MỤC LỤC
Lời nói đầu 7
Phần I
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 8
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu hệ thống điện 9
1.2 Trạm biến áp 9
1.2.1 Theo điện áp 9
1.2.2 Theo địa dư 9
1.3 Cấu trúc của trạm biến áp 9
1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp 9
1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm 10
1.4 Yêu cầu khi thiết kế 10
Chương 2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 11
2.1 Khái niệm 11
2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải 11
2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 12
2.4 Xác định 13
Chươ
171 trang |
Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 8713 | Lượt tải: 1
Tóm tắt tài liệu Thiết kế trạm biến áp 110/22kv và đường dây phân phối, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ng 3 CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM 15
3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc 15
3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc 15
3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án 15
3.3.1 Phương án 1 15
3.3.2 Phương án 2 16
3.3.3 phương án 3 16
3.4 Lựa chọn phương án 17
Chương 4 CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ
NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 18
4.1 Chọn máy biến áp 18
4.1.1 Khái niệm chung 18
4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm 19
4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án 22
4.2.1 Khái niệm 22
4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản 23
4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án 25
Chương 5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 27
5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch 27
5.1.1 Khái niệm 27
5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 27
5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch 27
5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm 29
5.2 Chọn máy cắt cho các phương án 34
5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt 34
5.2.2 Chọn máy cắt cho các phương án 35
Chương 6 TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MÁY BIẾN ÁP
TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT
QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN KINH TẾ 41
6.1 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 41
6.1.1 Khái niệm 41
6.1.2 Tổn thất điện năng trong máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 41
6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án 42
6.2 Tính toán kinh tế- kỹ thuật 43
6.2.1 Khái niệm 43
6.2.2 Tính toán kinh tế-kỹ thuật, so sánh các phương án 43
6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án 45
6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 46
Chương 7 CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN
VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 48
7.1 Khái niệm chung 48
7.2 Lựa chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện 48
7.2.1 Chọn máy cắt 48
7.2.2 Chọn dao cách ly 49
7.2.3 Chọn thanh dẫn-thanh góp 50
7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn-thanh góp 51
7.2.3.2 Chọn thanh dẫn-thanh góp cho trạm 53
7.2.4 Chọn sứ cách điện 57
7.2.5 Chọn cáp điện lực 58
7.2.6 Chọn máy biến dòng điện 61
7.2.7 Chọn máy biến điện áp 65
7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm 69
Chương 8 TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 71
8.1 Sơ đồ cấu trúc 71
8.2 Máy biến áp chính của trạm 71
8.3 Sơ đồ nối điện 71
8.4 Dòng điện ngắn mạch 72
8.5 Máy cắt 72
8.6 Tổn hao, chi phí tính toán 73
8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện 73
8.7.1 Dao cách ly 110 kV 73
8.7.2 Thanh góp – thanh dẫn 73
8.7.3 Sứ cách điện 74
8.7.4 Cáp điện lực 74
8.7.5 Máy biến dòng điện 75
8.7.6 Máy biến điện áp 76
8.8 Máy biến áp tự dùng 76
Chương 9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT 77
9.1 Khái niệm chung 77
9.2 Một số yêu cầu kinh tế - kỹ thuật 77
9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ 77
9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét 77
9.3.2 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét 78
9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét 79
Chương 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 87
10.1 Các vấn đề cơ bản khi thiết kế hệ thống nối đất 87
10.1.1 Nối đất tự nhiên 87
10.1.2 Hệ thống nối đất nhân tạo (Rnt) 88
10.2 Tính toán và thiết kế hệ thống nối đất 90
10.2.1 Tính toán nối đất tự nhiên 90
10.2.2 Tính toán nối đất nhân tạo 91
10.2.3 Kết luận 93
10.3 Tính tổng trở xung của hệ thống nối đất có bổ sung 93
10.4 Kiểm tra hệ thống nối đất theo điều kiện chống sét 96
10.5 Thiết kế hệ thống thanh cân bằng điện thế 97
Phần II
THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 98
Chương 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 101
11.1 Khái niệm 101
11.2 Tính toán thiết kế 101
11.2.1 Tính toán sụt áp và chọn dây cho 101
đường dây phân phối 101
11.2.1.1 Tính sụt áp cho một đoạn của phát tuyến 101
11.2.1.2 Trình tự chọn dây cho phát tuyến 103
11.2.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường
dây phân phối 106
11.2.3 Tính toán tổn thất điện năng 108
11.3 Tính toán chi phí hàng năm 108
11.4 Tính toán thiết kế 110
11.4.1 Chọn dây cho phát tuyến và tính tổn thất điện áp 110
11.4.2 Tính toán tổn thất công suất trên đường dây 111
11.4.3 Tính tổn thất điện năng 111
11.4.4 Tính tổng chi phí hàng năm của phát tuyến 112
Chương 12 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG VÀ BÙ ỨNG ĐỘNG 113
12.1 Khái niệm 113
12.2 Tính toán bù công suất kháng 113
12.3 Tính toán mẫu cho phương án 4 vị trí bù 114
12.4 Phương án 5 vị trí tụ bù 119
12.5 Phương án 6 vị trí tụ bù 120
12.6 Phương án 7 vị trí tụ bù 121
12.7 So sánh lựa chọn phương án bù 122
12.8 Tính toán tổn thất lúc phụ tải cực đại
có bù công suất kháng 124
12.9 Tính toán bù ứng động 127
12.10 Tính toán lúc phụ tải cực tiểu và có bù ứng động 130
Chương 13 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT CHO TRẠM 136
13.1 Kết quả bù công suất kháng 136
13.2 Kết quả tổng tiết kiệm theo bù tổng Ct 137
13.3 Sơ đồ tuyến đường dây lúc phụ tải max
và lúc phụ tải min = 40% phụ tải max 140
13.4 Phân bố công suất và phân bố trạm cho tuyến
đường dây sau khi có bù công suất kháng 140
13.5 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực đại 142
13.6 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực tiểu 149
Chương 14 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ 157
14.1 Tính toán ngắn mạch 157
14.1.1 Các công thức tính tổng trở trong
đường dây phân phối hình tia 157
14.1.2 Các dạng ngắn mạch 158
14.1.3 Tính dòng ngắn mạch 159
14.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 0 161
14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 10 163
14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây
nhánh đến trạm biến áp 164
14.2 Phối hợp bảo vệ 166
14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO) 166
14.2.2 Tính toán bảo vệ 167
Chương 15 KẾT LUẬN 170
Tài liệu tham khảo 171
Lời nói đầu
Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc… Ở nước ta cùng với quá trình công nghiệp hoá- hiện đại hoá nền kinh tế, điện năng càng giữ vai trò chủ đạo đóng góp giá trị không nhỏ cho ngân sách nhà nước.
Trong những năm qua ngành điện Việt Nam đã đạt những thành tựu to lớn, cơ bản đáp ứng được nhu cầu điện năng của nền kinh tế quốc dân với tốc độ tăng trưởng bình quân 15%/năm.Dự báo đến năm 2010 sản lượng điện sẽ đạt tới 80 tỉ KWh và bình quân đầu người là 900KWh/người/năm. Qua đó chúng ta thấy rằng việc việc sản xuất điện năng là vấn đề quan trọng, cần được quan tâm và chú trọng nhiều hơn.
Dù đã rất cố gắng, nhưng bài luận văn này sẽ không tránh khỏi những thiêu sót. Vì vậy mong thầy cô và các bạn tận tình góp ý để bài luận văn của em được hoàn thiện hơn
PHẦN I
THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1 Giới thiệu hệ thống điện
- Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng, bao gồm các nhà máy điện, mạng điện và các hộ tiêu thụ điện
- Điện năng được sản xuất ở nhà máy được truyền tải và phân phối đến nhà tiêu thụ bằng dây dẫn. Trong quá trình truyền tải điện có phát sinh tổn thất trên đường dây nên trước khi truyền đi xa phải đưa lên điện cao áp để truyền tải và hạ xuống thấp ở điện áp tương ứng để đưa đến phụ tải. Do đó trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện
1.2 Trạm biến áp
Trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác tuỳ thep yêu cầu, trạm biến áp còn là nơi phân phối điện năng đến các phụ tải
Người ta phân loại trạm theo:
1.2.1 Theo điện áp
- Trạm biến áp tăng: đặt ở các nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng từ cấp điện áp máy phát lên cấp điện áp truyền tải
- Trạm biến áp hạ áp: đặt gần ở các phụ tải làm nhiệm vụ biến đổi từ cấp điện áp truyền tải đến cấp điện áp phân phối theo yêu cầu của phụ tải
- Trạm biến áp trung gian: làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai lưới điện khác nhau
1.2.2 Theo địa dư
Trạm biến áp khu vực: được cấp điện từ mạng chính cung cấp cho các khu vực lớn: thành phố, khu công nghiệp…
Trạm biến áp địa phương: được cấp điện từ mạng phân phối cấp điện cho các địa phương, nhà máy xí nghiệp nhỏ…
1.3 Cấu trúc của trạm biến áp
1.3.1 Các thành phần chính của trạm biến áp
- Máy biến áp(MBA) trung tâm
- Hệ thống thanh cái, dao cách ly
- Hệ thống bảo vệ rơle
- Hệ thống chống sét nối đất
- Hệ thống điện tự dùng
- Khu vực phòng điều hành
- Khu vực phòng phân phối
1.3.2 Những vấn đề chính khi chọn vị trí đặt trạm
- Gần các phụ tải
- Thuận tiện trong giao thông
- Đặt ở những nơi khô ráo
- Tránh các vùng đất dễ bị sạt lỡ
- Tránh xa các khu vực dễ gây cháy nổ
1.4 Yêu cầu khi thiết kế
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Độ tin cậy cao( tuỳ theo tính chất loại phụ tải)
- Vốn đầu tư thấp
- An toàn cho người và thiết bị
- Thuận tiện sữa chữa vận hành
Chương 2
ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
2.1 Khái niệm:
- Mức tiêu thụ điện năng luôn thay đổi theo thời gian.Quy luật biến thiên của phụ tải theo thời gian được biểu diễn trên hình vẽ gọi là đồ thị phụ tải.Trục tung của đồ thị phụ tảicó thể là: công suất tác dụng,công suất phản kháng, công suất biểu kiến. Còn trục hoành biểu diễn theo thời gian.
- Đồ thị phụ tải cần thiết cho thiết kế và vận hành hệ thống điện khi biết đồ thị phụ tải toàn hệ thống có thể phân bố tối ưu công suất cho các nhà máy điện trong hệ thống, xác định mức tiêu hao nhiên liệu…Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy hay trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp, tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp, chọn sơ đồ nối dây…
2.2 Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải:
* Công suất trung bình:
A: điện năng sản suất ra trong thời gian
* Hệ số điền kín đồ thị phụ tải:
Pmax: công suất cực đại trong thời gian t
* Hệ số sử dụng công suất đặc:
Pdat :công suất đặt bằng tổng công suất cực đại của thiết bị
* Thời gian sử dụng công suất cực đại:
* Thời gian tổn thất công suất cực đại:
* Thời gian sử dụng công suất đặt:
2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải
Bảng tổng hợp phân bố công suất giờ của phụ tải:
giờ
%Pmax
P(Mw)
Q(Mvar)
S(MVA)
Std (MVA)
S∑(MVA)
0-3
30
6
4.5
7.8
0.3
8.1
3-4
40
8
6
10.3
0.3
10.6
4-5
50
10
7.5
12.8
0.3
13.1
5-6
60
12
9
15.3
0.3
15.6
6-8
70
14
10.5
17.8
0.3
18.1
8-11
80
16
12
20.3
0.3
20.6
11-14
50
10
7.5
12.8
0.3
13.1
14-16
70
14
10.5
17.8
0.3
18.1
16-17
50
10
7.5
12.8
0.3
13.1
17-20
70
20
15
25.3
0.3
25.6
20-21
80
16
12
20.3
0.3
20.6
21-23
50
10
7.5
12.8
0.3
13.1
23-24
40
8
6
10.3
0.3
10.6
* Đồ thị phụ tải công suất P(MW)
Thông số của phụ tải:
Pmax =20MW
cos= 0.8
Công suất tự dùng STD = 0,3MVA
Từ bảng tổng hợp trên xây dựng được đồ thị phụ tải của toàn trạm:
2.4 Xác định ,
Từ đồ thị phụ tải suy ra các thời gian đặc trưng:
- Thời gian sử dụng công suất cực đại
- Thời gian tổn thất công suất cực đại
* Tính theo công thức:
(giờ/ngày)
Suy ra (giờ/năm)
* Tính theo công thức:
(giờ/ngày)
Suy ra (giờ/năm)
* Xác định thời gian sử dụng công suất cực đại:
=5480.7(giờ/năm)
* Xác định thời gian tổn thất công suất cực đại:
= 3809.6(giờ/năm)
Chương 3
CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ TRẠM
3.1 Giới thiệu về sơ đồ cấu trúc
- Sơ đồ cấu trúc của nhà máy điện và trạm biến áp là sơ đồ diễn tả sự liên quan giữa nguồn,tải và hệ thống điện
- Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc:
+ Có tính khả thi
+ Linh hoạt
+ Hiện đại
+ Đảm bảo kỹ thuật
+ Phát triển về sau
+ Kinh tế
+ Khi thiết kế trạm biến áp người ta đưa ra rất nhiều phương án khả thi trên cơ sở phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án, so sánh điều kiện kỹ thuật- kinh tế rồi chọn phương án tối ưu nhất
3.2 Các phương án chọn sơ đồ cấu trúc
Phương án 1: chỉ láp đặt một máy biến áp
Phương án 2: hai máy biến áp vận hành song song
Phương án 3:chọn 3 máy biến áp vận hành song song
3.3 Phân tích ưu khuyết điểm của từng phương án:
3.3.1 Phương án 1:
Ưu điểm:
- Việc thiết kế và lắp đặt rất đơn giản
- Chi phí xây dựng ít, diện tích mặt bàng nhỏ
- Thích hợp cung cấp điện cho các vùng phụ tải không quan trọng(phụ tải loạ 3) và có nguồn dự trữ từ trạm khác đến cho phụ tải khi gặp sự cố
Khuyết điểm:
- Độ tin cậy cung cấp điện không cao
- Khi bảo trì trạm và máy biến áp bị sự cố thì khu vực phụ tải hoàn toàn bị mất điện
3.3.2 Phương án 2:
Ưu điểm:
- Sơ đồ vận hành rõ ràng, linh hoạt
- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng
Khuyết điểm:
- Máy biến áp thường làm việc non tải
- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao
3.3.3 Phương án 3:
Ưu điểm:
- Vận hành rõ ràng, linh hoạt
- Giải quyết được vấn đề máy biến áp khi gặp sự cố
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục trong mọi trường hợp
- Thích hợp cho việc cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng
Khuyết điểm:
- Máy biến áp thường làm việc non tải
- Chi phí xây dựng ban đầu tương đối cao
- Chiếm nhiều diện tích mặt bằng
3.4 Lựa chọn phương án
Sau khi phân tích ưu điểm của từng phương án nhận thấy rằng phương án 1 đảm bảo về mặt kinh tế nhưng không đảm bảo về độ liên tục cung cấp điện. Phương án 2 và 3 tuy chi phí xây dựng tương đối cao nhưng có nhiều ưu điểm hơn phương án 1, do đó ta chọn phương án 2 và 3 để khảo sát và so sánh để tìm ra phương án tối ưu nhất để thi công và thiết kế
Ta gọi: phương án 2 = phương án I
Phương án 3 = phương án II
Chương 4
CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
4.1 Chọn máy biến áp
4.1.1 Khái niệm chung:
- Máy biến áp là thiết bị truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. Điện năng được sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến nơi tiêu thụ ở xa qua đường dây cao thế 110, 220,500Kv…
Ở cuối đường dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối(22,15,0.4Kv)
- Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý những đặc điểm sau:
- Máy biến áp là thiết bị không tự phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng từ cấp này sang cấp khác
- Công suất của máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn của mỗi nước
tuổi thọ và khả năng quá tải của máy biến áp tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và phương pháp làm lạnh
- Khi chọn máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển phụ tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay đặt thêm máy khi phụ tải tăng
- MBA hiện nay có nhiều loại:
+ MBA một pha,ba pha
+ MBA hai cuộn dây, ba cuộn dây
+ MBA có cuộn dây phân chia
+ MBA tự ngẫu một pha, ba pha
+ MBA tăng, máy biến áp hạ
+ MBA có và không có điều chỉnh dưới tải
- Hệ thống làm mát máy biến áp
+ Có nhiều phương pháp làm lạnh, mỗi phương pháp yêu cầu diều kiện vận hành nhất định
+ Làm lạnh máy biến áp theo quy luật tự nhiên
+ Làm mát biến áp bằng dầu có thêm quạt để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt và tản nhiệt
+ Làm mát bằng phương pháp tuần hoàn dầu cưỡng bức và có tăng thêm quạt
+ Làm mát dầu bằng nước
+ Làm lạnh kiểu khô
- Các yêu cầu khi chọn máy bến áp
+ Đảm bảo tính liên tục khi cấp điện
+ An toàn, vốn đầu thấp
+ Dung lượng và lượng máy trong trạm nên đồng nhất tính đến khả năng quá tải của máy biến áp
4.1.2 Tính toán chọn máy biến áp cho trạm
Phương án I:
Đồ thị phụ tải của trạm:
Chọn công suất máy biến áp:
- Trong phương án này công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện một máy nghỉ máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải hơn công suất cực đại của phụ tải tức là:
- Máy biến áp đặt ngoài trời nên
Nên :
Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 20MVA
+ Kiểm tra điều kiện quá tải:
Từ đồ thị phụ tải với SdmB=20MVA thì tổng thời gian quá tải là 7h lớn hơn 6h
+ Kiểm tra điều kiện K1<0.93
+ Kiểm tra điều kiện K2<1.3
Các bước tính toán với SdnB=20MVA và kết quả thu được ghi trong bảng sau:
Si(MVA)
8.1
10.6
13.8
15.6
18.1
20.6
25.6
Ki=Si/SdmB
0.405
0.53
0.655
0.78
0.905
1.03
1.28
Ki2
0.164
0.28
0.43
0.6
0.82
1.06
1.64
Ti
3
2
7
1
4
4
3
K2i.Ti
0.492
0.56
3.01
0.6
3.28
4.24
4.92
Xác định K2 bằng cách đẳng trị vùng có Ki > 1
Nên K2 = 0,9.Kmax = 1.15< 1.3
Kết luận: ta thấy mặt dù thời gian quá tải lớn hơn 6h nhưng K1,K2 thoã điều kiện nên máy biến áp này chấp nhận được
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 2 máy
Công suất định mức: SdnB = 20MVA
Tổn hao không tải: 20Kw
Tổn hao ngắn mạch: 56Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng(có dầu): 54 tấn
Đơn giá: 320000USD
Phương án 2:
Đồ thị phụ tải của trạm:
3 máy biến áp vận hành song song:
- Trong phương án này công suất máy biến áp dược chọn theo công thức
- Kiểm tra điều kiện khi một máy nghỉ 2 máy còn lại với khả năng quá tải sự cố có thể tải được công suất cực đại của phụ tải.
Do đó ta chọn máy biến áp có công suất định mức là 10MVA
- Với máy biến áp có SdmB = 10MVA khi sự cố một máy thì 2 máy còn lại có nhiệm vụ duy trì cung cấp cho phụ tải. Tổng công suất máy biến áp lúc này là 20MVA
Từ đồ thị phụ tải với SdmB = 20MVA luôn lớn hơn công suất max của phụ tải, điều này cho ta thấy rằng 2 máy biến áp còn lại luôn đảm bảo vận hành lâu dài và liên tục trong khi một máy bị sự cố
thật vậy ta luôn có:
- Vì thế cho nên ta không cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp
Vậy máy biến áp có SdmB = 10MVA thoã mãn các điều kiện sự cố
*Các thông số của máy biến áp:
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 3 máy
Công suất định mức: SdmB = 10MVA
Tổn hao không tải: 13Kw
Tổn hao ngán mạch: 42Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng (có dầu): 39 tấn
Đơn giá: 240000USD
4.2 Sơ đồ nối điện cho các phương án
4.2.1 Khái niệm
- 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 cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện thoã mãn các yêu cầu sau:
+ Tính đảm bảo liên tục cung cấp điện
+ Tính linh hoạt
+ Tính phát triển
+ Tính kinh tế
4.2.2 Một số sơ đồ nối điện cơ bản
Sơ đồ hệ thống một thanh góp:
- Đặc điểm của sơ đồ này là: tất cả các phần tử được nối vào thanh góp chung, mỗi phần tử có một máy cắt liên lạc, hai bên máy cắt nói chung có dao cách ly
- Ưu điểm: đơn giản, rõ ràng, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó.Khi sữa chữa mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến mạch khác
- Khuyết điểm: khi có sự cố trên thanh góp tất cả các phần tử nối vào thanh góp bị mất điện
Do những ưu khuyết điểm trên, sơ đồ hệ thống một thanh góp chỉ được sử dụng kh yêu cầu về cung cấp cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ loại 3
Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện thì sơ đồ này có thể thực hiện bằng cách phân đoạn thanh góp dùng máy cắt và dao cách ly
- Đặc điểm: thanh góp được chia thành nhiều phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly
- Khi sữa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện được chuyển cho phân đoạn kia
- Khi bị sự cố trên 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
- Với những ưu điểm trên thì sơ đồ này được sử dụng rất rộng rãi trong các trạm biến áp cũng như nhà máy điện
Sơ đồ hệ thống 2 thanh góp
- Đặc điểm của sơ đồ này là có hai hệ thống thanh góp đồng thời. Hai hệ thống thanh góp có giá trị như nhau
- Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thống thanh góp dự phòng, các phần tử nối vào thanh góp làm việc qua máy cắt và dao cách ly thuộc thanh góp đó đóng, còn dao cách ly kia mở.Với chế độ làm việc này, sơ đồ trở thành sơ đồ tương đương một hệ thống thanh góp không phân đoạn, do đó có các ưu khuyết điểm nêu trên
- Ưu điểm của sơ đồ này là khi một thanh góp bị sự cố, hay sữa chữa thì toàn bộ được chuyển sang thanh góp thứ 2, chỉ mất điện trong thời gian ngắn
- Ưu điểm nổi bật của sơ đồ này là kh sữa chữa một máy cắt của phần tử nào đó, dùng máy cắt lên lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ hai
- Đồng thời làm việc cả hai thanh góp, các mạch tải được phân bố đều trên hai thanh góp
- Khuyết điểm của sơ đồ này là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt khi đóng nhầm dao cách ly có thể gây hậu quả nghiêm trọng và chỉ dược ứng dụng khi điện áp cao từ 110KV trở lên, số đường dây nhiều. Sơ đồ là nơi tập trung của nhiều nguồn lớn
4.2.3 Chọn sơ đồ nối điện cho các phương án
Dựa vào các sơ đồ nối điện cơ bản kết hợp với yêu cầu của sơ đồ nối điện, ta chọn được sơ đồ nối điện cho các phương án sau:
Phương án I:
Phương án II:
Chương 5
TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN MÁY CẮT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
5.1 Tính toán dòng điện ngắn mạch
5.1.1 Khái niệm
- Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau hay các pha chạm với đất, nói cách khác ngắn mạch là hiện tượng các mạch bị nối tắt
- Ngắn mạch là hiện tượng nghiêm trọng thường xảy ra trong hệ thống điện
- Mục đích tính toán dòng ngắn mạch để phục vụ cho việc chọn các khí cụ điện và các phần dẫn điện. Vì vậy phải dự đoán các tình trạng ngắn mạch. Có nhiều phương pháp tính dòng ngắn mạch nhưng vơí yêu cầu trên chỉ dùng phương pháp cơ bản
- Trong thực tế thường gặp các dạng ngắn mạch
+ Ngắn mạch 3 pha
+ Ngắn mạch 2 pha
+ Ngán mạch 1 pha ( thường xảy ra trong hệ thống điện)
+ Ngắn mạch 2 pha chạm đất
5.1.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch
Nguyên nhân:
- Do các thiết bị vận hành lâu ngày có cách điện không tốt, chập điện giữa 2 vật dẫn điện khác
- Do sét đánh vào đường dây, thiết bị phân phối ngoài trời
Hậu quả:
- Sự xuất hiện hồ quang làm hỏng cách điện, kết dính vật dẫn gây cháy nổ và nguy hiểm đến tính mạng con người và thiết bị
- Quá nhiệt gây hư hỏng và đốt nóng thiết bị
- Làm biến dạng thanh góp, đứt dây dẫn, phá nổ thiết bị
- Làm mất ổn định hệ thống điện nếu sự cố lớn có thể làm tan rã hệ thống điện
5.1.3 Phương pháp tính ngắn mạch
- Việc tính toán trị số dòng điện một cách chính xác là rất khó khăn. Vì vậy để tính dòng điện ngắn mạch trong thực tế thường chấp nhận một số giả thiết
- Ta tính dòng ngắn mạch 3 pha, vì thường dòng ngắn mạch 3 pha lớn hơn dòng ngắn mạch 2 pha và một pha
- Khi tính toán ngắn mạch trong hệ thống có U > 1000V có thể bỏ qua thành phần điện trở R, chỉ xét kháng điện X. Vì X thường rất lớn so với R
- Khi mạng điện có U < 1000V mới xét dến R
- Thời gian tồn tại ngắn mạch bằng thời gian bảo vệ rơle (tbv) và thời gian máy cắt làm việc (tmc)
tN = tbv + tmc
- Có thể xem dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian tồn tại ngắn mạch đó
I” = It = Iod
Trong đó: I”: dòng điện quá độ
It: dòng ngắn mạch tại thời điểm t
Iod: dòng ngắn mạch ổn định
- Tính ngắn mạch trong hệ tương đối vớ công suất cơ bản (Scb) và điện áp cơ bản (Ucb) và suy ra dòng điện cơ bản (khi chỉ có 1 hoặc 2 cấp điện áp mới tính trong hệ có tên):
- Xác định điện kháng của các phần tử trong sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:
Hệ thống:
Kháng điện:
Đường dây:
Máy biến áp 2 cuộn dây:
5.1.4 Tính toán ngắn mạch cho trạm
- Khi tính toán ngắn mạch cho mạng điện có U > 1000V ta cần giả thiết:
- Bỏ qua điện trở R mà chỉ xét kháng điện X
- Tất cả các sức điện động đều cùng pha
- Sức điện động các nguồn ở xa điểm ngắn mạch xem như không đổi
- Không xét đến phụ tải
- Bỏ qua dòng từ hoá trong máy biến áp
- Dòng ngắn mạch không đổi trong thời gian ngắn mạch
Chọn:
Ucb1 = 115KV
Ucb2 = 23KV
Scb = 100MVA
- Điện kháng trên 1Km đường dây
- Điện kháng đường dây
- Điện kháng hệ thống
- Hệ số xung kích
Phương án I:
Sơ đồ hệ thống:
Sơ đồ biến đồ tương đương:
Ngắn mạch tại N1:
Điện kháng tổng tại vị trí ngắn mạch N1
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N1
Dòng ngắn mạch xung kích
Ngắn mạch tại N2:
Điện kháng tương đương của máy biến áp
Điện kháng tổng tại vị trí ngắn mạch N2
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N2
Dòng ngắn mạch xung kích
Phương án II:
Sơ đồ hệ thống:
Sơ đồ biến đổi tương đương
Ngắn mạch tại N1:
Điện kháng tổng tại vị trí ngắn mạch N1
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N1
Dòng ngắn mạch xung kích
Ngắn mạch tại N2:
Điện kháng tương đương của máy biến áp
Điện kháng tổng tại vị trí ngắn mạch N2
Dòng ngắn mạch 3 pha tại N2
Dòng ngắn mạch xung kích
Tổng hợp kết quả tính toán các phương án:
Vị trí
Điện áp
(KV)
Phương án I
Phương án II
IN(kA)
Ixk(kA)
IN(kA)
Ixk(kA)
N1
110
7.13
18.15
7.13
18.15
N2
22
8.08
20.36
6.043
16.37
5.2 Chọn máy cắt cho các phương án
5.2.1 Yêu cầu và điều kiện chọn máy cắt
- Máy cắt điện là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp, đường dây…Trong lúc làm việc bình thường cũng như sự cố
- Các điều kiện chọn máy cắt
Để vận hành và bảo dưỡng dễ dàng thường chọn một loại máy cắt ở một cấp điện áp
+ Chọn tương ứng với điện áp của lưới điện
+ Dòng điện định mức
+ Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Inh,tnh: dòng điện ổn dịnh nhiệt, thời gian ổn định nhiệt
: dòng ngắn mạch ổn định, thời gian tác dụng nhệt tương đương
Ttd: phụ thuộc vào thời gian ngắn mạch và tỉ số giữa dòng siêu quá độvà dòng ngắn mạch ổn định ()
Tức là:
Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên:
Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt
Tra đồ thị , ta dược
Vậy ta được
Đối với máy có dòng điện định mức trên 1000A thì không cần kiểm tra ổn định nhiệt
+ Ổn định động khi ngắn mạch
: dòng ngắn mạch xung kích cho phép
+ Dòng điện cắt
5.2.2 Chọn máy cắt cho các phương án
Phương án I
Cấp điện áp 110KV
Dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối với hệ thống
: công suất cực đại của trạm
: Tổng công suất của 2 đường dây nối với trạm khác
Dòng điện cưỡng bức trên đường dây nối đến trạm khác
Dòng điện cưỡng bức qua máy biến áp
Trên quan điểm thiết kế trong luận văn này, việc lựa chọn máy cắt ở cấp điện áp 110KV là cùng các thông số định mức và cùng loại. Nên việc tính toán được thực hiện dựa trên thông số thiết bị nào lớn nhất để lựa chọn chung
Vậy nên:
Dòng điện cưỡng bức
Dòng điện ngắn mạch
Dòng ngắn mạch xung kích
Từ kết quả trên ta chọn được máy cắt SF6 có các thông số sau:
Kiểu máy cắt
Яэ 110-23
Hãng sản xuất
AEG
Điện áp định mức
110KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
50KA
Đơn giá
21420USD
Số lượng
7
Kiểm tra máy cắt đã chọn theo các điều kiện:
Do nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu
Cấp điện áp 22KV:
- Phía 22KV ta dùng máy cắt hợp bộ cho lộ tổng máy biến áp, phân đoạn và các lộ xuất tuyến, đây là loại máy cắt được chế tạo theo nhiều modun ghép lại với nhau đặt trong nhà
- Chọn máy cắt cho lộ tổng và phân đoạn 22KV:( 2 máy cho lộ tổng và 1 máy cho phân đoạn)
- Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua máy cắt(được xác định khi 1 máy biến áp bị sự cố máy còn lại phải tải hết công suất của phụ tải)
Dòng điện ngắn mạch
Dòng ngắn mạch xung kích
Từ các kết quả trên ta chọn máy cắt SF6 đặt trong nhà có các thông số sau:
Kiểu máy cắt
8DA10
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
2500A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
110KA
Đơn giá
36000USD
Số lượng
3
Kiểm tra máy cắt đã chọn theo các điều kiện:
Do nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu
Chọn máy cắt cho phát tuyến 22KV(8 phát tuyến)
Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt phát tuyến được tính:
Dòng điện ngắn mạch
Dòng ngắn mạch xung kích
Từ các kết quả trên ta chọn máy cắt SF6 đặt trong nhà có các thông số sau:
Kiểu máy cắt
8DC11
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
25KA
Dòng ổn định động
63KA
Đơn giá
24500USD
Số lượng
8
Kiểm tra máy cắt đã chọn theo các điều kiện:
Do nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
Vậy máy cắt đã chọn đạt yêu cầu
Phương án II:
Cấp điện áp 110 KV
Tương tự như ở phương án I ta chọn máy cắt SF6 có các thông số kỹ thuật sau:
Kiểu máy cắt
Яэ 110-23
Hãng sản xuất
AEG
Điện áp định mức
110KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
50KA
Đơn giá
21420USD
Số lượng
8
Cấp điện áp 22KV
Chọn máy cắt cho lộ tổng máy biến áp và phân đoạn 22 KV( 3 máy cho lộ tổng, 3 máy cho phân đoạn)
Dòng điện cưỡng bức lớn nhất qua máy cắt(được xác định khi 1 MBA bị sự cố 2 máy còn lạ phải tải hết công suất cực đại của phụ tải)
Dòng điện ngán mạch
Dòng ngắn mạch xung kích
Từ các kết quả trên ta chọn máy cắt SF6 đặt trong nhà có các thông số sau:
Kiểu máy cắt
8DA10
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
2500A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
110KA
Đơn giá
36000USD
Số lượng
6
Chọn máy cắt cho phát tuyến 22KV(8 phát tuyến)
Dòng điện cưỡng bức qua máy cắt phát tuyến được tính:
Dòng điện ngán mạch
Dòng ngắn mạch xung kích
Từ các kết trên ta chọn máy cắt SF6 đặt trong nhà có các thông số sau:
Kiểu máy cắt
8DC11
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
25KA
Dòng ổn định động
63KA
Đơn giá
24500USD
Số lượng
8
Chương 6
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG MBA
TÍNH TOÁN KINH TẾ-KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
6.1 Tổn thất điện năng trong MBA
6.1.1 Khái niệm
- Khi MBA vận hành, bản thân nó tiêu thụ một lượng công suất gọi là tổn thất qua MBA và được xác định theo biểu thức:
Trong đó:
: tổn thất ngắn mạch
: tổn thất không tải
: công suất định mức của MBA
: công suất truyền qua đồ thị phụ tải qua các cuộn dây MBA
6.1.2 Tổn thất điện năng trong MBA 3 pha 2 cuộn dây
- Khi không có đồ thị phụ tải:
- Khi có đồ thị phụ tải xác định theo biểu thức
Trong đó:
n: số MBA làm việc song song
t : thời gian làm việc của máy biến áp(giờ)
Si:công suất của n MBA tương ứng với thờ gian ti
:thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào thời gian sử dụng công suất cực đại và
6.1.3 Tính tổn thất điện năng cho các phương án
Phương án I:
Các thông số MBA
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 2 máy
Công suất định mức: SdnB = 20MVA
Tổn hao không tải: 20Kw
Tổn hao ngắn mạch: 56Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng(có dầu): 54 tấn
Đơn giá: 320000USD
Áp dụng công thức tính tổn thất cho MBA 3 pha 2 cuộn dây, ta có tổn thất điện năng trong một năm của phương án I là:
= 525165.6Kwh/năm
Phương án II:
Các thông số của máy biến áp
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 3 máy
Công suất định mức: SdmB = 10MVA
Tổn hao không tải: 13Kw
Tổn hao ngán mạch: 42Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng (có dầu): 39 tấn
Đơn giá: 240000USD
= 691171.2Kwh/năm
Tổn thất đện năng các phương án:
Phương án
Tổn thất (kWh/năm)
I
525165.6
II
691171.2
6.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật
6.2.1 Khái niệm
- Trong thiết kế trạm biến áp, khi tiến hành so sánh lựa chọn một phương án hợp lý để thiết kế chúng ta dựa trên cơ sở phân tích toàn diện về kinh tế-kỹ thuật
- Về kinh tế: vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm thấp
- Về kỹ thuật: Độ tin cậy c._.ung cấp điện cao, thuận tiện trong vận hành, mức độ tự động hoá cao, đủ khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải đi cho hiện tại và có dự trữ cho tương lai
- So sánh và phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng cho các phương án cho phép ta chọn được phương án hợp lý nhất để thiết kế
6.2.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật, so sánh các phương án
Về kinh tế
Vốn đầu tư V
Tổng vốn đầu tư của phương án
V=kB.VB+VTBPP
Trong đó:
VB: giá tiền MBA
kB: hệ số tính đến chi phí chuyên chở và xây lắp
VTBPP: giá tiền chi phí để xây dựng thiết bị phân phối điện
Phí tổn vận hành hàng năm P
P=PB+a.V+Y
Do tổn thất điện năng qua MBA
: giá thành điện năng tiêu thụ
Chi phí bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tư
a%: hệ số khấu hao (a%=0.094)
Chi phí bồi thường thệt hại do mất điện: Y
Khi sơ bộ phân tích ta không xét đến Y
Về kỹ thuật:
Đánh giá về kỹ thuật một phương án là vấn đề phức tạp phụ thuộc vào quan điểm, kinh nghiệm, thời điểm và thực tế của từng nước…
So sánh kinh tế-kỹ thuật
Phương án được đánh giá về mặt kỹ thuật tốt hơn nhưng về mặt kinh tế lại không tốt.Trong thực tế thì ngược lại.Trong trường hợp này quyết định chọn phương án nào phải căn cứ vào hàm chi phí C
Xét trường hợp xây dựng trong một năm
Tổng chi phí tính toán của phương án được tính theo công thức
C=PV.V+P
Trong đó:
P: phí tổn vận hành hàng năm
V: vốn đầu tư của phương án
PV:hệ số hiệu quả sử dụng vốn đầu tư (Pv=0.12)
Vậy tổng vốn đầu tư của phương án là:
C=PV.V+P
Phương án tối ưu nhất là phương án có hàm chi phí C nhỏ nhất
Bảng hệ số KB phụ thuộc vào điện áp, công suất MBA
Thông số MBA
Điện áp cuộn cao(KV)
35
110
220
Công suất định mức(MVA)
16
>16
32
>32
160
>160
Hệ số KB
2
1.6
1.7
1.5
1.4
1.3
6.2.3 Tính toán chi phí kinh tế cho từng phương án
Phương án I:
Loại thiết bị
Tên thiết bị
Giá thành
(USD)
(8USD/KVA)
Số lượng
Phương án
I
II
MBA
SdmB=20MVA
320000
2
0
SdmB=10MVA
240000
0
3
M áy cắt
Яэ 110-23
21420
7
8
8DA10
36000
3
6
8DC11
24500
8
8
Hàm chi phí khi sử dụng phương án I:
C1=PV.V1+P1
Vốn đầu tư của phương án:
V1=VB1+VTBPP
VB=320000USD
Ucaodm=110KV; SdmB=20MVA<32MVA
kB=1.7
VB1= VB. kB=320000.1,7=544000USD
Giá tiền chi phí dể xây dựng thiết bị phân phối (chỉ tính máy cắt)
VTBPP = 7.21420 + 3.36000 + 8.24500 = 453940 USD
V1=VB1+VTBPP = 544000 + 453940 = 997940 USD
Tổn thất vận hành hàng năm:
P1= P1 + a.V1
Do tổn thất điện năng qua MBA
Chi phí bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tư
P1 = 26258.3+93806.4 = 120065 USD
Tổng chi phí tính toán:
C1= PV.V1+P1= 0.12x997940 + 120065 = 239817.8 USD
Phương án II:
Hàm chi phí khi sử dụng phương án II:
C2=PV.V2+P2
Vốn đầu tư của phương án:
V2=VB2+VTBPP
VB=240000USD
Ucaodm=110KV; SdmB=20MVA<32MVA
kB=1.7
VB2= VB. kB=240000.1,7=408000 USD
Giá tiền chi phí dể xây dựng thiết bị phân phối (chỉ tính máy cắt)
VTBPP = 8.21420 + 6.36000 + 8.24500 = 583600 USD
V2=VB2+VTBPP = 408000 + 583600 = 991600 USD
Tổn thất vận hành hàng năm:
P2= PB2 + a.V2
Do tổn thất điện năng qua MBA
Chi phí bảo quản thiết bị khấu hao vốn đầu tư
P2 = 34558.6 + 93210.5 = 127769USD
Tổng chi phí tính toán:
C2=PV.V2+P2=0.12x991600 + 127769 = 247301USD
6.2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án
Về kinh tế
Ta có bảng so sánh về chi phí tính toán của 2 phương án
Các chi phí
Phương án I
Phương án II
Vốn đầu tư (USD)
997940
996100
Chi phí vận hành hàng năm (USD)
120065
127769
Tổng chi phí tính toán (USD)
239817.8
247301
Từ bảng so sánh trên,ta thấy ở phương án có vốn đầu tư, chi phí vận hành hàng năm thấp hơn phương án II.Dẫn đến tổng chi phí tính toán của phương án I nhỏ hơn phương án II. Do đó ta chọn phương án I
Về kỹ thuật
Cả hai phương án đều đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như:
- Linh hoạt trong vận hành
- Có khả năng phát triển phụ tải trong tương lai
- Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện khi làm việc bình thường cũng như khi sự cố. Tuy nhiên phương án I có nhiều ưu điểm hơn phương án II:
- Chiếm ít diện tích mặt bằng dể xây dựng
- Sơ đồ nối điện chính đơn giản, dễ hiểu
- Thao tác vận hành đơn giản, dễ dàng
- Tổn thất điện năng thấp
Từ những phân tích và đánh giá ở trên ta thấy phương án I là tối ưu nhất nên được chọn làm phương án thiết kế
Chương 7
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN
7.1 Khái niệm chung
- Trong các thiết bị phân phối ngoài trời, người ta dùng các khí cụ điện khác nhau đóng mở mạch, đo lường…Tuỳ theo chức năng đảm nhận, khí cụ điện được phân thành các nhóm sau
+ Khí cụ chuyển mạch như máy cắt, dao cách ly
+ Khí cụ bảo vệ khi có quá dòng hay quá áp như cầu chì, thiết bị chống sét
+ Khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch như điện trở phụ, kháng điện
+ Khí cụ đo lường như máy biến dòng điện,biến điện áp
- Các khí cụ điện và dây dẫn, thanh góp tuy có khác nhau về chức năng nhưng có yêu cầu chung là phải được ổn định nhiệt, ổn định động khi có dòng ngắn mạch đi qua
7.2 Lựa chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện
7.2.1 Chọn máy cắt
- Ở phần truớc ta đã tính toán lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp 110,22KV và được kiểm tra thoã mãn điều kiện.Nên trong phần này ta chỉ giới thiệu lại các thiết bị đã được chọn
* Máy cắt 110KV
Kiểu máy cắt
Яэ 110-23
Hãng sản xuất
AEG
Điện áp định mức
110KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
50KA
Đơn giá
21420USD
Số lượng
7
* Máy cắt 22KV(loại máy cắt hợp bộ, dùng cho 2 lộ tổng và phân đoạn)
Kiểu máy cắt
8DA10
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
2500A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
110KA
Đơn giá
36000USD
Số lượng
3
* Máy cắt 22KV(loại máy cắt hợp bộ, dùng cho các xuất tuyến 22KV)
Kiểu máy cắt
8DC11
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
25KA
Dòng ổn định động
63KA
Đơn giá
24500USD
Số lượng
8
7.2.2 Chọn dao cách ly
- Dao cách ly là một khí cụ dùng để cô lập thiết bị ra khỏi nguồn điện, tạo ra khoảng hở trông thấy được, để cách ly phần có điện và không có điện
- Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức
+ Dòng điện định mức
+ Kiểm tra ổn định động
+ Kiểm tra ổn định nhiệt
Đối với dao cách ly có dòng định mức trên 1000A thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
* Chọn dao cách ly 110KV
Số liệu đã được tính toán ở cấp 110KV
- Dòng điện cưỡng bức:
- Dòng ngắn mạch:
- Dòng xung kích:
Dựa vào số liệu trên ta chọn dao cách ly có các thông số kỹ thuệt sau:
Loại dao cách ly
D-123
Điện áp định mức
123KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng ổn định nhiệt
40/1 KA/s
Dòng ổn định động
31.5 KA
Số lượng
12
+ Kiểm tra dao cách ly đã chọn theo các điều kiện:
Do nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
Vậy dao cách ly đã chọn đạt yêu cầu
* Chọn dao cách ly 22KV:
Ở cấp điện áp 22KV vì ta chọn tủ máy cắt hợp bộ nên ta không phải chọn dao cách ly cho cấp điện áp này. Về điều kiện an toàn để tạo khoảng hở trông thấy được, tủ máy cắt hợp bộ được chế tạo thay thế bằng phương pháp báo hiệu vị trí tại bảng điều khiển và máy cắt được rút ra khỏi mạch nhờ bộ truyền động cơ khí
7.2.3 Chọn thanh dẫn – thanh góp
- Thanh dẫn, thanh góp là một bộ phận không thể thiếu trong trạm biến áp. Chúng để liên kết các phần tử mang điện trong trạm lại với nhau, tuỳ theo yêu cầu kết cấu của trạm mà ta lựa chọn thanh dẫn, thanh góp phù hợp
- Thanh dẫn, thanh góp được chia thành 2 loại: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm
- Thanh dẫn cứng được làm bằng đồng hay nhôm, thường được dùng làm thanh góp cho các tủ điện cao,hạ áp và trạm phân phối trong nhà
- Thanh dẫn mềm dùng làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35KV trở lên
7.2.3.1 Điều kiện chọn và kiểm tra thanh dẫn, thanh góp
* Thanh dẫn, thanh góp cứng
Theo dòng cho phép
Trong đó:
K1: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung quanh
K1 = 0.82 (nhiệt độ môi trường xung quanh 400C)
K2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song
K2 = 1( một thanh dẫn)
K3: hệ số phụ thuộc cách đặt thanh dẫn
K3 = 1(một thanh)
+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
Trong đó:
C- hệ số phụ thuộc vào vật liệu thanh dẫn
CCU = 171 , CAl = 88
+ Kiểm tra điều kiện ổn định lực điện động
Điều kiện:
: ứng suất cho phép của vật liệu thanh dẫn
: ứng suất tính toán khi ngắn mạch, được xác định như sau:
Lực điện động:
Trong đó:
: dòng ngắn mạch 3 pha (A)
l: khoảng cách giữa 2 sứ thanh đỡ (cm)
a: khoảng cách giữa các pha (cm)
Moment uốn tác dụng lên thanh dẫn
Ứng suất vật liệu
+ Kiểm tra dao động khi cộng hưởng:
Điều kiện kiểm tra với tần số là 50Hz thì tần số riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn từ 45-50Hz
Trong đó:
mô men quán tính ( cm4)
E: mođun đàn hồi của vật liệu thanh dẫn
EAl = 0,65.106 kg/cm2 ; ECu = 1,1.106 kg/cm2
: khối lượng riêng của vật liệu
;
* Thanh dẫn- thanh góp mềm
Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức
+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
Trong đó:
C- hệ số phụ thuộc vào vật liệu thanh dẫn
CCU = 171 , CAl = 88
+ Kiểm tra điều kiện vầng quang
Uvq: điện áp giới hạn phát sinh vầng quang, được tính như sau:
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
m = 0.83-0.87 với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại
r: bán kính ngoài dây dẫn ( cm )
a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm )
7.2.3.2 Chọn thanh dẫn –thanh góp cho trạm
* Chọn thanh dẫn- thanh góp 110KV:
Trạm biến áp được thiết kế các thiết bị 110KV đặt ngoài trời nên ta chọn dây dẫn nhôm lõi thép làm thanh góp cho cấp điện áp này
Các thông số định mức
- Dòng điện cưỡng bức: Icb = 232.7 A
- Dòng điện ngắn mạch: IN = 7,13 KA
Chọn thanh góp mềm theo điều kiện:
Với Icp 283,7A ta chọn được dây dẫn có các thông số sau:
Loại dây dẫn
AC-95/15
Đường kính dây
13,5mm
Tiết diện dây
91,7mm2
Dòng điện cho phép
330A
+ Kiểm tra ổn định nhiệt:
Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên
Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt
t = tbv + tMC = 0.02 + 0.12 = 0.14 s
Tra đồ thị ta được
Schọn = 91.7mm2
Vậy dây dẫn đã chọn thoã điều kiện ổn định nhiệt
+ Kiểm tra điều kiện vầng quang
r = 0.675cm
a = 500cm
m = 0.87
Vậy dây dẫn đã chọn thoã điều kiện vầng quang
* Chọn thanh dẫn- thanh góp 22KV
Ở cấp điện áp phân phối 22KV được thiết kế đặt trong nhà, các thanh dẫn thanh góp của cấp điện áp này được đặt trong tủ hợp bộ. Nên ta chọn thanh dẫn-thanh góp cứng để thiết kế
Các thông số định mức
- Dòng điện cưỡng bức: Icb = 672 A
- Dòng điện ngắn mạch: IN = 8.08KA
Chọn thanh góp cứng theo điều kiện:
Với Icp 820A ta chọn được dây dẫn có các thông số sau:
Thanh dẫn đồng hình chữ nhật
50 x 5 mm
Chiều dài
0.5 cm
Chiều rộng
5 cm
Dòng điện cho phép
860A
Khoảng cách giữa các pha
40 cm
Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ
120 cm
+ Kiểm tra ổn định nhiệt:
Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên
Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt
t = tbv + tMC = 0.02 + 0.12 = 0.14 s
Tra đồ thị ta được
Schọn = 250mm2
Vậy dây dẫn đã chọn thoã điều kiện ổn định nhiệt
+ Kiểm tra điều kiện lực điện động
Điều kiện:
: ứng suất cho phép của vật liệu thanh dẫn
: ứng suất tính toán khi ngắn mạch, được xác định như sau:
Lực điện động:
Trong đó:
: dòng ngắn mạch 3 pha (A)
l: khoảng cách giữa 2 sứ thanh đỡ (cm)
a: khoảng cách giữa các pha (cm)
Moment uốn tác dụng lên thanh dẫn
Ứng suất vật liệu
+ Kiểm tra dao động khi cộng hưởng:
Điều kiện kiểm tra với tần số là 50Hz thì tần số riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn từ 45-50Hz
Trong đó:
ECu = 1,1.106 kg/cm2
Thanh dẫn đã chọn đạt yêu cầu
7.2.4 Chọn sứ cách điện
- Sứ cách điện dùng để cách điện giữa các phần dẫn điện với cấu trúc của thiết bị phân phối. Có thể phân loại theo vị trí đặt: sứ trong nhà hay sứ ngoài trời theo công dụng: sứ đỡ, sứ treo,sứ xuyên
- Chọn sứ cách điện theo các điều kiện sau:
+ Theo vị trí đặt: trong nhà hay ngoài trời
+ Theo điện áp định mức: Udmsu UHT
+ Đối với sứ treo trong nhà sản xuất chế tạo thống nhất tuỳ điện áp có thể ghép nối tiếp như 35KV ghép từ 3-4 bát sứ, 110KV ghép 7- 8 bát sứ, 220KV ghép từ 11-14 bát sứ
+ Theo lực cho phép:
:Lực tác dụng lên sứ
:Lực cho phép trên đỉnh sứ Fcp = 0,6Fph
:Lực tác động cho phép lớn nhất lên đỉnh sứ
H: chiều cao của lực tác động ; H’: chiều cao của sứ
a: khoảng cách giữa các pha
l: khoảng cách giữa 2 sứ liên tiếp
ixk: trị số xung kích biên độ dòng ngắn mạch 3 pha
+ Đối với sứ xuyên có thêm điều kiện Icbmax< Idmsu
* Chọn sứ cách điện cho cấp 110KV
Ta chọn sứ cho cấp điện áp 110KV là dạng sứ treo, mỗi chuỗi sứ gồm 8 bát sứ có các thông số sau
Loại C-550 I YXA-T1
Điện áp định mức 110 KV
Lực phá hoại: 20 KN/kG
Chiều cao 1220 mm
* Chọn sứ cách điện cho cấp 22KV
Điều kiện độ bền của sứ
Ta phải chọn sứ có: ( với Ftt = 22 kg)
Chọn sứ cho thanh dẫn 22KV là dạng sứ đỡ đặt trong nhà có các thông số sau
Loại ИOP-24-3,75YXΛ
Điện áp định mức 35 KV
Lực phá hoại: 30 KN/kG
Chiều cao 372 mm
Phụ tải phá hoại 375 kG
Khối lượng 10,78 kg
7.2.5 Chọn cáp điện lực
- Cáp điện lực được lựa chọn và kiểm tra theo điều kiện sau
+ Điện áp định mức: Udmc UHT
+ Theo mật độ dòng kinh tế
+ Theo dòng điện làm việc bình thường
Kiểm tra phát nóng theo điều kiện cưỡng bức
Kiểm tra ổn định nhiệt
* Chọn cáp cho lộ tổng 22KV
- Cáp được dùng nối từ hạ áp MBA đến máy cắt lộ tổng, có chiều dài không lớn lắm. Nên ta không chọn theo mật độ dòng kinh tế mà chọn theo dòng cho phép làm việc lâu dài
+ Dòng điện làm việc bình thường của lộ tổng
+ Dòng điện cưỡng bức: Icb = 672A
+ Dòng điện ngắn mạch: IN = 8,08KA
Chọn cáp có các thông số sau
Hãng chế tạo: ALCATEL
Tiết diện: 150mm2
Điện áp định mức: 24KV
Dòng điện cho phép: 349A
Loại cáp ngầm bằng đồng bọc XLPE 1 lõi, được bố trí đi trong mương cáp, mỗi pha 3 sợi, pha trung tính 2 sợi:3(3x150XPLE) + (2x120XPLE)
Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường
K1 = 0,94 ứng với nhiệt độ môi trường là 300C
K1 = 0,9 h ệ số điều chỉnh phụ thu ộc số dây đi song song
K1 = 1 cáp đặt nằm ngang
A
Kiểm tra phát nóng theo điều kiện cưỡng bức
Kiểm tra ổn định nhiệt
Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên
Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt
t = tbv + tMC = 0.02 + 0.12 = 0.14 s
Tra đồ thị ta được
Schọn = 3x150mm2
Vậy cáp đã chọn thoã điều kiện ổn định nhiệt
Cáp đã chọn đạt yêu cầu
* Chọn cáp cho các lộ xuất tuyến 22KV
Cáp dùng để nối từ các máy cắt lộ ra đến đầu các đường dây phân phối
- Dòng làm việc bình thường của lộ xuất tuyến
- Dòng điện làm việc cưỡng bức của lộ xuất tuyến Icb = 166A
- Dòng điện ngắn mạch: IN = 8,08KA
Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng kinh tế, chọn cáp đồng, Tmax > 5000h nên tra được jkt = 2A/mm2
Chọn cáp đồng 3 lõi có các thông số sau:
Hãng chế tạo: ALCATEL
Tiết diện: 150mm2
Điện áp định mức: 24KV
Dòng điện cho phép: 322A
Kiểm tra điều kiện phát nóng bình thường
K1 = 0,94 ứng với nhiệt độ môi trường là 300C
K1 = 0,9 h ệ số điều chỉnh phụ thu ộc số dây đi song song
K1 = 1 cáp đặt nằm ngang
Kiểm tra phát nóng theo điều kiện cưỡng bức
Kiểm tra ổn định nhiệt
Vì trạm biến áp ở xa nguồn nên
Thời gian ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ rơle và máy cắt
t = tbv + tMC = 0.02 + 0.12 = 0.14 s
Tra đồ thị ta được
Schọn = 150mm2
Vậy cáp đã chọn thoã điều kiện ổn định nhiệt
Cáp đã chọn đạt yêu cầu
7.2.6 Chọn máy biến dòng điện
- Chức năng của máy biến dòng điện là biến đổi dòng điện sơ cấp có trị số bất kỳ xuống 5A hay 1A, nhằm cấp nguồn dòng cho các mạch đo lường, bảo vệ, tín hiệu, điều khiển…
- Máy biến dòng được chọn theo các điều kiện sau
+ Điện áp định mức:
+ Dòng điện định mức:
- Cấp chính xác: cấp chính xác của biến dòng phải phù hợp với cấp chính xác của các dụng cụ nối vào phía thứ cấp
Phụ tải thứ cấp:
Trong đó:
Zdc: tổng phụ tải các dụng cụ đo
Zdd: tổng trở của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo
Trường hợp giới hạn
Trong đó:
: Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn
ltt: chiều dài tính toán của dây dẫn, phụ thuộc vào sơ đồ nối dây của biến dòng và chiều dài thực từ BI đến dụng cụ đo
Để đảm bảo độ bền cơ và độ chính xác, tiết diện dây dẫn không nhỏ hơn 1,5mm2 với dây đồng, 2,5mm2 với dây nhôm
Ổn định động
Kd: bội số ổn định động của BI
Ổn định nhiệt
Knhdm: bội số ổn định nhiệt của BI
tnh: thời gian ổn định nhiệt của BI
Với BI có dòng sơ cấp từ 1000A trở lên không cần kiểm tra ổn định nhiệt
* Chọn máy biến dòng cho cấp 110KV
Các giá trị tính toán được ở cấp 110KV
- Dòng điện cưỡng bức
- Dòng điện ngắn mạch
- Dòng ngắn mạch xung kích
Các thiết bị đo lường được nối vào mạch thứ cấp của BI
Tên dụng cụ đo
Phụ tải(VA)
A
B
C
Ampe kế
1
1
1
Watt kế tác dụng
5
5
Watt kế phản kháng
5
5
Điện năng kế tác dụng
2.5
2.5
Điện năng kế phản kháng
2.5
5
2.5
Tổng
16
6
16
Trong đó pha A, C mang tải nhiều nhất S = 16VA. Nên ta dựa vào phụ tải của pha A, C để lựa chọn BI và tiết diện dây dẫn nối BI với thiết bị khác
Kết hợp các giá trị tính toán và điều kiện ta chọn được biến dòng có các thông số sau
Loại biến dòng
TMIIB-III
Điện áp định mức
110KV
Tần số
50Hz
Cấp chính xác
0,5
Phụ tải định mức
20
Dòng điện định mức sơ cấp
1500A
Dòng điện định mức thứ cấp
1A
Dòng ổn định động
158kA
Kiểm tra ổn định động
Kd: bội số ổn định động của BI
Do Idm BI >1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt
Kiểm tra phụ tải thứ cấp chọn dây dẫn
Trong đó:
Zdc: tổng phụ tải các dụng cụ đo
Zdd: tổng trở của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo
Trường hợp giới hạn
( giả sử khoảng cách từ BI đến dụng cụ đo 80m, đặt BI trên cả 3 pha)
Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện Sdd = 2,5mm2
* Chọn biến dòng cho cấp 22KV
Các giá trị tính toán được ở cấp 22KV
- Dòng điện cưỡng bức
- Dòng điện ngắn mạch
- Dòng ngắn mạch xung kích
Các thiết bị đo lường được nối vào mạch thứ cấp của BI
Tên dụng cụ đo
Phụ tải(VA)
A
B
C
Ampe kế
1
1
1
Watt kế tác dụng
5
5
Watt kế phản kháng
5
5
Điện năng kế tác dụng
2.5
2.5
Điện năng kế phản kháng
2.5
5
2.5
Tổng
16
6
16
Trong đó pha A, C mang tải nhiều nhất S = 16VA. Nên ta dựa vào phụ tải của pha A, C để lựa chọn BI và tiết diện dây dẫn nối BI với thiết bị khác
Kết hợp các giá trị tính toán và điều kiện ta chọn được biến dòng có các thông số sau
Loại biến dòng
TΠ0г-20
Điện áp định mức
24KV
Tần số
50Hz
Cấp chính xác
0,5
Phụ tải định mức
1,2
Dòng điện định mức sơ cấp
6000A
Dòng điện định mức thứ cấp
5A
Dòng ổn định động
120kA
Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện Sdd = 2,5mm2
7.2.7 Chọn máy biến điện áp
- Máy biến điện áp còn gọi là máy biến áp đo lường, ký hiệu BU hay TU, có chức năng biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống 100V hay 100/V, cấp nguồn áp cho các mạch đo lường, điều khiển, tín hiệu, bảo vệ…
- Máy biến áp đo lường được chế tạo với điện áp từ 3KV 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 hai đều được chế tạo loại 1 pha, 3 pha
Máy biến áp đo lường được chế tạo theo các điều kiện sau
Điện áp:
- Cấp chính xác: Xác định theo dụng cụ có yêu cầu cao nhất
- Công suất định mức:
- Chọn dây dẫn nối BU với dụng cụ đo lường: Tổn thất điện áp trên dây dẫn không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức thứ cấp và phải thoã mãn điều kiện độ bền cơ
* Chọn máy biến điện áp cho cấp 110KV
Các thiết bị đo lường nối vào mạch thứ cấp
Tên đồng hồ
Phụ tải AB
Phụ tải BC
W
Var
W
Var
Vôn kế
7.2
Watt kế
1.8
1.8
Var kế
1.8
1.8
Tần số kế
6.5
Điện năng kế tác dụng
0.66
1.6
0.66
1.6
Điện năng kế phản kháng
0.66
1.6
0.66
1.6
Tổng cộng
12.12
3.24
11.42
3.24
Phụ tải điện áp pha A,B
Phụ tải điện áp pha B, C
Tổng phụ tải
St = 12,546 + 11,7 = 24,416 VA
Chọn được máy biến điện áp
Máy biến điện áp loại
VCU-123
Điện áp định mức sơ cấp
100/kV
Điện áp định mức thứ cấp
100/V
Cấp chính xác
0,5
Công suất
150VA
Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến thiết bị đo lường
Tổn thất trên dây ( bỏ qua điện kháng dây dẫn, các dụng cụ đo có )
Mặt khác
Vậy nên
Chọn dây dẫn bằng đồng cách điện có
l = 80 m
p = 24,416 W
Vậy ta chọn dây dẫn có tiết diện Sdd = 2,5mm2
* Chọn máy biến điện áp cho cấp 22KV
Các thiết bị đo lường nối vào mạch thứ cấp
Tên đồng hồ
Phụ tải AB
Phụ tải BC
W
Var
W
Var
Vôn kế
5x7.2
Watt kế
15x1.8
5x1.8
Var kế
5x1.8
5x1.8
Tần số kế
5x6.5
Điện năng kế tác dụng
5x0.66
5x1.6
5x0.66
5x1.6
Điện năng kế phản kháng
5x0.66
5x1.6
5x0.66
5x1.6
Tổng cộng
31.8
16.2
31.1
16.2
Phụ tải điện áp pha A,B
Phụ tải điện áp pha B, C
Tổng phụ tải
St = 35.69 + 35.07 = 70.76VA
Chọn được máy biến điện áp
Máy biến điện áp loại
3H0II-06-24T3
Điện áp định mức sơ cấp
22/kV
Điện áp định mức thứ cấp
100/V
Cấp chính xác
0,5
Công suất
75VA
Chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến thiết bị đo lường
Tổn thất trên dây ( bỏ qua điện kháng dây dẫn, các dụng cụ đo có )
Mặt khác
Vậy nên
Chọn dây dẫn bằng đồng cách điện có
l = 30 m
p = 70,76 W
Vậy ta chọn dây dẫn có tiết diện Sdd = 2,5mm2
7.3 Chọn máy biến áp tự dùng cho trạm
- Để truyền tải điện năng ngoài phần cung cấp cho các hộ tiêu thụ, bản thân trạm biến áp cũng tiêu thụ một lượng điện năng.Phần này gọi là điện tự dùng của trạm
- Phụ tải tự dùng của trạm bao gồm
- Các thiết bị làm mát máy biến áp
- Chiếu sáng khu vực ngoài trời
- Các thiết bị điều khiển
- Thiết bị thông tin liên lạc
- Bộ nạp acquy
- Chiếu sáng nhà điều khiển và phân phối
- Hệ thống thông thoáng nhà điều khiển và phân phối
- Hệ thống bơm nước hầm cáp
- Điều hoà nhiệt độ nhà điều khiển
Một số yêu cầu khi chọn máy biến áp tự dùng
+ Tổng công suất phụ tải tự dùng Std = 0,3MVA
+ Điện áp 22/0,4KV
+ Số lượng máy biến áp: 2 máy (dự phòng lẫn nhau)
Chọn máy biến áp tự dùng
Số lượng MBA: 2 máy
Công suất định mức: 315KVA
Điện áp định mức cuộn cao: 222x2,5%KV
Điện áp định mức cuộn trung áp: 0,4 KV
Tổn hao không tải: 720KW
Tổn hao ngắn mạch: 4850W
Điện áp ngắn mạch: 4%
Trọng lượng: 1275kg
Chương 8
TỔNG KẾT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
8.1 Sơ đồ cấu trúc
8.2 Máy biến áp chính của trạm
Máy biến áp do SIEMENS chế tạo
Số lượng: 2 máy
Công suất định mức: SdnB = 20MVA
Tổn hao không tải: 20Kw
Tổn hao ngắn mạch: 56Kw
Điện áp ngắn mạch: 9,6%
Trọng lượng(có dầu): 54 tấn
Đơn giá: 320000USD
8.3 Sơ đồ nối điện
8.4 Dòng điện ngắn mạch
Vị trí
Điện áp
(KV)
Dòng điện
IN(kA)
Ixk(kA)
N1
110
7.13
18.15
N2
22
8.08
20.36
8.5 Máy cắt
Máy cắt 110KV
Kiểu máy cắt
Яэ 110-23
Hãng sản xuất
AEG
Điện áp định mức
110KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
50KA
Đơn giá
21420USD
Số lượng
8
Máy cắt 22KV(cho lộ tổng và phân đoạn)
Kiểu máy cắt
8DA10
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
2500A
Dòng điện cắt định mức
40KA
Dòng ổn định động
110KA
Đơn giá
36000USD
Số lượng
3
Máy cắt 22KV( cho 8 xuất tuyến)
Kiểu máy cắt
8DC11
Hãng sản xuất
SEMENS
Điện áp định mức
24KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng điện cắt định mức
25KA
Dòng ổn định động
63KA
Đơn giá
24500USD
Số lượng
8
8.6 Tổn hao, chi phí tính toán
* Tổn thất điện năng
= 525165.6Kwh/năm
* Chi phí tính toán
Các chi phí
Vốn đầu tư (USD)
997940
Chi phí vận hành hàng năm (USD)
120065
Tổng chi phí tính toán (USD)
239817.8
8.7 Các khí cụ và phần dẫn điện
8.7.1 Dao cách ly 110KV
Loại dao cách ly
D-123
Điện áp định mức
123KV
Dòng điện định mức
1250A
Dòng ổn định nhiệt
40/1 KA/s
Dòng ổn định động
31.5 KA
Số lượng
12
8.7.2 Thanh góp- thanh dẫn
* Thanh góp-thanh dẫn 110KV( thanh góp-thanh dẫn mềm)
Loại dây dẫn
AC-95/15
Đường kính dây
13,5mm
Tiết diện dây
91,7mm2
Dòng điện cho phép
330A
* Thanh góp-thanh dẫn 22KV( thanh góp-thanh dẫn cứng)
Thanh dẫn đồng hình chữ nhật
50 x 5 mm
Chiều dài
0.5 cm
Chiều rộng
5 cm
Dòng điện cho phép
860A
Khoảng cách giữa các pha
40 cm
Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ
120 cm
8.7.3 Sứ cách điện
* Sứ cách điện phía 110KV
Loại C-550 I YXA-T1
Điện áp định mức 110 KV
Lực phá hoại: 20 KN/kG
Chiều cao 1220 mm
* Sứ cách điện phía 22KV
Loại ИOP-24-3,75YXΛ
Điện áp định mức 35 KV
Lực phá hoại: 30 KN/kG
Chiều cao 372 mm
Phụ tải phá hoại 375 kG
Khối lượng 10,78 kg
8.7.4 Cáp điện lực
* Cáp cho lộ tổng 22KV
Hãng chế tạo: ALCATEL
Tiết diện: 150mm2
Điện áp định mức: 24KV
Dòng điện cho phép: 349A
Loại cáp ngầm bằng đồng bọc XLPE 1 lõi, được bố trí đi trong mương cáp, mỗi pha 3 sợi, pha trung tính 2 sợi:3(3x150XPLE) + (2x120XPLE)
* Cáp cho các lộ xuất tuyến 22KV
Chọn cáp đồng 3 lõi có các thông số sau:
Hãng chế tạo: ALCATEL
Tiết diện: 150mm2
Điện áp định mức: 24KV
Dòng điện cho phép: 322A
8.7.5 Máy biến dòng điện
* Biến dòng cấp 110KV
Loại biến dòng
TMIIB-III
Điện áp định mức
110KV
Tần số
50Hz
Cấp chính xác
0,5
Phụ tải định mức
20
Dòng điện định mức sơ cấp
1500A
Dòng điện định mức thứ cấp
1A
Dòng ổn định động
158kA
* Biến dòng cấp 22KV
Loại biến dòng
TΠ0г-20
Điện áp định mức
24KV
Tần số
50Hz
Cấp chính xác
0,5
Phụ tải định mức
1,2
Dòng điện định mức sơ cấp
6000A
Dòng điện định mức thứ cấp
5A
Dòng ổn định động
120kA
8.7.6 Máy biến điện áp
* Biến điện áp cấp 110KV
Máy biến điện áp loại
VCU-123
Điện áp định mức sơ cấp
100/kV
Điện áp định mức thứ cấp
100/V
Cấp chính xác
0,5
Công suất
150VA
* Biến điện áp cấp 22KV
Máy biến điện áp loại
3H0II-06-24T3
Điện áp định mức sơ cấp
22/kV
Điện áp định mức thứ cấp
100/V
Cấp chính xác
0,5
Công suất
75VA
8.8 Máy biến áp tự dùng
Máy biến áp do ABB chế tạo có các thông số sau
Số lượng MBA: 2 máy
Công suất định mức: 315KVA
Điện áp định mức cuộn cao: 222x2,5%KV
Điện áp định mức cuộn trung áp: 0,4 KV
Tổn hao không tải: 720KW
Tổn hao ngắn mạch: 4850W
Điện áp ngắn mạch: 4%
Trọng lượng: 1275kg
Chương 9
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV
9.1 Khái niệm chung
- Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa đám mây giông mang điện tích trái dấu và với đất. Điện áp giữa mây giông và đất có thể lên đến hàng chục, thậm chí hàng triệu volt
- Sét đánh làm hư hỏng các thiết bị cách điện, gây gián đoạn sự cung cấp điện, làm thiệt hại nền kinh tế, gây nguy hiểm đến tính mạng con người…Vì vậy khi thiết kế hệ thống điện, trạm biến áp phải được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp một cách có hiệu quả và tin cậy
9.2 Một số yêu cầu kinh tế-kỹ thuật
Về mặt kỹ thuật
- Phạm vi bảo vệ phải phủ kín toàn bộ các trang thiết bị điện, bộ phận mang điện và các công trình phụ trợ quan trọng của trạm
- Chân của các kết cấu có đặt cột thu sét phải được nối theo đường ngắn nhất vào hệ thống nối đất của trạm tại giao điểm của các thanh cân bằng đế
Về mặt kinh tế
- Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống thu sét bé nhất
- Các mặt khác
+ Không gây cản trở cho sự vận hành của trạm
+ Không gây cản trở giao thông
+ Chú ý đến tính mỹ quan của công trình
9.3 Cột thu sét và phạm vi bảo vệ
9.3.1 Cột chống sét sử dụng kim thu sét
- Kim thu sét làm bằng thép ống hoặc thép thanh đặt thẳng đứng
- Bộ phận dẫn dòng điện sét: được tạo thành bởi bản thân kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép của công trình hay bằng dây thép có tiết diện không nhỏ hơn 50mm2
- Bộ phận nối đất: hệ thống cột, thanh bằng đồng, thép được nối liền với nhau được chôn trong đất có điện trở tản bé để dòng điện sét tản một cách dễ dàng trong đất
9.3.2:Phạm vi bảo vệ của cột thu sét
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét
Kim thu sét có độ cao h, độ cao cần bảo vệ hx, khi đó bán kính bảo vệ
h- chiều cao của cột thu sét
p- hệ số phụ thuộc
Nếu h30m thì p=1
Nếu 30m < h < 60m thì
Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có độ cao bằng nhau
Hai cột thu sét có cùng độ cao, đặt cách nhau một khoảng a, tại trung tâm giữa hai cột hình thành một cột giả h0, khi đó phạm vi bảo vệ ở độ cao hx
Phạm vi bảo vệ của hai kim thu sét có độ cao khác nhau
Hai kim thu sét có độ cao h1, h2 đặt cách nhau một khoảng a, cột thu sét giả h3 có dộ cao bằng h2 được tạo ra cách h1 một khoảng
Khi đó cột giả ho được tạo ra từ hai cột có độ cao bằng nhau là h2,h3 với khoảng cách giữa h2 và h3 là a’ = a – r1. Độ cao hx nằm giữa h2 và h3 được bảo vệ nếu thoả a’ 7(h2 - ho). Với
Phạm vi bảo vệ của hai cột h1 và h2 có độ cao không bằng nhau cho độ cao hx
Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét có độ cao bằng nhau
Vùng bảo vệ 3 cột thu sét tạo nên một tam giác
D: đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác
Vùng bảo vệ ở độ cao hx được xác định như sau
Trong đó:
h: chiều cao của cột thu sétp: hệ số hiệu chỉnh
Nếu P là nửa chu vi của tam giác
a: khoảng cách từ cột thu sét 1 đến 2
b: khoảng cách từ cột thu sét 2 đến 3
c: khoảng cách từ cột thu sét 3 đến 1
9.4 Tính toán bảo vệ cột chống sét
Các số liệu cần thiết của trạm
- Diện tích trạm 80 x 70m2
- Hàng rào cao 5m
- Sứ treo trụ cổng cao 11m
- Độ cao trụ đỡ thanh góp 8m
- Độ cao trụ đỡ thanh góp 110KV 7,5m
- Máy biến áp, nhà điều hành và phân phối cao 6m
- Cấp 22KV thiết kế theo kiểu hợp bộ nằm trong nhà có độ cao 6m
- Cột ăngten cao 30m đặt tại phía sân ngắt nằm giữa 2 máy biến áp của trạm
- 4 cột đèn chiếu sáng đặt ở 2 góc trạm và ở giữa cao 12m
- Để bảo vệ chống sét cho trạm dự kiến sử dụng 9 cột: 1-2-3-4-5-6-7-8-9
- Tận dụng 4 trụ cổng 110KV cao 11m làm 4 cột thu sét ( cột 1-2-3-4)
- Sử dụng cột ăngten cao 30m làm cột thu sét( cột 9)
- Dùng 4 cột đèn chiếu sáng cao 10m làm cột thu sét(cột 5-6-7-8)
- Ta chia phạm vi bảo vệ của trạm thành 8 vùng, mỗi vùng 3 cột thu sét phối hợp bảo vệ
+ Vùng I gồm các cột 1-8-9
+ Vùng II gồm các cột 1-2-9
+ Vùng III gồm các 2-3-9
+ Vùng IV gồm các cột 3-4-9
+ Vùng V gồm các cột 4-5-9
+ Vùng VI gồm các cột 5-6-9
+ Vùng VII gồm các cột 6-7-9
+ Vùng VIII gồm các cột 7-8-9
Vùng bảo vệ I( cột 1-8-9)
Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 8m
Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là
; p = 1 khi h1 < 30m
;
Độ cao cần thiết của cột thu sét
Chọn h1 = 15m
Vùng bảo vệ II( cột 1-2-9)
Độ cao lớn nhất các phần tử cần bảo vệ hx= 11m
Điều kiện để vùng phía trong tam giác được bảo vệ an toàn là
; p = 1 khi h2 < 30m
;
Độ cao cần thiết của cột thu sét
Chọn h2 = 17m
Vùng bảo vệ III( cột 2-3-9)
Độ ca._.
0
0
1
22
2
tải 22 _2
04
0
0
1
22
2
tải 22 _3
05
0
0
1
22
2
tải 22 _4
06
0
0
1
22
2
tải 22 _5
07
0
0
1
22
2
tải 22 _6
08
0
0
1
22
2
tải 22 _7
09
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _1
10
0
0
1
22
2
tải 22 _8
11
0
0
1
22
2
tải 22 _9
12
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _2
13
0
0
1
22
2
tải 22 _10
14
0
0
1
22
2
tải 22 _11
15
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _3
16
0
0
1
22
2
tải 22 _12
17
0
0
1
22
2
tải 22 _13
18
0
0
1
22
2
tải 22 _14
19
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _4
20
0
0
1
22
2
tải 22 _15
21
0
0
1
22
2
tải 22 _16
22
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _5
23
0
0
1
22
2
tải 22 _17
24
0
0
1
22
2
tải 22 _18
25
0
+0.00432
1
22
2
tụ bù _6
26
0
0
1
22
2
tải 22 _19
27
-0.00800
-0.00168
1
22
2
tải 22 _tụ bù _20_7
28
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _1
29
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _2
30
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _3
31
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _4
32
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _5
33
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _6
34
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _7
35
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _8
36
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _9
37
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _10
38
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _11
39
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _12
40
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _13
41
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _14
42
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _15
43
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _16
44
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _17
45
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _18
46
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _19
47
-0.00320
-0.00240
1
0.4
2
tải 0.4 _20
Số liệu nhánh:
STT
Đầu
Cuối
R()
X()
R
đvtđ
X
đvtđ
Icp
A
U
(kV)
Loại
Tên
01
1
2
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
1-2
02
2
3
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
2-3
03
3
4
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
3-4
04
4
5
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
4-5
05
5
6
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
5-6
06
6
7
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
6-7
07
7
8
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
7-8
08
8
9
0.016
0.025
0.003
0.005
445
22
1
8-9
09
9
10
0.110
0.176
0.022
0.036
445
22
1
9-10
10
10
11
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
10-11
11
11
12
0.062
0.098
0.012
0.020
445
22
1
11-12
12
12
13
0.064
0.103
0.013
0.021
445
22
1
12-13
13
13
14
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
13-14
14
14
15
0.108
0.172
0.022
0.035
445
22
1
14-15
15
15
16
0.018
0.029
0.003
0.006
445
22
1
15-16
16
16
17
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
16-17
17
17
18
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
17-18
18
18
19
0.028
0.044
0.005
0.009
445
22
1
18-19
19
19
20
0.098
0.157
0.02
0.032
445
22
1
19-20
20
20
21
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
20-21
21
21
22
0.074
0.118
0.015
0.024
445
22
1
21-22
22
22
23
0.052
0.083
0.01
0.017
445
22
1
22-23
23
23
24
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
23-24
24
24
25
0.12
0.191
0.024
0.039
445
22
1
24-25
25
25
26
0.006
0.010
0.001
0.002
445
22
1
25-26
26
26
27
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
26-27
27
2
28
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
2-28
28
3
29
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
3-29
29
4
30
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
4-30
30
5
31
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
5-31
31
6
32
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
6-32
32
7
33
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
7-33
33
8
34
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
8-34
34
10
45
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
10-35
35
11
36
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
11-36
36
13
37
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
13-37
37
14
38
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
14-38
38
16
39
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
16-39
39
17
40
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
17-40
40
18
41
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
18-41
41
20
42
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
20-42
42
21
43
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
21-43
43
23
44
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
23-44
44
24
45
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
24-45
45
26
46
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
26-46
46
27
47
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
27-47
Kết quả điện áp nút (phân bố công suất bằng phương pháp Newton- Raphson)
STT
P
Q
U(đvtđ)
U(kV)
Tên
01
+0.0742
+0.0285
1
22
nguồn
02
0
0
0.9969
21.9314
tải 22 _1
03
0
0
0.9940
21.8671
tải 22 _2
04
0
0
0.9912
21.8070
tải 22 _3
05
0
0
0.9887
21.7512
tải 22 _4
06
0
0
0.9864
21.6997
tải 22 _5
07
0
0
0.9842
21.6526
tải 22 _6
08
0
0
0.98233
21.6097
tải 22 _7
09
0
+0.00432
0.9820
21.6049
tụ bù _1
10
0
0
0.9803
21.5676
tải 22 _8
11
0
0
0.9786
21.5294
tải 22 _9
12
0
+0.00432
0.9779
21.5128
tụ bù _2
13
0
0
0.9770
21.4934
tải 22 _10
14
0
0
0.9754
21.4598
tải 22 _11
15
0
+0.00432
0.9743
21.4347
tụ bù _3
16
0
0
0.9741
21.4299
tải 22 _12
17
0
0
0.9728
21.4009
tải 22 _13
18
0
0
0.9716
21.3763
tải 22 _14
19
0
+0.00432
0.9714
21.3763
tụ bù _4
20
0
0
0.9706
21.3528
tải 22 _15
21
0
0
0.9697
21.3328
tải 22 _16
22
0
+0.00432
0.9693
21.3236
tụ bù _5
23
0
0
0.9689
21.3155
tải 22 _17
24
0
0
0.9682
21.3001
tải 22 _18
25
0
+0.00432
0.9677
21.2896
tụ bù _6
26
0
0
0.9677
21.2889
tải 22 _19
27
-0.00800
-0.00168
0.9672
21.2782
tải 22 _tụ bù _20_7
28
-0.00320
-0.00240
0.9614
0.3846
tải 0.4 _1
29
-0.00320
-0.00240
0.9583
0.3833
tải 0.4 _2
30
-0.00320
-0.00240
0.9555
0.3822
tải 0.4 _3
31
-0.00320
-0.00240
0.9529
0.3811
tải 0.4 _4
32
-0.00320
-0.00240
0.9504
0.3802
tải 0.4 _5
33
-0.00320
-0.00240
0.9482
0.3793
tải 0.4 _6
34
-0.00320
-0.00240
0.9462
0.3785
tải 0.4 _7
35
-0.00320
-0.00240
0.9442
0.3777
tải 0.4 _8
36
-0.00320
-0.00240
0.9424
0.3770
tải 0.4 _9
37
-0.00320
-0.00240
0.9407
0.3763
tải 0.4 _10
38
-0.00320
-0.00240
0.9391
0.3756
tải 0.4 _11
39
-0.00320
-0.00240
0.9377
0.3751
tải 0.4 _12
40
-0.00320
-0.00240
0.9363
0.3745
tải 0.4 _13
41
-0.00320
-0.00240
0.9351
0.3741
tải 0.4 _14
42
-0.00320
-0.00240
0.9340
0.3736
tải 0.4 _15
43
-0.00320
-0.00240
0.9331
0.3732
tải 0.4 _16
44
-0.00320
-0.00240
0.9323
0.3729
tải 0.4 _17
45
-0.00320
-0.00240
0.9315
0.3726
tải 0.4 _18
46
-0.00320
-0.00240
0.9310
0.3724
tải 0.4 _19
47
-0.00320
-0.00240
0.9305
0.3722
tải 0.4 _20
Kết quả dòng công suất nhánh (phân bố công suất bằng phương pháp Newton-Raphson)
STT
Đầu
Cuối
R
X
Y
G óc
Dòng
Dòng
A
%
Dòng
01
1
2
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.07
183.382
41.21
02
2
3
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.006
172.842
38.84
03
3
4
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.062
162.289
36.47
04
4
5
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.058
151.723
34.09
05
5
6
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.054
141.156
31.72
06
6
7
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.050
130.595
29.35
07
7
8
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.046
120.057
26.98
08
8
9
0.032
0.005
164.766
-57.920
0.042
110.969
24.94
09
9
10
0.0228
0.036
23.2837
-57.920
0.045
118.065
26.53
10
10
11
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.041
107.508
24.16
11
11
12
0.0127
0.02
41.6867
-57.920
0.037
97.187
21.84
12
12
13
0.0133
0.021
39.9532
-57.920
0.039
103.484
23.25
13
13
14
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.035
92.956
20.89
14
14
15
0.0233
0.036
23.8620
-57.920
0.031
82.335
18.50
15
15
16
0.0038
0.006
140.646
-57.920
0.034
89.613
20.14
16
16
17
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.030
79.843
17.94
17
17
18
0.0057
0.042
20.4008
-57.920
0.026
69.153
15.54
18
18
19
0.0203
0.009
92.5136
-57.920
0.023
59.269
13.32
19
19
20
0.0260
0.032
26.1722
-57.920
0.025
65.898
14.81
20
20
21
0.0153
0.042
20.4008
-57.920
0.021
55.156
12.39
21
21
22
0.0108
0.024
34.8087
-57.920
0.017
44.596
10.02
22
22
23
0.0260
0.017
49.2872
-57.920
0.020
51.463
11.56
23
23
24
0.0248
0.042
20.4008
-57.920
0.016
40.702
9.15
24
24
25
0.0013
0.040
21.4373
-57.920
0.011
29.800
6.7
25
25
26
0.0260
0.002
421.963
-57.920
0.015
39.611
8.9
26
26
27
3.5938
0.042
20.4008
-57.920
0.012
32.441
7.29
27
2
28
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
10.918
104.01
28
3
29
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
10.953
104.34
29
4
30
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
10.985
104.65
30
5
31
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.016
104.94
31
6
32
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.044
105.21
32
7
33
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.070
105.46
33
8
34
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.094
105.68
34
10
45
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.117
105.90
35
11
36
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.138
106.11
36
13
37
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.159
106.30
37
14
38
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.178
106.48
38
16
39
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.194
106.64
39
17
40
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.211
106.80
40
18
41
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.225
106.93
41
20
42
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.238
107.06
42
21
43
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.250
107.17
43
23
44
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.259
107.26
44
24
45
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.268
107.34
45
26
46
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.275
107.41
46
27
47
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.004
11.281
107.46
13.6 Tính phân bố công suất lúc phụ tải cực tiểu
- Tổng số nút trong mạng điện: 47
- Tổng số nhánh trong mạng điện: 46
- Sai số yêu cầu: 0,001
- Công suất cơ bản: 100MVA
- Nút cân bằng: 1
Số liệu nút:
STT
P
Q
U(đvtđ)
U(kV)
Loại
Tên
01
0.0742
0.02857
1
22
1
nguồn
02
0
0
0.9969
22
2
tải 22 _1
03
0
0
0.9940
22
2
tải 22 _2
04
0
0
0.9940
22
2
tải 22 _3
05
0
0
0.9912
22
2
tải 22 _4
06
0
0
0.9864
22
2
tải 22 _5
07
0
0
0.9842
22
2
tải 22 _6
08
0
0
0.9823
22
2
tải 22 _7
09
0
+0.001273
0.9820
22
2
tụ bù _1
10
0
0
0.9803
22
2
tải 22 _8
11
0
0
0.9786
22
2
tải 22 _9
12
0
+0.001273
0.9779
22
2
tụ bù _2
13
0
0
0.9770
22
2
tải 22 _10
14
0
0
0.9754
22
2
tải 22 _11
15
0
+0.001273
0.9743
22
2
tụ bù _3
16
0
0
0.9741
22
2
tải 22 _12
17
0
0
0.9728
22
2
tải 22 _13
18
0
0
0.9716
22
2
tải 22 _14
19
0
+0.001273
0.9714
22
2
tụ bù _4
20
0
0
0.9706
22
2
tải 22 _15
21
0
0
0.9697
22
2
tải 22 _16
22
0
+0.001273
0.9693
22
2
tụ bù _5
23
0
0
0.9689
22
2
tải 22 _17
24
0
0
0.9682
22
2
tải 22 _18
25
0
+0.000565
0.9677
22
2
tụ bù _6
26
0
0
0.9677
22
2
tải 22 _19
27
-0.00800
-0.001052
0.9672
22
2
tải 22 _tụ bù _20_7
28
-0.00128
-0.00960
0.9614
0.4
2
tải 0.4 _1
29
-0.00128
-0.00960
0.9583
0.4
2
tải 0.4 _2
30
-0.00128
-0.00960
0.9555
0.4
2
tải 0.4 _3
31
-0.00128
-0.00960
0.9529
0.4
2
tải 0.4 _4
32
-0.00128
-0.00960
0.9504
0.4
2
tải 0.4 _5
33
-0.00128
-0.00960
0.9482
0.4
2
tải 0.4 _6
34
-0.00128
-0.00960
0.9462
0.4
2
tải 0.4 _7
35
-0.00128
-0.00960
0.9442
0.4
2
tải 0.4 _8
36
-0.00128
-0.00960
0.9424
0.4
2
tải 0.4 _9
37
-0.00128
-0.00960
0.9407
0.4
2
tải 0.4 _10
38
-0.00128
-0.00960
0.9391
0.4
2
tải 0.4 _11
39
-0.00128
-0.00960
0.9377
0.4
2
tải 0.4 _12
40
-0.00128
-0.00960
0.9363
0.4
2
tải 0.4 _13
41
-0.00128
-0.00960
0.9351
0.4
2
tải 0.4 _14
42
-0.00128
-0.00960
0.9340
0.4
2
tải 0.4 _15
43
-0.00128
-0.00960
0.9331
0.4
2
tải 0.4 _16
44
-0.00128
-0.00960
0.9323
0.4
2
tải 0.4 _17
45
-0.00128
-0.00960
0.9315
0.4
2
tải 0.4 _18
46
-0.00128
-0.00960
0.9310
0.4
2
tải 0.4 _19
47
-0.00128
-0.00960
0.9305
0.4
2
tải 0.4 _20
Số liệu nhánh:
STT
Đầu
Cuối
R()
X()
R
đvtđ
X
đvtđ
Icp
A
U
(kV)
Loại
Tên
01
1
2
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
1-2
02
2
3
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
2-3
03
3
4
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
3-4
04
4
5
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
4-5
05
5
6
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
5-6
06
6
7
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
6-7
07
7
8
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
7-8
08
8
9
0.016
0.025
0.003
0.005
445
22
1
8-9
09
9
10
0.110
0.176
0.022
0.036
445
22
1
9-10
10
10
11
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
10-11
11
11
12
0.062
0.098
0.012
0.020
445
22
1
11-12
12
12
13
0.064
0.103
0.013
0.021
445
22
1
12-13
13
13
14
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
13-14
14
14
15
0.108
0.172
0.022
0.035
445
22
1
14-15
15
15
16
0.018
0.029
0.003
0.006
445
22
1
15-16
16
16
17
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
16-17
17
17
18
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
17-18
18
18
19
0.028
0.044
0.005
0.009
445
22
1
18-19
19
19
20
0.098
0.157
0.02
0.032
445
22
1
19-20
20
20
21
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
20-21
21
21
22
0.074
0.118
0.015
0.024
445
22
1
21-22
22
22
23
0.052
0.083
0.01
0.017
445
22
1
22-23
23
23
24
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
23-24
24
24
25
0.12
0.191
0.024
0.039
445
22
1
24-25
25
25
26
0.006
0.010
0.001
0.002
445
22
1
25-26
26
26
27
0.126
0.201
0.026
0.041
445
22
1
26-27
27
2
28
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
2-28
28
3
29
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
3-29
29
4
30
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
4-30
30
5
31
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
5-31
31
6
32
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
6-32
32
7
33
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
7-33
33
8
34
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
8-34
34
10
45
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
10-35
35
11
36
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
11-36
36
13
37
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
13-37
37
14
38
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
14-38
38
16
39
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
16-39
39
17
40
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
17-40
40
18
41
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
18-41
41
20
42
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
20-42
42
21
43
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
21-43
43
23
44
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
23-44
44
24
45
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
24-45
45
26
46
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
26-46
46
27
47
17.394
0.167
3.593
9.331
10.5
22
1
27-47
Kết quả điện áp nút (phân bố công suất bằng phương pháp Newton- Raphson)
STT
P
Q
U(đvtđ)
U(kV)
Tên
01
+0.02914
+0.014042
1
22
nguồn
02
0
0
0.9987
21.9705
tải 22 _1
03
0
0
0.9974
21.9746
tải 22 _2
04
0
0
0.9962
21.9163
tải 22 _3
05
0
0
0.9951
21.8917
tải 22 _4
06
0
0
0.9940
21.8688
tải 22 _5
07
0
0
0.9931
21.8475
tải 22 _6
08
0
0
0.9922
21.8278
tải 22 _7
09
0
+0.001275
0.9921
21.8256
tụ bù _1
10
0
0
0.9913
21.8088
tải 22 _8
11
0
0
0.9905
21.7913
tải 22 _9
12
0
+0.001275
0.9902
21.7835
tụ bù _2
13
0
0
0.9898
21.7748
tải 22 _10
14
0
0
0.9891
21.7594
tải 22 _11
15
0
+0.001275
0.9885
21.7477
tụ bù _3
16
0
0
0.9884
21.7455
tải 22 _12
17
0
0
0.9878
21.7322
tải 22 _13
18
0
0
0.9873
21.7207
tải 22 _14
19
0
+0.001275
0.9872
21.7185
tụ bù _4
20
0
0
0.9868
21.7098
tải 22 _15
21
0
0
0.9864
21.7003
tải 22 _16
22
0
+0.001275
0.9862
21.6958
tụ bù _5
23
0
0
0.9860
21.6921
tải 22 _17
24
0
0
0.9857
21.6848
tải 22 _18
25
0
+0.000565
0.9854
21.6794
tụ bù _6
26
0
0
0.9854
21.6791
tải 22 _19
27
-0.00320
-0.001051
0.9852
21.6746
tải 22 _tụ bù _20_7
28
-0.00128
-0.000960
0.9849
0.3939
tải 0.4 _1
29
-0.00128
-0.000960
0.9836
0.3934
tải 0.4 _2
30
-0.00128
-0.000960
0.9824
0.3929
tải 0.4 _3
31
-0.00128
-0.000960
0.9812
0.3925
tải 0.4 _4
32
-0.00128
-0.000960
0.9802
0.3921
tải 0.4 _5
33
-0.00128
-0.000960
0.9792
0.3917
tải 0.4 _6
34
-0.00128
-0.000960
0.9783
0.3913
tải 0.4 _7
35
-0.00128
-0.000960
0.9774
0.3910
tải 0.4 _8
36
-0.00128
-0.000960
0.9766
0.3906
tải 0.4 _9
37
-0.00128
-0.000960
0.9758
0.3903
tải 0.4 _10
38
-0.00128
-0.000960
0.9751
0.3900
tải 0.4 _11
39
-0.00128
-0.000960
0.9745
0.3898
tải 0.4 _12
40
-0.00128
-0.000960
0.9739
0.3895
tải 0.4 _13
41
-0.00128
-0.000960
0.9733
0.3893
tải 0.4 _14
42
-0.00128
-0.000960
0.9728
0.3891
tải 0.4 _15
43
-0.00128
-0.000960
0.9724
0.3890
tải 0.4 _16
44
-0.00128
-0.000960
0.9720
0.3888
tải 0.4 _17
45
-0.00128
-0.000960
0.9717
0.3887
tải 0.4 _18
46
-0.00128
-0.000960
0.9714
0.3886
tải 0.4 _19
47
-0.00128
-0.000960
0.9712
0.3885
tải 0.4 _20
Kết quả dòng công suất nhánh (phân bố công suất bằng phương pháp Newton-Raphson)
STT
Đầu
Cuối
R
X
Y
G óc
Dòng
Dòng
A
%
Dòng
01
1
2
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.027
72.075
16.2
02
2
3
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.026
68.161
15.32
03
3
4
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.024
64.259
14.44
04
4
5
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.023
60.370
13.57
05
5
6
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.022
56.504
12.7
06
6
7
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.020
52.654
11.83
07
7
8
0.026
0.042
20.4008
-57.920
0.019
48.849
10.98
08
8
9
0.032
0.005
164.766
-57.920
0.017
44.522
10
09
9
10
0.0228
0.036
23.2837
-57.920
0.018
47.076
10.58
10
10
11
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.016
43.189
9.71
11
11
12
0.0127
0.02
41.6867
-57.920
0.015
39.269
8.82
12
12
13
0.0133
0.021
39.9532
-57.920
0.013
42.133
9.47
13
13
14
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.014
38.243
8.59
14
14
15
0.0233
0.036
23.8620
-57.920
0.012
34.462
7.74
15
15
16
0.0038
0.006
140.646
-57.920
0.011
36.980
8.31
16
16
17
0.0260
0.042
20.4008
-57.920
0.009
32.729
7.35
17
17
18
0.0057
0.042
20.4008
-57.920
0.01
28.914
6.5
18
18
19
0.0203
0.009
92.5136
-57.920
0.009
24.842
5.58
19
19
20
0.0260
0.032
26.1722
-57.920
0.008
27.550
6.19
20
20
21
0.0153
0.042
20.4008
-57.920
0.009
23.737
5.33
21
21
22
0.0108
0.024
34.8087
-57.920
0.007
19.988
4.49
22
22
23
0.0260
0.017
49.2872
-57.920
0.006
22.793
5.12
23
23
24
0.0248
0.042
20.4008
-57.920
0.005
19.022
4.27
24
24
25
0.0013
0.040
21.4373
-57.920
0.002
15.628
3.51
25
25
26
0.0260
0.002
421.963
-57.920
0.002
15.015
3.37
26
26
27
3.5938
0.042
20.4008
-57.920
0.002
12.917
2.9
27
2
28
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.263
40.61
28
3
29
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.268
40.66
29
4
30
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.273
40.71
30
5
31
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.278
40.76
31
6
32
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.283
40.80
32
7
33
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.287
40.84
33
8
34
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.291
40.88
34
10
45
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.295
40.92
35
11
36
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.299
40.95
36
13
37
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.302
40.98
37
14
38
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.305
41.01
38
16
39
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.308
41.04
39
17
40
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.311
41.06
40
18
41
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.313
41.09
41
20
42
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.315
41.11
42
21
43
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.317
41.13
43
23
44
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.319
41.14
44
24
45
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.320
41.16
45
26
46
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.322
41.17
46
27
47
3.5938
9.322
0.1
-68.938
0.002
4.323
41.18
Chương 14
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ
Mục đích của việc tính dòng ngắn mạch là phục vụ cho việc lựa chọn Recloser và FCO
14.1 Tính toán ngắn mạch
14.1.1 Các công thức tính tổng trở trong đường dây phân phối hình tia
Khoảng cách tương đương giữa các pha
Khoảng cách tương đương giữa dây pha và dây trung tính
Bán kính tự thân của dây dẫn pha hoặc dây trung tính
Ds,pha (hoặc trung tính) = r’pha (hoặc trung tính) phụ thuộc số sợi cáư tạo dây
Cảm kháng phân cách
Cảm kháng dây dẫn
Cảm kháng thứ tự thuận và nghịch
Tổng trở thứ tự thuận và nghịch
Tổng trở thứ tự không của bản thân dây pha
Với:
r1,pha là điện trở đơn vị của dây dẫn
re là điện trở của đất (chọn re = 0,18/km)
xe là cảm kháng của đất (chọn xe = 1,53/km)
Tổng trở thứ tự không của bản thân dây trung tính
Tổng trở thứ tự không tương hổ
Tổng trở thứ tự không
14.1.2 Các dạng ngắn mạch
- Các đường dây phân phối thường là dạng đường dây 3 pha hình tia. Như vậy các dòng sự cố dọc theo đường dây có thể là một trong bốn dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch 3 pha (N3), ngắn mạch 2 pha chạm nhau (NL-L), ngắn mạch 2 pha chạm đất (NL-L-N), ngắn mạch một pha chạm đất (NL-N)
Ngắn mạch 3 pha
Ngắn mạch 2 pha chạm nhau
Ngắn mạch 1 pha chạm đất
Ngắn mạch 2 pha chạm đất:
+ Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất (dòng trên pha ngắn mạch ):
Với a =
+ Dòng trên pha kia (dòng trên pha không chạm đất ):
Với a =
Tính toán trong hai trường hợp ứng với tổng trở tại chỗ ngắn mạch Zf = 0 (ứng với dòng max) và Zf =10 (ứng với dòng min)
14.1.3 Tính dòng ngắn mạch
Chọn Scb = 100MVA
+ Hệ thống:
+ Chọn trụ đở thẳng dùng đà 2,4m
+ Khoảng cách tương đương giữa các pha
= 1,37m
+ Khoảng cách tương đương giữa dây pha và dây trung tính
= 1,34m
+ Bán kính tự thân của dây pha
Dây pha AC-150 có d = 17mm, ro = 0,21
+ Bán kính tự thân của dây trung tính
Dây trung tính AC-120 có d = 15,2mm, ro = 0,27
+ Cảm kháng phân cách
+ Cảm kháng dây dẫn
+ Cảm kháng thứ tự thuận và nghịch của dây pha
+ Tổng trở thứ tự và nghịch của dây pha
+ Tổng trở thứ không của bản thân dây trung tính
+ Tổng trở thứ tự tương hổ
+ Tổng trở thứ tự không
+ Tổng hợp trở kháng cho từng 1km đường dây tính từ hệ thốgn đổ về
Z1(i) = Z1HT + Z1x
Z2(i) = Z2HT + Z2x
Z0(i) = Z2HT + Z0x
STT
Vị trí
km
1
0
0 + j 1.016
0 + j1.21
0 + j2.662
2
1
0.21 + j 1.3519
0.21 + j1.545
0.4999 + j3.655
3
2
0.42 + j 1.6865
0.42 + j1.88
0.9998 + j4.647
4
3
0.63 +2.0215
0.63 + j2.215
1.4997 + j5.64
5
4
0.84 + j 2.3565
0.84 + j2.55
1.9996 + j6.633
6
5
1.05 + j 2.6916
1.05 + j2.885
2.4995 + j7.2626
7
6
1.26 + j 3.0266
1.26 + j3.22
2.9994 + j8.619
8
7
1.47 + j 3.3616
1.47 + j3.555
3.4993 + j9.6117
9
8
1.68 + j 3.6967
1.68 + j3.89
3.9992 + j10.6045
10
9
1.89 + j 4.0317
1.89 + j4.225
4.499 + j11.5973
11
10
2.1 +j 4. 3667
2.1 + j4.56
4.9989 + j12.5901
12
11
2.31 + j 4.7018
2.31 + j4.895
5.4988 + j13.5829
13
12
2.52 + j5.0368
2.52 + j5.23
5.9987 + j14.5757
14.1.3.1 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 0:
Tính dòng ngắn mạch tại đầu đường dây (0 km)
+ Dòng ngắn mạch 3 pha
+ Dòng ngắn mạch 2 pha chạm nhau
+ Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất
+ Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất (dòng trên pha ngắn mạch ):
+ Dòng trên pha kia (dòng trên pha không chạm đất ):
Tính tương tự cho các điểm còn lại ta có bảng tổng hợp sau:
Vị trí
Km
IN
(3 pha )
A
IN
(L - G)
A
IN
(L -L)
A
IN
(L-L-G_ab)
A
IN
(L-L-G_c)
A
0
12501.68
7796.65
9883.2
10546.8
10546.8
1
9287.22
5759.93
7516.61
7944.54
7941.48
2
7308.30
4526.79
6003.98
6297.96
6320.25
3
5998.72
3715.64
4977.22
5192.34
5231.92
4
5077.07
3145.97
4241.8
4407.19
4456.36
5
4396.37
2725.48
3691.76
3823.82
3877.74
6
3874.35
2403.01
3265.95
3374.57
3430.41
7
3461.90
2148.14
2927.09
3018.53
3074.65
8
3128.09
1941.80
2651.26
2729.71
2785.19
9
2852.56
1771.40
2422.53
2490.88
2545.18
10
2621.36
1628.35
2229.87
2290.20
2343.03
11
2424.64
1506.58
2065.41
2119.24
2170.48
12
2255.25
1401.69
1923.43
1971.90
2021.49
14.1.3.2 Tính dòng ngắn mạch ứng với Zf = 10:
Tính dòng ngắn mạch tại đầu đường dây (0 km)
+ Dòng ngắn mạch 3 pha
+ Dòng ngắn mạch 2 pha chạm nhau
+ Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất
+ Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất (dòng trên pha ngắn mạch ):
+ Dòng trên pha kia (dòng trên pha không chạm đất ):
Tính tương tự cho các điểm còn lại ta có bảng tổng hợp sau:
Vị trí
Km
IN
(3 pha )
A
IN
(L - G)
A
IN
(L -L)
A
IN
(L-L-G_ab)
A
IN
(L-L-G_c)
A
0
1263.66
1253.64
2147.36
10224.2
9541.9
1
1233.29
1205.62
2034.14
7834.43
7203.23
2
1203.32
1158.83
1929.8
6298.17
5715.95
3
1173.85
1113.65
1828.61
5250.6
4710.94
4
1145
1070.32
1736.5
4496.85
3995.4
5
1116.82
1028.95
1651.19
3930.48
3463.24
6
1089.37
989.62
1572.29
3489.99
3053.65
7
1062.68
952.33
1499.34
3137.8
2729.56
8
1036.79
917.03
1431.88
2849.83
2467.27
9
1011.69
883.66
1369.44
2609.95
2250.98
10
987.4
852.15
1311.59
2407.03
2069.78
11
963.9
822.4
1257.93
2233.1
1915.89
12
941.2
794.31
1208.07
2082.35
1783.67
14.1.3.3 Tính dòng ngắn mạch cho đường dây nhánh đến trạm biến áp
Tại nút 6 giả sử trạm biến áp hạ áp được nối vào trục đường dây chính thông qua đường nhánh dài 2 km và sụt áp cho phép trên nhánh là 1%
ro,tính toán =
Chọn dây pha trên nhánh là dây AC – 90 có ro = 0,33 /km, d = 13,5 mm
Icp = 335A .Dây trung tính AC – 70 có ro = 0,46 /km, d = 11,4mm , Icp = 275A
Trình tự tính toán tương tự như trên ta xác định được các thông số sau:
+ Tổng trở thứ tự thuận và nghịch của dây pha nhánh
+ Tổng trở thứ tự không
+ Tổng trở thứ tự nhìn từ điểm 32 về hệ thống
* Dòng ngắn mạch ứng với Zf = 0
+ Dòng ngắn mạch 3 pha
+ Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất
* Dòng ngắn mạch ứng với Zf = 10
+ Dòng ngắn mạch 3 pha
+ Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất
14.2 Phối hợp bảo vệ
14.2.1 Phối hợp Recloser và cầu chì (ACR - FCO)
- ACR đặt trên phát tuyến chính, cầu chì đặt ở đầu đường nhánh để bảo vệ cho đường nhánh
- Dòng điện lâu dài liên tục của cầu chì (fuse link) chọn khoảng 150% dòng định mức đối với chì thiếc (tin link) và bằng 100% dòng định mức đối với chì bạc (silver link). Ví dụ chì 20K bằng thiếc (định mức 20A) tải dòng điện liên tục bình thường là 1,5x20 = 30A
- Căn cứ vào dòng điện ở đầu nhánh lúc phụ tải cực đại để chọn dây chì có định mức thích hợp và đường đặc tính A-s tương ứng (TCC). Đường đặc tính A-s của dây chì có tính tản mạn và gồm 2 đường. Đường dưới là đường ứng với thời gian chảy tối thiểu, đường trên ứng với thời gian chảy giải lớn nhất
Đường đặc tính của dây chì phải nằm giữa 2 đường A-ACR và B-ACR của Recloser
- Khi có ngán mạch trên đường nhánh thì chì không cho đứt ngay vì sự cố có thể thoáng qua hy vọng có thể tái lập mà không gây mất điện. Khi đó ACR làm việc theo đặc tính nhanh A-ACR.Sau 2 lần tác động nhanh mà sự cố vẫn tồn tại thì ACR chuyển sang làm việc theo đặc tính chậm B-ACR và khi đó chì sẽ chảy và chỉ làm mất điện đường dây nhánh
- Do có hiện tượng mỏi do nhiệt của dây chì khi dòng ngắn mạch qua nó trong những lần tác động nhanh của ACR(lúc này chì chưa kịp chảy). Tác dụng nhiệt chồng chất gây ra bởi ACR lên dây chì mà dây chì phải chịu đựng phải nhỏ hơn đặc tính phá huỷ dây chì và điều mong muốn là dây chì không được phép chảy trong giai đoạn mà ACR làm việc theo đặc tuyến nhanh. Điều này được thể hiện bù trừ qua phối hợp bằng cách dùng hệ số nhân k để nhân thời gian của A-ACR với hệ số này và đường mới A’-ACR vẫn còn nằm dưới đường đặc tính thời gian chảy tối thiểu của dây chì
Bảng hệ số nhân k
Thời gian mở giữa 2 lần tự đóng lại Recloser tính theo chu kỳ (giây)
Hệ số nhân k
1 lần tác động nhanh
2 lần tác động nhanh
25-30(0,4-0,5s)
1,25
1,8
60(1s)
1,25
1,35
90(1,5s)
1,25
1,35
120(2s)
1,25
1,35
14.2.2 Tính toán bảo vệ
Chọn FCO cho các nhánh
Dòng max qua FCO:
Tra đặc tuyến FCO chọn được FCO loại 40K, có khả năng tải được liên tục dòng điện: 40 x 1,5 = 60A
Chọn và phối hợp ACR với FCO
Dòng max qua ACR :
Chọn Recloser loại PWVE ba pha điều khiển bằng điện tử
Min trip = 2,5 x 210 = 525 A
Chọn dòng Min trip : 560A
Chọn đường A-ACR là đường 121. Đường đặc tuyến này có A-ACR nằm dưới đường đặc tuyến chảy của chì 40K. Do đó đường đặc tuyến này phối hợp tốt với cầu chì phía sau. Chọn đường B-ACR là đường đặc tuyến 115
Từ đó ta vẽ được đường đặc tuyến phối hợp bảo vệ giữa ACR và FCO như sau
Chương 15
KẾT LUẬN
Thiết kế trạm biến áp và đường dây phân phối là một bộ phận quan trọng cấu thành nên hệ thống điện, có vai trò chủ đạo trong hệ thống điện nói riêng và nền kinh tế nói chung. Nhưng cho đến nay hệ thống điện chúng ta không theo đuổi kịp sự phát triển của nền kinh tế đất nước, chưa hoà nhập với hệ thống điện của các nước trên thế giới
Vì vậy, yêu cầu cấp thiết của hệ thống điện là đòi hỏi phải cải cách toàn diện hệ thống điện Việt Nam để có thể thích nghi với đặc điểm, yêu cầu của nước ta hiện nay và trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn
Tài liệu tham khảo
Huỳnh Nhơn, Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM, 2003
Hồ Văn Hiến, Hướng dẫn thiết kế mạng, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM
Dương Vũ Văn - Trần Hoàng Lĩnh – Lê Thanh Thoả, Hướng dẫn thiết kế phần điện - Thiết kế chống sét cho Nhà máy nhiệt điện, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM
Bộ môn hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa TPHCM, Nhà máy điện và trạm biến áp, 2003
Bùi Ngọc Thư, Mạng Cung Cấp Và Phân Phối Điện, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM,2000
._.