Chuyên đề CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

Chuyên đề CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN

* Đại Học Điện Lực * * Đại Học Điện Lực * Khoa Hệ Thống Điện Khoa Hệ Thống Điện Chuyên đề : CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Chuyên đề : CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN Giáo viên hướng dẫn: Trần Thanh Sơn -Lớp Đ3H3 – Nhóm Giáo viên hướng dẫn: Trần Thanh Sơn -Lớp Đ3H3 – Nhóm 1 1 I.Điều kiện của dây dẫn: I.Điều kiện của dây dẫn:  Tiết diện tối ưu là tiết diện cho chi phí vòng đời của Tiết diện tối ưu là tiết diện cho chi phí vòng đời của đường dây nhỏ nhất. Nếu tiết diện dây dẫn lớn thì vốn đường dây nhỏ nhất. Nếu tiết diện dây dẫn lớn thì vốn đầu tư lớn nhưng tổn thất nhỏ và ngược lại.Bài toán đặt đầu tư lớn nhưng tổn thất nhỏ và ngược lại.Bài toán đặt ra ở đây là tìm tiết diện của dây dẫn mà ở đó tổng của ra ở đây là tìm tiết diện của dây dẫn mà ở đó tổng của vốn và tổn thất là min, đó chính là tiết diện tối ưu. vốn và tổn thất là min, đó chính là tiết diện tối ưu.  Tuy nhiên trong thực tế không phải bao giờ cũng được Tuy nhiên trong thực tế không phải bao giờ cũng được phép sử dụng tiết diện tối ưu cho đường dây.Có những phép sử dụng tiết diện tối ưu cho đường dây.Có những hạn chế kỹ thuật phải tuân theo khi lựa chọn dây dẫn, hạn chế kỹ thuật phải tuân theo khi lựa chọn dây dẫn, nêu không lưới điện sẽ không hoạt động được.Các hạn nêu không lưới điện sẽ không hoạt động được.Các hạn chế kỹ thuật đó là: chế kỹ thuật đó là: 1.Tổn thất điện áp do vầng quang điện 1.Tổn thất điện áp do vầng quang điện (chỉ cho đường dây trên không) (chỉ cho đường dây trên không)  - Nguyên nhân: Do điện trường xung quanh dây dẫn lớn - Nguyên nhân: Do điện trường xung quanh dây dẫn lớn (điện áp cao) khi gặp thời tiết ẩm thấp.Lúc này thành phần (điện áp cao) khi gặp thời tiết ẩm thấp.Lúc này thành phần không khí xung quanh dây dẫn sẽ bị ion hóa gây ra hiện tượng không khí xung quanh dây dẫn sẽ bị ion hóa gây ra hiện tượng phóng điện vầng quang làm tổn thất điện năng. phóng điện vầng quang làm tổn thất điện năng. - Thường xảy ra - Thường xảy ra ở ở cấp điện áp U cấp điện áp U ≥ ≥ 22 22 kV do hiệu ứng mặt kV do hiệu ứng mặt ngoài dòng điện không chạy giữa mà thường phân bố ở bề ngoài dòng điện không chạy giữa mà thường phân bố ở bề mặt ngoài của dây dẫn và chính dòng điện này gây ra sự ion mặt ngoài của dây dẫn và chính dòng điện này gây ra sự ion hóa khi trời mưa hay trời ẩm ướt làm giảm điện trở của hóa khi trời mưa hay trời ẩm ướt làm giảm điện trở của không khí, các ion được không khí cung cấp năng lượng và không khí, các ion được không khí cung cấp năng lượng và phân li, dạng năng lượng này gây ra hiện tượng phát quang phân li, dạng năng lượng này gây ra hiện tượng phát quang hay năng lượng được chuyển qua năng lượng ánh sáng. hay năng lượng được chuyển qua năng lượng ánh sáng.  -Vầng quang điện phụ thuộc các yếu tố: điện áp lưới, tiết diện -Vầng quang điện phụ thuộc các yếu tố: điện áp lưới, tiết diện dây dẫn, điều kiện khí quyển(chỉ xét ở điện áp U ≥ dây dẫn, điều kiện khí quyển(chỉ xét ở điện áp U ≥ 110 110 kV). kV). Cường độ dòng điện bề mặt dây dẫn Cường độ dòng điện bề mặt dây dẫn 20 20 kV/lúc này điện trở kV/lúc này điện trở xung quanh sẽ bị ion hóa rất mạnh và sẽ dẫn điện đặc biệt là khi xung quanh sẽ bị ion hóa rất mạnh và sẽ dẫn điện đặc biệt là khi thời tiết xấu.Đây chính là lí do xuất hiện vầng quang điện. thời tiết xấu.Đây chính là lí do xuất hiện vầng quang điện.  - Cũng là để tránh hiện tượng vầng quang điện gây tổn thất - Cũng là để tránh hiện tượng vầng quang điện gây tổn thất trên lưới truyền tải người ta quy ước với U = trên lưới truyền tải người ta quy ước với U = 110 110 kV thì tiết kV thì tiết diện dây dẫn F70, với điện áp U = diện dây dẫn F70, với điện áp U = 220 220 kV thì tiết diện dây dẫn F. kV thì tiết diện dây dẫn F. 2.Điều kiện phát nóng khi ngắn 2.Điều kiện phát nóng khi ngắn mạch (chỉ cho lưới cáp) mạch (chỉ cho lưới cáp)  - Để đảm bảo sự làm việc lâu dài của dây dẫn ,nhiệt độ của dây - Để đảm bảo sự làm việc lâu dài của dây dẫn ,nhiệt độ của dây dẫn không vượt quá nhiệt độ cho phép. Nhiêt độ cho phép của dẫn không vượt quá nhiệt độ cho phép. Nhiêt độ cho phép của dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.Điều kiện làm lạnh dây dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.Điều kiện làm lạnh của môi trường càng xấu thì dòng chạy trong dây dẫn càng bé. của môi trường càng xấu thì dòng chạy trong dây dẫn càng bé.  - Khi thiết kế cần tính toán đến dòng điện khi có ngắn mạch xảy - Khi thiết kế cần tính toán đến dòng điện khi có ngắn mạch xảy ra và dòng điện khi có dòng công suất cực đại đi qua trong thời ra và dòng điện khi có dòng công suất cực đại đi qua trong thời gian Tmax. gian Tmax. 3.Độ bền cơ học của đường dây 3.Độ bền cơ học của đường dây (chỉ cho đường dây trên không) (chỉ cho đường dây trên không)  - Dây dẫn phải chịu được lực căng dây với dây treo trên không, - Dây dẫn phải chịu được lực căng dây với dây treo trên không, sức gió… sức gió… II.Các ph II.Các ph ươ ươ ng pháp chọn tiết ng pháp chọn tiết diện dây dẫn diện dây dẫn  Có 3 phương pháp thường được sử dụng để giải quyết bài toán Có 3 phương pháp thường được sử dụng để giải quyết bài toán này đó là: này đó là:  1.Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng. 1.Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng.  2.Chọn tiết diện dây theo tổn thất cho phép của điện áp. 2.Chọn tiết diện dây theo tổn thất cho phép của điện áp.  3.Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế: 3.Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế: 1.Chọn tiết diện dây dẫn theo phát 1.Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng: nóng:  Khi có dòng điện chạy trên đường dây gây ra phát nóng dây dẫn Khi có dòng điện chạy trên đường dây gây ra phát nóng dây dẫn và cách điện của các dây dẫn.Để đảm bảo dây dẫn làm việc lâu và cách điện của các dây dẫn.Để đảm bảo dây dẫn làm việc lâu dài, nhiệt độ của dây dẫn không được vượt quá nhiệt độ cho dài, nhiệt độ của dây dẫn không được vượt quá nhiệt độ cho phép. phép.  Khi nhiệt độ môi trường thay đổi và có nhiều đường dây làm Khi nhiệt độ môi trường thay đổi và có nhiều đường dây làm việc song song, dòng điện cho phép của dây dẫn cũng thay đổi và việc song song, dòng điện cho phép của dây dẫn cũng thay đổi và được tính theo công thức: được tính theo công thức: I’cp=Icp.k1.k2 I’cp=Icp.k1.k2 +Trong đó: +Trong đó: -I’cp: -I’cp: dòng điện cho phép thực tế của dây dẫn dòng điện cho phép thực tế của dây dẫn -Icp: -Icp: dòng điện cho phép trong các bảng dòng điện cho phép trong các bảng -k1 : -k1 : hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường -k2: -k2: hệ số hiệu chỉnh (phụ thuộc vào số lượng các đường dây làm việc hệ số hiệu chỉnh (phụ thuộc vào số lượng các đường dây làm việc song song và khoảng cách giữa chúng) song song và khoảng cách giữa chúng)  Để cho nhiệt độ dây dẫn không vượt quá giá trị cho phép, dòng Để cho nhiệt độ dây dẫn không vượt quá giá trị cho phép, dòng điện làm việc của đường dây trong chế độ bình thường cần phải điện làm việc của đường dây trong chế độ bình thường cần phải nhỏ hơn dòng cho phép thực I’-cp nhỏ hơn dòng cho phép thực I’-cp của dây dẫn: của dây dẫn: I'cp ≥ I I'cp ≥ I hay Icp.k1.k2 ≥ I Icp ≥I/k1.k2→ hay Icp.k1.k2 ≥ I Icp ≥I/k1.k2→ Trong đó : I- dòng điện làm việc của đường dây trong chế độ Trong đó : I- dòng điện làm việc của đường dây trong chế độ bình thường. bình thường.  Khi chỉ có 1 đường dây làm việc ở nhiệt độ môi trường bằng Khi chỉ có 1 đường dây làm việc ở nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ tiêu chuẩn (trong không khí là +250C và trong đất là nhiệt độ tiêu chuẩn (trong không khí là +250C và trong đất là +150C), các hệ số hiệu chỉnh k1=k2=1 +150C), các hệ số hiệu chỉnh k1=k2=1 . . Do đó Icp ≥ I Do đó Icp ≥ I  Dựa vào giá trị tính toán được ta tra bảng chọn tiết diện tiêu Dựa vào giá trị tính toán được ta tra bảng chọn tiết diện tiêu chuẩn có dòng điện cho phép lớn hơn gần nhất. chuẩn có dòng điện cho phép lớn hơn gần nhất. 2.Chọn tiết diện dây theo tổn thất 2.Chọn tiết diện dây theo tổn thất cho phép của điện áp: cho phép của điện áp:  Trong nhiều trường hợp tiết diện của dây dẫn và dây cáp trong Trong nhiều trường hợp tiết diện của dây dẫn và dây cáp trong mạng điện phân phối và mạng 0.38kV được chọn theo tổn thất mạng điện phân phối và mạng 0.38kV được chọn theo tổn thất cho phép của điện áp ∆Ucp(∆Ucp = 4 - 6%Udđ). cho phép của điện áp ∆Ucp(∆Ucp = 4 - 6%Udđ).  Tổn thất lớn nhất trong mạng điện ∆Uln phải luôn nhỏ hơn Tổn thất lớn nhất trong mạng điện ∆Uln phải luôn nhỏ hơn hoặc bằng tổn thất cho phép của điện áp ∆Ucp: hoặc bằng tổn thất cho phép của điện áp ∆Ucp: ∆ ∆ Uln ≤ ∆Ucp Uln ≤ ∆Ucp  Vì điện kháng đơn vị của các đường dây trên không thay đổi Vì điện kháng đơn vị của các đường dây trên không thay đổi trong giới hạn hẹp (xo=0.36÷0.42 Ω/Km), do đó có thể lấy một trong giới hạn hẹp (xo=0.36÷0.42 Ω/Km), do đó có thể lấy một giá trị trung bình của xo giá trị trung bình của xo  Tổn thất điện áp trên thành phần điện kháng: Tổn thất điện áp trên thành phần điện kháng:  Tổn thất trên điện trở tác dụng: Tổn thất trên điện trở tác dụng: (2-1) (2-1) [...]... γ: điện dẫn suất của vật liệu dây dẫn ρ: điện trở suất của vật liệu dây dẫn Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc gần nhất với tiết diện tính được sau đó tính tổn thất điện áp trên đường dây:  (với ro; xo là thông số của dây dẫn có Ftc)   So sánh giữa ∆U và ∆Ucp: + Nếu ∆U ≤ ∆Ucp : tiết diện dây chọn là hợp lý + Nếu ∆U ≥ ∆Ucp : cần chọn tiết diện chuẩn lớn hơn Đối với đường dây nhiều phụ tải, tiết diện các... Nếu tất cả các đoạn đường dây chọn cùng một tiết diện khi đó dòng điện tính toán dùng để chọn tiết diện dây sẽ là:  (3-4)   Trong đó : -m : số lượng các đoạn đường dây trong mạng -Ij :dòng điện chạy trên đoạn thứ j -lj : chiều dài đoạn thứ j -L : tổng chiều dài toàn bộ đường dây Từ đó ta có: (3-5)  Tiết diện dây dẫn cần được chọn là: (3-6)  Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn F theo mật độ dòng điện... nhỏ nhất của vật liệu dây dẫn:  Sau khi tính ∆Ux ,∆Ur tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức:  Trong đó Pm công suất chạy trên đoạn cuối cùng của mạng Tiết diện dây dẫn của các đoạn còn lại:    Chọn các tiết diện tiêu chuẩn gần nhất với các tiết diện tính được và kiểm tra điều kiện nếu không thỏa mãn thì cần phải tăng tiết diện tiêu chuẩn Điện kháng xo của các đường dây cáp có giá trị khá... đường dây:   Chọn một giá trị nào đó của xo và tính theo (2-2) và (2-1) Mật độ dòng điện được tính: (2-3) - Cosφi: hệ số công suất trên đoạn đường dây thứ i -Tiết diện dây dẫn thứ i được tính theo:  Ii : dòng điện chạy trên đoạn thứ I của mạng điện Chọn các tiết diện tiêu chuẩn gần nhất với các tiết diện tính được và kiểm tra điều kiện: nếu không được thỏa mãn cần chọn tiết diện lớn hơn c ,Chọn tiết diện. .. 0.07÷0.10 Ω/Km nên có thể lấy xo=0 3 .Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế:      3.1 Chọn tiết diện dây theo jkt Tiết diện dây dẫn Fkt gọi là tiết diện kinh tế.Người ta thường dùng công thức sau để tính Fkt: (3-1) Trong đó : jkt mật độ dòng kinh tế (A/mm2) Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào vật liệu Bảng 3.1.Mật độ kinh tế của dòng điện A/ mm2  Nếu đường dây có nhiều phụ tải nhưng có Tmax... đương dây ứng với F1 ;F2 -R1; R2 : Điện trở đường dây ứng với F1; F2  Sau khi thay các giá trị Z1; Z2 vào (3-12) ta có được Ikt (3-14) Hình 2 Quan hệ của Z= f(I)   Sau khi tính được tiết diện F, ta chọn tiết diện chuẩn gần nhất đối với tiết diện tính toán và tiến hành kiểm tra điều kiện phát nóng , vầng quang và độ bền cơ học của dây dẫn Đối với các mạng điện phân phối cần kiểm tra tiết diện chọn. .. dài đoạn đường dây i Qi: công suất phản kháng trên đoạn đường dây i Tiếp theo tính ∆Ur = ∆Ucp - ∆Ux và Tiết diện dây dẫn  Trong đó Pi :Công suất tác dụng trên đoạn đường dây thứ i Chọn tiết diện tiêu chuẩn Ftc gần nhất với tiết diện tính được ở trên Tính tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng:  Kiểm tra tổn thất điện áp theo điều kiện sau:  Nếu như điều kiện này không thỏa mãn cần chọn Ftc lớn hơn... đầu tư đường dây ứng với tiết diện Fi -Ri: Điện trở của đường dây ứng với tiết diện Fi  Theo (3-7) vẽ đường cong biểu diễn quan hệ Z với F đã cho,trên đồ thị hình 2 biểu diễn quan hệ Z với F1 ;F2 ;F3  Giá trị Ikt tại các giao điểm(ví dụ điểm a) có thể xác định theo biểu thức: Z1 = Z2 (3-8)  Trong đó : -Z1: Chi phí của đường dây ứng với tiết diện F1 -Z2: Chi phí của đường dây ứng với tiết diện F2 ... dùng với đường dây U 220 KV.Do jkt được xác định gần đúng, cho nên khi dùng jkt sẽ không cho ta nhận được Zmin 3.2.Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế:  Thường dùng ở các cấp điện áp cao U ≥ 330KV.Để xác định tiết diện theo khoảng chia kinh tế ta thành lập hàm chi phí tính toán Zi ứng với các tiết diện Fi khác nhau theo dòng điện (công suất truyền tải) chạy trên đường dây Z = (atc +... dây dẫn Đối với các mạng điện phân phối cần kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện phát nóng và theo tổn thất cho phép của điện áp Để chọn tiết diện của dây dẫn trong mạng điện kín cần xác định sự phân bố công suất theo chiều dài đường dây, sau đó chọn tiết diện dây dẫn theo các phương pháp trên . 3 .Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế: kinh tế:  3.1 Chọn tiết diện dây theo jkt 3.1 Chọn tiết diện dây theo jkt . .  Tiết diện dây dẫn Fkt gọi là tiết diện kinh Tiết diện dây dẫn. phép của điện áp.  3 .Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế: 3 .Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế: 1 .Chọn tiết diện dây dẫn theo phát 1 .Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng: nóng:  Khi. này đó là:  1 .Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng. 1 .Chọn tiết diện dây dẫn theo phát nóng.  2 .Chọn tiết diện dây theo tổn thất cho phép của điện áp. 2 .Chọn tiết diện dây theo tổn thất