P2 chuong9 luc dien dong trong KCD

4/13/2015 TRNG I HC BCH KHOA H NI VIN IN B mụn Thit b in - in t THIT K KH C IN Ging viờn: ng Chớ Dng Email: dung.dangchi@hust.edu.vn in thoi: 0903178663 PHN 2: C S Lí THUYT KH C IN CHNG 9: LC IN NG TRONG KH C IN 4/13/2015 MC CH Mc ớch ca bi hc phn ny l cung cp cho sinh viờn nhng kin thc c bn v lc in ng KC Tớnh toỏn L KC nh hng ca L n dp HQ mt s mch vũng dn in KC LC IN NG L Gè ? XUT HIN KHI NO ? Trong hệ thống mạch vòng dẫn điện, mang dòng điện chúng xuất lực học, lực đợc gọi lực điện động, k b/thng dòng điện có giá trị nhỏ nên lực điện động sinh nhỏ (Fđđ I2) thờng bỏ qua không xét đến 4/13/2015 Tuy nhiên xảy cố ngắn mạch, dòng điện chảy vật dẫn KCĐ tăng lên cao (Inm>>), sinh lực lớn tác dụng tơng hỗ chi tiết với Nếu độ bền chi tiết không đảm bảo bị biến dạng hay phá hỏng thiết kế KCĐ thiết phải tính lực điện động kiểm nghiệm độ bền Thờng kiểm tra LĐĐ có giá trị lớn tơng ứng với dòng điện cố đạt đến giá trị dòng ngắn mạch xung kích ixk : ixk = 1,41.1,8.inm (kA) Các tham số cho trớc để tính toán lực điện động là: Các kích thớc cách bố trí tơng hỗ phần tử dẫn điện pha pha với nhau; Trị số lớn dòng điện ngắn mạch Chú ý: KCĐ có U 110kV, khoảng cách pha tơng đối lớn, nên ảnh hởng điện động tơng hỗ pha nhỏ, bỏ qua cần tính LĐĐ tơng hỗ phần tử nội pha Đối với KCĐ U 35kV LĐĐ nội pha, ta phải ý đến LĐĐ tơng hỗ pha ngắn mạch pha Cách tính lực điện động giới thiệu chi tiết sách KCĐ, phần Cơ sở lý thuyết Khí cụ điện, nghiên cứu tính lực điện động phơng pháp đồ thị dựa sở phơng trình Bio-sava-Laplat biến đổi cho thuận tiện tính toán KCĐCA 4/13/2015 Tính Lực điện động: Theo giáo trình Cơ sở lý thuyết khí cụ điện, lực điện động tác dụng lên đơn vị dài dẫn: fx dFx I1.I cos1 cos dl2 4. x Khi dòng điện trị số I1 = I2 = I thay giá trị = 4.10-7 (H/m) vào, ta có: f x I 10 f x 1,02.10 8.I cos1 cos x ( N / cm) (*) cos1 cos 1,02.10 8.I K m (kG / cm) (**) x Xác định lực điện động chủ yếu tính hệ số mạch Km Biến đổi lợng giác tính Km ta có công thức tính LĐĐ: I b l1 b f x 1,02 10 I K m 1,02.10 ( ) (kG / cm) x r1 r2 8 Đối với trờng hợp không yêu cầu vẽ biểu đồ phân bố lực điện động, mà cần xác định giá trị lực tơng tác dẫn, sử dụng phơng pháp G.B.Kholiapski để tính, phơng pháp tính hệ số mạch Km trờng hợp dẫn cấu tạo phức tạp cách đa dạng hệ thức đơn giản hơn, giả thiết gần đúng, sai số nhỏ Các công thức tính Km - xem Chơng 3, sách Khí Cụ Điện, Giáo trình Khí cụ điện cao áp 4/13/2015 Hng ca lc in ng i1 i1 F F F i1 i2 i2 F F i2 F i1 F i1 F F i2 i1 F F i F i F Lực điện động điện xoay chiều: A) LĐĐ mạch điện pha: + mạch điện xoay chiều, dòng điện thay đổi tuần hoàn theo thời gian nên LĐĐ biến đổi theo quy luật định chế độ xác lập, với dòng điện: i 2.I sin t I m sin t LĐĐ dây dẫn có dạng: Fm (1 cos 2t ) F F f F1 F2 m m cos 2t 2 f 10 7.K m I m2 sin t LĐĐ có thành phần, thành phần không đổi F1 thành phần biến đổi F2 (với tần số biến đổi gấp tần số dòng điện) 4/13/2015 - Trong chu kỳ, trị số trung bình LĐĐ là: 1T F Ftb f dt m 10 7.I m2 K m 10 7.I K m 20 2 - Đồ thị LĐĐ dòng điện theo thời gian cho theo hình vẽ dới chế độ độ, với dòng điện gồm thành phần: chu kỳ không chu kỳ i I m (et / T sin t ) đó: T=L/R - số thời gian mạch - Sau khoảng thời gian t =/, dòng điện đạt giá trị lớn nhất, gọi trị số dòng xung kích: ixk I m (1 e / T ) K xk I m - Nhận xét: tần số f không đổi, hệ số xung kích Kxk phụ thuộc T (T lớn (L lớn, R bé) Kxk lớn) - Thông thờng tính toán Kxk = 1,8, với trị số dòng xung kích, LĐĐ đạt trị số lớn t= Fm 10 7.K m ( K xk I m )2 3,24.10 7.K m I m2 4/13/2015 - Đồ thị LĐĐ dòng điện theo thời gian nh hình vẽ - Từ (*) đồ thị ta thấy rằng: LĐĐ có thành phần không chu kỳ tăng 3,24 lần so với LĐĐ có thành phần chu kỳ - Sau thành phần không chu kỳ tắt (khoảng 4-5 chu kỳ), LĐĐ thành phần dòng điện chu kỳ tạo nên Lực điện động điện xoay chiều (tiếp): Xét dây dẫn pha nằm mặt phẳng có dòng điện iA iB iC với IA = IB = IC Nếu không kể đến thành phần không chu kỳ dòng điện lệch pha 1góc 1200 B) LĐĐ mạch điện pha: iA I m sin t ; iB I m sin(t 120 ) ; iC I m sin(t 240 ) LĐĐ tác động lên dây dẫn đợc tính nh sau: FA FAB FAC FB FBC FBC FC FCA FCB (*) + đó: Fpq = Fqp lực dây pha p q 4/13/2015 FAB FBA C1.I m2 sin t sin(t 120 ) ; C1.I m2 sin t sin(t 240 ); (**) 2 0 C1.I m sin(t 120 ) sin(t 240 ) FAC FCA FBC FCB C1 10 2.l a Với l - chiều dài dây dẫn, a - khoảng cách pha cạnh + Kết hợp (*) (**) ta tìm đợc cực đại FA, FB, FC, nh sau: FAmD 0,805 C1I m2 ; FAmK 0,055 C1I m2 FBmD FBmK 0,87 C1I m2 FCmD 0,805 C1I m2 ; FCmK 0,055 C1I m2 Trong đó: ký hiệu D lực đẩy; K lực kéo pha Tr ờng hợp có xét thêm thành phần không chu kỳ (chđộ độ) trị số biên độ tăng lên bình phơng K xk , tức 1,82 = 3,24 lần 4/13/2015 Độ bền điện động KCĐ: Khi bị ngắn mạch, LĐĐ dòng điện ngắn mạch sinh lớn, gây phá hỏng chi tiết KCĐ Khả chịu đựng đợc giá trị LĐĐ lớn KCĐ mà không bị phá hỏng đợc gọi độ bền điện động KCĐ FKCĐ FLĐĐmax đó: FKCĐ khả chịu lực KCĐ (độ bền); FLĐĐmax trị số lớn LĐĐ dòng điện ngắn mạch sinh qua KCĐ Vậy độ bền điện động KCĐ đợc cho dới dạng dòng điện ngắn mạch xung kích Cho nên lựa chọn KCĐ đóng cắt, phải kiểm tra dòng điện ngắn mạch qua KCĐ có nhỏ giá trị dòng xung kích cho phép không thỏa mãn độ bền điện động KCĐ Cộng hởng khí: mạch điện xoay chiều, thành phần biến thiên LĐĐ dao động với tần số gấp tần số dòng điện gây nguy hiểm cho TBĐ tần số dao động riêng hệ thống xấp xỉ tần số dao động LĐĐ Trong trờng hợp tần số dao động xảy tợng cộng hởng khí, làm biên độ LĐĐ tăng lên nhiều lần, dẫn tới phá hỏng kết cấu KCĐ Để tránh tợng cộng hởng khí không mong muốn tính toán cho tần số dao động khí hệ thống khác nhiều so với tần số dao động LĐĐ Ví dụ: dẫn tiết diện hình chữ nhật tròn, tần số dao động riêng chúng đợc tính: f0 K l2 E J g.q 4/13/2015 K f0 Trong đó: l khối lợng riêng vật liệu dẫn, g=9,81m/s2 gia tốc trọng trờng, E môđun đàn hồi dẫn, J mômen quán tính, q tiết diện dẫn, l chiều dài dẫn, K hệ số phụ thuộc vào cách cố định dẫn: + K = 11,2 - dẫn bắt chặt đầu sứ cách điện; + K = 7,8 - dẫn bắt chặt đầu, đầu tự sứ đỡ; + K = 4,9 - dẫn có đầu nằm tự sứ đỡ E J g.q Từ công thức ta nhận thấy thay đổi f cách thay đổi l, thay đổi K mômen quán tính J Ngoài ra, biện pháp tránh cộng hởng khí sử dụng dây dẫn mềm 10