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

http://tieulun.hopto.org 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 http://tieulun.hopto.org J lị ’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 chun ngành khơng 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 công việc tính tốn 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 hoàn thiện lần tái sau Tác giả http://tieulun.hopto.org 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 côn 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 toán cung cấp điện cần dùng sơ đồ tổng trở để thay đường dây Chỉ yêu 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 tốn cung cấp điện (hình 1.3) N S/N ¡ụ Hình s' £g ■Qr 1.1.Sơ đồ thay hình V http://tieulun.hopto.org 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 http://tieulun.hopto.org - Tổn thất không tải (tổn thất sắt) biến áp đó: n - sô" máy biến áp làm việc song song; p„ - tổn hao khơng 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; ZC4 = 0,100 + j 0,015 Q Tổng trở ngắn mạch: ZN4 = 1,75 + j 2,234 Q Trị sơ" dịng điện ngắn mạch N4: IN4 = — , 36,75 V3 vl,752 +2,234 = 7,486 kA T rị số dịng điện xung kích N4: ixk = V2 X 1,8 x 7,486 = 19,056 kA Với điểm ngắn mạch N Cáp dài 200 m -> ZC5 = 0,1336 + j 0,02 Q Tổng trở ngắn mạch: ZN5 = 1,783 + i 2,239 Q T rị sơ" dịng điện ngắn mạch N5: I n» = 36 75 7 -f , \ = = V3 Vl,7832 + 2,239- 7,424 kA Trị số dòng điện xung kích N5: ixk = V2 X 1,8 x 7,424 = 18,898 kA Cuối ta có bảng tổng hợp kết tính tốn ngắn mạch điểm trê n mạng cung cấp điện xí nghiệp Đ iểm n g ắ n m ạch Z n (í » In(kA) N 1,65 + j ,219 7,688 19,57 N1 1.71 + j 2.23 7,546 19,20 N2 1,683 + j ,2 7,616 19,38 N3 1,696 + ,226 7,592 19,326 N4 1,75 + j ,2 7,486 19,056 N5 ,7 3 + j ,2 7,424 18,898 U (k A ) 142 http://tieulun.hopto.org BÀI 5.4 Trạm biến áp công cộng đặt máy biến áp 250 kVA - 10/0,4 kV ABB chế tạo, tủ phân phối trạm đặt aptom at tổng 400A aptom at nhánh: 160A 100A 160A, đoạn cáp tổng dẫn diện từ biến áp tới tủ phân phôi dài 10 m, loại 4G120 Lens chế tạo Thanh góp đồng tiết diện 40 X 5, dài 80 cm u cầu tính tốn ngắn mạch hạ áp đế kiểm tra aptom at th an h góp tủ phân phối ìia i Để lựa chọn kiểm tra aptom at góp tủ phân phối hạ áp cần tính điển ngắn mạch Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay thê tính ngắn mạch cho hình 5.9 Hình 5.9.Sơ đổ nguyên lý sơ đổ thay tính ngắn mạch hạ áp trạm biến áp 143 http://tieulun.hopto.org - Với máy biến áp 250 kVA - 10/0,4 kV Siemens, tra sổ tay có APn = 4,1 kW, UN% = 4,5 % Tổng trở biến áp quy hạ áp: X 42 _A 1Q4 = 10.496 + j 28,8 mfì 250 Với cáp XLDE Lens 4G 120 có r0 = 0,153 Q/km, xn = 0.1 Q/km Tổng trở đoạn cáp tổng dài 10m: ZCT = Rrx + j XCT= r„z + j x„/ = 0,153 X 10 + j 0,1 X 10 = 1,53 + j mQ - Với aptom at (AT) tổng có IdmA = 400 A, tra sổ tay có: Điện trở tiếp xúc AT : Rtx = 0,2 mfì Điện trở điện kháng cuộn dây bảo vệ dòng: R cd = 0,15 mQ, X CD = 0,1 mQ Tổng trở AT: ZAX= (Rtx + Rcd) + j XGD= (0,2 + 0,15) + J 0,1 —0,35 + 0,1 m -Vói th anh góp đồng tiết diện 40 X mm2 tra sổ tay có r0 = 0,1 nfi, x0 = 0,145 mQ/m Với chiều dài 0,8m tính tổng trở th an h góp: ZTG = 0,8 X 0,1 + j 0,8 X 0,145 = 0,08 + j 0,116 m fì - Vối aptom at nhánh có IdmA = 160A, tra sổ tay có: Rtx = 0,62 mQ, RCD= 0,6 mQ, XCD= 0,4 mQ Tổng trở aptom at là: ZA1 = ZA3 = (0,62 + 0,6) + j 0,4 = 1,22 + j 0,4 mQ - Với aptom at nhánh có: IdmA = 100 A, tra sổ tay có: Rtx = 0,5 mQ, R cd = 1,3 mQ, XCD= 0,86 mQ 144 http://tieulun.hopto.org Tổng trở aptom at nhánh 2: ZA2 = (0,5 + 1,3) + j 0,86 = 1,8 + j 0,86 mQ Từ tính dịng điện ngắn mạch dịng điện xung kích điểm ngắn mạch sau: Điểm N: ZN = ZB+ ZCT + ZAT = (10,496 + i 28,8) + (1,53 + j 1) + (0,35 + i 0,1) = 12,376 + j 29,9 mQ 400 ZN— = 7,145 kA \ / ja / Ĩ Z + ,9 ixkN = Điểm y ỉ ĩ X 1,8 X 7,145 = 18,135 kA N l, N3: Zni = ZB+ ZCT+ ZA1 + ZTG+ ZA1 = (12,376 + j 29,9) + (0,08 + j 0,0116) + (1,22 + j 0,4) = 13,676 + j 0,146 mQ I ni - IN3 - 400 = 6,933 kA V3Vl3,6762 + 30,4162 ixkN1 = ixkN3 = V2 X 1,8 X 6,933 = 17,648 kA Điểm N2: Zn2 —ZB+ ZCT+ ZA1 + ZTG+ ZA2 = (12,376 + j 29,9) + (0,08 + j 0,0116) + (1,8 + j 0,86) = 14,256 + j 0,876 mfì 400 Iwo — 6,798 kA ^1 ,2562 +30,8762 ixkN2 = V2 X 1,8 X 6,799 = 17,304 kA Cuối ta có bảng tổng hợp kết tính ngắn mạch sau: 145 http://tieulun.hopto.org Điểm NM ZN (m íì) In(kA) 'xk(kA) N 12,376 + j ,9 18,135 N1 13,676 + j 30,416 ,9 3 17,648 N2 14,256 + j 30,8 76 ,9 17,304 N3 13,676 + j ,416 ,9 3 17,648 Ghi chú' Sở dĩ ta phải tính điểm ngắn mạch N l, N2, N3 hy vọng xem chọn aptom at nhánh có dịng cắt ngắn mạch bé khơng Thực tế, tổng góp aptom at bé, trị sei dòng ngắn mạch N l, N2, N3 xấp xỉ trị số dịng ngắn mạch N, khó lựa chọn aptom at nhánh có dòng cắt bé Do ZCT, ZAT, ZTG ZA1, ZA2, ZA3 rấ t nhỏ so vối ZB, thế, đơi tính tốn thực tế, thường bỏ qua, tủ phân phối hạ áp trạm cần tính điểm ngắn mạch với tổng trở ngắn mạch: Zn = ZBA Cụ thể, với tập này: Z ni = ZN2 = ZN3 « — V3V10,4962 +28,82 ixkNl * ĩxkN2 ~ ĩxkN3 85 ixkN = x -Ị— ■ - X 7,543 —19,20 kA So với kết tính tốn bảng trên, sai số phạm phải chấp nhận BÀI 5.5 Một xí nghiệp quy mơ lổn, gồm nhiều phân xưởng Lưới cung cấp điện xí nghiệp bao gồm trạm phân phối trung tâm trạm biến áp phân xưởng Phân xưởng xửa chữa khí cấp điện từ trạm biến áp B5 Trong phân xưỏng sửa chữa khí (SCCK) đ ặt tủ phân phối tủ động lực Các sơ" liệu tính tốn cho hình 5.10 u cầu tính tốn ngắn mạch hạ áp để kiểm tra cáp, góp aptom at lưới điện hạ áp phân xưởng SCCK 146 http://tieulun.hopto.org = điểm tính ngắn mạch Giải Đế kiểm tra tấ t aptom at, đường cáp góp lưới hạ áp phân xưởng SCCK cần tính điểm ngắn mạch Tính điểm ngắn mạch No đế kiểm tra aptom at đầu nguồn Ao cấp điện cho phân xưởng SCCK Tính điểm ngắn mạch N để kiểm tra aptom at, góp đặt tủ phân phôi phân xưởng SCCK kiểm tra cáp từ tủ p p trạm BA tủ p p phân xưởng Tính điểm ngắn mạch N l, N2, N3, N4 để kiểm tra aptomat, góp đặt tủ động lực cáp từ tủ phân phôi tủ động lực Sơ đồ thay th ế lưới hạ áp phân xưởng SCCK để tính ngắn mạch cho hình 5.11, bỏ qua tổng trở đoạn cáp tổng 10 m, aptom at tổng th an h góp trạm biến áp, bỏ qua tấ t tổng trở aptom at th an h góp tủ phân phối tủ động lực 147 http://tieulun.hopto.org N1 ■Ểb N2 A' ■co Zs WJ a ■es Z C4 y7 Hình 5.11 Sơ đổ thay tính ngắn mạch lưới hạ áp phân xưởng S C C K Với máy biến áp 500 kVA - 10/0,4 kV ABB chế tạo có: APn = kW, ƯN% = 4,5%, tính ZBquy hạ áp: z A P n; H Í b ! q + j u n 0/o-U dmB SÌnB SdmB 10 =2^A_ 5002 ! Q6 + j 4,5.0,42 ,10J 500 = 4,48 + j 14,4 mfì Với cáp 70 mm2 Lens, tra r0 = 0,268 Q/km; x0 = 0,1 Q/km Tổng trở đường cáp nguồn Co : Zco = 0,268.100 + j 0,1.100 = 26,8 + j 10 mQ Với cáp 16 mm2 Lens, tra r0 = 1,15 Q/km; x0 = 0,1 Q/km, tính đường cáp từ TTPPX đến TĐL: ZC1 = Zea = 1,15 15 + j 0,1 15 = 17,25 + j 1,5 mQ ZC3 = ZC4 = ,1 + j 0,1 30 = 34,5 + j m fi Từ tính trị số dòng điện ngắn m ạch dòng điện xung kích điểm ngắn mạch Điểm ngắn mạch No: 400 _ 400 15,332 kA V3 Z No " S ^ Ạ S + ,^ 148 http://tieulun.hopto.org ixkNo = Điểm /2 X 1,8 X 15,332 = 39,028 kA ngắn mạch N: ZN= ZB + Zco = (4,48 + j 14,4) + (26,8 + j 10) = 31,28 + j 24,4 mí) IN= — r 4QQ - = 15,828 kA V3 V31,282 + 24,42 ixkN = V2 X 1,8 X 5,828 = 14,791 kA Điểm ngắn mạch I, 2: N ZNI = ZN2 = ZB + ZCI = (31,28 + j 24,4) + (17,25 + jl,5) = 48,53 + j 25,9 mí) I ni = I n2 = "r- ;— = = 4,203 kA V3V48,532 +25,92 ixkN1 = ixkN2 = V2 X 1,8 X 4,203 = 10,667 kA Điểm ngắn mạch N3, N4: Zn3 ~ —ZN + ZB3 —(31,28 + J 24,4) + (34,5 + j3) = 65,78 + j 27,4 mí) I n3 = I n4 = Ị— 1— = r = 3,244 kA v a/65,782 + 27,4 ixkN3 = ixkN4 = V2 X 1,8 X 3,244 = 8,233 kA Cl ta có bảng tổng hợp tính tốn ngắn mạch lưới hạ áp phân xưởng SCCK sau: Điểm NM ZN (m fi) In (KA) i«K (kA) No ,4 + j 14,4 15,332 39,028 N ,2 + j 24,4 5,828 14,791 N1 N2 ,5 + j 25,9 4,203 10,667 m3, N4 ,7 + j ,4 3,244 8,233 149 http://tieulun.hopto.org http://tieulun.hopto.org ... 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 cho khu cơng nghiệp... 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... (0,074 + j 1, 620) + (0, 015 + j 0 ,11 2) = j 0.667 = 12 ,089+ j 10 ,065 MVA 17 http://tieulun.hopto.org Tổn th ất điện áp đường dây: AIT ZaU VI — 12 ,089 .13 .2 + 10 ,065 .17 .6 _ „ , T7 kV 11 2, 214 — Tổn