Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách Ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh bằng phần mềm ETAP trình bày các nội dung: Tính toán lựa chọn máy biến áp, tối ưu lắp đặt tụ bu, phối hợp và bảo vệ quá dòng mạng điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
2 Chương TÍNH TỐN LỰA CHỌN BIẾN ÁP CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tính tốn cơng suất phụ tải Việc tính tốn lựa chọn dung lượng máy biến áp vơ quan trọng việc tính tốn thiết kế mạng điện phân phối cho phụ tải Nếu tính tốn dung lượng dư q nhiều gây lãng phí, chi phí lắp đặt máy biến áp lớn thay đổi nhiều mức dung lượng khác Nếu tính tốn khơng đủ đáp ứng cho phụ tải gây tình trạng thường xuyên tải, nguy hiểm cho máy biến áp không đảm bảo nguồn điện ổn định cho phụ tải 1.2 Tính tốn dung lượng máy biến áp theo sơ đồ phân bố phụ tải mạng điện Giả sử có mạng điện có phụ tải phân bố hình Hình 5.1 Phân bớ tải phân nhánh Cơng suất tác dụng phụ tải nhóm tải: P= 54 (5.1) Với: Pi công suất tác dụng phụ tải song song nhóm Tính tốn công suất tác dụng tổng nhánh tương tự Công suất phản kháng phụ tải nhóm: Q= (5.2) Với: Qi cơng suất phản khác tải tanϕi tính từ hệ số cơng suất cosϕi phụ tải Tính cơng suất phản kháng tổng nhánh tương tự Giá trị cần dùng sau để lựa chọn dung lượng máy biến áp công suất biểu kiến tồn phụ tải S= (5.3) Cịn cách khác để tính giá trị cơng suất biểu kiến tổng phụ tải thông qua hệ số công suất trung bình: Cosϕtb = (5.4) Với Cosϕi hệ số công suất phụ tải, n số phụ tải hệ thống Vậy cơng suất biểu kiến cần tính: S= (5.5) Với: Ptổng: tổng công suất tác dụng toàn phụ tải Lưu ý: Chỉ cộng tổng công suất tác dụng P, tổng công suất phản kháng Q phụ tải, không cộng công suất biểu kiến S phụ tải với Sau tính tốn cơng suất biểu kiến toàn phụ tải ta tiến hành chọn dung lượng máy biến áp theo công thức: SMBA ≥ S (5.6) 1.3 Tính tốn dung lượng máy biến áp theo đồ thị phụ tải Giả sử có đồ thị phụ tải hình dưới: 55 Hình 5.2 Đờ thị phụ tải Nhận thấy công suất cực đại Pmax hệ số cơng suất cosϕ phụ tải tính Smax để áp dụng cơng thức tính tốn chọn máy biến áp Lưu ý: Đôi đồ thị phụ tải sử dụng công suất biểu kiến S dùng công suất phản kháng Q Cần đọc kỹ đồ thị để khơng bị nhầm lẫn a) Tính tốn theo phương pháp 3% SMBA ≥ (5.7) Với: kqtbt = + 0.3(1 – kđk) hệ số tải bình thường Mà kđk = hệ số điền kín đồ thị phụ tải b) Tính tốn theo phương pháp tải cố SMBA ≥ (5.8) Với: kqtsc = 1.3 hệ số tải cố n: số máy biến áp (n ≥ 2) Thông thường cách tính dùng để áp dụng cho tải loại 1, loại với số máy biến áp từ máy trở lên Tải loại số máy biến áp cơng thức vơ nghĩa c) Tính tốn theo phương pháp đẳng trị (độ xác cao) Thực bước sau: • Bước 1: Chọn ước lượng giá trị máy biến áp Sđm (nên chọn nhỏ tí so với giá trị Smax đồ thị phụ tải để tạo thời gian tải) 56 • Bước 2: Xác định thời gian - Non tải: t1 (10 trước sau tải) - Quá tải: t2 (thời gian MBA tải) • Bước 3: Tính cơng suất đẳng trị Sđt1 = (5.9) Với Si, ti công suất thời gian nằm khoảng thời gian 10 tiếng trước sau tải t1 Sđt2 = (5.10) Với Sj, tj công suất thời gian nằm khoảng thời gian tải t2 • Bước 4: Tính hệ số non tải K1 tải K2 K1 = , K2 = (5.11) Từ K1 thời gian tải, ta tra đồ thị đường cong tải cho phép hãng máy biến áp phù hợp để tìm hệ số tải cho phép K2cp Hình 5.3 Ví dụ đường cong tải cho phép máy biến áp ABB, phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường lắp đặt 57 • Bước 5: So sánh Nếu K2 < K2cp → Chấp nhận công suất máy biến áp chọn Nếu K2 > K2cp → Chọn tăng lên công suất máy biến áp ước lượng ban đầu tính lại đến thỏa điều kiện K2 < K2cp LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Sau có cơng suất biểu kiến sau toàn phụ tải, ta chọn dung lượng máy biến áp Dãy công suất danh định máy biến áp cao thông dụng: 25, 32, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 MVA Ngoài nên ý việc lựa chọn đặc tính phân biệt loại máy biến áp phương thức lắp đặt cho phù hợp: - Biến áp dầu, biến áp khô - Biến áp cuộn dây, biến áp cuộn dây - Phương thức lắp đặt: Trạm treo (thường cho biến áp pha, khối lượng nhỏ), trạm giàn (trạm chữ H), trạm nền, nhà trạm (cơng suất lớn), trạm hợp (tích hợp với thiết bị đóng cắt, đo lường), ỨNG DỤNG ETAP CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.1 Thẻ Rating (thông số biến áp) Sau xây dựng sơ đồ đơn tuyến, ta nháy đúp vào máy biến áp để tùy chỉnh thông số máy biến áp 58 Hình 5.4 Giao diện thẻ Rating máy biến áp Thông số điện áp (Voltage Rating): ta chọn thông số điện áp vào cuộn sơ cấp (Prim) điện áp cuộn thứ cấp (Sec) Có thể ta dùng máy biến áp pha để thay máy biến áp pha, máy pha đấu theo kiểu tam giác, điện áp điện áp trung bình máy biến áp pha Cịn đấu kiểu hình điện áp gấp lần (~1.73 lần) điện áp trung bình máy pha Khi có nhiều máy biến áp song song có tỷ số điện áp không phải chỉnh sửa lại cho chúng Thơng số FLA: dòng điện cuộn sơ cấp thứ cấp đầy tải (Full Load Ampere) FLA bên trái máy biến áp chạy với cơng suất tải nhỏ Cịn FLA bên phải máy biến áp chạy với công suất cực đại Thông số Nominal Bus kV: thông số điện áp danh định kết nối với cuộn thứ cấp sơ cấp máy biến áp 59 Hình 5.5 Vùng Power Rating Thơng số cơng suất (Power Rating): công suất máy biến áp ta ước lượng trước cho hệ thống * Lưu ý công suất ước lượng máy biến áp phải lớn cơng suất phụ tải nối vào phía thứ cấp máy biến áp đầy tải Nếu nhỏ cơng suất tải, chương trình báo lỗi chạy mô phân bố công suất Installation: Là thông số môi trường lắp đặt máy biến áp, bao gồm độ cao (Alitude) nhiệt độ môi trường (Ambient Temp) Hình 5.6 Vùng xét thông số môi trường Type/Class: thông số chủng loại phương thức làm mát máy biến áp, phụ thuộc vào tiêu chuẩn người dùng lựa chọn ANSI IEC Có thơng số lựa chọn gồm: Hình 5.7 Vùng chọn đặc tính chủng loại MBA 60 • Loại điện mơi (Type) gồm biến áp dầu/khơ; phân loại nhỏ biến áp dầu/khô (Sub Type); • Phương thức làm mát máy biến áp (Class) phụ thuộc vào loại điện môi máy biến áp tiêu chuẩn ANSI/IEC Theo tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu: Bảng 5.1: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu Theo tiêu chuẩn ANSI máy biến áp khô: Bảng 5.2: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp khô Theo tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu: Bảng 5.3: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu 61 Theo tiêu chuẩn IEC, máy biến áp khô: Bảng 5.4: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp khô 2.2 Thẻ thông số trở kháng máy biến áp (Impedance) Hình 5.8 Giao diện thẻ trở kháng máy biến áp Trở kháng thứ tự thuận thứ tự không (Positive and Zero Sequence Impedance): Đây thông số trở kháng thứ tự thuận thứ tự không cài đặt thông số danh định (đơn vị %) thông số máy biến áp với dung lượng mức điện áp Tỷ lệ X/R, R/X: Nhập giá trị vào để ETAP tính tốn trở kháng cuộn dây có liên hệ với phần trăm trở kháng cho trước %X %R: Được tính từ phần trăm trở kháng tỷ lệ X/R, R/X cho trước 62 Chương PHỐI HỢP VÀ BẢO VỆ Q DỊNG MẠNG ĐIỆN PHỚI HỢP BẢO VỆ CÁC RƠ LE QUÁ DÒNG Trên đường dây, có các thiết bị bảo vệ mà vùng bảo vệ riêng biệt thì không cần xét đến phối hợp bảo vệ Còn nếu có các vùng bảo vệ chồng lấn lên thì cần xem xét phối hợp bảo vệ để đảm bảo tác động có chọn lọc 1.1 Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (chức 50 hay 50N) Hình 7.1 Vùng bảo vệ của các bảo vệ cắt nhanh Rơ le R1, R2 với Kat=1.2 Để đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 và R2, hay vùng bảo vệ của chúng không trùng lắp hệ số an toàn là 1.2 Vùng bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 là đoạn 1P Còn vùng bảo vệ cắt nhanh của rơ le R2 là đoạn 2Q Hai vùng bảo vệ này không giao nên phối hợp bảo vệ giữa rơ le R1 và R2 là không cần thiết Nhờ đó mà thời gian chỉnh định cho rơ le R1 và R2 có thể rất bé và độc lập Tuy nhiên chúng có vùng chết tồn tại: Vùng chết của rơ le R1 là đoạn P2, còn vùng chết của rơ le R2 là đoạn Q3 Phân tích các trường hợp sự cố khác nhau: Khi sự cố xảy tại Fx đoạn 1P hay tại Fy đoạn 2Q thì bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1, R2 sẽ cắt nhanh tương ứng với thời gian tR1 và tR2 để cô lập sự cố 82 a) Thời gian cắt nhanh của rơ le R1 b) Thời gian cắt nhanh của rơ le R2 Hình 7.2 Thời gian cắt nhanh của rơ le R1&R2 Khi sự cố xảy tại Fm đoạn P2 hay tại Fn đoạn Q3 thì bảo vệ cắt nhanh của R1, R2 không thể tác động vì nằm ở vùng chết của chúng a) Rơ le R1 không tác động b) Rơ le R2 khơng tác đợng Hình 7.2 Rơ le R1&R2 không tác động Nếu rơ le R1 và R2 có hệ số an toàn nhỏ hoặc bằng thì vùng bảo vệ của chúng sẽ trùng lắp Cho nên, phối hợp thời gian giữa chúng phải được thực hiện Điều này làm mất tính tác động nhanh của bảo vệ cắt nhanh Phân tích trường hợp sự cố xảy tại Fx đoạn 2P Nếu cả hai bảo vệ cắt nhanh của R1 và R2 đều chỉnh tác động tức thời thì chúng cùng cắt Điều này làm mất điện cả đường dây 12 và 23 83 Hình 7.3 Vùng bảo vệ của các chức bảo vệ cắt nhanh với Kat