Bài giảng thiết kế hệ thống điện ( ĐH Sư phạm kỹ thuật Tp HCM ) - Phần 5 doc

1.4 Thiết kế hệ thống phân phối thứ cấp Khi thiết kế hệ thống, người thiết kế phải xem xét đến vấn đề lâu dài Thiết kế phải phù hợp với lịch trình phát triển tải tương lai Phải xét đến tính kinh tế, tổn thất lõi đồng biến thế, dòng thứ cấp độ sụt áp nơi dịch vụ Hoạch định tải biến phân phối sở không vượt công suất dự trữ Phải cố gắng tập hợp đầy đủ thông tin nhu cầu tiêu thụ khách hàng Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n104 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 phân phối hạ Các tuyến dây mạng thứ cấp Dây xuống hộ tiêu thụ Đồng hồ điện Hệ thống phân phối thứ cấp thiết kế: pha cho khu dân cư pha cho khu công nghiệp hay dịch vụ với mật độ tải cao Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n105 1.4.1 Thiết kế thực tế Sơ đồ đơn tuyến hệ thống thứ cấp hình tia đơn giản Thanh t rạm ph ân p hối MC Nhánh Tuy ến ch ính C ầu chì n hán h AC R MB A ph ân p hối Ma ng hạ t hế ï Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n106 1.4.2 Nhóm biến áp phân phối Những trạm biến áp phân phối mắc song song Sự thuận lợi nhóm máy biến áp phân phối: Cải thiện độ dao động điện áp Giảm nhấp nháy ánh sáng khởi động động Tăng độ tin cậy cung cấp điện Cải tiến linh hoạt phụ tải phát triển với chi phí thấp Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n107 1.4.2 Nhóm biến áp phân phối CC CC MBA phân phối a) MBA phân phối b) Hình 1.49 Hai phương pháp mắc nhóm thứ cấp Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n108 1.4.2 Nhóm biến áp phân phối CC CC MBA phân phối MBA phân phối MCB a) b) Hình 1.50 Hai phương pháp mắc nhóm thứ cấp khác Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n109 1.4.2 Nhóm biến áp phân phối Những khuyết điểm phương pháp hình 1.49 Yêu cầu kiểm soát cẩn thận hệ thống thứ cấp có trạm biến áp kết nhóm với Khó khăn việc phối hợp cầu chì phía thứ cấp Khó khăn phục hồi lại cung cấp số cầu chì biến áp cận kề bị đứt (Hình 1.49a) Để ổn định điều kiện tải thay đổi, thiết kế hệ thống kết nối thứ cấp việc phân chia tải MBA Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n110 1.4.3 Mạng thứ cấp Hầu hết HT thứ cấp thiết kế dạng hình tia Đối với khu vực dịch vụ đặc biệt, HT thứ cấp thiết kế theo cấu hình dạng lưới Mạng thứ cấp không hiệu kinh tế khu vực có mật độ phụ tải trung bình Mạng thứ cấp ngầm có độ tin cậy cao Hệ thống mạng điện thấp thường dùng cung cấp hai hay nhiều tuyến sơ cấp Các nguồn sơ cấp đấu đan xen tránh việc cung cấp đến hai biến kề từ phát tuyến Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n111 1.4.3 Mạng thứ cấp Sơ đồ đơn tuyến phần nhỏ mạng thứ cấp CC MBA MC Than h MC Đườn g dây h Tải Hình 1.51 Sơ đồ đơn tuyến phần nhỏ mạng thứ cấp Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n112 1.4.3 Mạng thứ cấp a Tuyến dây mạng thứ cấp Cỡ dây phân bố hợp lý tuyến dây mạng thứ cấp cần phải thỏa mãn: Sự phân chia hợp lý tải bình thường biến mạng Sự phân chia hợp lý dòng điện có cố biến mạng Độ ổn định điện áp tốt cho khách hàng Cắt cố ngắn mạch hay chạm đất điểm mà không gián đoạn cung cấp điện Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n113 4.4 Biến mạng Trong đó: ZM: trở kháng phân đoạn dây thứ cấp ZT: trở kháng biến mạng thứ cấp Hình 1.53 Hệ số sử dụng máy biến theo tỉ lệ ZM/ZT số nhánh sử dụng 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM p h t tu y e n p t eán ù p h aù t tu y e n p h a t t u y e án ù Baø i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n119 1.4.5 Độ sụt áp hệ thống phân phối pha Điện áp điểm khác mạch phân phối điện xoay chiều đơn pha tìm từ điện trở hay trở kháng dây dẫn Nếu: I : dòng điện với hệ số công suất cosφ điểm tải cụ thể R : điện trở X : trở kháng dây dẫn Thì điện áp rơi (IRcos φ + IXsin φ) (V) (1 pha) Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n120 1.4.5 Độ sụt áp hệ thống phân phối pha Ví dụ 1.18 Cáp lõi có r0 = 0,3 /km, x0= 0,15 /km Tìm điện áp điểm cung cấp cho tải Chiều dài đường dây km, chiều dài đoạn điện trở đoạn cho Hình 1.54 Tại điểm B, C, D E 25A ôû cosφ = 0,8, 15A ôû cosφ = 0,8 , 50A cosφ = 1, 40A cosφ = 0,9 Điện áp điểm cung cấp A trì 240 V Hình 1.54a Phân bố thành phần tác dụng dòng điện qua điện trở 0,06 A 200m 118A 86A 98A 20A Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM 0,06 0,06 B 200m C 200m D 12A 0,12 400m E 36A 50A 36A Baø i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n121 1.4.5 Độ sụt áp hệ thống phân phối pha Ví dụ 1.18 Hình 1.54b Phân bố thành phần tác dụng dòng điện qua cảm kháng Giải: Thành phần sụt áp điện trở Đoạn AB BC CD DE Dòng 118A 98A 86A 36A Điện áp rơi Điện áp rơi tới điểm 118 x 0,06 = 7,08 V B: 7,08 V 98 x 0,06 = 5,88 V C: 12,96 V 86 x 0,06 = 5,16 V D: 18,12 V 36 x 0,12 = 4,32 V E: 22,44 V Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n122 1.4.5 Độ sụt áp hệ thống phân phối pha Ví dụ 1.18 Thành phần sụt áp 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 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 Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n123 1.4.6 Dòng điện phân phối điện áp rơi hệ thống phân phối pha dây Trong hệ thống pha dây: Tải động tải pha cân cung cấp từ đường dây pha Tải pha phân bố dây pha dây trung tính Các nối kết tải dọc theo chiều dài cung cấp cho đạt cân pha Cỡ dây chọn giới hạn độ sụt áp cho phép Cỡ dây trung tính thường lấy ½ cỡ dây dẫn pha Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n124 1.4.6 Dòng điện phân phối điện áp rơi hệ thống phân phối pha dây Ví dụ 1.19 Các tải sau nối đến HTPP pha dây 400/230V Một tải 16 kW pha, cosφ = 0,8 trễ Một tải 10 kW pha, cosφ = Một tải kW pha, cosφ = 0,9 trễ pha A trung tính Một tải kW pha, cosφ = 0,8 trễ pha B trung tính Một tải kW pha, cosφ = trễ pha C trung tính Thứ tự pha hệ thống A, B, C Tính toán dòng dây dòng dây trung tính Vẽ đồ thị vectơ Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n125 1.4.6 Dòng điện phân phối điện áp rơi hệ thống phân phối pha dây Ví dụ 1.19 Giải: Dòng tải qua dây dẫn pha A: Tải pha, 16 kW, cosφ = 0,8 trễ S ñm 3U ñm cos ϕ = 16 × 1000 × 400 × 0,8 = 23,10 − j17,3 A Taûi pha, 10 kW, cosφ = : 14,45 + j0 A Taûi pha, kW, cosφ = 0,9 trễ : 8,68 – j4,2 A Tổng dòng ñieän qua pha A: I A = 46,23 − j21,5 = 51∠ − 25 A Tính tương tự cho pha B pha C: Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n126 1.4.6 Dòng điện phân phối điện áp rơi hệ thống phân phối pha dây Ví dụ 1.19 Tổng dòng điện qua pha B, lấy pha A làm chuẩn: A 25 IA I B = −32 − j39 ,7 = 51∠ − 128,6 A Tổng dòng điện qua pha C, lấy pha A làm chuẩn: IC C I C = −14 ,60 − j60 = 61,7∠ − 76,3 A 16, 8, IB B Dòng điện dây trung tính: Hình 1.55 Giản đồ vectô − I N = I A + I B + I C = −0,37 − j1,2 Hay: I N = 0,37 + j1,2 = 1,25 ∠72 ,9 Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n127 1.4.7 Điều chỉnh điện áp Các phương pháp điều chỉnh: Nấc phân áp MBA 2, 5, 7% mức thường dùng Bộ điều chỉnh điện áp tự động Boosters (bộ tăng điện áp nguồn) Chuyển nấc tự động Boosters Tụ bù Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n128 1.4.7 Điều chỉnh điện áp HTPP thiết kế với giới hạn sau: Điện áp rơi 8% phía sơ cấp MBA đầu thứ cấp MBA cuối phía thứ cấp tải cực đại toàn mạch Bộ điều chỉnh điện áp chỉnh định Dùng điều khiển tự động, bù sụt áp đường dây chỉnh định mức điện áp chuẩn cần trì Chỉnh nấc phân áp MBA cần lưu ý đến điện áp không điều chỉnh phát tuyến Điện áp lớn không điều chỉnh cao để điều áp hạ thấp điện áp lúc tải cực tiểu mạch có sụt áp Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n129 1.4.7 Điều chỉnh điện áp Điện áp thấp không điều chỉnh thấp để điều áp nâng điện áp lúc tải cực đại mạch có sụt áp lớn Tâm điều chỉnh máy điều áp phải hai phía tăng áp giảm áp Tụ bù dùng HTPP có ưu điểm sau: Làm giảm điện áp rơi HTPP (bù ngang – bù ứng động) Làm giảm dòng điện cải thiện điện áp hệ thống Làm giảm tổn thất điện Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n130 1.4.7 Điều chỉnh điện áp Ví dụ 1.20 nguồn điện 1910/3300 V, phụ tải đỉnh có ứng với dòng 150A, cosφ = 80% treã, r0 = 0,8 /km, x0 = 1,4 /km Sử dụng tụ + Tính Qtụ = ? để cosφ từ 80% 90% + Tìm S(kVA) đường dây dòng điện dây + Điện áp rơi trước sau lắp đặt tụ Giải: Công suất dòng tải cực đại: Smax = 3.1910.150/103 = 860kVA P = Smax cosφ = 860.0,8 = 688 kW Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n131 1.4.7 Điều chỉnh điện áp Ví dụ 1.20 Q = Smaxsinφ = 860.0,6 = 516 kVAr Khi cosφ = 0,9; sinφ = 0,435; tgφ = 0,4834 Q = Ptgφ = 688.0,4834 = 332 kVAr Qtuï = 516 – 332 = 184 kVAr Imax cosφ = 0,9: 120/0,9 = 135 A Sđường dây = 688/0,9 = 765 kVA Điện áp rơi pha: 150(0,8.0,8 + 1,4.0,6) = 222 V Điện áp rơi % pha: (222/1910).100% = 11,62% Khi có tụ: + điện áp rơi pha: 180 V + điện áp rơi % pha: 9,42% Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n132 Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp.HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n133 ... X : trở kháng dây dẫn Thì điện áp rơi (IRcos φ + IXsin ? ?) (V) (1 pha) Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp. HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n120 1.4 .5 Độ sụt áp hệ thống phân phối pha Ví dụ... 2,0 4) = 2 25 V VD = 240 – (1 8,12 + 2 ,5 6) = 219,32 V VE = 240 – (2 2,44 + 3,6 1) = 213, 95 V Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp. HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n123 1.4.6 Dòng điện phân phối điện. .. thay đổi, thiết kế hệ thống kết nối thứ cấp việc phân chia tải MBA Trườ ng ĐH Sư phạ m Kỹ thuậ t Tp. HCM Bà i giả ng Thiế t kế hệ thố ng điệ n110 1.4.3 Mạng thứ cấp Hầu hết HT thứ cấp thiết kế dạng