đồ án kỹ thuật điện cơ Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị điện đã chọn

Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa MỞ ĐẦU Thiết kế trạm biến áp là nhiệm vụ rất quan trọng khi thiết kế cung cấp điện. Bởi nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí đầu tư, vận hành của cả lưới điện khu vực. • Nội dung thiết kế TBA: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp. 3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn lựa. 4. Tính toán nối đất cho TBA • Số liệu trạm biến áp cần thiết kế: 1. Công suất định mức: S dm = 250 (KVA) 2. Điện áp định mức: 10/0,4 kV. 3. Điện trở suất của đất ρ = 0,4.10 4 Ω/cm. 4. Công suất ngắn mạch: S NM = 300 (MVA) • Phương án dự kiến: Với công suất của trạm đã cho dù kiến lắp đặt TBA kiểu treo. Là kiểu trạm toàn bộ các thiết bị điện cao và hạ áp cùng với MBA được đặt trên cột. Đối với tủ phân phối hạ thế có thể thiết kế ở trên giàn trạm hay thiết kế trong buồng phân phối dưới đất là tùy theo điều kiện cụ thể. Ưu điểm của TBA kiểu treo này là tiết kiệm được diện tích, giám đáng kể về chi phí đầu tư. Tuy nhiên, về lâu dài loại trạm này cùng với đường dây trên không sẽ làm mất mỹ qua đô thị. 1 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa - Trạm biến áp được thiết kế kiểu trạm treo đặt 1 MBA có công suất 250 KVA – 10/0,4 kV - Phía cao áp lắp 1bộ cầu chì ngoài trời tự rơi để bảở vệ MBA khi ngắn mạch và 1 bộ chống sét để chống sóng sét truyền từ đường dây vào phá hoại MBA. - Phía hạ áp đặt tủ phân phối hạ thế. Trong đó có các áptomát tổng (AT), áptomát nhánh (AN) và 3 đồng hồ AMPE đo cường độ tiêu thụ chung của toàn trạm. Một đồng hồ vôn, kèm 1 chuyển mạch để kiểm tra điện áp pha. Một công tơ vô công và 1 công tơ hữu công để đo công suất tiêu thụ của toàn trạm. Một bộ biến dòng (TI). 2 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP 1- Chọn máy biến áp: trạm có công suất thiết kế S dm = 250 (KVA), ta chọn MBA 3 pha 2 dây quấn do ABB chế tạo có các thông số sau: S dm (KVA) U dm (kV) ∆P 0 (W) ∆P N (W) U N % Trọng lượng (kg) Kích thước (mm) 250 10/0,4 640 4100 4,5 1130 1370-820-148 2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp: 3 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM BIẾN ÁP BẢNG THỐNG KÊ THIẾT BỊ TRẠM STT TÊN THIẾT BỊ 1 Dây dẫn 2 Chống sét van 3 Cầu chì tự rơi 4 Máy biến áp 5 Hệ thống tiếp địa 6 Cáp tổng 7 Bộ đo đếm 8 Tủ hạ áp 9 áptômát tổng 10 áptômát nhánh 11 Chống sét hạ thế 12 Cáp ra 1 2 3 4 5 6 7 9 8 10 12 11 V A A A kWh kVArh 4 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa CHƯƠNG II: CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP I. CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP: Các thiết bị điện cao áp được chọn theo điều kiện sau: U đmtb ≥ U đmt mạng C I đmtb ≥ Itt )(43,14 10.3 250 .3 A U S I dmC dmB tt === 1. Chọn cầu chì tự rơi: Ta chọn cầu chì tự rơi loại 3 GD203 – 3B do hãng SIEMENS sản xuất: U dm (kV) I dm (A) I cắt N (kA) Khối lượng (kg) Kích thước dài (mm) Đường kính (mm) 12 16 7,5 2,6 292 69 2. Chọn sứ cao thế: Chọn sứ đỡ đặt ngoài trời do Liên Xô chế tạo bảng thông số sau: Kiểu U dm (kV) U pđk (kV) U pđư (kV) F (kG) Khối lượng (kG) OIIIH-10-2000 10 50 34 2000 12,1 3. Chọn chống sét van: Chọn chống sét van loại PBΠ-10 do Liên Xô chế tạo có các thông số sau: 5 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa Loại U dmcsv (kV) U Cdm (kV) Điện áp đánh thủng của csv khi f=50Hz ĐA đánh thủng XK khi t p =2÷10s Điện áp dư trên csv khi có độ dài sóng 10µs với biên độ KV không lớn hơn. PBΠ- 10 10 12,7 Không nhỏ hơn 26 Không lớn hơn 30,5 50 1KA 4 2KA 47 5KA 50 10KA 18 4. Chọn thanh dẫn xuống máy biến áp: Thanh dẫn được chọn theo I lvmax , ta dùng loại thanh đồng tròn φ=8(mm). Loại Đường kính (mm) I CP (A) Thanh đồng tròn 8 235 II. CHỌN THIẾT BỊ HẠ ÁP Các thiết bị điện hạ áp được chọn theo điều kiện: U dmtbH ≥ U dm mạngH = 0,4 (kV) I dmtbH ≥ I H )(84,360 4,0.3 250 .3 A U S I dmH dmB H === 1. Chọn cáp từ MBA sang tủ phân phối: Điều kiện: I CP ≥ I H Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo: 6 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa Tiết diện dây (mm 2 ) I cp (A) R 0 (Ω/km) X 0 (Ω/km) 3X150 + 1X70 395 0,124 0,06 2. Chọn áptômát tổng: Chọn Áptômát tổng loại NS400E do Pháp chế tạo: U dm (kV) I dm (A) I cđm (kA) Số cực 0,5 400 7,5 3 3. Chọn Áptômát nhánh: Từ thanh cái hạ áp có 3 lé ra cung cấp cho hộ tiêu thụ, coi công suất các lộ nh nhau )(23,120 4,0.3 3,83 )(3,83 3 250 321 AI KVASSS H == ==== Chọn áptômát nhánh loại NC125H do Pháp chế tạo: U dm (kV) I dm (A) I cđm (kA) Số cực 0,415 125 7,5 3 4. Chọn cáp xuất tuyến: Chọn cáp đồng bốn lõi cách điện bằng PVC do LENS chế tạo: Tiết diện dây (mm 2 ) I CP (A) R 0 (Ω/km) X 0 (Ω/km) 3x70 + 1x35 246 0,268 0,56 7 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa 5. Chọn thanh cái hạ áp Chọn thanh cái bằng đồng mỗi pha mét thanh và đặt trong tủ phân phối 0,4kV. Kích thước (mm) Tiết diện một thanh (mm 2 ) Trọng lượng (kg/m) I CP (A) 40x5 200 1,7 700 6. Chọn sứ hạ áp: Kiểu U dm (kV) U dm (kV) F (kg) Khối lượng (kg) Oφ -1- 375 1 11 375 0,7 7. Chọn biến dòng: U dmBI ≥ U dm mạng = 0,4(kV) I dmSC ≥ I H = 360,84(A) Chọn BI do nhà máy thiết bị điện sản xuất Loại U dm (kV) I dm (A) Cấp chính xác S (VA) TKM – 375 1 11 0,5 0,7 8. Chọn các thiết bị đo đếm: Tủ 0,4 kV đặt gồm: - 3 đồng hồ (A) AMPE 400/5 (theo tỷ số biến của BI) - 1 đồng hồ (V) Vôn kế 0 - 450V - 1 công tơ hữu công 3 pha 3 phần tử - 1 công tơ vô công 3 pha 3 phần tử - 1 khóa chuyển mạch để kiểm tra điện áp 8 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa - Tất cả các thiết bị điện trên do nhà máy thiết bị đo điện sản xuất 9. Chọn dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo: Để đảm bảo độ bền cơ học ta chọn loại dây đồng 1 sợi bọc nhựa PVC có tiết diện ≥ 2,5 mm2 10. Chọn chống sét van hạ áp: Chọn chống sét van điện áp thấp loại PBH để bảo vệ quá điện áp cho cách điện của thiết bị xoay chiều tần số 50 Hz. Loại U đmcsv (kV) U Cpm (kV) Điện áp đánh thủng của csv khi f=50Hz (giá trị hiệu dụng) ĐA đánh thủng XK khi t p =2÷10s Điện áp dư trên csv khi i xk có độ dài sóng 10µs với biên độ kV không lớn hơn. PBH- 0,5 Y1 0,5 0,5 Không nhỏ hơn 2,5 Không lớn hơn 3 3,5 - 4,5 3,5 - 4,5 11. Chọn tủ phân phối hạ thế Tủ tự tạo căn cứ vào thiết bị và chủng loại 9 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa A B A V kVarh kWh Kho¸ CM CÇu ch× A T2 T1 T3 AT nh¸nh AT nh¸nh AT nh¸nh AT tæng 10 [...]... Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÃ CHỌN 1/TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ: N1 CCTR MBA C¸p N2 AT Điểm N1 : Kiểm tra cầu chì tự rơi AN phía cao áp Điểm N2, N3 : Kiểm tra các thiết bị hạ áp 11 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa * Giả thiết ngắn mạch xảy ra là ngắn mạch ba pha đối xứng và coi nguồn... cùng lớn, coi trạm biến áp ở xa nguồn nên khi tính toán ngắn mạch IN = I = I∞ Với IN: là dòng điện ngắn mạch I’’: là dòng ngắn mạch siêu quá độ I∞: Giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập * Điện kháng của hệ thống X HT = U 2 dm 102 = = 0,33 (Ω) SN 300 * Tính ngắn mạch tại N1: Sơ đồ thay thế HT XHT ZD N1 X HT = 0,33 (Ω) Udm = 10 kV * Dòng ngắn mạch ba pha được xác định ZD =ro l +jxol ( l=2... 7,3 ( kA) II Kiểm tra thiết bị đã chọn: 1 Cầu chì tự rơi - Điều kiện kiểm tra Idmcắt = 7,5 (kA) > IN = 3,4 (kA) Vậy: Sdmcắt ≥ SN1 cầu chì tự rơi chọn đạt yêu cầu 2 Kiểm tra cáp hạ áp - Điều kiện ổn định nhiệt F ≥ α I N t qd Trong đó: α = 6 là hệ số nhiệt độ cáp đồng 13 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa tqd là thời gian qui đổi, lấy bằng thời gian tồn tại ngắn mạch Vì coi ngắn mạch trong... thống cung cấp điện là ngắn mạch xa nguồn nên tqd=0,8(s) IN = IN2 = 3,4 (kA) 2 α.IN t qd = 6.3,4 0,8 = 18,25 (mm ) F = 3.150 + 1.70 (mm2) ≥ 18,25 (mm2) Vậy cáp chọn thỏa mãn yêu cầu 3 Kiểm tra Áptômát * Áptômát tổng Điều kiện kiểm tra Icđm ≥ IN Icđm = 7,5(kA) ≥ IN = 7,3 (kA) vậy áptômát tổng chọn đạt yêu cầu * Áptômát nhánh Icđm = 7,5(kA) ≥ IN = 7,3 (kA) vậy Áptômát nhánh đạt yêu cầu 4 Kiểm tra sứ đỡ hạ... môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa b 2 h 5 2.40.10 3 W = = = 0,166 6 6 Thay vào ta có: δTT = M 69,25 = = 417,15 kg / cm 2 W 0,166 * Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt Tiết diện thanh dẫn đã chọn phải đảm bảo điều kiện F ≥ a I tqd 40x5 ≥ 6.6,04 0,5 200 ≥ 25,6 Vậy thanh dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 16 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO... Cách nối các thiết bị của trạm biến áp vào hệ thống tiếp địa nh sau: từ hệ thống tiếp địa làm sẵn 3 đầu nối ( còn gọi là con bài ) Trung tính 0,4 kV nối với con bài bằng một dây đồng mềm M-95 Đáy của 3 chống sét nối với nhau và nối với con bài 2 bằng dây thép φ10 Toàn bộ các phần sắt ở trạm nối với con bài thứ 3 bằng dây thép φ10 Kết luận: Hệ thống nối đất tiếp địa đã chọn đạt yêu cầu kỹ thuật 19 ... 0,64.2+j0,4.2 = 1,28 +j0,8 2 Z N = RD + ( X HT + X D ) 2 = 1,282 + (0,33 + 0,8) 2 = 1,7Ω IN = 10 = 3,4 kA 3.1,7 * Trị số dòng ngắn mạch xung kích I xk = k xk 2 I N = 1,8 2 17,49 = 44,42 (kA) 12 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa *Tính ngắn mạch tại điểm N2 Sơ đồ thay thế ZB Zc N2 (Với l =10m) Z BA ∆PN U 2 dm U N %.U 2 dm 6 = 10 + j 10 4 2 S DM S dm 4,1.0,4 2 4,5.0,4 2 10 6 + j 10 4 =... = 5m 1: Cọc 1 2 2: Thanh nối 1/ Điện trở nối đất của thanh nối đất Điện trở suất lớn nhất ρ = k ρ =1,5.0,2.104 = 0,3.104 Ωcm 17 0,8m Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa Dự định dùng cọc nối đất bằng thép góc L 63.63.6 có điện trở nối đất tính theo công thức R1c = 0,00298 ρ = 0,298.0,3.104 = 8 Ω ρ1c = 0,00298 0,4.104 1,5 = 17,34 Ω (là điện trở suất của đất tính theo mùa an toàn) Sơ bộ xác... cọc là 6,trong đó ηc= 0,8 , tra bảng Mạch vòng nối đất sẽ chôn dưới trạm có chu vi (5+6).2= 22m Thép dẹt 40.4 chôn ở độ sâu 80cm Tính điện trở suất của đất ở độ sâu này phải nhân với hệ số 3 Điện trở của thanh thép nối : RT = 0,366.ρ k  2.l 2 lg  bt l   0,366.0,4.104.3  2.2200 2  = lg   4.80  = 13,4 Ω  2200    Tra bảng tìm được ηT=0,45 Từ đây xác định được điện trở nối đất thực của thanh... kiện kiểm tra Fcp ≥ Ftt Fcp là lực tác dụng lên đầu sứ Fcp = 0,6 Fph =0,6.375 = 225 (kG) 1 a Ftt = 1,76.10− 2 i 2 xk 3 = 1,76.10− 2 50 2 15 = 79,8 (kG ) 15 Trong đó: l : Khoảng cách giữa 2 sứ đỡ liên tiếp l = 50 cm a: Khoảng cách giữa 2 pha a = 15 cm 14 Bộ môn Hệ thống điện – Trường đại học Bách Khoa Fcp = 225 (kG) ≥ Ftt = 79,8 (kG); sứ hạ áp chọn đạt yêu cầu 5 Kiểm tra thanh cái hạ áp b h H’ H Sứ đỡ Kiểm . thống điện – Trường đại học Bách Khoa CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÃ CHỌN 1/TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: Các điểm ngắn mạch cần tính trong sơ đồ: .Điểm N 1 : Kiểm tra cầu. lưới điện khu vực. • Nội dung thiết kế TBA: 1. Chọn máy biến áp và sơ đồ nguyên lý TBA. 2. Chọn các thiết bị điện cao áp và hạ áp. 3. Tính toán ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị đã chọn lựa. 4. Tính. nguồn nên khi tính toán ngắn mạch I N = I = I ∞ Với I N : là dòng điện ngắn mạch I ’’ : là dòng ngắn mạch siêu quá độ I ∞ : Giá trị của dòng điện ngắn mạch ở chế độ xác lập * Điện kháng của hệ