101 bài tập lưới điện, cung cấp điện, cơ khí đường dây phần 1

NGÔ HỔNG QUANG 101 BÀI TẬP LƯỚI ĐIỆN CUNG CẤP ĐIỆN Cơ KHÍ ĐƯỜNG DÂY ■ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT Hà Nội 2006 J lò ’l n ó i (T ần Hiện có thực trạng Trường Đại học kỹ th u ật Cao đẳng kỹ th u ậ t sô" môn học ngày nhiều thêm, số học trìn h mơn học lại giảm xuống, thời lượng dành cho việc thảo luận chữa tập lớp rấ t Cuốn sách nhằm giúp sinh viên ngành kỹ thuật, đặc biệt chuyên ngành điện nhận dạng tập, kỹ giải th uần thục tập đế giúp cho họ củng cô" vững kiến thức lý thuyết, giúp cho họ có tư xử lý xác dạng tốn chuyên ngành gặp phải kỳ thi cuối kỳ, kỳ thi chuyển hệ mà giúp họ làm tốt tập lớn, đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp cơng việc tính toán thiết k ế lưới điện sau trường Với mục đích đó, sách biên soạn gồm mười phần Nội dung phần nêu vấn đề, u cầu tính tốn khơng thể thiếu giáo trìn h lưới điện, cung cấp điện khí đường dây Trong phần hướng dẫn cách nhận biết, phân loại toán; cách sử dụng công thức, cách lấy hệ số, cách tra cứu phụ lục sau đưa dạng tốn vừa đa dạng vừa điển hình từ dễ đến khó trình bày cách giải cho vừa chặt chẽ vừa ngắn gọn Hy vọng sách khơng giúp ích cho sinh viên học ghế nhà trường mà cịn giúp ích cho kỹ sư trẻ trường làm việc lĩnh vực vận hành, th iết kế, xây lắp điện Tác giả rấ t mong nhận nhiều ý kiến đóng góp phê bình bạn đọc để cuổn sách hồn thiện lần tái sau Tác giả XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN ÁP, TỔN THẤT CÔNG SƯÂT, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG HƯỚNG DẨN Đe tính tốn tốn thât điện áp, tổn th ất g suất, tốn thất đ iện năng, th iết phải lập sơ đồ thay th ế - Với toán lưới điện phải dùng sơ đồ thay th ế hình 'V cho đường dây, nghĩa sơ đồ phải kể đến thành phần công suất phản kháng đường dây sinh (hình 1.1) Chỉ so sánh sơ phương án mối cho phép sử dụng sơ đồ tổng trơ (hình 1.2) - Với tốn cung cấp điện cần dùng sơ đồ tổng trở để thay đường dây Chỉ u cầu tính tốn thật xác mói dùng sơ đồ hình 'V , ví dụ cần tính tốn xác đường dây 35 kV dài vài chục km - Cho phép dùng sơ đồ thay th ế gần máy biến áp cho toán lưới điện toán cung cấp điện (hình 1.3) N S/N ¡ụ Hình s' £g ■Qr 1.1.Sơ đồ thay hình V ZD N Sẻ - ZB 5, {ZZ> s AS0 Hình 1.2.S đồ tổng trở Hình 1.3.S đồ thay biến áp Các côn g thức dùng tính tốn - Tổng trở đường dây Ỉ » = 'Ẩ ± Ẻ Â ,Q n ( 1) đó: r0, Q/km; x0, Q/km - tra sổ tay; l - chiều dài đường dây, km; n - sô" mạch đường dây - Công suất phản kháng đường dây sinh ra: Tính gần đúng: Q' Ọ " Ọ j =j = j n.b i.U ; j _ ^ ( ) Tính xác: j- ^ - = j n-b0-^UN (1.3) jQ " c ■n.bpi.u J J công thức trên: n - số mạch đường dây; d - chiều dài đường dây, km; u dm, ƯN, Uj - điện áp định mức, điện áp điểm N 1, kV; b0 - dung dẫn đường dầy không Q km 10 6, tra sổ tay Với đơn vị lấy trên, đơn vị Qc MVAr - Tổn thất không tải (tổn thất sắt) biến áp đó: n - sơ" máy biến áp làm việc song song; p„ - tổn hao không tải, kW; I0(%) - dịng điện khơng tải phần trăm; SUmB • cơng su ất định mức máy biến áp, kVA - Tổng trở biến áp đó: n - số máy biến áp làm việc song song: SđmB> kVA; UđmLĐ = D òng điện định m ức, A lđmMc D òng điện c ắ t định m ức, kA IcđmMC = > I C ô n g s u ấ t c ắ t định m ức, MVA ScanM c = V D òng điện ổn định động, kA D òng điện ổn định nhiệt, kA = 630 > L 35 = ,4 = 10 > S " = ,7 3 16 h „ m = 40 > i* = , 10 Inh.dm = I n 3s = > Trong bảng trên, ngắn mạch 35 kV ngắn mạch xa nguồn I" = I„, lấy thời gian cắt tc = 0,2 s BÀI 7.4 Chọn máy cắt dao cách ly cho mạch máy phát điện với sô" liệu sau: Điện áp lưới điện: Udm|,B = 10 kV; Dòng điện cưỡng bức: Icb = 3.600 A; Dòng điện ngắn mạch chu kỳ: I" = 54,4 kA 185 Giai • * Căn vào sô" liệu cho chọn máy cắt M r-10 dao cách ly PBK - 10/4000 Nga chế tạo có thơng số kỹ th u ậ t cho bảng sau: Bảng thông sô" kỹ th u ật máy cắt M r -10 Loai m áy c ắ t u dm kV ^đrn' A I n 3s - k A ^Nmax M r- 10 10 5000 105 300 S cdm, MVA Ị 5000 Bảng thông số kỹ th u ật dao cách ly PBK - 10/4000 Loại d a o c c h ly u dm, kV ^dmi A đm> ^A P B K - 10/4000 10 4000 200 Nơi s dụn g ngồi trời Khơng cần kiểm tra máy cắt dao cách ly theo điều kiện ổn định nhiệt có dòng định mức lớn 1000 A Các điều kiện chọn kiểm tra khác cho báng sau: Bảng chọn kiểm tra máy cắt C c đại lượng ch ọ n kiểm tra Điều kiện Điện áp định m ức, kV UdmMC = 10 = UđmL0 D òng điện định m ức, A IđmMc= 5000 > lcb = 3600 D òng điện c ắ t định m ức, kA IcdmMC = 106 > r = 54,4 C ô n g su ấ t c ắ t định m ức, MVA S cdmMC = 5000 > S" = / } 10,5.54,4 D òng điện ổn định đ ộ n g , kA lđdm = 0 > i xk= 1,9 / 54.4 Bảng lựa chọn kiểm tra dao cách ly Đ iểu kiện C c đại lượng cn ọ n kiếm tra Đ iện p định m ức, kV UđmMC= 10 > UđmLĐ D òng điện định m ức, A lđmMC = 40 0 > u = 3600 D òng điện ổn định đ ộ n g , kA lddm = 200 > i xk= 1.9 / D òng điện ổn định nhiệt, K hông c ầ n kiểm tra 186 54,4 B À I 7.5 Trạm phân phối trung tâm 22 kV nhà máy quy mô lớn có sơ đồ cho hình 7.4 u cầu lựa chọn máy cắt sơ đồ Cho biết phụ tải tính tốn nhà máy Sịị = 8.000 kVA Nhà máy cấp điện từ trạm biến áp trung gian 110/22 kV đường dây không, dây 2AC-95 dài km máy cát đầu nguồn loại 8BJ50 có Icđm = 25 kA 8BT50 2AC-95,3km - TBA T ổ MCT MCT mcll / Tổ£2kV r I ả UC5 MC1 MC8 MC6 35 » \ t £>êó Đèn TBAPX Hình 7.4 Sơ đổ nguyên lý TP P TT nhà máy quy mỏ lớn bao gồm TBAPX (lia i Dòng điện cưõng qua máy cắt tổng MCT xác định sau: Khi đường dầy cung câ"p bị cơ, nhà máy cấp tồn cơng su ất qua đường dây lại máy cắt tổng: 187 s„ -cb 8.000 V3.22 Vĩụ 210 A Với máy cắt nhánh, dòng cưỡng tăng gấp đôi đứt đường cáp từ TPPTT vê TBAPX cô máy biến áp phân xưởng, rấ t bé so với Icb với máy cắt tổng Chọn dùng loại máy cắt hợp 8DC11 cách điện SFfi Siem ens chế tạo, có thông sô" kỹ th u ật cho bảng sau: Loại m áy c t u đm, kV ỉdm* A lN1s, kA 8D C11 24 1250 25 ^N m a x* 125 Để kiểm tra khả cắt ngắn mạch cần tính dịng điện ngắn mạch qua máy cắt: Chỉ cần tính điểm ngắn mạch góp 22 kV TPPTT, máy cắt liên lạc MCLL vận hành đường mở Sơ đồ ngắn mạch sơ đồ thay th ế cho hình 7.5 8BĨ50 I—r h - UđmLĐ = 22 D òng điện định m ức, A Ic đ m M C = *1250 > lcb = 210 D òng điện c ắ t định m ức, kA IcdmMc = 25 > I” = ,8 C ông s u ấ t c ắ t định m ức, MVA ScdmMc = V > V 2 6,82 D òng điện ổn định đ ộ n g , kA lađm= 125 > i xk= 1,8 V ,8 Vì máy cắt có Idm lớn 1000 A, không cần kiểm tra ổn định nhiệt BÀI 7.6 Trạm biến áp phân xưởng đúc nhà máy khí đặt hai biến áp X 800 kVA - 35/0,4 kV (hình 7.6) Yêu cầu lựa chọn hai tủ cao áp đầu với thiết bị đóng cắt cầu dao - cầu chì Cho biết dịng điện ngắn mạch sau cầu chì có trị số I' = 8,5 kA Giải Dòng điện làm việc lốn n h ấ t qua DCL cầu chì cao áp dịng q tải cơ" máy biến áp: Hình 7.6.Sơ đồ nguyên lý TBAPX đúc với hai tủ cao áp đầu vào 189 Icb ~ IqtB — 1.4 IđmB - 14 X V 18,5 A — — J= 3.35 36 kA ln h đ m > L 3DC > u đm, kV Loại DCL Ck _ Chọn dùng dao cách ly 3DC điện áp 36 kV Siem ens chế tạo có thơng sơ"kỹ th u ậ t cho bảng sau: 630 hdm- kA 20 50 Chọn dùng cầu chì ơng 36kV Siemens chế tạo có thơng sơ" kỹ th u ật cho bảng sau: Loại c ầ u chì u đm, kV ^đm* A lcát min» A 3G D 1- - 5B 36 20 120 IcảtN- kA 31,5 Đã biết I" = 8,5 kA, tính dịng điện ngắn mr.ch xung kích: ixk = 1,8 V2 I” = 1,8 V ,5 = 21,57 kA Ta có bảng kết kiểm tra dao cách ly cầu chì sau: Bảng kết chọn kiểm tra dao cách ly 35 kV Điều kiện C c đại lượng ch ọ n kiểm tra Điện áp định m ức, kV t ld m D C L = D òng điện định m ức, A ^đ m D C L = D òng điện ổn định động, kA Iđđm = 36 > UdmLĐ “ > lc b = ixk > = ,5 D òng Ổn định nhiệt, kA = 20 > 35 , [¡7 ' , V Trong bảng ta lấy thời gian cắt tc = 0,5 s thời gian ổn định nhiệt định mức (ứng với I nhdm) s Bảng kết chọn kiểm tra cầu chì ống 35 kV C c đại lượng ch ọ n kiểm tra Điện áp định m ức, kV D òng điện định m ức, A 1on X Điều kiện tlđmcc “ 36 > UđmLĐ —35 bmcc = 20 > lcb = 18,5 Dòng cắt định m ức, kA lcdmcc = 31,5 > I" = 8,5 C ông s u ấ t cắ t định m ức S«,mCC V 36 1,5 > V ,7 BÀI 7.7 Trạm biến áp khu văn phòng đại diện đặt máy biến áp 200 kVA Yêu cầu lựa chọn tủ cao áp đầu vào 22 kV cho trạm Cho biết dịng điện ngắn mạch phía cao cáp tính I" = 12,5 kA ỉiai Tủ cao áp đầu vào có thiết bị đóng cắt dao cắt phụ tải cầu chì Dịng điện lớn n h ấ t qua DCPT thường biến áp: Ic b = IqtB= l>-25 IdmB= cc dịng điện q tải bình — = 6,56 A a/3.22 Do kinh phí khơng hạn hẹp, chọn dùng tủ hợp 22 kV Siemens chê tạo có thông sô" kỹ th u ật cho bảng sau: Loại tủ u đm, kV ^đmi A lN1s, kA 8DH10 24 200 16 ^N m ax' 63 T hiết bị đ ặt tủ D ao c ắ t phụ tải cầ u chi Thiết bị đo íường Dây chảy cầu chì đặt tủ có dịng định mức Idc - 10 A Tủ có dịng cắt ngắn mạch: IN1 s = 16 kA INmax = 63 kA hồn tồn thoả mãn điều kiện cắt dịng ngắn mạch cầu chì điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt dao cắt phụ tải Icdmcc = 16 kA > I” = 12,5 kA Id.dmD C P T = 63 > IXk = 1,8 V2 12,5 —31,725 kA 12,5 J ụ UdmDCPT = 16 kA > L Vhil dm 8,8 kA ' 191 BAI 7.8 Yêu cẩu lựa chọn cầu chì tự rơi 10 kV đặt trạm biến áp cấp điện cho trạm bơm nông nghiệp Trạm đặt biến áp 320 kVA - 10/0.4 kV Trạm biến áp cấp điện từ trạm biến áp trung gian huyện đường dây không, dây dẫn 5C-50 dài 5km Máy cắt đầu nguồn Nga chế tạo Giải Dòng điện lớn n h ât qua cầu chì tự rơi dịng tải bình thường biến áp: Ic b — I q i B —l)25IđmB —1,25 —7=— = 23,12 A V3.10 Chọn dùng cầu chì tự rơi 15 kV Chance chế tạo có thơng số kỹ th u ật cho bảng sau: Loại C C R T u*» kV C - 112 PB 15 Iđm A 100 lNt kA S ố lần c ắ t tải 10 200 Để kiểm tra điều kiện ngắn mạch, cần tính ngắn m ạch đế tìm trị sơ dịng điện ngắn mạch phía cao áp trạm biến áp Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay th ế tính ngắn mạch cho hình 7.7 N Hình 7.7 Sơ đồ nguyên lý sơ đổ thay tính tốn ngắn mạch cao áp 192 Máy cắt Nga có Scdm = 250 MVA, từ tính điện kháng hệ thông: XH= V j _ = (ỊỊ0|X 10)1 = 0,44 n ^cđmMC 2^0 Với AC-50 khoảng cách trung bình hình học dây Dtb = l,5m tra sổ tay có r„ = 0,64 Q/km, x0 = 0,375 Q/km, tính được: r0l+ j ZD= xal Tổng trở ngắn mạch: ZN= Xh + Zp = R d + j (X„ Xp) = 3,2 + j (0,44 + 1,875) = 3,2 +3 2,315 Q Trị sơ" dịng điện ngắn mạch cao áp trạm biến áp: IN= V3Zn = - F = ^ = = = 6,89 kA V3 V3,22 + 2,3752 Với IN = I” = 6,89 kA ta có kết chọn kiểm tra cầu chì tự rơi ghi bảng sau: Điều kiện C ác đại lượng ch ọ n kiểm tra Đ iện áp định m ức, kV UđmCCTR = 15 > UđmLĐ = D òng điện định m ức, A IdmCCTR D òng c ắ t định m ức, kA bđmCCTR C ông s u ấ t c ắ t định m ức, MVA Sodm ccTR * = 100 > lcb = 3,12 = 10 > I" = ,8 -/3 15.10 > V3 10,5.6,89 193 =0,64 X 5+ ... điện lưới năm là: Yaa = C.AA = 10 3 .1. 217 .263 = 1. 217 .263.000 đ Đáp số: UN= 11 5, 214 kV Ya a = 1. 217 .263.000 đ BÀI 1. 4 Đường dây không 11 0 kV lộ kép trạm biến áp X 16 .000 kVA - 11 0 /10 kV cấp điện... = (l2 + j9 )-j0 ,3 = 12 + j8, 613 MVA AU., = 12 .13 ,8 + 8, 613 .13 ,2 _ 793 kV 12 10 0 AS12 = -12 —+- ’26 13 2 (13 ,8 + j 13 ,2) = 0,3 01 + j 0,288 MVA u , = u + AU12 = 10 0 + 2,793 = 10 2,793 kV S N, = s'i,... AU|;j _ (40 + 20 +10 )8 ,1 + (30 +15 + 16 )12 ,69 11 0 + 10 (4 + ) = 11 0 (20 + 10 )5,4 (15 + 10 )8,46 11 0 + ~ + 3kv AU.SC = 15 , 713 kV < A U SCcp = 22 kV K ết luận: Tổn th ất điện áp lưới hai trạng thái