›
›

Điện - Điện tử - Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp

pdf 30 trang vanle 3390
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Điện - Điện tử - Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdien_dien_tu_thiet_ke_he_thong_phan_phoi_thu_cap.pdf

Nội dung text: Điện - Điện tử - Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp

  1. 1.4. Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp  Khi thiết kế hệ thống, người thiết kế phải xem xét đến các vấn đề lâu dài.  Thiết kế phải phù hợp với lịch trình phát triển tải trong tương lai.  Phải xét đến tính kinh tế, tổn thất lõi đồng trong biến thế, dòng thứ cấp và độ sụt áp nơi dịch vụ.  Hoạch định tải biến thế phân phối trên cơ sở là không vượt quá công suất dự trữ.  Phải cố gắng tập hợp đầy đủ các thông tin về nhu cầu tiêu thụ của khách hàng. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện104
  2. 1.4. Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp 1.4.1. Thiết kế thực tế  Hệ thống phân phối thứ cấp gồm:  Biến thế phân phối hạ thế.  Các tuyến dây chính trên mạng thứ cấp.  Dây xuống hộ tiêu thụ.  Đồng hồ điện  Hệ thống phân phối thứ cấp được thiết kế:  1 pha cho khu dân cư.  3 pha cho khu công nghiệp hay dịch vụ với mật độ tải cao. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện105
  3. 1.4.1. Thiết kế thực tế Sơ đồ đơn tuyến của Thanh cái trạm một hệ thống thứ cấp phân phối M C hình tia đơn giản. Nhánh Tuy ến ch ính Cầu chì n hán h ACR MBA ph ân p hối Mạng hạ thế Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện106
  4. 1.4.2. Nhóm biến áp phân phối  Những trạm biến áp phân phối được mắc song song.  Sự thuận lợi của nhóm máy biến áp phân phối:  Cải thiện độ dao động điện áp.  Giảm nhấp nháy ánh sáng do khởi động động cơ.  Tăng độ tin cậy cung cấp điện.  Cải tiến sự linh hoạt khi phụ tải phát triển với chi phí thấp. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện107
  5. 1.4.2. Nhóm biến áp phân phối CC CC MBA MBA phân phối phân phối a) b) Hình 1.49. Hai phương pháp mắc nhóm thứ cấp Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện108
  6. 1.4.2. Nhóm biến áp phân phối CC CC MBA MBA phân phối phân phối MCB a) b) Hình 1.50. Hai phương pháp mắc nhóm thứ cấp khác Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện109
  7. 1.4.2. Nhóm biến áp phân phối  Những khuyết điểm của phương pháp hình 1.49  Yêu cầu kiểm soát cẩn thận hệ thống thứ cấp có các trạm biến áp được kết nhóm với nhau.  Khó khăn trong việc phối hợp cầu chì phía thứ cấp.  Khó khăn phục hồi lại sự cung cấp khi một số cầu chì trên những biến áp cận kề bị đứt (Hình 1.49a).  Để ổn định trong điều kiện tải thay đổi, khi thiết kế hệ thống kết nối thứ cấp là việc phân chia tải giữa các MBA. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện110
  8. 1.4.3. Mạng thứ cấp  Hầu hết HT thứ cấp được thiết kế dưới dạng hình tia.  Đối với khu vực dịch vụ đặc biệt, các HT thứ cấp được thiết kế theo cấu hình dạng lưới.  Mạng thứ cấp trên không hiệu quả về kinh tế trong các khu vực có mật độ phụ tải trung bình.  Mạng thứ cấp ngầm có độ tin cậy cao.  Hệ thống mạng điện thế thấp thường dùng được cung cấp bởi hai hay nhiều tuyến sơ cấp.  Các nguồn sơ cấp được đấu đan xen nhau tránh việc cung cấp đến bất kỳ hai biến thế kề nhau từ cùng một phát tuyến. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện111
  9. 1.4.3. Mạng thứ cấp Sơ đồ đơn CC MBA tuyến của một MC phần nhỏ của mạng thứ cấp. Thanh cái 1 2 3 M C Đường dây hạ thế Tải Hình 1.51. Sơ đồ đơn tuyến của một phần nhỏ của mạng thứ cấp Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện112
  10. 1.4.3. Mạng thứ cấp a. Tuyến dây chính trên mạng thứ cấp Cỡ dây và sự phân bố hợp lý của tuyến dây chính trên mạng thứ cấp cần phải thỏa mãn:  Sự phân chia hợp lý của tải bình thường giữa các biến thế mạng.  Sự phân chia hợp lý của dòng điện khi có sự cố giữa các biến thế mạng.  Độ ổn định điện áp tốt cho mọi khách hàng.  Cắt sự cố ngắn mạch hay chạm đất tại bất kỳ điểm nào mà không gián đoạn cung cấp điện. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện113
  11. b.Cầu chì hạn dòng bảo vệ dây dẫn, cáp  Bộ cầu chì hạn dòng được đặt trên mỗi pha của các tuyến dây chính tại mỗi điểm chuyển tiếp.  Độ nhảy cầu chì hay các đặc tính thời gian – dòng điện phải đảm bảo:  Dòng tải bình thường đi qua mà không chảy vỏ cáp.  Cắt nhanh loại trừ đoạn dây chính bị sự cố.  Phối hợp đặc tính thời gian – dòng điện: giữa cầu chì hạn dòng với các thiết bị bảo vệ mạng và các đặc tính về hư hại vỏ bọc của cáp. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện114
  12. c. Thiết bị bảo vệ mạng .  Trong Hình 1.52, biến thế mạng được nối với mạng thứ cấp qua một thiết bị bảo vệ mạng (MCCB, MCB, , và cầu chì dự phòng) bao gồm một máy cắt không khí và cầu chì bảo vệ dự phòng.  Cầu chì bảo vệ dự phòng là ngắt biến thế mạng ra khỏi mạng nếu MCCB bị hư không hoạt động khi có sự cố.  Mỗi mạng có cầu chì dự phòng, mỗi một cầu chì cho một pha.  Hình 1.52 minh họa một sự phối hợp của các bảo vệ mạng thứ cấp. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện115
  13. c. Thiết bị bảo vệ mạng . 10.000 Đặc tính 5.000 cách điện 3.000 dây dẫn MC 2.000 MC 1.000 500 300 200 100 CC bảo vệ dây dẫn 50 30 MCCB 20 CC bảo vệ 10 mạng CC bảo vệ mạng 5 3 1000 10000 100000 400 2000 3000 5000 20000 50000 200000 500 CC bảo vệ dây dẫn Hình 1.52. Sự phốihợp hoàn hảo của các thiếtbị bảo vệ mạng thứ cấp Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện116
  14. 1.4.4. Biến thế mạng  Trong mạng thứ cấp ngoài trời, biến thế được gắn trên cột hay trên sàn.  Trong mạng thứ cấp ngầm, biến thế được đặt trong các hầm.  Các biến thế có thể là 1 pha hay 3 pha.  MBA phân phối được trang bị bộ điều chỉnh không tải để điều chỉnh điện áp theo yêu cầu. Mức điện áp điều chỉnh điện áp khoảng ± 10%. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện117
  15. 4.4. Biến thế mạng  Hệ số sử dụng biến thế : là tỉ lệ giữa biến thế mạng được lắp đặt với tải. Hệ số sử dụng = ΣST/ΣSL với ΣST – tổng công suất biến thế mạng ΣSL – tổng tải mạng thứ cấp  Hệ số sử dụng phụ thuộc:  Số phát tuyến được dùng.  Mức độ phụ tải phân bố không đều giữa các biến thế mạng trong trường hợp xảy ra sự cố đơn.  Tỉ lệ ZM /Z T Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện118
  16. 4.4. Biến thế mạng Trong đó: 2,3 Z : trở kháng của mỗi 2,2 2 ph át tuyến M 2,1 phân đoạn của dây 2,0 chính thứ cấp 1,9 1,8 3 p hát tuy ến ZT: trở kháng của biến 1,7 thế mạng thứ cấp 1,6 1,5 5 ph át tuyến 1,4 1,3 Hình 1.53. Hệ số sử 10 ph át tuyến dụng máy biến thế theo 1,2 1,1 tỉ lệ ZM/Z T và số nhánh 1,0 sử dụng 0 1 2 3 4 5 Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện119
  17. 1.4.5. Độ sụt áp trong hệ thống phân phối một pha  Điện áp ở tại các điểm khác nhau trên mạch phân phối điện xoay chiều đơn pha có thể được tìm từ điện trở hay trở kháng dây dẫn. Nếu: I : dòng điện với hệ số công suất cos φ tại một điểm tải cụ thể R : điện trở X : trở kháng của dây dẫn Thì điện áp rơi là (IRcos φ + IXsin φ) (V) (1 pha) Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện120
  18. 1.4.5. Độ sụt áp trong hệ thống phân phối một pha Ví dụ 1.18. Cáp 2 lõi có r0 = 0,3 Ω/km, x0= 0,15 Ω/km. Tìm điện áp tại các điểm cung cấp cho tải. Chiều dài đường dây 1 km, chiều dài mỗi đoạn và điện trở của mỗi đoạn cho ở Hình 1.54. Tại các điểm B, C, D và E lần lượt là 25A ở cos φ = 0,8, 15A ở cos φ = 0,8 , 50A ở cos φ = 1, 40A ở cos φ = 0,9. Điện áp tại điểm cung cấp A được duy trì ở 240 V. Hình 1.54a. Phân bố thành 0,06 ΩΩΩΩ0,06 0,06 0,12 phần tác dụng của dòng ABCDE200m 200m 200m 400m điện qua điện trở 118A 98A 86A 36A 20A 12A 50A 36A Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện121
  19. 1.4.5. Độ sụt áp trong hệ thống phân phối một pha Ví dụ 1.18. Hình 1.54b. Phân bố thành phần tác dụng của dòng điện qua cảm kháng Giải: Thành phần sụt áp do điện trở Đoạn Dòng Điện áp rơi Điện áp rơi tới điểm AB 118A 118 x 0,06 = 7,08 V B: 7,08 V BC 98A 98 x 0,06 = 5,88 V C: 12,96 V CD 86A 86 x 0,06 = 5,16 V D: 18,12 V DE 36A 36 x 0,12 = 4,32 V E: 22,44 V Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện122
  20. 1.4.5. Độ sụt áp trong hệ thống phân phối một pha Ví dụ 1.18. Thành phần sụt áp do kháng trở Đoạn Dòng Điện áp rơi Điện áp rơi tới điểm AB 41,45A 41,45 x 0,03 = 1,42 V B: 1,24 V BC 26,45A 26,45 x 0,03 = 0,80 V C: 2,04 V CD 17,45A 17,45 x 0,03 = 0,52 V D: 2,56 V DE 17,45A 17,45 x 0,06 = 1,05 V E: 3,61 V Điện áp tại các nút: VA = 240 V VB = 240 – (7,08 + 1,24) = 231,68 V VC = 240 – (12,96 + 2,04) = 225 V VD = 240 – (18,12 + 2,56) = 219,32 V VE = 240 – (22,44 + 3,61) = 213,95 V Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện123
  21. 1.4.6. Dòng điện phân phối và điện áp rơi trong hệ thống phân phối 3 pha 4 dây Trong hệ thống 3 pha 4 dây:  Tải động cơ và tải 3 pha cân bằng được cung cấp từ đường dây 3 pha.  Tải 1 pha được phân bố giữa dây pha và dây trung tính.  Các nối kết các tải dọc theo chiều dài cung cấp sao cho đạt được sự cân bằng có thể trên các pha.  Cỡ của dây chính được chọn trong giới hạn độ sụt áp cho phép.  Cỡ của dây trung tính thường được lấy bằng ½ cỡ dây dẫn pha. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện124
  22. 1.4.6. Dòng điện phân phối và điện áp rơi trong hệ thống phân phối 3 pha 4 dây Ví dụ 1.19. Các tải sau đây được nối đến HTPP 3 pha 4 dây 400/230V 1. Một tải 16 kW 3 pha, cos φ = 0,8 trễ 2. Một tải 10 kW 3 pha, cos φ = 1 3. Một tải 2 kW 1 pha, cos φ = 0,9 trễ giữa pha A và trung tính 4. Một tải 3 kW 1 pha, cos φ = 0,8 trễ giữa pha B và trung tính 5. Một tải 5 kW 1 pha, cos φ = 1 trễ giữa pha C và trung tính Thứ tự pha của hệ thống là A, B, C. Tính toán dòng trên mỗi dây và dòng trên dây trung tính. Vẽ đồ thị vectơ. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện125
  23. 1.4.6. Dòng điện phân phối và điện áp rơi trong hệ thống phân phối 3 pha 4 dây Ví dụ 1.19. Giải: Dòng tải qua dây dẫn pha A: 1. Tải 3 pha, 16 kW, cos φ = 0,8 trễ S 16 ×1000 đm = = 23,10 − j17 3, A 3Uđm cosϕ 3 × 400 × 8,0 2. Tải 3 pha, 10 kW, cos φ = 1 : 14,45 + j0 A 3. Tải 1 pha, 2 kW, cos φ = 0,9 trễ : 8,68 – j4,2 A 0 Tổng dòng điện qua pha A: I A = 46,23 − j21 5, = 51∠ − 25 A Tính tương tự cho pha B và pha C: Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện126
  24. 1.4.6. Dòng điện phân phối và điện áp rơi trong hệ thống phân phối 3 pha 4 dây Ví dụ 1.19. A IA  Tổng dòng điện qua pha B, lấy pha A làm chuẩn: 25 0 0 I B = −32 − j39 7, = 51∠ −128 6, A 0  3 Tổng dòng điện qua pha C, 16, IC 8 ,6 0 lấy pha A làm chuẩn: CB 0 IB I C = −14,60 − j60 = 61 7, ∠ − 76 3, A  Dòng điện trong dây trung tính: Hình 1.55. Giản đồ vectơ − IN = I A + I B + IC = −0,37 − j1,2 0 Hay: I N = ,0 37 + j 2,1 = ,1 25∠72 9, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện127
  25. 1.4.7. Điều chỉnh điện áp  Các phương pháp điều chỉnh:  Nấc phân áp trên MBA 2, 5, 7% là các mức thường dùng  Bộ điều chỉnh điện áp tự động  Boosters (bộ tăng điện áp nguồn)  Chuyển nấc tự động và Boosters  Tụ bù Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện128
  26. 1.4.7. Điều chỉnh điện áp  HTPP có thể được thiết kế với các giới hạn sau:  Điện áp rơi 8% giữa phía sơ cấp của MBA đầu tiên và đầu thứ cấp của MBA cuối phía thứ cấp khi tải cực đại trên toàn mạch.  Bộ điều chỉnh điện áp được chỉnh định.  Dùng bộ điều khiển tự động, bộ bù sụt áp đường dây được chỉnh định ở mức điện áp chuẩn cần được duy trì.  Chỉnh nấc phân áp trong MBA cần lưu ý đến điện áp ở các thanh cái không được điều chỉnh trên phát tuyến  Điện áp lớn nhất tại thanh cái không được điều chỉnh quá cao để bộ điều áp có thể hạ thấp điện áp lúc tải cực tiểu đối với mạch có sụt áp ít nhất. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện129
  27. 1.4.7. Điều chỉnh điện áp  Điện áp thấp nhất tại thanh cái không được điều chỉnh quá thấp để bộ điều áp có thể nâng điện áp lúc tải cực đại đối với mạch có sụt áp lớn nhất.  Tâm điều chỉnh của máy điều áp phải bằng nhau về cả hai phía tăng áp và giảm áp.  Tụ bù có thể được dùng trong HTPP vì có những ưu điểm sau:  Làm giảm điện áp rơi trên HTPP (bù ngang – bù ứng động).  Làm giảm dòng điện và cải thiện điện áp hệ thống.  Làm giảm tổn thất điện năng. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện130
  28. 1.4.7. Điều chỉnh điện áp Ví dụ 1.20. nguồn điện 1910/3300 V, phụ tải đỉnh có ứng với dòng 150A, cos φ = 80% trễ, r 0 = 0,8 Ω/km, x0 = 1,4 Ω/km. Sử dụng tụ.  + Tính Qtụ = ? để cos φ từ 80% 90%. + Tìm S(kVA) của đường dây và dòng điện trên dây. + Điện áp rơi trước và sau khi lắp đặt tụ. Giải: Công suất tại dòng tải cực đại: 3 Smax = 3.1910.150/10 = 860kVA P = Smax cos φ = 860.0,8 = 688 kW Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện131
  29. 1.4.7. Điều chỉnh điện áp Ví dụ 1.20. Q = Smax sin φ = 860.0,6 = 516 kVAr Khi cos φ = 0,9; sin φ = 0,435; tg φ = 0,4834 Q = Ptg φ = 688.0,4834 = 332 kVAr Qtụ = 516 – 332 = 184 kVAr Imax khi cos φ = 0,9: 120/0,9 = 135 A Sđường dây = 688/0,9 = 765 kVA Điện áp rơi trên 1 pha: 150(0,8.0,8 + 1,4.0,6) = 222 V Điện áp rơi % trên 1 pha: (222/1910).100% = 11,62% Khi có tụ: + điện áp rơi trên 1 pha: 180 V + điện áp rơi % trên 1 pha: 9,42% Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện132
  30. Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng Thiết kế hệ thống điện133