Cung cấp điện 2 - Chương 7: Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong htccđ

Nội dung text: Cung cấp điện 2 - Chương 7: Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong htccđ

1. CUNG CẤP ĐIỆN 2 GV: Nguyễn Quang Thuấn 11/2/2011 1
2. Nội dung môn học CHƯƠNG NỘI DUNG SỐ TIẾT 7 Lựa chọn các phần tử, thiết bị trong HTCCĐ 9 8 Bảo vệ rơle và tự động hóa HTCCĐ 6 9 Bảo vệ chống quá điện áp khí quyển 6 10 Nâng cao hệ số công suất 4 11 Kỹ thuật chiếu sáng 5 TN 15 Tổng số: 45 11/2/2011 2
3. Tài liệu tham khảo 1. TS. Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện, NXBKHKT- 2006 2. TS. Ngô Hồng Quang Lựa chọn các phần tử thiết bị từ 0,4-500kV, NXBKHKT- 2005 3. TS. Trần Quang Khánh Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2005 4. GS. Nguyễn Công Hiền Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2004 11/2/2011 3
4. Chương 7. LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ TRONG HTCCĐ 7.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Đặt vấn đề Trong quá trình làm việc, các phần tử, thiết bị có thể phải chịu 3 chế độ làm việc:  Bình thường: Uđm, Iđm  Quá tải: > Uđm, Iđm  Sự cố (NM): >> Iđm → Phải cắt phần tử, thiết bị bị sự cố ra khỏi nguồn càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên phải có thời gian → PT, TB phải chịu đựng được trong thời gian tồn tại sự cố này. Bởi vậy các PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo mãn đồng thời 3 điều kiện trên. 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB: U đm.TB U đm.m (1) a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt: I đm.TB Ilv.max . Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tính khi 1 đd bị đứt); . Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 ); . Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm 11/2/2011 4
5. 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB: b. Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố: Dòng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn có thể phá hỏng và đốt cháy phẫn dẫn/cách điện của PT, TBĐ. Do đó cần kiểm tra theo 2 điều kiện:  Điều kiện ổn định động: Iđ.đm ≥ ixk (2)  Điều kiện ổn định nhiệt: t qd (Với t = t ) Inh.dm I (3) qd N tnh.dm Lưu ý: 1) Đối với các PT, TB hạ áp (U ≤1000V) không cần kiểm tra ổn định động 2) Đối với PT, TB có Iđm ≥ 1000A, không cần kiểm tra ổn định nhiệt 3) Đối với dây dẫn và thanh dẫn, điều kiện ổn định nhiệt kiểm tra theo tiết diện tối thiểu: B S S N (mm 2 ) ch min C 11/2/2011 5
6. 7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 1. Lựa chọn MCĐ TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmMC (kV) UđmMC Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmMC (A) IđmMC Ilv.max 3 Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA) IC.đm IN 4 Công suất cắt định mức, SC.đm (MVA) SC.đmMC SN 5 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm ixk t I I qd 6 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA) nh.dm tnh.dm 11/2/2011 6
7. 7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 2. Lựa chọn MC phụ tải TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmMC (kV) UđmMC Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmMC (A) IđmMC Ilv.max 3 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm ixk tqd 4 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA) Inh.dm I tnh.dm 5 Dòng điện định mức của CC, IđmCC (A) IđmCC Ilv.max 6 Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A) IC.đmCC IN 7 Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A) SC.đmCC SN 11/2/2011 7
8. 3. Lựa chọn DCL TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmDCL (kV) UđmDCL Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmDCL (A) IđmDCL Ilv.max 3 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm ixk tqd 4 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA) I nh.dm I tnh.dm 4. Lựa chọn CC cao áp TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmCC (kV) UđmCC Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmCC (A) IđmCC Ilv.max 3 Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A) IC.đmCC IN 4 Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A) SC.đmCC SN 11/2/2011 8
9. 7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 1. Lựa chọn MBA điện lực  Đối với TBA có 1 máy: khcSđmB Stt  Đối với TBA có 2 máy: khckqtmaxSđmB Stt Trong đó: SđmB - công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho); Stt - công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải). kqtmax - hệ số quá tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4 (quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ).   k 1 1 2 Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng hc 100 khc nếu MBA ngoại nhập) 0 1 ,2 - nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo ( C) Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240C; Mátcơva nhiệt độ trung bình 50C; Thì:   k 1 1 2 0,81 hc 100 11/2/2011 9
10. 7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2. Lựa chọn MBA đo lường a. Máy biến dòng điện (BI) TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV) Uđm.BI Uđm.m Ilv.max 2 Dòng điện sơ cấp định mức, I1đm.BI (A) I 1đm.BI 1,2 3 Phụ tải cuộn dây thứ cấp, S2đm.BI, (VA) S2đm.BI S2tt ixk kđ 4 Hệ số ổn định động, kđ 2I1dm.BI I . tqd 5 Hệ số ổn định nhiệt, knh knh I1dm.BI tnh.dm 11/2/2011 10
11. 2. Lựa chọn MBA đo lường b. Máy biến điện áp (BU) TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BU (kV) Uđm.BU Uđm.m 2 Phụ tải 1 pha thứ cấp, S2đm.BI, (VA) S2đm.pha S2tt.pha 3 Sai số cho phép, N% N% N% N% - sai số tiêu chuẩn. 11/2/2011 11
12. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP motor control Lưới điện hạ áp Cách ly Cách ly CCááchch ly ly Đóng cắt Đóng cắt ĐĐóóngng c cắắtt Bảo vệ ngắn mạch -cơcơBảo vệ ngắn mạch BBảửảoo v vệệngngắắnn m mạạchch ệnn- n t ử Đi ệ ệện t Đi Bảo vệ quá tải ĐiĐi Bảo vệ quá tải Khởi động Điều khiển với mềm biến tần ĐiĐiềềuu khi khiểểnn công công su suấấtt 11/2/2011 12
13. motor starter Switch Cầu dao Công- Rơ le Áptômát Áptômát Thiết bị (cầu dao) tải tắctơ nhiệt kiểu kiểu tích hợp từ điện từ nhiệt Cách ly Đóng cắt Ngắn mạch Quá tải Điều khiển 11/2/2011 13
14. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP  Các khí cụ ở mạng điện hạ áp như áptômát, côngtắctơ, cầu dao, cầu chì, được lựa chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện, kiểu loại và hoàn cảnh làm việc không cần kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt do dòng ngắn mạch.  Riêng chọn áptômát và cầu chì cần lưu ý:  Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và chỉnh định để cắt dòng điện quá tải;  Đối với CC: Phải phân biệt dùng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu sáng hay dùng trong mạng công nghiệp mà chọn cho đúng. Sau đây, sẽ nêu cách chọn các thiết bị này. 11/2/2011 14
15. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 1. Chọn ATM: BI TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmATM (V) UđmATM Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmATM (A) IđmATM Ilv.max 3 Dòng điện cắt định mức, IC.đm (kA) IC.đm IN Quá tải: chỉnh định 11/2/2011 15
16. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 2. Chọn cầu chì: a. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng: TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, UđmCC (V) UđmCC Uđm.m 2 Dòng điện định mức, IđmCC (A) IđmCC Ilv.max= Itt 11/2/2011 16
17. 2. Chọn cầu chì: b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp:  Nếu BV cho 1 động cơ: TT C¸c ®¹i l­îng chän vµ kiÓm tra C«ng thøc chän vµ kiÓm tra 1 Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A) I®m.CC Itt = ktI®m.®C I K I 2 Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I (A) I mm = mm dm.DC ®m.CC ®m.CC Trong ®ã: Pdm.DC kt - hÖ sè tải cña ®éng c¬, nÕu kh«ng biÕt lÊy kt = 1; I®m.®C- dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬, I®m.®C =  3U dm cos dm U®m- ®iÖn ¸p d©y ®Þnh møc, U®m = 380V; Cos ®m - hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®.c¬, th­êng Cos ®m = 0,8;  - hiÖu suÊt cña ®c¬, th­êng  = 0.8-0,95 (cã thÓ lÊy  = 1); Kmm - hÖ sè më m¸y ®.c¬ (nhµ chÕ t¹o cho), th­êng Kmm = 5; 6; 7; - hÖ sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khëi ®éng cña ®.c¬, lÊy nh­ sau: Víi ®.c¬ më m¸y nhÑ (hoÆc kh«ng tải) nh­ m¸y b¬m, m¸y c¾t gät kim lo¹i = 2,5; 11/2/2011 Víi ®éng c¬ më m¸y nÆng (cã tải) nh­ cÇn cÈu, cÇn trôc, m¸y n©ng =1,6; 17
18. b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp:  Nếu BV cho nhiều động cơ: TT C¸c ®¹i l­îng chän vµ kiÓm tra C«ng thøc chän vµ kiÓm tra n I k .I 1 Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A) ®m.CC  ti dm.DCi i 2 n 1 Imm max k ti Idm.DCi I i 2 2 Dßng ®iÖn ®Þnh møc, I®m.CC (A) ®m.CC 11/2/2011 18
19. 7.5. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP 1. Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế PP này chỉ dùng chọn tiết diện dd của các mạng điện cao áp. I max I tt 1) Điều kiện chọn tiết diện: Fkt jkt jkt 2 Jkt, A/mm Loại dây dẫn Tmax ≤ 3000h Tmax = 3000-5000h Tmax > 5000h A và AC 1,3 1,1 1,0 Cáp lõi đồng 3,5 3,1 2,7 Cáp lõi nhôm 1,6 1,4 1,2 2) Kiểm tra: PR QX U   U  Tổn thất điện áp: cp U đm  Phát nóng: Isc ≤ Icp Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt: Fch .I t qd α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11; tqđ = (0,5-1)s 11/2/2011 19
20. 2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép  PP này dùng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ áp và mạng điện địa phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn.  Xuất phát từ công thức tính tổn thất điện áp: n n r0  Pi .li x0 Qi .li n i 1 i 1 1 U  Pi .Ri Qi .X i U R U X U dm U dm i 1 Nhận thấy, r0 và x0 đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đó ta có thể chọn tiết diện bằng cách chọn điện kháng x0 (vì x0 = 0,35÷0,45Ω/km - không thay đổi nhiều). Các bước chọn tiết điện dd theo phương pháp này làm như sau: B1. Chọn sơ bộ x0 - Đối với dây hạ áp: Chọn x0 = 0,35Ω/km - Đối với dây TA áp: Chọn x0 = 0,38Ω/km (với 10÷22kV); x0 = 0,4Ω/km (với 35kV) B2. Từ x0 đã chọn, xác định được: n x0 Qi .li i 1 U X U dm 11/2/2011 20
21. 2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép B3. Từ ∆Ucp xác định được ∆UR: ∆UR = ∆Ucp - ∆UX B4. Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn: n n r0  Pi .li  Pi .li i 1 i 1 U R F U dm  U RU dm 2  - điện dẫn suất, ví dụ:  Al 32m / mm Từ F tính được, tra bảng phụ lục để chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất B5. Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: n n r0  Pi .li x0 Qi.li n i 1 i 1 1 U  Pi .Ri Qi .X i U cp U dm U dm i 1 - Nếu điều kiện được thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu; - Trường hợp không thảo mãn, chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn 1 cấp, rồi kiểm tra lại theo điều kiện trên. 11/2/2011 21
22. 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp PP nµy dïng ®Ó chän tiÕt diÖn d©y dÉn l­íi h¹ ¸p c«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t ®« thÞ. Tr×nh tù c¸c b­íc chän tiÕt diÖn theo ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau: - B­íc 1: X¸c ®Þnh dßng ®iÖn tÝnh to¸n mµ ®­êng d©y ph¶i t¶i Itt; - B­íc 2: Lùa chän lo¹i d©y, tiÕt diÖn d©y theo biÓu thøc: k1k2Icp Itt Trong ®ã: k1- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, øng víi m«i tr­êng ®Æt d©y, c¸p; k2- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, kÓ ®Õn sè l­îng d©y hoÆc c¸p ®i chung mét r·nh; k1 vµ k2 tra trong phô lôc. Icp- dßng ®iÖn l©u dµi cho phÐp øng víi tiÕt diÖn d©y hoÆc c¸p ®Þnh chän (tra b¶ng) 11/2/2011 22
23. 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp - B­íc 3: KiÓm tra l¹i: * Theo ®iÒu kiÖn kÕt hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ: I + NÕu b¶o vÖ b»ng cÇu ch×: k k I dc 1 2 cp (§èi víi m¹ch ®énh lùc = 3; cßn m¹ch ¸nh s¸ng sinh ho¹t = 0,3) + NÕu b¶o vÖ b»ng ATM: I I k k I kddt ; k k I kdnh 1 2 cp 4,5 1 2 cp 1,5 Ikddt - dßng ®iÖn khëi ®éng ®iÖn tõ cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t ng¾n m¹ch) Ikdnh - dßng ®iÖn khëi ®éng nhiÖt cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t qu¸ t¶i cña r¬ le nhiÖt) 11/2/2011 23
24. 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp * Theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt dßng ng¾n m¹ch: Fch .I t qd Trong ®ã: -hÖ sè phô thuéc vËt liÖu lµm dd, cu = 6; Al = 11 tq® = tN = (0,5-1)s * Theo ®iÒu kiÖn tæn thÊt ®iÖn ¸p: Umax Ucp = 5%U®m 11/2/2011 24
25. 7.6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI) TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, Icp (A) k1k2Icp Ilv.max 2 2 Khả năng ổn định động, cp (kG/cm ) cp tt 3 Khả năng ổn định nhiệt, F (mm2) F I tqd Trong đó: k1 – hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn. + Đặt đứng: k1 = 1; + Đặt nằm ngang:k1 = 0,95. k2 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ môi trường khác với nhiệt độ TC). - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: Cu = 6; Al = 11. cp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn 2 2 2 (cp.Cu= 1400 kG/cm ; cp Al= 700 kG/cm ; cp Fe= 1600 kG/cm ). 11/2/2011 25
26. 7.6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI) 2 tt - ứng suất tính toán (kG/cm ): suất hiện khi có lực điện động của dòng NM: M  , kG / cm2 , M - mô men uốn tính toán, tt ¦W + Khi thanh dẫn có từ 3 nhịp trở lên: F .l A M tt , kGcm 10 a B + Khi thanh dẫn có 2 nhịp: a F .l C M tt , kGcm 8 l l F 1,76.10 2. i 2 , kG tt a xk Hệ thanh dẫn 3 pha ixk- dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA l - khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm; a - khoảng cách giữa các pha, cm; W - mô men chống uốn của TC, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp: 11/2/2011 26
27. W - mô men chống uốn của thanh dẫn, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp: Thanh chữ nhật Thanh chữ nhật rỗng Thanh tròn Thanh tròn rỗng Đặt đứng Đặt ngang b h h b h H D d D hb2 bh2 H 4 h4 D3 (D 4 d 4 ) W W W W W 6 6 6H 32 32D 11/2/2011 27
28. 7.7. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, Uđm.S (kV) Uđm.S Uđm.m 2 Dòng điện định mức, Iđm.S (A) Iđm.S Ilv.max 3 Lực cho phép tác động lên đầu sứ, Fcp (kG), Fcp kFtt 2 4 Dòng ổn định nhiệt cho phép, Inh.đm (mm ) Inh.đm I Fcp - Lực cho phép tác động lên đầu sứ, (kG): (Fcp = 0,6Fph, Fph-lực phá hỏng sứ, nhà chế tạo cho) H ' k – hệ số hiệu chỉnh: k H H’ H - chiều cao sứ; H H’ - chiều cao từ chân sứ đến tâm tiết diện thanh dẫn l F 1,76.10 2. i 2 , kG tt a xk Thanh dẫn đặt trên sứ 11/2/2011 28