Nãúu U dæ % = (65 - 70)% tråí lãn âaím baío äøn âënh âäüng cuía caïc maïy phaït laìm viãûc song song trong nhaì maïy vaì âaím baío âiãöu kiãûn tæû måí maïy caïc âäüng cå, traïnh sæû c[r]
(1)Chæång
CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHÍNH TRONG NH MÁY ĐIỆN V TRẠM BIẾN ÁP 5.1 Xác định dòng điện làm việc tính tốn
5.1.1 Các tình trạng làm việc thiết bị điện (TBĐ)
Các thiết bị điện (TBĐ) có tình trạng làm việc: Tình trạng làm việc bình thường tình trạng làm việc cưỡng bức, tương ứng với hai tình trạng có dịng điện dịng điện làm việc bình thường dòng điện làm việc cưỡng
Tình trạng làm việc bình thường
Tình trạng làm việc bình thường tình trạng làm việc với giả thiết khu vực xét khơng có phần tử hệ thống bị cắt cách bắt buộc
Dịng điện làm việc bình thường cực đại (Ibtmax) dịng điện lớn tình trạng thường dùng để chọn tiết diện dây dẫn cáp theo điều kiện kinh tế
Ví dụ: Đối với đường dây kép tình trạng làm việc bình thường đường dây
cùng mang tải, dịng điện bình thường cực đại 1/2 dòng điện phụ tải cực đại 2 Tình trạng làm việc cưỡng bức
Tình trạng làm việc cưỡng tình trạng làm việc với giả thiết khu vực xét có phần tử hệ thống bị cắt cách bắt buộc
Ví dụ : Đường dây kép làm việc với dây mang tải
Dòng điện cưỡng thường lớn dịng làm việc bình thường dùng để chọn thiết bị điện theo điều kiện phát nóng lâu dài
5.1.2 Xác định dịng điện làm việc tính tốn 1 Máy phát điện máy bù đồng bộ
- Dịng điện làm việc bình thường: Ibt = IđmF - Dòng điện làm việc cưỡng bức: Ibt = 1,05.IđmF 2 Máy biến áp điện lực
a Máy biến áp nối với máy phát :
- Dòng điện làm việc bình thường: Ibt = IđmF - Dòng điện làm việc cưỡng bức: Ibt = 1,05.IđmF b Các máy biến áp làm việc song song (Trạm có hai MBA):
- Dịng điện làm việc bình thường xác định ứng với lúc hai máy biến áp làm việc song song phụ tải chung chúng đạt cực đại
âm U K
S I
(2)- Dòng điện làm việc cưỡng máy biến áp xác định ứng với lúc máy biến áp bị hỏng (B2), lúc phụ tải cực đại vượt khả tải máy biến áp
âm U S
Icb = ptmax
c Trạm có máy biến áp:
Đối với trạm có máy biến áp dịng điện làm việc bình thường ứng với lúc phụ tải cực đại không vượt khả tải biến áp khơng có tình trạng cưỡng
đm U S Ibt = ptmax 3 Đường dây tải điện
- Đường dây đơn : Dòng điện làm việc bình thường dịng phụ tải cực đại, khơng có tình trạng cưỡng
Ibt = Iptmax
- Đối với đường dây kép : + Dòng điện làm việc bình thường Ibt = Iptmax/2 + Dịng điện làm việc cưỡng Icb = Iptmax 4 Thanh góp
Tùy thuộc sơ đồ kết cấu mạng phụ thuộc vào công suất truyền tải Trong tính tốn số trường hợp lấy gần sau:
- Thanh góp cấp điện áp máy phát dịng làm việc bình thường dịng định mức máy phát máy biến áp có cơng suất lớn nối vào góp Dịng điện cưỡng tính theo cơng suất lớn truyền qua máy biến áp hay công suất lớn máy phát phát điều kiện làm việc cưỡng
- Thanh góp cấp điện áp cao - trung nhà máy điện góp điện áp thấp trạm giảm áp lấy dịng định mức qua máy biến áp có cơng suất lớn tương ứng với cấp điện áp
- Đối với góp trạm biến áp trung gian khơng thể lấy mà phải xét đến cơng suất chạy qua góp trạm để đến trạm
Sptmax
B1 B2
Sptmax
(3)5.2 Dạng ngắn mạch tính tốn điểm ngắn mạch tính tốn
5.2.1 Dạng ngắn mạch tính tốn
-Khi chọn khí cụ điện phần có dịng điện chạy qua, ta cần phải biết dòng điện ngắn mạch chạy qua để kiểm tra ổn định nhiệt ổn định động cho thiết bị chọn Riêng máy cắt dòng ngắn mạch dùng để kiểm tra khả cắt máy cắt
- Trong phần tính tốn ngắn mạch ta biết có dòng điện ngắn mạch pha hai pha lớn dòng điện ngắn mạch ba pha Nhưng tính tốn thiết kế phần điện nhà máy điện ta thường sử dụng dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, trường hợp đặc biệt tính tốn kiểm tra theo dạng ngắn mạch khác
5.2 Điểm ngắn mạch tính tốn ( Sơ đồì hình 5-1)
a Cấp điện áp cao ( ≥ 35 KV)
Ở cấp điện áp dịng ngắn mạch thường bé nên khí cụ điện chọn thường đảm bảo ổn định nhiệt Đồng thời để đảm bảo mặt cách điện khoảng cách thiết bị điện phải đủ lớn, thường đảm bảo ổn định động. Nói cách khác
đối với khí cụ điện cao áp: Iơđđđm và Iôđnđm lớn nên thường đảm bảo điều kiện ổn định B1
110-500 KV N1
HT
N2 35- 110
K1 N3
N4 PÂI
N7
F1 N5
∼ N’5
F2 N6
∼
N’6
K2
F3
∼
N7'
PÂII PÂIII
∼
F4 N8
B2 B3
(4)động ổn định nhiệt Vì cấp điện áp thường chọn loại máy cắt dao cách ly cho dễ vận hành nên cần tính điểm ngắn mạch
- Chọn điểm ngắn mạch tính tốn N1
- Tác dụng: Dùng để chọn kiểm tra khí cụ điện dây dẫn mạch phía cao áp
- Nguồn cung cấp gồm tất máy phát nhà máy hệ thống
Sơ đồ dùng để tính tốn ngắn mạch tương ứng với lúc tất máy phát, máy biến áp hệ thống vận hành
b Cấp điện áp trung (≥ 35 KV)
- Chọn điểm ngắn mạch tính tốn N2
- Tác dụng: Dùng để chọn kiểm tra khí cụ điện dây dẫn mạch phía trung áp
- Nguồn cung cấp gồm tất máy phát nhà máy hệ thống
Sơ đồ dùng để tính tốn ngắn mạch tương ứng với lúc tất máy phát, máy biến áp hệ thống làm việc bình thường
c Cấp điện áp máy phát
• Điểm ngắn mạch N3:
- Tác dụng : Dùng để chọn kiểm tra khí cụ điện mạch hạ áp máy biến áp liên lạc
- Nguồn cung cấp gồm tất máy phát nhà máy hệ thống
Sơ đồ dùng để tính tốn ngắn mạch tương ứng với lúc tất máy phát hệ thống vận hành có máy biến áp B1 nghỉ
*Thực tế : Sau sửa chữa máy biến áp B1 xong người ta đóng máy cắt phía hạ áp để kiểm tra khơng tải máy biến áp xảy ngắn mạch, lúc IMC = IN3 dòng điện ngắn mạch lớn chạy qua máy cắt
• Điểm ngắn mạch N4:
- Tác dụng: Dùng để chọn kiểm tra khí cụ điện mạch phân đoạn
- Nguồn cung cấp gồm tất máy phát nhà máy hệ thống trừ máy phát F1
- Tình trạng sơ đồ : Máy biến áp B1 máy phát F1 nghĩ máy phát cịn lại hệ thống làm việc bình thường
Thực tế máy phát F1 làm việc bình thường thành phần máy phát F1 cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 không qua mạch phân đoạn nên ta giả thiết F1 nghĩ Máy biến áp B1 nghĩ dịng ngắn mạch hệ thống máy phát khác cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 qua mạch phân đoạn lớn
• Các điểm ngắn mạch N5, N5', N6, N6':
(5)+ Điểm N5: Chỉ có máy phát F1 làm việc
+ Điểm N5': Máy phát F1 nghĩ, máy phát lại hệ thống làm việc bình thường
+ Điểm N6: Chỉ có máy phát F2 làm việc
+ Điểm N6': Máy phát F2 nghĩ, máy phát lại hệ thống làm việc bình thường
Nếu máy phát F1, F2 có cơng suất INtt = max(IN5, IN6', IN5') ngược lại INtt1 = max(IN5, IN5), INtt2 = max(IN6, IN6),
• Các điểm ngắn mạch N7, N7' N8:
- Tác dụng : Dùng để chọn kiểm tra khí cụ điện mạch tự dùng mạch đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát
- Tình trạng sơ đồ : Tất máy phát hệ thống làm việc bình thường
Chú Ý : Theo sơ đồ giả thiết tính tốn ngắn mạch ta có :
IN3 = IN4 + IN5 IN7 = IN5 + IN5' IN7' = IN6 + IN6' 5 Chọn máy cắt điện
5.3.1 Khái niệm - phân loại 1 Khái niệm
Máy cắt điện áp cao ( >1000V) loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện lúc khơng tải, có tải ngắn mạch
Yêu cầu máy cắt điện phải có khả cắt lớn, thời gian cắt ngắn, đóng cắt khơng gây cháy nổ phải có khả đóng cắt số lần định đem sửa chữa, kích thước trọng lượng máy cắt phải gọn nhẹ, kết cấu đơn giản, giá thành hạ
Nhờ có máy cắt điện mà tình trạng cố hệ thống loại trừ nhanh chóng, đảm bảo ổn định hệ thống
2 Phán loải
Tuỳ theo phương pháp dập tắt hồ quang biện pháp cách điện phận người ta chia máy cắt làm loại sau :
- Máy cắt điện nhiều dầu: Dầu được dùng để làm vật liệu cách điện đồng
thời để sinh khí dập tắt hồ quang
- Máy cắt điện dầu: Dầu dùng để sinh khí dập tắt hồ quang, cịn cách điện
điện môi rắn
- Máy cắt tự sinh khí: Dùng điện mơi rắn để làm nhiệm vụ cách điện dập tắt hồ
quang, nhiệt độ cao chất rắn có khả sinh khí lớn có tác dụng dập tắt hồ quang
(6)giữa phận điện môi rắn
- Máy cắt điện khí: Hồ quang dập tắt mơi trường khí có độ bền điện
cao khả dập tắt hồ quang lớn (khí SF6 - elêga )
- Máy cắt điện điện từ : Hồ quang đẩy vào khe hở hẹp phương pháp lợi
dụng lực điện từ hồ quang dập tắt cách dễ dàng
- Máy cắt điện chân không: Hồ quang dập tắt môi trường chân không,
các tiếp điểm máy cắt đặt buồng dập hồ quang có mơi trường chân khơng nên khả dập tắt hồ quang lớn
- Máy cắt điện phụ tải : Khác với loại máy cắt điện máy cắt
đóng, cắt dịng điện phụ tải khơng cắt dòng điện ngắn mạch Buồng dập hồ quang làm vật liệu tự sinh khí
5.3.2 Các tham số máy cắt
Các tham số : Uđm, Iđm, Iôđđđm, Iôđnđm Ngồi cịn số tham số sau :
a Dòng điện cắt định mức (Icđm): Do nhà chế tạo quy định đặt trưng cho khả cắt máy cắt
Dòng điện cắt định mức dòng điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng lớn (tại thời điểm mở tiếp điểm) mà máy cắt cắt điện áp phục hồi pha điện áp định mức không làm hư hỏng máy cắt tiếp tục đóng cắt lần sau mà khơng phải sửa chữa
Khi ngắn mạch pha N(1)
cho phép cắt dịng 1,15 Iđm lúc điện áp phục hồi pha bé trường hợp ngắn mạch ba pha N(3)
Dòng điện cắt định mức máy cắt xác định thực nghiệm Trong vận hành nhiều máy cắt phải đóng cắt số lần liên tục Vì thí nghiêm địi hỏi tất máy cắt phải cắt dòng điện cắt định mức theo chu trình sau :
C - 180 - ĐC - 180 - ĐC - C : Kí hiệu cắt dịng ngắn mạch
- ĐC: Thao tác đóng máy cắt dang ngắn mạch sau cắt máy cắt - 180 (s) thời gian hai lần thao tác liên tục
Đối với máy cắt có thiết bị TĐL u cầu chu trình thí nghiệm cịn nặng nề tùy theo u cầu TĐL lần hay hai lần
b Công suất cắt định mức máy cắt: Nó đặc trưng cho khả cắt
máy cắt xác định biểu thức sau : S
câm = Uâm Icâm
(7)c Dịng điện đóng định mức (Iđđm): Iđđm đặt trưng cho khả đóng máy cắt điện ngắn mạch Đó dịng điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn hay biên độ dịng điện xung kích lớn mà máy cắt điện đóng khơng làm cho đầu tiếp xúc bị hàn dính lại, hay có hư hỏng khác điện áp điện áp định mức theo quy trình thí nghiệm Cho nên Iđđm phụ thuộc chủ yếu vào cấu tạo truyền động hệ thống tiếp điểm
Thường máy cắt : I
đđm = Iôđđm Trong máy cắt người ta thường chế tạo : Iđđm ≥ Icđm 5.3.3 Chọn máy cắt điện hệ thống điện
• Điều kiện chọn: - U
âmMC ≥ Uâmmaûng - IâmMC ≥ Icb
- ICâmMC ≥ INt hay S
câm ≥ SNt
Trong dịng điện ngắn mạch thời điểm t xác định: INt = I2NCKt +I2NKCKt
Thời gian t tính từ lúc bắt đầu ngắn mạch lúc đầu tiếp xúc mở hoàn
toaìn: t = t
bv + tmc
Trong : tbv thời gian tác động tín hiệu bảo vệ rơle t
bv = (0,02 - 0,05) sec t
mc thời gian tác động máy cắt tmc = (0,1 - 0,12) sec
Theo tính tốn ngắn mạch ta có: INt = α I" Trong α = f ( x/r , t )
Đối với máy cắt cao áp : tmin = 0,1 sec
Ta coï: IN0,1 = I2ck0,1++I2kck0,1
Thực tế tính tốn cho thấy: IN0,1 ≈ I" nên điều kiện chọn máy cắt theo khả cắt viết: I
cđm ≥ I" hay Scđm ≥ Uđm I" • Điều kiện kiểm tra :
- Kiểm tra ổn định động :
Iââm ≥ I xk Hay iââm ≥ ixk
- Kiểm tra ổn định nhiệt :
Bnhâm= I
nhâm.tnhâm ≥ BN ≈ I
∞ Ttâ
(8)• Xạc âënh Ttâ:
Giá trị Ttđ chọn cho diện tích giới hạn đường cong I2ckt khoảng thời gian ngắn mạch t với trục hồnh diện tích hình chữ nhật có diện tích I2
∞ Ttâ
Ttđ phụ thuộc vào thời gian ngắn mạch t tỷ số giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ ban đầu ( giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ) giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch ổn định thành phần chu kỳ β= I”/ I∞ Ttđ = f ( t,β ) xác định theo đường cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tương đương Ttđ ( trang 109 - sách Phần điện nhà máy điện trạm biến áp- Đại học BKHN)
5 Choün dao caïch ly
5.4.1 Khái niệm, nhiệm vụ cơng dụng
• Dao cách ly thiết bị điện cao áp dùng để đóng cắt mạch điện cao áp lúc khơng có dịng điện hay cho phép đóng cắt dịng điện nhỏ theo qui định
• Nhiệm vụ : Nhiệm vụ chủ yếu tạo khoảng cách an tồn trơng thấy để đảm bảo an toàn cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện hay số trường hợp dùng để thao tác sơ đồ số sơ đồ nối điện
• Cơng dụng : Nhờ có dao cách ly mà ta tiến hành sửa chữa phần tử mạch điệûn mà không làm ngừng phần tử phân phối điện khác
- Khi sửa chữa thiết bị điện để đảm bảo an toàn người ta phải nối đất thiết bị cần sửa chữa nên dao cách ly có bố trí thêm dao nối đất an tồn có liên động với
Khi dao cách ly mở dao cách ly nối đất đóng lại ngược lại, ý thứ tự
Các dao cách ly thường bố trí hai đầu máy cắt, điều kiện làm việc nhẹ nhàn máy cắt nên dao cách ly thường khơng có buồng dập hồ quang khơng cắt dịng điện lớn
- Nếu dao cách ly có buồng dập hồ quang khả cắt tăng lên: I2
ck
t Ttâ
t I2
(9)IC = (1 - 1,25 ) Iâmcl
Khi nhầm lẫn dùng dao cách ly để đóng cắt mạch điện có dịng điện lớn chạy qua hồ quang phát sinh phá hỏng dao cách ly, gây nguy hiểm cho người thao tác hồ quang lan tràn pha tạo ngắn mạch nhiều pha
- Khi có hai dao cách ly làm việc song song mạch ( hình vẽ) cho phép đóng cắt dao cách ly thứ hai dao cách ly thứ đóng mà khơng gây nguy hiểm trước sau đóng, cắt dao cách ly thứ hai hai đầu tiếp xúc điện áp
Khi dao cách ly bố trí kèm máy cắt cho phép cắt dao cách ly sau máy cắt cắt
* Kinh nghiệm vận hành cho phép đóng cắt dao cách ly trường hợp sau: - Dịng khơng tải MBA điện lực:
10KV SBA ≤ 1750 KVA
20KV SBA ≤ 3200 KVA
35KV SBA ≤ 20000 KVA
110KV SBA ≤ 31500 KVA
Với điều kiện ba dao cách ly phải có truyền động ba pha đóng cắt đồng thời Vì đóng cắt pha riêng rẽ xuất dịng cân
- Cho phép đóng cắt dịng điện khơng tải đường dây khơng (cắt dịng điện điện dung đường dây ):
35KV l ≤ 30 km
110KV l ≤ 20 km
≤ 20KV l không hạn chế
- Cho phép đóng cắt dịng điện khơng tải đường dây cáp (cắt dòng điện điện dung đường dây cáp):
Uâm ≤ 10KV l ≤ 10 km
- Cắt dòng điện phụ tải máy biến điện áp đo lường (BU)
- Đóng cắt dịng điện khơng cân trung tính MBA điện lực có cuộn dập hồ quang
- Đóng cắt dịng khơng cân đường dây cung cấp từ hai phía với điều kiện điện áp hai đầu tiếp xúc dao cách ly sau cắt không vượt q 2% Uđm
- Đóng cắt dịng điện chạm đất pha mạng ba pha trung tính cách điện với đất :
5A U = (20 - 35) KV
10A U ≤ 10 KV
(10)* Yêu cầu dao cách ly :
- Các tiếp điểm cần phải làm việc đảm bảo có dịng điện định mức lâu dài chạy qua có khả làm việc tốt nơi có điều kiện thiên nhiên khắc nghiệt
Các tiếp điểm phần có dịng điện chạy qua phải đảm bảo ổn định động ổn định nhiệt
-Dao cách ly truyền động phải đảm bảo tin cậy, cần giữ vững vị trí đóng có dịng điện ngắn mạch chạy qua, vị trí cắt cần phải cố định chắn
- Dao cách ly phải đảm bảo khoảng cách an toàn tiếp điểm cắt để tránh tượng phóng điện điện áp tăng cao
- Cơ cấu khí dao cách ly phải nối liên động với máy cắt để dao cách ly đóng cắt sau máy cắt cắt (Dao cách ly bố trí hai đầu máy cắt)
- Kết cấu đơn giản thuận tiện vận hành sửa chữa 5.4.2 Dao ngắn mạch dao cách ly tự động
Để giảm giá thành thiết bị phân phối trạm biến áp cuối đường dây hay mạch rẽ nhánh ta dùng dao ngắn mạch kèm dao cách ly tự động
a Dao ngắn mạch :
Trong nhiều trường hợp cố cuối đường dây sau máy biến áp dịng ngắn mạch khơng đủ lớn làm cho bảo vệ rơle máy cắt đầu dây không tác động Lúc người ta đặt dao ngắn mạch để tạo ngắn mạch nhân tạo, hệ thống có dịng ngắn mạch lớn thời gian tác động dao ngắn mạch từ (0,4 - 0,5)sec
Dao ngắn mạch loại dao cách ly có lưỡi dao bình thường vị trí mở tự động đóng lại tác dụng cấu lị xo có bảo vệ rơ le đưa tín hiệu đến, lưỡi dao cắt tay
Khi có hư hỏng máy biến áp sau máy biến áp bảo vệ rơ le bảo vệ so lệch, bảo vệ rơ le tác động đóng DNM tạo ngắn mạch nhân tạo có dịng ngắn mạch lớn làm bảo vệ rơ le đầu đường dây tác động cắt máy cắt
Dao ngắn mạch cần bố trí pha mạng có trung tính trực tiếp nối đất cịn mạng trung tính cách điện với đất phải đặt hai pha
b.Dao cạch ly tỉû âäüng :
Là dao cách ly có khả đóng cắt dịng khơng tải máy biến áp chế tạo dao cách ly thường có kèm theo truyền động vừa tự động vừa tay để cắt tự động dao cách ly, đóng tay Thời gian tác động thường ≤ s
Trong thực tế vận hành người ta thường sử dụng dao cách ly tự động kết hợp với dao ngắn mạch để thay máy cắt cuối dường dây điều kiện kỹ thuật cho phép nhằm giảm giá thành xây dựng trạm
DCLtâ
(11)Ngoài người ta dùng dao cách ly tự động sơ đồ cầu, yêu cầu có số liên động sau: Dao cách ly tự động dao ngắn mạch có liên động để cách ly tự động khơng đóng dao ngắn mạch đóng
5.4.3 Choün dao caïch ly
* Dao cách ly chọn theo điều kiện sau : U
âmcl ≥ Uâmmaûng I
đmcl ≥ Icb * Kiểm tra :
- Ổn định nhiệt : I2
nhâm tnhâm ≥ BN ≈ I
∞ tTâ
Nếu dao cách ly có dịng định mức lớn 1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt
- Ổn định lực động điện :
iââm ≥ ixk hay Iââm ≥ Ixk
Ngoài cần ý vị trí đặt dao cách ly nhà hay ngồi trời, loại dao cách ly có lưỡi quay mặt phẳng thẳng đứng hay quay mặt phẳng nằm ngang xem loại dao cách ly có kèm dao nối đất hay khơng
5 Kháng điện
5.5.1 Khái niệm phân loại
1 Khái niệm
Kháng điện cuộn dây điện cảm khơng có lõi thép có điện kháng lớn so
với điện trở, dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch hạn chế dòng điện khởi động động mạch cơng suất lớn nhằm chọn khí cụ điện hạng nhẹ Ngồi kháng điện đường dây cịn có tác dụng nâng cao điện áp dư góp ngắn mạch đường dây
2 Phán loải
- Theo vị trí đặt: Kháng điện phân đoạn (K1, K2) kháng điện đường dây (KI, KII, KIII)
- Theo cấu tạo : Kháng điện đơn (KI, KIII ) kháng điện kép (KII)
Kháng điện đơn kháng điện kép có chung kiểu cấu tạo khác kháng điện đơn có hai đầu cịn kháng điện kép có ba đầu (một đầu cuộn dây) Cũng nói kháng điện kép có hai cuộn dây, mà cuộn dây có hệ số tự cảm L hai cuộn dây có hổ cảm M
(12)Kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn mạch thường đặt pha, đường dây hay góp Trong mạng ba pha trung tính trực tiếp nối đất người ta dùng kháng điện pha
Chú ý: Khi tính dịng ngắn mạch để chọn khí cụ điện thường tính với điểm ngắn
mạch sau máy cắt đường dây 5.5.2 Cấu tạo kháng điện
Do yêu cầu đặt tuyến V-A tuyến tính nghĩa X
L = const phạm vi biến thiên rộng dòng điện I ( Iđm → Inm= (20-30) Iđm) cuộn dây kháng điện không quấn lõi thép mà quấn trụ bê tơng có lõi thép dịìng điện tăng ( ngắn mạch, khởi động động cơ) làm cho lõi thép bảo hòa giảm điện kháng kháng điện kháng điện khơng cịn có tác dụng hạn chế dịng ngắn mạch
Điện cảm kháng điện xác định theo công thức : LK
K K i ∂
ψ ∂ =
dt di L
u K
K K =
Khi cuộn dây khơng quấn lõi thép đặc tính LK(iK) ΨK(i) xác định hình a Khi cuộn dây quấn lõi thép đặc tính LK(iK) ΨK(i) xác định hình b
~ F1
PÂI PÂII
~ F3
PÂII K2
MC2 K1
MC1
~ F2 KII
KII
KIII
(13)Có hai loại kháng điện kháng điện bê tông kháng điện dầu kháng điện bê tơng sử dụng rộng rãi
Kháng điện bê tông chủ yếu sử dụng với điện áp nhỏ 35 KV chế tạo theo pha riêng rẻ Cuộn dây làm dây dẫn nhiều sợi đồng nhôm, cách điện giấy cách điện, tiết diện dây quấn thường từ (70-185) mm2 có tiết diện đạt tới 240 mm2 Để cách điện giửa pha với pha với đất người ta dùng sứ đỡ Trị số điện kháng XK% = (3-12)%, cuộn dây kháng điện có đánh dấu sẵn thứ tự pha kiểu lắp đặt Kháng điện bê tơng chế tạo đơn giản, có độ bền độ bền điện cao kích thước trọng lượng lớn nên giá tiền đắt
Khi cấp điện áp ≥ 35 KV sử dụng kháng điện dầu, khác với kháng điện bê tông làm mát khơng khí kháng điện dầu làm mát dầu
5.5.3 Tổn thất điện áp kháng điện 1 Kháng điện đơn
Trong điều kiện làm việc bình thường kháng điện có tổn thất điện áp :
Trong âoï: P1
U , P2
U điện áp pha trước sau kháng điện Giả sử bỏ qua điện kháng kháng điện, dựa vào đồ thị véc tơ điện áp giáng kháng điện :
PK U→
∆ = U UP2 Oa Ob ba
P
→ → →
= − = −
Ψ, L
i L(i)
ϕ(i)
0
a)
Ψ, L
i L(i)
Ψ (i)
0
b)
PK U
∆ = P2
P
U U −
∆UPK UP1
UP2
j.I.X ϕ
ψ O
a b
c d ba→ véc tơ sụt áp pha kháng điện
∆ Upk = ba
Vì ψ thực tế béï nên xem bc ≈ bd Trong tam giác vng abd ta có :
∆ Upk ≈ bd = ab sinϕ = I.XkSinϕ Tổn thất điện áp dây kháng:
∆ UdK = IXK.Sinϕ
∼
UP!
(14)Chuï yï : dm dm K K 100%.I U % X X =
Do âoï : ∆ =∆ = ϕ = sinϕ
I I % X % 100 U sin X I % 100 U U %
U dK K K K K
K
âm âm
âm
Như với điện kháng định độ sụt áp ∆ U% phụ thuộc Sinϕ dòng điện qua kháng
Khi vận hành bình thường với Cosϕ cao Sinϕ thấp dòng điện qua kháng bé nên ∆U bé (∆Ubt ≤ ∆Ucp= 2%)
Khi ngắn mạch ϕ ≈ Π/2 dòng điện qua kháng lớn (IK = IN) nên ∆Ukmax lớn, lượng ∆U trì góp lượng điện áp dư ngắn mạch sau kháng điện đm I I % X %
U K nmK
K =
∆ ( Sin ϕ ≈ 1)
Người ta qui định U
dư% > Udưcp = 60% Nếu Udư% = (65 - 70)% trở lên đảm bảo ổn định động máy phát làm việc song song nhà máy đảm bảo điều kiện tự mở máy động cơ, tránh cố nặng nề cho hệ thống
Tuy Udư bé bảo vệ rơ le cắt nhanh ngắn mạch giảm thời gian hạ thấp điện áp góp nhỏ nên hạn chế tác hại Udư bé
2 Kháng điện kép
Đại lượng đặc trưng cho kháng điện kép điện cảm L hỗ cảm M, hệ số ngẫu hợp từ : K = M/ L
Trong đơn vị tương lượng định mức điện kháng nhánh :
đm L đm * L U X I X = Điện kháng hỗ cảm :
đm M đm * M U X I X = Iđm dòng điện định mức nhánh
Điện kháng tổng kháng điện kép phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy nhánh
• Dịng điện nhánh ngược chiều : Trong trường hợp từ thông hỗ cảm ngược chiều với từ thơng tự cảm điện áp nhánh giảm xuống
∆U = (X
L - XM ) I = XL.I ( - XM/XL) ∆U1 = XL.I (1 - K )
(15)Trong âoï:
L M X X
K= hệ số ngẩu hợp từ thường (0,4 - 0,5) Do điện kháng nhánh trường hợp này:
Xnh = (1 - K) XL Điện kháng tương đương kháng điện kép:
2 X ) K (
X L
K
− = Nếu K = 0,5 thì: X1K =
4 XL
nghĩa điện kháng tương tương kháng điện kép giảm lần so với kháng điện đơn
• Khi hai nhánh có dòng điện chạy qua :
Vậy k = 0,5 điện kháng tổng hợp kháng điện tăng gấp lần so với kháng điện đơn
* Dòng điện chạy nhánh:
dmK dmK K K
U
% 100 I X %
X =
Lúc xuất hiện tượng điện áp mạch hở xuất sức điện động hổ cảm EM : EM = XM.I
Ea = U0 + EM Khi có ngắn mạch sau nhánh ta có :
U0 = IN.XL
Vậy Ua = U0 + EM = (XM + XL).IN Ua = (1 + k) XL.IN
Khi ngắn mạch I
N lớn làm mạch hở xuất điện áp từ (1,2 - 1,35) Uđm Nhưng thời gian tồn ngắn mạch bé nhờ có BVRL cắt nhanh tượng điện áp không gây nguy hiểm cho cách điện
Từ thông hỗ cảm chiều với từ thông tự cảm Sụt áp hai nhánh : ∆U2 = 2.( XM + XL) I ∆U2 = 2.XL (1 + K ) I Điện kháng tổng : X2K = XL(1 + K ) Nếu K = 0,5 ∆U2K = 3.XL.I
I I
* *
M
1
0
Lục ny ∆ U = XL.I
Kháng điện kép làm việc giống kháng điện đơn
Ta coï: X3 = XL
Điện kháng phần trăm nhánh, khơng có dịng điện chạy nhánh kia:
I I
* *
M
1
0
(16)Nhận xét: Qua phân tích tình trạng làm việc kháng điện kép so sánh kháng điện kép đơn sau:
- Ở trạng thái làm việc bình thường tổn thất điện áp kháng điện kép nhỏ nhiều so với kháng điện đơn:
ϕ −
= ).sin
I KI I
%( X % ∆U
âm nh2 nh1
K Knh1
- Khi ngắn mạch đường dây sau kháng, kháng điện kép làm việc kháng điện đơn nghĩa dòng ngắn mạch hạn chế điện kháng XL (XL điện kháng củakháng điện đơn điện kháng nhánh kháng điện kép)
Vậy hạn chế dòng ngắn mạch cho đường dây sau kháng điện có xu hướng chọn kháng điện kép cho nhiều đường dây tốt số đường dây mà XK% kháng điện đơn nằm vùng cho phép nên chọn kháng điện đơn rẻ tiền 5.5.4 Lực động điện kháng điện
Lực động điện sinh kháng điện gồm hai thành phần : Fđđtrong Fđđngoai 1- Lực động điện
Lực động điện tác dụng dòng điện pha sinh ra, gồm hai thành phần :
- Do tác dụng tương hỗ phần khác vòng tạo nên lực phân bố theo chu vi hướng theo phương bán kính
- Do tác dụng tương hỗ dòng điện hai mạch vòng sinh có xu hướng kéo vịng dây lại sát với Khi thiết kế chế tạo người ta cho dòng điện ổn định động định mức, nên người sử dụng ta quan tâm đến lực động điện
2- Lực động điện
Lực động điện tác dụng tương hỗ dòng điện pha khác sinh
Theo định luật bảo toàn lượng ta có :
x M i i Fx 1 2
∂ ∂
= [ N ]
ψ ω
= i i
Fx 1 2 [ KG ] Trong âoï :
x M 102 ,
0 2
∂ ∂ ω =
ψ (KG/A2)
W số vòng dây kháng điện - KXL
(1+ KXL)
1
0
(17)Như với kháng điện có kích thước định lực động điện ngồi phụ thuộc cách bố trí kháng điện Đối kháng điện có phương pháp đặt sau (cách đặt kháng nhà chế tạo quy định):
a- Phương pháp đặt chồng b- Phương pháp đặt kề
c- Phương pháp đặt nằm ngang
Đối với phương án a b lực động điện ngắn mạch N(2), N(3) có xu hướng đẩy pha tách rời pha dưới, sứ làm việc tình trạng chịu kéo, khả chịu kéo sứ thấp để khắc phục người ta đặt gối tựa hay sứ chèn trên, dùng phương pháp đổi chiều dây quấn pha B, đổi chiều dây pha B để đổi chiều lực động điện
Đối với phương án c ngắn mạch sứ luôn chịu uốn nhà chế tạo cho sẵn Smin để đảm bảo ổn định động
Phương án a thích hợp với kháng đường dây có dịng định mức 1000 A trở xuống XK% ≤ 6% Đặt ba pha chồng lên có ưu điểm giảm diện tích nhà chiều cao nhà lại tăng lên
Phương án b thích hợp với kháng đường dây có dịng định mức điện kháng lớn phương án a, giảm chiều cao tồ nhà diện tích lại tăng lên khoảng hai lần so với phương án a
Với kháng có dịng điện kháng lớn kháng phân đoạn phải bố trí phương án c
Xung quanh kháng có từ trường lớn nên khơng đặt gần cấu trúc thép hay bê tông cốt thép Khoảng cách nhỏ từ kháng đến cấu trúc thép
A
B
C C
A
B a/
b/ S
C B
A
(18)Điện kháng kháng điện đường dây hay kháng điện phân đoạn (XK%)
chọn xuất phát từ điều kiện hạn chế dịng ngắn mạch để sử dụng khí cụ điện đóng cắt hạng nhẹ đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt cho cáp đặt phía sau kháng đồng thời phải đảm bảo điện áp dư góp - Để chọn kháng điện phân đoạn người ta tự chọn XK% = ( 8% - 12%) kiểm tra tổn thất điện áp kháng tính dịng ngắn mạch Nếu XK% chọn mà thoã mãn yêu cầu tổn thất điện áp dịng ngắn mạch tính thoả mãn u cầu đề việc chọn XK% ban đầu đạt yêu cầu, chỉnh
hay bê tông cốt thép phải tuân theo quy định nhà chế tạo khoảng cách khơng nhỏ bán kính kháng
5.5.5 Chọn kháng điện
Kháng điện chọn theo điều kiện sau :
1 - UđmK ≥ Uđmmạng ( Điện áp định mức kháng phải tương ứng với điện áp định mức mạng)
2 - IâmK ≥ Icbmax
3 - Chọn XK%: ( Xác định phần sau) Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp: - Kháng điện đơn:
ϕ =
∆ sin
I I % X %
U K K
K
âm
≤ ∆Ucp
- Kháng điện kép: K nh2 2
1 nh K
K sin
I I K % X sin
I I % X %
U = ϕ − ϕ
∆
âmK âmK
≤ ∆Ucp ( ∆Ucpmax = 2% chế độ làm việc bình thường; ∆Ucpmax = 5% chế độ làm việc cưỡng bức)
4 - Kiểm tra ổn định động: ixk ≤ iơdd ( ixk dịng điện xung kích) - Kiểm tra ổn định nhiệt: BN ≤Inh.dm tnh.dm
+ BN xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch, KA2.s
+ Inh.đm, tnhđm dòng điện ổn định nhiệt định mức thời gian ổn định nhiệt định mức
Xaïc âënh XK%:
10,5KV
N’6 HT N6
MC1
S1 K1
MC2 N”6 S2
XHT
XK
XC1
HT
N6
(19)Cáp điện lực có tiết diện S1 S2 (như hình)
Điện kháng tổng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N3: N " cb HT I I X =
Trong âọ:
- Icb3 dịng điện chọn tính tốn ngắn mạch cấp điện áp 10,5 KV - I"N6 giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ ngắn mạch ba pha N6
Các giá trị điện kháng XHT, Xc1, Xc2 xác định hệ đơn vị tương đại lượng chọn (Scb Ucb = Utb):
tb cb C U S l x X =
Với : x0 điện kháng đơn vị theo chiều dài (Ω / km) l chiều dài cáp (km)
Để đảm bảo điều kiện cắt máy cắt đảm bảo ổn định nhiệt cho cáp S1 dịng ngắn mạch N'6 phải có giá trị : I"N'6 ≤ (ICđmMC1, InhC1)
InhC1 dòng ổn định nhiệt cáp S1:
C 1 nhC t C S
I = (A)
C hệ số ( Ccu =141 A2/s; CAl= 85 A2/s )
tC thời gian cắt máy cắt ( bao gồm thời gian tác động bảo vệ rơle)
Để máy cắt MC1 đảm bảo làm việc cáp S1 ổn định nhiệt điện kháng tương đối từ nguồn cung cấp đến điểm ngắn mạch N'6 là:
6 ' N " cb I I X∑ =
I"N6 giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ ngắn mạch đầu đoạn cáp S1
Mặt khác từ sơ đồ ta có :
XΣ = XHT + XK + XC1 Ỉ XK = XΣ - XHT - XC1
Vì ngắn mạch đầu cực máy cắt nên: XC1 ≈ Ư XK = XΣ - XHT
Ỉ cb dmK K K I % 100 I X % X = ( cb dmK K dmK dmK cb cb K K I % 100 I X % 100 I U I U X %
(20)Nếu XK% > 8% ta dùng kháng điện kép Để bố trí đơn giản kinh tế, người ta dùng kháng điện nhóm hay kháng điện kép Nếu XK% > 16% ta phải tăng kháng điện đường dây nối với phân đoạn Sau chọn kháng điện ta phải kiểm tra lại khả cắt máy cắt
K HT
cb N
X X
I I
+ =
5.6 Chọn cuộn dập hồ quang
Cuộn dập hồ quang chọn theo điều kiện sau : Uđm ≥ Uph mạng
Q ≥ Q tt Trong âoï : Q
tt = n Ic Uph Với : - Uph điện áp pha mạng ( KV)
- n : hệ số tính đến phát triển mạng chọn 1,25
- Ic : Dòng điện chạm đất pha xác định theo công thức kinh nghiệm sau :
+ Đối với đường dây không :
350 l U
IC = d ∑ [ A ] - Đối với đường dây cáp :
10 l U
IC = d ∑ [ A ] với lΣ tổng chiều dài đường dây
5.7 Máy biến điện áp ( BU , TU )
5.7.1 Khái niệm công dụng
- Khái niệm: Máy biến điện áp máy biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp từ trị số thành trị số thích hợp (UđmT = 100 V hay UđmT = 100/ V) để cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le tự động hoá
Nguyên tắc làm việc BU giống máy biến áp thường công suất định mức thường nhỏ từ vài chục đến vài trăm (20 - 200) VA, tổng trở mạch ngồi thứ cấp BU lớn xem tình trạng làm việc bình thường BU khơng tải
- Cäng dủng:
+ Bảo đảm an tồn cho người phục vụ dụng cụ thiết bị nối vào phía thứ cấp cách ly hoàn toàn với điện áp cao áp Cuộn dây thứ cấp luôn nối đất an tồn để đề phịng cách điện cao áp hạ áp bị chọc thủng gây nguy hiểm cho người vận hành dụng cụ mạch thứ cấp
(21)5.7.2 Các thông số BU 1 Tỉ số biến đổi định mức
Tỉ số biến đổi định mức tỉ số điện áp định mức sơ cấp điện áp định mức thứ cấp BU
dm dm dm U U
K = (1)
Điện áp định mức sơ cấp U1đm BU tiêu chuẩn hoá theo điện áp định mức mạng điện
Điện áp sơ cấp đo nhờ BU thông qua điện áp thứ cấp xác định gần bằng: U1 ≈ Kđm.U2 (2)
Thường để thuận tiện thang đo đồng hồ nối vào BU người ta chia theo trị số Kđm.U2
Một đại lượng đặc trưng khác BU tỉ số vòng dây cuộn sơ cuộn thứ :
2 K ω ω =
ω (3)
Chú ý : K khác với Kω đm Để bù lại tổn thất điện áp tải điện cảm tăng độ xác người ta chọn Kđm lớn K ω
2 Sai số BU
Do có tổn thất cơng suất BU nên : Kđm
U ≠
U góc pha lẫn độ lớn Hiệu số điện áp sơ thứ cấp sau quy đổi thứ cấp gọi sai số BU Sai số độ lớn BU xác định sau : ∆U = K
đmU2 - U1 (4) ∆U âm dương thực tế thường tính theo phần trăm sau:
% 100 U U U K % U 1 dm − =
∆ (5)
Ngồi cịn có sai số góc pha δU U K 1 đm
U gọi sai số góc BU (hình 1), δU âm dương Nếu Kđm
U vượt trước
U sai số góc gọi dương, ngược lại sai số góc âm
3 Phụ tải công suất định mức BU
Phụ tải BU công suất biểu kiến mạch thứ cấp với giả thiết điện áp thứ cấp định mức xác định sau :
u δ
2 U Kâm
U
Hình Trong nhiều trường hợp để thuận tiện người ta dùng số
phức để biểu diễn sai số BU:
K K dm U j U U U U K
U= − =∆ + δ
(22)Z U S
2 dm
= (VA) (7)
Trong đó: Z= r2 +x2 tổng trở mạch ngồi mạch thứ cấp tính Ω Khi cho phụ tải thứ cấp công suất biểu kiến phải kèm theo Cosϕ2, có đầy đủ hai đại lượng xác định đầy đủ tổng trở mạch thứ cấp
S U Z= 22dm
r=z.cosϕ2 x=z.sinϕ2
Phụ tải định mức BU phụ tải lớn mà không làm cho sai số BU vượt trị số cho phép
Khi mắc nhiều thiết bị vào BU làm giảm tổng trở z tăng phụ tải S dẫn đến sai số tăng lên không tùy tiện mắc thêm dụng cụ vào mạch thứ cấp BU
4 Cấp xác BU
Cấp xác BU sai số điện áp lớn BU BU làm việc điều kiện: - Tần số f = 50 Hz
- Phụ tải thứ cấp biến thiên từ ( 0,25 ÷ ) S2đm với Cosϕ2 = 0,8 - Điện áp phía sơ cấp biến đổi khoảng: (0,9 ÷ 1,1 ) U1đm
Các máy biến điện áp chế tạo với cấp xác sau:
Tên cấp xác Sai số điện áp cực đại (%) Sai số góc cực đại (phút)
0,2 ± 0,2 ± 10
0,5 ± 0,5 ± 20
1 ± 1,0 ± 4,0
3 ± Khäng quy âënh
BU cấp xác 0,2 dùng cho đồng hồ mẫu dùng phịng thí nghiệm, BU cấp xác 0,5 dùng cho cơng tơ Cấp 1,0 3,0 dùng cho dụng cụ để bảng
Đối với thiết bị bảo vệ rơ le tự động hố ta dùng cấp xác 0,5 1,0 3,0 tuỳ theo yêu cầu loại bảo vệ
5.7.3 Sơ đồ nối dây máy biến điện áp
Trong hệ thống điện ba pha cần phải đo lường đại lượng điện áp dây, điện áp pha điện áp thứ tự không pha chạm đất Điện áp dây dùng để cung cấp cho dụng cụ đo lường BVRL, điện áp pha điện áp thứ tự không dùng để cung cấp cho BVRL hay để báo tín hiệu pha chạm đất mạng có dịng chạm đất bé Sơ đồ nối dây kiểu biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ Để đo lường điện áp người ta dùng BU nối theo sơ đồ sau:
(23)Ưu điểm :
- Do hai BU hoàn toàn giống dễ phân bố phụ tải làm tăng độ xác, lắp ráp kiểm tra đơn giản
- Xác định phụ tải sai số dễ dàng dụng cụ mắc vào BU riêng rẽ Trong trường hợp cần thiết đo điện áp dây U AC:
BC AB AC
U U
(
U =− + )
Tuy nhiên mắc dụng cụ đo lường vào hai đầu a,c dụng cụ đo lường cung cấp từ hai BU khác nhau, góc lệch pha dòng điện so với điện áp tương ứng khơng giống sai số tăng lên người ta khơng mắc dụng cụ vào pha a c
2 - Dùng ba BU pha nối theo sơ đồ Y0 / Y0/
Khi dùng ba BU pha nối theo sơ đồ nàyta đo điện áp dây, điện áp pha điện áp thứ tự không Cuộn dây thứ cấp nối Y0 để cung cấp cho đồng hồ đo
lường BVRL, cuộn dây phụ nối để cung cấp cho rơle báo tín hiệu có chạm đất pha mạng có dịng chạm đất bé Đối với loại cần đầu sứ phía sơ
Sơ đồ dùng hai BU pha có U
1âm = Ud v U2âm = 100V
- Sơ đồ cho phép đo dược điện áp dây mà không cho phép đo điện áp pha
- Sơ đồ sử dụng rộng rãi mạng có dịng chạm đất bé phụ tải chủ yếu dụng cụ đo lường đặc biệt công tơ Watmet
A B C
A
A X
X x
a x
a a
b
c
RU
b a
c A B C
(24)cấp chịu điện áp pha đầu nối đất Cuộn dây sơ cấp cần thiết kế với điện áp pha, U2đm=
3 100
(V), vê dủ loải
3 100 / 000 35
cần đầu sứ cuộn sơ cấp chịu cách điện toàn điện áp pha đầu nối đất Loại BU đơn giản rẻ tiền, điện áp sơ cấp cao ưu điểm bật
* Trong hai mạng điện có trung tính cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ quang trung tính trực tiếp nối đất tình trạng làm việc sơ đồ khác
- Mạng trung tính cách điện :
Khi pha chạm đất điện áp hai pha lại tăng lên điện áp dây BU nối vào hai pha khơng hư hỏng có độ từ cảm B tăng làm chúng phát nóng Do tình trạng làm việc lâu dài cho phép mạng điện nên BU bị đốt nóng lâu dài Vì BU phải chọn từ cảm (ứng với U
1đm ) nhỏ BU thường
- Mạng trung tính trực tiếp nối đất:
Khi ngắn mạch pha điện áp hai pha tăng lên (1,2 ÷ 1,3) Uf bảo vệ rơ le tác động cắt nhanh ngắn mạch pha tình trạng phát nóng BU trường hợp khơng nhiều không gây nguy hiểm cho BU
Sơ đồ sử dụng rộng rãi cho cấp điện áp U ≥ 35 KV 3 - Máy biến điện áp ba pha
BU pha thường chế tạo với U ≤ 20KV có hai loại BU ba pha ba trụ ba pha năm trụ
- Loại ba pha ba trụ nối theo Y/Y0-
Điểm trung tính cuộn cao áp bắt buộc làm việc với tình trạng cách điện với đất nên nắp thùng BU loại nàykhông bố trí đầu điểm trung tính cuộn dây cao áp để tránh nhầm lẫn sử dụng BU ( có nối đất dịng thứ tự khơng tạo từ thơng thứ tự khơng, khơng có đường tản Ư đốt nóng lõi thép)
BU ba pha, ba trụ sử dụng lưới có dịng chạm đất bé, cung cấp cho dụng cụ đo lường điện áp dây khơng cần xác cao Các cuộn dây sơ cấp BU phải thiết kế theo điện áp dây ( Vì BU làm việc mạng có dịng chạm đất bé)
(25)Loại BU ba pha năm trụ nối theo sơ đồ Y-o/Y-o/ , trung tính lấy ngồi nối đất, cơng dụng giống ba BU pha nối theo sơ đồ Y-o/Y-o/ chế tạo với điện áp ≤ 20 KV, cho phép đo điện áp pha, điện áp dây, bảo vệ rơ le đo điện áp thứ tự không nhờ cuộn dây
Loại BU ba pha năm trụ từ thông thứ tự khơng khép mạch qua hai trụ khơng có dây quấn, mạch từ có từ trở bé nên dịng thứ tự khơng nhỏ, cịn tổ ba BU pha từ thơng thứ tự khơng pha khép mạch lõi thép pha
5.7.4 Chọn máy biến điện áp
Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau : - Vị trí đặt : Trong nhà hay trời
- Chọn sơ đồ nối dây kiểu biến điện áp: Phù hợp với nhiệm vụ - Điện áp định mức BU: UđmBU ≥ UđmHT
- Cấp xác: Chọn phù hợp với mục đích sử dụng - Cơng suất : S
âmBU ≥ Spt Spt = ∑P2dc+∑Q2dc
Trong âọ : ∑Pdc =∑Sdc.cosϕdc ∑Qdc =∑Sdc.sinϕdc
Nếu khơng thỏa mãn phải chọn lại BU giảm bớt dụng cụ mắc vào mạch thứ cấp
Khi chọn BU phải ý đến vấn đề chọn dây dẫn nối giửa máy biến điện áp dụng cụ đo: Tiết diện dây dẫn chọn cho tổn thất điện áp khơng vượt q giới hạn cho phép ∆U ≤ ∆ Ucpmax (Khi khơng có cơng tơ ∆ Ucpmax = 3%, có cơng tơ ∆ U
cpmax = 0,5%) Đồng thời để đảm bảo độ bền học cho dây dẫn phải chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện sau :
S
Al ≥ 2,5 mm , S
Cu ≥ 1,5 mm
5.8 Máy biến dòng ( BI,TI )
5.8.1 Công dụng đăc điểm chung 1 Cơng dụng
Máy biến dịng máy biến áp đo lường dùng để biến đổi dịng điện lớn thành dịng điện bé thích hợp (thường 5A, trường hợp đặc biệt 1A hay 10A) để cung cấp cho thiết bị đo lường, rơle tự động hố u cầu sai số dịng điện độ lớn góc pha bé
(26)nên tất thiết bị đo lường chế tạo với Iđm = 5A, giá thành giảm, cấu tạo đơn giản độ xác cao
Cuộn thứ cấp BI luôn nối đất để đề phòng điện áp cao xâm nhập sang thứ cấp (cách điện Uc Uh bị chọc thủng) gây nguy hiểm cho người phục vụ dụng cụ phía thứ cấp
2 Đặc điểm chung
Nguyên lý làm việc BI giống máy biến áp điện lực, có đặc điểm sau:
- Cuộn sơ cấp nối tiếp với mạch thứ, có số vịng bé (W1), dòng sơ cấp I1 = (400 - 600) A cao W1 = (vòng), I1đm nhỏ giá trị ta chế tạo hai hay nhiều vịng Cịn cuộn dây thứ cấp có số vịng dây nhiều - Phụ tải thứ cấp nhỏ coi BI làm việc tình trạng ngắn mạch tình trạng làm việc bình thường BI
- Dòng thứ cấp định mức khơng phụ thuộc dịng sơ cấp
Lưu ý: Trường hợp không tải phải nối tắt cuộn thứ cấp để tránh điện áp cho BI 5.8.2 Các tham số BI
Ngồi thơng số giống thiết bị điện khác Iđm, Uđm, Iôđnđm, Iơđđđm máy biến dịng cịn có thơng số sau:
1 - Hệ số biến đổi dòng điện định mức tỉ số vòng dây BI
dm
dm dm
I I
K =
Trong : I1đm I2đm dịng điện định mức phía sơ thứ cấp BI I1đm tiêu chuẩn hóa theo cấp, I
2đm = 5A Khi khoảng cách từ BI đến dụng cụ đo lường lớn ta dùng loại Iđm = 1A để giảm tiết diện dây dẫn phía thứ cấp Và để cung cấp cho truyền động máy cắt ta thường dùng loại BI có I2đm=10 A
Dịng sơ cấp đo nhờ BI xác định sau: I1đm = Kđm.I2đm
Trong đó: I1 dịng sơ cấp cần đo lường, I2 dòng htú cấp đo lướng Thường thang đo đồng hồ nối vào BI người ta chia theo trị số Kđm.I2đm
Một đại lượng đặc trưng khác BI tỷ số vòng dây cuộn dây sơ cấp thứ cấp:
âm
1 K
K = ≠
ω ω ω
Để bù lại dịng từ hóa cho máy biến dịng tăng độ xác thường người ta chọn Kđm > K ω
(27)Giá trị Kđm.I2 đo đuợc thường khác dòng điện sơ cấp cần đo độ lớn góc pha, hiệu số hai đại lượng trị số gọi sai số dòng điện BI
3 - Phủ ti ca BI
Phụ tải BI tổng trở tất dụng cụ dây dẫn nối vào mạch thứ cấp tính Ω :
= + = x2 r2
Z Zdụng cụ + Zdây dẫn
Khi cho z cần phải cho cosϕ2
Khi tăng thêm dụng cụ đo lường nối thứ cấp phụ tải BI tăng dụng cụ đo lường nối vào BI theo phương pháp nối nối tiếp
Phụ tải định mức : Là phụ tải lớn mà không làm cho sai số BI vượt
giá trị qui định cấp xác xét SđmT = Zđm.I22đm (VA) 4 - Cấp xác BI
Cấp xác BI sai số lớn dịng điện làm việc điều kiện:
-Tần số 50 Hz
- Phụ tải thứ cấp thay đổi từ (0,25 - 1)Sđm
- Dịng sơ cấp tương ứng cấp xác cho bảng sau:
Cấp xác I1% ( so với I1 định mức ) ∆Imax(%) δImax ( phút) 0,2
10 20 100-200
± 0,5 ± 0,35 ± 0,2
± 20 ± 15 ± 10 0,5
10 20 100-200
± 1,0 ± 0,75 ± 0,5
± 60 ± 50 ± 40
10 20 100-200
± 0,2 ± 0,15 ± 0,1
± 120 ± 100 ± 80
3 50-120 ± Khäng quy âënh
10 50-120 ± 10 Khäng quy âënh
∆I = K
âm I2 - I1âm ∆I%=
1 dm
I I I
K −
.100
∆I âm dương
Góc lệch pha vectơ dòng điện sơ cấp thứ cấp gọi sai số góc BI (δI), dương âm, K
đmI2 vượt trước I1 δI dương ngược lại sai số góc âm
I
δ I2
Kâm
I
(28)Máy biến dịng có cấp xác 0,2 để cung cấp cho đồng hồ mẫu dùng phịng thí nghiệm
Cấp xác (1, 3) dùng để cung cấp cho dụng cụ đo lường để bảng, riêng công tơ dùng cấp xác 0,5 Cấp xác 10 dùng cho truyền động máy cắt
Riêng Rơle tuỳ theo yêu cầu loại bảo vệ mà dùng cấp xác BI cho thích hợp
5 - Bội số ổn định động định mức
Khả ổn định động máy biến dòng đặt trưng bội số ổn định
động định mức Đó tỷ số dòng điện ổn định động định mức biên độ dòng sơ cấp định mức:
dm ddm oddm
I I
K =
6 - Bội số ổn định nhiệt định mức
Bội số ổn đinh nhiệt định mức tỷ số dòng điện ổn định nhiệt định mức với thời gian ổn định nhiệt định mức giây dòng điện sơ cấp định mức Đặc trưng cho khả ổn định nhiệt BI:
Knhdm
dm nhdm
I I =
5.8.3 Sơ đồ nối dây máy biến dòng 1 Sơ đồ BI nối pha riêng rẽ
2 Sơ đồ nối BI theo kiểu khuyết
Sơ đồ dùng để cung cấp nguồn cho thiết bị đo lường mạch ba pha cung cấp cho thiết bị bảo vệ rơ le chống dòng ngắn mạch nhiều pha
Sơ đồ dùng để cung cấp nguồn cho thiết bị đo lường pha hay thiết bị bảo vệ rơ le pha
Chiều dài tính tốn dây dẫn là: ltt = l ( l chiều dài từ chổ đặt BI đến chổ đặt dụng cụ đo)
Dựa vào chiều dài tính tốn ta tính Zdd
A l A B C
Khi phụ tải pha đối xứng hay không đối xứng dịng dây trở :
a
c a
I I I
I = + = ej.60 Sụt áp dây dẫn:
A
l A B C
A Ic
Ia
a c
(29)30 j a 60 j a a a e I S l ) e ( I S l ) I I ( S l U ρ = + ρ = + ρ =
Do chiều dài tính tốn : ltt = l 3 Sơ đồ BI nối theo kiểu hoàn toàn
5.8.4 Chọn máy biến dòng
Chọn theo điều kiện sau:
- Theo vị trí đặt : Trong nhà trời
- Cấp xác : Tùy theo mục đích sử dụng (đối với cơng tơ cấp xác 0,5) - Điện áp : U
đmBI ≥ U HT - Dòng điện : I
âmBI ≥ 1,2 Icb
Vì BI cho phép tải lâu dài 20% so với dòng định mức - Phụ tải BI :
Sau chọn BI theo điều kiện trên, dựa vào sơ đồ nối dây BI dụng cụ nối vào BI ta kiểm tra điều kiện phụ tải: Z
2BI ≤ Z2đmBI nhằm đảm bảo sai số nằm giới hạn cho phép Trong Z2 phụ tải tính tốn
Z2 = Zdc + Zdd Z
dc tổng trở toàn dụng cụ nối vào mạch thứ cấp xác định theo sơ đồ nối dây dụng cụ nối vào BI
Z
dd tổng trở dây dẫn mạch thứ cấp Vì dây dẫn có tiết diện bé nên bỏ qua điện kháng, ta có:
Zdd ≈ Rdd ≤ Z2âm - Zdủng cuû tt Z Z l − ρ ≥ → ρ = S S l R tt dd A l
A B C
A Ic Ia a c I0 A Ib b Sơ đồ dùng để cung cấp
nguồn cho thiết bị đo lường ba pha hay cung cấp cho thiết bị bảo vệ rơle chống ngắn mạch nhiều pha Khi phụ tải nối vào ba pha đối xứng dịng dây trở về:
0 I I I I c b a = + + =
(30)Để đảm bảo độ bền học dây dẫn mạch thứ cấp phải thỏa mãn điều kiện : S
Cu ≥ 1,5 mm 2; S
Al ≥ 2,5mm 2
Nhưng cung cấp cho cơng tơ u cầu: SCu ≥ 2,5mm2 ; SAl ≥ mm2
* Điều kiện kiểm tra :
+ Kiểm tra ổn định động : k đ.I1đm≥ ixk Trong đó: kđ - bội số ổn định động BI
I1đm-là d9òng định mức sơ cấp BI
Riêng BI kiểu sứ đỡ, điều kiện ổn định động : F
cp ≥ Ftt
Trong : Fcp Ftt lực tác dụng cho phép lực tác dụng tính tốn đầu sứ BI
Fcp nhà chế tạo cho sẵn ứng với khoảng cách a pha khoảng cách l từ đầu sứ BI đến đầu sứ gần
Nếu không xét đến dao động thì:
) KG ( 10
a
l i
76 ,
F (3 )2
xk
tt = −
Nếu xét đến dao động thì:
) KG ( 10
a
l i
76 , P
F (3 )2
xk
tt = −
( 1/2 đầu sứ Bi chịu 1/2 lực so với dây dẫn, P hệ số xét đến dao động)
+ Kiểm tra ổn định nhiệt :
(knhâm Inhdm.) t B I t.tâ
2 N nh
∞ = ≥
Với knhđm - Bội số ổn định nhiệt định mức ứng với thời gian ổn định nhiệt tnh Khi BI có dịng định mức I1đm ≥ 1.000 A ta khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt
5 Chọn dẫn - góp
5.9.1 Khái niệm chung
Thanh dẫn dây dẫn trần hay hệ thống dây dẫn gắn chặt sứ, tạo liên hệ điện phần tử thiết bị điện
Trong thiết bị điện điện áp 35 KV ta thường dùng dẫn cứng, thiết bị điện điện áp từ 35 KV trở lên thường dùng dẫn mềm gồm nhiều dây dẫn nhiều sợi nhôm nhôm lõi thép hay đồng
Để gắn chặt dẫn cứng ta dùng sứ đỡ, dẫn mềm ta dùng sứ treo
Hiện thiết bị phân phối điện cấp điện áp người ta dùng rộng rãi dẫn nhôm, dẫn đồng dùng cho vùng ven biển, bụi công nghiệp nhiều Dây dẫn thép dùng thiết bị dịng điện bé ( 200 ÷ 300 ) A ( có tượng từ trể dịng điện xốy )
(31)Trong thiết bị phân phối điện, người ta dùng dẫn có tiết diện khác Hình dáng tiết diện dẫn phải đảm bảo cho hệ số hiệu ứng mặt nhỏ nhất, tản nhiệt tốt, momen chống uốn lớn, lắp ráp đơn giản
Đối với dẫn cứng ta có loại sau: - Thanh dẫn tiết diện hình chữ nhật :
Thiết bị phân phối điện nhà người ta rộng rãi loại dẫn hình chữ nhật Đối với dẫn thường tỷ số b/h = (1/5-1/12) Thanh dẫn có hiệu ứng mặt nhỏ, momen chống uốn lớn, nối dẫn chữ nhật với với thiết bị điện đơn giản
Những ưu điểm có ý nghĩa tiết diện dẫn bé (120 x 10) mm2, dòng điện cho phép 2.650A đồng 2.070A nhôm (khi to = 250C dẫn sơn) Vì dịng điện làm việc lớn hơn, phải dùng dẫn chữ nhật ghép số chữ nhật hay dùng dẫn có hình dạng khác
Khi dòng điện làm việc lớn dùng dẫn ghép, pha gồm hai dẫn trở lên, hai đặt miếng đệm bề dày đệm bề dày dẫn Khi dòng điện lớn (2000 ÷ 3000)A, người ta dùng dẫn rỗng tiết diện vng hay trịn dẫn hình máng
Đối với dẫn chữ nhật ghép khoảng cách hai cạnh bề rộng Khi tăng số lượng dẫn pha khả tải dẫn ghép có tăng khơng tỷ lệ với số dẫn ghép có hiệu ứng gần (các mang dịng điện bé ngồi nhiều.Vì dịng điện cho phép dẫn ghép không tỉ lệ bậc với số ghép) Hơn lực điện động sinh pha lớn nên khó đảm bảo ổn định động Nếu tăng khoảng cách tăng dịng điện cho phép, lúc thiết bị cồng kềnh Vì người ta không ghép hai
b
h
b b b 0.5 0.5
b b b
0.4 0.2 0.4
b b b
0.4 0.1 0.1 0.4
h H\
d D\ Gheïp ba
Ghép hai Ghép bốn
r c y yo y b
y yo y
x x
h
(32)Đối với loại dẫn hình máng hình ống hiệu ứng mặt ngồi chúng tương đối nhỏ, momen chống uốn lớn nên độ bền cao, khả trao đổi nhiệt với bên tăng Trong thiết bị phân phối điện người ta thường dùng dẫn hình máng gồm hai đối xứng qua trục dẫn, hàn lại số mối hàn phân bố đều, mối hàn đặt đệm, hai mối hàn gần có khe hở Loại dẫn hình máng nhơm sử dụng thuận lợi lắp ráp dễ dàng
Chú ý với điện áp lớn 110 KV khơng dùng dẫn hình máng hay hình ống tượng vầng quang mạnh
Thanh dẫn cứng sơn êmy theo pha tiêu chuẩn: Pha A màu vàng, pha B màu xanh, pha C màu đỏ Trung tính màu trắng ( trung tính cách điện) hay màu tím trung tính trực tiếp nối đất Dây dẫn mềm sơn đầu nắp sứ
5.9.2 Chọn dẫn mềm dây dẫn mềm
Trong thiết bị phân phối cấp điện áp lớn 35 KV người ta dùng dẫn mềm cấu tạo từ dây AC ACO Đối với dây dẫn mềm dùng cho mạch nối máy phát máy biến áp ( 6-10 ) KV ta dùng bó dây dẫn, dây bó ta dùng dây nhơm lỏi thép để tăng cường độ bền cơ, dây lại dùng dây nhôm để dẫn điện Tiết diện dây dẫn riêng lẻ chọn lớn ACO-500, ACO-600 để giảm số lượng giá thành dây dẫn
Tiết diện dẫn mềm chọn theo mật độ dòng kinh tế ( chiều dài dẫn ngắn chọn theo điều kiện phát nóng cho phép)
kt bt
J I
S= [mm2] Sau kiểm tra theo điều kiện :
a Kiểm tra điều kiện phát nóng: Ilvmax ≤ICP b Kiểm tra ổn định nhiệt :
max cp Ncap ≤ϑ
ϑ Ỉ
C B S
S≥ min = N c Kiểm tra ổn định động:
Đối với thiết bị phân phối trời khoảng cách pha lớn nên lực động điện bé không cần kiểm tra ổn định động
Cấp điện áp (KV)
Khoảng cách pha dẫn (m)
Khoảng cách pha góp (m)
35 1,5
110
220 2,5 5,5
(33)Tuy nhiên trị số công suất ngắn mạch đạt đến trị số sau cần kiểm tra ổn định động
Uâm [KV] 110 150 220 330 500
SN [MVA] 4000 6000 8000 12000 18000
Phương pháp kiểm tra sau:
Vì ngắn mạch hai pha lân cận dây dẫn đẩy xa nhau, dao động nên ngắn mạch dây dẫn tiến sát lại nhau, chúng tiến sát lại với khoảng cách pha bé độ võng lớn, thời gian dòng ngắn mạch lớn Lực tác dụng lên đơn vị dài dòng ngắn mạch hai pha là:
D " I 10 f
2 ) ( N −
= [N/m]
" I
3 "
I (N2)= (N3)
Ỉ
2 ) (
N .10
D " I ,
f = − [N/m]
Trọng lượng tính cho 1met dây dẫn g = 9,8 M Với M khối lượng 1m dây dẫn
Lập tỉ số f/g h /ttđ
Với h độ võng cực đại đường dây (2÷2,5) m ttđ = t + 0,05 [sec]
Trong đó : ttđ thời gian tương đương bảo vệ rơle cắt ngắn mạch hai pha t : Thời gian tồn ngắn mạch
0,05 : Kể đến ảnh hưởng thành phần phi chu kỳ
Dựa vào đồ thị hình vẽ ta xác định b α Cần so sánh b với b
cp
2 a d D b
(34)a- Khoảng cách trông thấy hai dây dẫn gần Đối với cấp điện áp máy phát :
6 ÷ 10KV acp = 0,2 m 110KV acp = 0,45 m 220KV a
cp = 0,95 m 500KV acp = m Nếu tính tốn mà b ≥ b
cp cần phải giảm độ võng đường dây tăng khoảng cách D Khi giảm h ứng suất vật liệu tăng lên, tăng D làm cho thiết bị phân phối cồng kềnh Cho nên số trường hợp người ta dùng để chống dây dẫn với
* Kiểm tra điều kiện vầng quang
Dây dẫn mềm sử dụng cấp điện áp 110 KV trở lên phải kiểm tra điều kiện vầng quang
Uvq ≥ UHT
Trong đó: Uvq điện áp tới hạn phát sinh vầng quang
Nếu ba pha bố trí đỉnh tam giác giá trị UVq điều kiện tiêu chuẩn (thời tiết khơ ráovà sáng sủa, áp suất khơng khí 760 mm Hg, nhiệt độ mơi trường 250C) xác định công thức sau:
r a lg r m 84
UVq = [KV]
Trong đó: r - bán kính ngồi dây dẫn [cm]
a - Khoảng cách trục dây dẫn [cm]
- m : hệ số xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn Đối với dây dẫn sợi dẫn để lâu ngày khơng khí m= (0,93-0,98) dây nhiều sợi xoắn m= (0,83-0,87)
Nếu ba pha bố trí mặt phẳng Uvq tính theo công thức (3-36) với pha giảm 4% hai pha bên tăng 6%
5.9.3 Chọn dẫn cứng
Tiết diện dẫn chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế, sau kiểm tra điều kiện phát nóng cho phép lâu dài, ổn định nhiệt, ổn định động mạng điện áp lớn 110 KV phải kiểm tra điều kiện vầng quang
Skt =
kt bt J I
(mm2 ) Trong âoï :
I
bt - Dịng điện làm việc bình thường dẫn, (A) J
kt - Mật độ dòng điện kinh tế dẫn (A/mm
(35)Mật độ dòng điện kinh tế phụ thuộc vào vật liệu dẫn thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax cho bảng sau :
Jkt [A/mm2] ứng với Tmax [ h ] Tên dây dẫn
1000 ÷ 3000 3000 ÷ 5000 5000 ÷ 8760 Dây dẫn không dẫn nối thiết bị phân phối
Cu 2,5 2,1 1,8
Al 1,3 1,1 1,0
Cáp cách điện giấy tẩm
Cu 3,0 2,5 2,0
Al 1,6 1,4 1,1
Căn vào tiết diện tính ra, ta chọn tiết diện dẫn gần theo tiêu chuẩn
Tiết diện chọn cần phải kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng lúc bình thường Icp ≥ Icb
Trong âoï :
- Icp dòng điện cho phép dẫn chọn (đã tính đổi điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh)
- Icb dịng điện cưỡng qua góp
Chú ý: Đối với dẫn ngắn, dẫn dùng làm góp, người ta khơng chọn tiết diện theo mật độ dịng kinh tế , chọn không mang lại hiệu kinh tế, mà người ta chọn theo dịng điện phát nóng lâu dài cho phép xuất phát từ dòng điện làm việc cưỡng
Icp ≥ Icb
1 Kiểm tra ổn định động dẫn theo phương pháp đơn giản hóa
Theo phương pháp ta coi nhịp dẫn (phần dẫn hai sứ gần ) dầm tĩnh, ngắn mạch chịu lực không đổi lực cực đại ngắn mạch ba pha tính với pha
a- Đối với dẫn đơn: Thanh dẫn đơn dẫn pha có
Trong phần tính tốn lực động điện ta biết lực cực đại ngắn mạch ba pha pha sau :
Fmax = 2,86 A I2max Trong âoï :
a l 10 02 ,
A= −2
8 , i I
) ( xk ) (
(36)Lực động điện xác định sau:
a l i 10 , , i a
l 10 02 , 86 ,
F (3)2
xk 2
) ( xk
2 −
− =
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛
= [KG]
Trong âoï :
- i(xk3) dịng điện xung kích ngắn mạch ba pha [ KA] - a Khoảíng cách pha dẫn [cm ] - l Chiều dài nhịp dẫn [cm]
Theo giáo trình ứng dụng ta có momen uốn tác dụng lên dẫn số nhịp không lớn hai :
8 l F
M= [KG.cm] Và số nhịp lớn hai :
10 l F
M= [KG.cm] Từ đó, tính ứng suất vật liệu dẫn sau :
W M tt =
σ [KG/cm2]
Trong : W momen chống uốn dẫn [cm3]
Mơmen chống uốn phụ thuộc vào hình dáng, tiết diện cách bố trí dẫn pha ( Xem hình vẽ)
Khi đặt dẫn theo phương án I, tác dụng lực động điện, chúng bị uốn theo phương thẳng góc với trục x - x momen chống uốn bằng:
6 h b Wx−x =
(37)
6 h b W
2 y
y− =
Khi đặt theo phương án I-a, II-a sứ cách điện chịu nén, đặt theo phương án I-b, II-b sứ cách điện chịu uốn Cần ý sứ chịu nén tốt chịu uốn
Đối với dẫn rỗng tiết diện trịn hay vng , đặt theo phương án I hay II mơmen chống uốn chúng bằng:
Đối với dẫn tròn rỗng : W = D − d
3
3 2
Trong : - D đường kính ngồi dẫn tròn rỗng - d đường kính dẫn trịn rỗng Đối với dẫn vuông rỗng : W = H − h
3
6
Trong : H - Cạnh ngồi dẫn vuông rỗng h - Cạnh dẫn vuông rỗng
Mômen chống uốn dẫn hình máng cho tài liệu kỹ thuật Thanh dẫn ổn định động thỏa mãn điều kiện : σ tt ≤ σcp
Trong : σtt σcp ứng suất tính tốn ứng suất cho phép vật liệu dẫn
Đối với đồng σcpCu = 1400 [KG/cm2] nhôm σ
cpAl = 700 [KG/cm
] theïp σ
cpTh = 1600 [KG/cm
]
Nếu điều kiện σtt ≤ σcp không thỏa mãn, giải biện pháp sau:
* Thay đổi cách đặt để tăng mômen chống uốn
* Giảm l tăng a để giảm lực động điênû, biện pháp bị hạn chế làm cho kích thước thiết bị phân phối cồng kềnh Với điện áp (6-20) KV người ta lấy a = (20 - 150) cm l = (80 - 200) cm
* Tăng tiết diện dẫn
(38)b- Thanh dẫn ghép hai chữ nhật
Khi dùng dẫn ghép hai thanh, ứng suất dẫn gồm hai thành phần : σtt = σ1 + σ2 [KG/cm
2 ] Trong âoï: σ
1 - Ứng suất lực động điện pha sinh
σ2 - Ứng suất lực động điện hai dẫn pha sinh
Thành phần σ1 xác định giống dẫn đơn trình bày trên, xem hai pha ghép chặt cứng với đồng nhất, mơmen chống uốn dẫn ghép gấp hai lần momen chống uốn Thành phần σ
2 xác định sau, trước hết phải xác định lực tác dụng hai pha ngắn mạch ba pha, để xác định ta xem lực động điện trường hợp ngắn mạch hai pha dựa vào cơng thức tính lực động điện cực đại ngắn mạch hai pha:
F=3,3.A.I(max2) Trong âoï :
a l 2 10 . 02 , 1
A = −2
; (max2) I(max3)
2 1
I = ; a = 2.b
Lưu ý cần phải xét đến hệ số hình dáng K
hd khoảng cách hai dẫn nhỏ
Ta coï :
] Cm / KG [ 10 b 1 I . K . 842 , 0 K . ) 2 I ( b . 2 1 . 2 10 . 02 , 1 . 3 , 3 f ) ( max hd hd ) ( max − − = =
Khi [KA ]
8 , 1 i I ) ( xk ) (
max = thay vào biểu thức ta được: 2 ) ( xk hd 10 b l i K 256 ,
f = − [KG/cm]
Để giảm ứng suất dẫn, nhịp người ta đặt miếng đệm cách khoảng l1 Lực tác dụng lên dẫn độ dài l1
hd (max3) 1.10
b l I K 842 , l f
(39)hay F = f.l1 = 2 ) ( xk
hd 10
b l i K 256 ,
0 − [KG]
Mômen uốn độ dài l1 hai miếng đệm là:
[KG .Cm ]
12 l. f 12 l. F M 1
2 = =
Ở mẫu số thay 10 12, uốn tiết diện ngang chỗ tựa (miếng đệm) không đổi (Xem hình vẽ)
Từ đó, tính ứng suất lực động điện nội pha sinh
[KG / Cm ]
W . 12 l. f W M 2 y y y y 2 − − = = σ
Trong thực tế người ta thường xác định độ dài lớn cho phép hai miếng đệm xuất phát từ ứng suất cho phép vật liệu sau:
Giả thiết tính ứng suất tổng dẫn ứng suất cho phép vật liệu : σcp = σ1 + σ2cp
Từ rút ứng suất lớn cho phép lực động điện hai dẫn pha sinh ra: σ2cp = σcp - σ1
Thay l1 = l1max vào biểu thức tính σ2 ta được:
y y max cp W 12 l f − = σ
Từ hai biểu thức ta rút được: f W 12 ) (
l1max = σcp −σ1 y−y [ Cm ]
Để cho dẫn đảm bảo ổn định động, chiều dài hai miếng đệm phải nhỏ l1max Từ xác định số miếng đệm cần thiết cho nhịp :
l l n max − =
Chúng ta phải chọn n số ngun, lớn hay trị số tính theo cơng thức trên, ngược lại ứng suất tính tốn vượt trị số cho phép
c Thanh dẫn hình máng
Lực động điện hai phần dẫn hình máng tính cm chiều dài xác định phần lấy Khd= cách gần xem b ≈ h/2 , ta có :
f = 1,684
1 ) (
max 10
h
(40)Hay: f = 0,51
1 ) (
xk 10
h
i − [KG/cm]
Sau xác định f q trình tính tốn giống tiến hành dẫn ghép từ hai hình chữ nhật
Mơmen chống uốn dẫn hình máng cho tài liệu kỹ thuật ứng với trục yo-yo, y-y x-x Wyo- yo, Wy- y , Wx- x
Khi dẫn bố trí theo phương án a/ hai phần hàn thật chặt với tính ứng suất σ1 ta lấy Wyo- yo, khơng hàn chặt lấy Wy- y Khi bố trí theo phương án b/ dù hàn chặt hay khơng lấy Wx-x Khi tính ứng suất σ2 ta lấy
Wy- y
2 Kiểm tra ổn định động dẫn có xét đến dao động
Lực động điện hàm số theo thời gian dao động với tần số ω 2ω nên dẫn sứ dao động, dầm tĩnh chịu lực không đổi giả thiết
Cho nên tính chọn dẫn cần đảm bảo tần số riêng dẫn khác với tần số ω 2ω phạm vi ± 10% Vì tần số riêng ω ứng suất động tăng lên lần, tần số riêng 2ω có cộng hưởng ứng suất động tăng lên đến lần so với ứng suất tỉnh
Tần số riêng dẫn có hình dạng bất kỳ, xác định theo cơng thức sau:
γ =
S
10 J E l
56 ,
fr 2
Ở : l : độ dài dẫn hai sứ (khác l1)[ cm ] E : Môđun đàn hồi vật liệu dẫn
ECu = 1,1.106 [KG/cm2] ; EAl = 0,65.106 [KG/cm2]
J : Mơmen qn tính tiết diện dẫn trục thẳng góc với phương uốn [cm4 ]
(41)γ
Cu = 8,93 [g/cm
] γAl = 2,74 [g/cm3] Đối với dẫn tiết diện chữ nhật
S = b.h
12 h . b J
3
=
Trong âoï :
b - cạnh tiết diện ngang dẫn song song với phương dao động [cm] h - cạnh tiết diện ngang dẫn vng góc với phương dao động [cm] Thay giá trị vào biểu thức tính tần số dao động riêng, ta tính tần số dao động riêng dẫn chữ nhật sau :
Thanh dẫn đồng : rCu 2 l
b 10 62 ,
f = [Hz]
Thanh dẫn nhôm : rCu 2 l
b 10 02 ,
f = [Hz]
Như để tránh tượng cộng hưởng thay đổi tần số riêng cách thay đổi b l Nhưng thay đổi b bị giới hạn tiết diện dẫn, ta quan tâm đến việc thay đổi l Vùng cộng hưởng chiều dài nhịp sau :
l
Al = (37 - 123) [cm] ; lCu = ( 31 - 95 ) [cm]
5.10 Chọn sứ cáp điện lực
5.10.1 Chọn sứ cách điện 1 Khái niệm chung
Sứ loại khí cụ điện dùng để bắt chặt dẫn để cách ly phần mang điện với hay đất Sứ yêu cầu đảm bảo độ bền điện, độ bền có khả chống bụi bẩn bề mặt bị bẩn độ bền điện giảm xuống
Sứ nhà sứ trời khác nhau, sứ đặt nhà có bề mặt phẳng cịn sứ đặt ngồi trời có bề mặt tăng cường để đảm bảo độ bền cần thiết điện bị bẩn hay bị mưa Độ bền học sứ đặt trưng lực phá hoại lực đặt vào đầu sứ, vng góc với trục, tuỳ theo nhiệm vụ phân ba loại sau : Sứ đỡ, sứ treo, sứ xuyên 2 Chọn sứ
Sứ chọn theo điều kiện sau : - Vị trí đặt : Đặt nhà hay trời - Chủng loại: Sứ đỡ, sứ xuyên, sứ treo - Điện áp định mức sứ : U
âmS ≥ UHT
Sau kiểm tra ổn định động sứ cách so sánh lực tác dụng lên đầu sứ lực phá hoại cho phép sứ : F
(42)Khi tính tốn ta qui đổi lực tác dụng thực tế tâm dẫn đầu sứ :
H ' H F Ftt = Ftt ≤ Fcp
Riêng sứ xuyên cần kiểm tra dòng điện định mức qua sứ : I
đmS ≥ Ilvmax 5.10.2 Chọn cáp điện lực
Trong nhà máy điện trạm biến áp cáp điện lực dùng để nối máy phát hay máy biến áp có Sđm ≤ 15 MVA với góp (6 - 10) KV cung cấp cho mạch tự dùng
Cáp chọn theo điều kiện sau :
1 Theo kết cấu cáp : lõi, lõi, lõi, lõi ; cách điện giấy tẩm dầu, cao su, nhựa PVC, v.v
Theo điện áp định mức : UđmC ≥ UHT
Tiết diện cáp chọn theo mật độ dòng kinh tế, xuất phát từ dòng điện làm việc bình thường :
kt bt
J I
S= [mm2]
Căn vào tiết diện chọn cáp tiêu chuẩn có tiết diện gần
Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc bình thường xuất phát từ dịng điện cưỡng bức: K1 K2 Icp ≥ Icb
Trong âoï :
Icp : Dòng điện cho phép cáp môi trường quy định riêng K1 : Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường khác với quy định
K2 : Hệ số xét đến hiệu ứng gần có nhiều cáp làm việc song song, số cáp tăng K2 giảm
Theo quy trình thiết bị điện, cáp cách điện giấy tẩm dầu điện áp U ≤ 10 KV Nếu điều kiện làm việc bình thường dịng điện làm việc khơng q 80% dịng điện cho phép cố cho phép cáp tải 130% thời gian không năm ngày đêm
130% K1 K2 Icp ≥ Icb 5- Kiểm tra ổn định nhiệt cáp: ϑNcap ≤ϑcpmax
hoặc:
C B S