Đang tải... (xem toàn văn)
Chọn dây dẫn AC cấp điện phía cao áp MBA; Chọn Máy biến áp; Chọn thiết bị đóng cắt ACB1, ACB2, …, ACB4; MCCB1, MCCB2…, MCCB5; Chọn cáp cấp điện cho phụ tải; Tính điện áp nút phía hạ áp; Tính tổn hao công suất, tổn hao điện năng trên toàn lưới.
Đề tập lớn : Cho: - Điện áp phía cao áp 35kV, phía hạ áp 0,338kV Phía cao áp tải điện dây AC,công suất máy cắt đầu nguồn 125kA Cos = 0,9 Phụ tải nút 3,6,9 có Tmax=2500h, nút 1,4,7 có Tmax 3000h, nút 2,5,8 có Tmax=3500h Qui ước: - Sinh viên có STT từ 11-20 bỏ nhánh N02 sơ đồ cấp điện Bỏ tiếp phụ tải số 13 tất nhánh Yêu cầu: ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Chọn dây dẫn AC cấp điện phía cao áp MBA; Chọn máy biến áp; Chọn thiết bị đóng cắt ACB1, ACB2, …, ACB5; MCCB 1, …, MCCB5; Chọn cáp cấp điện cho phụ tải; Tính điện áp nút phía hạ áp; Tính tổn thất cơng suất, tổn hao điện toàn lưới; Bài làm a) Tính chọn máy biến áp Trạm có máy biến áp tính chọn dựa theo cơng suất max phụ tải Nhận thấy tổng cơng suất hàng năm tồn hệ thống 1305 KVA Nên ta có Sđm = = = 964,28KVA Ta chọn máy biến áp có cơng suất 1000KVA với thơng số sau bảng 1: thông số máy biến áp Ta thấy tổng công suất máy biến áp Sb = 2000 KVA > = 1350 KVA Từ điều kiện nên máy biến áp thỏa mãn a) Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện kinh tế Chọn loại dây dẫn Tính Jkt Tính Tmaxtb Thời gian tổn thất cơng suất lớn năm đoạn lưới k là: Trong T’maxk thời gian tổn thất cơng suất lớn phụ tải nút i Pi công suất max nút phụ tải Pk tổng công suất tất nhánh Ck tập phụ tải đoạn lưới k cung cấp cơng suất Ta có thời gian tổn thất cơng suất toàn lưới : Tmaxtb= =2931.8h Dựa vào bảng Bảng 2: Jkt Liên Xô cũ ta chọn Jkt =1.3 A/mm2 b) - Tính dòng điện max Máy biến áp chọn có cơng suất 1000 KVA có thơng số sau : Tổn hao khơng tải : P0= 1600W Tổn hao có tải : Pk=Pn= 11700W Dòng điện khơng tải : I0 =1,3% Điện áp ngắn mạch: Un= 6% Tính tốn tổn hao máy biến áp: gồm thành phần tổn hao không tải tổn hao ngắn mạch, trường hợp có n máy biến áp giống làm việc song song, tổn thất công suất n máy, cụ thể tập lớn máy, ta có tổn thất công suất máy biến áp là: = n + ()2 = 2.1,6 + ()2= 11,09 kW = n + = +=80,67 Kvar Trong S: cơng suất tải qua máy biến áp Sđm công suất định mức máy biến áp Vậy = = = 78,2 KVA Mà Stải = 1350 KVA Ta có : Imax = = = = = = 11,77 A Trong đó: n số lộ song song, có dây dẫn nên n=2 Chọn tiết diện kinh tế [mm2, A,A/mm2] Ta có: Fkt = = 9,05 mm2 => ta chọn dây dẫn có tiết diện 25mm2 Kiểm tra điều kiện kĩ thuật - Kiểm tra phát nóng: + thỏa mãn điều kiện phát nóng dây dựa vào bảng phụ lục 2.5 Bảng 3: nhiệt độ cho phép dây dẫn + điều kiện kiểm tra dây dẫn: Đường dây có dự phòng nên ta có I’max =Imaxsc =2 Imax = 2.9,18 = 18,36 A Vì dây dẫn chọn có tiết diện 25mm2 tra bảng ta có Icp =135A Tra bảng 2.4 ta chọn k1=1.0 k2 khơng có dây cáp nên thơng số k2 khơng có I’cp = k1.Icp = 135 A Điều kiện phát nóng bình thường I’max IcpImaxsc = 17,78 A I’cp = 135 A => thỏa mãn - Kiểm tra độ bền học: đường dây không nên tiết diện nhỏ cho dây trần nhiều sợi 25mm2 Bảng 4: tiết diện nhỏ cho dây trần nhiều sợi - Kiểm tra tổn thất điện áp : S= = 1350 +78,2=1428,2 P=S.= 1428,2 0,9 = 1285,38 Kw Q=Ptan= 1285,38 0,48=616,98 kVar Tiết diện dây dẫn 25mm2 nên ta có thơng số đường dây : r0 = 1,6 , đường dây 35kV khơng có điện kháng đơn vị nên t lấy điện kháng đơn vị cấp điện áp 22kV x0= 0,426 Phần trăm tổn thất điện áp U%== 0,917% Đối với lưới điện trung áp: Ucpbt 6% - 8% Mà U% = 0,917% 6% - 8% => thỏa mãn điều kiện c) Chọn thiết bị đóng cắt VCB MCCB Chọn VCB Tính chọn VCB1 VCB3 : + Số cực : + Uđm> Ulưới = 35kV + Iđm> Ilvmax = 2Imax = 9,18= 18,36 A + Dòng khả cắt ngắn mạch phải lớn dòng ngắn mạch : Ics> Inm Zdây= = 8,27 Inm= Inm = 125kA =>= = =0,1616 Inm = = =4151,05 A Vì máy cắt VCB3 máy cắt VCB1 vị trí đóng cắt phía cao áp máy biến áp với thông số máy biến áp nhau, thông số đường dây nên chọn máy cắt chân khơng ngồi trời 40.5kV SIEMENS 3AF01 Bảng 5: thông số máy cắt Mơ tả đặc tính Máy cắt điện 35kV pha trời Nhà chế tạo- nước sản xuất Loại Kiểu Điện áp danh định (Un) Điện áp làm việc lớn (Umax) Tần số danh định Dòng điện danh định Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp ướt/khô Điện áp chịu đựng xung sét đánh Dòng cắt ngắn mạch danh định Dòng điện chịu ngắn mạch danh định Dòng điện chịu xung Tổng thời gian đóng cắt Thời gian đóng Thời gian cắt + + + + Đơn vị KV KV Hz A KVrms Cam kết cung cấp 3AF01 SIEMEN- Ấn Độ 3AF01 pha, chân khơng, ngồi trời 36kV 40.5kV 50 630 70kV KVp KA KA/3s 170kV 25kA 25kA/3s KA 62,5kA ms ms 100 80 Tính chọn VCB2 VCB4: Số cực : Uđm> Ulưới = 0,38 kV Iđm> Ilvmax = = = 1982,7 A Dòng khả cắt ngắn mạch phải lớn dòng ngắn mạch : Ics> Inm= Zb gồm thành phần gây tổn hao máy biến áp Rb Xb Trong đó: Inm = = = 43035,1 A Từ tính tốn ta lựa chọn máy cắt ACB hạ tiêu chuẩn IEC – 60947 – 2/BS/EN60947-2/VDE JIS C8201-2-1, ACB kiểu kéo ( drawout type(, cực, cấu nạp lò xo tay, relay bảo vệ tiêu chuẩn ( S relay ) - Dòng định mức 2000A - Số cực : - Dòng ngắt mạch : Icu AC 240~500v, 65KA Tính chọn VCB5 + Số cực : + Uđm> Ulưới = 0,38 kV + Iđm> Ilvmax = = = 1982,7 A + Dòng khả cắt ngắn mạch phải lớn dòng ngắn mạch : Ics> Inm Tuy nhiên máy cắt ACB5 đóng cắt phụ tải máy biến áp nên ta có Inm = = 2.43035,1= 86070,2 A Dựa tính tốn ta chọn máy cắt có thơng số sau: Bảng 6: thơng số máy cắt phía hạ áp ACB HYUNDAI _ 3P 2000A 85KA ( UAN20A ) Chọn MCCB Chọn MCCB : - Số cực : - Uđm> Ulưới =0,38 kV - Iđm>Ilv = = = 440,6 A I cs >InmACB5= IđmMCCB1= 86070,2 kA Chọn MCCB 3: - Số cực: - Uđm> Ulưới =0,38 kV - Iđm>Ilv = = = 425,4 A I cs >InmACB5= IđmMCCB1= 86070,2 kA Chọn MCCB 4: - Số cực :3 10 NHÁNH 04 • Xét nhánh 0-3 Ux(0-3)= = = = 17,75V Ux(0-3)= 1,24 V r0max==0,03Ω/km => chọn S=630mm2 có Icp=938A, ro=0,0283Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.938=984A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0514 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,22.= 0,54 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 26,7kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 3-5 Ux(3-5)= = = = 4,12V Ux(3-5)= 4,31V r0max==0,45Ω/km => chọn S=70mm2 có Icp=224A, ro=0,387Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.224=235A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thông số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,25.= 0,08 Ω/km 22 - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 19,53kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 5-10 Ux(5-10)= = = = 0,41V Ux(3-5)= 3,98V r0max==4,2Ω/km => chọn S=6mm2 có Icp=47A, ro=3,08Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.47=49,35A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,53.= 0,167 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 1,38kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 4-9 Ux(4-9)= = = = 3,09V Ux(3-5)= 2,51V r0max==0,353Ω/km => chọn S=70mm2 có Icp=224A, ro=0,268Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.224=235,2A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn 23 Tra bảng ta có thơng số L=0,0554 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,252.= 0,079 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 1,38kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 3-8 Ux(3-8)= = = =0,61 V Ux(3-5)= 7,81V r0max==5,49Ω/km => chọn S=6mm2 có Icp=47A, ro=3,08Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.47=49,35A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,252.= 0,098 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 0,07kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 2-7 24 Ux(2-7)= = = =1,44 V Ux(3-5)= 11,65V r0max==3,51Ω/km => chọn S=16mm2 có Icp=86A, ro=1,15Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.86=90,3A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,29.= 0,087 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 6,43kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét nhánh 1-6 Ux(1-6)= = = =0,619 V Ux(3-5)= 16,321V r0max==11,48Ω/km => chọn S=2,5mm2 có Icp=28A, ro=7,41Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.28=29,4A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,32.= 0,1 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = 25 Ik= 1.002kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn Nhánh 05 • Xét phụ tải số 0-1 Ux(0-1)= = = = 9,9V Ux(0-3)= 9,09 V r0max==0,399Ω/km => chọn S=95mm2 có Icp=278A, ro=0,193Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.278=291,9A Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ =>khơng thỏa mãn Ta chọn cáp có tiết diện S=500 mm2 có Icp=812A, ro= 0,0366 Ω/km Tra bảng ta có thơng số L=0,0514+ 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,194.= 0,061 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 37,07kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét phụ tải 1-2 Ux(1-6)= = = =7,43 V Ux(3-5)= 10,12V r0max==0,59Ω/km => chọn S=95mm2 có Icp=278A, ro=0,193Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.278=291,9A Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ =>khơng thỏa mãn Ta chọn dây có tiết diện S=240 mm2 có Icp=521A, ro= 0,0754 Ω/km 26 Tra bảng ta có thơng số L=0,0528 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,32.= 0,074 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 25,29kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét phụ tải 2-3 Ux(1-6)= = = =7,01 V Ux(3-5)= 6,91V r0max==0,42Ω/km => chọn S=300mm2 có Icp=602A, ro=0,0601Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.=341,25A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0528 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,01.= 0,003 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 2,95kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn 27 • Xét phụ tải 3-8 Ux(3-8)= = = =3,4 V Ux(3-5)= 8,37V r0max==1,07Ω/km => chọn S=120mm2 có Icp=325A, ro=0,153Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.325=341,25A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thông số L=0,0554 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,32.= 0,032 Ω/km Tính dòng điện xung kích: = Ik= 1,32kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét phụ tải 3-10 Ux(3-10)= = = = 11,7V Ux(3-5)= 0,07V r0max==0,008Ω/km => chọn S=240mm2 có Icp=521A, ro=0,0754Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.521=547,05A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0528 + 0,2 28 Xo= 2f L.= 50.0,23.= 0,074 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 28,1kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn = = • Xét phụ tải 4-5 Ux(4-5)= = = = 8,25V Ux(3-5)= 1,3V r0max==0,068Ω/km => chọn S=400mm2 có Icp=702A, ro=0,047Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.702=737,1A Có : Imax’=Imax= thỏa mãn Tra bảng ta có thơng số L=0,0514 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,23.= 0,073 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 0,02kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn • Xét phụ tải 5-6 29 Ux(5-6)= = = = 1,03V Ux(5-6)= 7,65V r0max==3,23Ω/km => chọn S=10mm2 có Icp=65A, ro=1,83Ω/km Icp ‘ =k1.Icp= 1,05.65=68,25A Có : Imax’=Imax=>Icp ‘ => khơng thỏa mãn Ta chọn S=50mm2, Icp=171A, ro=0,0387Ω/km , Tra bảng ta có thơng số L=0,0642 + 0,2 Xo= 2f L.= 50.0,23.= 0,083 Ω/km - Tính dòng điện xung kích: = Ik= 7,79kA F=2 => thỏa mãn - Tính tốn tổn thất điện áp: => thỏa mãn e) Tính điện áp nút phía hạ áp Tổn thất điện áp nhánh: ∆U k = Pk Rk + Qk X k ( V , kW , Ω, kVAr, kV ) U dd Tổn thất điện áp từ nguồn đến nút tải là: ∆U 0−i = ∑ ∆U k∈Di k Điện áp nút i: U i = U − ∆U 0−i 30 f) Tính tổn hao cơng suất điện tồn lưới Tổn hao cơng suất Cơng thức tính tốn phụ tải nhánh k là: Pk = ∑ P 'i i∈Ck Qk = ∑ Q 'i Qk = ∑ P 'i tgϕ 'i i∈Ck i∈Ck Trong đó: P 'i Q 'i công suất nút tải Tổn thất công suất đoạn lưới ∆Pk = Pk2 + Qk2 Rk [ kW , kW , kVAr , Ω, kV ] 1000U dd2 ∆Qk = Pk2 + Qk2 X k [ kVAr , kW , kVAr , Ω, kV ] 1000U dd2 Rk X k điện trở điện kháng đoạn lưới k • Tổn thất cơng suất phía hạ áp: 31 • Tổn thất cơng suất phía cao áp • Tổn thất cơng suất máy biến áp: 32 Do có máy biến áp giống làm việc song song nên tổn hao không tải tăng lần tổn hao ngắn mạch ( đồng) giảm lần: = 11.95 kW = 69.484 kVar ( S công suất truyền tải qua máy biến áp) Vậy tổn hao cơng suất tồn lưới điện: Tổn thất điện Tổn thất điện máy biến áp Tổn thất điện máy biến áp gồm hai phần tổn thất điện không tải hay lõi thép tổn thất điện cuộn dây hay đồng Do có hai máy biến áp làm việc song song nên tổn thất điện hai máy tính sau: ∆AB = 2∆ABkt + ∆ABcu / = 2* ∆P0 * Tb + ∆Pmaxτ / = 2* ∆P0 * Tb + ∆PN Tb thời gian vận hành năm MBA Smax τ phụ tải cực đại năm MBA thời gian tổn thất công suất lớn Tmax ≈ 8500 − 8760h S max τ 2 Sdm τ = (0.124 + Tmax 10−4 ) *8760( gio) thời gian sử dụng công suất lớn (= 3120h) 33 = 3563.63 kWh Tổn thất điện cáp hạ áp: Thời gian tổn thất công suất lớn đoạn lưới k là: ∑ PT ' Tmax k = i∈ck i ' max i Pk ' thời gian tổn thất công suất lớn phụ tải nút i Tmax i τ k đường dây k tính theo: τ k = (0.124 + Tmax k *10−4 ) *8760 Tính ∆A : ∆Ak = ∆Pk *τ k ⇒ ∆A = ∑ ∆Ak ∑ Vậy Tmax đoạn là: 34 Tổn thất điện N01 Tổn thất điện N03 Tổn thất điện N04 Tổn thất điện N05 Vậy tổng tổn thất điện toàn lưới là: ∆A = ∑ = 3704,75 kWh 35 36