chuong7_-_cac_phan_dan_dien.doc

Tieát dieän phaàn daãn ñieän :hình troøn , hình chöõ nhaät , hình maùng , hình oáng … - Hình troøn ( hình 7-1a ) ñöôïc söû duïng roäng raûi nhaát vì coù öu ñieåm deã cheá taïo nhöng [r]

CHƯƠNG :

CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN

7-1 KHÁI NIỆM

Các phần dẫn điện phận có dịng điện chạy qua nối nguồn với tải khí cụ điện với

Căn vào cấu trúc, phần dẫn điện phân thành :

1- Dây dẫn : dây mềm, tiết diện trịn dùng hay nhiều sợi phụ

thuộc vào dòng điện, dùng sứ treo để cách điện với phần nối đất

2-Thanh dẫn : cứng, tiết diện hình chữ nhật, hình trịn rỗng, hình máng v v dùng hai ghép chặt phụ thuộc vào dòng điện, để cách diện với đất dùng sứ đỡ

3- Cáp điện lực : dây dẫn mềm bọc cách điện theo điện áp định mức Khi lắp đặt chơn đất đặt rãnh (hầm cáp) không cần cách điện

Hiện nay, dẫn có chế tạo thành khối, gồm dẫn, sứ cách điện xung

quanh có thùng kín Bên thùng có khơng khí khí SF6 Kích

thước loại nhỏ, làm việc đảm bảo an toàn giá thành cao

Nguyên liệu chế tạo phần dẫn điện : đồng , nhom thép dùng dịng bé

- Đồng có ưu điểm dẫn điện tốt (điện trở suất ρ bé )ù , bị tác dụng

mơi trường xung quanh , sức chịu đựng tốt … giá thành cao nguyên liệu chiến lược

- Nhom có ưu điểm nhẹ , giá thành thấp , tỷ trọng nhỏ có khuyết điểm dẫn điện , bị tác dụng môi trường làsương muối , acxít

hố chất sức ben

Tiết diện phần dẫn điện :hình trịn , hình chữ nhật , hình máng , hình ống … - Hình trịn ( hình 7-1a ) sử dụng rộng rải có ưu điểm dễ chế tạo với dịng xoay chiều có hiệu ứng mặt ngồi , hiệu ứng gần dòng điện lớn phần tiết diện không dẫn điện Để khắc phục tượng chế tạo dây gồm nhiều sợi nhỏ vặn xoắn Tiết diện tròn ứng dụng chế tạo làm dây dẫn cáp

hiện tượng dùng ghép hai ba với ( hình 7-1c )

- Hình máng ( hình 7-1d ) , hình ống ( hình 7-1e ) sử dụng để chế tạo dẫn dòng điện lớn tản nhiệt tốt khắc phục hiệu ứng gần , hiệu ứng mặt

a) b) c) d) e)

Hình 7-1. Tiết diện dẫn , dây dẫn , cáp

a) hình trịn ;b,c) hình chữ nhật đơn , ghép ) ; d) hình máng ; e) hình ống 7-2 CHỌN THANH DẪN - THANH GĨP CỨNG

1 Thanh dẫn-thanh góp đơn tiết diện hình chữ nhật

a Theo dòng điện lâu dài cho phép :

Icp.K1.K2 Icb max

Icp: dòng cho phép nhiệt độ cho phép

là 70o C, nhiệt độ môi trường xung quanh 25o C,

thanh dẫn đặt đứng (hình 7-2 a) tra sổ tay

K1: hệ số hiệu chỉnh dẫn đặt nằm

ngang (hình 7-1b) K1 = 0,95

K2: hệ số hiệu chỉnh theo môi trường xung quanh (Bảng 7-1)

Bảng 7-1

Nhiệt độ mơi trường xung quanh (oC)

10 15 20 25 30 35 40 45 K2 1,15 1,10 1,05 0,94 0,88 0,82 0,75

b Kiểm tra dẫn theo điều kiện ổn định nhieät

Nhiệt độ dẫn sau thời gian ngắn mạch (N) không vượt

nhiệt độ cho phép phát nóng ngắn hạn (cpN) cho bảng 7-2

Baûng 7-2

Vật liệu dẫn cpN (oC) Hệ số nhiệt độ 

Đồng 300

Nhoâm 200 11

Theùp 400 15

a) b)

Khi chọn tiết diện dẫn theo điều kiện bình thường kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt theo biểu thức:

Schoïn Smin =

√

BN C

Trong đó: C: hệ số phụ thuộc vào vật liệu dẫn

CCu = 171; CAl = 88

c Kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện

Điều kiện : ttcp

Trong đó:

cp: ứng suất cho phép vật liệu dẫn

cp Cu = 1400 KG/cm2 cp Al = 700 KG/cm2

tt: ứng suất tính tốn ngắn mạch, xác định sau:

- Lực động điện Ftt tác động lên dẫn ngắn mạch

Ftt=1,76 10−8. l

a.ixk

(3)2KG Trong đó:

i(xk3) : dòng ngắn mạch xung kích ba pha (A)

l : khoảng cách sứ đỡ dẫn (cm) a : khoảng cách pha (cm).( hình 7-4 )

- Moment uốn M tác động lên dẫn

M=Ftt.l

10 KG cm

- Ứng suất tính tốn tt xác định theo biểu thức:

σtt=M

W ¿ KG/cm

2

Trong đó: W: moment chống uốn dẫn theo chiều thẳng góc

với phương lực tác dụng (cm3), xác định theo bảng 7-3 đây.

Ghi chuù:

n: Số lượng dẫn ghép pha b: Chiều dày dẫn (cm)

h: Chiều rộng (cao)

D: đường kính ngồi tiết diện trịn (cm) d: đường kính ống tròn (cm)

nếu dẫn ghép, kẽ hở hai b

Hình 7-4 a

Bảng 7-3

W Cách đặt

Thanh dẫn đơn ghép nằm

ngang 0,17 bh

2.n

Thanh dẫn đơn đặt đứng 0,17hb2

Thanh dẫn ghép hai đặt

đứng 1,44 hb

2

Thanh dẫn ghép ba đặt

đứng 3,3 hb

2

Thanh dẫn tròn 0,1D3

Thanh dẫn kiểu ống tròn 0,1(D3−d3

)

Nếu phải xác định khoảng vượt hai sứ đặt dẫn kiểm tra theo biểu thức:

l≤ lmax=

√

10Wσcp f (cm)

trong đó, f : lực động điện đơn vị chiều dài 1cm

f=1,7 10−81 aixk

(3)2

KG/cm

- Kiểm tra dao động cộng hưởng:

r 

Trong đó:  = 2f =314

r : tần số góc riêng cấu trúc dẫn, xác định theo

biểu thức:

r = 3,56 l2

√

E.J.106

S.γ

 : khối lượng riêng vật liệu

Cu = 8,93 g/cm3

Al = 2,74 g/cm3

E : modul đàn hồi cuả vật liệu dẫn

EAl = 0,65.106 kg/cm2

ECu = 1,1.106 kg/cm2

J : momen quán tính cuả tiết diện dẫn với trục thẳng góc

với phương uốn, cm4.

2 Thanh dẫn ghép

Khi dịng điện lớn ghép dẫn đơn pha Kẽ hở lấy chiều dày b dẫn để thuận tiện cho lắp ghép (hình 7-4) Giữa dẫn có đặt miếng đệm để giữ chặt với nhau, bố trí sứ đỡ cần tăng cường thêm số miếng đệm khoảng sứ đỡ; trường hợp này, khoảng cách

đệm l2 = l/m – với m: số miếng đệm Các điều kiện tính tốn sau

a Theo dịng làm việc bình thường:

Icp.K1.K2.K3 Icb max

Trong đó:

K1, K2: hệ số hiệu chỉnh tương tự chọn dẫn đơn

K3 : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số ghép vật lieäu

dẫn Trong sổ tay thường cho sẵn trị cho phép tương ứng, cần xác định theo bảng 7-4

Lưu ý: Đối với dòng xoay chiều nên ghép 2, chưa thỏa mãn dùng góp hình máng hay ống trịn; ghép hiệu dẫn điện kém, khơng lợi

Bảng 7-4.

Kích thước tiết diện dẫn

(mm2)

Trị số K3 với dẫn

Hai Ba Bốn

Đồng Nhơm Đồng Nhơm Đồng Nhơm

60 x 1,75 1,75 - - -

-60 x 1,7 1,75 2,3 2,45 2,9 3,1

60 x 1,7 1,7 2,25 2,4 2,8

60 x 10 1,7 1,7 2,25 2,4 2,7 2,95

80 x 1,7 1,75 2,25 2,4 2,8

80 x 1,65 1,7 2,2 2,35 2,7 2,9

80 x 10 1,6 1,65 2,15 2,3 2,6 2,9

100 x 1,65 1,7 2,2 2,35 2,7 2,95

100 x 1,6 1,7 2,1 2,3 2,6 2,9

100 x 10 1,55 1,6 2,05 2,25 2,5 2,8

b Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt

Tương tự dẫn đơn

c Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực động điện

Ngoài lực động điện pha, cịn có lực động điện pha nên ứng suất tính tốn:

tt = 1 + 2cp

1: ứng suất lực động điện pha xác định

thanh dẫn đơn với tiết diện tổng tiết diện ghép chặt cứng với đơn

2: ứng suất lực động điện pha F2 (đối

với dẫn ghép đôi )

F2=0,26 10−8l2 bixk

(3)2.K

hd(KG) Trong đó:

l2 : khoảng cách miếng đệm

b : kẽ hở chiều dày dẫn

Khd: hệ số hình dáng phụ thuộc vào kích thước dẫn (hình 7-5)

khd=f

(

a −b h+b ;

b h

)

Moment uốn F2 xác định sau: khd M2=F l2

12 KG cm

σ2=M2 WC

KG/cm2

1,1

với WC xác định theo bảng 7-4 0,9

0,8

0,7

0,6

Trong thực tế thường tính ngược đơn 0,5 0,5

giản hơn, cách xác định số miếng 0,4 0,25

đệm cần đặt tức xác định l2 tối đa 0,3 0,1

(l2max) nhö sau: 0,2 2 cp = cp - 1 0,1

vaø l2 max=

√

12σ2 cpWC

f2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 ( a-b)/(h+b)

Do đó, số miếng đệm m xác định:

m≥ l

l2 max Hình 7-5 Đường cong xác định khd

d Kiểm tra dao động cộng hưởng: tương tự góp đơn

7-3 CHỌN DÂY DẪN

Dây dẫn điện cho hộ tiêu thụ xa chọn theo điều kiện:

1. Theo dòng điện cho phép lâu dài

Icp.K1K2K3 Icb max

Trong đó: Icp, K1,K2, K3 tương tự chọn dẫn

2. Theo mật độ kinh tế dòng điện Skt=Ibt max

jkt

Trong đó, Ibtmax: dịng điện bình thường cực đại

jkt : mật độ kinh tế dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu

dây dẫn thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax năm, xác

định theo baûng 7-5

Baûng 7-5

Loại dây dẫn Thời gian sử dụng công suất cực

Lưu ý: Với dây dẫn ngắn trạm biến áp, không cần theo điều kiện jkt

3. Theo điều kiện vầng quang

Uvq  UHT

Trong đó, Uvq: điện áp phát sinh vầng quang, dây dẫn pha đặt

đỉnh tam giác xác định theo biểu thức:

Uvq=84 mr lg

a r(kV)

Với: Uvq tính theo trị hiệu dụng điện áp dây

m: hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn

m = 0,93  0,98 – với dây dẫn có sợi

= 0,83  0,87 – với dây dẫn gồm nhiều sợi bện lại

r: bán kính dây dẫn (cm)

a: khoảng cách trục dây dẫn (cm)

Khi pha đặt nằm ngang, xác định theo biểu thức giảm 4% pha tăng 6% pha

Để tránh tượng vầng quang , chọn dẫn mềm phía cao áp cho Uvq > Uđm

- Nếu dẫn xa mạng điện phân phối đến 22kV, cần kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

UmaxUcp

Kiểm tra ổn định nhiệt theo biểu thức: Schọn≥ S=

√

BN

C

Tương tự trình bày phần chọn dẫn

7-4 CHỌN CÁP ĐIỆN LỰC

Cáp điện lực chọn theo điều kiện sau:

1. Theo dòng điện cho phép lâu dài

IcpK1K2K3≥Icbmax

Kqt Trong đó,

- Kqt: hệ số tải, xác định sau: cáp cách điện giấy

tẩm U  10 kV, bình thường dịng điện làm việc bé 80% dòng cho

- K1 ; K2 : xác định giống chọn dây daãn

- K3 : hệ số phụ thuộc vào độ nghiên cáp

2. Theo điện áp cho phép

m cáp UHT

3 Theo mật độ kinh tế : tương tự chọn dây dẫn Sch

Ibt max jkt

4. Theo phát nóng ngắn hạn : Sch≥ Smin =

√

BN

C

Bảng tóm tắt điều kiện chọn phần dẫn điện :

Tiêu chuẩn chọn Dây dẫn Thanh dẫn Cáp điện lực

Theo dòng điện lâu dài cho phép x x x

Theo mật độ kinh tế jkt x x Theo phát nóng ngắn hạn x x x

Theo ổn định lực động điện 0 x 0

Theo điện áp x 0 x