CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM SIMARIS 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SIMARIS DESIGN SIMARIS DESIGN là phần mềm được sử dụng cho việc thiết kế và tính toán cho mạng điện phía hạ áp. Để người thiết kế không phải giải quyết một khối lượng lớn bài toán về kỹ thuật và kinh tế phức tạp và mất nhiều thời gian. Phần mềm simaris design có thể tính được các dây dẫn điện từ tủ trung thế đến tất cả các thiết bị dựa trên những sản phẩm thực, tuân thủ tiêu chuẩn IEC thể hiện đầy đủ trên bản vẽ thiết kế.
Trong phạm vi của yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho việc tính toán, chế độ vận hành mạng điện và trạng thái chuyển mạch có thể được xác định độc lập. Dòng điện ngắn mạch, tải định mức, sụt áp và cân bằng năng lượng cũng được tính toán. Các yêu cầu về bảo vệ toàn diện, bảo vệ ngắn mạch và quá tải cũng được tự động tính toán. Phần mềm cũng tính được hệ thống thanh cái yêu cầu cần thiết để truyền tải điện năng.
Chỉ cần lựa chọn các các thông số thích hợp cho các phần tử của mạng điện, lựa chọn các yêu cầu lắp đặt, các điều kiện tính toán phù hợp với yêu cầu của dự án trong thực tế là có thể tiến hành thiết kế mạng điện bằng SIMARIS DESIGN. Ưu, nhược điểm của SIMARIS DESIGN Ưu điểm Thiết lập sơ đồ đơn tuyến. Tính toán phụ tải theo phương pháp hệ số sử dụng và hệ số đồng thời. Có thể chọn được chế độ tính toán cho nguồn hoặc cho máy phát.
Tính chọn kích cỡ dây dẫn/ cáp/ thanh cái. Tự động tính chọn máy biến áp và máy phát dự phòng. Tính toán dòng ngắn mạch và độ sụt áp. Có thể phối hợp đặc tính giữa các thiết bị bảo vệ trong hệ thống.
Xuất kết quả ra được dưới nhiều dạng file khác nhau Trong quá trình thiết kế, nếu có bất kì cảnh báo hay sự cố nào, phần mềm sẽ thông báo cho chúng biết vị trí của thiết bị trong mạng đang cần khắc phục. Nhược điểm Không có tải chiếu sáng. Không cho phép thao tác đóng cắt trên sơ đồ nguyên lý 10 Luan van Không thể thay thế từng thành phần trong mạng điện 1. Cơ sở tính toán của phần mềm 1.
Công suất các loại tải chính Động cơ 3 pha Công suất định mức Pmech (kW) là công suất đầu trục động cơ (công suất cơ) Pmech = ηPelectric (1.2) Trong đó: Pmech là công suất cơ đầu ra (kW), Pelectric là công suất điện đầu vào (kW), η là hiệu suất của động cơ, U là điện áp nguồn (V), I là dòng làm việc định mức của động cơ (A), cosφ là hệ số công suất của động cơ. Công suất biểu kiến (kVA) được xác định từ công suất định mức theo công thức: P S= (1.3) cosφ Dòng điện làm việc cực đại Ib: P Ib = (1.Ucosφ Tải cố định Dòng điện làm việc danh định In: P In = (1.Ucosφ Trong đó: P là công suất tải (kW), U là điện áp nguồn (V), I là dòng làm việc danh định của tải (A), cosφ là hệ số công suất của tải. Tải ổ cắm Dòng điện làm việc danh định In: P In = (1.6) Ucosφ 11 Luan van Trong đó: P là công suất ổ cắm (kW), U là điện áp nguồn (V), I là dòng danh định của ổ cắm (A), cosφ là hệ số công suất của tải. Bộ sạc Dòng điện làm việc danh định In: P In = (1.7) √3Ucosφ Trong đó: P là công suất của bộ sạc (kW), U là điện áp nguồn (V), In là dòng danh định (A), cosφ là hệ số công suất của tải.
Tụ bù Dòng điện qua tụ Ib: Q Ib = (1.U Trong đó: Q là dung lượng của tụ (kVAR), U là điện áp nguồn (V), Ib là dòng điện qua tụ (A). Các loại tải khác Khi có công suất của tải, có thể xác định dòng làm việc cực đại theo các công thức trên tương ứng với tải 1 pha hoặc 3 pha. Công suất tính toán của nhóm thiết bị Nhu cầu tải thực tế lớn nhất xác định bằng công thức: Ptt = k s ∑ni=1 k Ui .9) Trong đó: P là công suất lớn nhất theo yêu cầu thực tế (kW); Pi là công suất tải định mức của tải thứ i (kW); k ui là hệ số sử dụng của tải thứ i, k s hệ số đồng thời của tủ phân phối. Theo IEC, hệ số sử dụng được chọn như sau: 12 Luan van 1: Chiếu sáng, nung nóng Ku = {0,2: Ổ cắm 0.8: Độngcơ Hệ số đồng thời ks có thể tra ở bảng 1.1 Khi có được Ptt của nhóm thiết bị thì có thể xác định được dòng tính toán cực đại Itt theo công thức: Ptt Itt = (1.10) √3Ucosφ Từ dòng Itt, có thể xác định được công suất biểu kiến lớn nhất: S = √3UItt (1.11) Trong đó: S là công suất biểu kiến (kVA), U là điện áp dây (V), Itt là dòng điện tính toán (A).
Hệ số 𝐾𝑆 cho tủ phân phối Ứng dụng Số lượng người sử Hệ số ks dụng hiện tại Chiếu sáng, 1 sưởi ấm 2.9 Phân phối (cho 4. Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch sinh ra do hư hỏng cách điện giữa các dây dẫn với nhau và dây dẫn với đất. Khi ngắn mạch dòng điện và điện áp trong thời gian quá độ đều bị thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường. Còn điện áp trong mạng điện cũng giảm xuống.
Mức độ giảm nhiều hay ít phụ thuộc vào loại ngắn mạch và vị trí ngắn mạch so với nguồn cung cấp. Ngoài ra nó còn tạo ra các dòng điện xung kích gây phá vỡ các thiết bị trên lưới điện. Để lựa chọn tốt các phần tử trên hệ thống cung cấp điện, phải dự đoán trước được các loại ngắn mạch, vị trí ngắn mạch có thể xảy ra và tính toán được các số liệu về tình 13 Luan van trạng ngắn mach như: dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch. Các số liệu này còn được dùng để thiết kế các hệ thống rơle bảo vệ hệ thống cung cấp điện.
14 Luan van Máy biến áp Dòng ngắn mạch 3 pha trên đầu đường dây máy biến áp Cmax x Un IK3max = (kA) (1.12) √3 x Zmax Trong đó: Cmax = 1.1: là hệ số tính đến điện áp không tải lớn nhất Un : là điện áp dây phía thứ cấp (V) Zmax : là tổng trở lớn nhất của máy biến áp (mΩ) Máy phát điện Dòng ngắn mạch 3 pha trên đầu đường dây máy phát Cmax x Un IK3max = (kA) (1.13) √3 x Zmin Trong đó: Cmax = 1.1: Là hệ số tính đến điện áp không tải lớn nhất Un : Là điện áp dây đầu máy phát (V) Zmin : Là tổng trở nhỏ nhất của máy phát điện (mΩ) Dòng ngắn mạch 3 pha của máy phát điện Cmin x Un IK3D = (kA) (1.14) √3 x Zmax Trong đó: Cmin = 0.95: Là hệ số tính đến điện áp không tải nhỏ nhất. Un : Là điện áp dây phía thứ cấp (V) Zmax : Là tổng trở lớn nhất của máy phát điện (mΩ) Ngắn mạch 3 pha đối xứng tại điểm bất kỳ trên lưới hạ thế Cmax x Un IK3max = (kA) (1.15) √3 x Z1min Trong đó: IK3max : Là dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất tại điểm bất kì trên lưới Cmax = 1.1: Là hệ số tính đến điện áp không tải lớn nhất 15 Luan van Un : Là điện áp dây phía thứ cấp (V) Z1min : là tổng trở nhỏ nhất của mỗi pha đến điểm ngắn mạch (mΩ) Cmin x Un IK3min = (kA) (1.16) √3 x Z1max Trong đó: IK3min : là dòng ngắn mạch 3 pha nhỏ nhất tại điểm bất kì trên lưới Cmin = 0.95: Là hệ số tính đến điện áp không tải nhỏ nhất Un : Là điện áp dây phía thứ cấp (V) Z1max : Là tổng trở lớn nhất của mỗi pha đến điểm ngắn mạch (mΩ) Ngắn mạch 2 pha tại điểm bất kỳ trên lưới hạ thế Cmin x Un IK2min = (kA) (1.17) 2 Z1max Trong đó: IK2min : Là dòng ngắn mạch 2 pha nhỏ nhất tại điểm bất kì trên lưới Cmin = 0.95: Là hệ số tính đến điện áp không tải nhỏ nhất Un : Là điện áp dây phía thứ cấp (V) Z1max : là tổng trở lớn nhất của mỗi pha đến điểm ngắn mạch (mΩ) 1. Xác định tiết diện đây dẫn/ cáp Trình tự xác định tiết diện dây dẫn Xác định dòng là việc cực đại : Ib (A) Xác định dòng định mức của thiết bị bảo vệ: In ≥ Ib Xác định dòng cho phép lớn nhất theo hiệu chỉnh điều điện lắp đặt Khi tính toán lựa chọn dây dẫn, phần nềm SIMARIS sẽ thiết lập chọn thông số theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52, lựa chọn theo mô tả dưới đây. 16 Luan van Chọn loại lắp đặt Chọn hệ số K Chọn loại lắp đặt: Chọn cách lắp đặt theo bảng 1.2 17 Luan van Bảng 1.
Một vài ví dụ về phương thức lắp đặt: Phương thức lắp đặt Mô tả Phương thức lắp đặt chuẩn được sử dụng dựa vào khả năng mang dòng điện cho phép Dây dẫn cách điện hoặc cáp A1 đơn lõi đặt trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt. Cáp đa lõi đặt trong ống dây A2 trong tường cách điện chịu nhiệt. Dây dẫn cách điện hoặc cáp B1 đơn lõi đặt trong ống dây đi trên tường gỗ hoặc tường xây, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0.3 x đường kính ống dây chứa nó. Cáp đa lõi đặt trong ống dây B2 đi trên tường gỗ hoặc tường xây, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0.3 x đường kính ống dây chứa nó.
Cáp đơn lõi hoặc cáp đa lõi: C được cố định, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0.3 x đường kính của cáp tính từ tường gỗ. Đặt trên máng không khoan C lỗ Đặt trên máng không khoan C lỗ 18 Luan van Đặt trên máng đục lỗ E hoặc F Dây dẫn trần hoặc dây dẫn G cách điện đặt trên sứ Cáp đa lõi đặt trong ống dây D hoặc ống dẫn cáp đi trong đất Cáp đơn lõi đặt trong ống D dây hoặc ống dẫn cáp đi trong đất 19 Luan van Lấy giá trị Ir dòng điện định mức tuỳ thuộc vào bảng 1.: Hệ số phụ thuộc cách lắp đặt theo tiêu chuẩn IEC: 20 Luan van Loại lắp đặt Vật liệu cách điện Vật liệu làm dây dẫn Loại dây cáp Hệ số suy giảm ftot Nhiệt độ xung quanh dây dẫn Số dây cáp đặt song song K = K1 x K 2 (1.18) Trong đó: K1 là hệ số mang dòng điện của cáp dựa vào nhiệt độ môi trường.