do an 2 da chinh sua 2003

SVTH :TÔN QUÁCH TOẠI GVHD: THS. NGUYỄN CÔNG TRÁNGMSSV: 1091031109 LỚP : 10HDC3

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Tổng quan về trạm biến áp : Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng trong hệ thống điện. Trạm biến áp có nhiệm vụ chính là biến điện áp đến cấp thích hợp để nhằm phân phối cho các phụ tải mà trạm biến áp đảm nhiệm. Mặt khác trạm biến áp cũng được biết đến như một công trình thu nhận điện năng. Điện năng có điện áp U1 (áp sơ cấp) để phân phối cho các phụ tải có điện áp khác U2 (áp thứ cấp). Theo các cấp điện áp ta chia trạm biến áp thành hai loại:

- Trạm tăng áp: Nâng điện áp từ cấp điện áp thanh cái lên cao để truyền tải đi xa, thường đặt gần ở nhả máy điện. Trạm biến áp loại này có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp.

- Trạm hạ áp : Lấy nguồn từ hệ thống xuống để cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ, thường đặt gần đó. Trạm biến áp loại này có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp.

Ngoài ra dựa vào tính chất, qui mô của trạm biến áp chia thành hai loại:- Trạm biến áp trung gian ( Trạm biến áp khu vực ) : Thường có điện áp sơ cấp

lớn (500;220;110 kV) để cung cấp cho một khu vực phụ tải lớn như các vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn …..

- Trạm biến ápđiện áp phân phối ( Trạm biến áp địa phương ): Lấy nguồn từ trạm biến áp khu vực biến đổi xuống các cấp điện áp thích hợp để phân phối trực tiếp cho các phụ tải tiêu thụ như xí nghiệp, khu dân cư … thường có cấp điện áp thứ cấp thấp (10, 0.4 kV).

Tại các trạm biến áp có các thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ rơ le và đo lường còn gọi là thiết bị phân phối điện.

1.2 Nội dung thiết kế & đồ thị phụ tải trạm biến áp (TBA) 1.2.1 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm: - Gần các phụ tải. - Thuận tiện trong giao thông chuyên chở các thiết bị để xây dựng trạm. - Không nên đặt trạm ở các trung tâm thành phố. - Tránh các vùng đất dễ sạt lở. - Tránh xa các khu chất nổ, khu nhiên liệu, các ống dẫn dầu, khí đốt …

Tóm lại: Việc chọn vị trí cố định đặt trạm là khá quan trọng vì nó kết hợp nhiều yếu tố.

ĐỒ ÁN 2: THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP Trang 1


1.2.2 Nội dung thiết kế:- Xác định phụ tải điện các cấp, chọn sơ đồ cấu trúc, sơ đồ nối điện, tính toán chọn máy biến áp.- Tính tổn thất công suất (P), tổn thất điện năng (A) của MBA- Tính toán ngắn mạch cho trạm, chọn các khí cụ điện chính (máy cắt, dao cách ly, BU, BI, CSV, Sứ)- Tính toán chọn thanh góp cho các cấp điện áp, tính toán dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp và mạch phụ tải.- Tính toán kinh tế - kỹ thuật cho phương án đã chọn, tính tự dùng cho trạm biến áp.

1.2.3 Xác định phụ tải điện các cấp: Phụ tải 220 kV :

Các số liệu phụ tải:- Công suất : 65 MVA- Hệ số công suất : Cos 0.75- Số đường dây : 6- Đồ thị phụ tải cấp 220 kV :

%

100

80

60

40

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 giờ



Phụ tải 110 kV :- Công suất : 40 MVA- Hệ số công suất : Cos 0.8- Số đường dây : 8

Đồ thị phụ tải 110 kV:

%

100

80

60

40

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 giờ

Phụ tải 22 kV :- Công suất : 46 MVA- Hệ số công suất: Cos 0.8- Số đường dây : 1

%

100

80

60

40

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 giờ



Cân bằng công suất và phụ tải tính toán: Cân bằng công suất: Là cân bằng công suất phản kháng và công suất tác dụng. Sự thiếu hụt trong hai đại lượng này đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện năng và yêu cầu cung cấp điện. Thông thường trong mạng điện , tổn thất công suất phản kháng lớn hơn tổn thất công suất tác dụng , sự thiếu hụt công suất phản kháng sẽ có ảnh hưởng xấu đến tình hình làm việc của các hệ thống điện. Vì vậy để đảm bảo cho một hệ thống điện vận hành bình thường thì công suất của hệ thống đưa đến phải cung cấp đảm bảo cho phụ tải lúc cực đại và phải lớn hơn phụ tải của nó.

S S220 S110 S22 STD

STD là công suất tự dùng của trạm sử dụng vào việc chiếu sáng và làm mát cho MBA và được tính khoảng 0.4 MVA.a. Bảng cân bằng công suất.

STT Thời gian

Phụ tải ở điện áp (MVA) STD(MVA) STổng(MVA) S (%)Cấp 220 kV Cấp 110 kV Cấp 22 kV

1 0 - 4 52 24 18.4 0.5 94.9 62.62 4 - 8 65 32 36.8 0.5 134.3 88.63 8 - 12 65 32 46 0.5 143.5 94.74 12 - 14 52 32 46 0.5 130.5 86.15 14 - 16 65 32 46 0.5 143.5 94.76 16 - 20 65 40 46 0.5 151.5 1007 20 - 24 52 32 27.6 0.5 112,1 74

b. Đồ thị phụ tải toàn trạm: Dựa vào bảng cân bằng công suất đã tính ta được đồ thị phụ tải như sau:

S(MVA)

160 151,5

143,5 120

112,1

80

40

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 giờ



Nhận xét: Trên đồ thị tải ta thấy phụ tải tiêu thụ không đều, đồ thị không bằng phẳng, thời gian phụ tải tiêu thụ điện năng nhiều nhất vào lúc 14 giờ đến 20 giờ. Công suất tiêu thụ cực đại là 151.4 MVA và cực tiểu là 94.8 MVA. Độ chêch lệch giữa hai giá trị này tương đối cao, nên khi chọn lựa MBA cần chú y tới khả năng quá tải và tuổi thọ của MBA.



CHƯƠNG 2:CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC, SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN, TÍNH TOÁN CHỌN MBA

2.1 TỔNG QUANSơ đồ cấu trúc TBA là sơ đồ diễn tả mối liên hệ giữa nguồn và tải. Ở đây, nguồn là

phần sơ cấp được nối với hệ thống và tải là phần thứ cấp có nhiệm vụ cung cấp cho các phụ tải mà TBA đó đảm nhận. Do đó hệ thống luôn được xem là phần quan trọng, cấu trúc của TBA phải luôn được giữ liên lạc chặt chẽ.

Khi thiết kế TBA, việc chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng đến toàn bộ thiết kế.

Các yêu cầu khi chọn sơ đồ cấu trúc:- Có tính khả thi,tức là có thể chọn được các thiết bị chính như : MBA,

máy cắt, …., cũng như khả năng thi công xây lắp và vận hành.- Phải có tính tin cậy cao, đảm bảo khi vận hành ở chế độ bình thường

cũng như ở chế độ cưỡng bức.- Phải kinh tế, nghĩa là hao tổn qua MBA phải bé, vốn đầu tư ít và càng

ít chiếm diện tích càng tốt.- Có khả năng phát triển hoặc nâng cấp trong tương lai gần mà không

cần thay đổi cấu trúc đã chọn. Khi chọn cấu trúc cần cân nhắc các vấn đề sau:

- Số lượng MBA- Tổng công suất MBA- Tổng đầu tư mua máy- Tổn hao điện năng tổng qua các MBA

2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TBA TBA là một công trình nhận điện bằng 1 hay 2 nguồn cung cấp với điện áp

cao để phân phối cho các phụ tải ở các cấp điện áp bằng hoặc bé hơn điện áp hệ thống thông qua MBA hạ, phần còn lại qua MBA giảm có điện áp phù hợp với phụ tải.

Phụ thuộc vào cấp điện áp và công suất của phụ tải có thể sử dụng 1 trong 3 phương án sau:

- Qua MBA giảm dần từ điện áp cao xuống .( Hình a)- Dùng MBA 3 cuộn dây (hoặc MBA từ ngẫu) nếu điện áp trung 110

kV (Hình b)- Qua các MBA 2 cuộn dây cung cấp cho từng cấp điện áp thấp.(Hình c)



SC

ST

SH

Hình a Hình b Hình c

A. Số lượng MBA : Có thể là 1 – 2 – 3.a. Một MBA :

- Được dùng trong trường hợp phụ tải không quan trọng, trạm được cung cấp bằng một đường dây từ hệ thống đến.- TBA khi xây dựng thường chia làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu đặt một máy,

khi phụ tải phát triển (trong 2,3 năm sau) sẽ đặt thêm MBA thứ hai. Thiết kế như vậy có ưu điểm không phải đặt hai máy ngay từ đầu nếu chọn công suất MBA theo phụ tải sau khi phát triển. Thiết kế như vậy vốn đầu tư ban đầu nhỏ.

b. Hai MBA :Là phương án thường được sử dụng nhất vì tính đảm bảo cao. Phương án này được thiết kế khi:

- Có 2 đường dây cung cấp từ hệ thống.- Khi không có MBA lớn phù hợp với phụ tải.- Không có khả năng chuyên chở và xây lắp MBA lớn.

c. Ba MBA : Chỉ sử dụng trong trường hợp đặc biệt- Khi không có 2 MBA phù hợp.- TBA đã xây dựng, khi phát triển phụ tải không có khả năng thay 2 MBA

mới phải đặt thêm máy thứ 3.


UC

UT

UH

UC

UTUH

UC

UT UH


Đặt 3 MBA thường đưa đến tăng vốn đầu tư, tăng diện tích xây dựng, phức tạp xây lắp. Đặt biệt khi sử dụng MBA ba cuộn dây hay từ ngẫu không nên dùng ba MBA làm việc song song.

B. Các phương án. Phương án 1: ( Hình a )

- Khi phụ tải ở các cấp điện áp thấp bé hơn phụ tải ở cấp điện áp cao ST SH

- Khi không có MBA ba cuộn dây thích hợp. Phương án này có nhược điểm là MBA cấp một ( điện áp lớn nhất) phải tải cả công suất ở các cấp nối tiếp,do đó phải chọn công suất lớn, tổn hao có thể lớn vì vậy không nên sử dụng khi phụ tải: SH ST

Phương án 2: (Hình b )Sử dụng hai MBA ba cuộn dây khi điện áp cao: UC 110 kV, UT 22, 35 kV, UH 6 kV

Hoặc sử dụng MBA từ ngẫu khi: UC 220 kV; UT 110 kV, UH 10, 22, 35, 110 kV.Phương án này có nhiều ưu đểm:

- Số lượng MBA chỉ có hai, chiếm ít diện tích xây lắp.- Giá thành thấp, tổn hao trong MBA có thể nhỏ hơn các phương án 1, 3 vì

không phải qua hai lần biến áp.

Tuy nhiên, không phải trường hợp nào cũng khả thi vì:

- MBA ba cuộn dây chỉ chế tạo với điện áp UH 6 kV- MBA từ ngẫu chỉ chế tạo với điện áp UT 110 kV- Khi công suất lớn kích thước và trọng lượng MBA lớn có thể không cho

phép khi chuyên chở và xây lắp.- Khi công suất của các cuộn chênh lệch quá nhiều

Kết luận: Phương án này khả thi cho thiết kế. Phương án 3: ( Hình c )

Dùng MBA hai cuộn dây để tải công suất từ điện áp cao sang trung và sang hạ. Phương án này có nhược điểm:

- Tăng số lượng MBA dẫn đến chiếm nhiều diện tích- Tách TBA thành hai phần riêng biệt ( hai TBA đặt chung trong một nơi).

Tuy nhiên phương án này sử dụng khi phụ tải ở UT và UH chênh lệch nhiều mà không thể dùng phương án 1 & 2.

Kết luận: Phương án này có nhiều hạn chế và ít được sử dụng.



Kết luận chung: Do những yếu tố ưu và khuyến điểm của ba phương án nên ở đề tài này thiết kế TBA có UC 220 kV, UT 110kV nên ta dùng MBA từ ngẫu (chọn phương án 2).

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TOÀN HỆ THỐNG

220 kV

22 kV 110 kV

0.4 kV

Tự dùng


HỆ THỐNG


2.3 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN:A. TỔNG QUÁT

Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp phân phối cho các phụ tải cùng một cấp điện áp.

Nguồn điện có thể là MBA, máy phát điện, đường dây c đung cấp.Phụ tải có thể là MBA, đường dây ….Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện.Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải.Sơ đồ nối điện có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử

nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải …. Sơ đồ nối điện cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

1. Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức đảm bảo cần đáp ứng. Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy ung cấp điện, thời gian ngừng cung cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện.

2. Tính linh hoạt, là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau.Ví dụ: Khi phải ngừng một phần tử nguồn hay tải ( chế độ làm việc cưỡng bức).

3. Tính phát triển: Sơ đồ nối điện cần thỏa mãn không những hiện tại mà cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải. Khi phát triển không bị khó khăn hay phải phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ.

4. Tính kinh tế: Thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm. Ví dụ, tổn thất điện năng qua MBA. Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu thế chung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện như máy cắt điện.



Bảng các ký hiệu sơ đồ nối điện:

STT Tên thiết bị Ký hiệu STT Tên thiết bị Ký hiệu01 Máy phát điện 07 Máy cắt

02 MBA 2 cuộn dây 08 Dao cách ly

03 MBA 3 cuộn dây

04 MBA từ ngẫu

05 Cầu chì

06 Nối đất


~


B. CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Căn cứ vào số thanh góp, vào số máy cắt điện cung cấp cho các phần tử, sơ đồ nối điện chia làm ba nhóm sau:

1. Nhóm thứ nhất: Mỗi phần tử (nguồn, tải) chỉ qua một máy cắt điện. Khi máy cắt cắt phần tử này bị ngừng cung cấp điện. Phụ thuộc vào số thanh góp.

a. Sơ đồ một hệ thống thanh góp.

DCL 2 MC DCL 1 TG

Ưu điểm: - Các DCL này có nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi sửa chữa máy cắt điện.

- Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thêm ưu điểm là đơn giản, rõ ràng, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó. Khi vận hành sửa chữa, … mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến các mạch khác. Khuyến điểm:

- Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các phụ tải nối vào mạch đó cũng bị ngắt điện.Thời gian ngừng cung cấp điện phụ thuộc vào thời gian sữa chữa máy cắt điện đó.

- Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần tử. Ngay cả khi cần sửa chữa thanh góp hay các DCL về phía thanh góp cũng sẽ bị mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa.

Kết luận: Sơ đồ này chỉ sử dụng khi yêu cầu về tính đảm bảo ko cao, trường hợp này thường chỉ có một nguồn cung cấp. Để tăng cường tính đảm bảo, ta cải tiến lại bằng cách phân đoạn thanh góp, hoặc sử dụng thanh góp vòng.



a.1 Phân đoạn thanh góp:

Hình a Hình b Hình c

Hình a: Phân đoạn thanh góp bằng 1 DCL Hình b: Phân đoạn thanh góp bằng 2 DCL Hình c: Phân đoạn thanh góp bằng MC cùng 2 DCL hai bên

Máy cắt hay DCL phân đoạn có thể đóng hay cắt khi vận hành bình thường, điều này phụ thuộc vào việc vận hành.

Dùng DCL phân đoạn rẽ tiền nhưng không linh hoạt bằng MC. Khi cần sửa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện sẽ được chuyển cho phân đoạn kia. Khi bị sự cố trên một phân đoạn nào, máy cắt phân đoạn đó sẽ cắt cùng với máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện bình thường.

Kết luận: Đây là sơ đồ được sử dụng rộng rãi và là sơ đồ chủ yếu trong các TBA cung cấp điện hiện nay ở nước ta



a.2 Đặt thêm thanh góp vòng

MCV MCV1 MCV2

Hình a Hình b

Tất cả các phần tử được nối vào thanh góp vòng qua DCL vòng (CLV), một MC vòng (MCV) cùng hai DCL hai bên được nối liên lạc giữa thanh góp vòng với thanh góp chính.(Hình a).

Nhiệm vụ MCv để thay lần lượt cho MC bất kỳ phần tử nào khi cần sữa chữa mà không ngừng cung cấp điện.

Nếu có hai phân đoạn thực hiện theo (Hình b) thì nhờ MCv nên độ tin cậy cao.

b. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp.

Hình A



b.1 Một hệ thanh góp làm việc, một hệ thanh góp dự phòng, các phần tử nối vào thanh góp làm việc qua MC và DCL thuộc thanh góp đó đóng, còn DCL kia cắt. Với chế độ làm việc này sơ đồ trở thành sơ đồ tương đương 1 hệ thống TG không phân đoạn.

- Ưu điểm: Khi cần sữa chữa 1 MC của 1 phần tử nào đó, ta dùng MC liên lạc (MCN) thay cho MC này bằng cách chuyển đường đi qua TG thứ kia, qua MCN đi tắt qua MC cần sửa chữa. Tất nhiên phải ngừng thời gian ngắn để cách ly MC cần sửa chữa và nối lại theo sơ đồ (Nét đứt) sau, các phần tử làm việc trên thanh góp I.

MG

TG I

TG II

b.2 Đồng thời làm việc cả hai thanh góp: Trong chế độ này mạch nguồn cũng như các mạch tải phải được phân đều trên hai thanh góp, máy cắt liên lạcđóng làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn. Khi sự cố trên TG chỉ mất 1 thời gian ngắn và chuyển sang vận hành trên thanh góp kia.

Phân đoạn 1 TG: TG này trở thành TG chính , TG kia trở thành TG phụ (chỉ phân đoạn trên 1 TG) .Với sơ đò này ta có thể lắp thêm 1 hoặc 2 MCG , và TG phụ chỉ thay một phân đoạn khi cần sửa chữa, lúc này MCG nối vào phân đoạn được thay thế đóng vai trò MC phân đoạn, nghĩa là luôn làm việc ở chế độ có 2 phân đoạn , do đó có tính đảm bảo cao hơn

.

MG



MCG

MCV

Đặt thêm thanh góp vòng.

2. Nhóm thứ hai: Đặc điểm chính của sơ đồ này là mỗi phần tử được cung cấp từ hai phíla qua hai máy cắt điện. Một MC không làm việc cũng không làm mất điện phần tử này, do đó độ tin cậy cung cấp điện cao hơn, sơ đồ làm việc đảm bảo hơn.a. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên một mạch.

TG I

TG II

Sơ đồ này có độ tin cậy cao, khi sửa chữa hay sự cố trên một thanh góp tất cả các phần tử đều không bị cắt và làm việc trên thanh góp còn lại. Sửa chữa MC nào chỉ cần cắt MC đó và hai DCL hai bên. Sơ đồ này được sử dụng ở những nơi quan trọng trong hệ thống điện và với điện áp từ 220 kV trở lên.



b. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp với ba máy cắt trên hai mạch. TG I

TG II

Khi làm việc bình thường tất cả MC đều đóng. Đặc điểm của sơ đồ này có máy một máy cắt chung cho hai mạch, vận hành tốt, linh hoạt nhưng kém hơn sơ đồ hai hệ thống thanh góp có hai MC trên một mạch. Khi phải cắt bất kỳ MC nào, dòng điện chạy qua các MC sẽ khác nhau và khác với tình trạng bình thường, điều này làm khó khăn cho chỉnh định của bảo vệ rơle

c. Sơ đồ đa giác: MC2

MC 1 MC 3

MC6 MC 4

MC 5

Sơ đồ 3 cạnh Sơ đồ 6 cạnh



Khi chữa 1 MC bất kỳ thì đa giác ko còn kín nữa dẫn đến phân phối dòng qua MC không đối xứng, dòng qua MC có thể tăng gấp 2, 3 …lần so bình thường. Khi số cạnh tăng lên thì dẫn đến sự cố trên 1 phần tử nào đó có thể làm cho ngưng cung cấp điện mạch khác.

3. Sơ đồ nhóm ba:Các sơ đồ thuộc nhóm 1, 2 các phần tử đều đi qua một hoặc hai MC, không có mạch nào không được bảo vệ bằng MC. Còn ở sơ đồ nhóm 3 có một hay hai mạch không đặt MC mà chỉ đặt DCL, Do đó tỉ số MC/ số mạch bé hơn 1. Đặt biệt có thể đặt MC nào.

Sơ đồ bộ

Bộ máy phát điện – MBA 2 hoặc ba cuộn dây.

Bộ MBA - đường dây hay đường dây - MBA


~~~~~~~~~

~~~~~~~~~

~~~~~~~~~

~~~~~~~~~

~~~~~~~~~

~

~~~~~~~~~


Hình a Hình b

Bộ MBA – thanh góp

Bộ đường dây – thanh góp

Sơ đồ cầu:

Hình a Hình b



Sơ đồ hình a được sử dụng khi đường dây ngắn, xác suất sự cố trên đường dây bé, không cần máy cắt trên đường dây trong khi nếu thường xuyên phải đóng cắt MBA trong vận hành.

Sơ đồ hình b được sử dụng khi hai MBA luôn luôn làm việc song songdo yêu cầu của tải, trong khi chiều dài đường dây xác suất sự cố trên đường dây đưa đến cắt MC trên đường dây nhiều.



SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA TBA 220/110/22/0.4 kV

220 kV

22 kV

110 kV

0,4 kV

Tự dùng Tự dùng Lối ra Lối ra


Hệ thống


C. TÍNH TOÁN CHỌN MBAI. Khái niệm:

MBA là thiết bị biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110 ; 220; 500KV,…Thường qua máy biến áp tăng từ điện áp máy phát (Umf) lên điện áp tương ứng.

Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối, ví dụ như 22, 15, 0.4 kV …

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng-giảm mới đưa điện năng từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ. Vì vậy tổng công suất máy biến áp trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện.

Mặc dù hiệu suất của các MBA khá cao, tổn thất qua MBA ( AB ) hằng năm vẫn rất lớn.II. Các đặc điểm cần lưu ý khi sử dụng MBA.

MBA là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng. Trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q.

Khi chọn MBA cần xét đến khả năg quá tải cho phép, tránh sự vận hành non tải MBA đưa đến tổn hao không tải lớn, kéo dài thời gian sử dụng ( tuổi thọ ) không cần thiết.

Tuổi thọ và khả năng quá tải của MBA chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ khi vận hành, nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh.

Khi chọn công suất MBA cần chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường hợp vừa xây xong phải thay đổi hay đặt thêm máy khi phụ tải tăng.

III. Các thông số định mức của MBA. Công suất định mức (Sđm B): là công suất liên tục truyền qua MBA trong thời

hạn phụ vụ ( tuổi thọ ) ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà chế tạo qui định như điện áp định mức, tần số định mức đặc biệt là nhiệt độ môi trường làm mát.

Phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tuổi thọ yêu cầu công suất định mức của MBA có thể thay đổi, tuy nhiên không được vượt quá điều kiện giới hạn về nhiệt độ của vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện trong MBA. Với các MBA hiện nay là: cpđm 98oC.

Khả năng quá tải của MBA: Để tận dụng khả năng tải của MBA có khoảng thời gian cho phép vận hành với công suất lớn hơn định mức gọi là quá tải MBA:



Kqt ( Kqt – hệ số quá tải )

Chọn lựa MBA theo khả năng quá tải phải xét đến cả hai trường hợp sau:a. Quá tải bình thường hay quá tải một cách hệ thống:

Là trường hợp MBA vận hành bình thường với công suất phụ tải khi đó lớn hơn công suất định mức của MBA. Quá tải bình thường xảy ra với một khoảng thời gian nào đó trong ngày còn trong thời gian còn lại vận hành non tải và điều này được lặp đi lặp lại hàng ngày.

b.Quá tải sự cố của MBA: Khi hai MBA vận hành song song mà một trong hai bị sự cố phải nghỉ, MBA còn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn định mức không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

- Theo đtpt đẳng trị về hai bậc, trong đó K1 0.93; K2 1.4 và T2 6 giờ, chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được vượt quá 140oC và tốt nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh MBA.

IV - CHỌN CÔNG SUẤT CHO MBA CỦA TBA1. Trường hợp chỉ có 1 MBA : Kqtbt.SđmB Smax

Trong đó: Kqtbt khả năng quá tải thường xuyên (bình thường). Phụ thuộc đồ thị phụ tải và SđmB

Trường hợp ban đầu chưa xét đến điều kiện này: Thường chọn Kqtbt 1 SđmB Smax. Trong trường hợp đưa công suất MBA lên quá lớn, ta nên xét lại điều kiện quá tải bình thường này.

2. Trường hợp hai MBA ghép song songCông suất MBA được chọn theo điều kiện khi một MBA nghỉ, còn máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải lớn hơn công suất cực đại của phụ tải.Nghĩa là: Kqtsc.SđmB Smax SđmB Smax / Kqtsc

Trong trường hợp này không cần xét đến điều kiện bình thường vì Kqtsc lớn nhất 1,4.SđmB trong khi theo điều kiện bình thường chỉ cần SđmB Smax / 2Khi chọn theo điều kiện trên đưa đến công suất MBA quá lớn, có thể ko cần chọn công suất quá lớn mà xét khi sự cố 1 máy có thể cắt 1 phần phụ tải loại 3,nếu như vậy thì hợp lý hơn.

3. Trường hợp có 3 MBA ghép song song



Công suất MBA được chọn theo SđmB Smax / 3Và kiểm tra lại điều kiện khi một MBA nghỉ, còn máy còn lại với khả năg quá tải sự cố cho phép phải tải lớn hơn công suất cực đại của phụ tải.

Nghĩa là: 2Kqtsc.SđmB Smax SđmB Smax / 2Kqtsc

Chú ý: Khả năng quá tải MBA được tính như sau. - MBA đặt ngoài trời: Kqtsc 1,4 - MBA đặt trong nhà: Kqtsc 1,3

4. Áp dụng cụ thể cho đề tàia. Chọn MBA từ ngẫu ( 220/110/22 kV)

Khi chọn MBA thì tải cấp 220 kV không qua MBA nên ta không tính vào MBA đang chọn.Phụ tải toàn trạm có giá trị : S = S110 kV S22 kV S0,4 kV 40 46 0,5 86,5 ( MVA )Chọn MBA theo điều kiện: Điều kiện 1: 1,4.SđmB S 86,5 MVA SđmB 61,79 MVA Điều kiện 2: Thời gian quá tải không quá 6 giờ liên tục trong 1 ngày đêm, và kéo dài không quá 5 ngày đêm. Căn cứ vào hai điều kiện trên, dựa vào đồ thị phụ tải ta lắp hai MBA từ ngẫu ba pha mắc song song 220/110/22 kV, mỗi máy có công suất định mức SđmB = 90 MVA Có các thông số kỹ thuật sau:

- Máy kiểu ATTH, do Nga sản xuất ( tra bảng MBA từ ngẫu ba pha 220/110/10 – 35 kV, sách “ thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của thầy Huỳnh Nhơn, trang 249)

- Cấp điện áp 220/121/38,5 kV, 3 pha.- Điện áp ngắn mạch UN(C-T) 9,5 , UN(C-H) 30,8 , UN(T-H) 19,2 - Tổn thất không tải P0 150 kW



- Tổn thất ngắn mạch PN(C-T) 360 kW; PN(C-H) 240 kW; PN(T-H) 205 kW- Dòng điện không tải I0 3

b. Chọn MBA ba pha hai cuộn dây (22/0,4 kV) Phụ tải trạm có giá trị: S STD 0,5 MVAChọn MBA theo điều kiện:Điều kiện 1: 1,4.SđmB S 0,4 MVA SđmB 286 kVAĐiều kiện 2: Thời gian quá tải không quá 6 giờ liên tục trong 1 ngày, và kéo dài

không quá 5 ngày đêm. Căn cứ vào hai điều kiện trên ta lắp hai MBA mắc song song 22/0,4 kV, mỗi

máy có công suất định mức SđmB 0,4 MVA, có các thông số kỹ thuật sau:- Loại 4GB5664 – 3CA do Siemen chế tạo ( Tra bảng MBA khô (10 – 36)/ 0,4 kV loại GEAFOL do Siemen chế tạo, sách “ sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500 kV” của thầy Ngô Hồng Quang, trang 38).- Cấp điện áp 24/0,4 kV, 3 pha- Điện áp ngắn mạch UN 4 - Tổn thất không tải P0 1,45 kW- Tổn thất ngắn mạch PN 4,5 kW

5. Bảng tổng kết chọn MBA

STT Điện áp đm

MBA (kV)

Loại MBA (kiểu máy)

Điện áp ngắn mạch ()

Tổn thất không tải

(kW)

Tổn thất ngắn mạch (kW)

Xuất xứ

1 220/121/38,5

Từ ngẫu SđmB 90 (MVA)

ATTH

UN(C-T) 9,5UN(C-H) 30,8UN(T-H) 19,2

P0 150 kW

PN(C-T) 360 kWPN(C-H) 240 kWPN(T-H) 205 kW

Nga

2 24/0,4 02 cuộn dây SđmB 0,4 (MVA)

4GB5664 – 3CA

UN 4 P0 1,45 kW

P0 = 4,5 kW Siemen



CHƯƠNG 3: TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP.

I. Khái niệm: Bất kỳ một thiết bị điện nào khi vận hành cũng bị tổn hao một phần năng lượng, và đối với MBA cũng thế. Khi MBA vận hành bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất (PB) gọi là tổn thất qua MBA. Tổn hao năng lượng trong MBA thường cũng như trong MBA từ ngẫu đều bao gồm hai thành phần sau: Thành phần không đổi: Là thành phần không phụ thuộc vào phụ tải của MBA và bằng tổn thất công suất lúc không tải. Đó là tổn thất trong lõi thép. Thành phần có thayđổi: Là thành phần phụ thuộc vào phụ tải của MBA, đó là tổn thất trong cuộn dây của MBA. Khi phụ tải bằng công suất định mức của MBA thì tổn thất này bằng tổn thất công suất khi ngắn mạch.

PB = P0 PN

Trong đó: P0 – Tổn thất không tải; PN – tổn thất ngắn mạch SđmB – Công suất định mức của MBA St – Công suất truyền qua MBA theo đồ thị phụ tải qua các cuộn dây của MBA.

II. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG MBA1. Công thức tính toán

a.Tổn thất điện năng trong MBA bap ha hai cuộn dây: Khi không có đồ thị phụ tải, xác định theo biểu thức:

A = n.P0.T PN. .

Khi có đồ thị phụ tải, xác định theo biểu thức.

A = n.P0.T PN.

Trong đó: n – số MBA làm việc song song T – thời gian làm việc của MBA (giờ)

– công suất của n MBA tương ứng với thời gian T



- thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax và cos

Tmax

b.Tổn thất điện năng trong MBA từ ngẫu. Cuộn hạ và cuộn chung của MBA từ ngẫu chỉ tính toán chế tạo với lần công suất định mức của MBA.( : hệ số tính toán = hệ số có lợi của MBA từ ngẫu) SH = Sch = .SđmB

Do đó, khi tính toán tổn thất có thể sử dụng các biểu thức của MBA ba cuộn dây, nhưng thay tỉ lệ công suất giữa các cuộn cao, trung, hạ là 100/100/.

= 1 ; kv = = 1

Khi có đồ thị phụ tải hình bậc thang, n máy làm việc song song

A = nP0T [(PN-C PN-T PN-H )Ti]

Trong đó: SiC , SiT , SiH : là công suất qua cuộn cao, trung, hạ của n MBA từ ngẫu.

2.Áp dụng cụ thể a. MBA ba pha hai cuộn dây cấp 22/0,4 kV (tự dùng) Theo trên: P0 = 1,45 kW ; n = 2 ; S = 0,4 MVA PN = 4,5 kW ; t = 24h ; SđmB = 400 kVA Chọn : Cos = 0,8Bảng cân bằng công suất trạm 22/0,4 kV



STT Thời gian t (h) S S (MVA) P(MW) Q(MVAR)1 1 – 24h 100 0,5 0,4 0,3

Tổn thất điện năng trong 1 ngày

Angày đêm = n.P0.t + (Si2Ti) = 2.1,45.24 + .24

= 153,98 kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm Anăm = 365.Angày đêm = 365.153,98 = 56,2027 MWh

Dựa vào đồ thị phụ tải toàn trạm, ta có : - Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày đêm Angày đêm = PiTi = 0,8.(94,8.4 + 134,2.4 + 143,4.4 + 130.2 + 143,4.2 +151,4.4 + 112.4) = 2472 (MWh) - Điện năng tiêu thụ trong 1 nămAnăm = Angày.365 = 2472.365 = 902280 (MWh) Phần trăm tổn thất điện năng trong MBA so với toàn trạm

100 = 0,0062

b.Tính tổn thất điện năng trong MBA từ ngẫu 220/110/22 kV- Điện áp ngắn mạch UN(C-T) = 9,5 ; UN(C-H) = 30,8 ; UN(T-H) = 19,2- Tổn thất không tải P0 = 150 kW- Tổn thất ngắn mạch PN(C-T) = 360 kW ; PN(C-H) = 240 kW ; PN(T-H) = 205 kW

PN.C = 0.5(PN.CT = 0,5(360 + ) = 250 kW



PN.T = 0.5(PN.CT = 0,5(360 + ) = 110 kW

PN.H = 0,5( = 0,5( = 710 kW

Bảng tổng hợp phụ tải ở các cuộn của MBA từ ngẫu theo thời gian

STT Thời gian ti

(h)Công suất phụ tải Si (MVA) ở các cuộn của MBA từ

ngẫu theo tCuộn cao (SiC) Cuộn trung (SiT) Cuộn hạ (SiH)

1 0 – 4 52,5 24 18,92 4 – 8 65,5 32 37,33 8 – 12 65,5 32 46,54 12 – 14 52,5 32 46,55 14 – 16 65,5 32 46,56 16 – 20 65,5 40 46,57 20 - 24 52,5 32 28,1

Tổn thất điện năng của MBA từ ngẫu trong 1 năm được xác định theo biểu thức sau:Ta có: t = 24.365 = 8760 h, số MBA n = 2

= 52,52.4 + 65,52.4 + 65,52.4 + 52,52.2 + 65,52.2 + 65,52.4 + 52,62.4

= 87626 MVA2h

= 242.4 + 322.4 + 322.4 + 322.2 + 322.2 + 402.4 + 322.4

= 18848 MVA2h

= 18,92.4 + 37,32.4 + 46,52.4 + 46,52.2 + 46,52.2 + 46,52.4 + 28,12.4

= 36099,44 MVA2h

Angày đêm = n.P0.T + ( PN.C + PN.T + PN.H )

Trong đó n=2 ; P0 = 150 kW ; T = 24h ; SđmB = 90 MVA.

Angày đêm = 2.150.24 + (250.87626 + 110.18848 + 710.36099,44)

Angày đêm = 10,262 MWh



Suy ra tổn thất trong một năm:

Anăm = Angày đêm.365 = 10,262.365 = 3745,63 MWh.

Phần trăm tổn thất điện năng trong MBA so với toàn trạm

100 = 0,42

Bảng tổng kết tổn thất điện năng trong 1 năm của các MBA

Loại MBA Điện năng tiêu thụ 1 năm toàn trạm Anăm

(MWh)

Tổn thất điện năng 1 năm Anăm (MWh)

tổn thất so với toàn trạm (

MBA 3 pha 2 cuộn dây cấp

22/0,4 kV

902280 MWhVới: Cos = 0,8

56,2 (MWh) 0,0062

MBA từ ngẫu cấp 220/110/22 kV

3745,63 (MWh) 0,42



CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO TRẠM

I- CÁC KHÁI NIỆM

- Mục đích tính toán dòng ngắn mạch (IN) để phục vụ cho việc chọn lựa các khí cụ điện như: MC, kháng điện, biến dòng, biến điện áp ….

- Chỉ tính toán dòng ngắn mạch 3pha (N(3)) vì dòng này lớn hơn ngắn mạch 2 pha (N(2)) và 1 pha N(1))

- Khi tính toán ngắn mạch cấp U >1000V bỏ qua R : Z =X

U < 1000V xét đến R: Z =

- Thời gian tồn tại dòng ngắn mạch = thời gian bảo vệ rơle (tbv) và thời gian MC làm việc (tMC) tN = tbv + tMC

- Có thể xem dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian ngắn mạch, do đó: I” = It = Iôđ

I” – Dòng ngắn mạch siêu quá độ; It – dòng ngắn mạch tại thời điểm t; Iôđ – dòng ngắn mạch ổn định.

- Tính ngắn mạch trong hệ tương đối với công suất cơ bản (Scb), điện áp cơ bản (Ucb) và suy ra dòng cơ bản (Icb) ở từng cấp điện áp mới tính trong hệ có tên:

Scb – chọn tùy ý, có thể là 100 MVA, 1000 MVA hay bằng công suất tổng hệ thống (SHT)Ucb – chọn bằng điện áp trung bình của các cấp tương ứng: 500, 230, 115, 22 .... 6,3 kV

II- TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH

1.Vẽ sơ đồ hệ thống cần tính toán ngắn mạch và xác định các điểm cần tính toán ngắn mạch Ni

2. Từ sơ đồ nguyên lý thay thế các phần tử bằng mô hình hóa của nó và ghi đánh số thứ tự xi của các điện kháng.



3. Chọn các thông số trong hệ cơ bản. Scb, Ucb suy ra Icb ở các cấp cần tính dòng ngắn mạch

4. Tính trị số cơ bản tương đối của các điện kháng xi

5. Lần lượt biến đổi sơ đồ về sơ đồ đẳng trị chỉ có một nguồn và điện kháng tổng tương đương cho từng điểm ngắn mạch xi.

6. Tính dòng ngắn mạch của từng điểm ngắn mạch theo biểu thức

I*Ni = ; INi(KA) = I*Ni.Icb = , trong đó

Icb – bằng trị cơ bản của dòng ngắn mạch tương ứng với điện áp tại điểm ngắn mạch.và tất cả ghi vào bảng sau cho từng phương án.

TT Điểm n.mạch Uđm Thành phần tham gia

Mục đích tính toán

xi Icb IN(kA) ixk

7. Các phần tử tham gia vào sơ đồ tính toán - Hệ thống điện có các thông số: SHT; UHT; SN (IN) công suất ( dòng ngắn mạch từ hệ thống đến thanh góp điện áp cao). - Các máy phát điện (F) SđmF: Công suất máy phát (MVA) UđmF: Điện áp định mức (kV) x” : Điện kháng siêu quá độ dọc trục đối với nhiệt điện. x’ : điện kháng quá độ dọc trục đối với thủy điện. - Đường dây (D) ở các cấp điện áp: l: chiều dài đường dây (km) x0 : Điện kháng trên 1km đường dây có thể lấy bằng 0,4 /km- Kháng điện (K) trên thanh góp điện áp máy phát (nếu có) UđmK : Điện áp định mức của kháng (kV) IđmK : Dòng điện định mức của kháng (kA) xK : Điện kháng tương đối tính bằng phần trăm của kháng- MBA (B) SđmB: Công suất định mức của MBA (MVA) Điện áp định mức các cấp: UN : Điện áp ngắn mạch phần trăm so với công suất định mức UNCH : Điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với cuộn hạ UNCT : Điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao với trung



UNTH : Điện áp ngắn mạch giữa cuộn trung với hạCần tính UN của các cuộn dây cao, trung, hạ theo biểu thức:- Khi công suất các cuộn dây là 100/100/100.

UNC = ( UNCT + UNCH UNTH )

UN T = ( UNCT + UNTH UNCH )

UNH = ( UNCH + UNTH UNCT )

- Với MBA từ ngẫu:

UNC = ( UNCT + )

UNT = ( UNCT + )

UNH = ( + UNCT )

Điện kháng hệ thống:

XHT = X*HT.

Trong đó: SHT : Công suất của hệ thống

Điện kháng của đường dây: Xdây =

Trong đó: L : Chiều dài đường dây (km) X0 : Điện kháng của 1km chiều dài đường dây (/km)



Điện kháng của kháng điện: Xkđ =

Trong đó: Icb : Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp đặt kháng điện (kA) Iđm.kđ : Dòng điện định mức kháng điện (kA) Điện kháng của MBA ba pha hai cuộn dây:

XMBA2 =

Trong đó: XMBA2 : Điện kháng MBA 3 pha 2 cuộn dây UN : Điện áp ngắn mạch phần trăm SđmMBA2: Công suất định mức MBA 3 pha 2 cuộn dây Điện kháng của MBA bap ha ba cuộn dây: Khi công suất các cuộn bằng nhau thì điện kháng cuộn cao, trung, hạ là:

Điện kháng của MBA tự ngẫu ba pha:



; ;

Công thức tính toán ngắn mạch cho cấp điện áp U 1000V Đối với cấp điện áp này, khi tính dòng ngắn mạch phải xét đến tổng trở, nghĩa là phải xét đến điện trở và điện kháng của các phần tử tham gia trong mạch điện tính ngắn mạch. Vì công suất của mạng này rất nhỏ so với công suất của hệ thống. Nên xem hệ thống là vô cùng lớn, tức là sức điện động không đổi và điện trở trong bằng 0 để tính ngắn mạch. - Tính dòng ngằn mạch dựa vào hệ đơn vị có tên: S(kVA), I(A), U(V), R, X(m). Điện kháng các phần tử được tính như sau:

Điện kháng hệ thống: XHT =

Trong đó: UTB : Điện áp trung bình (như 0,525 kV, 0,4 kV ....)Iđm cắt , Sđm cắt : Dòng điện cắt, công suất cắt định mức của MC ở phía điện áp cao của MBA

Điện kháng MBA:

;

Ux - thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch xác định theo biểu thức:

=

UR - thành phần tác dụng của UN xác định theo biểu thức:

PN – tính bằng (W); SđmB – tính bằng (kVA).Trong đó: PN : Tổn thất ngắn mạch của MBA (W) Uđm : Điện áp định mức phía hạ áp của MBA (kV)



Sđm : Công suất định mức MBA (kVA) Ux : Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch UR : Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch Điện trở và điện kháng của đường dây hạ áp có thể lấy như sau:

- Đường dây trên không : x0 = 0,03 (/km)- Đường dây cáp : x0 = 0,07 (/km)

= .

Trong đó: : Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn Cu: 18,8 mm2/Km Al: 31,5 mm2/Km

Dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ xác định theo biểu thức sau:

(A)

Dòng xung kích:

=

- Nếu ở điện áp 0,4 kV có động cơ điện thì dòng xung kích phải cộng thêm dòng điện do động cơ cung cấp và xác định theo biểu thức sau:

=

Trong đó: IđmĐC: Tổng dòng định mức của các động cơ nối vào thanh cái 0,4 kV tại nơi tính dòng ngắn mạch KXK: Có thể lấy gần đúng phụ thuộc vào công suất MBA và UN% của MBA



Ví dụ: SđmB = 5601000kVA, UN% = 8 thì KXK = 1,5 UN% = 5,5 thì KXK = 1,3 SđmB = 100320kVA, UN% = 5,5 thì KXK = 1,2

2.Áp dụng cụ thể: Sơ đồ thay thế trở

Ta chọn: Scb = SHT = 9000 (MVA) Ucb = Utb: Cấp 220 kV : Ucb1 = 230 kV Cấp 110 kV : Ucb2 = 115 kV Cấp 22 kV : Ucb3 = 22 kVDòng cơ bản:

Cấp 220 kV :



Cấp 110 kV :

Cấp 220 kV :

Trị số điện kháng của các phần tử trong sơ đồ thay thế:

- Điện kháng hệ thống : = 0,25. = 0,25

- Điện kháng đường dây: Lấy X0 = 0,4 (/km)

- Điện kháng của MBA 3 pha 2 cuộn dây 22/0,4 kV Có: SđmB = 0,4 MVA, UN% = 4%

- Điện kháng của MBA tự ngẫu 220/110/22 kV Có: SđmB = 90 MVA

Điện áp ngắn mạch UN(C-T) = 9,5 ; UN(C-H) = 30,8 ; UN(T-H) = 19,2 Tổn thất không tải P0 = 150 kW

Tổn thất ngắn mạch PN(C-T) = 360 kW ; PN(C-H) = 240 kW ; PN(T-H) = 205 kW



a. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 (thanh cái 220 kV)- Điện kháng tổng cơ bản ngắn mạch tại điểm N1:

- Dòng ngắn mạch trong hệ tương đối cơ bản: = 1,08

- Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên:

- Dòng xung kích: Chọn KXK = 1,8

b. Tính dòng ngắn mạch tại N2 (thanh cái 110 kV)- Điện kháng tổng cơ bản ngắn mạch tại điểm N2:




c. Tính dòng ngắn mạch tại N3 (thanh cái 22 kV)- Điện kháng tổng cơ bản ngắn mạch tại điểm N3:






d. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 (thanh cái 0,4 kV) MBA có SđmB = 400 kVA = 0,4 MVA - Cấp điện áp 24/0,4 kV, 3 pha. - Điện áp ngắn mạch UN%=4% - Tổn thất không tải P0=1,45 kW - Tổn thất ngắn mạch PN=4,5 kWSuy ra:

= = 3,8%

=15,2

- Tổng trở MBA tự dùng:

- Dòng điện ngắn mạch chu kỳ (tại điểm N4):



- Dòng xung kích:

Bảng tổng kết ngắn mạch cho toàn trạm

Điểm ngắn mạch Cấp điện áp (kV) Dòng ngắn mạch (kA)

IN (kA) iXK (kA)

N1 220 24,41 62,14

N2 110 4,972 12,66

N3 22 7,09 18,05

N4 0,4 29,14 74,18



CHƯƠNG 5: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN CHÍNH

I- CÁC KHÁI NIỆM CHUNG Để vận hành TBA, ngoài các thiết bị chính như MF, MBA … còn phải có các khí cụ điện và các phần dẫn điện. Căn cứ vào nhiệm vụ và chức năng các khí cụ điện có thể phân thành các loại sau: 1. Các khí cụ điện a. Các khí cụ điện đóng-mở Máy cắt điện (MC) : Là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát,MBA, đường dây … trong lúc làm việc bình thường cũng như khi có sự cố (ngắn mạch). Dao cách ly (DCL): Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo một khoảng cách trong thấy được để đảm bảo an toàn khi sửa chữa máy phát điện, MBA, máy cắt điện, đường dây … Trong khả năng DCL cũng có thể đóng cắt mạch trong một số trường hợp có giới hạn, nói chung là đóng cắt khi không có dòng, hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm. Máy cắt phụ tải (MCPT): Là khí cụ điện chỉ đóng cắt được dòng điện trong chế độ làm việc bình thường, không có khả năng đóng cắt dòng ngắn mạch, thường chỉ chế tạo ở điện áp từ 24 kV trở lại, vơí điện áp cao hơn tác dụng không nhiều nên ít chế tạo và sử dụng. Cầu chì: Là khí cụ dùng để cắt mạch điện khi ngắn mạch và khi quá tải trong mạch hình tia. Thường chỉ sử dụng với điện áp không lớn (từ 35 kV trở lại). Cầu chì đơn giản, rẻ tiền hơn MC nhưng không thuận tiện, đảm bảo như MC nên chỉ dùng trong mạch điện đơn giản, không quan trọng lắm. Cầu chì tự rơi (FCO): Là cầu chì nhưng có cấu tạo đặt biệt, khi cắt sẽ cắt luôn DCL. DCL tự động: Là DCL nhưng có thể đóng cắt tự động. Dao ngắn mạch: Là khí cụ điện phải để đóng cắt mạch điện mà để nối mạch điện xuống đất, tạo tành ngắn mạch khi cần thiết. b. Các khí cụ điện phụcvụ co đo lường tự động, bảo vệ rơle Máy biến dòng điện (BI):biến đổi dòng điện trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơle và cách ly với mạng cao áp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiêu chuẩn hóa được các thiết bị đo lường tự động … Máy biến điện áp (BU): Biến đổi điện áp cao về điện áp thấp, cũng phục vụ cho đo lường tự động … c. Các khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch là kháng điện:



Kháng điện đơn: Thường đặt trên thanh góp và đường dây. Kháng điện kép: Đặt trên đường dây. 2. Phần dẫn điện Căn cứ vào cấu trúc, phần dẫn điện phân thành: Dây dẫn là dây mềm, tiết diện tròn có thể dùng một hay nhiều sợi phụ thuộc vào dòng điện, dùng sứ treo để cách điện với các phần nối đất. Thanh dẫn là thanh cứng, tiết diện hình chữ nhật, hình tròn rỗng, hình máng … có thể dùng một hoặc hai thanh ghép chặt nhau phụ thuộc vào dòng điện, để cách điện với đất dùng sứ đỡ. Cáp điện lực là dây dẫn mềm được bọc cách điện theo điện áp định mức. Khi lắp đặt có thể chôn dưới đất hoặc đặt trong rãnh (hầm cáp) không cần cách điện.

II – CÁC VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN ĐỂ CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN & PHẦN DẪN ĐIỆN 1. Các chế độ làm việc của mạng điện: a. Chế độ làm việc lâu dài: Trong chế độ làm việc lâu dài, nhiệt độ phát nóng của các phần dẫn điện đạt đến nhiệt độ ổn định (ôđ). Có ba trường hợp xét vào chế độ làm việc lâu dài: Chế độ bình thường: Là khi các thiết bị đều làm việc với phụ tải lớn nhất (Smax) Chế độ quá tải: Một số khí cụ và phần dẫn điện cho phép quá tải trong thời gian nhất định (ví dụ: MBA, máy biến dòng điện) đặc trưng bằng hệ số quá tải. Chế độ cưỡng bức: Ở chế độ này nếu trong sơ đồ có một phần tử phải nghỉ cưỡng bức, dòng điện sẽ phân phối qua các mạch khác lúc bình thường. b. Chế độ làm việc ngắn hạn. Trong chế độ này dòng điện làm việc rất lớn nhưng thời gian không dài. Do đó nhiệt phát nóng chạy qua các phần dẫn điện chưa đạt đến trị số ổn định. Đặc trưng cho chế độ này là ngắn mạch. Dòng chạy qua là dòng ngắn mạch (IN), thời gian tN=tMC+tBV

Trong đó : tMC : là thời gian cắt tổng của MC (kể cả thời gian dập hồ quang) tBV: là thời gian bảo vệ rơle tác động Xác định dòng làm việc bình thường cực đại (Ibt max) và dòng điện cưỡng bức (Icb.max) trong các mạch sau:

Máy phát điện (MFĐ):

; Icb.max = 1,05Iđm = 1,05Ibt.max

Vì theo qui trình , khi điện áp giảm 5%, máy phát có thể làm việc với công suất



định mức nên dòng điện tăng 5%. SF UF

Mạch đường dây đơn : Tương ứng khi các phụ tải cực đại

x

U

Smax

Mạch đường dây kép U

Smax

Mạch MBA đơn ghép MF đơn

SF UF

Icb.max = 1,05Ibt.max

Mạch MBA đơn

: Dùng để chọn dây dẫn theo U (Chọn dây dẫn bên nào thì chia u

bên đó U1,U2 )

U1 U2

Hai MBA làm việc song song:

X

Scb.max = min(Smax; Kqtsc.Sđm.MBA)


HT


Trong đó : Kqtsc: Hệ số quá tải sự cố (Kqtsc = 1,4 : MBA ngoài trời = 1,3 : MBA trong nhà); Smax: Công suất cần tải

Mạch 2 MF và 2 MBA: Cưỡng bức khi một máy nghỉ

c

B Scb.max = min(m.SF – );( Kqtsc.Sđm.MBA)

Trong đó : m = số máy phát điện SF = công suất định mức MF

= Tổng công suất trên thanh TG điện áp khi MF nhỏ nhất.

Mạch phân đoạn trên TG Chỉ có hai phân đoạn: Có 2 chế độ- Xét mạch MBA: IMBA.bt.max = SF – Smin

- Khi 01 MBA hư: Scb.max = min(2SMBA.bt.max); (Kqtsc.Sđm.MBA)- Xét mạch điện kháng K + Lúc làm việc bình thường: SK.bt.max = 0 + Khi MBA hoặc MF hư thì có dòng qua cuộn kháng + Khi 01 MBA nghỉ : SK.cb1.max = min(SF-Smin); (Smin+Kqtsc.Sđm.MBA-SF)

+ Khi 01 MF nghỉ: SK.cb2.max = SMBAmax+Smin =

SKcb.max = maxSKcb1.max; SKcb2.max


HT


K

- Có 3 phân đoạn:

+ Khi bình thường:

+ Có 3 chế độ cưỡng bức: - Khi MF số 1 hoặc số 3 nghỉ

- Khi MF số 2 nghỉ:

- Khi MBA nghỉ (ví dụ MBA bên trái nghỉ):

Scb3 = min(2SF – Smin2 – 2Smin1); (Kqtsc.Sđm.MBA+Smax3 – SF)

Scb.max = max Scb1; Scb2; Scb3


HT


K K

2. Tính toán xung nhiệt của dòng điện ngắn mạch Trong một số khí cụ điện có thể chịu dòng nhiệt khi ngắn mạch có trị số: - Dòng điện nhiệt (Inh) với thời gian cho phép (tnh) - Xung của dòng điện ngắn mạch: BN.đm

III – CÁC ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN & PHẦN DẪN ĐIỆN

1.Điện áp: Uđm.KCĐ UHT

UHT: Điện áp định mức tại nơi đặt khí cụ điện

Riêng máy biến điện áp bắt buộc: Uđm.KCĐ = UHT

2. Dòng điện: Iđm.KCĐ Icb.max

Trong đó: Iđm.KCĐ: là dòng điện định mức KCĐ Icb.max: là dòng cưỡng bức qua KCĐ Riêng MBA và máy biến dòng điệncho phép quá tải nên điều kiện là:

Iđm.BI.Kqtcp Icb.max ; Với Kcpqt : hệ số quá tải cho phép

3. Kiểm tra về điều kiện ổn định nhiệt: x

Trong đó: BN: Xung nhiệt tính toán Inh; tnh; BN.đm: Khả năng chịu nhiệt của KCĐ

4. Kiểm tra về độ ổn định động: Ilđđ.đm.kcđ Ixk hoặc ilđđ.đm.kcđ ixk

Trong đó: Ilđđ.đm.; ilđđ.đm.kcđ: Khả năng chịu lực động điện theo trị số hiệu dụng với trị số biên độ. Riêng đối với thanh dẫn thì điều kiện là tt cp

Trong đó: tt: ứng suất tính toán khi có ngắn mạch



cp: ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo Với KCĐ còn có thêm điều kiện riêng

- MC: Có thêm điều kiện về khả năng cắt, chu kỳ cắt Icắt.đm.MC I//

- Máy biến dòng và biến điện áp: Có thêm điều kiện cấp chính xác phải tương ứng

với cấp chính xác yêu cầu của phụ tải: Sđm(cấp chính xác) Smax =

Trong đó:

Sđm(cấp chính xác): công suất định mức tương ứng với cấp chính xác do nhà chế tạo cho

: Tổng công suất các dụng cụ nối vào biến dòng, biến điện áp.

Sd:: Công suất tiêu thụ trên đường dây dẫn nối từ máy biến dòng hay máy biến điện áp đến dụng cụ đo.

IV – CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN, MÁY CẮT PHỤ TẢI, DAO CÁCH LY, CẦU CHÌ

1. Lý thuyết chung: a. Chọn máy cắt điện. Máy cắt điện là khí cụ dùng để đóng cắt mạch khi có phụ tải cũng như khi có ngắn mạch. Yêu cầu đối với MC là phải cắt nhanh, khi đóng cắt không gây cháy nổ, kích thước gọn nhẹ, giá thành thấp. Đối với các cấp điện áp cao như 220 kV, 110 kV, … thì máy cắt SF6 thường được sử dụng, còn đối với các cấp điện áp phân phối thì được dùng MC hợp bộ. Máy cắt SF6 có các ưu điểm sau: Có khả năng cắt được dòng điện lớn và cũng có khả năng cắt được dòng ngắn mạch, có khả năng cắt điện và dập tắt hồ quang ở áp suất thấp. Đặc biệt là nó có kích thước gọn nhẹ.

Điều kiện chọn máy cắt.

STT Thông số Điều kiện

1 Điện áp định mức Uđm.MC UHT

2 Dòng điện định mức Iđm.MC Ucb.max



3 Ổn định nhiệt

4 Ổn định lực điện động Ilđđ.đm IXK

5 Điều kiện cắt Icắt.đm IN

Trong đó: Uđm.MC, Uđm.HT : Điệ áp định mức của MC, điện áp định mức của lưới điện IđmMC: Dòng điện định mức của MC Icb: Dòng điện làm việc cưỡng bức Inh: Dòng điện lớn nhất mà thiết bị có thể chịu được trong thời gian tnh ilđđMC: Dòng điện ở điện động iXK: Dòng điện xung kích ; IN: Dòng điện ngắn mạch

Với BN là xung nhiệt được tính theo biểu thức: a ; tNM = 1 (s)

Đối với MC có Iđm.MC 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Đối với cấp điện áp 220 kV; 110 kV ta chọn thiết bị phân phối ngoài trời. Đối với cấp điện áp 22 kV ta chọn thiết bị phân phối trong nhà, chọn MC hợp bộ.

b. Dao cách ly: Là thiết bị khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch có điện áp cao chủ yếu là không có dòng điện. Dao cách ly còn dùng để cách ly phần khí cụ được sữa chữa với phần còn lại của khí cụ điện.

Bảng Điều kiện chọn Dao Cách Ly.


1 Điện áp định mức Uđm.DCL UHT

2 Dòng điện định mức Iđm.DCL Ucb.max

3 Ổn định nhiệt

4 Ổn định lực điện động Ilđđ.đm iXK

Với BN là xung nhiệt được tính theo biểu thức: a ; tNM = 1 (s)

Đối với DCL Iđm.DCL > 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Lưu ý: - Đối với DCL không cần điều kiện cắt. - MC phụ tải có điều kiện giống DCL

c. Chọn cầu chì Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện khi quá dòng. Bộ phận chính của nó là dây chảy và



giá đỡ, cũng có loại dập hồ quang. CC khác MC ở chỗ là MC có thể điều khiển được trị số dòng cắt, thời gian cắt. Còn CC sẽ cắt theo đường đặc tính cắt của dây chảy.

Bảng điều kiện chọn Cầu chì.


1 Điện áp định mức Uđm.CC UHT

2 Dòng điện định mức Iđm.CC Ucb.max

3 Điều kiện cắt Icắt.CC.đm IN

d. Chọn CB


1 Điện áp định mức Uđm.AP UHT

2 Dòng điện định mức Iđm.AP Icb.max

3 Dòng cắt định mức Icắt.đm.AP IN

4 Ổn định lực điện động Ilđđ.đm iXK

2. Áp dụng cụ thể: a. Máy cắt – DCL cấp 220 kV

Ta có: Uđm.MC = Uđm.DCL UHT = 220 kV Do khi xảy ra sự cố một đường dây cáp điện hay sự cố 01 MBA thì dòng làm việc cưỡng bức là: Smax.toàn trạm = 65 + 40 + 46 + 0,5 = 151,5 MVA

=

Iđm.MC Icbmax = maxIcb1; Icb2 = 397,58 (A)

Iđm.DCL Icbmax = 397,58 (A)



Ilđđ.MC = Ilđđ.DCL ixk1 = 62,14 (kA)

(kA2s)

Icắt,đm.MC IN1 = 24,41 (kA)

Các điều kiện chọn máy cắt:

Kết luận: Chọn máy cắt SF6 do Siemens sản xuất có các thông số sau (trang 285 sách “ TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn Mã hiệu: S1-245 Uđm.MC = 220 kV Iđm. = 3150 A Icắt.đm = 40 kA

Ilđđ = 100/ kA

Trọng lượng: 3480 kg. Do dòng định mức > 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Các điều kiện chọn DCL:

Kết luận: Chọn DCL có các thông số sau (trang 280 “sách TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn) Mã hiệu:PH II Uđm =220 kV Iđm = 630 A


Uđm.MC 220 kV Iđm.MC 397,58 (A)Icắt.đm.MC 24,41 (kA) ; Ilđđ.MC 62,14 (KA)

(kA2s)

Uđm.DCL 220 kV Iđm.DCL 397,58 (A) Ilđđ.DCL 62,14 (KA)

(kA2s)


Ilđđ =100 kA

Vì Iđm < 1000A nên ta kiểm tra ổn định nhiệt: IN3s = 40 kA > (kA)

b. Máy cắt phụ tải – DCL phía tải cấp 220 kV.

Ta có: Uđm.MCPT = Uđm.DCL UHT = 220 kV Do khi xảy ra sự cố một MBA thì dòng làm việc cưỡng bức là: Smax = 65 MVA

Iđm.MCPT Icbmax = 170,58 (A) ; Iđm.DCL Icbmax = 170,58 (A)

Ilđđ.MCPT = Ilđđ.DCL ixk1 = 62,14 (kA)

(kA2s)

Icắt,đm.MCPT IN1 = 24,41 (kA)

Các điều kiện chọn máy cắt phụ tải:

Kết luận: Chọn máy cắt SF6 do Siemens sản xuất có các thông số sau (trang 285 sách “ TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn.

Mã hiệu: S1-245 Uđm.MC = 220 kV Iđm. = 3150 A Icắt.đm = 40 kA

Ilđđ = 100/ kA


Uđm.MC 220 kV Iđm.MCPT 170,58 (A)Icắt.đm.MCPT 24,41 (kA) ; Ilđđ.MCPT 62,14 (KA)

(kA2s)


Trọng lượng: 3480 kg. Do dòng định mức > 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt

Các điều kiện chọn dao cách ly:

Kết luận: Chọn DCL có các thông số sau (trang 280 “sách TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn) Mã hiệu:PH II Uđm =220 kV Iđm = 630 A Ilđđ =100 kA

Vì Iđm < 1000A nên ta kiểm tra ổn định nhiệt: IN3s = 40 kA > (kA)

c. Máy cắt –DCL cấp 110 kV.

Ta có: Uđm.MC = Uđm.DCL UHT = 110 kV Do khi xảy ra sự cố một đường dây cáp điện hay sự cố 01 MBA thì dòng làm việc cưỡng bức là: Smax.toàn trạm = 40 + 46 + 0,5 = 86,5 MVA

=

Iđm.MC Icbmax = maxIcb1; Icb2 = 661,33 (A)

Iđm.DCL Icbmax = 661,33 (A)

Ilđđ.MC = Ilđđ.DCL ixk2 = 12,66 (kA)

(kA2s)


Uđm.DCL 220 kV Iđm.DCL 170,58 (A) Ilđđ.DCL 62,14 (KA)

(kA2s)




Kết luận: Chọn máy cắt SF6 do Siemens sản xuất có các thông số sau (sách “ TKNMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn, trang 284). Mã hiệu: 3AQ1-725/123 Uđm.MC = 110 kV Iđm. = 4000 A Icắt.đm = 40 kA

Ilđđ = 100/ kA

Trọng lượng: 2050 kg. Do dòng định mức > 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt.


Kết luận: Chọn DCL có các thông số sau (trang 280 “sách TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn) Mã hiệu:PH II Uđm =110 kV Iđm = 1250 A Ilđđ =100 kA Trọng lượng : 493 kg Do dòng định mức > 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt


Uđm.MC 110 (kV) Iđm.MC 661,33 (A)Icắt.đm.MC 4,972 (kA) ; Ilđđ.MC 12,66 (kA)

(kA2s)

Uđm.DCL 110 (kV) Iđm.DCL 661,33 (A) Ilđđ.DCL 12,66 (kA)

(kA2s)


d. Máy cắt phụ tải – dao cách ly phía tải cấp 110 kV.

Ta có: Uđm.MCPT = Uđm.DCL UHT = 110 kV

Do khi xảy ra sự cố một MBA thì dòng làm việc cưỡng bức là: Smax = 40 MVA

Iđm.MCPT Icbmax = 210 (A) ; Iđm.DCL Icbmax = 210 (A)

Ilđđ.MCPT = Ilđđ.DCL ixk2 =12,66 (kA)

(kA2s)

Icắt,đm.MCPT IN2 = 4,972 (kA)


Kết luận: Chọn máy cắt SF6 do Siemens sản xuất có các thông số sau (sách “ TKNMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn, trang 284). Mã hiệu: 3AQ1-725/123 Uđm.MC = 110 kV Iđm. = 4000 A Icắt.đm = 40 kA

Ilđđ = 100/ kA

Trọng lượng: 2050 kg. Do dòng định mức > 1000A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt.



Uđm.MCPT 110 kV Iđm.MCPT 210 (A)Icắt.đm.MCPT 4,972 (kA) ; Ilđđ.MC 12,66 (KA)

(kA2s)


Kết luận: Chọn DCL có các thông số sau (trang 280 “sách TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn) Mã hiệu:PH II Uđm =110 kV Iđm = 630 A Ilđđ =80 kA

Vì Iđm < 1000A nên ta kiểm tra ổn định nhiệt: IN3s = 31,5 kA > (kA)

e.Máy cắt hợp bộ (MC+DCL) cấp 22 kV. Ta có: Uđm.MC = Uđm.DCL UHT = 22 kV Do khi xảy ra sự cố 01 MBA thì dòng làm việc cưỡng bức là: Sđm.B = 0,4 MVA

=

Iđm.MC Icbmax = 14,7 (A) Ilđđ.MC ixk3 =18,05 (kA)

(kA2s)



Kết luận: Tra cứu (sách “ Sổ tay lựa chọn & tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500 kV” của thầy Ngô Hồng Quang, trang 310) ta có : Mã hiệu: 8DC11


Uđm.DCL 110 kV Iđm.DCL 210 (A) Ilđđ.DCL 12,66 (kA)

(kA2s)

Uđm.MC 22 (kV) Iđm.MC 14,7 (A)Icắt.đm.MC 7,09 (kA) ; Ilđđ.MC 18,05 (kA)

(kA2s)


Uđm.MC = 24 kV Iđm.MC = 1250 A Icắt.đm = 63 kA Ilđđ = 63 kA Do dòng định mức > 1000 A nên ta không cần kiểm tra ổn định nhiệt.

f.Chọn CB cấp 0,4 kV Ta có: UđmAP UHT = 0,4 kV

Với :

IđmAP Icb.max = 722 A Icắt.đm.AP IN4 = 29,14 kA Ilđđ.AP iXK4 = 74,18 kA Kết luận: Ta chọn Aptomat do LG sản xuất ó các thông số kỹ thuật sau: Mã hiệu: ABL1203 UđmAP = 600 V IđmAP =1000 A Icắt.đm.AP = 65 kA

Bảng tổng kết chọn máy cắt cho các cấp điện áp

STT Cấp đ.áp (kV)

Uđm.MC

(kV)Iđm.MC (A) Icắt.đm (kA) Mã hiệu Nhà SX

1 220 220 3150 40 S1-245 siemens

2 110 110 4000 40 3AQ1-725/123

Siemens

3 22 24 1250 63 8DC11 siemens

4 0,4 0,6 1000 65 ABL1203 LG

Bảng tổng kết chọn DCL cho các cấp điện áp

STT Cấp đ.áp (kV) Uđm.DCL (kV) Iđm.DCL (A) Mã hiệu

1 220 220 630 PH II

2 110 110 1250 PH II



V – CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI), MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU).

1. Chọn máy biến dòng (BI): Chọn riêng từng mạch - Khi vận hành hệ thống điện, trạm biến áp luôn đặt các thiết bị đo lường cần thiết để kiểm tra các thông số làm việc của hệ thống hay các thiết bị bảo vệ. Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng điệnừ trị số lớn xuống trị số thích hợp (thường 5A, trường hợp đặc biệt 1A, 10A) với các dụng cụ đo lường và rơle, tự động hóa.Bảng điều kiện chọn BI


1 Điện áp định mức Uđm.BI UHT

2 Dòng điện định mức phía sơ cấp Iđm.BI Icb.mac

3 Phụ tải Z2đm.BI Z2 R2

4 Ổn định động.Klđđ.I1đđ ixk

5 Ổn định nhiệt (Knh.Iđm)2.tnh BN

Trong đó: Z2đm.BI : Phụ tải định mức theo tổng trở tương ứng với cấp chính xác cáo nhất của tải nối vào BI Klđđ : Bội số ổn định lực điện động = Ilđđ/I1đm

Knh: Bội số ổn định nhiệt = Inh/Ilđm

- Đối với BI cần phải quan tâm, vì ứng với mỗi cấp chính xác đều có phụ tải thứ cấp nhất định. Tổng trở BI gồm tổng phụ tải các dụng cụ đo Zdc, và tổng trở dây dẫn nối từ thứ cấp BI đến dụng cụ đo Zdd: Z2 = Z2dc + Zdd Z2đm.BI

Từ sơ đồ nối dây của các dụng cụ đo và thứ cấp BI ta xác định pha lớn nhất chọn làm phụ tải tính toán. Zdd rdd Z2đm.BI - Z2dc

Tiết diện của dây dẫn: (mm2)

Với: cu = 0,0188 mm2/m : Điện trở suất của dây đồng. Al = 0,0315 mm2/m : Điện trở suất của dây nhôm. ltt : Chiều dài tính toán rdd : Điện trở dây dẫn



Suy ra: rdd = Z2đm.BI - Z2dc Sdd

Chú ý:

- Khi máy biến dòng nối theo hình sao hoàn toàn thì ltt =1

- Nếu nối theo hình sao không hoàn toàn thì ltt = l.

- Khi chỉ nối vào 1 pha thì ltt =2.l.Với l: Chiều dài dây dẫn tính từ thứ cấp máy biến dòng đến dụng cụ đo.Để đảm bảo độ bền cơ, tiết diện dây dẫn phải thỏa mãn: + Khi nối với dụng cụ đo điện năng: SCu 2,5 mm2 & SAl 4 mm2. + Khi không có dụng cụ đo điện năng: SCu 1,5 mm2 & SAl 2,5 mm2.Chú ý: - Phụ tải BI phải mắc nối tiếp - Mỗi mạch cần có 1 BI riêng - Không được để thở mạch cuộn thứ cấp BI khi không sử dụng nữa. - Nối đất cuộn thứ cấp để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi điện áp xâm nhập vào cộn thứ cấp.

2. Chọn máy biến điện áp (BU) Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cáo xuống trị số thấp nhă2m phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. Điện áp thứ cấp của BU thường là 100

; 110 ; 200 ….

Máy biến điện áp đo lường chế tạo từ 3V trở lên, có loại khô, loại dầu. Loại khô chỉ đặt cho trạm phân phối trong nhà. Loại dầu có thể đặt mọi chỗ. Cả 02 loại đều chế tạo 1pha và 3 pha. Bảng điều kiện chọn BU


1 Điện áp định mức UBu.đm UHT



2 Cấp chính xác Phù hợp với yêu cầu các dụng cụ đo

3 Công suất định mức thứ cấp S2đm.BU S2

4 Tổn thất điện áp trên dây dẫn (Dây dẫn nối từ BU đến dụng cụ đo)

U% < 0,5%

5 Theo độ bền cơ FCu 1,5 mm2

FAl 2,5 mm2

- Về điện áp: Uđm.BU = UHT

- Về công suất: Tổng phụ tải nối vào BU bé hơn công suất định mức (Sđm.BU) tương ứng

với cấp chính xác. Sđm.BU

Trong đó: . – Tổng phụ tải của BU tính bằng VA gồm cả công suất tác dụng P và

công suất phản kháng Q.

3. Áp dụng cụ thể .a. Chọn máy biến điện áp (BU)- Cấp 220 kV:Bảng các thiết bị đo lường nối vào mạch thứ cấp

Ta có: Uđm.BU UHT =220 kV Sđm.BU S2tt

Vì các công tơ có cấp chính xác 0,5 nên cũng chọn BU có cấp chính xác 0,5

Ta có: = (VA)

Sđm.BU 40,5 VA



Kết luận: Ta chọn máy biến điện áp loại HK - 220, do Liên Xô chế tạo, có các thông số kỹ thuật sau: Uđm.BU = 220 (kV)

UđmSC = 220 (kV)

UđmTC = U2đm = 100/ (V)

Sđm.BU = 100 (VA) SmaxBU = 2000 (VA) Khối lượng 2650 kg

Chọn dây dẫn từ BU đến các dụng cụ đo lường:

Điều kiện chọn: Độ sụt áp U Ucp ; với

Ucp = 0,5%U2đm 0,5%Uđm.TCBU

R = ()

Chọn dây dẫn bằng đồng nên Cu = 0,0188 (mm2/m) Và khoảng cách từ BU đến các thiết bị đo là l = 200 m.

Ta có: = 0,0188. = 9,17 mm2

Kết luận : Ta chọn loại dây đồng có tiết diện là 10 mm2

Kiểm tra theo điều kiện sụt áp

Ta có: = 0,0188. = 0,38 ()

Độ sụt áp: U = R.I = R. 0,38. (V)



Ucp = 0,5%Uđm.TC = (v)

U = 0,15 < Ucp

Kết luận: Dây dẫn đã chọn thỏa điều kiện sụt áp.- Cấp 110 kV: Các thiết bị đo lường nối vào mạch thứ cấp: giống cấp 220 kV Uđm.BU UHT =110 (kV) Sđm.BU S2tt = 40,5 (VA) Vậy ta chọn máy biến điện áp loại HK - 110 , do Liên Xô chế tạo, có các thông số kỹ thuật sau: Uđm.BU = 110 (kV)

UđmSC = 110/ (kV)

UđmTC = U2đm = 100/ (V)

Sđm.BU = 100 (VA) SmaxBU = 2000 (VA) Khối lượng 875 kg

Ta có: Do khoảng cách từ BU đến các thiết bị đo là l = 200 m, UđmTC = 100/ (V).

Nên ta vẫn chọn dây đồng có tiết diện là 10 mm2.- Cấp 22 kV: Ở cấp điện áp này ta chọn máy cắt hợp bộ.

Bảng tổng kết chọn BU

b. Chọn máy biến dòng BI.

- Cấp 220 kV.

Ta có: Icb.max = 397,58 (A) UđmHT = 220 (kV)



IN1 = 24,41 (kA) ixk1 = 62,14 (kA)

Bảng phụ tải ngắn mạch của BI

Tên dụng cụ Phụ tải (VA)

Pha A Pha B Pha C

Ampe kế 3 3 3

Watt kế 5 0 5

Var kế 5 0 5

Watt kế tự ghi 10 0 10

Công tơ 0,5 0 0,52

Công tơ Varh 0,275 0,55 0,275

Tổng cộng 23,775 3,55 23,795

Chọn BI theo điều kiện: Uđm.BI UHT = 220 (kV) Iđm.BI Icb.max = 397,58 (A) Cấp chính xác là 0,5Thông thường dòng định mức thứ cấp của BI là : Iđm.TC = I2đm = 5 (A)

Tổng trở của các dụng cụ đo nối vào pha A: Zdc = ()

Kết luận: Ta chọn máy biến dòng loại T3M220B-II do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật sau: Uđm.BI =220 (kV) IđmSC = 600 (A) Iđm.TC =5 (A) Bội số giới hạn của cuộn bảo vệ = 16/16/12 Ổn định nhiệt: Inh =40 (kA) và tnh = 3 (s) Ilđđ = 54 (kA)Suy ra: Klđđ: Bội số ổn định lực điện động = Ilđđ/IđmSC = 90 Knh: Bội số ổn định nhiệt = Inh/IđmSC = 66,7Vì công tơ có cấp chính xác 0,5 nên cũng chọn BI có cấp chính xác 0,5. BI có: Z2đm.TC =1,2 ().

Chọn dây dẫn nối từ BI đến các dụng cụ đo: Sdd Sdd.min



Ta có:

Trong đó: Chọn dây dẫn bằng đồng nên Cu = 0,0188 (mm2/m) Chiều dài tính toán của dây dẫn ở cấp 220 kV: ltt =50 (m)Khi máy biến dòng nối theo hình sao hoàn toàn thì ltt = l =50 (m) Zdd = Z2đm.TC - Zdc =1,2 – 0,951 = 0,249 ()

mm2

Kết luận: Ta chọn dây dẫn có tiết diện là 4 mm2

Kiểm tra theo điều kiện ổn định động:

Ta có: .Klđđ.IđmSC ixk1

.90.600 = 76,37 (kA) 62,14 (kA)

BI đã chọn thỏa điều kiện ổn định động

Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:

Ta có: (IđmSC.knh)2.tnh BN = .tqđ

(600.66,7)2.3 244102.1 4805.106 595,85.106

BI đã chọn thỏa điều kiện ổn định nhiệt.

- Cấp 110 kV.

Ta có:

UđmHT = 110 (kV) IN2 = 4,972 (kA) ixk2 = 12,66 (kA)



Bảng phụ tải ngắn mạch như cấp 220 kV.Chọn BI theo điều kiện: Uđm.BI UHT = 110 (kV) Iđm.BI Icb.max = 210 (A) Cấp chính xác là 0,5Thông thường dòng định mức thứ cấp của BI là : Iđm.TC = I2đm = 5 (A)

Tổng trở của các dụng cụ đo nối vào pha A: Zdc = ()

Kết luận: Ta chọn máy biến dòng loại T3M110B-I do Liên Xô chế tạo có các thông số kỹ thuật sau: Uđm.BI =110 (kV) IđmSC = 400 (A) Iđm.TC =5 (A) Bội số giới hạn của cuộn bảo vệ = 20 Ổn định nhiệt: Inh =16 (kA) và tnh = 3 (s) Ilđđ = 84 (kA)Suy ra: Klđđ: Bội số ổn định lực điện động = Ilđđ/IđmSC = 210 Knh: Bội số ổn định nhiệt = Inh/IđmSC = 40Vì công tơ có cấp chính xác 0,5 nên cũng chọn BI có cấp chính xác 0,5. BI có: Z2đm.TC =1,2 ().

Chọn dây dẫn nối từ BI đến các dụng cụ đo: Sdd Sdd.min

Ta có:

Trong đó: Chọn dây dẫn bằng đồng nên Cu = 0,0188 (mm2/m) Chiều dài tính toán của dây dẫn ở cấp 220 kV: ltt =50 (m)Khi máy biến dòng nối theo hình sao hoàn toàn thì ltt = l =50 (m) Zdd = Z2đm.TC - Zdc =1,2 – 0,951 = 0,249 ()

mm2

Kết luận: Ta chọn dây dẫn có tiết diện là 4 mm2



Kiểm tra theo điều kiện ổn định động:

Ta có: .Klđđ.IđmSC ixk2

.210.400 = 118,8 (kA) 12,66 (kA)

BI đã chọn thỏa điều kiện ổn định động

Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:

Ta có: (IđmSC.knh)2.tnh BN = .tqđ

(400.40)2.3 4,9722.1 768.106 24,72.106

BI đã chọn thỏa điều kiện ổn định nhiệt.

- Cấp 22 kV

Ở cấp điện áp 22 kV, ta đã dùng máy cắt hợp bộ “ bên trong máy cắt hợp bộ đã có sẵn biến dòng” nên ta không chọn biến dòng cho cấp điện áp này.

Bảng tổng kết chọn BI



VI – CHỐNG SÉT VAN1.Cách chọn chống sét van (CSV) - Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đường dây trên không truyền từ ngoài vào trạm biến áp và trạm phân phối. - Chống sét van được làm bằng điện trở phi tuyến. Với điện áp định mức của lưới điện, điện trở của chống sét van có trị số lớn vô cùng không cho dòng điện đi qua, khi có điện áp sét điện trở giảm tới 0, chống sét van tháo dòng sét xuống đất. - Ở các trạm phân phối trung áp trong nhà , người ta thường chế tạo tủ hợp bộ máy biến áp đo lường và chống sét van. - Ở các trạm biến áp phân phối , chống sét van trung áp có thể lắp đặt tại một trong hai vị trí sau:

Chống sét van có thể được lắp đặt ở các vị trí sau: - Lắp trước DCL (hình a): Lắp ở vị trí này có ưu điểm là dòng sét không qua DCL, nhưng lại có khuyết điểm là khi muốn kiểm tra, sữa chữa, thay thế chống sét van cần phải cắt máy cắt ở trạm biến áp trung gian. - Lắp sau DCL (hình b): Ưu điểm là thuận tiện cho việc thay thế chống sét van nhưng dòng sét có giá trị rất lớn đi qua DCL giảm tuổi thọ DCL. - Đấu chống sét van vào trạm (hình C): Lắp ở vị trí này là tốt nhất, vừa đảm bảo an toàn cho DCL, vừa thuận tiện trong việc sửa chữa thay thế chống sét van. - Điều kiện chọn chống sét van trong thiết kế: Uđm.CSV Uđm.lưới

2. Áp dụng cụ thể: a. Chống sét van phía 220 kV: Căn cứ vào điều kiện điện áp ta chọn được chống sét van cho cấp 220 kV như sau: Chọn chống sét van do Liên Xô cũ chế tạo có các thông số kỹ thuật sau: - Mã hiệu: PBC – 220 - Điện áp định mức: UđmCSV: 220 (kV) - Điện áp cho phép lớn nhất: Umax: 220 (kV)



- Điện áp đánh thủng khi tần số 50 Hz : 400 kV - Điện áp đánh thủng xung kích, khi thời gian phóng điện 2-10s : 530 kV - Khối lượng : 405 kgb. Chống sét van phía 110 kV: Căn cứ vào điều kiện điện áp ta chọn được chống sét van cho cấp 220 kV như sau: Chọn chống sét van do Liên Xô cũ chế tạo có các thông số kỹ thuật sau: - Mã hiệu: PBC –110 - Điện áp định mức: UđmCSV: 110 (kV) - Điện áp cho phép lớn nhất: Umax: 126 (kV) - Điện áp đánh thủng khi tần số 50 Hz : 200 kV - Điện áp đánh thủng xung kích, khi thời gian phóng điện 2-10s : 285 kV - Khối lượng : 212 kgc. Chống sét van phía 22 kV: Có sẵn trong tủ hợp bộd. Chống sét van phía hạ áp 0,4 kV: Về phía hạ áp, ta chọn chống sét van do Sienmens chế tạo có các thông số kỹ thuật sau: - Mã hiệu: 5SD7003 - Điện áp định mức: UđmCSV: 280 (V) - Dòng điện tháo sét : Iđm = 100 kA - Khối lượng : 0,825 kg.



VII – CHỌN SỨ CÁCH ĐIỆNa. Các phương pháp chọn sứ cách điện: Sứ cách điện dùng để cách điện giữa các phần dẫn điện với các cấu trúc của TBPP. Có thể phân loại theo vị trí đặt: Sứ trong nhà và sứ ngoài trời hoặc theo công dụng: Sứ đỡ, sứ treo, sứ xuyên. Các điều kiện chọn sứ cách điện: 1. Theo vị trí đặt: Trong nhà, ngoài trời. 2. Theo điện áp định mức: Uđm.sứ UHT

Chú ý: Đối với sứ treo nhà sản xuất chế tạo thống nhất tùy điện áp có thể ghép nối tiếp, ví dụ: 110 kV ghép từ 7-8 sứ, 220 kV ghép từ 11-14 sứ. 3. Theo lục cơ cho phép: Ftt < Fcp

Ftt: Lực tác dụng trên sứ Fcp: Lực cho phép trên đỉnh sứ = 0,6 Fph: Lực tác động cho phép lớn nhất tác dụng trên đỉnh sứ cho trong catalogue.

KG

H: chiều cao của lực tác dụng; H’: chiều cao của sứ a: Khoảng cách giữa các pha. l: khoảng cách giữa hai sứ liên tiếp nhau. ixk: Trị số xung kích biên độ dòng ngắn mạch bap ha; kA. H, H’; a; l : lấy cùng thứ nguyên ví dụ bằng cm hoặc m.Chú ý: Khi lực điệ động quá lớn có thể ghép song song hai sứ (đối với sứ đỡ) hoặc hai chuỗi sứ (đối với sứ treo). 4. Đối với sứ xuyên có thêm điều kiện: Icb.max < Iđm.sứ

b. Áp dụng cụ thể:- Chọn sứ treo cho cấp 220 kV Do trạm đặt ngoài trời, nên ta dùng sứ treo. Giả sử trạm biến áp được đặt trong vùng có độ nhiễm bẩn trung bình . Ta có: Lqđ = 2 cm/kV Lyc = Lqđ.Uđm.max = 2.220 = 440 cm Sứ chọn có số bát là : n = Lyc/Lcđ = 440/29 = 15,2 ( Lcđ: chiều dài cách điện giữa các bát sứ qui định Lcđ = 29 cm) Chọn n = 16 bát sứ. Chọn loại IEC 305 DIN 48013 có các thông số kỹ thuật sau:



- Điện áp định mức: Uđm = 220 kV - Điện áp chịu xung sét định mức: 1050 kV - Điện áp chịu tần số nguồn định mức: 460 kV - Khoảng cách phóng điện ứng với mức độ ô nhiễm: 29 cm/kV/1 bát - Kiểu bát theo IEC: K8 (U80BL) Kiểm tra sứ theo điều kiện quá điện áp nội bộ: n.Upđư = 16.40 = 640 kV

Mà:Uqđanb = 1,1.3.Upha.qđanb = 1,1.3.220/ = 419 kV

Ta thấy: Uqđanb < n. Upđư

Sứ đã chọn thỏa điều kiện quá điện áp nội bộ.

- Chọn sứ treo cho cấp 110 kV: Do trạm đặt ngoài trời, nên ta dùng sứ treo. Giả sử trạm biến áp được đặt trong vùng có độ nhiễm bẩn trung bình . Ta có: Lqđ = 2 cm/kV Lyc = Lqđ.Uđm.max = 2.121 = 242 cm Sứ chọn có số bát là : n = Lyc/Lcđ = 242/29 = 8,4 ( Lcđ: chiều dài cách điện giữa các bát sứ qui định Lcđ = 29 cm) Chọn n = 9 bát sứ. Chọn loại IEC 305 DIN 48013 có các thông số kỹ thuật sau: - Điện áp định mức: Uđm = 121 kV - Điện áp chịu xung sét định mức: 550 kV - Điện áp chịu tần số nguồn định mức: 230 kV - Khoảng cách phóng điện ứng với mức độ ô nhiễm: 29 cm/kV/1 bát - Kiểu bát theo IEC: K8 (U80BL) Kiểm tra sứ theo điều kiện quá điện áp nội bộ: n.Upđư = 9.40 = 360 kV

Mà:Uqđanb = 1,1.3.Upha.qđanb = 1,1.3.110/ = 209,7 kV

Ta thấy: Uqđanb < n. Upđư

Sứ đã chọn thỏa điều kiện quá điện áp nội bộ.

- Chọn sứ đỡ cho thanh góp 22 kV: Vì ở cấp 22 kV ta chọn tủ hợp bộ đã tích hợp sẵn nên ta không chọn sứ ở cấp này.



CHƯƠNG 6: CHỌN THANH GÓP CHO CÁC CẤP ĐIỆN ÁP

I – CÁC ĐIỀU KIỆN CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP.

1. Theo dòng điện cho phép: Icp.K1.K2.K3 Icb.max

Trong đó: Icp: dòng cho phép khi nhiệt độ cho phép là 70oC và nhiệt độ môi trường xung quanh là 25oC. K1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh K2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dây song song K3: hệ số phụ thuộc vào cách đặt thanh dẫn : Nằm ngang hay thẳng đứng. + Thanh góp đặt đứng : K3 = 1 + Thanh góp đặt ngang: K3 = 0,95Bảng hệ số hiệu chỉnh (K1) theo nhiệt độ môi trường xung quanh

Nhiệt độ môi trường xung quanh (oC)

10 15 20 25 30 35 40 45

K1 1,15 1,10 1,05 1 0,94 0,88 0,82 0,75

2. Kiểm tra thanh dẫn theo điều kiện ổn định nhiệt. Nhiệt độ thanh dẫn sau thơi gian ngắn mạch (N) không được vượt quá nhiệt độ cho phép khi phát nóng ngắn hạn (cpN) cho ở bảng sau.Bảng tra hệ số nhiệt độ theo nhiệt độ cho phép các chất vật liệu

Vật liệu thanh dẫn tcpN oC Hệ số nhiệt độ

Đồng 300 6Nhôm 200 11Thép 400 15

Khi chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện bình thường. Ta kiểm tra điều kiện:

Schọn Smin

Trong đó: C: hệ số phụ thuộc loại vật liệu thanh dẫn CCU: 171 (A2s/mm2) CAl: 88 (A2s/mm2)



=

Với : Iôđ – tính bằng Ampe3. Kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện

Điều kiện: tt cp

Trong đó: cp - ứng suất cho phép của vật liệu thanh dẫn

cp Cu = 1400 KG/cm2 ; cp Al = 700 KG/cm2

cp - ứng suất tính toán khi ngắn mạch, xác định như sau: - Lực điện động Ftt tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch đối với thanh giữa:

KG

Trong đó: – dòng ngắn mạch xung kích bap ha (A)

l – khoảng cách giữa hai sứ đỡ thanh dẫn (cm) a – khoảng cách giữa các pha (cm) - Moment uốn M tác động lên thanh dẫn.

; KG.cm

- Ứng suất tính toán tt xác định theo biểu thức:

; KG/cm2

Trong đó: W – moment chống uốn của thanh dẫn theo chiều thẳng góc với phương lực tác dụng (cm3), xác định theo bảng sau:

W Cách đặt

Thanh dẫn đơn hoặc ghép nằm ngang

0,17 bh2.n

Thanh dẫn đơn đặt đứng 0,17hb2

Thanh dẫn ghép hai thanh đặt đứng

1,44hb2



Thanh dẫn ghép ba thanh đặt đứng

3,3hb2

Thanh dẫn tròn 0,1D3

Thanh dẫn kiểu ống tròn 0,1(D3 – d3)

Ghi chú: n – số lượng thanh dẫn ghép trên một pha b b – chiều dày thanh dẫn (cm) h h – chiều rộng (cao) h D – đường kính ngoài tiết diện tròn (cm) b d – đường kính trong ống tròn (cm)

II – ÁP DỤNG CỤ THỂ1. Chọn thanh góp cấp 220 kV Đây là thiết bị ngoài trời, cấp điện áp cao nên ta chọn thanh góp mềm. Ta có: Icp.K1.K2.K3 Icb.max

Ta xem nhiệt độ xung quanh là 30 oC Tra bảng phụ lục 8.1 sách “TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn trang 305 ta được K1 = 0,88 Giả sử K1 = 1 (thanh góp đươc đặt đứng)

Ta có:

Suy ra: 0,88.Icp Icb.max Icp 451,8 A Ta chọn thanh góp mềm bằng dây nhôm lõi thép không bọc do Liên Xô chế tạo, nhiệt độ môi trường là 30 oC, nhiệt độ cho phép thanh dẫn là 80 oC, 1 dây dẫn có các thông số kỹ thuật sau: Mã hiệu dây dẫn : AC-240 Tiết diện: 120 mm2

Icp = 610 A

Kiểm tra điều kiện phát nóng:Theo bảng phụ lục 8.1 sách “ TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn, trang 305.Chọn: qđ = 15 oC ; cp = 80 oC ; xq = 30 oC



= 535 (A) 397,58 (A)

Thỏa điều kiện phát nóng.

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn Smin

Vì thanh dẫn bằng nhôm nên ta có: C = 88 thời gian xảy ra sự cố nắn mạch : t = 1 (s)

(KA2.s)

Schọn Smin = 277,4 (mm2)

Vậy S = 120 mm2 < Smin=277,4 mm2 không thỏa,chọn lại dây dẫnTra bảng 8.12 trang 312 sách “ TK NMĐ & TBA” của thẩy Huỳnh Nhơn ta được: Loại AC-300 S = 300 mm2 > Smin = 277,4 mm2 và có Icp = 690 (A), d = 24 mm Thỏa điều kiện ổn định nhiệt

2. Chọn thanh góp cấp 110 kV Đây là thiết bị ngoài trời, cấp điện áp cao nên ta chọn thanh góp mềm. Ta có: Icp.K1.K2.K3 Icb.max

Ta xem nhiệt độ xung quanh là 30 oC Tra bảng phụ lục 8.1 sách “TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn trang 305 ta được K1 = 0,88 Giả sử K1 = 1 (thanh góp đươc đặt đứng)

Ta có:

Suy ra: 0,88.Icp Icb.max Icp 238,64 A Ta chọn thanh góp mềm bằng dây nhôm lõi thép không bọc do Liên Xô chế tạo, nhiệt độ môi trường là 30 oC, nhiệt độ cho phép thanh dẫn là 80 oC, 1 dây dẫn có các thông số kỹ thuật sau: Mã hiệu dây dẫn : AC-240 Tiết diện: 120 mm2

Icp = 610 A



Kiểm tra điều kiện phát nóng:Theo bảng phụ lục 8.1 sách “ TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn, trang 305.Chọn: qđ = 15 oC ; cp = 80 oC ; xq = 30 oC

= 535 (A) 210 (A)

Thỏa điều kiện phát nóng.

Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch: Schọn Smin

Vì thanh dẫn bằng nhôm nên ta có: C = 88 thời gian xảy ra sự cố nắn mạch : t = 1 (s)

(KA2.s)

Schọn Smin = 56,5 (mm2)

Vậy S = 120 mm2 > Smin= 56,5 mm2 Thỏa điều kiện ổn định nhiệt

CHƯƠNG 7: CHỌN DÂY DẪN TỪ NGUỒN ĐẾN TRẠM BIẾN ÁP & CÁP CHO CÁC PHỤ TẢI

I – CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỌN DÂY DẪN

1. Theo mật độ kinh tế của dòng điện

;

Trong đó: Ibt.max – dòng điện bình thường cực đại jkt – mật độ kinh tế của dòng điện,phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax trong một năm, có thể xác định theo bảng sau:

Loại dây dẫn Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax (giờ)

< 3000 3000-5000 > 5000



Dây đồng trần 2,5 2,1 1,8

Dây nhôm trần 1,3 1,1 1

Cáp đồng cách điện bằng giấy bọc cao su 3 2,5 2

Cáp nhôm cách điện bằng giấy bọc cao su 1,6 1,4 1,2

Cáp đồng cách điện bằng cao su 3,5 3,1 2,7

2. Kiểm tra theo dòng điện cho phép lâu dài Icp.K2K3 Icbmax

Trong đó: Icp, K2, K3 tương tự như chọn thanh dẫn.3. Theo điều kiện vầng quang Uvq UHT

Trong đó: Uvq – Điện áp phát sinh vầng quang, nếu dây dẫn ba pha đặt trên ba đỉnh tam giác đều có thể xác định theo biểu thức:

(kV)

Với: Uvq – tính theo trị hiệu dụng của điện áp dây m – hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn m = 0,93 – 0,98 – với dây dẫn chỉ có một sợi = 0,83 – 0,87 – vơí dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại r – bán kính ngoài của dây dẫn (cm) a – khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm) Khi các pha đặt nằm ngang, có thể xác định theo biểu thức trên nhưng giảm đi 4% đối với pha giữa và tăng 6% đối với pha ngoài. Để tránh hiện tượng vầng quang, chọn thanh dẫn mềm phía cao áp sao cho Uvq > Uđm.- Nếu dẫn đi xa trong mạng điện phân phối đến 22 kV, cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Umax Ucp

- kiểm tra ổn định nhiệt theo biểu thức:

Schọn Smin

II – CHỌN CÁP ĐIỆN LỰC

1. Theo mật độ kinh tế:



2.Theo dòng điện cho phép lâu dài

IcpK1K2K3

Trong đó: Kqt – hệ số quá tải, được xác định như sau: đối với cáp cách điện bằng giấy tẩm U 10 kV Kqt = 1,3 K1,K2 : xác định giống như khi chọn dây dẫn K3 : hệ số phụ thuộc vào độ nghiên của cáp.

3. Theo điện áp cho phép.

Uđm cáp UHT

4. Theo phát nóng ngắn hạn.

Sch Smin

III – ÁP DỤNG CỤ THỂ

1. Cấp 220 kV a. Chọn dây trên không từ hệ thống đến trạm Dòng điện làm việc cực đại bình thường được tính:

Khi xảy ra sự cố một trong hai đường dây thì dây còn lại phải chịu dòng cưỡng bức sau:Vì đây là đường dây dài và U 110 kV nên ta chọn mật độ dòng kinh tế . Icb.max = 2.Ilvbtmax = 795,16 (A)Dựa vào đồ thị phụ tải toàn trạm ta tính được.

Suy ra: Tmax.năm > 5000 h



Tra bảng, ta có Jkt = 1 A/mm2 : dây nhôm lõi thép

(mm2)

Chọn dây dẫn có tiết diện: Schọn > Skt = 397,58 mm2

và : 0,88Icp.max Icb.max Icp.max = 903,6 (A)Tra sách “ TK NMĐ & TBA” của thầy Huỳnh Nhơn trang 312 ta chọn dây dẫn có các thông số sau:Dây dẫn nhôm lõi thép ACKC – 600/72 - Tiết diện chuẩn: 600 mm2

- Tiết diện nhôm: 580 mm2

- Tiết diện lõi thép: 72,2 mm2

- Đường kính dây dẫn: 33,2 mm - Dòng điện cho phép: Icp =1050 (A)

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng:

Icb.max

Chọn: qđ = 25 oC : Nhiệt độ định mức của môi trường cp = 80 oC : Nhiệt độ lớn nhất cho phép xq = 30 oC : Nhiệt độ của môi trường tính toán

(A) > Icp.max

Thỏa điều kiện phát nóngKiểm tra điều kiện vầng quang : Uvq UHT

(kV)

m: hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn.Chọn m = 0,85 ; r = 1,66 cm ; a = 400 cm

(kV) > UHT

Vì dây dẫn đặt trên cùng một mặt phẳng nên Uvq của pha giữa giảm 4%, pha bên tăng



6%. Uvq.giữa = 0,96.Uvq =0,96.282,3 = 271 (kV) Uvq.bên = 1,06.Uvq =1,06.282,3 = 299,2 (kV) Dây dẫn đã chọn thỏa mãn


Documents

do an 2 da chinh sua 2003