm bao gồm việc thiết lập đặc tính mạch tải, tính toán phụ tải, lựa chọn chế độ nguồn và bảo vệ mạch. Bên cạnh đó, công cụ này còn hỗ trợ lựa chọn kích thước dây dẫn, máy biến áp và nguồn dự phòng một cách tối ưu. Việc tính toán dòng ngắn mạch và độ sụt áp, hai yếu tố then chốt ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện, cũng được thực hiện tự động. Một trong những ưu điểm vượt trội của Ecodial là khả năng xác định yêu cầu chọn lọc cho các thiết bị bảo vệ, giúp hệ thống hoạt động ổn định và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động khi có sự cố. Chương trình còn liên tục kiểm tra tính nhất quán của dữ liệu đầu vào và cảnh báo người dùng về bất kỳ sai sót nào, đảm bảo tính toàn vẹn của toàn bộ dự án thiết kế cung cấp điện. Báo cáo tốt nghiệp của Lê Tiến Thanh (2018) đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng phần mềm này trong một dự án thực tế.

1.1. Giới thiệu phần mềm Ecodial của Schneider Electric

Ecodial Advance Calculation, hay Ecodial, là một chương trình được xây dựng bởi tập đoàn Schneider Electric dành riêng cho việc thiết kế và lắp đặt mạng điện hạ áp. Phần mềm cung cấp một giao diện trực quan với đầy đủ thư viện linh kiện, các loại nguồn và công cụ tính toán mạnh mẽ. Người dùng có thể dễ dàng thiết lập một sơ đồ đơn tuyến phức tạp, nhập thông số tải và để phần mềm tự động thực hiện các bước tính toán phức tạp. Công cụ này được phát triển dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế như NFC, đảm bảo rằng mọi thiết kế đều đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn khắt khe nhất. Ecodial không chỉ là một công cụ tính toán mà còn là một trợ lý ảo, giúp kỹ sư kiểm tra và xác thực các lựa chọn thiết kế của mình.

1.2. Vai trò của Ecodial trong tối ưu hóa hệ thống điện

Vai trò chính của Ecodial là đơn giản hóa và chuẩn hóa quy trình tính toán thiết kế cung cấp điện. Bằng cách tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại và dễ xảy ra lỗi như tính toán phụ tải hay tính toán sụt áp, phần mềm giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và nguồn lực. Nó cho phép các kỹ sư tập trung vào việc đưa ra các quyết định chiến lược thay vì sa lầy vào các công thức phức tạp. Hơn nữa, Ecodial giúp tối ưu hóa việc lựa chọn thiết bị, chẳng hạn như chọn kích thước dây dẫn và CB (Circuit Breaker) hợp lý, tránh lãng phí vật tư mà vẫn đảm bảo an toàn tuyệt đối. Khả năng phân tích và so sánh nhiều phương án thiết kế khác nhau cũng là một điểm mạnh, giúp tìm ra giải pháp kinh tế và kỹ thuật tốt nhất cho mỗi dự án.

II. Thách thức trong tính toán cung cấp điện và giải pháp Ecodial

Quá trình tính toán thiết kế cung cấp điện thủ công luôn tiềm ẩn nhiều thách thức và rủi ro. Các kỹ sư phải đối mặt với một khối lượng lớn các công thức phức tạp liên quan đến tính toán phụ tải, sụt áp, dòng ngắn mạch và lựa chọn thiết bị bảo vệ. Việc xác định chính xác các hệ số như hệ số sử dụng (Ksd) và hệ số đồng thời (Kđt) đòi hỏi kinh nghiệm và sự thống kê kỹ lưỡng, dễ dẫn đến sai số nếu không cẩn thận. Theo tài liệu nghiên cứu, một sai sót nhỏ trong việc tính toán có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng: chọn dây dẫn quá nhỏ gây quá tải và nguy cơ cháy nổ, hoặc chọn quá lớn gây lãng phí chi phí đầu tư. Tương tự, việc tính toán ngắn mạch không chính xác có thể khiến các thiết bị bảo vệ như CB không tác động kịp thời, gây hư hỏng thiết bị và mất an toàn cho người vận hành. Ecodial ra đời như một giải pháp toàn diện để giải quyết những vấn đề này. Phần mềm loại bỏ yếu tố lỗi do con người bằng cách tự động hóa các quy trình tính toán dựa trên cơ sở dữ liệu và thuật toán đã được kiểm chứng. Nó cung cấp một môi trường làm việc nhất quán, nơi mọi thông số đều được liên kết và cập nhật tự động. Khi một thông số tải thay đổi, Ecodial sẽ tự động tính toán lại toàn bộ hệ thống, từ sụt áp đến dòng ngắn mạch, đảm bảo thiết kế luôn đồng bộ và chính xác.

2.1. Phân tích sự phức tạp của việc tính toán thủ công

Tính toán thủ công một hệ thống cung cấp điện đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về nhiều lĩnh vực. Ví dụ, để tính toán phụ tải, cần áp dụng công thức cho công suất tác dụng (Ptt = n.Ku.Pđm) và công suất phản kháng (Qtt = n.Ku.Qđm), đồng thời phải xem xét hệ số đồng thời cho từng nhóm thiết bị. Quá trình tính toán sụt áp lại yêu cầu xác định điện trở và điện kháng của dây dẫn theo nhiệt độ môi trường, áp dụng công thức ΔU = k.Ib.(r.cosφ + x.sinφ).L. Sai sót trong bất kỳ bước nào cũng sẽ ảnh hưởng dây chuyền đến các kết quả sau, đặc biệt là việc lựa chọn dây dẫn và CB.

2.2. Rủi ro về an toàn và tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật

An toàn là yêu cầu hàng đầu trong thiết kế điện. Tính toán thủ công có thể dẫn đến việc không tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về giới hạn sụt áp cho phép (ví dụ, 5% cho tải thông thường từ trạm hạ thế công cộng) hoặc khả năng cắt của CB (IcutCB ≥ IN). Một thiết kế không đạt chuẩn không chỉ gây nguy hiểm mà còn có thể không được nghiệm thu. Ecodial giải quyết triệt để vấn đề này bằng cách tích hợp sẵn các tiêu chuẩn quốc tế vào trong thuật toán. Phần mềm sẽ tự động cảnh báo nếu một lựa chọn nào đó vi phạm giới hạn cho phép, đảm bảo mọi thiết kế đều an toàn và tuân thủ quy định.

III. Phương pháp tính toán phụ tải và chọn máy biến áp Ecodial

Một trong những bước đầu tiên và quan trọng nhất trong tính toán thiết kế cung cấp điện là xác định phụ tải tính toán. Ecodial tự động hóa quy trình này một cách hiệu quả. Thay vì phải tính toán thủ công công suất tác dụng (Ptt) và công suất phản kháng (Qtt) cho từng thiết bị rồi tổng hợp lại, người dùng chỉ cần nhập các thông số cơ bản như công suất định mức, hệ số công suất (cosφ), và hệ số sử dụng (Ku) vào giao diện của phần mềm. Ecodial sẽ tự động tính toán và tổng hợp phụ tải cho từng nhóm và toàn bộ hệ thống, đồng thời xem xét đến hệ số đồng thời (Kđt) để đưa ra công suất biểu kiến tổng (Stt) chính xác. Dựa trên kết quả này, việc lựa chọn máy biến áp trở nên đơn giản và đáng tin cậy. Nguyên tắc cơ bản là công suất định mức của máy biến áp (Smba) phải lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán của toàn hệ thống (Smba ≥ Stt). Trong nghiên cứu về phân xưởng cơ khí, phụ tải tính toán tổng là 89,6 kVA. Ecodial đã đề xuất lựa chọn máy biến áp 100 kVA, một lựa chọn hợp lý có xét đến dự phòng phát triển. Ngoài ra, phần mềm còn hỗ trợ mạnh mẽ trong việc bù công suất phản kháng. Dựa vào cosφ ban đầu và cosφ mục tiêu (thường là 0,9-0,95), Ecodial sẽ tính toán chính xác dung lượng tụ bù cần thiết (Qbù), giúp doanh nghiệp giảm tổn thất điện năng và tránh bị phạt tiền điện.

3.1. Tự động hóa quy trình tính toán phụ tải chi tiết

Trong Ecodial, người dùng có thể tạo ra các nhóm tải tương ứng với các tủ phân phối trong thực tế. Đối với mỗi tải, các thông số như công suất (KVA), cosφ, và hệ số sử dụng được nhập trực tiếp. Phần mềm sẽ sử dụng các công thức Ptt = Stt * cosφ và Qtt = Stt * sinφ để xác định công suất cho từng thiết bị. Sau đó, nó áp dụng hệ số đồng thời để tính toán tổng phụ tải cho từng nhóm và cho thanh cái tổng. Kết quả được trình bày rõ ràng, giúp kỹ sư có cái nhìn tổng quan về nhu cầu năng lượng của toàn bộ dự án và đưa ra quyết định thiết kế cung cấp điện chính xác.

3.2. Lựa chọn máy biến áp và giải pháp bù công suất phản kháng

Sau khi có phụ tải tính toán tổng, Ecodial sẽ hỗ trợ chọn máy biến áp từ thư viện thiết bị của Schneider Electric hoặc cho phép người dùng nhập thông số tùy chỉnh. Phần mềm cũng giải quyết bài toán bù công suất phản kháng một cách thông minh. Ví dụ, với hệ số công suất ban đầu là 0,716 và mục tiêu là 0,9, Ecodial sẽ tính ra công suất phản kháng cần bù là Qbù = P * (tanφ1 - tanφ2). Dựa trên kết quả này, nó đề xuất dung lượng và số lượng tụ bù phù hợp, ví dụ như 7 tụ bù 5 Kvar, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và tối ưu chi phí vận hành cho hệ thống điện.

IV. Hướng dẫn chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ với Ecodial

Việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ (CB) là yếu tố cốt lõi đảm bảo an toàn và độ tin cậy cho hệ thống cung cấp điện. Ecodial cung cấp một quy trình lựa chọn tự động và chính xác, tuân thủ các điều kiện kỹ thuật nghiêm ngặt. Điều kiện cơ bản để chọn CB là dòng định mức của CB phải nằm giữa dòng làm việc (Ib) và dòng cho phép của dây dẫn (Iz), tức là Ib ≤ Icb ≤ Iz. Đồng thời, dòng cắt ngắn mạch của CB phải lớn hơn dòng ngắn mạch tính toán tại điểm lắp đặt (IcutCB ≥ IN). Với Ecodial, người dùng chỉ cần định nghĩa loại cáp (đồng/nhôm, cách điện XLPE/PVC), phương pháp lắp đặt (đi nổi, đi ngầm, trong thang cáp) và các điều kiện môi trường. Dựa trên dòng điện tính toán (Ib), phần mềm sẽ tự động tra cứu và đề xuất tiết diện dây dẫn phù hợp, có tính đến các hệ số hiệu chỉnh như nhiệt độ (K1) và số mạch đi chung (K2). Quá trình này đảm bảo dây dẫn không bị quá nhiệt và hoạt động an toàn trong mọi điều kiện. Sau khi đã có tiết diện dây và dòng cho phép Iz, Ecodial tiếp tục đề xuất loại CB (MCB, MCCB) phù hợp từ danh mục sản phẩm của Schneider Electric, đảm bảo sự phối hợp hoàn hảo giữa dây dẫn và thiết bị bảo vệ. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế cung cấp điện và ngăn ngừa các sự cố nguy hiểm.

4.1. Tối ưu lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp điện

Công thức cơ bản mà Ecodial sử dụng là Iz ≥ Ib / K, trong đó K là tích của các hệ số hiệu chỉnh. Bằng cách tự động hóa việc áp dụng các hệ số này, phần mềm đảm bảo việc chọn dây dẫn luôn chính xác. Ví dụ, đối với cáp đi trong tường với 7 mạch đi chung và nhiệt độ môi trường 40°C, các hệ số K1=0,91 và K2=0,54 được áp dụng. Ecodial sẽ tính toán dòng cho phép hiệu chỉnh và chọn tiết diện dây lớn hơn một cách phù hợp để bù lại sự suy giảm khả năng tải dòng, một chi tiết mà việc tính toán thủ công rất dễ bỏ sót.

4.2. Phối hợp chọn lọc giữa dây dẫn và thiết bị bảo vệ CB

Sự phối hợp giữa dây dẫn và thiết bị bảo vệ là cực kỳ quan trọng. Ecodial không chỉ chọn CB có dòng định mức phù hợp mà còn kiểm tra đặc tính bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Phần mềm đảm bảo rằng CB sẽ ngắt mạch trước khi nhiệt độ của dây dẫn vượt quá giới hạn cho phép, bảo vệ cáp khỏi hư hỏng do quá dòng. Hơn nữa, tính năng phân tầng (cascading) cho phép lựa chọn các CB ở hạ nguồn có dòng cắt thấp hơn nhưng vẫn được bảo vệ bởi CB ở thượng nguồn, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể mà vẫn đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

V. Ứng dụng Ecodial Phân tích sụt áp và tính toán ngắn mạch

Độ sụt áp và dòng ngắn mạch là hai thông số quan trọng quyết định chất lượng và độ an toàn của một hệ thống điện. Ecodial thực hiện các phân tích này một cách tự động và toàn diện. Độ sụt áp là sự suy giảm điện áp trên đường dây từ nguồn đến tải, và phải được giữ trong giới hạn cho phép (ví dụ, 5% cho tải động lực) để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định. Ecodial tính toán sụt áp tích lũy tại mọi điểm trong mạng điện, từ thanh cái tổng đến từng thiết bị cuối cùng, dựa trên chiều dài, tiết diện, điện trở, điện kháng của dây dẫn và dòng điện tải. Phần mềm sẽ ngay lập tức cảnh báo nếu độ sụt áp tại bất kỳ điểm nào vượt ngưỡng. Mặt khác, tính toán ngắn mạch là tối cần thiết để chọn đúng các thiết bị bảo vệ có khả năng chịu đựng và ngắt được dòng sự cố. Ecodial tính toán các giá trị dòng ngắn mạch khác nhau (ba pha, hai pha, một pha, chạm đất) tại mọi nút trong sơ đồ. Kết quả phân tích từ báo cáo của Lê Tiến Thanh (2018) cho thấy, khi so sánh, kết quả tính toán sụt áp và ngắn mạch giữa phương pháp thủ công và Ecodial là gần như tương đồng. Tuy nhiên, ưu điểm của phần mềm là tốc độ và khả năng xử lý các mạng điện phức tạp một cách không sai sót, cung cấp cơ sở dữ liệu vững chắc cho việc thiết kế cung cấp điện an toàn.

5.1. Quy trình phân tích và kiểm tra độ sụt áp trên lưới

Ecodial sử dụng công thức tính sụt áp phần trăm: Δu% = (ΔU/Un) * 100. Phần mềm tự động tính toán giá trị sụt áp trên từng đoạn dây và cộng dồn từ nguồn đến các phụ tải. Kết quả được hiển thị trực quan trên sơ đồ đơn tuyến, giúp kỹ sư dễ dàng xác định các nhánh có độ sụt áp cao. Nếu giá trị này vượt quá giới hạn đã thiết lập, kỹ sư có thể thử nghiệm các giải pháp như tăng tiết diện dây dẫn ngay trên phần mềm và xem kết quả thay đổi ngay lập tức. Đây là một công cụ mạnh mẽ để tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo chất lượng điện năng cho người sử dụng.

5.2. Phương pháp tính toán ngắn mạch và lựa chọn Icu cho CB

Việc tính toán ngắn mạch trong Ecodial dựa trên phương pháp tổng trở, xem xét trở kháng của mọi phần tử từ nguồn lưới, máy biến áp, đến dây dẫn. Công thức tổng quát I_k = c * Un / (√3 * Z_t) được áp dụng để tìm dòng ngắn mạch ba pha cực đại. Kết quả tính toán này là cơ sở để lựa chọn khả năng cắt ngắn mạch định mức (Icu) của CB. Ecodial đảm bảo rằng giá trị Icu của mỗi CB được chọn luôn lớn hơn hoặc bằng dòng ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra tại vị trí lắp đặt, ngăn ngừa nguy cơ CB bị phá hủy khi có sự cố, đảm bảo an toàn tối đa.

5.3. So sánh kết quả Ecodial và phương pháp tính toán thủ công

Một kết luận quan trọng từ nghiên cứu ứng dụng Ecodial cho phân xưởng cơ khí là sự tương đồng cao về kết quả giữa phần mềm và tính toán thủ công. Tuy nhiên, một điểm đáng chú ý được ghi nhận: "Trong một số trường hợp Ecodial chọn kích thước dây dẫn lớn hơn 1 cấp để đảm bảo an toàn hơn". Điều này cho thấy thuật toán của Ecodial có xu hướng ưu tiên mức độ an toàn cao hơn, có thể do việc áp dụng các hệ số hiệu chỉnh một cách toàn diện và chặt chẽ hơn. Sự khác biệt này khẳng định giá trị của phần mềm trong việc tạo ra các thiết kế không chỉ chính xác mà còn có độ tin cậy và an toàn vượt trội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CUNG CẤP ĐIỆN 1. NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN: Trong quá trình thiết kế cấp điện, một phương án lựa chọn được coi là hợp lý khi nó thoả mãn các yêu cầu: - Vốn đầu tư nhỏ. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo mức độ tính chất phụ tải. - Chi phí vận hành hàng năm thấp.

- Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị. - Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa. - Đảm bảo chất lượng điện nhất là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất và nằm trong giới hạn cho phép so với định mức. Ngoài ra khi thiết kế cung cấp điện cũng cần chú ý tới các yêu cầu phát triển phụ tải tương lai, giảm ngắn thời gian thi công lắp đặt và tính mỹ quan công trình.

Các bước chính của việc thiết kế bao gồm: - Khảo sát đối tượng cung cấp điện. - Tính phụ tải tính tốn của phân xưởng. - Thiết kế mạng hạ áp của phân xưởng. - Thiết kế hệ thống chiếu sáng phân xưởng.

1 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỤ TẢI: 2. Lý thuyết: Việc xác định phụ tải tính toán giúp ta xác định được tiết diện dây dẫn (Sdd) đến từng tủ động lực, cũng như đến từng thiết bị, giúp ta có số lượng cũng như công suất máy biến áp của phân xưởng, ta chọn các thiết bị bảo vệ cho từng thiết bị, cho từng tủ động lực, cho tủ phân phối.

Các hệ số đồng thời tính đến sự vận hành không đồng thời của các thiết bị trong nhóm. Còn hệ số sử dụng thể hiện sự vận hành thường không đầy tải. Các giá trị của các hệ số này có được dựa trên kinh nghiệm và thống kê từ các lưới hiện có. Tải được xác định qua hai đại lượng : + Công Suất tác dụng P(KW) + Công Suất biểu kiến S(KVA) Thực ra thì tổng số KVA không phải là tổng số học các công suất biểu kiến của từng tải (trừ khi có cùng hệ số công suất).

Kết quả thu được do đó sẽ lớn hơn giá trị thực. Nhưng trong thiết kế điều này là chấp nhận được. - Hệ số sử dụng Ksd: Là tỉ số của phụ tải tính toán trung bình với công suất đặt hay công suất định mức của thiết bị trong một khoảng thời gian khảo sát (giờ, ca, hoặc ngày đêm…) ptb k sd = Đối với 1 thiết bị: pđm Hệ số sử dụng nói lên mức sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị trong khoảng thời gian cho xem xét. - Hệ số đồng thời Kđt: Là tỉ số giữa công suất tác dụng tính toán cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng các công suất tác dụng tính toán cự đại của các nhóm hộ tiêu thụ riêng 𝑃𝑡𝑡 biệt (hoặc các nhóm thiết bị) nối vào nút đó: Kđt = 𝑛 ∑𝑖=1 𝑃𝑡𝑡,𝑖 2 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh Hệ số đồng thời phụ thuộc vào số các phần tử n đi vào nhóm Kđt = 0.95 khi số phần tử n = 2 - 4 Kđt = 0.85 khi số phần tử n = 5 – 10.

Công thức tính toán: Công suất tác dụng: Pr = n. Ku ∑Ptt = ∑ Pr Công suất phản kháng: Qr = n.tanφ ∑Qtt = ∑ Qr Công suất biểu kiến: Stt = √Ptt 2 + Qtt 2 Trong đó: n: số thiết bị giống nhau trong nhóm ku: hệ số sử dụng của thiết bị Pđm: công suất định mức của thiết bị Qđm: công suất phản kháng của thiết bị Tính toán trên thanh cái. ∑Ptt Qttthanh cái = ks. ∑Qtt Stt thanh cái = √Ptt thanh cái2 + Qtt thanh cái2 Ptt Cos𝜑thanh cái = Stt 𝑆𝑡𝑡 Itt = √3∗𝑈 Bảng 2.1: Phân bố các thiết bị theo nhóm kí Tổng hiệu số công Ks Ks Nhóm Tên thiết bị cosφ tanφ Ku trên lượng suất (nhóm) (tổng) MB (KVA) 1.1 Máy tiện ren vít vạn năng 1 6 0.2 Máy tiện vạn năng hiển thị 3 trục 1 10.3 Máy tiện vạn năng bang lỏm 1 4 0.4 Máy tiện ren vít vạn năng 1 12 0.5 Máy tiện ren ống 1 5 0.75 3 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 1.1 Quạt thông gió 1 1 0.2 Máy tiện ren vít vạn năng 1 5 0.3 Máy tiện vạn năng hiển thị 3 trục 1 4 0.4 Máy tiện vạn năng bang lỏm 1 6 0.5 Máy tiện ren vít vạn năng 1 7 0.6 Máy tiện ren ống 1 1 0.7 Máy tiện ren ống 1 9 0.11 Quạt thông gió 1 1 0.13 Máy phay vạn năng 1 11 0.1 Máy phay vạn năng 1 10 0.75 Máy phay vạn năng dạng cong 3.3 Máy phay đứng ngang vạn năng 1 9 0.75 Máy phay ngang vạn năng dạng 3.7 Quạt thông gió 1 1 0.9 Máy phay vạn năng 1 13 0.11 Máy phay vạn năng 1 3 0.12 Máy phay vạn năng 1 9 0.75 Máy phay vạn năng dạng cong 3.1 Máy phay đứng ngang vạn năng 1 6 0.2 Máy phay vạn năng 1 10 0.75 4 Máy phay ngang vạn năng dạng 0.6 Quạt thông gió 1 5 0.7 Máy mài dụng cụ vạn năng 1 5 0.8 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 1 5 0.75 4 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 4.9 Máy mài phẳng vạn năng 1 2 0.11 Máy mài phẳng vạn năng 1 2 0.1 Máy mài phảng vạn năng 1 2 0.2 Máy mài lổ vạn năng 1 6 0.3 Máy mài lổ vạn năng 1 6 0.4 Máy mài lổ vạn năng 1 6 0.5 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 1 4 0.6 Máy mài tròn vạn năng 1 4 0.7 Quạt thông gió 1 1 0.8 Máy mài dụng cụ vạn năng 1 4 0.9 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 1 4 0.1: sơ đồ đơn tuyến của phân xưởng 5 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 2.

ÁP DỤNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN PHỤ TẢI: Bảng 2.2: kết quả tính toán phụ tải phần tính toán kí Sđm Nhóm Tên thiết bị cosφ tanφ Ku Ptt Qtt Stt hiệu (KW) (kw) (kvar) (kva) 1.1 Máy tiện ren vít vạn năng 6 0.2 Máy tiện vạn năng hiển thị 3 trục 10.3 Máy tiện vạn năng bang lỏm 4 0.4 Máy tiện ren vít vạn năng 12 0.5 Máy tiện ren ống 5 0.1 Quạt thông gió 1 0.2 Máy tiện ren vít vạn năng 5 0.75 Máy tiện vạn năng hiển thị 2.4 Máy tiện vạn năng bang lỏm 6 0.5 Máy tiện ren vít vạn năng 7 0.6 Máy tiện ren ống 1 0.7 Máy tiện ren ống 9 0.11 Quạt thông gió 1 0.13 Máy phay vạn năng 11 0.1 Máy phay vạn năng 10 0.5 Máy phay vạn năng dạng cong 3.3 Máy phay đứng ngang vạn năng 9 0.25 Máy phay ngang vạn năng dạng 3.7 Quạt thông gió 1 0.34 9 6 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 3.9 Máy phay vạn năng 13 0.11 Máy phay vạn năng 3 0.12 Máy phay vạn năng 9 0.75 Máy phay vạn năng dạng cong 3.1 Máy phay đứng ngang vạn năng 6 0.2 Máy phay vạn năng 10 0.5 Máy phay ngang vạn năng dạng 4.6 Quạt thông gió 5 0.7 Máy mài dụng cụ vạn năng 5 0.8 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 5 0.9 Máy mài phẳng vạn năng 2 0.11 Máy mài phẳng vạn năng 2 0.1 Máy mài phảng vạn năng 2 0.2 Máy mài lổ vạn năng 6 0.3 Máy mài lổ vạn năng 6 0.4 Máy mài lổ vạn năng 6 0.5 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 4 0.6 Máy mài tròn vạn năng 4 0.7 Quạt thông gió 1 0.8 Máy mài dụng cụ vạn năng 4 0.9 Máy mài sắt dụng cụ vạn năng 4 0.3: Kết quả phụ tải theo nhóm và thanh cái tổng THANH CÁI NHÓM Nhóm Ptt (kw) Qtt (kvar) Stt (kva) cos φ I (A) 1 15.04 THANH CÁI TỔNG Tổng 64,24 62,52 89,6 0,72 129,3 7 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG 3. GIỚI THIỆU VÀ CHỌN MÁY BIẾN ÁP: 3. Giới thiệu: Máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay một cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng một từ trường. Cấu tạo cơ bản của máy biến áp thường là hai hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng một lõi sắt hay sắt từ ferit.

Máy biến áp có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng áp hoặc hạ áp, đầu ra cho một điện áp ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến áp là một phần tử rất quan trọng trong truyền tải điện năng. Chọn máy biến áp: Điều kiện chọn máy biến áp: Smba ≥ St Công suất tính toán của phân xưởng là: St = 89,6 (KVA) ⇒ Smba =100(KVA) Máy biến áp hãng thibidi: Máy biến áp THIBIDI 100kVA - 15 (22)/0.4 Loại máy biến áp : 3 pha ngâm dầu Hãng sản xuất : Thibidi Công suất (kVA) : 100 Cấp điện áp (kV): 15 (22)/0.4 Tần số : 50Hz 8 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 3. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: 3.

Khái niệm về bù: Bù công suất phản kháng là nâng cao hệ số công suất cosφ nhằm làm tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Khi lượng P là không đổi thì nhờ việc bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả là cosφ tăng lên. Chọn phương pháp bù: Bộ tụ được đấu vào thanh góp của tủ phân phối hạ áp chính và làm việc trong thời gian tải bình thường. Bù công suất phản kháng để cải thiện hệ số công suất cosφ của phân xưởng lên 0,9 Việc bù công suất phản kháng không làm ảnh hưởng tới giá trị của công suất tiêu thụ của tải nên trước và sau khi bù công suất tiêu thụ P không đổi.1: Mô phỏng bù công suất phản kháng 9 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh 3.

Áp dụng số liệu bù cho phân xưởng: Thông số tải ban đầu: Pt = 64,2 KW 𝑃1 64,2 Cosφ1 = = = 0,71654 𝑆1 89,6 Yêu cầu cosφ2 =0,9 Hệ số công suất trước khi bù: Cos φ1 = 0,71654 => tan φ1=0,97349 Hệ số công suất sau khi bù: Cos φ2 =0,9 => tan φ2= 0,48432 Công suất phản kháng cần bù: Qbù = Pt .4 (KVar) Từ kết quả Qbù = 31.4 (KVar) ta chọn 7 tụ bù 5 Kvar để bù cho phân xưởng. 5 = 35 (KVar) (7 tụ bù 5 Kvar) Cos φ sau khi bù: Qbù = P.91923 10 Báo cáo tốt nghiệp SV: Lê Tiến Thanh CHƯƠNG 4 :LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN VÀ PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN 4. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN: Hình 4.1: Sơ đồ nối đất TN-S Hệ thống TN-S giải quyết một số nhược điểm của hệ thống TN-C như sau: - Điện áp tiếp xúc thấp hơn.